電機(jī)結(jié)構(gòu)和電氣知識-151130

1、2022-6-25電機(jī)概述 2.電機(jī)分類1.基本電磁定律3.變壓器4.直流電機(jī)5.交流電機(jī)6.電機(jī)的防護(hù)等級2022-6-25磁路的基本定律 磁場作為電機(jī)實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的耦合介質(zhì)，其強(qiáng)弱程度和分布狀況不僅關(guān)系到電機(jī)的參數(shù)和性能，還決定電機(jī)的體積、重量。一、磁場的幾個常用量 1.磁感應(yīng)強(qiáng)度B 磁場是由電流產(chǎn)生的，表征磁場強(qiáng)弱及方向的物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度B,它是一個矢量。它與產(chǎn)生它的電流方向可以用右螺旋定則來確定。2022-6-252. 磁通 在均勻磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場方向的面積A的乘積，為通過該面積的通量，稱為磁通量，簡稱磁通。3.磁場強(qiáng)度H 磁場強(qiáng)度H是計算磁場時引用的一個物理量。

2、它與表示物質(zhì)磁導(dǎo)能力大小的磁導(dǎo)率 的乘積等于磁感應(yīng)強(qiáng)度。2022-6-25二、基本定律1.電磁力定律 載流導(dǎo)體在磁場中要受到電磁力的作用，三者方向互相垂直時，其大小為 Blif 方向由左手定則確定。公式中 B-磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 i-導(dǎo)體中的電流 l-導(dǎo)體的有效長度B IF最大2022-6-252.電磁感應(yīng)定律dtdNdtdeBlve 1變壓器電動勢 線圈與磁通之間沒有相對切割關(guān)系，僅由線圈交鏈的磁通發(fā)生變化而引起的感應(yīng)電動勢稱為變壓器電勢，如：自感電動勢、互感電動勢 電動勢方向由右手定則確定。2運動電動勢（速率電動勢） 若磁場恒定，構(gòu)成線圈的導(dǎo)體切割磁力線，使線圈交鏈的磁通發(fā)生變化，導(dǎo)體中感應(yīng)

3、的電動勢稱為運動電動勢，三方向互相垂直時，其大小el Bvl2022-6-253.右手螺旋定則 1.通電直導(dǎo)線中的安培定則（安培定則一）：用右手握住通電直導(dǎo)線，讓大拇指指向電流的方向，那么四指的指向就是磁感線的環(huán)繞方向。 2022-6-252. 通電螺線管中的安培定則（安培定則二）：用右手握住通電螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極 。2022-6-25電機(jī)的分類旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)電機(jī)電動機(jī)：將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動電流機(jī)械發(fā)電機(jī)：由原動機(jī)拖動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能控制電機(jī)：進(jìn)行信號的傳遞和轉(zhuǎn)化，控制系統(tǒng)中的執(zhí)行，檢測或解算元件電電機(jī)機(jī)靜止電機(jī)：變壓器 直流電機(jī)交

4、流電機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)異步電機(jī)同步電機(jī)2022-6-25變壓器：是利用電磁感應(yīng)原理從一個電路向另一個電路傳遞電能或傳輸信號的一種電器，這兩個電路只有磁的耦合，通常沒有電的聯(lián)系。說明：輸電過程中，通常先經(jīng)過升壓變壓器升壓變壓器將電壓升高，高壓電經(jīng)輸電線傳送到遠(yuǎn)方的城市，然后經(jīng)過降壓變壓器降壓變壓器降壓，最后經(jīng)配電降壓配電降壓變壓器變壓器分配給用戶。為什么要采用變壓器？為什么要采用變壓器？2022-6-25 輸送同樣的功率，電壓低則電流大。電流越大，要求輸送線越粗，而輸送線一般都采用銅線，由于銅線的高成本和大質(zhì)量，大電流給實際輸送電線路的鋪設(shè)提出了極大的挑戰(zhàn)。另一方面大電流會在輸電線路上引起極大的損耗，造

5、成線路上極大的的壓降，導(dǎo)致受電端電壓很低，電能傳送不出去。2022-6-25一、變壓器組成與結(jié)構(gòu)變變壓壓器器2.繞組繞組 繞組是變壓器的電路部分，它一般繞組是變壓器的電路部分，它一般用紙包的絕緣扁線或圓線繞成。用紙包的絕緣扁線或圓線繞成。1.鐵心鐵心 鐵心是變壓器中的主要磁路部分鐵心是變壓器中的主要磁路部分3.油箱、儲油柜、散熱器、高低壓油箱、儲油柜、散熱器、高低壓絕緣絕緣套管套管以及繼電保護(hù)裝置以及繼電保護(hù)裝置（油浸式電力變壓器（油浸式電力變壓器） 2022-6-25變壓器油的作用變壓器油的作用 1.絕緣：絕緣：變壓器油具有比空氣高得多的絕緣強(qiáng)度。變壓器油具有比空氣高得多的絕緣強(qiáng)度。絕緣材料

