三相异步.docx

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三相异步

1、1、掌握单相变压器的基本结构和铭牌数据

2、2、掌握单相变压器的空载和有载运行时的简单计算

3、3、了解变压器的损耗和电压调整率

2-1单相变压器结构原理

课题引入：

在输变电线路、小型直流电源、交流电焊机等场合，均大量使用各种变压器。

讨论：

你所知道的变压器及相关应用。

（高压输电、低压配电、阻抗变换、仪表测量、隔离）

图片：

变压器及其应用。

一、概述

1.变压器是静止的电器，它可以根据需要将交流电压升高或降低。

2.在改变电压的同时，电压的频率保持不变。

3.工作原理：

根据电磁感应定律

可以看出

即：

变压器一、二次绕组的电压比就等于一、二次绕组的匝数比。

二、主要用途

1.高压输电：

变压器是电能传输的主要设备，当输送电能的容量一定时，电压越高，输电线上的电流越小，输电导线面积越小，线路损耗越小。

2.低压配电：

在用户侧，为了安全和绝缘方便，要求逐步把输电电压降到配电电压。

3.测量、阻抗变换等其他特殊用途。

三、变压器的基本结构

1.铁心—变压器的磁路

*铁心材料：

硅钢片交叠。

*铁心形式：

心式和壳式。

*铁心损耗：

磁滞损耗和涡流损耗。

2.绕组—变压器的电路

*高压绕组/低压绕组。

四、单相变压器的空载运行

1、空载运行的概念：

变压器的空载运行是指变压器一次绕组接在额定电压的交流电源上，而二次绕组开路时的工作情况。

加入U1时，一次绕组中产生I0，叫空载电流。

2、数量：

I0约占额定电流5%。

3、I0建立起一个交变磁场，产生磁通。

由于铁心的磁阻小，磁通的绝大多数经过铁心，这部分磁通叫主磁通，另一部分经过空气或油形成回路叫漏磁通。

一般漏磁通约占主磁通的0.25%，可以忽略。

4、公式推导：

设Φm=Sint，e1=-N1dΦ/dt，

则E1=4.44fN1ΦmE2=4.44fN2Φm

5、例题分析（例1-2）

五、课内实训项目（单相变压器的绕组判别与空载运行）：

1、高低压绕组的判别：

用万用表的电阻档测量变压器的四个端子，相通的端子间对应一

个绕组。

其中电阻大的对应高压

绕组，电阻小的对应低压绕组。

2、变压器的空载运行

将高压绕组串入交流电流表后接入220V电源（如图），测量空载电流值、高压侧与低压侧的电压。

讨论：

空载电流与额定电流相比大小如何？

电压之比与匝数有什么对应关系？

（额定电流与匝数比看面板）

六、单相变压器的有载运行

1.负载后，二次侧产生电流I2，其大小随负载变化。

2.负载前后，励磁电流I0几乎不变。

3.磁势平衡式

*负载前后磁势不变，即：

F1+F2=F0I1N1+I2N2=I0N1

4.这说明负载后，一次侧绕组中，增加了一个负载电流分量ΔI1，其产生的磁势刚好抵消了二次侧电流产生磁势的影响，I2越大I1也越大。

可见，负载后二次侧得到的能量其实还是由一次侧提供的。

5、例题分析（例2-4）

1、1、掌握变压器的主要参数

2、2、掌握变压器同名端的测定方法

复习：

1、变压器的空载运行

2、变压器的负载运行

3、例2-5

课题引入：

通常变压器等电气产品的铭牌数据是其长期稳定运行的保证值，我们在使用时应该了解起含义；另外虽然变压器通入交流电，但是在要求变压器绕组之间联接等一些场合要求正确知道变压器的同名端。

应用举例：

供电时多台变压器的并联运行；三相晶闸管电路主电路与触发电路之间的相位配合。

实例项目三：

某居民生活小区共有居民300户，小区电网进线10KV，选择合适的供电变压器。

2-2主要数据

1.额定容量SN：

是总输出能力的保证值。

2.额定电压UN：

端电压的保证值，对单相变压器其二次侧是指空载电压，对三相变压器其二次侧是指空载线电压。

3.额定电流IN：

根据SN和UN算出的线电流。

4.额定频率fN

5.有关公式：

*单相变压器：

SN=UN1*IN1；或SN=UN2*IN2

*三相变压器：

SN=UN1*IN1；或SN=UN2*IN2

6．例题分析：

一台三相双绕组电力变压器的额定SN=750KＶA，UN1/UN2=6000V/400V，则原边额定电流IN1=_______,副边额定电流为IN2=__________。

