船舶电气设备及系统课件变压器.pptx

说说 明明变压器变压器:是利用是利用电磁感应电磁感应原理进行工作的，所以将它原理进行工作的，所以将它划在电机的范畴内。由于它没有转动部件，是静划在电机的范畴内。由于它没有转动部件，是静止的，因而有人称之为止的，因而有人称之为“静止电机静止电机”。学习本章目的学习本章目的：学习变压器结构原理，学习变压器结构原理，平衡方程，运行特性及参数；学习三相变压器极平衡方程，运行特性及参数；学习三相变压器极性和判别方法；学习自耦变压器结构原理和互感性和判别方法；学习自耦变压器结构原理和互感器使用注意事项。能够进行变压器的基本计算。器使用注意事项。能够进行变压器的基本计算。V/V连接是本章的难点。连接是本章的难点。21变压器的应用与结构变压器的应用与结构n变压器的应用变压器的应用n变压器的种类变压器的种类n变压器的结构变压器的结构n变压器的铭牌数据变压器的铭牌数据n变压器的维护管理变压器的维护管理一、变压器的应用一、变压器的应用q在陆上：在陆上：变压器广泛应用于电力传输、电气控制、电气检变压器广泛应用于电力传输、电气控制、电气检测等方面。测等方面。q电力传输：电力传输：升、降压。原因减小损耗。电气控制：提供合适升、降压。原因减小损耗。电气控制：提供合适的电源。电气检测：得到所需的信号。的电源。电气检测：得到所需的信号。q在船上：在船上：主要有：照明变压器和控制变压器。要求安全、主要有：照明变压器和控制变压器。要求安全、可靠。可靠。二、变压器的种类二、变压器的种类分类的方法：分类的方法：按用途、按相数、连接方按用途、按相数、连接方式、按结构形式等分类。式、按结构形式等分类。此外，还可按冷却方式进此外，还可按冷却方式进行分类。行分类。按按用途用途分：分：电力（包括照明）、电源、控制、电力（包括照明）、电源、控制、仪用、特殊（电解、电焊等）。仪用、特殊（电解、电焊等）。按按相数相数分：分：单相、三相。单相、三相。按按连接方式连接方式分：分：/、/、/、/等。等。按按结构形式结构形式分：线圈：分：线圈：筒式、盘式，筒式、盘式，铁心：铁心：心式、壳式。心式、壳式。按按冷却方式冷却方式分：自冷、它冷，风冷、油冷等。分：自冷、它冷，风冷、油冷等。各种不同的分类各种不同的分类注意：注意：船用变压器为船用变压器为B B级级绝缘。绝缘。见见P.251.P.251.表表16-1-316-1-3船用变压器应该采用船用变压器应该采用干式干式。组成：变压器由组成：变压器由铁心铁心和和绕组绕组组成。组成。铁心：铁心：构成磁路构成磁路。绕组：绕组：构成电路构成电路。位置：低压在里、在边。位置：低压在里、在边。绕组绕组按一定规律连接的线圈。按一定规律连接的线圈。变压器的结构变压器的结构三、船舶变压器的使用和管理三、船舶变压器的使用和管理铭牌数据主要有：铭牌数据主要有：S Sn、U U1n/U/U2n、I I1n/I/I2n、f fn等。等。额定容量额定容量S Sn：注意：因为没有气隙，励磁功率小，没注意：因为没有气隙，励磁功率小，没有机械损耗有机械损耗(不动不动)。所以总损耗小，效率高，输出与输。所以总损耗小，效率高，输出与输入功率相差较小。因此，入功率相差较小。因此，S Sn既是既是输入额定值，也是输出输入额定值，也是输出额定值额定值。三相额定电压三相额定电压/电流：电流：注意：注意：额定值都是额定值都是“线线”的量的量。三相功率计算：三相功率计算：不论是三角形还是星形，不论是三角形还是星形，“线线”量与量与“相相”量关系是量关系是电压或电流总有一个相等电压或电流总有一个相等，一个相差一个相差3。所以不论是三角形还是星形其三相功率计算：用线电所以不论是三角形还是星形其三相功率计算：用线电压和线电流的乘积再在前面乘压和线电流的乘积再在前面乘3。1.1.铭牌铭牌维护管理维护管理：v外部保持清洁和干燥，防止漏电；外部保持清洁和干燥，防止漏电；v注意日常检查：温度、电流值、三相平衡情况；注意日常检查：温度、电流值、三相平衡情况；v大修过后投入运行前应做检查：绝缘、状态是否良大修过后投入运行前应做检查：绝缘、状态是否良好（有无短路、断路）。好（有无短路、断路）。第一节要点第一节要点：要求（绕组位置，船用要求（绕组位置，船用B级）；铭牌数据；冷却级）；铭牌数据；冷却方式；维护管理。方式；维护管理。2.2.变压器的维护管理变压器的维护管理22.