電機(jī)與拖動（第4版）PPT完整全套教學(xué)課件

電機(jī)與拖動

模塊一：電機(jī)分析中常用的電磁定律及材料全套PPT課件[知識目標(biāo)]1.掌握電機(jī)與變壓器分析中常用的電磁定律。2.掌握常用鐵磁材料及其磁化性能。3.掌握磁滯損耗和渦流損耗的產(chǎn)生原理。4.了解電機(jī)常用的絕緣材料及其耐熱等級。[能力目標(biāo)]1.會根據(jù)電流判斷磁場方向。2.會根據(jù)磁場判斷感應(yīng)電動勢及電流方向。3.會判斷鐵磁材料中的磁滯損耗和渦流損耗的大小變化。[素質(zhì)目標(biāo)]1.嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)。2.勇于探究、開拓創(chuàng)新的工作精神。3.信息檢索能力及分析問題、解決問題的能力。學(xué)習(xí)目標(biāo)內(nèi)容導(dǎo)入電磁爐是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫募訜犭娖鳎灰ㄈ腚娏骷纯蓪﹁F磁性物體進(jìn)行加熱。電機(jī)和變壓器是電能分配和使用的電器，在它們的繞組中通入電流可以完成電能的傳輸或轉(zhuǎn)化。電能是如何轉(zhuǎn)化為熱能，又是如何從變壓器的一次側(cè)傳遞到二次側(cè)，從電動機(jī)的定子側(cè)傳遞到轉(zhuǎn)子側(cè)的呢？這就需要我們掌握電生磁、磁變生電的電磁感應(yīng)原理等基本的物理定律及電氣設(shè)備中使用材料的特性。內(nèi)容導(dǎo)入1.1.1描述磁場的基本物理量1．磁感應(yīng)強(qiáng)度B

磁感應(yīng)強(qiáng)度也被稱為磁通量密度或磁通密度，是用來描述磁場強(qiáng)弱和方向的基本物理量。常用符號B表示。磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為通過該點與B垂直的單位面積上磁感應(yīng)線的數(shù)目，磁場強(qiáng)的地方，磁感應(yīng)線密，相反則疏。如果磁場內(nèi)各點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，則該磁場被稱為均勻磁場。電流可以產(chǎn)生磁場，即電生磁，這是電機(jī)或變壓器的工作原理之一。磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特（T）。1．1磁場的物理量及基本定律2．磁通Φ磁感應(yīng)強(qiáng)度與垂直于磁場方向的面積S的乘積，稱為通過該面積的磁通Φ，即

Φ=BS或B=Φ/S

（1-1）如果不是均勻磁場，則B取平均值。磁通的國際單位是韋伯（Wb）。1.1.1描述磁場的基本物理量1．1磁場的物理量及基本定律3．磁導(dǎo)率μ通電線圈所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)弱與磁力線穿過的介質(zhì)有關(guān)。同樣的通電線圈在鐵磁性物質(zhì)中產(chǎn)生的磁場遠(yuǎn)大于在非磁性物質(zhì)中產(chǎn)生的磁場，表示介質(zhì)的這種導(dǎo)磁性質(zhì)的物理量叫做磁導(dǎo)率，用符號μ表示。根據(jù)磁性質(zhì)的不同，可以將物質(zhì)分為3類：第一類為順磁性物質(zhì)，如空氣、鋁等，它們的磁導(dǎo)率比真空磁導(dǎo)率略大；第二類為逆磁性物質(zhì)，如氫、銅等，它們的磁導(dǎo)率略小于真空磁導(dǎo)率；第三類為鐵磁物質(zhì)，如鐵、鈷、鎳等，它們的磁導(dǎo)率是真空磁導(dǎo)率的幾百倍甚至幾千倍，其磁導(dǎo)率與磁場強(qiáng)弱有關(guān)，不是一個常數(shù)。第一類和第二類一般統(tǒng)稱為非磁性物質(zhì)。1.1.1描述磁場的基本物理量1．1磁場的物理量及基本定律4．磁場強(qiáng)度H磁場中某點的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與該點的磁導(dǎo)率μ的比值，稱為該點的磁場強(qiáng)度，用H表示，即

H=B/μ （1-2）磁場內(nèi)某一點的磁場強(qiáng)度只與電流大小、線圈匝數(shù)及該點的幾何位置有關(guān)，而與磁場介質(zhì)的磁性無關(guān)。磁場強(qiáng)度的國際單位是A/m。1.1.1描述磁場的基本物理量1．1磁場的物理量及基本定律5．磁勢F電流流過導(dǎo)體所產(chǎn)生磁通量的勢力，是用來度量磁場或電磁場的一種量，類似于電場中的電動勢或電壓。此外，永磁材料也以某種方式表現(xiàn)出磁動勢。磁勢用F表示，單位為A。對于電流流過導(dǎo)體所產(chǎn)生的磁勢用如下公式表示

F=NI

式中：N—線圈的匝數(shù)；

I—電流。1.1.1描述磁場的基本物理量1．1磁場的物理量及基本定律1.1.右手螺旋定則（安培定則）（a）長導(dǎo)線（b）環(huán)形導(dǎo)線（c）螺線管

不同形狀的載流體產(chǎn)生的磁力線1.1.2電流的磁效應(yīng)—電生磁1．1磁場的物理量及基本定律電磁感應(yīng)定律即法拉第定律，是指因磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象.式中稱為磁鏈，它表示N匝線圈所交鏈的總磁通，即=NΦ

1.楞次定律：線圈處于磁場中，當(dāng)通過該線圈的磁通總量發(fā)生變化時，線圈中將有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生:

1.1.1.1.3電磁感應(yīng)定律—磁變生電1．1磁場的物理量及基本定律楞次定律的定義：閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使得它所激發(fā)的磁場來阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。楞次定律的方向：e

總與dΦ/dt的方向相反

變化的磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向1.1.1.1.3電磁感應(yīng)定律—磁變生電1．1磁場的物理量及基本定律2.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場里做切割磁感線的運(yùn)動時，導(dǎo)體中會感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生電流。如果直導(dǎo)線位于均勻磁場中運(yùn)動，且導(dǎo)體與磁力線、運(yùn)動方向之間三者垂直，則感應(yīng)電動勢的公式為：e=Blv

式中：B—導(dǎo)體所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度；

l—導(dǎo)體的有效長度；

v—導(dǎo)體切割磁力線的線速度。1.1.3電磁感應(yīng)定律—磁變生電1．1磁場的物理量及基本定律1.1.

左手定則判斷電磁力的方向載流導(dǎo)體處于磁場中會受到力的作用，稱之為電磁力，也叫安培力。

圖中左手定則判斷電磁力的方向當(dāng)磁力線與導(dǎo)體的方向相互垂直時，載流導(dǎo)體所受到的電磁力公式為

f=BlI

式中：B——導(dǎo)體所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度；l——導(dǎo)體的有效長度；I——載流導(dǎo)體中流過的電流。1.1.4

電磁力定律—電磁生力1．1磁場的物理量及基本定律磁路的歐姆定律由于H=B/μ，B=Φ/S，可得Φ=

l——磁路的平均長度；

N——線圈的匝數(shù)；

S——磁路的面積；

F=NI——磁動勢。Rm=l/μS是磁阻

Λm=1/Rm稱為磁導(dǎo)

1.1.5磁路的歐姆定律1．1磁場的物理量及基本定律1．基爾霍夫第一定律穿出或進(jìn)入任一閉合面的總磁通量恒等于零，類似于電路的電流定律。1.1.6磁路的基爾霍夫定律1．1磁場的物理量及基本定律2．基爾霍夫第二定律l為各段磁路的長度，H為各段磁路的磁場強(qiáng)度；Φ為各段磁路的磁通，Rm為各段磁路的磁阻。

上式表明，沿任何閉合磁路的總磁動勢恒等于各段磁路磁壓降的代數(shù)和。類似于電路的基爾霍夫第二定律，稱為磁路的基爾霍夫第二定律。1.1.6磁路的基爾霍夫定律1．1磁場的物理量及基本定律（a）未磁化（b）磁化后

磁疇磁化：將鐵磁性物質(zhì)放入磁場后，鐵磁物質(zhì)呈現(xiàn)很強(qiáng)的磁性的現(xiàn)像稱為磁化。常用的鐵磁性物質(zhì)有鐵、鎳、鈷等。1.2.1鐵磁性物質(zhì)的磁化1

.

2

常用鐵磁材料及其特性磁化曲線：是指磁場的磁通密度B與磁通強(qiáng)度H之間的關(guān)系。非磁性材料中，因為磁導(dǎo)率基本不變，所以B和H成線性關(guān)系。鐵磁材料的磁化曲線是非線性的。1.2.2磁化曲線1

.

2

常用鐵磁材料及其特性非鐵磁材料的磁化曲線和鐵磁材料的初始磁化曲線鐵磁材料的磁滯回線和基本磁化曲線1.2.2磁化曲線1

.

2

常用鐵磁材料及其特性磁滯損耗：鐵磁材料周期性的正反向磁化過程中磁疇來回翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生摩擦而引起的損耗。磁滯損耗Ph與磁通的交變頻率f成正比，與磁通密度幅值Bm的α次方成正比。即：α=1.6~2.31.2.3磁滯與磁滯損耗1

.

