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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第一篇 电机与变压器,在电力生产中，发电机和变压器是发电、输配电中的主要设备。将水、热、风及太阳能等能源转换成电能，都需要发电机；经济地传输和分配电能，必须使用变压器（升压、降压），将不同电压等级的电能配送到各个用电单位。,人类的生活及社会的发展需要不断动自然界取得能源，用以丰富和提高自身的生活水平和文明程度。电能的产生、传输、分配、控制和转换都是既方便又高效率的，所以它成了各种能量转换的中间环节。,项目一 变压器,认识自耦变压器和互感器,任务四,了解变压器在相关专业中的应用,任务五,变压器的极性判别,任务三,变压器的功能分析,任务二,认识变压器,任务一,变压器的维护、检修及耐压试验,任务三,项目一 变压器,学习目标,1.掌握变压器的作用及工作原理；,2.掌握变压器的基本结构；,3.掌握变压比的概念；,4.了解变压器的应用；,一、单相变压器结构,任务一 认识变压器,单相变压器主要由铁芯和绕组两部分组成，如图所示。,铁芯是变压器中很重要的一部分，一方面作为变压器的机械骨架，另一方面，还可以构成闭合磁路。铁芯有铁芯柱和铁轭两部分组成，铁芯柱用来套装变压器线圈，而铁轭的作用则是连接铁芯柱，从而构成闭合磁路。,一、单相变压器结构,任务一 认识变压器,1.,铁芯,任务一 认识变压器,一、单相变压器结构,1.,铁芯,根据铁芯的形式不同，变压器可分为心式变压器和壳式变压器，其套装方式分别如图所示。,心式变压器采用心式铁芯，把绕组套装在两侧的铁芯柱上，即绕组包围铁芯的形式，应用比较广泛,壳式变压器采用壳式铁芯，把绕组分别套装在中间的铁芯柱上，即铁芯包围绕组的形式,任务一 认识变压器,一、单相变压器结构,2.,绕组,绕组是变压器的电路部分。,绕组的材质,：,漆包线,，纱包线，丝包线,纸包线。对于导线的要求是导电性能好，绝缘漆层有足够的耐热性能，并且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下最好用高强度的聚脂漆包线。,绕组的名称,：变压器的两组线圈通常可以根据电压高低分为高压绕组和低压绕组，根据连接对象的不同分为一次绕组（接电源，有时也称为原边绕组）和二次绕组（接负载，通常可以称为副边绕组）。,变压器是利用电磁感应原理工作的,二、工作原理,任务一 认识变压器,原理叙述：,给一次绕组施加交变电压，在绕组中产生交变电流，从而在铁芯中产生交变磁通,，根据电磁感应原理，磁通的变化在一次绕组和二次绕组中分别产生感应电动势,e1,和,e2,，若把负载接在二次绕组上，就会有电流流过负载，实现电能的传递，同时，,e1,和,e2,的大小与一次和二次绕组的匝数成正比，所以只要改变一次、二次绕组的匝数之比就可以改变电压输出的大小,三、分类,单相变压器、三相变压器和多相变压器。,1.,按相数分,变压器的种类很多，主要有以下几种分类方法。,任务一 认识变压器,（,a,）单相变压器,（,b,）三相变压器,任务一 认识变压器,三、分类,2.,按冷却方式分,（,1,）干式变压器：利用空气对流进行自然冷却或采用通风机进行强迫式冷却。,（,2,）油浸式变压器：利用变压器油作为冷却介质，如油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环自冷式和强迫油循环风冷式等。,(a),干式变压器,(b),油浸式变压器,任务一 认识变压器,三、分类,3.,按用途分,(a),升压变压器,(b),降压变压器,(c),配电变压器,（,1,）电力变压器：用于输配电系统的升压、降压及配电。,（,2,）仪用变压器：如电压互感器、电流互感器，用于测量仪表和继电保护装置。,（,3,）隔离变压器：实现对一次侧和二次侧电路的电气隔离。,（,4,）特种变压器：如,电炉,变压器、整流变压器、调整变压器、电容式变压器等。,任务一 认识变压器,三、分类,4.,按绕组构成分,5,.,按铁芯形式分,有心式变压器和壳式变压器。,有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器等。,任务一 认识变压器,四,、变压器的技术参数,每台变压器都有一个铭牌，如图所示，表明其型号及主要技术参数，作为正确使用该变压器的依据,任务一 认识变压器,四,、变压器的技术参数,1.,型号,型号为,S9,M800/6,，其中,S,表示三相电力变压器，,9,表示设计序号，,M,表示密封式，,800,表示其额定容量为,800KVA,，,6,表示其高压侧电压为,6KV,。