变压器的基本工作原理变压器的基本工作原理 本节的主要内容有三大点本节的主要内容有三大点：l 变压器的基本变换功能：变压器的基本变换功能：l 电压和磁势平衡方程：电压和磁势平衡方程：l 变压器的等效电路（补充）：变压器的等效电路（补充）：实际是归纳后的补充实际是归纳后的补充一、变压器的基本变换功能一、变压器的基本变换功能变压器原理：变压器原理：原边绕组原边绕组N N1通入交流通入交流电，有电流流过电，有电流流过原绕组，原绕组，在磁路中产生交变磁通。在磁路中产生交变磁通。交变磁通分别在原、副绕交变磁通分别在原、副绕组感应电势组感应电势e e1和和e e2。感应电势公式：感应电势公式：E1=4.44 f N11m；（4.44公式）公式）E2=4.44 f N21m。因原绕组导线电阻很小，且漏感电势因原绕组导线电阻很小，且漏感电势e 1很小（很小（漏磁磁路磁阻大，漏磁磁路磁阻大，1很小），很小），U1 E1，U2=E2。根据根据4.44公式，空载（或副边公式，空载（或副边开路）时有：开路）时有：U1/U2 E1/E2=N1/N2=k 在在U1相同时，选择不同的相同时，选择不同的k，就可得到不，就可得到不同的同的U2。k 称为变压器的称为变压器的变压比变压比。简称。简称变比变比。变压原理变压原理变流原理变流原理当当İ20，则原、副绕组产生磁势的矢量和为励，则原、副绕组产生磁势的矢量和为励磁磁势，共同在磁路中产生磁通。磁磁势，共同在磁路中产生磁通。İ0N1=İ1N1+İ2N2 矢量和矢量和İ0很小，很小，İ1N1 -İ2N2，也就是：，也就是：İ1 -İ2N2/N1=-İ2k I，其中，其中，k I=N2/N1，称为变压器的，称为变压器的变流比变流比。阻抗变换原理阻抗变换原理 变压器带负载后，设负载阻抗为变压器带负载后，设负载阻抗为Z。这个负。这个负载是从变压器的副边看的载是从变压器的副边看的实际值实际值，但是对于原边，但是对于原边变压器的电源，它的阻抗变压器的电源，它的阻抗相当于相当于Z。其关系为：。其关系为：变压器具有变压器具有阻抗变换作用阻抗变换作用，常用在电子线，常用在电子线路中进行阻抗匹配。路中进行阻抗匹配。通常可令：通常可令：kZ=k2，kZ称为变压器称为变压器阻抗变比阻抗变比。变压器的功能变压器的功能 变压器功能有变压器功能有四个四个，书上只讲三个：，书上只讲三个：.电压变换的功能；电压变换的功能；.电流变换的功能；电流变换的功能；.阻抗变换的功能；阻抗变换的功能；此外（双绕组变压器）还有：此外（双绕组变压器）还有：.电气隔离电气隔离的功能。的功能。电气隔离功能，可电气隔离功能，可保证必要的安全保证必要的安全。二、电压和磁势平衡方程二、电压和磁势平衡方程电磁物理量的正方向电磁物理量的正方向 首先必须清楚：交流电量的首先必须清楚：交流电量的方向与直流电量方向的区别：方向与直流电量方向的区别：正方向只是一种参考方向，正方向只是一种参考方向，实际上是有相位差的。实际上是有相位差的。惯例正方向：惯例正方向：原边以电压为参考原边以电压为参考，电流与电压相，电流与电压相同，磁通与电流符合右螺旋定则，电势与磁通满足电同，磁通与电流符合右螺旋定则，电势与磁通满足电磁感应定律磁感应定律注意注意电势方向为：从低电位指向高电电势方向为：从低电位指向高电位。由于电磁感应定律中有个负号，所以变成从高电位。由于电磁感应定律中有个负号，所以变成从高电位指向低电位。位指向低电位。副边则以电势为参考副边则以电势为参考。电压平衡方程电压平衡方程 原边电压平衡方程根据基尔霍夫电压定律直接列原边电压平衡方程根据基尔霍夫电压定律直接列出出P.14.P.14.式（式（2-2-62-2-6），其中：），其中：1 1=-j =-j İ1 1X X1 1 满足电磁感应定律满足电磁感应定律 绕组电势绕组电势1不采用电不采用电抗表示是因为带铁心线圈抗表示是因为带铁心线圈的电抗为非线性的，不是的电抗为非线性的，不是常数，只有进行小范围线常数，只有进行小范围线性处理后才能采用电抗性处理后才能采用电抗X X1 1表示。表示。小范围线性处理：在工小范围线性处理：在工作点附近进行。作点附近进行。注意：注意：电势此时的性质是被当作电势此时的性质是被当作电压降电压降处理处理(电抗压降电抗压降)。磁势平衡方程磁势平衡方程 İ1 1是副边电流是副边电流等效到原边时的等效电流。等效到原边时的等效电流。可以理解为：副边带负载可以理解为：副边带负载后对原边电流的影响。后对原边电流的影响。注意：注意：因为变压器对电流的变换作用，因为变压器对电流的变换作用，磁势平衡方程磁势平衡方程实际上就是电流平衡方程实际上就是电流平衡方程。