城市軌道交通車輛電機與電器全套教學課件

任務一

直流電機的工作原理項目1直流牽引電機PPT項目2變壓器PPT項目3異步電動機PPT項目4三相異步牽引電機PPT項目5永磁同步牽引電機和直線牽引電機PPT項目6電器基礎知識PPT項目7接觸器和繼電器PPT項目8車輛典型電器PPT項目9城市軌道交通車輛其它電器PPT全套可編輯PPT課件任務一直流電機的工作原理直流電機的特點：與交流電機相比較，直流電機結構復雜、運行維護困難、成本高。但直流電動機具有寬廣的調速范圍，較強的過載能力和較大的起動轉矩等優(yōu)點。直流電機的用途：廣泛應用于對起動和調速要求較高的生產機械中，如電力機車、內燃機車、工礦機車、城市電車等的拖動電機。直流電機是直流發(fā)電機和直流電動機的總稱。直流電機具有可逆性，既可作直流發(fā)電機使用，也可作直流電動機使用。作直流發(fā)電機使用時，將機械能轉換成直流電能輸出；作直流電動機使用時，則將直流電能轉換成機械能輸出。任務一直流電機的工作原理直流電機模型N、S為固定不動的主磁極。線圈abcd固定在可旋轉導磁圓柱體上，線圈連同導磁圓柱體是直流電機可轉動部分，稱為電機轉子（又稱電樞）。線圈的首末端a、d連接到兩個相互絕緣并可以隨線圈一同轉動的導電片上，該導電片稱為換向片。在定子與轉子間有間隙存在，稱為空氣隙，簡稱氣隙。主磁極主磁極任務一直流電機的工作原理在直流發(fā)電機的模型中，當原動機拖動轉子以一定的轉速逆時針旋轉時，根據(jù)電磁感應定律可知，在線圈abcd中將產生感應電動勢。導體中感應電動勢的方向可用右手定則確定。任務一直流電機的工作原理

發(fā)電機工作原理（1）在逆時針旋轉情況下，如圖所示導體ab在N極下，感應電動勢的極性為a點高電位，b點低電位；導體cd在S極下，感應電動勢的極性為c點高電位，d點低電位。此時，電刷A的極性為正，電刷B的極性為負。任務一直流電機的工作原理發(fā)電機工作原理（2）當線圈旋轉180

后，導體ab在S極下，導體cd則在N極下。導體中的感應電動勢方向發(fā)生改變，由于原來與電刷A接觸的換向片已經(jīng)與電刷B接觸，而與電刷B接觸的換向片換到與電刷A接觸，電刷A的極性仍為正，電刷B的極性仍為負。任務一直流電機的工作原理

發(fā)電機工作原理結論：由以上分析可知，和電刷A接觸的導體總是位于N極下，和電刷B接觸的導體總是位于S極下，因此電刷A的極性總為正，而電刷B的極性總為負，在電刷兩端可獲得直流電動勢。在電樞線圈內部為一交變電動勢，但電刷兩端引出的電動勢方向始終不變，為單方向的直流電動勢。任務一直流電機的工作原理電動機工作原理導體所受電磁力對軸產生一轉矩，這種由于電磁作用產生的轉矩稱為電磁轉矩，電磁轉矩的方向為逆時針。當電磁轉矩大于阻力轉矩時，線圈按逆時針方向旋轉。任務一直流電機的工作原理（2）當電樞旋轉到圖示位置時，位于N極下的導體ab轉到S極下，導體ab受力方向為從左向右；而位于S極下的導體cd轉到N極下，導體cd受力方向為從右向左，該轉矩的方向仍為逆時針方向，線圈在此轉矩作用下繼續(xù)按逆時針方向旋轉。電動機工作原理任務一直流電機的工作原理由以上分析可知，在電樞線圈中流通的交變電流，但N極下的導體受力方向和S極下導體受力的方向并未發(fā)生變化，電動機在此方向不變的轉矩作用下轉動。注意：左圖所示為直流發(fā)電機的簡單模型，實際直流發(fā)電機的電樞根據(jù)具體應用需要有多個線圈。任務一直流電機的工作原理

直流電機可逆原理任何一臺電機既可作發(fā)電機運行，也可作電動機運行，這一性質稱為電機的可逆原理。直流電機也具有可逆性，當輸入機械轉矩將機械能轉換成電能時，電機作發(fā)電機運行；當輸入直流電流產生電磁轉矩，將電能轉換成機械能時，電機作電動機運行?？赡嫘缘膶嵸|：作直流發(fā)電機使用時，將機械能轉換成直流電能輸出；作直流電動機使用時，則將直流電能轉換成機械能輸出。THANKYOU任務二

