電機學(xué)知識要點

認識電機一電的念分．電機概念電是借助于電磁原理（原）工作的能量轉(zhuǎn)換（功能）設(shè)備。只有給電機輸入能量輸能量且在其輸入和輸出的能量中至少應(yīng)該有一方是電能?？梢姟半姍C”一詞本質(zhì)上磁的簡稱。．電機種類電機分類方法很多，這里按其功以及電能性質(zhì)等綜合地將其分成以下種類：變器是電磁原理將交流電能轉(zhuǎn)換成同頻但電壓等級不的交流電能的設(shè)備。發(fā)機是電磁原理將機械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備。其中換直流電能的發(fā)電機稱直發(fā)機將能轉(zhuǎn)換成交流電能的發(fā)電機稱交流發(fā)電機。交流發(fā)電機又可分成同發(fā)機轉(zhuǎn)速

nn1

60p

同步）步電（速

nn1

同步實際中以同步發(fā)電機最為通用，而異步發(fā)電機則少使用。電機是電磁原理將電能轉(zhuǎn)換成機械能的設(shè)備。它可分流動機交動機。交流電動機又可分異電機（速普及，同步電動機相對較少。

n1

同步）同步動，實中以異步電動機最為無論發(fā)電機還是電動機都與機械有關(guān)，這就要求它們的結(jié)構(gòu)中有運動部件，為降低這兩類電機的制造成本，運動部件通常作旋轉(zhuǎn)運動，稱轉(zhuǎn)；相應(yīng)地固定部件就稱子而電機和電動機統(tǒng)稱旋電機變不涉及機械能，所以它是靜止電器。要點：電機的基本作用原理是電原理，作用是能量轉(zhuǎn)換；各類電機的具體功能。二電的耗發(fā)與卻電機是能量轉(zhuǎn)換設(shè)備而非能源應(yīng)該用單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)換的能量功來度中單位時間內(nèi)輸入電機的能量稱入率用示；單位時間內(nèi)電機輸出的能量稱出率1用P表P與差值稱功率耗用P212

p

表示，即有P=

P

P

，功率損耗乘以工作時間就能損耗損耗通常不加區(qū)分地統(tǒng)稱為電機損耗與比值稱為電機的21效，用η表示，即有=

P

。電機工作時一般總有損耗，故＞0、P、、12η均隨電機工作狀態(tài)改變而變化它們是時變函數(shù)，但實際問題往往針對特定狀態(tài)提出，按它們有確定值來分析。工作時所產(chǎn)生的各種損耗都轉(zhuǎn)變熱能導(dǎo)電升，發(fā)的一方，發(fā)熱量與電機工作方式有關(guān)，為一確數(shù)值；另一方面，電機表面又會向低溫的周圍環(huán)熱散量溫成一比例系數(shù)（稱為熱系數(shù)電作之初，散熱量為零，溫度升高最快然后隨著溫度升高，散熱量將不增大，溫度上升變慢；如果工作時間足夠長，最終將達到散熱量等于發(fā)熱量的動態(tài)平衡，此后度停止升高而保持在穩(wěn)定值?？梢姡嵯禂?shù)越大，溫升速度就越慢，穩(wěn)定溫升也越低，這對緣有利。分析表明：在自然條件下，散熱量與電機單位容量的表面積成正比，而單位容量的表積與電機的容量成反比，因此，小容量電機自然散熱能夠滿足1

絕緣要求，而大容量的電機在自散熱時的溫升往往會超過絕緣允許的限值，這就需卻所謂冷卻是指提高散熱系數(shù)的人為施過適當?shù)慕橘|(zhì)來實現(xiàn)冷卻卻介質(zhì)有空氣、氫氣和水。要點：各種功率和冷卻的含義三、

電的構(gòu)制材．電機的電磁結(jié)構(gòu)電機功是由其電磁構(gòu)決定的電磁構(gòu)一條磁和與它相匝鏈兩條兩以電路成機種類

不同，其主磁路和電路的結(jié)構(gòu)就所不同。電機的損耗主要產(chǎn)生在其電磁結(jié)部件中耗p和心的鐵耗p。此外，在繞組、機座以及絕緣材料中CuFe

1

2會產(chǎn)生數(shù)量不大但難于精確計算附加耗旋轉(zhuǎn)電機的ad

圖0–1電機一般結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動部件中還會產(chǎn)生摩擦損耗，械耗p

。）主路是磁通

的路徑Y(jié)CAXZB）變壓器磁路（主磁路和漏磁路））異步電動機主磁路圖機中的磁路變壓器的主磁路為閉合鐵心。旋轉(zhuǎn)電機的主磁路，除定、轉(zhuǎn)子心外，還包含兩段氣隙。當磁通恒定時，鐵心可用整塊鋼鐵材料制作；當磁通隨時間交變，鐵心中將產(chǎn)磁損渦流耗兩稱鐵耗此鐵心就必須用表面絕緣、厚度為或的鋼疊成雖然直流和同步電機磁極鐵心中的磁通是恒定的，但由于開的影響，磁極表面受齒諧波磁場影響而產(chǎn)生鐵耗，故這類電機的磁極鐵心也要用厚度為1~3mm的鋼片疊裝。電機磁路的特點是由導(dǎo)磁性極好的鐵磁性材料和空氣料導(dǎo)磁性能很差的非磁性材料構(gòu)成，因此，在兩種材界面處磁力線垂直與鐵磁材料表面，常分為主磁路和漏磁路。）繞繞組是電機電路的核心部分，它般是用帶絕緣的導(dǎo)體（主要用銅）繞制而成的線圈或線圈組合。繞組的作用有流通電流、生磁場、感應(yīng)電動勢、承受一定的電壓電流和功率。繞制而成的線圈或線圈組合。一臺電機至有兩個繞組。繞組可分成開啟式和閉合式兩類式的特點是每個繞組都有兩個引出線端頭與外部電源或負載相接，以實現(xiàn)能的輸入或輸出。閉合繞組是將各線圈串聯(lián)成一個閉合回路，2

形式上屬于分布繞組，它沒有出端而通過電刷與換向器的接觸，經(jīng)電刷與外部電路接通。電流在繞組電阻上引起的損耗稱為銅耗，簡耗此對旋轉(zhuǎn)電機而言，起電能量轉(zhuǎn)換的核心作用的繞組稱電繞組它步電機的定子繞組與直流電機的轉(zhuǎn)子繞組。繞組的電路表示：用繞組內(nèi)阻與動勢的串聯(lián)支路表示。電動勢同時還反映了主磁路（通）和漏磁路（通）的影響，即主電（通應(yīng)的電動勢）和漏電動e（通感應(yīng)的電動勢勢于除磁繞組外的一切繞組器繞步機定、轉(zhuǎn)子繞組步機定子繞組和流電機的轉(zhuǎn)子繞組稱樞繞組存在于交流繞組中磁同步電轉(zhuǎn)子繞組和直流電機的定子繞組流的直流繞組既無漏電動勢、也無主電動勢，其等效電路為電阻電路。因此，電機最終可簡化為電路分析與計算。i

r

I

R

a

Ifeu

e

U

E

a

U

Rf流繞組

直電樞繞組圖0繞組的電路表示

繞組．不同類型電機的電磁結(jié)構(gòu)特⑴變壓器主磁路：閉合的鐵心電路：兩個繞組套在鐵心上（同匝鏈主磁通繞組（接電源的繞組）輸入交流電能，二次繞組（接負載的繞組輸出交流電能。一、二次均為交流電路。i1

r1

r2

i2

i1

r1

r2

i2u1

e1

e2

u

2

Z

L

u1

e1

e2

u

2e1

2

e1

2一次電路

壓電

二次電路

定子電路轉(zhuǎn)子電路異步電動機電路圖0各種電機的電路⑵異步電動機——轉(zhuǎn)速n步速n1主磁路：定、轉(zhuǎn)子鐵+2氣隙

60p

的交流旋轉(zhuǎn)電機定子繞組接交流電子交電路故轉(zhuǎn)子也是交流電路。

2

0動勢是交流，⑶同步電機——轉(zhuǎn)速n同n1

60fp

的交流旋轉(zhuǎn)電機3

主磁路：定、轉(zhuǎn)子鐵+2氣隙定子繞組（也稱電樞繞組）接交電源（同步電動機）或輸出交流電（同步發(fā)電機是交流電路；轉(zhuǎn)子繞組（勵磁繞）接直流電源，故轉(zhuǎn)子是直流電路。If