P.14.P.14.式（式（2-2-82-2-8）。）。若令电流若令电流İ1 1=-=-（N N1 1/N/N2 2）İ2 2，则：则：İ1 1=İ0 0+İ1 1 就是就是电流的平衡方程。电流的平衡方程。平衡方程归纳平衡方程归纳根据根据电路电路和和磁路磁路基尔霍夫定律可以得到电压和磁势平衡方程。基尔霍夫定律可以得到电压和磁势平衡方程。原边电压平衡方程：原边电压平衡方程：1 1=(R=(R1 1+jX+jX1 1)İ1 11 1=İ1 1Z Z1 11 1副边电压平衡方程：副边电压平衡方程：2 2=2 2İ2 2(R(R2 2+jX+jX2 2)=)=2 2İ2 2Z Z2 2磁势平衡方程：磁势平衡方程：F F0 0=F F1 1+F F2 2 或或 İ1 1=İ0 0+İ1 1 漏磁通的路径是空气，磁路不饱和。漏磁通的路径是空气，磁路不饱和。漏磁通产生的感漏磁通产生的感应电势大小与产生漏磁电流大小成正比，可用电抗与电流乘应电势大小与产生漏磁电流大小成正比，可用电抗与电流乘积表示：积表示：1 1=-j =-j İ1 1X X1 1 和和 2 2=-j =-j İ2 2X X2 2。而主磁。而主磁通的路径是铁心，磁路易饱和，通常不用电抗表示。通的路径是铁心，磁路易饱和，通常不用电抗表示。注意：注意：平衡方程是平衡方程是分析、计算分析、计算变压器的变压器的工具工具。变压器负载后对原边的影响变压器负载后对原边的影响 变压器副边接上负载后，副边绕组有电流流过。变压器副边接上负载后，副边绕组有电流流过。负载电流是由穿过副绕组交变磁通感应副边电势产生负载电流是由穿过副绕组交变磁通感应副边电势产生的，根据电磁感应定律负载电流也会建立负载磁势，的，根据电磁感应定律负载电流也会建立负载磁势，具有去磁性质（阻碍穿过副边绕组磁通变化）。具有去磁性质（阻碍穿过副边绕组磁通变化）。结论结论：虽然正方向已经设定，但是虽然正方向已经设定，但是负载磁势负载磁势与与励磁磁势励磁磁势的的实际方向相反实际方向相反。负载磁势具有去磁性质，为了保证磁路中的磁负载磁势具有去磁性质，为了保证磁路中的磁通不变（才能平衡电源电压），原绕组中将增大电流通不变（才能平衡电源电压），原绕组中将增大电流（电流从（电流从I I0 0变化到变化到I I1 1）。）。变压器工作过程变压器工作过程 原边接原边接u1后，原绕组有后，原绕组有 i0流过，在铁心中产生流过，在铁心中产生并与原、并与原、副绕组交链，副绕组将感应副绕组交链，副绕组将感应e2，产生，产生u2。接上负载后，副边。接上负载后，副边绕组有绕组有i2 流过。流过。i2 建立负载磁势建立负载磁势F2，对磁路中，对磁路中有去磁性质。有去磁性质。为了保证为了保证不变（才能平衡不变（才能平衡u1），原边电流将增大（从），原边电流将增大（从i0变变化到化到i1），），i2 越大，越大，i1增加越多。变压器就是这样通过磁路磁增加越多。变压器就是这样通过磁路磁通将原边的电能传输到副边而工作的。通将原边的电能传输到副边而工作的。l P.14.P.14.复习与思考题（复习与思考题（2-2-42-2-4）：）：副边电流增大时，副边磁势副边电流增大时，副边磁势的去磁作用增大；这将使主磁通出现减少的趋势。但主磁通的这一趋的去磁作用增大；这将使主磁通出现减少的趋势。但主磁通的这一趋势，立即引起原边电势的减少，立即使其电流增加，从而使主磁通保势，立即引起原边电势的减少，立即使其电流增加，从而使主磁通保持基本不变，反之亦然（若副边电流减小，原边电流也会减小）。也持基本不变，反之亦然（若副边电流减小，原边电流也会减小）。也就是说，只要原边电压不变，主磁通是基本不变的。正是主磁通能保就是说，只要原边电压不变，主磁通是基本不变的。正是主磁通能保持基本不变，原边电流才能随副边电流的增减而增减。持基本不变，原边电流才能随副边电流的增减而增减。变压器的等效电路变压器的等效电路(补充补充)补充的内容补充的内容理解即可理解即可 变压器的等效电路可以通过平衡方程式得到，设：变压器的等效电路可以通过平衡方程式得到，设：Z为从变压器原边绕组两端看到的整个等效阻抗。为从变压器原边绕组两端看到的整个等效阻抗。