6、浸在油中，不僅可提高絕緣強(qiáng)度，而且絕緣材料浸在油中，不僅可提高絕緣強(qiáng)度，而且還可免受潮氣的侵蝕。使繞組與繞組，繞組與鐵還可免受潮氣的侵蝕。使繞組與繞組，繞組與鐵心及油箱之間絕緣。心及油箱之間絕緣。 2.散熱：散熱：變壓器油的比熱大，常用作冷卻劑。變變壓器油的比熱大，常用作冷卻劑。變壓器運行時產(chǎn)生的熱量使靠近鐵芯和繞組的油受壓器運行時產(chǎn)生的熱量使靠近鐵芯和繞組的油受熱膨脹上升，通過油的上下對流，熱量通過散熱熱膨脹上升，通過油的上下對流，熱量通過散熱器散出，保證變壓器正常運行。器散出，保證變壓器正常運行。 3.消弧作用消弧作用 ：在油斷路器和變壓器的有載調(diào)壓開：在油斷路器和變壓器的有載調(diào)壓開關(guān)上，

7、觸頭切換時會產(chǎn)生電弧。由于變壓器油導(dǎo)關(guān)上，觸頭切換時會產(chǎn)生電弧。由于變壓器油導(dǎo)熱性能好，且在電弧的高溫作用下能分觸了大量熱性能好，且在電弧的高溫作用下能分觸了大量氣體，產(chǎn)生較大壓力，從而提高了介質(zhì)的滅弧性氣體，產(chǎn)生較大壓力，從而提高了介質(zhì)的滅弧性能，使電弧很快熄滅。能，使電弧很快熄滅。 2022-6-25二、單相變壓器工作原理原線圈上加交變 電流電鐵心中產(chǎn)生交變 磁通量副線圈中產(chǎn)生交 變電動勢副線圈相當(dāng)于交 流電源對外供電2022-6-25三、三相變壓器 由三臺完全相同的單相變壓器按三相連接方式連接而成。把三臺單相變壓器的鐵心柱貼合在一起，這時，在中央公共鐵心柱內(nèi)的磁通為三相磁通之和。當(dāng)三相變

8、壓器正常運行(三相對稱) 時，合成磁通為零，因此中央公共鐵心柱可以省去。為了工藝方便，使中間相軛部磁路縮短，三個相的鐵心柱排在一個平面上。2022-6-25直流電機(jī)：能輸出直流電流的發(fā)電機(jī)，或通入直流電流而產(chǎn)生機(jī)械運動的電動機(jī)，用途相當(dāng)廣泛。定子轉(zhuǎn)子電磁部分機(jī)械部分電磁部分機(jī)械部分2022-6-25直流電機(jī)用途勵磁機(jī)勵磁機(jī)(直流發(fā)電機(jī))用于小于100MW的單機(jī)同步發(fā)電機(jī)電源電源直流發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為直流電能 動力動力直流電動機(jī)直流電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 信號傳遞信號傳遞 (測量元件)直流測速發(fā)電機(jī)機(jī)械信號轉(zhuǎn)換為電信號 信號傳遞信號傳遞(執(zhí)行元件)直流伺服電動機(jī)將控制信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械信號 2022-6

9、-25直流電機(jī)的物理模型圖解釋 說明：上圖表示一臺最簡單的兩極直流電機(jī)模型。固定部分(定子)：主磁極N和S，電刷B1和B2旋轉(zhuǎn)部分(轉(zhuǎn)子)：電樞鐵心，兩根導(dǎo)體連成的電樞線圈，換向器定子與轉(zhuǎn)子間：氣隙。當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時，電樞線圈通過換向片和電刷與外電路接通。 2022-6-25直流發(fā)電機(jī)說明：條件：原動機(jī)拖動轉(zhuǎn)子以每分n轉(zhuǎn)運動， 電機(jī)的主磁極有磁場。現(xiàn)象：導(dǎo)體感應(yīng)電勢，大小與磁通密度 B 、導(dǎo)體的有效長度 l 和導(dǎo)體切割磁場速度 v 三者的乘積成正比，其方向用右手定則右手定則判斷。 2022-6-25直流電動機(jī)說明：條件：直流發(fā)電機(jī)去掉原動機(jī)，給兩個電刷加上直流電源現(xiàn)象1：有直流電流從電刷 A 流入