2

常用鐵磁材料及其特性1.2.4渦流與渦流損耗（a）厚鐵芯（b）薄鋼板疊成的鐵芯渦流渦流：鐵芯是導(dǎo)電材料，當(dāng)通過鐵芯的磁通隨時間發(fā)生變化時，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，鐵芯中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并引起環(huán)流。因為這些環(huán)流在鐵芯內(nèi)部圍繞磁通成渦流狀流動，所以稱之為渦流。1.2.4渦流與渦流損耗1

.

2

常用鐵磁材料及其特性ke——渦流損耗系數(shù)，與鐵磁材料的電阻率成正比；——鐵芯的厚度；f——磁場交變的頻率；Bm——鐵芯中的磁通密度；V——鐵芯的體積。渦流損耗的計算：1.2.4渦流與渦流損耗1

.

2

常用鐵磁材料及其特性鐵芯損耗：渦流損耗和磁滯損耗之和。用PFe表示，它正比于磁通密度Bm的平方及磁通交變頻率f的1.2~1.3次方。PFe=Ph+Pe≈kFef1.3Bm2G

式中：kFe——鐵損耗系數(shù)；

G

——鐵芯的重量1.2.5鐵芯損耗

1

.

2

常用鐵磁材料及其特性絕緣材料類型：（1）匝間絕緣（2）層間絕緣（3）對地絕緣（4）外包絕緣（5）填充絕緣（6）襯墊絕緣（7）換向器絕緣1.3.1絕緣材料在電機(jī)中的應(yīng)用

1

.

3常用絕緣材料及耐熱等級1.3.2絕緣材料的耐熱等級

1

.

3常用絕緣材料及耐熱等級堅持成就夢想！電機(jī)與拖動

模塊二：變壓器學(xué)習(xí)目標(biāo)[知識目標(biāo)]1．了解變壓器的用途與分類。2．掌握變壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理。3．熟悉變壓器的銘牌與額定值參數(shù)。4．掌握三相變壓器的結(jié)構(gòu)及連接組別。5．熟悉特殊用途變壓器的結(jié)構(gòu)、原理及特性。[能力目標(biāo)]1．具備繞制小型變壓器繞組的能力。2．能完成變壓器的變壓比、變壓繞組的測定，以及空載、短路等一般試驗。3．具備簡單計算變壓器額定參數(shù)、繞組匝數(shù)、變壓比及效率的能力。4．具有熟練選擇、使用、維護(hù)變壓器的能力。5．能判斷變壓器故障，能對一般故障進(jìn)行修理與試驗。[素質(zhì)目標(biāo)]1．嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、精益求精、追求卓越的工匠精神。2．安全意識、標(biāo)準(zhǔn)意識和質(zhì)量意識。3．溝通能力及團(tuán)隊協(xié)作精神。內(nèi)容導(dǎo)入

變壓器是一種在電力系統(tǒng)和電子線路中廣泛應(yīng)用的電氣設(shè)備，尤其是在電能的傳輸、分配和使用中，變壓器是關(guān)鍵設(shè)備，具有重要意義。由發(fā)電廠發(fā)出的電能在向用戶輸送的過程中，通常需用很長的輸電線，根據(jù)公式當(dāng)輸送的功率P和負(fù)載的功率因數(shù)

一定時，輸電線路上的電壓U越高，則流過輸電線路中的電流I就越小。因此，采用高電壓輸送電能，不僅可以減小輸電線的截面積，節(jié)約導(dǎo)體材料，還可減小輸電線路的功率損耗。但是，由于發(fā)電機(jī)本身結(jié)構(gòu)及所用絕緣材料的限制，不可能直接發(fā)出很高的電壓，那如何將發(fā)電廠輸出的電壓變?yōu)楦叩燃壍碾妷簛磔斔?，到了用戶端，又如何降到用戶所需的電壓等級?如圖是電力輸送過程，由圖可見，電力輸送過程中使用了升壓變壓器和降壓變壓器。電力變壓器是如何實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換的，除了電力變壓器，在生產(chǎn)生活中還有其他哪些種類的變壓器，它們又是如何工作的，這是模塊要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。如圖是電力輸送過程，由圖可見，電力輸送過程中使用了升壓變壓器和降壓變壓器。電力變壓器是如何實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換的，除了電力變壓器，在生產(chǎn)生活中還有其他哪些種類的變壓器，它們又是如何工作的，這是模塊要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。內(nèi)容導(dǎo)入2.1.1變壓器的用途及分類2．1變壓器的用途與結(jié)構(gòu)作用：

變壓器是用來改變交流電壓大小的電氣設(shè)備。它是根據(jù)電磁感應(yīng)原理，把某一等級的交流電壓變化成頻率相同的另一等級的交流電壓，以滿足不同負(fù)載的需要。還可用來改變電流、變換阻抗以及產(chǎn)生脈沖等。

用途：主要用于輸配電系統(tǒng)，而且還廣泛應(yīng)用于電氣控制領(lǐng)域、電子技術(shù)領(lǐng)域，測試技術(shù)領(lǐng)域以及焊接技術(shù)領(lǐng)域等。

2.1.1變壓器的用途及分類2．1變壓器的用途與結(jié)構(gòu)1．按用途分類（1）電力變壓器用作電能的輸送與分配。（2）特種變壓器

在特殊場合使用的變壓器，如作為焊接電源的電焊變壓器；專供大功率電爐使用的電爐變壓器；將交流電整流成直流電時使用的整流變壓器等。（3）儀用互感器用于電工測量中，如電流互感器、電壓互感器等。（4）控制變壓器容量一般比較小，用于小功率電源系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)。（5）其他變壓器如高壓變壓器、調(diào)壓變壓器；脈沖變壓器2.1.1變壓器的用途及分類2．1變壓器的用途與結(jié)構(gòu)2.1.1變壓器的用途及分類2．1變壓器的用途與結(jié)構(gòu)雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器和自耦變壓器等。疊片式鐵心、卷制式鐵心、非晶合金鐵心。2．按繞組構(gòu)成分類3．按鐵心結(jié)構(gòu)分類有單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。有干式變壓器、油浸自冷變壓器、油浸風(fēng)冷變壓器、強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器、充氣式變壓器等。4．按相數(shù)分類5．按冷卻方式分類2.1.1變壓器的用途及分類2．1變壓器的用途與結(jié)構(gòu)2.1.2變壓器的結(jié)構(gòu)2．1變壓器的用途與結(jié)構(gòu)1．變壓器繞組是變壓器中的電路部分，小型變壓器一般用具有絕緣的漆包圓銅線繞制而成，對容量稍大的變壓器則用扁銅線或扁鋁線繞制。(1)同心式繞組高、低壓繞組同心地套裝在鐵心柱上。為了便于與鐵心絕緣，把低壓繞組套裝在里面，高壓繞組套裝在外面。按其繞制方法的不同又可分為圓筒式、螺旋式和連續(xù)式

2.1.2變壓器的結(jié)構(gòu)2．1變壓器的用途與結(jié)構(gòu)2.1.2變壓器的結(jié)構(gòu)2．1變壓器的用途與結(jié)構(gòu)

(2)交疊式繞組

將繞組分成若干個線餅交替排列又稱餅式繞組漏抗小、機(jī)械強(qiáng)度高、引線方便。主要用在低電壓、大電流的變壓器上，如容量較大的電爐變壓器、電阻電焊機(jī)（如點焊、滾焊和對焊電焊機(jī)）變壓器等。2．變壓器鐵芯構(gòu)成變壓器磁路系統(tǒng)，并作為變壓器的機(jī)械骨架.鐵心柱磁軛采用0.35mm厚的硅鋼片，減小鐵耗。國產(chǎn)硅鋼片有熱軋硅鋼片、冷軋無取向硅鋼片、冷軋晶粒取向硅鋼片。2.1.2變壓器的結(jié)構(gòu)2．1變壓器的用途與結(jié)構(gòu)心式變壓器殼式變壓器2．變壓器鐵芯2.1.2變壓器的結(jié)構(gòu)2．1變壓器的用途與結(jié)構(gòu)單相小容量變壓器鐵心形式為了減小鐵心磁路的磁阻以減小鐵心損耗，要求鐵心裝配時，接縫處的空氣隙應(yīng)越小越好。2．變壓器鐵芯2.1.2變壓器的結(jié)構(gòu)2．1變壓器的用途與結(jié)構(gòu)（1）油箱和冷卻裝置3．變壓器的主要附件2.1.2變壓器的結(jié)構(gòu)2．1變壓器的用途與結(jié)構(gòu)扁形散熱油管或片式散熱器幫助散熱油箱內(nèi)裝變壓器油（1）油箱和冷卻裝置10000kV·A的電力變壓器，采用風(fēng)吹冷卻或強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻裝置。（2）儲油柜通過連接管與油箱相通使變壓器油與空氣的接觸面積大為減小，減緩了變壓器油的老化速度新型的全充油密封式電力變壓器則取消了儲油柜，運(yùn)行時變壓器油的體積變化完全由設(shè)在側(cè)壁的膨脹式散熱器（金屬波紋油箱）來補(bǔ)償。3．變壓器的主要附件2.1.2變壓器的結(jié)構(gòu)2．1變壓器的用途與結(jié)構(gòu)（2）保護(hù)裝置在油箱和儲油柜之間的連接管中裝有氣體繼電器，當(dāng)變壓器發(fā)生故障時，內(nèi)部絕緣物汽化，使氣體繼電器動作，發(fā)出信號或使開關(guān)跳閘。（a）氣體繼電器。3．變壓器的主要附件2.1.2變壓器的結(jié)構(gòu)2．1變壓器的用途與結(jié)構(gòu)裝在油箱頂部，它是一個長的圓形鋼筒，上端用酚醛紙板密封，下端與油箱連通。若變壓器發(fā)生故障，使油箱內(nèi)壓力驟增時，油流沖破酚醛紙板，以免造成變壓器箱體爆裂。近年來，國產(chǎn)電力變壓器已廣泛采用壓力釋放閥來取代防爆管。（b）防爆管（安全氣道）2.1.2變壓器的結(jié)構(gòu)2．1變壓器的用途與結(jié)構(gòu)（2）保護(hù)裝置3．變壓器的主要附件2.2變壓器的銘牌和額定值