变压器的型号及含义如下所示：,任务一 认识变压器,四,、变压器的技术参数,2.,额定电压,3,.,额定电流,额定电流,是指变压器满载运行时的允许发热电流值，在三相变压器中，额定电流是指绕组的线电流。,一次绕组额定电压,是指在考虑到变压器的绝缘强度和允许发热等条件的情况下，加在一次绕组上的正常工作电压值，由于供电电网电压的波动，一般会给定三个电压值，根据实际情况选择，以保证二次绕组的电压符合负载要求,二次绕组额定电压,是指变压器空载时，二次绕组的正常工作电压值。,对三相变压器来说，额定电压是指绕组的线电压。,任务一 认识变压器,四,、变压器的技术参数,4.,额定容量,额定容量,是指变压器在额定状态下工作时，二次绕组的视在功率，单位为,KVA,，它反映的是变压器传送功率的能力大小。,单相变压器：,三相变压器：,变压器的技术参数还有很多，比如额定频率、短路阻抗、效率等，在此就不一一列举了。,任务一 认识变压器,五、变压器的损耗和效率,1.,损耗,铜损耗,主要是由于一次和二次绕组通入电流而产生的电阻损耗，其大小与电流的平方成正比，所以又称为可变损耗。另外还有一部分由于漏磁通而产生的附加铜损耗，约占基本铜损耗的,3%20%,。,若变压器的输入功率为,P,1,，输出功率为,P,2,，中间的损耗,P,为，则,P,2,=P,1,-,P,。,由于变压器属于静止电器，没有旋转部件，不存在机械损耗，所以其损耗主要包括两部分,：,铜损耗,和,铁损耗,。,任务一 认识变压器,五、变压器的损耗和效率,2.,效率,铁损耗,包括基本铁损耗和附加铁损耗两部分，基本铁损耗是指铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗，附加损耗是指因铁芯叠片因绝缘损伤而产生的局部涡流损耗以及主磁通在铁芯以外的结构部件中产生的涡流损耗。由于铁损耗主要与铁芯中的磁通有关，在电源电压一定时，铁芯中的磁通基本不变，铁损耗也基本不变，因此铁损耗又称为不变损耗。,变压器的输出功率与输入功率之比称为变压器的效率,，用,表示，即,=,（,P,2,/P,1,）,100,任务二 变压器的功能分析,一、变换电压,K:,变压比是指变压器一次绕组与二次绕组的相电动势之比，它是变压器最重要的参数之一。,任务二 变压器的功能分析,所以，变压器有变换电压的作用，也正因如此,变压器在电力系统、铁路机车、轨道交通车辆和电子电路中都得到了广泛应用。,变压器一次绕组和二次绕组的电压与其绕组匝数成正比，即匝数较多的绕组其电压较高，而匝数较少的绕组其电压较低，若一次绕组的输入电压一定，则改变二次绕组的匝数或一次、二次绕组匝数之比就可改变二次绕组的输出电压。,一、变换电压,任务二 变压器的功能分析,二、变换电流,变压器除了改变电压之外，还可以改变电流的大小，而且一次绕组电流、二次绕组电流与绕组的匝数成反比，即匝数较多的绕组其电流较小，而匝数较少的绕组其电流较大。,任务二 变压器的功能分析,三、变换阻抗,在经变压器变换电压后，阻抗为的,Z,L,负载对电源来说，等效阻抗增加为原来的,K,倍。,任务三 变压器的极性判别,一、变压器绕组的极性,变压器模型,变压器绕组的极性,变压器绕组的极性指的是变压器一次绕组、二次绕组在同一磁通作用下产生的感应电动势之间的相位关系，通常用同名端来标记。,任务三 变压器的极性判别,二、极性的判别,1.直观法,绕组的极性是由它的绕制方向决定的，所以可以通过直观法判断它们的极性。如图所示，如果从绕组的某端通入直流电，产生的磁通方向一致的这些端点就是同名端（右手螺旋法则判别）。,任务三 变压器的极性判别,2.测试法,（,1,）,交流法（电压表法）,二、极性的判别,任务三 变压器的极性判别,2.测试法,（,2,）,直流法（检流计法）,二、极性的判别,任务四 认识自耦变压器和互感器,一、自耦变压器,自耦变压器的工作原理与普通变压器是一样的，根据电磁感应原理，流经公共绕组中的电流I的大小为I=I,2,-I,1,可见，流经公共绕组中的电流较小，所以这部分绕组可以用截面积较小的导线绕制，节省用铜量，并减小自耦变压器的体积和重量。,自耦变压器是一种特殊结构的变压器，一次绕组和二次绕组合二为一，一个绕组是另一个绕组的一部分，如图所示，自耦变压器的一次绕组和二次绕组之间既有磁的耦合，也有电的直接联系。