|Z|=U|Z|=U1 1/I/I1 1，U U1 1=I=I1 1Z Z1 1+E+E1 1，|Z|=(I|Z|=(I1 1Z Z1 1+E+E1 1)/I)/I1 1=Z=Z1 1+E+E1 1/I/I1 1，I I1 1=I=I0 0+I+I1 1，|Z|=Z|Z|=Z1 1+E+E1 1/(I/(I0 0+I+I1 1)=Z)=Z1 1+1/(I+1/(I0 0/E/E1 1+I+I1 1/E/E1 1)；令：令：Z Zm m=E=E1 1/I/I0 0为为励磁阻抗励磁阻抗，E E1 1=kE=kE2 2，数值上数值上I I1 1=I=I2 2/k,/k,所以：所以：E E1 1/I/I1 1=kE=kE2 2/I/I1 1=E=E2 2/I/I2 2=U=U2 2/I/I2 2+Z+Z2 2=Z=ZL L+Z+Z2 2。因因此，此，Z=ZZ=Z1 1+1/1/Z+1/1/Zm m+1/(Z+1/(ZL L+Z+Z2 2)=Z)=Z1 1+Z+Zm m/(Z/(ZL L+Z+Z2 2)。这就是。这就是“变压器的等效电路变压器的等效电路”。观看电路图观看电路图继续其它内容继续其它内容采用电路图表示为：采用电路图表示为：变压器的等效电路变换过程变压器的等效电路变换过程|Z|=U|Z|=U1 1/I/I1 1,U U1 1=I=I1 1Z Z1 1+E+E1 1,|Z|=(I,|Z|=(I1 1Z Z1 1+E+E1 1)/I)/I1 1=Z=Z1 1+E+E1 1/I/I1 1,I I1 1=I=I0 0+I+I1 1,E E1 1/I/I0 0=Z=Zm m,E E1 1/I/I1 1=1/(I=1/(I0 0/E/E1 1+I+I1 1/E/E1 1),),E E1 1/I/I1 1=E=E2 2/I/I2 2=U=U2 2/I/I2 2+Z+Z2 2=Z=ZL L+Z+Z2 2,E,E2 2=U=U2 2+I+I2 2Z Z2 2,U U2 2/I/I2 2=Z=ZL L返回说明返回说明继续继续等效电路的种类等效电路的种类：T形等形等效电路效电路形形近似近似1.T形等效电路：形等效电路：比较精确，但运算较复杂，比较精确，但运算较复杂，形状象形状象T。2.形等效电路：形等效电路：运算较简单，但较不精确，运算较简单，但较不精确，形状象形状象。3.近似等效电路：近似等效电路：运算最为简单，但也是最运算最为简单，但也是最不精确的，主要用来估算变压器的参数及定不精确的，主要用来估算变压器的参数及定性分析变压器。性分析变压器。第二节要点第二节要点：工作原理；作用（变压、流、阻抗和隔离）；平衡方程。工作原理；作用（变压、流、阻抗和隔离）；平衡方程。23.三相电压的变换三相电压的变换本节的主要内容有三大点本节的主要内容有三大点：l 变压器绕组的极性：变压器绕组的极性：l 三相变压器的连接：三相变压器的连接：l 变压器的运行：变压器的运行：变压器的极性：变压器的极性：介绍极性正确连接的意义，及如何判断。介绍极性正确连接的意义，及如何判断。三相变压器的连接：三相变压器的连接：介绍三相连接的种类和电量的相位关介绍三相连接的种类和电量的相位关系。系。V/V连接是一种特殊的连接方式，是船用照明变压器的一种连接是一种特殊的连接方式，是船用照明变压器的一种应急工作方式。应急工作方式。变压器的运行：变压器的运行：介绍变压器的主要运行特性。介绍变压器的主要运行特性。一、变压器绕组的极性一、变压器绕组的极性 概念：概念：所谓极性是指不同绕组工作时其所谓极性是指不同绕组工作时其端部的端部的相位关系相位关系。相位相同的端称为同极性端，或同名端；。相位相同的端称为同极性端，或同名端；相位相反的端称为异极性端，或异名端。相位相反的端称为异极性端，或异名端。要求：要求：两个以上绕组的变压器，连接（并联运两个以上绕组的变压器，连接（并联运行）时都应该按照正确极性进行连接。行）时都应该按照正确极性进行连接。极性错误的危害：极性错误的危害：一般将造成短路。从而一般将造成短路。从而烧毁变压器。烧毁变压器。极性接错的危害极性接错的危害串联连接串联连接并联连接并联连接串联短路串联短路并联短路并联短路 将两个线圈反向串联或者并联，如果两个线圈的将两个线圈反向串联或者并联，如果两个线圈的匝数相等，接上电源后，在铁心磁路中产生的磁通大匝数相等，接上电源后，在铁心磁路中产生的磁通大小相等方向相反，总体磁通小相等方向相反，总体磁通=0。因此两个线圈不会。因此两个线圈不会感应电势，电源电压在没有电势平衡的情况下，将造感应电势，电源电压在没有电势平衡的情况下，将造成短路。成短路。极性与线圈的绕向有关，但一台造好的变压器，线极性与线圈的绕向有关，但一台造好的变压器，线圈外面包有绝缘层，实际使用时不可能拆开绝缘层来查圈外面包有绝缘层，实际使用时不可能拆开绝缘层来查看其绕向。