正確地使用變壓器的依據(jù)。電力變壓器產(chǎn)品型號S7-500／10標(biāo)準(zhǔn)代號XXXX額定容量500kV.A產(chǎn)品代號XXXX額定電壓10kV出廠序號XXXX額定頻率50Hz3相聯(lián)結(jié)組標(biāo)號Y，yn0阻抗電壓4％冷卻方式油冷使用條件戶外開關(guān)位置

高壓

低壓

電壓／V電流／A電壓／V電流/AⅠ1050027．5Ⅱ1000028．9400721．7Ⅲ950030．4XX變壓器廠XX年XX月2.2.1變壓器的銘牌2．2變壓器的銘牌和額定值1.型號2.2.2變壓器的額定值2．2變壓器的銘牌和額定值2.額定電壓U1N和U2N

U1N：加在一次繞組上的正常工作電壓值。根據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)度和允許發(fā)熱等條件規(guī)定U2N：變壓器空載時，高壓側(cè)加上額定電壓后，二次繞組兩端的電壓值。U2N不等于額定負(fù)載時的負(fù)載電壓。有一個電壓降使空載電壓大于負(fù)載電壓。額定電壓在三相變壓器中是指線電壓。2.2.2變壓器的額定值2．2變壓器的銘牌和額定值3.額定電流I1N和I2N

根據(jù)變壓器容許發(fā)熱的條件而規(guī)定的滿載電流值。在三相變壓器中額定電流是指線電流。4.額定容量SN

變壓器在額定工作狀態(tài)下，二次繞組的視在功率，其單位為kV·A。單相變壓器的額定容量三相變壓器的額定容量2.2.2變壓器的額定值2．2變壓器的銘牌和額定值5.聯(lián)結(jié)組標(biāo)號三相變壓器一、二次繞組的連接方式Y(jié)（高壓繞組作星形聯(lián)結(jié)）;y（低壓繞組作星形聯(lián)結(jié)）；D（高壓繞組作三角形聯(lián)結(jié)）;d（低壓繞組作三角形聯(lián)結(jié)）；N（高壓繞組作星形聯(lián)結(jié)時的中性線）;n（低壓繞組作星形聯(lián)結(jié)時的中性線）。2.2.2變壓器的額定值2．2變壓器的銘牌和額定值6.阻抗電壓又稱為短路電壓。它標(biāo)志在額定電流時變壓器阻抗壓降的大小。通常用它與額定電壓U1N的百分比來表示。例2－1：一臺三相油浸自冷式鋁線變壓器，已知SN＝560kV·A，U1N/U2N=10000V/400V，試求一次、二次繞組的額定電流I1N

、I2N各是多大?解：2．2變壓器的銘牌和額定值

例

題互相絕緣且匝數(shù)不同只有磁的耦合而沒有電的聯(lián)系。1．單相變壓器的基本工作原理2.3.1單相變壓器的空載運(yùn)行2．3變壓器的空載運(yùn)行及負(fù)載運(yùn)行1．單相變壓器的基本工作原理根據(jù)電磁感應(yīng)原理：改變一、二次繞組的匝數(shù)，就可達(dá)到改變電壓的目的。2.空載運(yùn)行時各物理量正方向的規(guī)定二次繞組開路（1）電壓的參考方向：在同一支路中，電壓的參考方向與電流的參考方向一致。參考方向的規(guī)定

參考方向按“電工慣例”規(guī)定：+-ui：u是電源時（1）電壓的參考方向：在同一支路中，電壓的參考方向與電流的參考方向一致。參考方向按“電工慣例”規(guī)定：參考方向的規(guī)定

：u是負(fù)載上的壓降時參考方向的規(guī)定

參考方向按電工慣例規(guī)定：（2）磁通的參考方向：uiΦ磁通的參考方向與電流的參考方向之間符合右手螺旋定則。（3）感應(yīng)電動勢的參考方向：參考方向的規(guī)定

參考方向按電工慣例規(guī)定：uiΦ-+e由交變磁通Ф產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e，其參考方向與產(chǎn)生該磁通的電流參考方向一致（在電源內(nèi)部電動勢方向由負(fù)極指向正極，與電流方向一致）（即感應(yīng)電動勢e與產(chǎn)生它的磁通Ф之間也符合右手螺旋定則）滿足以上參考方向列出的電磁感應(yīng)定律方程：

參考方向的規(guī)定

uiΦ-+e3.感應(yīng)電動勢和變比設(shè)Φ＝Φmsinωte滯后于Φ900結(jié)論：有效值：E1=4.44fN1ФmE2=4.44fN2Фm略去一次繞組中的阻抗不計U1≈E1＝4.44fN1Фm

U2＝E2=4.44fN2Фm

變壓比，簡稱變比U1恒定時，變壓器鐵心中的磁通Фm基本上保持不變

空載電流（2～10）％IN

無功分量Iq，用來建立磁場，起勵磁作用有功分量Id，用來供給變壓器鐵心損耗<10％I0

4.變壓器的空載電流和空載損耗4.變壓器的空載電流和空載損耗空載損耗絕大部分是鐵心損耗P0，即磁滯損耗與渦流損耗，只有極少部分是一次繞組電阻上的銅損耗I02R

?？烧J(rèn)為變壓器的空載損耗就是變壓器的鐵心損耗5.空載運(yùn)行時相量圖單相變壓器電路原理圖理想變壓器空載運(yùn)行相量圖

例2—2：如圖所示，低壓照明變壓器一次繞組匝數(shù)N1＝660匝，一次繞組電壓Ul＝220V，現(xiàn)要求二次繞組輸出電壓U2＝36V，求二次繞組匝數(shù)N2及變比Ku解：降壓變壓器：Ku>1

升壓變壓器:Ku<1單相變壓器負(fù)載運(yùn)行二次繞組中有電流一次繞組中電流變?yōu)閕1

1．磁動勢平衡方程及變流比變壓器負(fù)載運(yùn)行時的磁通勢平衡方程式:因為電源電壓不變，故負(fù)載時的磁勢和空載時相同。N1I1≈N2I2忽略I0:變壓器的變流比變壓器的高壓繞組匝數(shù)多，而通過的電流小，因此繞組所用的導(dǎo)線細(xì)；反之低壓繞組匝數(shù)少，通過的電流大，所用的導(dǎo)線較粗。結(jié)論：1．磁動勢平衡方程及變流比2．3變壓器的空載運(yùn)行及負(fù)載運(yùn)行外特性:一次繞組電壓U1和負(fù)載的功率因數(shù)cosφ2一定時，二次繞組電壓U2與負(fù)載電流I2的關(guān)系.滯后的無功電流產(chǎn)生去磁作用使電壓下降

超前的無功電流產(chǎn)生增磁作用使電壓上升用標(biāo)么值表示，便于不同變壓器之間比較2．變壓器的外特性及電壓變化率電壓變化率：用ΔU％來表示二次側(cè)空載電壓額定負(fù)載時二次側(cè)電壓ΔU％反映供電電壓的穩(wěn)定性。ΔU％越小，說明變壓器二次繞組輸出的電壓越穩(wěn)定。常用變壓器ΔU％為3％～5％

例2—3：某臺供電電力變壓器將U1N=10000V的高壓降壓后對負(fù)載供電，要求該變壓器在額定負(fù)載下的輸出電壓為U2=380V，該變壓器的電壓變化率ΔU％＝5％，求該變壓器二次繞組的額定電壓U2N及變比K。

解：U2N=400VK=U1N/U2N=10000/400=25

3.變壓器的損耗及效率P1=U1I1COSφ1P2=U2I2COSφ2損耗ΔP

＝P1-P2=Pcu+PFe（1）鐵損耗PFe基本鐵損耗附加鐵損耗與U1有關(guān)，與負(fù)載電流無關(guān)，當(dāng)U1不變時，鐵耗基本不變。故鐵耗稱為不變損耗。（2）銅損耗PCu基本銅損耗附加銅損耗電流在一次、二次繞組電阻上產(chǎn)生的損耗漏磁通產(chǎn)生的集膚效應(yīng)使電流在導(dǎo)體內(nèi)分布不均勻而產(chǎn)生的額外損耗

銅損耗與負(fù)載電流的平方成正比，所以銅損耗又稱為“可變損耗”（3）效率中小型電力變壓器效率在95％以上，大型電力變壓器效率可達(dá)99％以上.例2－4：S9－500/10低損耗三相電力變壓器額定容量500kV·A，設(shè)功率因素為1,二次電壓U2N=400V，鐵損耗PFe=0.98KW，額定負(fù)載時銅損耗PCu＝4.1kW，求二次額定電流I2N及變壓器效率η。P2=SNCOSφ=500kW解：（4）效率特性效率η也隨負(fù)載電流I2的變化而變化的關(guān)系負(fù)載系數(shù)不變損耗等于可變損耗時，變壓器的效率最高。通常最高效率位于β=0.5∽0.6之間相當(dāng)于直接接在一次繞組上的等效阻抗輸出變壓器、線間變壓器阻抗匹配作用：如使音響設(shè)備輸出的阻抗與揚(yáng)聲器的阻抗盡量相等，以獲得最大的輸出功率。例2—5：某晶體管收音機(jī)輸出電路的輸出阻抗為Z/=392Ω，接入的揚(yáng)聲器阻抗為Z=8Ω，現(xiàn)加接一個輸出變壓器使兩者實現(xiàn)阻抗匹配，求該變壓器的變比K；若該變壓器一次繞組匝數(shù)N1=560匝，問二次繞組匝數(shù)N2為多少?解：2.4三相變壓器