,任务四 认识自耦变压器和互感器,二、互感器,要做一个直接测量大电流、高电压的仪表是很困难的，操作起来也是十分危险的。利用变压器能改变电压和电流的功能，制造出特殊的变压器仪用变压器（或称互感器）。互感器是一种测量用的专用设备，分,电流互感器,和,电压互感器,两种，其工作原理与变压器相同，把高电压变成低电压，就是电压互感器，把大电流变成小电流，就是电流互感器。,使用仪用互感器的,目的,一是为了测量人员的安全，使测量回路与高压电网相互隔离，二是可以扩大测量仪表（电流表或电压表）的测量范围。,任务四 认识自耦变压器和互感器,二、互感器,1.电压互感器,电压互感器原理,1-,二次绕组；,2-,铁心；,3-,一次绕组,电压互感器是把高电压降低后进行测量的电工设备，它本质上就是一台降压变压器，使用时其一次侧与待测电路并联，二次侧与电压表或其他仪表的电压线圈并联，如图所示。,任务四 认识自耦变压器和互感器,（,2,）电压互感器的铁芯及二次侧的一端必须可靠地接地，以防绝缘破坏时铁心和绕组带高压电，保证工作人员的安全。,（,3,）电压互感器有一定的额定容量，使用时二次侧不宜接入过多的仪表，以免影响电压互感器的测量精度。,使用电压互感器的注意事项：,（,1,）电压互感器的二次侧在使用时绝对不允许短路，否则将产生巨大的短路电流，将电压互感器烧坏。为此，二次侧要装熔断器保护。,任务四 认识自耦变压器和互感器,2,.电流互感器,电流互感器是把大电流降低后进行测量的电工设备，根据变压器的功能可知，要降低电流就必须要升高电压，所以电流互感器实质上是一台升压变压器。使用时一次侧与待测电路串联，二次侧与交流电流表或功率表的电流线圈相接，如图所示。,任务四 认识自耦变压器和互感器,电流互感器使用时需要注意的事项：,（,1,）电流互感器的二次侧绝对不允许开路，否则会产生高压，危机仪表和人身安全，因此电流互感器的二次侧不能接熔断器；运行中如果要拆下电流表，必须先将二次侧短路才行。,（,2,）电流互感器的铁芯和二次侧一端必须可靠接地，以保证操作人员和设备的安全。,（,3,）电流互感器的一次侧、二次侧绕组有同名端标记，二次侧接功率表或电能表的电流线圈时，极性不能接错。,（,4,）电流互感器二次侧负载阻抗大小会影响测量的准确度，负载阻抗的值应小于互感器要求的阻抗值，使互感器尽量工作在“短路状态”。并且所用互感器的准确度等级应比所接的仪表准确度高两级，以保证测量准确度。,任务五 了解变压器在相关专业中的应用,一、普通油浸式变压器,电力系统普遍采用三相四线制供电，并且用三相电力变压器来实现电压的变换，目前应用最广泛的是油浸式变压器，如图所示。,三相电力变压器,主要由器身、油箱、冷却系统和保护装置等部件组成。,油浸式变压器,任务五 了解变压器在相关专业中的应用,1.,器身,2.油箱和冷却系统,一、普通油浸式变压器,铁芯：变压器的磁路部分,绕组：变压器的电路部分,3.,保护装置,（1）安全气道（防爆管或压力释放阀）,（2）气体继电器,任务五 了解变压器在相关专业中的应用,二、铁路机车用主变压器,目前铁路系统应用比较广泛的,HXD3,型电力机车采用,JQFP2-9006/25(DL),型主变压器，它将,25KV,的接触网电压变换为电力机车所需的各种低电压，以满足电力机车各种电机电器工作的需要，外形如图所示。,该变压器由器身（铁芯和绕组）、油箱、冷却系统、保护装置和其它附属装置组成。,HXD3,型电力机车主变压器结构,任务五 了解变压器在相关专业中的应用,三、城轨车辆专业用变压器,在城轨车辆上，低压系统及控制电源必须实现与高网压,DC1500V,在电气电位上的隔离，最佳的隔离方式为采用隔离变压器。如武汉轻轨一号线车辆，直流,750V,电源通过主隔离开关和断路器由第三轨接入逆变器设备，该变压器一是可以提供,300V/380V,的电压，二是具备绝缘和电气隔离的作用。,任务六 变压器的维护、检修及耐压试验,一、变压器的维护,1.,检查瓷套管是否清洁，有无裂纹与放电痕迹，螺纹有无损坏及其它异常现象，如果发现应尽快停电更换。,2.,检查各密封处有无渗油和漏油现象，严重的要及时处理。,3.,检查储油柜油位高度及油色是否正常（储油柜旁边一般有油位指示器），发现异常应及时处理。,4.,注意变压器运行时的声响是否正常。,5.,检查箱顶油面温度计的温度是否符合规定（变压器油受热后液面上升，其上部温度较高，所以一般在油箱顶部设有温度计来检测变压器油的温度）。,6.,查看防爆管的玻璃膜是否完好，或压力释放阀的膜盘是否顶开。