r

IM

IF

If

R

a

IM

IF電動機發(fā)電機

電動機發(fā)機EU

f

Rf

U

Z

L

U

f

Rf

E

a

U

R

LE勵磁電路

電樞電路步機電路

勵磁電路

電樞電路直電電圖0各種電機的電路⑷直流電機主磁路：定、轉(zhuǎn)子鐵+2氣隙定子繞組（也稱勵磁繞組）接直電源，定子是直流電路；轉(zhuǎn)子繞組（電樞繞組）接直流電源（直流電動機）或輸出直流電直流發(fā)電機流電路。要點：主磁路的構(gòu)成，鐵心疊裝場合與目的；繞組的組成、對外聯(lián)系方式（完整電．電機的制造材料）材料——銅（鋁、銀）材料——鋼鐵）材料——天然材料（張、油漆、麻布有機合成材料（塑料）絕緣材料是電機中耐熱性最差的料度過料許最度的絕緣性能等物理、化學(xué)性能將快速下降為此對絕緣材料分級規(guī)定，見下表。耐熱（絕緣）等級最高允許溫度（℃）

）O90

A105

E120

B135

F155

C180

H＞180最高允許溫升最高允許溫度－準環(huán)境溫度℃四、磁路．磁路概念磁路是磁場能量產(chǎn)生、傳輸和消的路徑，簡單地說，磁路是指磁通的路徑。磁路是研究磁場問題的簡化方法這就像電路是研究電場問題的簡化方法一樣，因此，磁路與電路具有很多相同之處，即磁也分成直流磁路和交流磁路，磁路的物理量、磁路定律、磁路計算方法也與電路有相似之處和比關(guān)系。磁路與電路的主要區(qū)別是：沒有絕緣體，磁通可以在任何物質(zhì)中流通，因此磁路就不受開關(guān)控制，磁路中只要存在磁動勢有磁通流通。．磁路主要物理量（與電路對關(guān)系）磁路主要有以下幾個物理量：⑴磁通磁通是描述磁路中某截面上磁場體強弱的物理量，單位（伯4

-7jj-7jj磁通與電路中電流的作用相當電機中通由組電生的，其中絕大部分同時匝鏈（或穿越）電機的所有繞，所以稱磁通；另有很小一部分僅與該繞自身匝鏈，故稱漏通。⑵磁通密度（簡稱磁密磁感應(yīng)強度B是磁場中各點場強弱的物理量，單位為T（拉以描述某個截面上磁場平均強度，即

A

為磁截面積。⑶磁場強度是描述磁場中各點磁場強弱的物量，單位A。⑷磁導(dǎo)率述導(dǎo)磁性優(yōu)劣的物理量，滿足

r0

。其中，一個無量綱的r物理量，稱為相對導(dǎo)磁率；

0

為真空導(dǎo)磁率，其值為

0

=4π×10一般材料的導(dǎo)性能與真空相當，即其

r

≈1磁材料的

r

值約在幾十到數(shù)百萬。以上三個物理量滿足關(guān)系式：B⑸磁動勢F：勢是產(chǎn)生磁場本領(lǐng)，它是磁路所包圍的電流的代數(shù)和。電機中，磁路包圍的通常是一個電流為i的N圈，即磁動勢Ni。⑹磁壓降UUm

m

Hl

m⑺磁阻R：反應(yīng)磁路對磁通的礙作用，Rm

m

lA⑻磁導(dǎo)倒數(shù)，

Al

。⑼自感L：L

2

；感抗L⑽互感M是反應(yīng)繞組在交流作用下相互影響的物理量M

12

NN變與1異步電動機中的互感電抗為勵磁x；同步電機中的互感電抗為電樞反應(yīng)電。m、磁路計算電機磁路的特點是：沿磁路各點磁場強度矢H和徑l方向相同，同時包圍的電流是一個或多個N匝的電流，總電流為，以，全電流定律又可表示成l

mmHdlHlUjjj1j1

Mj

nk1

Ik

NI即各段磁路上的磁壓降等于磁路包圍的電流代數(shù)和，即j式中為流過線圈的直流電流小或交流電流的有效值，相應(yīng)地，閉合磁路中截面相同的各段磁路的磁、場強度壓降為恒定值或有效值l磁場強度相同的某段磁路的jMjj長度。因此，當磁路的尺寸和材已知時，利用全電流定律可計算出：Ⅰ、產(chǎn)生一定數(shù)量的磁通Φ所需的勵磁磁動勢和勵磁電流值，具體計算步驟如下：⑴求各段磁路的截面積和長度，中通常取該段磁路的平均長度；jj⑵求各段磁路的磁密=；jj⑶根據(jù)Bj從材料的磁化曲查出各段的磁場強度H和率μ=B/H，可求出該段jjjj磁路的磁阻R

Mj

ljμj

j

Hljj

。如該段為空氣隙，則磁場強度H=B05

22mm22mmmm⑷求各段磁路的總磁動勢FHljj

R

NI

；j11⑸根據(jù)勵磁繞組的匝數(shù)求出勵磁流I。Ⅱ、如已知電流求通，則方是：先假定一個磁通，利用上述步驟出所需的電流；將求出的電流與給定電流比較者誤差在允許范圍內(nèi)，則假定的磁通即為所求；如誤差超過允許值，則根據(jù)求得的電流小重新假定磁通，直到誤差在允許范圍內(nèi)?？梢?，這種情況往往需要進行疊代多次。、電磁類比關(guān)系（見下表）表0-1電磁類比關(guān)系比較內(nèi)容

電

磁學(xué)電場一種存在于電荷周圍的特殊物質(zhì)是磁場：是一種存在于載流導(dǎo)體或者永磁體周圍的它由場源（即電荷）產(chǎn)生，并且在場源處最強，離特殊物質(zhì)。它由載流導(dǎo)體或永磁體產(chǎn)生，并且在場及其主要物理量

開場源按照一定的梯度分布。電力線述電場問題的一種假想線起始正電荷而終止于負電荷上用電力線的疏密來表述電場中各點電場的強弱。電場強度E（V/）電導(dǎo)體傳導(dǎo)電流的能力

場源處最強，離開場源按照一定的梯度分布。磁力線：描述磁場問題的一種假想線。它在磁鐵外由N指S內(nèi)部則相反，是一條閉合曲線，習(xí)慣上用磁力線的疏密來表述各點磁場的強弱。磁場強度H（A/m）磁導(dǎo)磁性材料傳導(dǎo)磁通的能力電流密度（A/m

磁通密度B

電路電流流通的路徑是分析電場問題的簡化方法。

磁路：指磁通流通的路徑。它是分析磁場問題的簡化方法。電流電荷定向移動形成，是電能傳送磁通過某個截面的磁力線總路及其主

的載體，描述某個截面上電荷總體移動情況電動勢電流的本領(lǐng)單位正電荷從電場中一點移動到另一點外力所作的功表示

體數(shù)量磁動F（A生磁通的本領(lǐng)。用磁路所包圍的總電流表示要物

電壓U（V

El

磁壓Um

l

理量

電阻

（

磁阻

m

電導(dǎo)

G

1R

磁導(dǎo)

m基爾霍夫第一定律i0磁路節(jié)點定律0路的基爾霍夫第二定律UE全電流定律Hl=I定律電路歐姆定律UIR磁路歐姆定律UR目的磁路基本物理量與基定律；掌握磁路計算方法，并能根據(jù)計算結(jié)果理解旋轉(zhuǎn)電機中氣隙的含義。6

五、電的基本作用理——磁原理（包以下兩）．法拉第—楞茨定律處在變化的磁場中的導(dǎo)體中將產(chǎn)應(yīng)動，簡磁生。這就是法拉在1831年現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，也電磁應(yīng)律當形成閉合回路時，感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的流（稱為感應(yīng)電流）所產(chǎn)生的磁場將阻礙（抗）原磁場的變化（楞茨礙用就電的概電對于變。感應(yīng)電動勢的一般表達式