三相繞組按星形連接三相心式變壓器三相繞組接入對稱的三相交流電源時，三相繞組中產(chǎn)生的主磁通也是對稱的，故三相磁通之和等于零，因此中間鐵心柱可以省略U相W相V相勵磁電流略小于U相和W相。V相1.變壓器的極性同極性端或同名端：變壓器的一、二次繞組繞在同一個鐵心上，當(dāng)同時交鏈的磁通Ф交變時，兩個繞組中感應(yīng)出電動勢，當(dāng)一次繞組的某一端點瞬時電位為正時，二次繞組也必有一電位為正的對應(yīng)端點。這兩個對應(yīng)的端點，稱為同極性端或同名端，通常用符號“·”表示。具有磁耦合的兩個線圈，當(dāng)電流分別從兩線圈各自的某端同時流入(或流出)時，若兩者產(chǎn)生的磁通相助，則這兩端叫作互感線圈的同名端，用黑點“·”或星號“*”作標(biāo)記。同名端：..1234兩繞組繞向相同具有磁耦合的兩個線圈，當(dāng)電流分別從兩線圈各自的某端同時流入(或流出)時，若兩者產(chǎn)生的磁通相助，則這兩端叫作互感線圈的同名端，用黑點“·”或星號“*”作標(biāo)記。同名端：..1234Φ1Φ2兩繞組繞向相反繞組的正確連接uu2uu繞組的錯誤連接Φ1=

Φ2，方向相反，e1=0，e2=0i繞組電壓為110V，電源電壓為220V時的連接方法繞組電壓為110V，電源電壓為110V時的連接方法無感應(yīng)電動勢，將燒毀繞組2.變壓器極性的判定(1)對兩個繞向已知的繞組繞向不同時，同名端不同

交流法測定同名端U13＝U12—U34，則說明N1、N2組為同極性串聯(lián)，故1和3為同名端。如果U13＝U12＋U34，則1和4為同名端。2.變壓器極性的判定(2)對一臺已經(jīng)制成的變壓器直流法測定同名端

開關(guān)S合上的一瞬間，如毫伏表指針向正方向擺動，則接直流電源正極的端子與接直流毫伏表正極的端子為同名端。2.變壓器極性的判定(2)對一臺已經(jīng)制成的變壓器（1）三相變壓器繞組的連接方法

繞組名稱

單相變壓器

三相變壓器

中性點

首端

末端

首端

末端

高壓繞組U1U2U1、V1、W1U2、V2、W2N

低壓繞組U1U1U1、v1、w1U2、v2、w2n

中壓繞組U1mU2mU1m、V1m、WlmU2m、V2m、W2mNm

繞組的首端和末端的標(biāo)記3.三相變壓器的連接組三相繞組的連接字母表示：舊標(biāo)準(zhǔn)：Y和△

高壓Y，D，N低壓y,d，n新標(biāo)準(zhǔn)：聯(lián)接組別表示一次繞組線電壓與二次繞組線電壓之間的相位關(guān)系。一、二次繞組線電動勢的相位差總是300的整數(shù)倍。因此，國際上規(guī)定，標(biāo)志三相變壓器一、二次繞組線電動勢的相位關(guān)系用時鐘表示法。規(guī)定一次繞組線電勢

為長針，永遠(yuǎn)指向鐘面上的“12”，二次繞組線電勢

為短針，它指向鐘面上的哪個數(shù)字，該數(shù)字則為該三相變壓器連結(jié)組別的標(biāo)號。標(biāo)號為3123連接組別三相變壓器一、二次繞組不同接法的組合形式有：Y，y；YN，d；Y，d；Y，yn；D，y；D，d等，其中最常用的組合形式有三種，即Y，yn；YN，d和Y，d

。大容量的變壓器通常采用Y，d或YN，d連接。容量不太大而且需要中性線的變壓器，廣泛采用Y，yn聯(lián)結(jié)，以適應(yīng)照明與動力混合負(fù)載需要的兩種電壓。相電壓只有線電壓的1／，當(dāng)中性點引出接地時，繞組對地的絕緣要求降低了.聯(lián)接組別

Y，y0連接組

Y，y4連接組u1v1w1

Y，y8連接組u1v1w1

Y，y6連接組

Y，d11連接組u1v1w1

Y，d3連接組u1v1w1

Y，d7連接組

Y，d1連接組

12-4-8

6-10-2

Y,y?

逆序11-3-7Y,d?

順序1-5-9常用連接組：為了制造和運(yùn)行方便的需要，國家規(guī)定三相電力變壓器只采用5種標(biāo)準(zhǔn)連接組：即Y,yn0、YN,d11、YN,y0、Y,y0和Y,d11。最常用的組合形式有三種，即Y，yn；YN，d和Y，d1、繞組向后移動一個鐵芯柱時，連接組別好加4，即相差1200，剛好與繞組移動的相位一致。2、一二次繞組同為星形或同為三角形時，組別號為偶數(shù)，一個為星形，另一個為三角形，則組別號為奇數(shù)。并聯(lián)運(yùn)行：幾臺三相變壓器的高壓繞組及低壓繞組分別連接到高壓電源及低壓電源母線上，共同向負(fù)載供電的運(yùn)行方式。在變電站中，總的負(fù)載經(jīng)常由兩臺或多臺三相電力變壓器并聯(lián)供電（1）一、二次繞組電壓應(yīng)相等，即變比應(yīng)相等。（2）聯(lián)結(jié)組別必須相同。（3）短路阻抗（即短路電壓）應(yīng)相等。并聯(lián)運(yùn)行的變壓器必須滿足以下條件：電流大，可能超過額定值1.變比不等時的并聯(lián)運(yùn)行K1<K2E1>E2

兩個二次繞組之間形成環(huán)流Ic，這個電流稱為平衡電流。短路阻抗小平衡電流大電流小于額定值變壓比誤差不允許超過±0.5％2.聯(lián)結(jié)組別不同時變壓器的并聯(lián)運(yùn)行線電壓的相位差至少為300，因此會產(chǎn)生很大的電壓差ΔU2

如Y，y0和Y，dll兩臺變壓器并聯(lián)，二次繞組中產(chǎn)生比額定電流大得多的空載環(huán)流，導(dǎo)致變壓器損壞。后果：3.短路阻抗（短路電壓）不等時變壓器的并聯(lián)運(yùn)行ZS1I1=Zs2I2E2相等，U2相等

容量相同、變比相等、聯(lián)結(jié)組別也相同，但短路阻抗不等：負(fù)載電流的分配與各臺變壓器的短路阻抗成反比.并聯(lián)運(yùn)行的變壓器其短路電壓比不應(yīng)超過10％。為合理分配負(fù)載，防止小容量的變壓器過載，大容量的變壓器得不到充分利用，要求投入并聯(lián)運(yùn)行的各變壓器，最大容量與最小容量之比不宜超過三比一1.結(jié)構(gòu)特點及用途一二次繞組不僅有磁耦合還有電的直接連接2.電壓、電流及容量關(guān)系U1≈E1＝4.44fN1ФmU2＝E2＝4.44fN2Фm負(fù)載時的磁勢平衡方程式：忽略空載磁通勢，則自耦變壓器一、二次繞組中的電流大小與匝數(shù)成反比，在相位上互差1800.結(jié)論:流經(jīng)公共繞組中的電流I的大小為:I=I2－I1當(dāng)變比K接近于1時，I很小，這部分繞組可用截面積較小的導(dǎo)線繞制，以節(jié)約用銅量，并減小自耦變壓器的體積與重量。結(jié)論：2.電壓、電流及容量關(guān)系S2=U2I2=U2（I+I1）=U2I+U2I1自耦變壓器輸出的視在功率為：由電磁感應(yīng)原理從一次繞組傳遞到二次繞組的視在功率通過電路的直接聯(lián)系從一次繞組直接傳遞到二次繞組的視在功率S2=U2I2=U2（I+I1）=U2I+U2I1自耦變壓器輸出的視在功率為：2.電壓、電流及容量關(guān)系I1只在一部分繞組的電阻上產(chǎn)生銅損耗，因此自耦變壓器的損耗比普通變壓器要小，效率較高，因而較為經(jīng)濟(jì)。K一般介于1.2～2間，此時變壓器優(yōu)勢較明顯。應(yīng)用舉例：電力系統(tǒng)中，用自耦變壓器把110kV、150kV、220kV和330kV的高壓電力系統(tǒng)連接成大規(guī)模的動力系統(tǒng)。2.電壓、電流及容量關(guān)系自耦變壓器的缺點：高壓側(cè)的電氣故障會波及到低壓側(cè)，很不安全。因此自耦變壓器在使用時必須正確接線，且外殼必須接地，并規(guī)定安全照明變壓器不允許采用自耦變壓器結(jié)構(gòu)形式。2.電壓、電流及容量關(guān)系自耦調(diào)壓器輸出電壓可調(diào)，可稍高于一次繞組電壓例：實驗室中常用的單相調(diào)壓器，一次繞組輸入電壓U1＝220V，二次繞組輸出電壓U2＝0～250V在電工測量中用來按比例變換交流電流的儀器串在電路中，流過被測電流匝數(shù)少，導(dǎo)線粗。額定電流比一般二次側(cè)電流表用量程為