,一、变压器的维护,7.,检查油箱接地是否完好。,8.,检查瓷套管引出排及电缆头接头处有无发热、变色及异状，若发现异常，应停电检查，找出原因后修复。,9.,察看高、低压侧电流、电压是否正常。,10.,定期进行油样化验及观察硅胶是否吸潮变色（储油柜与大气之间经吸湿器连接，吸湿器一般采用变色硅胶，干燥时呈蓝色，吸湿后变为红色），若有三分之二以上变为红色，则需进行更换或干燥处理。,11.,冷却装置是否正常，油循环是否破坏。,另外，要注意变压器室的门窗和通道的封闭情况，在进出变压器室时应及时关门，以防小动物进入变压器室造成事故。,任务六 变压器的维护、检修及耐压试验,二、变压器故障检查,1.,观察法,变压器的故障如过载、短路、接触不良、打火等通常都反映在发热上，变压器油温上升，有气体、油冲出，有焦味，有爆裂声、打火声等，可以观察变压器上的保护装置是否动作；防爆膜是否冲破；喷出油的颜色是否变黑或有焦味（变黑、有焦味说明故障严重）；上层油温是否超过,85,；液面是否正常；各连接部位是否漏油；箱内有无不正常的声音。总之，通过看、闻、听就可大致判断变压器是否有问题。,任务六 变压器的维护、检修及耐压试验,2.,测试法,对于观察无法进一步判断的问题，必须用仪表测试才能作出正确的判断。,1,）,2500V,兆欧表测相间和每相对地的绝缘电阻可以发现绝缘破坏的情况。,对于,610kV,电力变压器绝缘电阻要求如下：,1020,时应为,600300M,；,3040,时应为,15080M,；,5060,时应为,4524M,；,7080,时应为,138M,；,二、变压器故障检查,任务六 变压器的维护、检修及耐压试验,2.,测试法,2,）,绕组的直流电阻测量,绕组的直流电阻往往测量的是两根相线之间的线电阻，小容量变压器可用单臂电桥（惠斯登电桥）测量，电桥精度为,0.5,级；大容量变压器可用双臂电桥（开尔文电桥，可测,1,以下电阻）测量，电桥精度为,0.2,级。三相线电阻值相差不超过,2%,。,当分接开关在不同位置，测得的电阻值相差很大时，就可能是分接开关接触有问题。绕组的直流电阻测量可查出匝间短路、断路、引线与套管接触不良等。,二、变压器故障检查,任务六 变压器的维护、检修及耐压试验,三、变压器的拆装检修,1.,检修时不要将工具、螺钉、螺母等异物落入变压器内，以防止造成事故。,2.,检修前应将变压器油放掉一部分。盛油容器应清洁、干燥并需加盖防尘防潮，应对油进行化验以确定是否能继续使用，若油不够，须添补同型号的合格的新油。,3.,吊铁芯时应尽量使吊钩装得高些，使钢绳的夹角不大于,45,o,，以防油箱盖板变形。,4.,如果仅将铁芯吊起一部分进行检修，应在箱盖与箱壳间垫牢支撑物，以防铁芯下落发生事故。,5.,变压器的所有紧固螺钉均需紧固，以防运行时发生异常声响。,6.,检查铁芯到夹件的接地铜皮是否有效可靠。,任务六 变压器的维护、检修及耐压试验,三、变压器的拆装检修,7.,检查绕组绝缘老化程度,一级：很好的状态，绝缘富有弹性，软而且韧，用手按压时不会留下变形的痕迹。,二级：合格状态，绝缘较坚硬，颜色较深，用手按压时不裂缝、不变形。,三级：不十分可靠的状态，绝缘已坚硬并脆弱，颜色很深，用手按压时产生细小的裂纹或变形。若其他试验均能通过，可在小修期限内短期运行，但应特别注意防止过负荷和短路事故等。,四级：不合格状态，绝缘很坚硬，用手按压时有脱落现象或裂纹很深，绝缘碳化，断裂脱落，必须大修。,任务六 变压器的维护、检修及耐压试验,三、变压器的拆装检修,8.,检查分接开关，看旋转是否灵活，零部件是否完整，有无松动现象，动、静触点吻合与指示位置是否一致，触点是否灼伤或因严重过热而变色，接线处螺母有无松动现象等。,9.,器身在相对湿度为,75%,以下的空气中贮留时间不宜超过,24h,，如果器身的温度比空气温度高出,3,5,摄氏度，贮留时间可适当延长。,任务六 变压器的维护、检修及耐压试验,四、变压器检修后的一般试验,1.,绝缘电阻和吸收比的测量,吸收比是兆欧表摇动,60s,时测得的绝缘电阻与摇动,15s,时测得的绝缘电阻的比值。用,2500V,兆欧表分别测相间及每相对地的吸收比，只要这个值大于,1.3,（电压等级,60kV,及以上的变压器要大于,1.5,）就可以认为变压器绕组是干燥的，没有受潮。测量时其他被测部位和油箱一起要接地。,2.,测绕组的直流电阻（要求同上）,3.,测量各分接头上变压比，高压侧应接电压互感器测量，要求各相在相同分接头位置上测出变压比应与铭牌值相符，相差不应超过,1%,。,4.,测定三相变压器的连接组别。