這里稱通鏈，簡磁鏈一般說來，磁鏈是時間和位置的數(shù)，即

故感應(yīng)電動勢可表達為

式中前一項稱運電動，后一項稱變器動勢⑵電機中感應(yīng)電動勢的表達式變壓器中，繞組套在鐵心柱上并交流電，構(gòu)成交流鐵心線圈。靜止的鐵心中的交變磁通m

t越繞組的全部N線磁

N

在繞組中產(chǎn)變器動勢動大小為eN

ddt

，方向則由右手螺旋定則確定。e

Bve

l

導(dǎo)體切割磁力線感應(yīng)運動電動勢圖0電機中的感應(yīng)電動勢旋轉(zhuǎn)電機中，繞組與磁場有相對動，各線圈邊中的導(dǎo)體將切割磁力線產(chǎn)動動勢動勢的大小為eBlv

，方向用右手定則確定。．安培定律載流導(dǎo)體的周圍將產(chǎn)生磁場，簡電生磁。此外，旋轉(zhuǎn)電機中還用到安培電力定律——畢奧薩爾定律7

e

B

e

B

大小BIlF

F

方向：由左手定則確定應(yīng)用此式時要求大家樹立一個觀點：即磁場相互作用產(chǎn)生力手則定

場互用定載流導(dǎo)體在磁場中受到的電磁力【舉例】吸鐵石的原理

平行導(dǎo)線通電后的相互作用力要點：電磁感應(yīng)定律的形式及其在不同電機中的情況；交變場與電抗，即交變磁場對應(yīng)于感抗、交變電場對應(yīng)于容抗；普通電機中的磁場是由電流產(chǎn)生的，電流的性質(zhì)決定了磁場的性質(zhì)，即直流電產(chǎn)生恒定磁場，故直流電機中沒有電抗；交流電產(chǎn)生交變磁場，每一個交變磁場對應(yīng)一個電抗，具體說：異步電動機和變壓器中的主磁場對應(yīng)于勵磁電抗，兩側(cè)漏磁場分別對應(yīng)于漏抗。8

第一部分

變壓器本課程主要討論用來實現(xiàn)電能傳、分配的變壓器，稱力變器其有：⑴變換電壓等級（簡變于能的高效傳輸和安全使用；⑵控制電壓水平（簡壓電能的質(zhì)量指標，即保證電壓穩(wěn)在規(guī)定的范圍內(nèi)。按用途不同，變壓器可分成多種型。）變壓器：用來實現(xiàn)電傳輸、分配的變壓器；）變壓器（又稱為互感互器TA互）變壓器：交流電焊機電焊變壓器器脈沖變壓器等一變器結(jié)（要掌握各部的組成、作用、要求）１．電磁部件（也稱器身）這部分是變壓器工作的核心部件括組心。⑴鐵心通是用0.5mm厚硅了小鐵耗成閉合框體，它可分成心柱式和鐵殼式兩種型。鐵心中套有繞組的部分稱心柱其分稱磁，用來連通主磁路。鐵心的基本作用導(dǎo)磁，同時兼作器身的機械支承，所以要求它具有良好的導(dǎo)磁性能和足夠的機械強度。⑵繞組：繞組是用帶絕緣的銅導(dǎo)繞制而成的線圈或線圈組合式組是導(dǎo)電并產(chǎn)生磁場，同時感應(yīng)電動勢并通場合電一次側(cè)傳遞到二次側(cè)。對繞組的要求有：①每相（匝鏈樣的主磁通）至少有兩個匝數(shù)不同的繞組（供變壓用②在高壓繞組上引出若干分接抽（供調(diào)壓用相術(shù)高繞是指線圈匝數(shù)多的繞，其電壓高、電流小、導(dǎo)線細而電阻大；匝數(shù)少的就稱壓組它壓低、電流大、導(dǎo)線粗而電阻小。輸入電能（或接電源）的繞組稱次組該一側(cè)輸能（或接負載）的繞組叫二繞，該側(cè)稱二次。為絕緣方便，低壓繞組在內(nèi)層而高壓繞組繞在外層，一相繞組整體套在鐵心柱上。必須注，一、二次繞組與高、低壓繞組是不同的概念。鐵軛

高壓繞組

鐵軛鐵心柱

鐵心柱

鐵心柱

鐵心柱

鐵心柱鐵軛

低壓繞組

鐵軛）圖1繞組套裝在鐵心柱上的情況）單相變壓器變壓器對變壓器，一次電壓高于二次電的稱壓壓；而次電壓低的稱壓壓。．冷卻部件）：用鋼板焊接而成，來盛放變壓器油，器身浸在變壓器油中。9

變壓器油：是變壓器的冷卻介質(zhì)這是一種無色透明的礦物油，它盛放在油箱中，變壓器的器身浸在油中。變壓器油冷卻與加絕雙重作用。）管：裝在油箱表明，油箱內(nèi)部相通，以增大散熱面積。（3散熱器：用薄銅片組合而，裝在與油箱連通的油管上，以增大散熱面積，散熱器的外面裝一組風(fēng)扇，以提高散熱效。）器。用于特大型變壓。．保護部件）柜（俗稱油枕成桶，放在變壓器某側(cè)上部，其中大部分沖油，以保證器身可靠浸在變壓器油中柜個端面上裝在油位稱油運行人員觀察，以及時補油或放。儲油柜下部裝一個呼吸器。）繼電器：裝在連通油與油枕的管道上，對氣體的壓力敏感）氣道（俗稱防爆管））套管等二、變器的額定值其相互系．額定值：是指變壓器正常使時應(yīng)滿足的一組規(guī)定值，包括：）額容，位kVA；本含義N1N

S

2N

S

N）一額電U

1N

，單位或kV一額電I三相指線值1N（3）二額電U

2N

，指一次為額定電壓下的二次開電壓，即U

2N

U

20

1

U

1N

，2

，單V；三線值）二次額定電流I、I。相線2N2N額定值的相互關(guān)系：單相變壓器滿足

N

1N

1N

2N

2三相變壓器滿足

S

N

I1N

1N

I2N2N補充：繞組連接方法及其端頭標繞組連接方法BBC

CABCZYZXYZXY））圖12三相繞組聯(lián)結(jié)法）Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)聯(lián)（后接，標準接法結(jié)（前接）Y（）連接：將三個（相）組的尾端連在一起，連接點稱為中性點，中性點出線稱為中性線（帶中性線的星形（為端點）對外出線（稱為端線，俗稱火線eq\o\ac(△,)三角形相繞組的首尾端次串聯(lián)出閉合回路點稱為端點外三條端線。端點間的電壓稱為線電壓，繞組尾端間的電壓稱為相電壓；端線電流稱為線電流，繞組內(nèi)部電10

1N11221N1122流稱為相電流?！鬟B接，線電壓于相電壓，線電流等于倍流Y連接，線電流等于相電流，線電壓等于3倍壓。繞組端頭標記單相，高（u1，繞組首端用A，端X、Z表；低壓繞組首端用尾端用x示。注！三壓器，額定電流和額定電壓均指線值，但是變壓的基本方程和等效電路都是從一相導(dǎo)出的，因此計算分時必須用相值帶入。按照繞組接線方式的不同，變壓器一、二次側(cè)的額定相電流I、和相電UU1N2N1N