5A的儀表。鉗形電流表量程及讀數(shù)：二次電流表量程一般為5A。實際中已換算成一次電流，其標(biāo)度尺即按一次電流分度，這樣可以直接讀數(shù)，不必再進(jìn)行換算。電流互感器使用注意事項：二次繞組絕對不允許開路電流互感器的鐵心及二次繞組一端必須可靠接地用電流互感器進(jìn)行電流測量時存在一定的誤差，根據(jù)誤差的大小，電流互感器分下列各級：0.2、0.5、1.0、3.0、10.0。如0.5級的電流互感器表示在額定電流時，測量誤差最大不超過±0.5％精度：在電工測量中用來按比例變換交流電壓的儀器實際上是一臺降壓變壓器二次電壓表量程一般為100V。實際中已換算成一次電壓，其標(biāo)度尺即按一次電壓分度，可以直接讀數(shù)，不需換算。電壓互感器使用注意事項：（1）電壓互感器的二次繞組在使用時絕不允許短路。（2）電壓互感器的鐵芯及二次繞組的一端必須可靠地接地。（3）電壓互感器有一定的額定容量，使用時二次繞組回路不宜接入過多的儀表，以免影響電壓互感器的測量精度。例2—6：用變壓比為10000／100V的電壓互感器，變流比為100／5A的電流互感器擴(kuò)大量程，其電流表讀數(shù)為3.5A，電壓表讀數(shù)為96V，試求被測電路的電流、電壓各為多少？解：因為電流互感器負(fù)載電流等于電流表讀數(shù)乘上電流互感器電流比，即電壓互感器所測高電壓等于電壓表讀數(shù)乘上變比，即被測電路的電流為70A，電壓為9600V電焊變壓器是交流弧焊機(jī)的主要組成部分，它實質(zhì)上是一臺特殊的降壓變壓器。為了保證焊接質(zhì)量和電弧的穩(wěn)定燃燒，對電焊變壓器的要求：1.電焊變壓器在空載時，應(yīng)有一定的空載電壓，通常Uo＝60～75V左右，以保證起弧容易。另一方面，為了操作者的安全，空載起弧電壓又不能太高，最高不宜超過85V2.在負(fù)載時，電壓應(yīng)隨負(fù)載的增大而急劇下降，即應(yīng)有陡降的外特性。通常在額定負(fù)載時的輸出電壓約30V左右3.短路電流ISC不應(yīng)過大，以免損壞電焊機(jī)4.為了適應(yīng)不同的焊接工件和不同焊條的需要，要求電焊變壓器輸出的電流能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)電焊變壓器的結(jié)構(gòu)特點：電焊變壓器必須具有較大的漏抗，而且可以進(jìn)行調(diào)節(jié)故鐵心的氣隙比較大，一次、二次繞組分裝在不同的鐵心柱上，用磁分路法、串聯(lián)可變電抗器法及改變二次繞組的接法等來調(diào)節(jié)焊接電流。常用形式：抽頭式可動鐵心式可動線圈式綜合式BXl系列磁分路動鐵心式弧焊機(jī)外形圖

二次繞組分為兩部分。一部分和一次繞組接在同一側(cè)，另一部分繞在鐵心的另一側(cè)，相當(dāng)于電感。焊接電流粗調(diào)焊接電流的細(xì)調(diào)節(jié)：通過手輪移動鐵心的位置，改變漏抗，從而得到均勻的電流調(diào)節(jié)。串入所有電抗線圈及一半二次繞組串入所有二次繞組及一半電抗線圈BXl系列弧焊機(jī)的三種型號：BXl—35的焊接電流調(diào)節(jié)范圍為25～150A，用于薄鋼片的焊接；BXl—330的焊接電流調(diào)節(jié)范圍為50～450A；BXl—500則為50～680A，可用來焊接不同厚度的低碳鋼板。動圈式弧焊機(jī)的典型產(chǎn)品BX3系列：焊接電流調(diào)節(jié)是靠改變一次繞組和二次繞組之間的距離（從而改變它們之間的漏抗大?。﹣韺崿F(xiàn)的。還可將一次及二次繞組串聯(lián)或并聯(lián)來擴(kuò)大電流調(diào)節(jié)范圍。1．變壓比的測定變壓比的測定可選用雙電壓表法。按圖所示接線，在變壓器的高壓側(cè)施加一個適合電壓表量限的電壓，一般可在高壓側(cè)額定電壓的1%～25%范圍內(nèi)選擇，并盡量使兩個電壓表指針偏轉(zhuǎn)均能在刻度的一半以上，以提高測量的準(zhǔn)確度。2．變壓器繞組極性的測定（1）采用直流感應(yīng)法時，按圖所示接線。將變壓器高壓側(cè)U1端接電池的正極，U2端接到電池的負(fù)極，低壓側(cè)接檢流計。當(dāng)按下開關(guān)后，若檢流計指針正向偏轉(zhuǎn)，則與檢流計正端相連接線柱為u1，另一端為u2；若檢流針反向偏轉(zhuǎn)，則與檢流計正端相連的接線柱為u2，與負(fù)端相連的接線柱為u1。2．變壓器繞組極性的測定（2）采用交流感應(yīng)法時，可按圖2-42所示接線。在變壓器高壓側(cè)施加交流電壓，u2端與高壓側(cè)的U2端相連接，讀取電壓表數(shù)值。如果U=U1+U2，則表示接于高壓端U2的低壓端為u1，另一端則為尾端u2；如果U=U1U2，則表示接于高壓端U2的低壓端為尾端u2，另一端則為u1。

作用：利用參數(shù)、基本方程式、等效電路、相量圖求變壓器的運(yùn)行性能。3.變壓器的空載試驗求變比k、空載電流I0、空載損耗P0以及等效電路中的勵磁阻抗Zm，從而判斷鐵心和線圈質(zhì)量。試驗時，一般在變壓器低壓側(cè)加電壓，測量高壓側(cè)對應(yīng)的電壓、電流和功率。目的：3.變壓器的空載試驗空載試驗線路圖計算時，采用電壓為額定點的參數(shù)，因為空載電流很小，此時的銅損耗很小，故可近似認(rèn)為額定電壓點測得的空載損耗即為變壓器額定運(yùn)行時的空載損耗即鐵耗。計算：總阻抗Z0=Z1+Zm此處U20指高壓側(cè)電壓，U1指低壓側(cè)電壓。即試驗電壓。注意：若空載試驗在低壓側(cè)進(jìn)行，要獲得高壓側(cè)參數(shù)時，必須進(jìn)行折算。空載時功率因數(shù)很低，一般采用0.2的功率因數(shù)表。3.變壓器的空載試驗求負(fù)載時的銅損耗和短路阻抗。試驗時，一般在變壓器高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)直接短路，測量高壓額定電流點對應(yīng)的電壓、電流和功率。目的：短路試驗線路圖4.變壓器的短路試驗計算時，采用電流為額定點的參數(shù)，因為此時短路電壓很低，鐵損耗很小，故可近似認(rèn)為額定電流點測得的短路損耗即為變壓器額定運(yùn)行時的銅損耗。計算：4.變壓器的短路試驗溫度換算：由于線圈電阻隨溫度而變化，試驗時的溫度和實際變壓器運(yùn)行時的溫度不同，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，變壓器的短路電阻應(yīng)換算到工作溫度750C時的值。4.變壓器的短路試驗短路電壓（或阻抗電壓）：短路試驗時，使短路電流為額定電流時加在一次側(cè)的電壓稱為短路電壓，即USN=ISNZS75,它為額定電路在短路阻抗上的壓降，亦稱作阻抗電壓。短路電壓通常用與額定電壓的百分值來表示，即標(biāo)么值。4.變壓器的短路試驗短路電壓的大小直接反映短路阻抗的大小，而短路阻抗直接影響變壓器的運(yùn)行性能，所以正常運(yùn)行時希望它小些，這樣負(fù)載變化時二次電壓波動小，但從短路故障的角度，為限制短路電流，又希望阻抗電壓大些。小型變壓器的US為4～10.5，大型變壓器為12.5～17.5％。4.變壓器的短路試驗1．測定極性（1）測定相間極性。被測變壓器選用Y/Y接法的三相心式變壓器，其中測得直流阻值大的為高壓繞組，用A、B、C、X、Y、Z標(biāo)記。否則為低壓繞組，用a、b、c、x、y、z標(biāo)記。①按圖所示接線。其中A、X接到電源的U、V兩端子上，Y、Z短接。②接通交流電源，在繞組A、X間施加約50%UN的電壓。③用電壓表測出電壓UBY、UCZ、UBC，若UBC=|UBYUCZ|，則首末端標(biāo)記正確；若UBC=|UBY+UCZ|，則標(biāo)記不對。須將B、C兩相任一相繞組的首末端標(biāo)記對調(diào)。④用同樣方法，將B、C兩相中的任一相施加電壓，另外兩相末端相連，測定出每相首、末端正確的標(biāo)記。（2）測定原、副方極性。①暫時標(biāo)出三相低壓繞組的標(biāo)記a、b、c、x、y、z，然后按圖所示接線，原、副方中點用導(dǎo)線相連。②在高壓三相繞組上施加約50%的額定電壓，用電壓表測量電壓UAX、UBY、UCZ、Uax、Uby、Ucz、UAa、UBb、UCc，若UAa=UAxUax，則A相高、低壓繞組同相，并且首端A與a端點為同極性。若UAa=UAX+Uax，則A與a端點為異極性。③用同樣的方法判別出B、b、C、c兩相原、副方的極性。④高低壓三相繞組的極性確定后，根據(jù)要求連接出不同的連接組。2．三相變壓器連接組別的測定測定變壓器連接組時，可采用雙電壓表法，在高壓側(cè)施加一低于250V的三相交流電壓（為了計算方便，一般加100V），用電壓表依次測量電壓UAB、Uab、UBb、UCc及UBc。然后根據(jù)經(jīng)驗公式來判斷是何種連接組別。