为此，就必须采用记号来表示。看其绕向。为此，就必须采用记号来表示。当两个线圈在当两个线圈在1和和3两端通入同相位的电流时，在铁两端通入同相位的电流时，在铁心中各自产生的磁通相位相同，感应的电势的相位也一心中各自产生的磁通相位相同，感应的电势的相位也一样。这两个线圈的极性，称样。这两个线圈的极性，称1、3为为“同名端同名端”或者或者“同同极性端极性端”。并用。并用“”或或“”作为标记。因此，线圈作为标记。因此，线圈1、2和线圈和线圈3、4，在电气原理图上就不需要再画出铁心，在电气原理图上就不需要再画出铁心了。了。两个线圈中有两个端子为同名端，则另外两个端子两个线圈中有两个端子为同名端，则另外两个端子之间也是同名端；而之间也是同名端；而1-4或或2-3则称为则称为“异名端异名端”或或“异异极性端极性端”。所以说，。所以说，线圈同名端的标记不是唯一的线圈同名端的标记不是唯一的。极性的标记极性的标记同名端的判别同名端的判别(交流法交流法)主要判别方法有：主要判别方法有：交流法交流法和和直流法直流法。l交流法交流法：交流法接线如右图所示。电交流法接线如右图所示。电压表两端电压压表两端电压 V=U1 U2。若若1、3为同名端，因为为同名端，因为U1、U2 同相位，则同相位，则V U1；若若1、3为异名端，因为为异名端，因为U1、U2 反向，则反向，则V U1。l直流法直流法：直流法接线如右图所示。直流法接线如右图所示。若若1、3为同名端，开关为同名端，开关S闭合时，毫安表正偏；若为闭合时，毫安表正偏；若为异名端，则反偏。异名端，则反偏。(因闭合时，因闭合时，感应电势要阻碍电流流入，感应电势要阻碍电流流入，方向为方向为1、2)；断开时断开时指针偏转方向正好相反。指针偏转方向正好相反。同名端的判别同名端的判别(直流法直流法)注意：注意：S断开时，断开时，1-2之间可能感应较之间可能感应较高的电压。高的电压。二、三相变压器的连接二、三相变压器的连接l连接方法连接方法：星形或三角形，即：星形或三角形，即：Yy,Yd,Dy 和和Dd。l连接组别：连接组别：连接组别的表示法了解即可连接组别的表示法了解即可 不同的连接副绕组电势相位不同不同的连接副绕组电势相位不同,副绕组与原绕副绕组与原绕组相位上的不同关系可用连接组别表示。连接组别组相位上的不同关系可用连接组别表示。连接组别以以“时钟表示法时钟表示法”表示。表示。时钟表示法：时钟表示法：分针为原绕组线电势分针为原绕组线电势EABAB向量，向量，时针为副绕组线电势时针为副绕组线电势Eab向量。向量。Y/yY/y连接连接：Y/dY/d连接连接：连接组别是用来表示三连接组别是用来表示三/单相变压器连接的标准形式的，原副边单相变压器连接的标准形式的，原副边连接符号之间用连接符号之间用“/”号隔开，然后用号隔开，然后用“-”号引出表示原副边线电势号引出表示原副边线电势的相位角的的相位角的“时钟点数时钟点数”。长针，即分针表示原边线电势相量。长针，即分针表示原边线电势相量恒恒为为“12”的位置；短针，即时针表示副边线电势的位置；短针，即时针表示副边线电势Eab 位置。如：位置。如：Y/d-11表示，副边线电势表示，副边线电势Eab滞后原边线电势滞后原边线电势EABAB 30度电角度。度电角度。连接组别说明（连接组别说明（了解即可了解即可）船用照明变压器及船用照明变压器及V/V连接连接l船用照明变压器：船用照明变压器：船舶照明变压器是船舶照明变压器是重要的设备重要的设备，有两种配置方案：，有两种配置方案：1.两台三相变压器两台三相变压器：互为备用。互为备用。2.三台单相变压器三台单相变压器：组成组成/连接的三相组连接的三相组式变压器。应急时可由两台单相变压器连接成式变压器。应急时可由两台单相变压器连接成V/V连接连接继续使用。继续使用。注意：注意：必须是三相组式必须是三相组式(三台单相三台单相)变压器，变压器三相变压器，变压器三相的磁路才是独立的，才不会相互影响。的磁路才是独立的，才不会相互影响。lV/VV/V连接时容量的计算连接时容量的计算：每台单相变压器电流额定值每台单相变压器电流额定值不能超过。不能超过。设，单相变压器额定设，单相变压器额定值：值：I I2n2n、U U2n2n。