一台单相变压器额定电压为3300Ｖ／220Ｖ，若低压线圈有100匝，则高压线圈有______匝，在高、低压线圈中，每匝电压为_______伏。

应用实例分析：

考虑到居民生活水平的提高，各种家电产品应用广泛，综合考虑同时使用率以及今后的发展，该小区按照2KVA/户的用电负荷进行测算，同时为了便于维护，拟使用

可移动组合型干式变压器，型号为ZB-F-630/10，额定容量630KVA，额定电压10000/380V，均匀分相后给居民供电。

2-3同名端及其测定

一、同名端概述：

1、判定的意义：

主要在变压器绕组的串联、并联、三相连接等场合，必须注意同名端正确。

2、同名端定义：

每个瞬间，一个绕组的某一端电位为正，另一个绕组也必然同时有一个电位为正的对应端，这两个对应端就叫同名端。

3、同名端判定的依据：

某瞬间电流从一端流入（或流出）时，若另一个绕组的对应端的电流也同时流入（或流出），且保证两个绕组产生的磁通方向一致，则这两端就是同名端。

4、图2-7分析

二、同名端的测定（P50）

1、一般按照电压同极性判别

同名端的表示方法见图2-8。

2、直流法：

*图2-9a）

*伦次定理判定开关侧绕组的电压极性。

S闭合时若电压表正偏，A与a、X与x是同名端。

*提问：

若S断开时，会出现什么情况？

3、课内实训项目（单相变压器直流法测定同名端）：

（1）按图2-9a）接线，E采用干电池，V表采用万用表的最低直流电压档，注意正负极性。

（2）分别接通与断开S，观察V表的偏转。

（3）将V表改为A表重复步骤

（2）。

讨论：

有什么记忆的秘诀？

（正偏时，“正正相同”）

正正相同：

电池的“正”与电压表的“正”对应的是“同”名端。

4、交流法：

*图2-9b）

*讨论：

W1与W2两端的电压分别是多少？

若这两个电压极性相同，电压表读数多少？

何时极性相同？

极性相反呢？

测量时要注意变压器电压和电压表量程的吗？

*小结：

方法。

5、例题分析（补充）

三绕组变压器220V/36V/12V，其副边独立供电或绕组串联后，可以获得哪几种电压？

1、1、理解特殊变压器的原理与应用

2、了解变压器的T型等效图

2-4特殊变压器

课题引入：

在工业生产中，经常用到一些特殊变压器，如三相异步电动机的自耦变压器降压起动；电柜中使用“软接法”测量电压、电流（电压互感器、电流互感器）等。

而变压器的等效图参数可以帮助判别变压器的质量与运行性能。

实物展示：

自耦变压器、电流互感器、钳形电流表。

一、自耦变压器

1、一次与二次绕组合用一部分公共绕组。

2、一次与二次之间除了有磁的耦合，还有电的直接联系，所以效率高、节约材料，但没有隔离作用。

3、应用场合举例（笼型电动机降压起动、调压、高压电网间的联通）。

二、仪用互感器

主要用于电压或电流的变换，兼有隔离功能。

1、电压互感器

*相当于开路运行的变压器，U1/U2=N1/N2。

*通常设计时二次侧规定的额定电压为100V，便于二次侧选择统一的仪表。

*使用注意事项。

2、电流互感器

*相当于短路运行的变压器，I1/I2=N2/N1。

*通常设计时二次侧规定的额定电流为5A，便于二次侧选择统一的仪表。

*使用注意事项。

课内实训项目（自耦变压器认识与钳形电流表使用）：

按图接线，自耦变压器输入端接220V电源，调节调

压手柄观察V表读数能否在

0～220V变化，在A点跨入钳形

电流表，观察有无读数。

（讨论）

三、隔离变压器

就是利用变压器的隔离作用，变比为1，增加供电的安全性。

有些仪器使用隔离变压器防止电源短路。

四、脉冲变压器