,5.,测定额定电压下的空载电流，空载电流应在额定电流的,5%,左右。,任务六 变压器的维护、检修及耐压试验,四、变压器检修后的一般试验,6.,耐压试验,耐压试验的目的是检查绕组对地绝缘和绕组之间的绝缘，如果绕组和引线对油箱壁或铁轭之间装置不适当或绕组之间绝缘受潮损坏，或者夹入异物等，都可能在试验中发生局部放电或绝缘击穿。,变压器电压等级为,0.3KV,、,3KV,、,6KV,、,10KV,时，耐压试验电压为,2KV,、,15KV,、,21KV,、,30KV,。试验电压持续时间为,1min,。,任务六 变压器的维护、检修及耐压试验,四、变压器检修后的一般试验,（,1,）试验高压绕组时，将高压的各相线端连在一起接到试验变压器上，低压的各相线端也连在一起，并和油箱一起接地。当试验低压绕组时，接线方法互换。,（,2,）先将试验电压升到额定试验电压的,40%,，再以均匀、缓慢的速度升压到额定试验电压。若发现电流急剧增大，是为击穿前兆，应立即降压到零，停止试验。,（,3,）电压升至额定试验电压后，应保持,1min,，然后再均匀降低，大约在,5s,内降至,25%,或更小，再切断电源。切不可不经降压而切断电源，否则容易烧坏操作试验设备。高压测试完应放电后方可触及。,（,4,）试验电源频率为,50Hz,，并应保持电源电压稳定。被试变压器、试验变压器及仪表装置、操作设备都应可靠接地，以确保安全。,任务六 变压器的维护、检修及耐压试验,项目二 异步电动机及拖动,任务一 认识三相异步电动机,任务二 三相异步电动机工作原理分析,任务三 三相异步电动机的功率与转矩,任务四 三相异步电动机的机械特性,任务五 三相异步电动机的运行,任务六 三相异步电动机的维护与检修,任务七 直线电机,项目二 异步电动机及拖动,学习目标,1.掌握三相异步电动机的结构及各部分作用；,2.掌握三相异步电动机工作原理；,3.了解三相异步电动机工作特性和机械特性；,4.掌握三相异步电动机的运行；,5.能正确维护和保养三相异步电动机；,6.了解直线电机的结构、工作原理及应用。,任务一 认识三相异步电动机,三相异步电动机外形结构,三相异步电动机铭牌,三相异步电动机具有结构简单、使用方便、运行可靠、效率高、易于制造和维修、价格低廉等优点，在生产和生活中有着广泛应用，是最常见的一种电动机。它也存在着功率因数低，调速性能差等缺点。,任务一 认识三相异步电动机,一、三相异步电动机基本结构,三相笼型异步电动机主要由两个基本部分组成，即,定子（固定部分）和转子,（转动部分）。,定子和转子彼此由,空气隙,隔开，为了增强磁场，空气隙尽可能小，一般为,0.3,1.5mm,。电动机容量越大，气隙就越大。,任务一 认识三相异步电动机,1.,定子,定子主要由定子铁芯、定子绕组和机座等组成。,定子铁心与硅钢片,定子铁芯,的主要作用是：电机磁路的一部分；嵌放定子绕组。为了降低定子铁芯中的铁损，定子铁芯用,0.5mm,厚的硅钢片冲制后叠装而成。硅钢片形成的齿槽均匀分布在铁芯内圆表面，硅钢片的两面一般涂有绝缘漆作为片间绝缘。如图所示。,定子绕组,是电动机的电路部分，其主要作用是通入三相交流电产生旋转磁场。,定子绕组由在空间相差,120,电角度、对称排列的结构完全相同的三相绕组组成,，为,了产生旋转磁场，每相绕组的各个导体按照一定的规律分散嵌放在定子铁心槽内。,1.,定子,任务一 认识三相异步电动机,1.,定子,任务一 认识三相异步电动机,每相绕组有两个引出线端，一个为首端，另一个为末端。三相绕组共有六个引出端，分别引到机座接线盒内的接线柱上，以便与交流电源连接。如图,2-5,所示。通过改变接线柱间连接片的连接关系，根据供电电压不同，三相定子绕组可以接成星形,(Y),，也可以接成三角形,(,),。如图所示。,1.,定子,任务一 认识三相异步电动机,机座通常由铸铁或铸钢制成，是整个电机的支撑部分。为了加强散热能力，其外表面有散热筋。,端盖是用铸铁或铸钢浇铸成型的，它的作用是把转子固定在定子内腔中心，使转子能够在定子中均匀地旋转。,轴承是用来连接转动部分和不动部分，通常采用滚动轴承以减少摩擦。,任务一 认识三相异步电动机,2.,转子,转子的,作用,是在定子磁场感应下产生电磁转矩，沿着旋转磁场方向转动，并输出动力带动生产机械旋转。,转轴一般由碳钢或合金钢制成，转轴用来传递力和机械功率。,转子铁芯,是电机磁路的一部分，转子铁芯固定在转轴上，可绕轴转动。与定子铁芯一样，转子铁芯也是由,0.5mm,厚的硅钢片冲压而成,不过转子铁芯是在冲片的外圆上开槽，用来嵌放转子绕组。