（1）Y，y12按圖2-47（a）所示接好線。A、a兩端點用導(dǎo)線連接，在高壓方施加三相對稱的額定電壓，測出UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，將數(shù)據(jù)記錄于表中。線電壓之比。若試驗測取的數(shù)值UBb，UCc，UBc與用上述兩公式計算出的電壓相同，則表示繞組連接正確，屬Yy12連接組。（2）Y，y6將Y，y12連接組的副方繞組首、末端標(biāo)記對調(diào)，A、a兩點用導(dǎo)線相連，如圖2-48（a）所示。按前面方法測出電壓UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，將數(shù)據(jù)記錄于表中。若實測電壓UBb、UCc、UBc的數(shù)值與由兩式計算出的電壓相同，則繞組連接正確，屬于Y,y6連接組.1．繞線前的準(zhǔn)備工作（1）導(dǎo)線、絕緣材料的選擇根據(jù)小型變壓器計算結(jié)果選擇相應(yīng)的漆包線。絕緣材料應(yīng)從兩個方面考慮，一方面是絕緣強(qiáng)度，另一方面是允許厚度。對于層間絕緣應(yīng)用厚度為0.08mm的牛皮紙，線包外層絕緣使用厚度為0.25mm的青殼紙。1．繞線前的準(zhǔn)備工作（2）木芯與線圈骨架的制作①木芯的制作。在繞制變壓器線圈時，將漆包線繞在預(yù)先做好的線圈骨架上，但骨架本身不能直接套在繞線機(jī)軸上繞線，它需要一個塞在骨架內(nèi)腔中的木質(zhì)芯子，木芯的正中心要鉆有供繞線機(jī)軸穿過的10mm的孔，孔不能偏斜，否則由于偏心造成繞組不平穩(wěn)而影響線包的質(zhì)量。2．繞制（1）裁剪好各種絕緣紙。絕緣紙的寬度應(yīng)稍長于骨架的寬度，而長度應(yīng)稍大于骨架周長。還應(yīng)考慮到繞制后所需的余量。（2）起繞。①起繞時，在導(dǎo)線引線頭上壓入一條用青殼紙或牛皮紙做成的長絕緣折條，待繞幾匝后抽緊起始頭，如圖（a）所示。②繞線時，通常按照一次側(cè)繞組→靜電屏蔽→二次側(cè)高壓繞組→二次側(cè)低壓繞組的順序，依次疊繞。當(dāng)二次側(cè)繞組的組數(shù)較多時，每繞制一組用萬用表檢查測量一次。（3）繞制方法①導(dǎo)線和絕緣材料的選用。導(dǎo)線選用縮醛或聚酯漆包圓銅線。絕緣材料的選用受耐壓要求和允許厚度的限制，層間絕緣按兩倍層間電壓的絕緣強(qiáng)度選用，常采用電話紙、電纜紙、電容器紙等，在要求較高處可采用聚酯薄膜、聚四氟乙烯或玻璃漆布；鐵芯絕緣及繞組間絕緣按對地電壓的兩倍選用，一般采用絕緣紙板、玻璃漆布等，要求較高的則采用層壓板或云母制品。②制作引出線。變壓器每組線圈都有兩個或兩個以上的引出線，一般用多股軟線、較粗的銅線或用銅皮剪成的焊片制成，將其焊在線圈端頭，用絕緣材料包扎好后，從骨架端面預(yù)先打好的孔中伸出，以備連接外電路。對于繞組線徑在0.35mm以上的都可用本線直接引出，方法如圖所示；線徑在0.35mm以下的，要用多股軟線制作引出線，也可用薄銅皮做成的焊片作為引出線頭。引出線的連接方法如下圖所示。（3）繞制方法（4）線尾的固定。（5）層間絕緣的安放（6）靜電屏蔽層（靜電隔離層）的安放（7）繞組的抽頭（8）繞組的中心抽頭（9）繞組的初步檢查

①用量具測量繞組各部分尺寸與設(shè)計是否相符，以保證鐵芯的裝配。

②用電橋測量繞組的直流電阻，以保證負(fù)載用電的需要。

③用眼睛觀察繞組的各部分引線及絕緣是否完好，以保證可靠地使用。（10）絕緣處理3．鐵芯的裝配（1）鐵芯裝配的要求①鐵芯要裝得緊，不僅可防止鐵芯從骨架中脫出，還能保證有足夠的有效截面和避免繞組通電后因鐵芯松動而產(chǎn)生雜音。②裝配鐵芯時不得劃破或脹破骨架，誤傷導(dǎo)線，造成繞組的斷路或短路。③鐵芯磁路中不應(yīng)有氣隙，各片開口處要銜接緊密，以減小鐵芯磁阻。④要注意裝配平整、美觀。注意：裝配鐵芯前，應(yīng)先進(jìn)行硅鋼片的檢查和選擇。（2）硅鋼片的檢查及挑選①檢查硅鋼片是否平整，沖壓時是否留下毛刺②檢查表面是否銹蝕③檢查硅鋼片表面絕緣是否良好，如有剝落，應(yīng)重新涂刷絕緣漆。④檢查硅鋼片的含硅量是否滿足要求。3．鐵芯的裝配（3）鐵芯的插片1—線包；2—引出線；3—絕緣襯片；4、5—E形硅鋼片嵌完鐵芯后在鐵芯螺孔中穿入螺栓固定即可。也可將鐵皮剪成一定的形狀，包套在鐵芯外邊用于固定。（4）搶片與錯位現(xiàn)象②錯位現(xiàn)象①搶片現(xiàn)象4．調(diào)整測試由于小型單相變壓器比較簡單，制成之后一般只進(jìn)行外表調(diào)整和空載測試。（1）調(diào)整不通電，觀察外表，查看鐵芯是否緊密、整齊，有無松動等，繞組和絕緣層有無異常。發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整?？蛰d通電后，有無異常噪聲，對鐵芯不緊、鐵片不夠所造成的噪聲進(jìn)行夾緊整理。（2）測試①測量絕緣電阻。用兆歐表測量各繞組對地，各繞組間的絕緣電阻大于50M。②測量額定電壓。在一次側(cè)加額定電壓，測量二次側(cè)各個繞組的開路電壓，與設(shè)計值相比，是否在允許范圍內(nèi)。二次側(cè)高壓繞組允許誤差U≤±5%，二次側(cè)低壓繞組允許誤差U≤±5%；中心抽頭電壓允許誤差U≤±2%?？茖W(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、精益求精

世界最大容量的白鶴灘電站首臺500kV主變壓器高壓試驗順利通過。2021年1月14日凌晨，白鶴灘右岸電站15號500kV主變壓器順利通過安裝完成后的高壓電氣試驗，各項試驗數(shù)據(jù)結(jié)果均優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到三峽集團(tuán)精品標(biāo)準(zhǔn)，這也是白鶴灘電站首臺500kV主變壓器。主變壓器是電能轉(zhuǎn)換的核心設(shè)備，白鶴灘右岸電站25臺500kV單相主變壓器運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后需重新安裝和試驗，安裝質(zhì)量決定著電能輸送的安全可靠性。為高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量完成主變壓器安裝施工，三峽機(jī)電工程技術(shù)有限公司組織機(jī)電安裝各相關(guān)單位開展主變壓器安裝技術(shù)攻關(guān)，優(yōu)化了安裝工藝流程，研究制定局部環(huán)境質(zhì)量控制工裝等，施工工期較原計劃節(jié)省了45天。此次15號機(jī)主變壓器順利通過高壓試驗，質(zhì)量達(dá)到精品標(biāo)準(zhǔn)，驗證了現(xiàn)場安裝工藝和質(zhì)量控制措施，也為后續(xù)其他主變壓器的安裝積累了豐富的經(jīng)驗?！締⑹尽吭撝髯儔浩魇侨龒{集團(tuán)聯(lián)合保定天威保變電氣股份有限公司，為滿足白鶴灘水電站16臺100萬kW水輪發(fā)電機(jī)組電能外送“量身定制”的，是目前世界單相變壓器容量最大的升壓變壓器。同學(xué)們是不是為這個高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的主變壓器的安裝工藝、試驗標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量精度而感到驚嘆和自豪呢？我們應(yīng)該以此為標(biāo)桿，學(xué)好變壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理等相關(guān)知識與技能，安全謹(jǐn)慎、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范地完成變壓器的空載、短路等試驗，樹立質(zhì)量意識，培養(yǎng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、精益求精等工匠精神。變