直流電機的基本結構任務二

直流電機的基本結構直流電動機和直流發(fā)電機的結構基本相同，都具有旋轉部分和靜止部分。旋轉部分稱為轉子，靜止部分稱為定子，在定子和轉子之間存在著空氣隙。想一想：上節(jié)課學習的直流發(fā)電機和直流電動機都是怎樣工作的？任務二直流電機的基本結構小型直流電機結構任務二

直流電機的基本結構

小型直流電機結構任務二直流電機的基本結構定子部分任務二

直流電機的基本結構主磁極簡稱主極，其作用是產生主磁場。主磁極由主磁極鐵心和勵磁繞組構成。為了減小渦流損耗，主磁極鐵心采用1.0～1.5

mm厚的低碳鋼板沖制而成，再用鉚釘把沖片鉚緊成一個整體。主磁極結構任務二直流電機的基本結構機座電機定子的外殼部分稱為機座。機座的主體部分作為磁極間的通路，這部分稱為磁軛。機座同時用來固定主磁極、換向極和端蓋，起到固定和支撐整個電機的作用。任務二直流電機的基本結構換向極又稱為附加極。換向極安裝在相鄰的兩個主磁極之間，用螺釘固定在機座上。換向極用來改善直流電機的換向，一般電機容量超過1

kW時均應安裝換向極。換向極結構任務二直流電機的基本結構電刷裝置的作用是通過電刷和旋轉的換向器表面的滑動接觸，把轉動的電樞繞組與外電路連接起來。電刷裝置一般由電刷、刷握、刷桿、刷桿座和匯流條組成。電刷裝置任務二直流電機的基本結構電機中的端蓋主要起支撐作用。端蓋固定在機座上，其上放置軸承支撐直流電機的轉軸，使直流電機能夠旋轉。直流電機端蓋任務二直流電機的基本結構轉子部分轉子又稱電樞，是電機的轉動部分。其作用是產生感應電動勢和電磁轉矩，從而實現(xiàn)能量的轉換，轉子由電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉軸、軸承和風扇組成。任務二直流電機的基本結構（1）電樞鐵心電樞鐵心的作用是通過磁通和嵌放電樞繞組。圖示為小型直流電機的電樞沖片形狀和電樞鐵心裝配圖。在電樞鐵心沖片上沖有放置電樞繞組的電樞槽、軸孔和通風孔。任務二

直流電機的基本結構（2）電樞繞組電樞繞組的作用是產生感應電動勢和通過電流產生電磁轉矩，實現(xiàn)機電能量轉換。它是直流電機的主要電路部分。電機的每一個線圈稱為一個元件，多個元件有規(guī)律地連接起來形成電樞繞組。電樞繞組放置在電樞鐵心的槽內，其直線部分在電機運轉時產生感應電動勢，稱為元件的有效部分；把有效部分連接起來的部分稱為端接部分，端接部分僅起連接作用，在電機運行過程中不產生感應電動勢。THANKYOU任務三

直流電機的電樞繞組任務三直流電機的電樞繞組按照電樞繞組連接規(guī)律不同，直流電機的電樞繞組可分為：單疊繞組、單波繞組和混合繞組等，在此主要介紹常用的單疊繞組和單波繞組。直流電機轉子結構示意圖任務三

直流電機的電樞繞組一、電樞繞組的基本概念

1）電樞繞組的元件線圈是構成繞組的基本單元，又稱繞組元件（線圈單元），繞組元件分為單匝和多匝兩種。

每一個繞組元件不管是單匝還是多匝，均引出兩根線與換向片相連，其中一根稱為首端，另一端稱為末端。直流電機轉子結構實物圖任務三直流電機的電樞繞組1）電樞繞組的元件直流電機的電樞繞組放置在電樞鐵芯的槽內，通常采用雙層繞組，沿槽深方向每槽有兩個元件邊，為了避免各線圈互相交疊，每一元件有一個有效邊放在槽的上層，稱為上層邊；另一有效邊放在另一槽的下層，稱為下層邊。與上層邊相連的出線端稱為首端，與下層邊相連的出線端稱為末端。