V/VV/V连接最大容量连接最大容量为为S SVLVL，则，则和和V V连接容量分别为：连接容量分别为：S Sn n=3U=3U2 2 I I2 2=3U=3U2n2nI I2n2n S SVLVL=3U=3U2 2I I2 2=3U=3U2n2nI I2n2n因此，因此，V/VV/V连接容量是连接容量是连接时连接时容量的容量的1/33：S SVLVL/S Sn n=1/33利用系数利用系数：S SVLVL/S SVnVn=3/2=3/2V/VV/V连接连接三、变压器的运行特性三、变压器的运行特性 运行特性运行特性是维护管理变压器的是维护管理变压器的主要依据主要依据，是变压器是变压器性能性能的一种体现。的一种体现。变压器的运行特性主要有：变压器的运行特性主要有：1.外特性：外特性：作为电源都需要考察的重要作为电源都需要考察的重要特性。特性。2.效率特性：效率特性：任何设备都需要考察的任何设备都需要考察的重要特性。重要特性。l外特性外特性：外特性外特性(条件条件)：coscos2 2 不变，不变，U U2 2=f(I=f(I2 2)。是一条下。是一条下降的曲线。降的曲线。coscos2 2变化，变化，i2 2的的去磁程度不同，外特性形去磁程度不同，外特性形状也不同。状也不同。下降下降原因原因：阻抗：阻抗(主要是主要是电抗电抗)压降。压降。电压变化率电压变化率：u u2 2%，是作为是作为电源的重要指标电源的重要指标。u u2 2%的计算公式：的计算公式：书书P.17式式(2-3-3)。恒压源都需要考察外特性，恒压源都需要考察外特性，都以电压变化率作为其性能都以电压变化率作为其性能指标。指标。l效率特性效率特性：效率特性效率特性(条件条件)：coscos2 2 不不变，变，2 2=f(P=f(P2 2)。没有机械损耗，没有机械损耗，变压器变压器的的效率比较高效率比较高。铁损等于铜损铁损等于铜损(60%(60%80%P80%P2n2n)时时效率最高效率最高。一般变压器或电机，都有一般变压器或电机，都有铁损等于铜损时效率最高。铁损等于铜损时效率最高。电机的效率特性的电机的效率特性的形状基本相同。形状基本相同。l要求要求：l基本条件基本条件：1.不应有环流；不应有环流；2.按容量比例分配负荷。按容量比例分配负荷。1.原副边额定电压分别相等；原副边额定电压分别相等；2.连接组别相同；连接组别相同；3.具有相同的阻抗具有相同的阻抗标幺值标幺值。变压器的并联运行变压器的并联运行注意注意：书：书P.18遗漏，应该补上遗漏，应该补上“标幺值标幺值”三个字。三个字。24特殊变压器特殊变压器本节的主要内容有两大点本节的主要内容有两大点：l自耦变压器：自耦变压器：l仪用互感器：仪用互感器：主要掌握结构原理。主要掌握结构原理。主要掌握使用注意事项。主要掌握使用注意事项。一、自耦变压器一、自耦变压器l结构结构：一个有中间抽头的一个有中间抽头的绕组，绕组的两个端子绕组，绕组的两个端子接电源作为原边，中间接电源作为原边，中间抽头和其中一个端子作抽头和其中一个端子作为副边，如图所示。总为副边，如图所示。总匝数匝数N1，副边匝数，副边匝数N2。“自耦自耦”自己耦合，即有自己耦合，即有磁磁耦合，也有耦合，也有电电的的直接耦合。直接耦合。l原理原理：原理原理：原边接电源绕组有电流原边接电源绕组有电流I I1 1流进绕组，一部流进绕组，一部分电流分电流I I2 2通过中间抽头流出经过负载，另一部分电流通过中间抽头流出经过负载，另一部分电流 I I 则通过公共部分。铁心中将产生磁通，并在线圈绕则通过公共部分。铁心中将产生磁通，并在线圈绕组上感应电势，由于感应电势正比于绕组的匝数，其组上感应电势，由于感应电势正比于绕组的匝数，其它情况与双绕组变压器相似。它情况与双绕组变压器相似。用途用途：用在变比用在变比k接近于接近于1的场合。变比越接近于的场合。变比越接近于1，公共部分的电流，公共部分的电流 I I 就越小。就越小。大部分电流大部分电流直接经过中间抽头输出。直接经过中间抽头输出。注意注意：自耦变压器：自耦变压器没有电气隔离作用没有电气隔离作用。二、仪用互感器二、仪用互感器l种类与用途种类与用途：用途：用途：用来测量交流电压和电流。将高电压或用来测量交流电压和电流。将高电压或大电流变换成低电压或小电流。大电流变换成低电压或小电流。种类：种类：电压互感器和电流互感器两种。电压互感器和电流互感器两种。l原理原理：电压互感器：电压互感器：相当于工作在空载状态的降压变压器。相当于工作在空载状态的降压变压器。电流互感器：电流互感器：相当于工作在短路状态的升压变压器相当于工作在短路状态的升压变压器（电流由被测电路决定）。（电流由被测电路决定）。