壓

器堅持成就夢想！學(xué)習(xí)目標(biāo)[知識目標(biāo)]1．熟悉直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)。2．理解直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的工作原理與可逆性。3．掌握直流電動機(jī)的工作特性與機(jī)械特性。4．掌握直流電機(jī)的感應(yīng)電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩與功率平衡方程式。5．掌握直流電動機(jī)的起動、調(diào)速、反轉(zhuǎn)及制動的原理與方法。[能力目標(biāo)]1．能熟練起動直流電動機(jī)。2．能熟練進(jìn)行直流電動機(jī)的調(diào)速和制動。3．能完成直流電動機(jī)的一般維護(hù)。4．會通過試驗測定并勵直流電動機(jī)的工作特性與機(jī)械特性。[素質(zhì)目標(biāo)]1．嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、精益求精、勇于創(chuàng)新的工匠精神。2．安全意識、環(huán)保意識和質(zhì)量意識。3．分析問題、解決問題的能力及團(tuán)隊協(xié)作精神。內(nèi)容導(dǎo)入

直流電動機(jī)由于其良好的調(diào)速性能和動力常應(yīng)用于工業(yè)拖動控制系統(tǒng)中，如龍門刨床工作臺的拖動、電力機(jī)車牽引和輔助壓縮機(jī)驅(qū)動。牽引電機(jī)作為電力機(jī)車的重要部件之一，它安裝在轉(zhuǎn)向架上，通過齒輪與輪對相連；機(jī)車在牽引狀態(tài)運(yùn)行時，牽引電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，通過輪對驅(qū)動機(jī)車運(yùn)行，此時電機(jī)處于電動機(jī)狀態(tài)；當(dāng)機(jī)車在電氣制動狀態(tài)下運(yùn)行時，牽引電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，產(chǎn)生電制動力，此時電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。

直流電動機(jī)在日常生活中也經(jīng)常被使用，如玩具、電動剃須刀等。電動剃須刀是以剪切動作進(jìn)行剃須的，對于旋轉(zhuǎn)式電動剃須刀，當(dāng)接通電源開關(guān)后，電動機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，帶動刀架上的內(nèi)刀片與網(wǎng)罩的刃口做無間隙的相對運(yùn)動，將伸入網(wǎng)罩孔內(nèi)的胡須切斷，達(dá)到剃須的目的。電動剃須刀的電動機(jī)一般采用永磁式直流電動機(jī)，額定電壓一般為1.5V或3V，轉(zhuǎn)速為6000～8000r/min，對電動機(jī)的要求是運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。在工業(yè)控制和日常生活中，不同的直流電機(jī)是如何工作的，什么樣的工作特性與機(jī)械特性能保證直流電機(jī)穩(wěn)定高效運(yùn)行，其起動、調(diào)速、反轉(zhuǎn)及制動的原理與方法為模塊三重點學(xué)習(xí)的內(nèi)容。學(xué)習(xí)導(dǎo)圖1.直流發(fā)電機(jī)的工作原理把電樞線圈中感應(yīng)的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑?。感?yīng)電動勢的方向按右手定則確定（磁感線指向手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動方向，其他四指的指向就是導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢的方向。）

直流發(fā)電機(jī)原理模型

在圖所示瞬間，導(dǎo)體ab、cd的感應(yīng)電動勢方向分別由b指向a和由d指向c。這時電刷A呈正極性,電刷B呈負(fù)極性。

當(dāng)線圈逆時針方向旋轉(zhuǎn)180°時，這時導(dǎo)體cd位于N極下，導(dǎo)體ab位于S極下，各導(dǎo)體中電動勢都分別改變了方向。直流發(fā)電機(jī)原理模型

直流發(fā)電機(jī)原理模型由圖可知，和電刷A接觸的導(dǎo)體永遠(yuǎn)位于N極下，同樣，和電刷B接觸的導(dǎo)體永遠(yuǎn)位于S極下。因此電刷A的極性總為正，而電刷B的極性總為負(fù)，在電刷兩端可獲得直流電動勢。如果電樞上線圈數(shù)增多，并按照一定的規(guī)律把它們連接起來，可使脈振程度減小，就可獲得直流電動勢。實現(xiàn)了機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換。這就是直流發(fā)電機(jī)的工作原理。

直流電動機(jī)的原理模型2.直流電動機(jī)的工作原理導(dǎo)體受力的方向用左手定則確定。這一對電磁力形成了作用于電樞一個力矩，這個力矩在旋轉(zhuǎn)電機(jī)里稱為電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時針方向，企圖使電樞逆時針方向轉(zhuǎn)動。

當(dāng)電樞轉(zhuǎn)了180°后，導(dǎo)體cd轉(zhuǎn)到N極下，導(dǎo)體ab轉(zhuǎn)到S極下時，由于直流電源供給的電流方向不變，仍從電刷A流入，經(jīng)導(dǎo)體cd、ab后，從電刷B流出。這時導(dǎo)體cd受力方向變?yōu)閺挠蚁蜃?，?dǎo)體ab受力方向是從左向右，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍為逆時針方向。直流電動機(jī)的原理模型結(jié)論：電樞一經(jīng)轉(zhuǎn)動，由于換向器配合電刷對電流的換向作用，直流電流交替地由導(dǎo)體

ab和cd

流入，使線圈邊只要處于N

極下，其中通過電流的方向總是由電刷A

流入的方向，而在S

極下時，總是從電刷

B流出的方向。這就保證了每個極下線圈邊中的電流始終是一個方向，從而形成一種方向不變的轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。實現(xiàn)電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)變。這就是直流電動機(jī)的工作原理。直流電機(jī)的工作原理僅僅揭示了如何利用基本電磁規(guī)律以實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的道理，但是要將其付諸應(yīng)用，直流電機(jī)必須具有能滿足電磁和機(jī)械兩方面要求的合理的結(jié)構(gòu)型式。

小型直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)1.定子部分

直流電機(jī)定子部分主要由主磁極、換向極、機(jī)座和電刷裝置、端蓋等組成。2.轉(zhuǎn)子部分直流電機(jī)轉(zhuǎn)子部分主要由電樞鐵心和電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。

換向器的結(jié)構(gòu)例如:1.銘牌銘牌釘在電機(jī)機(jī)座的外表面，其上標(biāo)明電機(jī)主要額定數(shù)據(jù)及電機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)，供使用者使用時參考。銘牌數(shù)據(jù)主要包括：電機(jī)型號、電機(jī)額定功率、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、額定勵磁電流、勵磁方式等，此外還有電機(jī)的出廠數(shù)據(jù)，如出廠編號、出廠日期等。2.直流電機(jī)的主要系列電機(jī)的產(chǎn)品型號表示電機(jī)的結(jié)構(gòu)和使用特點，國產(chǎn)電機(jī)的型號一般采用大寫的漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示，其格式為：第一部分用大寫的漢語拼音表示產(chǎn)品代號，第二部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示設(shè)計序號，第三部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示機(jī)座代號，第四部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示電樞鐵芯長度代號。下面以Z2-92為例說明如下。