10、，經(jīng)過線圈abcd，從電刷 B 流出，根據(jù)電磁力定律電磁力定律，載流導(dǎo)體ab和cd受到電磁力的作用，其方向可由左手定則左手定則判定，兩段導(dǎo)體受到的力形成了一個轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)象2：轉(zhuǎn)過180度后，直流電流從電刷 A 流入，在線圈中的流動方向是dcba，從電刷 B 流出。 此時載流導(dǎo)體ab和cd受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則左手定則判定，它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩仍然使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動。2022-6-25直流電機(jī)的勵磁方式a)他勵式； b)并勵式； c) 串勵式； d)復(fù)勵式2022-6-25交流電機(jī)：能輸出交流電流的發(fā)電機(jī)，或通入交流電流而產(chǎn)生機(jī)械運動的電動機(jī)。交流電機(jī)異步電機(jī)同步電機(jī)鼠

11、籠式鼠籠式異步電動機(jī) 繞線式繞線式異步電動機(jī) 隱極式隱極式同步電動機(jī) 凸極式凸極式同步電動機(jī) 分類：交流電機(jī)定子鐵心：定子沖片定子繞組其他部件：機(jī)座，端蓋，風(fēng)罩，銘牌定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心：轉(zhuǎn)子沖片轉(zhuǎn)子繞組其他部件：軸，軸承，風(fēng)扇 結(jié)構(gòu)：2022-6-25三相異步電機(jī)下面是三相異步電機(jī)的主要部件的拆分圖。下面是三相異步電機(jī)的主要部件的拆分圖。2022-6-25定子鐵心2022-6-25定子繞組2022-6-25轉(zhuǎn)子鐵心2022-6-25轉(zhuǎn)子繞組和軸2022-6-25鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導(dǎo)條和兩個環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整個繞組的外形像一個鼠籠，故稱籠型繞組。小型

12、籠型電動機(jī)采用鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組，對于100KW以上的電動機(jī)采用銅條和銅端環(huán)焊接而成。2022-6-25繞線式轉(zhuǎn)子繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，也是一個對稱的三相繞組，一般接成星形，三個出線頭接到轉(zhuǎn)軸的三個集流環(huán)上，再通過電刷與外電路聯(lián)接。 2022-6-25異步電動機(jī)工作原理1、異步電動機(jī)定子上有三相對稱的交流繞組；2、三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電流時，將在電機(jī)氣隙空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；3、轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)體處于旋轉(zhuǎn)磁場中；4、轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線，并產(chǎn)生感應(yīng)電勢； 5、轉(zhuǎn)子導(dǎo)體通過端環(huán)自成閉路，并通過感應(yīng)電流。6、感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，判斷電磁力的方向。 7、電磁力作用在轉(zhuǎn)子上將產(chǎn)生電

13、磁轉(zhuǎn)矩，并驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。2022-6-25三相電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)三相電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù) 要正確使用電動機(jī)，必須要看懂銘牌。今以Y132M-4型電動機(jī)為例，來說明銘牌上各個數(shù)據(jù)的意義。2022-6-251、型號、型號 為了適應(yīng)不同用途和不同工作環(huán)境的需要，電動機(jī)制成不同的系列，每種系列用各種型號表示。2022-6-25異步電動機(jī)產(chǎn)品名稱代號異步電動機(jī)產(chǎn)品名稱代號2022-6-252、接法、接法U1U2V1V2W1W2U1U2V1V2W1W2U1 V1 W1U1 V1 W1W2 U 2 V2W2 U2 V2聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)2022-6-253、電壓、電壓銘牌上所標(biāo)的電壓值是指電動機(jī)在額定運行時定子繞

14、組上應(yīng)加的線電壓。4、電流電流銘牌上所標(biāo)的電流值是指電動機(jī)在額定運行時定子繞組的線電流。5、功率與效率、功率與效率銘牌上所標(biāo)的功率值是指電動機(jī)在額定運行時軸上輸出的機(jī)械功率值。所謂效率就是輸出功率與輸入功率的比值。2022-6-256、功率因數(shù)、功率因數(shù) 因為電動機(jī)是電感性負(fù)載，定子相電流比相電壓滯后一個角。cos 就是功率因數(shù)。7、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速 由于生產(chǎn)機(jī)械對轉(zhuǎn)速的要求不同，需要生產(chǎn)不同磁極數(shù)的異步電動機(jī)，因此有不同的轉(zhuǎn)速等級。最常用的是四磁極的（n0=1500r/min)。8、絕緣等級、絕緣等級 絕緣等級是按電動機(jī)繞組所用的絕緣材料在使用時容許的極限溫度來分級的。所謂極限溫度，是指電動機(jī)絕緣