2N

可分別用下式求出，即對Y線的側(cè)：jN

I、jN

jN

jN

，1代表一次側(cè)2代次側(cè)）對Δ接線的側(cè)

jN

jN

、IjN

IjN3三、變器主要物理及其慣正方向圖13示單相變壓器的原理構(gòu)和主要物理量，下面說明各物理量例考向．一次側(cè)⑴外加電壓u：小和向都是給定11

I1

I2的；是變壓器工作過程的發(fā)起者⑵電流i電壓產(chǎn)生并與之成關(guān)聯(lián)111方向（負載慣例自位端流入繞組。

U

1

E1N2E12

E2E2

U

2

Z

L⑶主電動勢e或E：它由主磁通11之成右手螺旋方向；

產(chǎn)生并與⑷漏電動勢e或磁11

1

產(chǎn)生并

圖1–3原理結(jié)構(gòu)與慣例正方向與之成右手螺旋方向。

u

1

i1

ir11F

Ni1

1

1

e1

1

N

1

d11dt

u

2

i2

F

2

Ni2

2

ir22

2

e2

N

2

d

di22dtdt．二次側(cè)⑴主電動勢或E，22

圖－4變壓器電磁過程產(chǎn)生并與之成右手螺旋方向；⑵電流i或I，它在負載情況由E產(chǎn)并與之方向相同；222⑶漏電動勢e或E，磁22

2

產(chǎn)生并與之成右手螺旋方向；11

22⑷輸出電壓u或U，變壓整個工作過程的最終結(jié)果，I成非方向。222．磁通主磁通：載時由一次側(cè)空電生，負載時由一、二次電流共同產(chǎn)生，它與電流0成右手螺旋方向；一次漏磁通二次漏磁通

12

：由一次電流i產(chǎn)與之成右螺旋方向；1：由二次電流i產(chǎn)生并與之成右螺旋方向。2上述電磁量可見圖1所示的壓器電磁過程。四、變器的運行分．變壓器的電磁過程（又稱工原理）可用圖14表示可用文字敘如下：一次通電后，鐵心中將產(chǎn)生主磁通，從而在各繞組中感應(yīng)出主電動勢。由于兩側(cè)繞的匝數(shù)不同，進而實現(xiàn)了電壓等級的變換；當二次負載電流變化時過通的自動調(diào)整作整結(jié)是磁基保變相地變化而實現(xiàn)了功率從一次側(cè)向次側(cè)的傳遞壓的磁是變壓器工作原理。．變壓器的基本方程1

r1

參見電路圖，利用KVL可壓器的電壓

r

I2

1

11

方程，即一次：U1二次：U2

E

E2

1

E

E2

1

I11Ir22

E

2

E

1

I11I22

)1)2

EE

22

U

2一次電路

二次電路式中：E

1

][11

1

I11

x，111

為繞組漏磁電抗（簡稱次1漏抗

2

x，22

為漏抗；rr為、次繞組電阻。2Hdli安培環(huán)路定律lNI1

NI

I10

沿著閉合磁路的電場強度線積分于回路所包圍的電流代數(shù)和。當電與回路成右手螺旋方向時取正值負載主磁路

空載主磁路

電機中的形式Hjj變壓器中的形式Hl

Ni磁動勢平衡器磁通是本不隨負載變化的產(chǎn)磁通的磁動勢也不變，即在空載時磁動勢F有

0

NI等負載時磁動勢F(NIF(NI)這就是磁動勢平，即10111222NI10

NI11

NI22變比方程：設(shè)

m

sin即

m

，

m

為主磁通的最大值12

2222222222222222由式e1

1

和式edt

知：j

1

N

1

1

m

4.44fN

1m

、E

2

2m

即大?。篍

1

4.44fN

1

、

2

4.44fN

2m

，后12

相即感應(yīng)電動勢滯后相應(yīng)的磁通9?？傻米?/p>

EE

12

EE

12

NN

12

相值比上式可表示成：E

1

2

I0m

)m式中，稱激電，它擬鐵心損耗的大小；x稱激磁電，它對應(yīng)于主磁。m以上方程聯(lián)立如下U

1

E

1

I1

)E1

1

IZ1

1U

2

E

2

I(r22

)E2

2

IZ2

2NI1

NI1

NI22E

1

I(rjx20m式中：

1

r1

，11

Z

1

r1

1

r1

x21

為一次漏阻抗，=r22

為二次2漏阻抗，兩者都是常數(shù)。當負載電流很?。ㄝp載）時，漏抗壓IZZ可忽略不計，U1122

1

E1

2

E，2于是可得重要關(guān)系式：U

1

E

1

1m

（U

U

E

E

E）上式是量值改變時變壓器分析的本依據(jù)，此時的變比近似式為

UU

12

。重載時，空載電流I可略，即I010

NI11

NI，于是可K22

12

I2211

，這就是重載時變比的近似式，該式還表：在慣例參考方向下，一、二次側(cè)的電流近似反相。．折算法⑴概念所折就是一臺變比為、心相同的假想變壓器去代替變比K的際器，而保持兩者的磁動勢、主磁通、功率不變。⑵折算關(guān)系若設(shè)將變壓器的二次側(cè)折算到一側(cè)，并將二次側(cè)折算后的量加上標“′”以示與實際量的區(qū)別，即有N

2

、K1，則折算關(guān)系：1①E

2

KE

2

E主不變）1②I

磁不變，即F

NI

F

NI③r2

K22

，x2

K2x，Z2

L

K2Z

L

率不變22

I）22213

01KIKI01KIKI④

2

KU2

r)K22222222

2

）⑶折算后的基本方程按以上關(guān)系可得折算后變壓器的本方程如下。U

1

E

1

I1

jx1U

2

E

2

I22

jx2I0

I1

I2E

2

E

Ijx)10mm負載方程：U

Z22L．等效電路依據(jù)折算后的基本方程可畫出T形效電路圖。是程計算中常用近似電路。1

x1

2

x2

K

KU

1

I1

1

2

I0mm

I2

U

2

U

I11

I0mm

I2

U

2圖1–5變壓器T形等效電路五、變壓器的參數(shù)測定

(b)圖–6變壓器近似（Г形）等效電路．空載試驗：測量值p（耗空電流（外試驗電壓驗據(jù)000計算勵磁阻抗r、x（下mmU|0I0rp2r0001x2000

Z||zmmmrrmmxxx1mm

U|K|12KKprKr212Kx2r2xKKK12．短路試驗：測量值p（耗短路電流（短電即試驗電壓kkk試驗數(shù)據(jù)計算短路阻抗r、x（如和短路電壓百分數(shù)%。kkk短路阻抗與溫度有關(guān)，需要化為態(tài)）數(shù)值。定義：短路電壓百分K

zC注意：對三相變壓器，如果測量據(jù)的一側(cè)為Ｙ形接法，計算值用下列數(shù)據(jù)帶入U

0

U/3=I=p0000

K

U/，I=I，p=pKKKKK

/3如果測量數(shù)據(jù)的一側(cè)eq\o\ac(△,為)法法計算值用下列數(shù)據(jù)帶入I=IU00

0

U/3，p=p000

U

K

U=I/3=pKKKKK

/314

．相關(guān)問題——標么值⑴概念：一個物理量的標幺值是其有名值除以該值的同名基準值，即

xxB⑵基準值標幺值的基準值選取如下表物理量電流電壓

一次側(cè)I：定相電流1BU：額定相電壓1B

二次側(cè)I：相電流2BU：額定相電壓2B

備注I=KI2B1BU=KU1B2B阻抗

Z

1B

U1BI1B

Z

2B

U2BI2B

Z=K1B

2

Z2B功率

S

B

S

N

S=S1B2B⑶標幺值的優(yōu)點①物理狀態(tài)明晰；②參數(shù)趨同；自動折算；④特殊參

*KK

，即短路電壓百分數(shù)。在用有名值計算時，應(yīng)注意用相代入，即有測量值如何化成相值問題，計算的參數(shù)是折算到試驗所在側(cè)，最終要折算到同側(cè)。六、變器的運行性．電壓變化率U定義式：U

U

20U

2N

U

2

100%1U*；算式：2

cos

*sin1

*2

S*—載系數(shù)變壓器的電壓變化率通常為百分幾，且隨容量增大而增大，但不超。．效率η⑴損耗繞電損——銅耗p

Cu

pCu1

pCu2

mI21K

2

2r)1NK

2

pKN其中p

KN

mI2r——額定銅耗，可見p與負載變化，稱為可變損耗。1NphKCu鐵耗

pFe

2fm

，這里k是數(shù)；

A

?？梢姡?，鐵耗1是常數(shù)，即與負載無關(guān)，故稱為變損耗。通PScos2N2⑵效率公式PScos2pp1N2KN0

Fe

p

0⑶當

pp

時，即可變損耗等于不變損耗時變壓器的效率為最大值，其值為max

ScosN2Scos2pN20【例】Y,d接的三相變壓器，S/U在低壓側(cè)測得空載試驗數(shù)據(jù)N2NU=400V、p；壓側(cè)測得短路試驗數(shù)據(jù)=500V=p=4kW、I=I。000KKKNK1N15