繞組元件邊在槽內的放置情況任務三直流電機的電樞繞組2）極距定義：所謂極距是指相鄰兩個主磁極軸線沿電樞表面之間的距離。極距示意圖直流電機轉子結構圖任務三直流電機的電樞繞組3）繞組的節(jié)距電樞繞組各元件是通過換向片按一定的方式連接起來的，其連接規(guī)律由節(jié)距決定。定義：所謂節(jié)距是指被連接起來的兩個繞組元件邊或換向片之間的距離。電樞繞組的節(jié)距任務三直流電機的電樞繞組二、單疊繞組特點：同一元件的兩個出線端分別連接到相鄰的兩個換向片上，即換向片節(jié)距，相鄰元件通過換向片依次相連，從而組成整個閉合繞組，后一個元件的端部緊緊前一個元件的端部上，故稱這種繞組為單疊繞組。（1）計算節(jié)距（2）連接元件（3）畫磁極和電刷任務三直流電機的電樞繞組單疊繞組展開圖任務三直流電機的電樞繞組單疊繞組元件連接次序表

單疊繞組并聯(lián)支路圖任務三直流電機的電樞繞組任務三直流電機的電樞繞組三、單波繞組單波繞組的連接特點是每個元件兩端所連接的兩個換向片相距較遠，兩元件串聯(lián)后形成波浪形，故稱單波繞組。為了使繞組能夠連續(xù)繞下去，當順著所有串聯(lián)元件繞過電樞外圓一周，經(jīng)過個串聯(lián)的元件后，最后一個元件的尾端應落在與起始的換向片相鄰的位置。任務三直流電機的電樞繞組單波繞組展開圖任務三直流電機的電樞繞組單波繞組元件連接次序表

單波繞組并聯(lián)支路圖任務三直流電機的電樞繞組以上分析可知：在電機的極對數(shù)大于1對時，元件數(shù)以及導線的截面積相同的情況下，對于單疊繞組，并聯(lián)支路數(shù)多，單條支路里的元件數(shù)少，適用于較低電壓、較大電流的電機；對于單波繞組，并聯(lián)支路數(shù)恒等于2，每條支路里的元件數(shù)較多，適用于較高電壓、較小電流的電機。THANKYOU任務四

直流電機的磁場任務四直流電機的磁場從直流電機基本工作原理可知，發(fā)電機將機械能轉換為電能，電動機將電能轉換為機械能，其必要條件之一是必須具有氣隙磁場。因此，必須在直流電機主磁極的勵磁繞組中通以勵磁電流來產生磁動勢，以產生氣隙磁場。電樞繞組切割氣隙磁場而感應電動勢；或者由電樞電流與氣隙磁場相互作用而產生電磁轉矩，從而實現(xiàn)機電能量的轉換.任務四直流電機的磁場主磁場當直流電機空載時，對于發(fā)電機，電刷輸出端不接負載，電樞電流為零；對于電動機，軸上不帶機械負載，其電樞電流接近于零，這時的氣隙磁場只是由主磁場的勵磁繞組產生，稱為空載磁場，又稱主磁場。直流電機空載磁場任務五直流電機的磁場主磁通當勵磁繞組通以勵磁電流時，產生磁動勢

，

其產生的磁通大部分經(jīng)主磁極、氣隙、電樞鐵心、電樞磁軛及定子磁軛構成閉合磁路。這部分磁通同時經(jīng)過勵磁繞組和電樞繞組，能在電樞繞組中產生感應電動勢和感應電流，在電機軸上產生電磁轉矩，稱為主磁通，用

表示。漏磁通磁動勢產生的一部分磁通只經(jīng)過勵磁繞組，在電樞繞組中不能產生感應電動勢，在電機軸上不能產生電磁轉矩，這部分磁通稱為漏磁通，用

表示。主磁通磁路所走的路徑氣隙較小，磁阻較小。而漏磁通磁路所走的氣隙較大，磁阻較大。所以，在同樣的磁動勢作用下，漏磁通要比主磁通小得多。任務四直流電機的磁場電樞磁場定義：直流電機帶有負載時，電樞繞組中有電流通過，電樞繞組的電流也會產生磁場，稱為電樞磁場。電樞磁場分布：電樞磁場沿電樞表面的分布情況，與電樞電流的分布情況有關。直流電機負載磁場任務四直流電機的磁場電樞反應直流電機負載運行時，電樞磁場會對主極磁場產生影響，這種影響稱為電樞反應。電樞反應是直流電機實現(xiàn)能量轉換的橋梁。當直流電機的電刷在幾何中性線時，電樞反應使氣隙磁場發(fā)生畸變，每個磁極下，主磁場的一半被削弱，另一半被加強；在磁路飽和時，還會對主磁極起去磁作用。任務四直流電機的磁場直流電機的勵磁方式可分為他勵、并勵、串勵、復勵4類。（a）他勵