如图所示。,转子由,转轴,和装在转轴上的,转子铁芯,及,转子绕组,组成,任务一 认识三相异步电动机,（1）笼型转子,(a),笼型转子绕组外形,(b),笼型转子绕组,(c),铸铝转子绕组,转子绕组是自成闭路的短路线圈。转子绕组不需外接电源供电，其电流是由电磁感应作用产生的。它有两种结构形式：,笼型转子,和,绕线型转子,。,2.,转子,构造简单、价格便宜、运行安全可靠，使用方便，成为使用最广泛的一种电动机。,任务一 认识三相异步电动机,（,2,）绕线式转子,三相异步电动机绕线式转子结构示意图,绕线型转子的结构比较复杂，价格也比较贵。但是它的转子绕组内可以串入电阻或某种电子控制电路，使之具有较好的起动和调速特性。一般用于对起动特性要求较高的场合，如大型机床和某些起重设备上。,2.,转子,（3）气隙,为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空气隙。中小型电动机的空气隙约在,0.2,1.5mm,之间。气隙的大小对异步电动机的运行有很大影响。气隙越小，则磁路中磁阻越小，定子与转子之间的相互感应作用就越好，可以降低电机的励磁电流，提高电机的功率因数。但是气隙过小，会对电机的装配带来困难，对定转子的同心度要求也会很高，并导致运行不可靠。,任务一 认识三相异步电动机,三相异步电动机,型号,Y1,1,2M-4,额定频率,50Hz,额定功率,4KW,绝缘等级,E,级,接法,温升,60,额定电压,380V,定额,连续,额定电流,8.6A,功率因数,0,.,95,额定转速,1440r/min,防护方式,IP44,年 月 编号,电机厂,任务一 认识三相异步电动机,二、三相异步电动机的铭牌,每台异步电动机的机座上都钉有一块铭牌，如图所示，上面标出该电动机的主要技术数据，了解铭牌上数据的意义，才能正确选择、使用和维修电动机。,任务一 认识三相异步电动机,1.,型号,三相异步电动机的型号表明了电动机的类型、用途和技术特征。如,Y,系列的三相异步电动机,Y132M-4,，其型号组成中各符号表示的意义如图,2-11,所示。,三相异步电动机型号含义,任务一 认识三相异步电动机,12.,功率因数,11.,温升,10.定额（工作制）,9.防护方式,8.绝缘等级,7.额定转速,n,N,6.额定频率f,N,5.额定电流I,N,4.,接法,3.额定电压U,N,2.额定功率P,N,任务二 三相异步电动机工作原理分析,一、三相异步电动机的工作原理,1.,三相旋转磁场的产生,二极三相异步电动机对称绕组 二极三相异步电动机对称电流,任务二 三相异步电动机工作原理分析,三相对称电流的波形图,一对磁极的旋转磁场,任务二 三相异步电动机工作原理分析,四极三相异步电动机的对称绕组和对称电流,两对磁极的旋转磁场及对应波形,任务二 三相异步电动机工作原理分析,2.,转子感应电流的产生,4.,转子转速与转差率,3.,转子电磁力矩的产生,三相异步电动机工作原理,用来表示转子转速与同步转速之差的相对程度的一个物理量是转差率,s,三相定子绕组中通入交流电后，便在空间产生旋转磁场，转子将作切割磁力线的运动而在其两端产生感应电动势。,在转子绕组中将产生感应电流。方向用右手定则判定。,转子电流在旋转磁场中受到电磁力的作用，电磁力对转子的作用形成电磁转矩，方向用左手定则判定。在电磁转矩的作用下，转子就沿着顺时针方向转动起来，显然转子的转动方向与旋转磁场的转动方向一致。,任务二 三相异步电动机工作原理分析,二、异步电动机的三种运行状态,异步电机的三种工作状态,任务二 三相异步电动机工作原理分析,2.,发电机运行状态：所对应的转差率区间为,0,。特点是与同方向且，电磁转矩是制动性质的，将机械能变为电能。,1.电动机运行状态：所对应的转差率区间为01。特点是与同方向且，电磁转矩是驱动性质的，将电能变为机械能。,3.电磁制动运行状态：所对应的转差率区间为1。特点是与反方向,0；电磁转矩是制动的，定子从电网吸收的电能和转子的机械能都变成电机内部的损耗而转换为热能。,任务三 三相异步电动机的功率与转矩,一、三相异步电动机的功率和损耗,三相异步电动机功率流程图,三相异步电动机从电网吸收电功率，从转轴上,输出机械功率,电机效率：,任务三 三相异步电动机的功率与转矩,二、三相异步电动机的转矩,在三相异步电动机中，输入定子的电能转换为转子上的机械能输出是通过转子上产生电磁力，由电磁力产生电磁转矩使转子旋转而实现的。因此，电磁转矩是电机中能量形态变换的基础。