32*2*2*32*2*2*試確定：⑴折算到高壓側(cè)的勵磁阻抗、x和阻抗r、x，出近似等效電路；mmKK⑵滿載且滯時，變器的電壓變化率和效η2【解】一、數(shù)據(jù)準備一次額定電流

1

NU

1

10kV

1N

1B一次額定相電壓

1N

U

1N3

10kV3

U

一次阻抗基準值Z

UI

10/3kV103A

1000

U2S二次額定電流

I2N

SN3U

2N

100kVA34kV

34A二次額定相電流I2N

I/2502N3

二次額定相電壓

2N

U

2N

400V

2B二次阻抗基準值Z

B

UBIB

400U283N3250S

4kV2空載試驗數(shù)據(jù)的相值

0

0

U

*0

UU

0

400400

1I0

03

或*0

I0I

7.22144.43

，p0

0

或*0

0N

短路試驗數(shù)據(jù)的相值

K

K

或

*K

UU

K

50010000

IK

IK

I1N

或*K

IKI

II

1，K

K

或p

N

二、按要求計算．參數(shù)計算①由空載試驗數(shù)據(jù)計算激磁阻抗折算到低壓側(cè)）的值勵磁電阻r

p

500p7751或22/3)I

015052

6勵磁阻抗

z

m

U0I0

40022/3

z

m

U0I0

105

20勵磁電抗x

m

2m

2958522xmmm

2

m

2

②把激磁阻抗折算到高壓側(cè)，此K3)/0.4r=K或=r×Z=6×1000=6000mmmx=KΩ或x=x×Z×1000=19079mmm1Bz=KΩz=z×Z=20×1000=20000mmm1B16

2KFe8500i2KFe8500i③由短路試驗數(shù)據(jù)計算短路阻抗折算到高壓側(cè)）的值短路電阻

rK

pk2k

2

40或rk

pkIk

0412

04短路阻抗

zK

UKIK

288.68U50K5.7735K

0.051

0.05短路電抗xK

2K

r2K

2

2

xK

z2K

r2K

0.03④畫出近似等效電路（要求把參標在圖中，并按慣例方向標出各物理量的參考方向）．性能計算把

、cos

2

sin

2

代算式，可得電壓變化率U*cosK

2

*sin1(0.040.80.030.06)0.05K2效率

S

S

p

p

100k110k0.84k1.5k

0.9357七單變器空電i0電是指二次側(cè)開路時一次側(cè)電壓空載電流大0約為額定電流的百分之幾，且隨量增大而減小，即**01020

空載電流以感性為主（性質(zhì)于立磁（簡稱勵磁）的無功分和鐵耗的有功分量，且IFe比大是勵磁相器中，磁路不飽i弦波；磁路飽和時i00為尖頂波，見圖21

t

t

t10

1

0

t

9

t

3

i0102

i0t圖23作圖法求取變壓器激磁電流波形影響空載電流大小的因素有電壓頻一線匝數(shù)鐵心磁率尺寸分過：第一，磁路計算l

NI，與1）一次繞組匝數(shù)N磁長l有關(guān)101第二，H

B

，即與3）鐵心材料

有關(guān)17

第三，

m

A

m

即與鐵心截面積有關(guān)第四，

m

U1fN1

即與）電源電U通常為額定電壓不變f（1常為額定值50Hz不）有關(guān)解過方法：根據(jù)條件，從分析過程的方向解答。即⑴首先用式

E

N

m

分析鐵心中主磁通Φ變化情況m⑵再用式

m

BA分磁密化情況B影響鐵耗pmFemm

Fe

m

為常數(shù)。⑶然后用式B

m

H

m

和變壓器空載特磁化曲磁中磁場強度H

m

和導(dǎo)磁率μ變化情況。三者關(guān)系為：若B增，則Hm

m

增大而μ減??；若B減，Hm

m

減小而μ增。⑷最后依據(jù)磁路計算式m

NI10m

Hl確定激磁電流I的化情況。m⑸以上結(jié)論還可用于分析鐵耗、組銅p、激磁電阻r和電抗x量的變化情況。Cumm具體看）N減（匝間短路Φ↑↑、1mmm

↓→I較0m）大（也可減小不→B↓→H、mmm

↑→I↓。0m）l增大：Φ變→B→、mmm

不變→I。0m）性能好（

大、、Hmm

m

均不變，

↑→I↓0m減小可增大）Φ↑↑mmm

↓→I↑0m）U減Φ→B↓、1mmm八三變器

↑→↓0m．結(jié)構(gòu)特點電路方面：三相變壓器與單相變器的區(qū)別僅在于它的一、二次繞組分別接成星形、帶中性線星形和三角形中的一種。高壓繞組的首端，用大寫字表低壓側(cè)用小寫字母、yn、d表。磁路系統(tǒng)，包括：⑴獨立磁路（相變壓器組，又稱組式變壓器的主磁通只經(jīng)過自身鐵心閉合三主磁彼此獨立關(guān)三心式變壓器一主磁通需要經(jīng)另外兩相的鐵心才能成閉合回路，即三相主磁路彼此相關(guān)。．三相變壓器連結(jié)組別的判定（）同極性端（俗稱同名端）概念：一相（匝鏈同一個主磁通繞組中，各繞組的交流電壓瞬時極性相同的端頭稱為同極性端。本質(zhì)：一相的各繞組從一個同名到另一個同名端的電壓相位相同。）組別的表示方法格式：高壓側(cè)接法（大寫字母，相變壓器為，相接（小寫字母，三相變壓器為、b，相別（點）18

【解】畫A高壓側(cè)電壓三角形如圖中ABC；AYZ【解】畫A高壓側(cè)電壓三角形如圖中ABC；AYZZOoOoCBCzzCb）組別的判定方法第一步：畫高壓側(cè)電壓相量圖。第二步：根據(jù)同名端，畫出對應(yīng)低壓側(cè)電壓相量圖。第三步：將高側(cè)的電壓相圖上的某一點平移到重合，作為鐘軸心，單相點三相取三角形的中心點；從鐘軸高、低壓側(cè)相量圖上字母相同的另一點的連線分別作為時針和分針，兩者構(gòu)成的鐘點數(shù)即為連組號。第四步：按格式寫出連結(jié)組。）情況一Y,y線的首首同名端【例1按照接線圖畫出相量圖判定連結(jié)組。BCB