l使用注意使用注意：电压互感器：电压互感器：使用时使用时不能短路不能短路，所带负载阻抗，所带负载阻抗不能太小。不能太小。电流互感器：电流互感器：使用时使用时绝对不能开路绝对不能开路，所带负载，所带负载阻抗不能太大。阻抗不能太大。此外：此外：电压、电流互感器的电压、电流互感器的铁心和副绕组的一铁心和副绕组的一端都应可靠接地端都应可靠接地。注意：注意：电压互感器电压互感器副边标准额定电压副边标准额定电压为为100V，电流互感器，电流互感器副边标准额定电流副边标准额定电流为为5A。第二章第二章 小小 结结n n各节要点各节要点：第一节：第一节：要求（绕组位置，船用要求（绕组位置，船用B级）；铭牌数据；冷却级）；铭牌数据；冷却方式（干式）；维护管理。方式（干式）；维护管理。第二节：第二节：工作原理；作用（变压、流、阻抗和隔离）；工作原理；作用（变压、流、阻抗和隔离）；平衡方程。平衡方程。第三节：第三节：极性（交流法、直流法）；连接（四种标准接极性（交流法、直流法）；连接（四种标准接法）；运行特性。法）；运行特性。第四节：第四节：自耦变压器（原理，特点）；互感器（使用注自耦变压器（原理，特点）；互感器（使用注意事项，标准输出）。意事项，标准输出）。主要内容主要内容(归纳归纳)第第二二章章的的主主要要内内容容是是：变变压压器器的的结结构构原原理理，平平衡衡方方程程式式，运运行行特特性性及及参参数数；三三相相变变压压器器的的极极性性和和判判别别方方法法；自自耦耦变变压压器器的的结结构构原原理理和和互互感感器器的的使使用用注注意意事事项项。V/V连连接接是是本本章章的的难难点点（难难在在单单相相/三三相相的的功功率率计计算算易易混混淆淆）。第二章第二章 变压器变压器 也有计算任务，是也有计算任务，是“第三第三章章 异步电动机异步电动机”的计算基础。的计算基础。主要内容主要内容(要点要点)n变压器的结构原理；变压器的结构原理；n平衡方程式，运行特性及参数；平衡方程式，运行特性及参数；n三相变压器的极性和判别方法；三相变压器的极性和判别方法；n自耦变压器的结构原理和互感器的使用注意事项；自耦变压器的结构原理和互感器的使用注意事项；nV/V连接是本章的难点（难在单相连接是本章的难点（难在单相/三相的功率计算三相的功率计算易混淆）。易混淆）。n第二章第二章 变压器变压器 也有计算任务，是也有计算任务，是“第三章第三章 异步电异步电动机动机”的计算基础。的计算基础。第三章第三章 异步电动机异步电动机31三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构32异步电动机的转动原理异步电动机的转动原理33定子和转子电路定子和转子电路34三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性35三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动36单相异步电动机单相异步电动机第三章小结第三章小结学习第三章应该注意的点学习第三章应该注意的点第三章学习应注意的几个问题：第三章学习应注意的几个问题：1.三相异步电动机是怎么转动的？三相异步电动机是怎么转动的？2.分析三相异步电动机的方法是什么？分析三相异步电动机的方法是什么？3.三相异步电动机的性能如何？三相异步电动机的性能如何？4.单相异步机怎么工作？单相异步机怎么工作？本章主要计算任务：本章主要计算任务：利用异步电动机电磁关系、功率利用异步电动机电磁关系、功率平衡关系和有关特性进行电路、能量、机械量计算。平衡关系和有关特性进行电路、能量、机械量计算。比较难理解的点：比较难理解的点：1.磁场分解与合成；磁场分解与合成；2.异步电动机结异步电动机结构（不作为重点，但要求知道基本结构及其特点）。构（不作为重点，但要求知道基本结构及其特点）。31.三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构本节的主要内容有两部分本节的主要内容有两部分：l基本结构：基本结构：主要了解点：主要了解点：防护结构；组成防护结构；组成作用；冷却方式；名词解释。作用；冷却方式；名词解释。l铭牌数据：铭牌数据：应掌握额定数据：应掌握额定数据：功率、电压、功率、电压、电流、转速、功率因数、绝缘等级、电流、转速、功率因数、绝缘等级、温升、工作制、接法。温升、工作制、接法。