从动力学知道，作用在旋转体上的转矩等于旋转体的机械功率除以它的机械角速度。,任务三 三相异步电动机的功率与转矩,二、三相异步电动机的转矩,物理表达式,参数表达式,实用表达式,任务四 三相异步电动机的机械特性,一、三相异步电动机的机械特性,起动工作点A,：电动机起动瞬间，n=0，s=1，所对应的电磁转矩T,st,称为起动转矩。,临界工作点B,：临界工作点对应的电磁转矩即为电机的最大转矩T,m,，对应的转差率S,m,为临界转差率。,额定工作点C,：额定转矩 T,N,为电动机带动额定负载时的电磁转矩，其对应的转差率为额定转差率s,N,。,理想空载转速点,D,：此时对应的n 为同步转速，s=,0,，电磁转矩为,0,。,任务四 三相异步电动机的机械特性,二、三相异步电动机稳定运行分析,机械特性曲线可分为两部分：BD部分(0sm)称为不稳定区。电动机稳定运转只限于曲线的BD段。电动机在0ssm区间运行时,只要负载阻转矩小于最大转矩T,m,，当负载发生波动时,电磁转矩总能自动调整到与负载阻转矩相平衡，使转子适应负载的增减以稍低或稍高的转速继续稳定运转。,如果电动机在稳定运行中，负载阻转矩增加超过了最大转矩，电动机的运行状态将沿着机械特性曲线的BD部分下降越过B点而进入不稳定区，导致电动机停止运转。,任务四 三相异步电动机的机械特性,三、三相异步电动机人为机械特性,三相异步电动机在改变电源电压、电源频率、定子极对数、或增大定、转子阻抗的情况下，所得到的机械特性称为人为机械特性。,1.,降低定子绕组电压的人为机械特性,改变定子绕组电压的人为机械特性,任务四 三相异步电动机的机械特性,2.,转子回路串电阻的人为机械特性,(a)电路图 (b)机械特性曲线,转子回路串电阻的人为机械特性,三、三相异步电动机人为机械特性,任务五 三相异步电动机的运行,一、三相异步电动机的起动,对三相异步电动机起动的一般要求,1.电动机的起动转矩要足够大。因为起动转矩必须大于负载转矩才能起动，起动转矩越大，加速越快，起动时间越短。,2.在保证足够大的起动转矩的情况下，起动电流应尽可能小。起动电流过大，会造成明显的电网电压降落，会影响电网上其他电气设备的正常运行。,(,一,),概述,任务五 三相异步电动机的运行,3.,起动过程中功率损耗越小越好。,4.起动设备应结构简单，经济可靠，操作方便。,对三相异步电动机起动的一般要求,一、三相异步电动机的起动,(,一,),概述,任务五 三相异步电动机的运行,（二）笼型异步电动机的起动方法,1.直接起动（也称为全压起动）,（1）Y-降压起动,（2）自耦变压器降压起动,一、三相异步电动机的起动,任务五 三相异步电动机的运行,（二）笼型异步电动机的起动方法,1.直接起动（也称为全压起动）,一、三相异步电动机的起动,直接起动就是将电动机定子绕组直接接到额定电压的电网上。其优点是操作方法简单、设备便宜、起动转矩大、起动快；缺点是起动电流大（一般为额定电流的,4,7,倍），造成电网电压波动大、影响同一电源其它负载的运行。,直接起动主要适用于小容量异步电动机的起动。一般规定：由公用低压电网供电时，容量在,10KW,及以下的，可直接起动；由小区配电室供电者，容量在,14KW,及以下的，可直接起动。,任务五 三相异步电动机的运行,2.,降压起动,一、三相异步电动机的起动,降压起动是指电动机在起动时降低加在定子绕组上的电压，起动结束后再加上额定电压运行。降压起动的目的在于减小起动电流。但由于起动转矩与电压的平方成正比，起动转矩也相应降低。所以只能适用于空载或轻载起动的场合。,常用的降压起动方法有,Y-,降压起动、自耦变压器降压起动、定子绕组串电阻或电抗器降压起动和延边三角形降压起动。下面仅介绍前两种降压起动方法。,任务五 三相异步电动机的运行,星三角降压起动原理图 自耦变压器降压起动原理图,2.,降压起动,一、三相异步电动机的起动,任务五 三相异步电动机的运行,（三）绕线转子异步电动机的起动方法,线绕转子异步电动机常用转子回路串接电阻或串接频敏变阻器的方法来起动电机。绕线转子异步电动机转子回路串接电阻，起动时，将电阻调到最大，然后逐步切除电阻来增加电动机的转速，起动完毕，将电阻全部切除。,线绕转子异步电动机转子回路串接电阻起动的优点是起动转矩大，起动电流小；缺点是转子回路较复杂，维护工作量大。常用于中、大容量电动机重载起动。,一、三相异步电动机的起动,任务五 三相异步电动机的运行,二、三相异步电动机的反转,三相异步电动机的旋转方向取决于定子旋转磁场的旋转方向。