A

B

BCBCBC第二步先在大三角形中截出低壓小三角形，

Y

a

然后在A的位置按照名端

Oo

b

壓側(cè)的字母。y第三步：以

zx針oa為時針，確

xa

bc

C

cc

B

ab定鐘點數(shù)，即組別號。所以連結(jié)Ybc

B

b【例2按照接線圖畫出相量圖判定連結(jié)組。ABCABAB

A

CABCABCXY

Z

b

XY

Z

X

Y

c

Z

X

Y

【解】同樣方法可判定出連結(jié)組Y。ZXYZz

x

Oo

c

x

yx

y

Oo

a

y

z

x

z

x

ya

bb

B

cac

a

B

C

abc

b

B

caca情況二Y,y線的首尾同名端【例3按照接線圖畫出相量圖判定連結(jié)組。AB

A

ABCB

A

C

【解】畫出高壓側(cè)電壓三角形如中ABC；第二步先在高壓側(cè)相電壓反向延，然后在延X

Y

b

ZX

c

Y

Z

X

c

YZ

a

長線兩端標出高、低壓側(cè)的異名字母。x

z

O

y

z

x

z

x

O

y

第三步：以O(shè)A作分針，oa時針，確o

o

定鐘點數(shù)，即組別號。所以連結(jié)為B

a

C

b

c

a

b

B

a

C

c

a

b

b

B情況三線第二步的做法，分三小步：）（豎直）線；與A對應(yīng)的同名端標（出低壓側(cè)該相繞組）兩端（字母19

順方向低側(cè)電壓三角形的）第三（頂）點。【例4按照接線圖畫出相量圖判定連結(jié)組。A

BCABC

ABCA

A

A【解】按照上述步驟可判定出連組YX

Y

Z

X

Y

Z

X

Y

Zb

a

cx

y

z

y

z

x

z

x

ya

Oo

c

oO

b

oOC

cabc

bcac

B

a

C

b

a

B．三相變壓器的諧波問題主要研究三次諧波特是三同相位

iA

iB

iC3

出次諧波根原因變壓磁飽，即磁化線Ui（于線，外電路原因和磁路原因。00電原：電路影響三次諧波流能否流通，進而影響主磁通和繞組電動勢的波形。繞組為星形接法時次諧波電流不能即存中線的星形接法時諧流能流（可能存在形接法時次諧波電流能在三角形內(nèi)部流通三的外部不能流通。只有在勵磁電流尖頂波（即有三次諧波）時，主磁通和繞組電動勢才可能象希望地那樣為正弦波線時次諧波電流不存在接三次諧波電流極小，因此，這兩種接法下變壓器的空載電流為弦波、主磁通為平頂波，繞組電動勢為尖頂波。對有一側(cè)繞組為Δ接線，則由于三次諧波電動在Δ內(nèi)產(chǎn)生三次諧波電流，進而產(chǎn)生三次諧波磁通，這一磁通能抵消產(chǎn)生三次諧波電動勢的原次諧波磁通，最終在鐵心中維持一個（存在性）不大的三次諧波磁通。這就是三角形接線抑制次諧波的原理，此時三次諧波幅值級小，認為這類變壓器不出現(xiàn)諧波。磁原：主要影響三次諧波幅值。對接三相變壓器組，經(jīng)鐵心閉合的三次諧波磁通幅值較大，三次諧電動勢的幅值更大，可達額定電壓這會導(dǎo)致繞組嚴重過電壓而造成絕緣擊穿，因此它實際中不能使用；或Y,yn線的三相心式變壓器，經(jīng)漏磁路閉合的三次諧波磁通幅值很，三次諧波電動勢的幅值也不大，但是對大容量變壓器絕緣不利此有容量在以心式變壓器才能采用接線變壓器通常都有一側(cè)接成三角形。九變器聯(lián)行．理想并聯(lián)及其條件理想并聯(lián)是指并聯(lián)變壓器之間沒有環(huán)流求

20i

20j

時，各變壓器的負載與其容量成正比即要求負載系數(shù)并且j。

ij

，并且各電流同相位。這為號理想并聯(lián)條件有：）電壓相同，通常變比同）連組相；）短電百數(shù)同短阻標值同20

*22*22）短阻角同滿足）．條件不滿足時變壓器并聯(lián)運的后果）不同——后果是變壓之間出現(xiàn)環(huán)流環(huán)流的大小與變比差有關(guān)，一般比相對誤差

K

KiKi

jj

每相差環(huán)流約增加10%的額定電流，因此實際允許變比誤差，但是要求K不過0.5%。環(huán)的方向是由變比小的變壓器發(fā)出，而變比大的變壓器吸，因此，如果變比不同的變壓器并聯(lián)運行時，希望變比小的變壓器容量大一些變大的則量小一些是大額定電流就大環(huán)能力也強。）組不同——一后果是定出現(xiàn)極大的環(huán)流。所以實際禁止并聯(lián)。）電壓百分數(shù)不同——果是負載系數(shù)不等。具體分配關(guān)系如下1各臺變壓器的負載系數(shù)為

j

SS

2jNj

uni1

KjSNiuKi

S

2各臺變壓器的負載為

j

1

jjii

式中：S——并聯(lián)變壓器的總負載；S——各臺變器的額定容量；u——各臺變器的短電2Ni壓百分數(shù)。可見系數(shù)與短路電壓百分成反比電壓百分數(shù)小的負載系數(shù)大，最小的負載系數(shù)最大。實際允許短路電壓百分不同的變壓器并聯(lián)運行，但是希望短路電壓百分數(shù)大的變壓器容量小、而短路電壓百分數(shù)小的量大。（4短路阻抗角——對容量相不大的變壓器，短路阻抗角一般是相同的，即本條件通常能夠滿足。十變器渡程．突然短路設(shè)

u1

1N

)突然短路電流的表達式：⑴一般表達k

2I-K

k

2I-K

k

tk

tan

1

xkrk

90

——短路阻抗角；

Lxkkrrkk

——時間常數(shù)；IK⑵

U或zKk01

—穩(wěn)短電，zrx—路阻抗*k時，即在電壓過最大值瞬間發(fā)生路，短路電流表達式為21

tkKKKKtkKKKK()e

rkxk

i

2I)K即電過0瞬間發(fā)短，路經(jīng)半周電流到大（大的件⑶

90

時，即在電壓過瞬間短路短路電流表達式為ik

02It)將直接進入穩(wěn)態(tài)，此種情況短路流最不嚴重。突短的害⑴害繞過；組械結(jié)）壞⑵原因：短路電流大。．空載合閘（投入）——后果出現(xiàn)勵磁涌流⑴出現(xiàn)勵磁涌流的原因內(nèi)因（根本原因和外因：合閘時的電壓瞬時值，在0時閘嚴；過大時現(xiàn)。⑵出現(xiàn)最嚴重勵磁涌流的條件在電壓過0瞬閘，經(jīng)過半個期出現(xiàn)。最大值約為穩(wěn)態(tài)空載電流的數(shù)十至上百倍，即數(shù)倍額定電流。十、殊壓．自耦變壓器特點：一、二次之間不僅有磁場系，而且有電的聯(lián)系。其工作原理與普通變壓器類似。功率傳遞：通過功率、感應(yīng)功率傳導(dǎo)功率．三繞組變壓器特點：三個繞組同軸排列，高壓組放在最外側(cè)，中、低壓繞組按照與高壓繞組間功率傳遞相近就靠近高壓繞組的原則排列22

第二部分交流繞組及其電動與磁動勢同步和異步電機的定子繞組都是通交流電流的三相對稱繞組，它們都叫做交流繞組。它們分布在定子鐵心槽中，各相繞組元件（即線圈，它是構(gòu)成繞組的基本單元，故稱為元件）及其相互間的連接規(guī)律完全相同，三彼此相電度從構(gòu)稱繞組。一交繞技數(shù)交流繞組通常分成單層繞組和雙繞組，見右圖。單層繞組又分成疊繞組、鏈式繞組交叉式繞組和同心式繞組等型式；雙層繞組有疊繞組和繞組兩種型式。構(gòu)成繞組需要以下技術(shù)數(shù)據(jù)：．定子槽數(shù)Q它是一個給定值。1

．電機（磁）極數(shù)：給值p極對數(shù)。．定子相數(shù)m=3，一個給定值。1由上述三個給定的數(shù)據(jù)可計算出列三個技術(shù)數(shù)據(jù)：

繞組雙繞組圖繞組在槽中的結(jié)構(gòu)圖．電機極距

Q12

（每極極面沿周方向所占的槽數(shù)。5．每極每相槽數(shù)

Q12pm

1

3

。它指每個極面下每相繞組所占連續(xù)槽數(shù)，也是繞組每一線組串圈的個數(shù)為整為槽繞組為分時為數(shù)槽繞組。實際交流電機大多采用整數(shù)槽繞。．槽距角

p360Q1

（電角度相鄰兩槽對應(yīng)置，即一個槽（包含齒）所對應(yīng)的圓心角。由于電機圓周上有對磁，轉(zhuǎn)一磁交電變個周期，故電機轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)交流電變化p個期。繞組屬于氣元件，因此要用電角度表示。．線圈節(jié)距用線圈兩邊沿圓所跨過的槽數(shù)表示。為了盡可能大地產(chǎn)生感應(yīng)電動勢電磁轉(zhuǎn)矩，要近于電

機極距τ。必須注意：單層繞組從電磁本質(zhì)講是一距組其極距由每相槽數(shù)q和式?jīng)Q定。疊繞組為任整數(shù)，同繞組由疊繞組按遠近結(jié)得到組24

y

度長槽；叉式繞組的q3，每一個線圈組的3個串聯(lián)線圈中，2個y，一個。雙繞y是給定值，它通常小于電機極距，短距繞組，的是抑制諧波。

圖2–2線圈圖．相帶基本含義：指一相繞組在1個一極的弧所的帶它6相和120°帶劃分方法。常用60°相劃分，把每個磁極沿周向均分成三份，每一份屬于不同的相，稱之為一個相帶，恰好等于