铭牌铭牌一、基本结构一、基本结构 防护结构：防护结构：主要指机壳的结构形式，有开启式、防护式（防主要指机壳的结构形式，有开启式、防护式（防溅、滴）和封闭式三大类：船用电机主要是封闭式。溅、滴）和封闭式三大类：船用电机主要是封闭式。具体参见具体参见P.252.“防护要求防护要求”和表和表16-1-5。冷却方式：冷却方式：自冷、自扇冷、他扇冷等方式。自冷、自扇冷、他扇冷等方式。两大部分：两大部分：定子和转子。定子和转子。注意：注意：各部分的组成作用。各部分的组成作用。定子：定子：由铁心和绕组组成。由铁心和绕组组成。铁心铁心：是由一片片的硅钢片加工成一定的形状，：是由一片片的硅钢片加工成一定的形状，然后叠压成为铁心的。然后叠压成为铁心的。绕组：绕组：有三相，称为三相对称交流绕组。绕组按有三相，称为三相对称交流绕组。绕组按照一定的尺寸绕制成形，并按照一定的规律嵌放在铁照一定的尺寸绕制成形，并按照一定的规律嵌放在铁心槽中。心槽中。组成组成(说明说明)电电机机解解剖剖图图 定子铁心的组成定子铁心的组成铁心由硅纲片叠成铁心由硅纲片叠成铁心中的槽与线圈导体铁心中的槽与线圈导体铁心剖面图铁心剖面图 定子绕组的组成定子绕组的组成绕组展开图绕组展开图铁心与展开线铁心与展开线 电机的接线电机的接线接线盒接线盒Y形连接形连接 形连接形连接 转子的组成转子的组成转子：转子：也是由铁心和绕组组成。也是由铁心和绕组组成。铁心：铁心：是由一片片的硅钢片加工成一定的形是由一片片的硅钢片加工成一定的形状，然后叠压成为铁心，并套在轴上。状，然后叠压成为铁心，并套在轴上。绕组：绕组：异步机的转子绕组有绕线式绕组和鼠异步机的转子绕组有绕线式绕组和鼠笼式转子两种。笼式转子两种。铁心铁心绕线式绕组绕线式绕组鼠笼式转子鼠笼式转子 绕线式转子绕线式转子 转子绕组与定子相转子绕组与定子相似，通常三相绕组接成似，通常三相绕组接成Y形，有三个输出端。形，有三个输出端。转子三相绕组展开图转子三相绕组展开图转转子子展展开开 鼠笼式转子鼠笼式转子 鼠笼绕组是特殊形式的鼠笼绕组是特殊形式的多相绕组，每根多相绕组，每根导条为一相导条为一相，两个端部都有短路环。两个端部都有短路环。有导条式和铸铝式两种。有导条式和铸铝式两种。鼠笼绕组鼠笼绕组转子展开转子展开鼠笼鼠笼绕组展开图绕组展开图 名词解释名词解释极距极距：异步机气隙存在磁异步机气隙存在磁场，磁场中相邻两个磁极场，磁场中相邻两个磁极之间的距离（槽数）。之间的距离（槽数）。节距节距y：一个线圈两个边之一个线圈两个边之间距离（槽数）。间距离（槽数）。每极每相槽数每极每相槽数p：在一个磁在一个磁极距离的范围内，分配给极距离的范围内，分配给每相的槽数。每相的槽数。单、双层绕组：单、双层绕组：每槽内只每槽内只有一个线圈边为单层绕组；有一个线圈边为单层绕组；有两个线圈边为双层绕组。有两个线圈边为双层绕组。电角度：电角度：电量所对应的角度。电量所对应的角度。电角度电角度e=pm（m机械角度）。机械角度）。二、铭牌及主要额定数据二、铭牌及主要额定数据铭牌铭牌1.额定功率额定功率Pn：轴上输出机械功率，单位轴上输出机械功率，单位kW；2.额定电压、电流：额定电压、电流：线线电压、电压、线线电流；电流；3.额定转速：额定转速：转转/分；分；4.额定功率因数；额定功率因数；5.绝缘等级和温升；绝缘等级和温升；6.工作方式：工作方式：连续、短时、重复短时连续、短时、重复短时(断续断续)；7.接法：接法：星形、三角形。星形、三角形。注意：注意：两种额定电压与接法分别对应。两种额定电压与接法分别对应。第一节要点：第一节要点：基本结构基本结构（组成组成，防防护结构护结构，冷冷却方式）却方式）；铭牌数据铭牌数据。32.异步电动机的转动原理异步电动机的转动原理 本节的主要内容有三部分本节的主要内容有三部分l 转动原理：转动原理：交流三相异步电动机是任何转动的。交流三相异步电动机是任何转动的。l 旋转磁场：旋转磁场：交流三相异步电动机旋转磁场的产生、转动方向、交流三相异步电动机旋转磁场的产生、转动方向、转速大小。转速大小。l 转差率：转差率：转差率是异步电动机的重要参数之一，应该知道转差率是异步电动机的重要参数之一，应该知道如何计算（不单单是查表）。如何计算（不单单是查表）。一、转动原理一、转动原理 三相对称绕组通入三相三相对称绕组通入三相对称交流电，对称交流电，产生圆形旋转产生圆形旋转磁场磁场，切割转子绕组，使之，切割转子绕组，使之感应电势并感生电流，电流感应电势并感生电流，电流与旋转磁场相互作用，产生与旋转磁