而定子旋转磁场的旋转方向又决定于通入三相定子绕组的三相电源的相序。所以要使三相异步电动机反转，只要改变通入电动机的三相电源的相序，即将三相电源三条导线中的任意两条对调就可以了。,任务五 三相异步电动机的运行,三、三相异步电动机的调速,在实际应用中，往往要改变三相异步电动机的转速，即调速。由异步电动机转速公式,可知：可以通过改变公式中的,p,、,f,、,s,任一参数来实现调速，即改变定子绕组极对数,p,调速、改变转差率,s,调速、改变供给电动机电源的频率,f,调速。,任务五 三相异步电动机的运行,三、三相异步电动机的调速,1.,变极调速,2.,变转差率调速,（,1,）笼型电动机改变定子电压调速,（,2,）线绕式电机转子串电阻调速,3.,变频调速,变极调速只适用于笼型异步电动机且调速要求不高的场合。,优点是所需设备简单；缺点是电动机绕组结构复杂笨重，调速只能有级调速，级数少。,变频调速就是通过改变供给三相异步电动机电源的频率,f,来调速。,优点是调速范围宽、可以实现平滑调速；缺点是需要增加一套专门的变频装置，投资增大。,四、三相异步电动机的制动,任务五 三相异步电动机的运行,三相异步电动机的制动是指通过机械或者电气的方法使电动机迅速停转或限制电动机的转速。,三相异步电动机的制动方法有两类：,机械制动,和,电气制动,机械制动,是利用机械装置（如电磁抱闸机构）来使电动机迅速停止转动。,电气制动,是使异步电动机所产生的电磁转矩的方向和转子的旋转方向相反，来实现制动。电气制动包括反接制动、回馈制动和能耗制动。,四、三相异步电动机的制动,任务五 三相异步电动机的运行,1.,反接制动,反接制动接线图和原理图,反接制动是指制动时，改变定子绕组任意两相的相序，使得电动机的旋转磁场反向，反向磁场与原来惯性旋转的转子之间相互作用，产生一个与转子转向相反的电磁转矩，迫使电动机的转速迅速下降，当转速接近零时，切断电机的电源。,四、三相异步电动机的制动,任务五 三相异步电动机的运行,2.,回馈制动,回馈制动又称为再生发电制动，是指电动机转向不变的情况下，由于某种原因，使得电动机的转速大于同步转速，比如在起重机械下放重物、电动机车下坡时，都会出现这种情况，这时重物拖动转子，转速大于同步转速，则异步电机进入到回馈制动状态，转子受到制动力矩，使得重物匀速下降。此过程中电动机将势能转换为电能回馈给电网，所以称为回馈发电制动。,回馈制动的优点是经济性能好，将负载的机械能变为电能反送给电网。缺点是应用范围窄，只有在电动机转速大于同步转速时才能实现。,任务五 三相异步电动机的运行,四、三相异步电动机的制动,3.,能耗制动,能耗制动接线图和原理图,具体方法是电动机在切除三相交流电源后接到一个直流电源上,，由直流电流励磁在气隙中建立一个静止磁场，而转子由于惯性在磁场内旋转，使转子导体切割静止磁场而产生感应电势并有感应电流流过，从而产生制动转矩，,使电动机迅速减速，最后停止转动。,任务六 三相异步电动机的维护与检修,一、三相异步电动机在投入运行前的检查,对新安装或长时间未使用的电动机，在通电使用之前必须进行认真的检查，以验证电动机能否安全的通电运行。检查的项目如下：,1.,检查电动机绕组间和绕组对地的绝缘电阻。对绕线式转子异步电动机，除了检查定子绝缘电阻外，同时还应检查转子绕组和滑环之间的绝缘电阻。,2.,检查铭牌所示电压、频率、接法等与电路电压是否相符，接线是否正确。,3.,检查电动机内部有无杂物。用干燥的压缩空气吹净内部，也可使用电吹风等来吹，但不能碰坏绕组。,4.,检查电动机的转轴是否正常。用手转动电动机转轴，看转动是否灵活，有无异声。对于滑动轴承，转子的轴向游动量每边约,2,3mm,。,5.,检查轴承是否有油。,6.,检查电动机的安装是否可靠，接地装置是否良好。,7.,检查电动机的传动装置是否良好。联轴器是否紧固，皮带连接是否牢固，皮带松紧是否合适。,8.,检查电动机的保护装置是否完善和正常。,任务六 三相异步电动机的维护与检修,一、三相异步电动机在投入运行前的检查,任务六 三相异步电动机的维护与检修,二、三相异步电动机运行中的巡检,1.,运行监视,（,1,）监视电源电压的变动情况,（,2,）监视电动机的运行电流,（,3,）监视电动机的温升,（,4,）监视电动机运行中的声音、振动和气味,（,5,）监视电动机轴承工作情况,（,6,）监视传动装置工作情况,任务六 三相异步电动机的维护与检修,二、三相异步电动机运行中
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