60

，稱為

60

相帶。一相繞組在1個面的極下所占的連續(xù)地帶。根據(jù)23

NAXNAX前面的定義，相帶在數(shù)值為q

Q12pm

1

p360360Q11

60．并聯(lián)支路數(shù)a指從一相繞組的一個出線端看進的分支路數(shù)。事實上，一相繞組有若干動大和位同線組成些圈組可以串聯(lián)也可以并聯(lián)條路的線圈組個數(shù)必須相同，這樣并聯(lián)后支路之間不會內(nèi)出現(xiàn)流。二交繞展圖其法單層交流繞組：掌握疊繞組、鏈繞組、交叉式繞組的展開圖；雙層交流繞組：掌握疊繞組展開。展開圖畫法3相24、相并聯(lián)支路1單層疊繞組為例）第一步：確定繞組技術(shù)數(shù)據(jù)，共9個層給定5雙層給定6第二步：畫展開圖。它可分成以步驟：．均勻地畫出Q個在接時作為線圈它順序編號；1．把Q個分。做法是：1⑴從號始，把連續(xù)的

Q12pm

1

2443

2

）個槽分成一組（一個相帶）直全部分并序?qū)⒏鹘M編⑵第…的屬于A3組的各槽屬于相、n2組的屬于C相

S

N

S以上如60

AB

CYA

ZBX

CY123456789101215182022．連接。分為三步：⑴連線圈。將屬于同一相、相，疊繞組）的兩個槽連成一個線圈，直到該相的槽全SNSNSS部連完。在每個線圈的下部引出根線，分別引出線圈的前邊和后邊。第三步后的繞組情況如下圖：24

NSSNSSN極面

n極面

旋轉(zhuǎn)方向極面

極面60

X

AZBX

Y479101213172024⑵連線圈組。將屬于同一相的相的q一個線圈組，單層繞組共有p；雙層繞組共有個

n

磁極旋轉(zhuǎn)方向

N極面τ

S面τ

N極面τ

S面τAZ

BXC

YAZBX

CY12581421NSNSNSNSA

X⑶連成一相。根據(jù)給定的并聯(lián)支（=1相各線圈組串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)。最終在剩下的兩個端頭引出兩根線，作為相繞組的出線。N面τ

nS極τ

磁極旋轉(zhuǎn)方向N面τ

S極面τAZ

BXC

YAZBX

CY123456789101718NSNSNSNSA25

N極面τ

nS極面τ

磁旋方N極τ

S極τ3478SNNSNSNSNSSNSNNSNSNSNSSNZABCXY說明了線圈端頭的連接則將開圖均勻地分成2p個區(qū)域區(qū)別相間地標出極；然后將線圈邊處的磁極極性標在該邊對應(yīng)的引出端頭上聯(lián)將N與S頭相連并：將N頭與N頭S頭頭連。N極面τ

nS面τ

磁極旋方向N極面τ

S面τ123456789101112131415161718192021222324

反串聯(lián)

反串聯(lián)

A

X2p=4槽鏈式繞組N

nS極面

磁極轉(zhuǎn)方N

S123456789101112131415161718192021222324N

A

N

X2p=4槽同心式繞組26

11N面S極面極面S極A1X2123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536A

NSNSNSNSNNS(a)2p=4槽疊繞組

X123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536反串聯(lián)

反串聯(lián)N

SNSNNSNSNSS(b)2p=4，a=2槽交叉式繞NSNNA1Z2B1X1C1A2Z1B2X2C2235789N

SN

SS

NS

NN

SN

SS

NS

NAX2p=4槽疊繞組三交繞的動．一相繞組的基波相電動勢⑴大?。?/p>

E

N

位?！繕O基波磁通N——串聯(lián)匝數(shù)。⑵頻率：

f

pn60

位。n—機轉(zhuǎn)速。⑶相位：與時間有關(guān)，不確定。⑷相序：與轉(zhuǎn)向有關(guān)。27

．一相繞組的諧波相電動勢⑴大?。篍44fK

w

N

1

V

；⑵頻率：

位z

。要掌握以上各式中字母的含義：K

w

K

d

K

p

——次諧波繞組系數(shù)，

2k1…意K

w

0

d

30qsin

——次諧波分布系數(shù)；K

p

y

)

——次波短距系數(shù)對單繞K

p

1．諧電勢削和除法⑴采用Y線：消除線電動勢中3其奇次倍諧波。⑵采用短距線圈（僅適用于雙層組當

時，消除次諧波，例如，

y

465消除5次；y消7次；y56同時削弱諧波。⑶采用分布繞組：各次諧波都得削弱。⑷結(jié)構(gòu)上保證產(chǎn)生正弦波磁場。．單相繞組的合成電動勢大小

E

2EE135．三相繞組合成電動勢大小Y接法電動勢

E

E

21

E

23

E

25

E

27

E

29

；線電動勢

L

2E2EE2E21571113

Δ接法：相電動勢

E

E

21

E

25

E

27

E

211

E

213

；線電動勢

L

21

2E2E225711四交繞的動設(shè)三相對稱電流：A

2Isint

，B

2Isin(t)C

2It．單相交流繞組通交流電所產(chǎn)的磁動勢28

m1m1m1m1m1mmm1m1m1m1m1mm⑴性質(zhì)為階梯波分布的脈振磁動，脈振頻率與交流電頻相⑵傅立葉級數(shù)表達式為：F

A

1

Fm

)式中，

m

tk0.9w1I——次脈振磁動勢的值；p

2k1自然數(shù)。．三相對稱繞組通對稱三相交電所產(chǎn)生的磁動勢⑴波成動fA1fB1

11Fsin(Fsin(2211Fsin(Fsin(t120)22fC1

11Fsin(22

Fsin(t120m11

A1

B1

C1

sin(m1它是一個圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢，表達F1

m12

Fcos(x。：m①幅值（轉(zhuǎn)動半徑）為

m12

F即基波脈振幅值的m1

m12

倍；②轉(zhuǎn)速（稱同速n1

60p

；③轉(zhuǎn)向：由電流相序決定，從超電流相轉(zhuǎn)向滯后電流相；④磁場軸線（即旋轉(zhuǎn)的正弦波磁勢的最大值位置線為大值的那相繞組軸線重合，或與電流為零的那相繞組軸垂直。⑵諧波合成磁動勢①

1為圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢，表式F

m12

Fcos(x。：m幅值為

m12

mF，諧波脈振幅值的2

倍；轉(zhuǎn)速n

n

；轉(zhuǎn)向與基波相同。②

1次圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢，表式F

m12

Fcos(x其mm幅值為12

mF，諧波脈振幅值的2

倍；轉(zhuǎn)速n

n

；轉(zhuǎn)向與基波相反。③

3次合動勢F0，存在。29

11第三部分異步電動一異電機本識．結(jié)構(gòu)定、轉(zhuǎn)子主要結(jié)構(gòu)部件的組成、用和要求．轉(zhuǎn)動原理敘述或圖示法描述異步電動機的動原理軸

A軸

轉(zhuǎn)動原理：nY

S

C

ABC定子通電后，產(chǎn)生以同步

60f

旋轉(zhuǎn)的磁場（圖中N、SFA

n

X

ZXY極表示割（短路）轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電動勢和(a)電流，轉(zhuǎn)子電流（產(chǎn)生的磁場）定子磁場相互作用產(chǎn)生電磁e)

F

轉(zhuǎn)M轉(zhuǎn)矩克服負轉(zhuǎn)矩作功子Z

N

Bn

著旋轉(zhuǎn)磁場方向以轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。ZXY轉(zhuǎn)動原理圖相關(guān)問：