第一部分字符的含義如下:Z系列：一般用途直流電動機(jī)（如Z2，Z3，Z4等系列）。ZJ系列：精密機(jī)床用直流電動機(jī)。ZT系列：廣調(diào)速直流電動機(jī)。ZQ系列：直流牽引電動機(jī)。ZH系列：船用直流電動機(jī)。ZA系列：防爆安全性直流電動機(jī)。ZKJ系列：挖掘機(jī)用直流電動機(jī)。ZZJ系列：冶金起重機(jī)用直流電動機(jī)。額定數(shù)據(jù)：電機(jī)額定功率PN：額定條件下電機(jī)所能供給的功率。對于電動機(jī)是指電動機(jī)軸上輸出的額定機(jī)械功率；對于發(fā)電機(jī)是指電刷間輸出的額定電功率。單位為kW。額定電壓UN：額定條件下，電機(jī)出線端的平均電壓。對于電動機(jī)是指輸入額定電壓，對于發(fā)電機(jī)是指輸出額定電壓。單位為V。額定電流IN：電機(jī)在額定電壓情況下，運(yùn)行于額定功率時對應(yīng)的電流值。單位為A。額定轉(zhuǎn)速nN：對應(yīng)于額定電壓、額定電流，電機(jī)運(yùn)行于額定功率時對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。單位為r/min。額定勵磁電流IfN：對應(yīng)于額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速及額定功率時的勵磁電流，單位為A。勵磁方式：是指直流電機(jī)的勵磁線圈與其電樞線圈的連接方式。直流電機(jī)勵磁有并勵、串勵、復(fù)勵等方式。額定狀態(tài)：在電機(jī)運(yùn)行時，若所有的物理量均與其額定值相同，則稱電機(jī)運(yùn)行于額定狀態(tài)。欠載運(yùn)行：若電機(jī)的運(yùn)行電流小于額定電流，則稱電機(jī)為欠載運(yùn)行；過載運(yùn)行：若電機(jī)的運(yùn)行電流大于額定電流，則稱電機(jī)為過載運(yùn)行。直流電機(jī)在發(fā)電狀態(tài)下運(yùn)行，除需要原動機(jī)拖動外，還需要供給勵磁繞組勵磁電流。供給勵磁繞組電流的方式稱為勵磁方式，直流電機(jī)的勵磁方式分為他勵和自勵兩大類。以下是直流電動機(jī)的勵磁方式。直流電機(jī)中除主極磁場外，當(dāng)電樞繞組中有電流流過時，還將會產(chǎn)生電樞磁場。電樞磁場與主磁場的合成形成了電機(jī)中的氣隙磁場，它是直接影響電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩大小的。要了解氣隙磁場的情況，就要先分析清楚主磁場和電樞磁場的特性.定義：直流電機(jī)的空載是指電樞電流等于零或者很小，且可以不計其影響的一種運(yùn)行狀態(tài)，此時電機(jī)無負(fù)載，即無功率輸出。所以直流電機(jī)空載時的氣隙磁場可以看作就是主磁場，即由勵磁磁通勢單獨(dú)建立的磁場，此時的磁場稱為空載磁場。直流電機(jī)空載時的磁場分布示意圖1.直流電機(jī)的磁路2.空載時氣隙磁磁通密度的分布圖形如果不計鐵磁材料中的磁壓降，則在氣隙中各處所消耗的磁通勢均為勵磁磁通勢。在極靴下，氣隙小，氣隙中沿電樞表面上各點磁密較大；在極靴范圍外，氣隙增加很多，磁密顯著減小，至兩極間的幾何中性線處磁密為零。直流電機(jī)空載磁場的磁密分布為一平頂波負(fù)載時的氣隙磁場將由勵磁磁通勢和電樞磁通勢共同作用所建立。1.電樞磁場假設(shè)勵磁電流為零，只有電樞電流。由圖可見電樞磁動勢產(chǎn)生的氣隙磁場在空間的分布情況，電樞磁動勢為交軸磁動勢。定義:電樞磁場對主磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。電刷在幾何中性線上時的電樞磁場分布2．電樞反應(yīng)從空載磁場和電樞磁場可知，空載磁場和電樞磁場軸線剛好正交，但在主磁極的前極尖處（電樞進(jìn)入主磁極的極邊）兩磁場方向相同，而在后極尖處（電樞離開主磁極的極邊）兩磁場方向相反。因此，在前極尖處磁場被加強(qiáng)，而在后極尖處磁場被削弱，使氣隙的磁場畸變，這就是電樞磁場對勵磁磁場的影響，稱為電樞反應(yīng)。結(jié)論：（1）由于電樞反應(yīng)，氣隙磁場不再僅由勵磁磁場建立，而是與電樞磁場共同作用而建立合成磁場，并發(fā)生畸變，主磁極的前極尖磁感應(yīng)強(qiáng)度加強(qiáng)，后極尖的磁感應(yīng)強(qiáng)度減弱。（2）合成磁場的物理中性線逆著旋轉(zhuǎn)方向移動一個角度，但此時電刷軸線仍在幾何中心線上，電流的分界線仍未變，但磁場的分界線（即物理中性線）移動之后，產(chǎn)生電動勢的分界線也移動，不再像空載那樣與幾何中心線重合。（3）在幾何中心線劃分的極區(qū)范圍內(nèi)，當(dāng)磁路為線性時，極軸兩邊的助磁效應(yīng)恰與去磁效應(yīng)相補(bǔ)償，故合成磁場的磁通—有效磁通，仍與勵磁磁通—主磁通Φ0相等，也就是說，電樞反應(yīng)只引起磁場分布曲線畸變，而不改變有效磁通的大小。因此，當(dāng)電機(jī)帶負(fù)載而磁路不飽和時，電樞繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢仍與空載時相等。如果磁路是非線性的，則前極尖可能達(dá)到飽和，磁感應(yīng)強(qiáng)度加強(qiáng)不多，出現(xiàn)去磁現(xiàn)象，合成磁通將比Φ0小，那么電樞繞組的感應(yīng)電動勢便有所下降。（4）由于合成磁感應(yīng)強(qiáng)度波形是非線性的，所以電樞繞組中每個元件的感應(yīng)電動勢不等，造成換向片間電位差不等，增加換向困難。為了保證電機(jī)的正常換向，就必須使直軸電樞反應(yīng)不能起增磁作用，從而要求在電機(jī)運(yùn)行時，最好是將電刷由幾何中心線移到物理中心線上，即作電動機(jī)運(yùn)行時，可逆轉(zhuǎn)動方向移一個合適的角度，作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時，則要順時針移動一個合適角度。根據(jù)電磁定律可知，無論是直流發(fā)電機(jī)還是直流電動機(jī)，當(dāng)其運(yùn)行時，電樞繞組切割了磁場，就要產(chǎn)生感應(yīng)電勢，由于電樞繞組中又有電流通過（帶負(fù)載），其與磁場的作用就會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。1.直流電機(jī)的感應(yīng)電動勢直流電機(jī)無論作電動機(jī)運(yùn)行還是作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，電樞繞組內(nèi)都感應(yīng)產(chǎn)生電動勢,這個感應(yīng)電動勢是指一條支路的電動勢。要計算支路電動勢，可先求出每個元件電動勢的平均值，然后乘上每條支路串聯(lián)元件數(shù)，就可得出支路電動勢。

式中：

p—極對數(shù)；

n—電樞轉(zhuǎn)速；

N—電樞導(dǎo)體總數(shù)；

Φ

—每極磁通；

Ce為電動勢常數(shù)。上式表明直流電機(jī)的感應(yīng)電動勢與電機(jī)結(jié)構(gòu)、氣隙磁通和電機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)。

當(dāng)電機(jī)制造好以后，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)Ce不再變化，因此電樞電動勢僅與氣隙磁通和轉(zhuǎn)速有關(guān)，改變轉(zhuǎn)速和磁通均可改變電樞電動勢的大小。

根據(jù)電磁力定律，當(dāng)電樞繞組中有電樞電流流過時，在磁場內(nèi)將受到電磁力的作用，該力與電機(jī)電樞鐵心半徑之積為電磁轉(zhuǎn)矩。

式中CT

為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，僅與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)。從Ce與CT

的表達(dá)式可以看出CT=9.55Ce。

由Tem=CTΦIa可看出，制造好的直流電機(jī)其電磁轉(zhuǎn)矩僅與電樞電流和氣隙磁通成正比。

3.3.2直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩一根導(dǎo)體在磁場中所受的電磁力為：fav=Bavlia每根導(dǎo)體的電磁轉(zhuǎn)矩為：總的電磁轉(zhuǎn)矩為額定功率P。指在額定條件下電機(jī)所供給的功率。對直流發(fā)電機(jī)而言，是指發(fā)電機(jī)帶額定負(fù)載時，電刷端輸出的功率，即：對直流電動機(jī)的額定功率為輸出機(jī)械功率，其值為輸入電功率乘以效率。3.3.3直流電機(jī)的功率電機(jī)是進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的裝置，因而功率關(guān)系是電機(jī)運(yùn)行中最基本的關(guān)系。電機(jī)在運(yùn)行過程中，存在輸入功率、輸出功率和各種損耗，它們之間應(yīng)滿足能量守恒定律。在進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的過程中，電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生各種損耗，其能量轉(zhuǎn)換為熱能使電機(jī)發(fā)熱。3.3.3直流電機(jī)的功率1．電機(jī)的損耗（1）銅損耗PCu。銅損耗包括電樞繞組、勵磁繞組、換向極繞組、補(bǔ)償繞組的銅損耗和電刷與換向器接觸電阻產(chǎn)生的損耗。銅損耗的大小與電流、繞組電阻及電刷的接觸電阻有關(guān)。銅損耗將引起繞組及換向器發(fā)熱。銅損耗與電流二次方成正比，隨著電機(jī)的負(fù)載變化，稱為可變損耗。（2）機(jī)械損耗Pmec。機(jī)械損耗是指電機(jī)旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)動部分與靜止部分以及周圍空氣摩擦所引起的損耗，主要有軸承摩擦損耗、電刷摩擦損耗、電樞與周圍空氣的摩擦損耗等，其大小和電機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)。機(jī)械損耗將引起軸承和換向器發(fā)熱。1．電機(jī)的損耗（3）鐵損耗PFe。交變磁通在鐵芯中產(chǎn)生的磁滯和渦流損耗稱為鐵損耗。電樞鐵芯在靜止的磁場中旋轉(zhuǎn)，通過鐵芯中的磁通為交變磁通，產(chǎn)生鐵損耗；電樞旋轉(zhuǎn)時，電樞槽口引起主磁極表面磁通脈動，在極靴表面產(chǎn)生鐵損耗。鐵損耗大小與電機(jī)的轉(zhuǎn)速、磁感應(yīng)強(qiáng)度及鐵芯沖片的厚度、材料有關(guān)。鐵損耗將引起鐵芯發(fā)熱。PFe和Pmec在電機(jī)空載時就存在，稱為空載損耗P0，表示為

P0=PFe+Pmec

空載損耗P0與電機(jī)的負(fù)載無關(guān)，也稱為不變損耗。（4）附加損耗Pad。除了上述各種損耗之外，電機(jī)還存在附加損耗。附加損耗很難精確計算，一般估計為電機(jī)輸出功率的0.5%～1%，即Pad=(0.5%～1%)P2。3.3.3直流電機(jī)的功率3.3.3直流電機(jī)的功率電機(jī)的總損耗ΣP

:3.3.3直流電機(jī)的功率2．電磁功率通過電磁作用傳遞的功率稱為電磁功率，用Pem表示。電磁功率既可以看成是機(jī)械功率，又可以看成是電功率。從機(jī)械功率的角度看Pem，它是電磁轉(zhuǎn)矩Tem和旋轉(zhuǎn)角速度Ω

的乘積，即Pem=TemΩ。從電功率角度看Pem，它是電樞電勢Ea和電樞電流Ia的乘積，即Pem=EaIa。根據(jù)能量守恒定律，兩者相等，即Pem=Tem

=EaIa。3.3.3直流電機(jī)的功率