*与一般变压器相比，铁心采用导磁性能优异的材料，必要时适当加大铁心的间隙，防止磁饱和。

*绕组通常匝数较少，以减小电感。

五、多绕组变压器：

主要用于需要几路交流电压的场合。

六、变压器的等效电路和绕组折算

1.等效电路的导出思路

根据空载等效图分别画出一、二次侧等效电路图，见图1。

若将D与d点连接，并且保证C点与c点等电位，此时可以将图1合成为图2（C-c点的等电位通过绕组折算解决）。

K-L用串联的电阻和电抗来等效，见图3。

I1R1Xσ1CcR/2I2/X/σ2

U1E1E2/ZL/U2/

图1

Dd

I1R1Xσ1KR2/X/σ2

U1E1=E2/ZL/U2/

图2

L

I1R1Xσ1R2/X/σ2

Rm

U1E1=E2/XmZL/U2/图3

2.等效图中各物理量的说明。

3.绕组的折算

就是将二次绕组的匝数换成一次绕组的匝数（或将一次绕组的匝数换成二次绕组的匝数），换算前后不改变其电磁效应，即磁动势平衡关系、各种能量对应关系均保持不变。

一般将二次侧折算到一次侧

1.掌握三相异步电动机的结构与应用

2.掌握三相异步电动机的基本工作原理

课题引入：

异步电动机是生产中应用最为广泛的动力设备，尤其是笼型电动机约占总容量的90%左右。

视频：

异步电动机的应用。

讨论：

你所知道的异步电动机的应用。

3-1异步电动机概述

一、定义：

将交流电能转换为机械能的装置叫交流电动机。

交流电动机主要分为异步电动机和同步电动机两大类，其中异步电动机的转子旋转速度与定子磁场的速度不等，而同步电动机的两速度严格相等。

二、异步电动机按照转子结构，又分为笼型电动机和绕线型电动机两种。

笼型电动机结构简单、坚固可靠、使用维修方便、操作简便、价格便宜，应用更广泛。

三、异步电动机运行性能一般（起动、调速、功率因素），但是与变频装置配合后，性能有极大提高。

3-2三相异步电动机结构

视频：

笼型异步电动机的结构

1.定子部分（静止部分）

*机座：

起固定与支撑定子的作用，用铸铁制成。

*定子铁心：

用以嵌放定子绕组，用0.5mm的硅钢片叠压而成，尽量减小铁心损耗。

*定子绕组：

它是一个对称的三相绕组，在空间互差120度电角度，每相的两端用u1-u2、v1-v2、w1-w2表示，可以根据需要接成星形或三角形。

*定子的接线u1v1w1u1v1w1

左图为星形

右图为三角形w2u2v2w2u2v2

2.转子部分（转动部分）

*转子铁心：

既是磁路的一部分，又要用来安放转子绕组。

也用0.5mm的硅钢片叠压而成。

*转子绕组：

分笼型绕组和绕线型绕组两种。

其中绕线型

转子绕组一般接成星形通过滑环装置与外电路连接。

这就有可能在转子电路中串接电阻来改善电动机的运行性能。

3.其他部分：

端盖、风扇等。

4.课内实训项目（三相异步电动机的接线与通电）：

（1）用摇表测量任一接线端与电动机外壳之间的绝缘电阻（如果小于0.5MΩ，说明绝缘不佳）。

（2）将三相异步电动机接成Y型，用万用表电阻档测量相间电阻，判断是否对称（如不对称说明有故障）。

（3）加入380V三相线电压，观察电动机的运行，用钳形电流表测量电动机的线电流，记录电流值。

（4）断开电源后，电动机改接成Δ型，加入220V三相线电压，观察电动机的运行，用钳形电流表测量电动机的线电流，记录电流值。

5.讨论：

怎样初步判断三相异步电动机接线是否正确？

两种连接方法时，电动机的相电压与相电流是否相同？

功率是否相同？

3-3三相异步电动机原理N

二、基本工作原理

1、定子的任务是产生旋转磁场n1

设以n1的速度旋转，n1称作同步F

速度。

切割方向Tem

2、设n1以图中方向旋转，则转子n