(b)⑴轉(zhuǎn)1

，義轉(zhuǎn)磁場（定子、轉(zhuǎn)子磁場相對靜止，即都是同速）轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差它轉(zhuǎn)繞切割轉(zhuǎn)場轉(zhuǎn)。⑵轉(zhuǎn)率

n1n1

：義差與同步速的比值稱為轉(zhuǎn)差率。⑶轉(zhuǎn)差率與電機工作狀態(tài)的關(guān)系對電動機s常約分之幾，、n、1

M三者同方向，并且負載重，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率大（注：負載重表明負載轉(zhuǎn)矩大，這就要求電磁轉(zhuǎn)矩也大，就進而轉(zhuǎn)子電流大、轉(zhuǎn)子動勢大，因e，求轉(zhuǎn)子切割旋轉(zhuǎn)磁場的速度，即轉(zhuǎn)差n大以轉(zhuǎn)速低s0，n、n反向；電磁制動狀態(tài)下111

與n反向說明與同向稱為動矩反向稱制轉(zhuǎn)。⑷改變電動機轉(zhuǎn)向方法：改變通電相序，即交換任兩相接線；原理：電動機轉(zhuǎn)向由旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)決定，而旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向由通電相序決定。．技術(shù)數(shù)據(jù)⑴額定值、UN

N

、I、N

N

、N

N

的含義，相互關(guān)系

N

N

NN

。注意：P

N

，2N

UN

N

，2N

P1NN

。⑵堵轉(zhuǎn)電流（又稱起動電流）倍I/I；堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩（又稱起動轉(zhuǎn)矩）倍stN

st

/M

N

。⑶最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)（又稱過載能力

m

max

/M

N

。二異電機效路．電磁過程與主要物理量：與壓器相似．基本方程30

1012w122r21012w122r2⑴定子電壓方程U

1

E

1

I11

)1

①⑵轉(zhuǎn)電方：U

2

E

2s

I2s2

2s

)0轉(zhuǎn)頻為f2

sf，1

f定頻率電率

f

。式中，E

2s

sE、x20

，、x分別為堵轉(zhuǎn)此2202

f轉(zhuǎn)電動勢和漏抗。1因此將轉(zhuǎn)子折算到不動（即f2

f）況（稱頻折）后的轉(zhuǎn)電壓方程為1E

I/s)02

②E20I2

r/s22s

r222

x222s

，

cos

2s

r2

r22)2

1可見，轉(zhuǎn)子電動勢與電流基本同位。．磁動勢平衡與變壓器相似，異步電動機的主通也是基本不變的，即它在空載時與負載時的數(shù)值相等，要求兩種情況下的磁動勢也相等這就是磁動勢平衡，在頻率折算后它可表示成F

0

F1

F或2

mkNmk10.9w11I10.91I20.9w12I2p2p2p

③．參數(shù)折算意義與變壓器中的折算相同，就折算到轉(zhuǎn)子與定子繞組的有效匝數(shù)、相數(shù)都相同，而保持電磁過程中的主磁通、磁動勢、率等不變。設(shè)ke

EN1w111Ek20

電變，又電勢比i

21

N1w111kN22

為電變，參數(shù)折算關(guān)系：①E

20

kEe

20

E；I12

2i

；③r2

k，xei22

。上關(guān)系ei2可得異步電動折后的本程下U

1

E

1

I1

)1E

2

I22

)2I1

I2

I0E

1

E

2

I0

)m．等電根據(jù)折算后的基本方程可畫出T形效電路r1

x1

r2

2

1

1

E

1

E

2

0rmxm

21ss

2圖中：

s

稱擬阻它電機的機械負載；31

222222參數(shù)r稱勵電，它擬鐵心損耗的大??；參數(shù)勵電，它對應(yīng)電機的主m磁通。由等效電路可得下結(jié)：①電機的負載越重，則模擬電阻小，轉(zhuǎn)差率大，而轉(zhuǎn)速越；定子電流I轉(zhuǎn)子電1流I都越大。2②當電機處于理空，nn時，s0，模阻為無窮大，相當于轉(zhuǎn)子路1（I2

0最且比空載電流I10③當電機處堵，即0時時s1模擬電阻等于，當轉(zhuǎn)短，I和最12可達額定電流的數(shù)倍，可能燒壞機。．空載電流其性質(zhì)與壓器相同變器為路含有氣隙能壓器差約為額定電流百分之十幾到幾十容量越大，百分數(shù)越小。．籠形異步電動機參數(shù)極數(shù)恒等于定子極數(shù)；相數(shù)：當轉(zhuǎn)子槽數(shù)Q為對數(shù)的數(shù)時相m就倍數(shù)，否則m=Q2222匝數(shù)N=0.52繞組系數(shù)=1w二異電機率．功平⑴各種功率與損耗輸功是功率，它克定子耗p1

I、鐵損11Fe

I后轉(zhuǎn)電磁10功（通過主磁場從一側(cè)電路傳到另一側(cè)電路的電功率Pem

E1

2s

I12

2

2

；電磁功率克轉(zhuǎn)銅p

m2r

后轉(zhuǎn)換內(nèi)械率m2

機械功率克空損p0

p后輸出功率P。這p為機械耗p為附ad2ad加耗由畫出功率流程圖。P1

mUIcos11

1

耦合磁場

Pem

P(1

PmUI22

2pCu1

211

pFe

2r0m

pCu2

2r2

p

pp

⑵功率平衡關(guān)系從功率流程圖中可得以下平衡關(guān)：總功率平衡關(guān)系：

P

p

這里

pp

p

p

p總耗32

機械功率平衡關(guān)系：P2

p0兩個重要功率關(guān)系：P(1pemCu2

sPem⑶功率平衡關(guān)系的應(yīng)用利用以上關(guān)系可進行功率與損耗算、以及轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)差率計算等。三異電機轉(zhuǎn)及矩衡．功率與轉(zhuǎn)矩關(guān)系電轉(zhuǎn)M負轉(zhuǎn)M

PP

PP9.55；9.55nnP9.55；中額定負載轉(zhuǎn)矩Mn

PP9.55n空轉(zhuǎn)

p

9.55

pn

。．轉(zhuǎn)矩平衡MM

2

M

0

M。ML

L

靜負載轉(zhuǎn)矩，這是電機穩(wěn)定運行必要條件。四異電機M-s線．電磁轉(zhuǎn)矩的表達式由于M

/p11

，把電磁功率P帶入其中可得⑴電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達式

EIcos1202f1

2s

kN1w11

cos2

2

M

cos2

2s式中：C

M

N1w11

——電機轉(zhuǎn)矩常數(shù)；cos

2s

r22

r222

為——轉(zhuǎn)子功率因數(shù)。⑵電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達式M

pmI122f1

r2s

2f11

pmU211r2s

r2s1

x]2由該式可畫出異步電動機的-s曲（課①額定運行點A電機穩(wěn)定運行，電磁轉(zhuǎn)矩與靜負轉(zhuǎn)M

L

N

平。0②最大電磁轉(zhuǎn)矩點（又稱臨界點坐標臨轉(zhuǎn)率sm

21

r21

x2

；33

LL最電轉(zhuǎn)M

212

可見，當轉(zhuǎn)子電阻參數(shù)增大時2

max

將不受影響，s則比例增大；外加電壓U改m1時，s保持不變，m

max

則隨電壓的平方變化。M

MM

M

11

M

22

1

M

10

s

0

s轉(zhuǎn)子串聯(lián)的調(diào)速電阻減小情況的變化過程

轉(zhuǎn)子串聯(lián)的調(diào)速電阻增大情況的變化過程③起動點C電機處堵狀態(tài)，此時n0，s1和I最后面將專門討論。12五異電機起．基本概念⑴起動：指電動機從通電開始到速穩(wěn)定的過渡過程。啟動是一個機電暫態(tài)過程，由于機械暫態(tài)的時間常數(shù)比電氣暫態(tài)的時常數(shù)大得多，故分析時認為電量為常數(shù)。⑵起的要件初瞬的電磁轉(zhuǎn)矩（稱為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩）

st

必須大于電機的靜負載矩

L

N

，樣電機才能獲得加速度從而最終達到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。0．啟動方法⑴直接起動外加額定電壓而不采取任何限制流的措施，這就是直接起動。直接起動時啟動電流大小st

r1

U

11

x2

2

U2k

1

x2k

U1zk

與負載大小無關(guān)，與電源電壓成