15、結(jié)構(gòu)中最熱點的最高容許溫度。2022-6-25三相電動機(jī)的調(diào)速三相電動機(jī)的調(diào)速 調(diào)速就是在同一負(fù)載下能得到不同的轉(zhuǎn)速，以滿足生產(chǎn)過程的要求。pfsnsn1060)1 ()1 (2022-6-25一、變極調(diào)速一、變極調(diào)速 由式pf60n102022-6-25二、變頻調(diào)速二、變頻調(diào)速 變頻調(diào)速就是改變電源電壓的頻率，從而改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。目前主要采用下圖所示的變頻裝置2022-6-25三、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速三、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 只要在繞線式電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中接入一個調(diào)速電阻，改變電阻的大小，就可以得到平滑調(diào)速。如增大調(diào)速電阻時，轉(zhuǎn)差率上升，而轉(zhuǎn)速下降。這種調(diào)速方法的優(yōu)點是設(shè)備簡單、投資少；但能量損耗較大。2

16、022-6-25三相電動機(jī)的起動三相電動機(jī)的起動一、起動方法一、起動方法 鼠籠式電動機(jī)的起動方法有兩種1、直接起動、直接起動2、降壓起動、降壓起動1、直接起動、直接起動 直接起動就是利用閘刀開關(guān)或接觸器將電動機(jī)直接接到額定電源上。這種起動方法雖然簡單，但如上所述，由于起動電流較大，將使線路電壓下降，影響負(fù)載的正常工作。一般只有功率在二三十千瓦以下的異步電動機(jī)才能采用直接起動的方法來起動。而對于功率較大的異步電動機(jī)通常都采用降壓起動。2022-6-252、降壓起動 所謂降壓起動就是在電動機(jī)起動時，降低其所加的電壓。其目的就是要減小起動電流。降壓起動通常采用下面的幾種方法。（1）星形三角形（Y-）

17、換接起動 該方法只適合于電動機(jī)在工作時，其定子繞組接成三角形時的情況。 如有一臺三角形聯(lián)接的電動機(jī)，接在電壓為380V的電源上，其每相定子繞組上的電壓就是380V；當(dāng)采用星形聯(lián)接并接在相同電源上，此時每相定子繞組上的電壓是220V。2022-6-25動動觸觸點點Y動動觸觸點點2022-6-25 （2）自耦降壓起動）自耦降壓起動 自耦降壓起動是利用三相自耦變壓器將電動機(jī)在起動過程中的端電壓降低，自耦降壓起動適用于容量較大的或正常運行時聯(lián)成星形不能采用三角起動器的鼠籠式異步電動機(jī)。 （3）接起動電阻起動）接起動電阻起動 對于繞線式電動機(jī)的起動，只要在轉(zhuǎn)子電路中接入大小適當(dāng)?shù)钠饎与娮瑁涂蛇_(dá)到減小起

18、動電流的目的；同時起動轉(zhuǎn)矩也提高了。2022-6-25三相電動機(jī)的制動三相電動機(jī)的制動 因為電動機(jī)的轉(zhuǎn)動部分有慣性，所以把電源切斷后，電動機(jī)還會繼續(xù)轉(zhuǎn)動一定時間后停止。為了縮短輔助工時，提高生產(chǎn)機(jī)械的生產(chǎn)率，并為了安全起見，往往要求電動機(jī)能夠迅速停車和反轉(zhuǎn)。這就需要對電動機(jī)制動。對電動機(jī)制動，也就是要求它的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向相反。這時的轉(zhuǎn)矩稱為制動轉(zhuǎn)矩。2022-6-25一一、能耗制動能耗制動能耗制動能耗制動就是將運行中的電動機(jī)，從交流電源上切除并立即接通直流電源，在定子繞組接通直流電源時，直流電流會在定子內(nèi)產(chǎn)生一個靜止的直流磁場，轉(zhuǎn)子因慣性在磁場內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢有感應(yīng)電流流過。并與恒定磁場相互作用消耗電動機(jī)轉(zhuǎn)子慣性能量產(chǎn)生制動力矩，使電動機(jī)迅速減速，最后停止轉(zhuǎn)動。2022-6-25二、反接制動二、反接制動2022-6-25電機(jī)的防護(hù)等級 電機(jī)和低壓電器的防護(hù)包括兩種防護(hù)，第一種防護(hù)是對固體異物進(jìn)入內(nèi)部以及對人體觸及內(nèi)部帶電部分或運動部分的防護(hù)；第二種防護(hù)是對水進(jìn)入內(nèi)部的防護(hù)。 外殼防護(hù)等級按如下方法標(biāo)志：202