（b）并勵

（c）串勵

（d）復勵

（e）復勵他勵電機他勵直流電機的勵磁繞組和電樞繞組分別由兩個不同的電源供電，這兩個電源的電壓可以相同，也可以不同。勵磁電流的大小決定于勵磁電源的電壓和勵磁回路的電阻，與電機的電樞電壓及負載基本無關。用永久磁鐵作主磁極的電機可當作他勵電機。任務四直流電機的磁場任務四直流電機的磁場并勵電機并勵直流電機的勵磁繞組和電樞繞組并聯(lián)，由同一電源供電。勵磁電流一般為額定電流的5%，要產生足夠大的磁通，需要有較多的匝數(shù)，所以并勵繞組匝數(shù)多，導線較細。并勵式直流電動機一般用于恒壓系統(tǒng)。中小型直流電機多為并勵式。任務四直流電機的磁場串勵電機串勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。勵磁電流與電樞電流相同，數(shù)值較大，因此，串勵繞組匝數(shù)很少，導線較粗。串勵式直流電動機常用于要求很大起動轉矩且轉速允許有較大變化的負載。任務四直流電機的磁場復勵電機復勵電機至少有兩個繞組勵磁，其中之一是串勵繞組，其他為他勵（或并勵）繞組。通常他勵（或并勵）繞組起主要作用，串勵繞組起輔助作用。若串勵繞組和他勵（或并勵）繞組的磁動勢方向相同，稱為積復勵。若串勵繞組和并勵（或他勵）繞組的磁動勢方向相反，稱為差復勵。任務四直流電機的磁場直流電機各類繞組接線后，其引出線的端頭要加以標記，各繞組線端的符號如表所示。注腳“1”是始端，為正極；“2”是末端，為負極。繞組名稱電樞繞組換向極繞組補償繞組串勵繞組并勵繞組他勵繞組線端名稱A1A2B1B2C1C2D1D2E1E2F1F2

直流電機各繞組線端的符號THANKYOU任務五

直流電機的換向任務五

直流電機的換向

一、換向概述

定義：直流電機運行時，隨著電樞的轉動，電樞繞組元件從一條支路經(jīng)過電刷進入另一條支路，由于相鄰支路中的電流方向是相反的，所以元件中的電流方向隨之改變，這個過程稱為換向過程，簡稱為換向。任務五

直流電機的換向換相的意義：“換向”是裝有換向器電機運行時的薄弱環(huán)節(jié)。對電機正常運行有很大的影響，也是評定電機質量優(yōu)劣的標準之一。如果電機換向不良，將在電刷和換向器之間產生電火花，嚴重時將燒毀電刷，導致電機不能正常運行。由于牽引電機特殊的工作條件，其換向更為困難。任務五

直流電機的換向任務五直流電機的換向直流電機的換向過程二、換向過程為了分析簡單，忽略換向片之間的絕緣并假設電刷寬度等于換向片寬度。任務五直流電機的換向直流電機的火花等級任務五直流電機的換向改善直流電機換向的方法

1.選用合適的電刷（1）在同一臺電機中，必須采用相同牌號的電刷。（2）電刷應仔細研磨吻合，保持清潔以及電刷和刷握間有適當間隙。（3）在正常使用中，溫度升高會使電刷接觸壓降減小。（4）一臺電機上各電刷壓力必須均勻。任務五直流電機的換向產生火花的原因是多方面的，除電磁方面的原因外，還有機械方面的原因，如換向器偏心、換向片間絕緣突出、電刷與換向片接觸不良等。此外還有化學方面的原因，如換向器表面的氧化膜被破壞。任務五直流電機的換向

2.裝設換向極（1）換向極繞組連結。（2）換向極磁路處于低飽和狀態(tài)。（3）換向極極性的確定。電動機：換向極極性應與沿旋轉方向前面的主極極性相反。發(fā)電機：換向極極性應與沿旋轉方向前面的主極極性相同。換向極安裝在幾何中性線上3.防止環(huán)火的措施環(huán)火是直流電機最嚴重的故障之一。分析環(huán)火產生的原因及如何采取措施防止電機發(fā)生環(huán)火，對保證直流電機安全運行有著非常重要的意義。防止環(huán)火的措施是在主磁極上安裝補償繞組，從而抵消電樞反應的影響。補償繞組應與電樞繞組串聯(lián)，使其產生的磁動勢恰恰能抵消電樞反應磁動勢。當電機帶負載后，電樞反應磁動勢被抵消，就不會使氣隙磁通密度曲線發(fā)生畸變，從而可以避免出現(xiàn)環(huán)火現(xiàn)象。補償繞組裝在主磁極極靴里。任務五直流電機的換向任務五直流電機的換向安裝補償繞組后，換向極的負擔減輕了，有利于改善換向。THANKYOU任務七

直流電機的基本方程任務六直流電機的基本方程直流電機的基本方程包括電壓平衡方程、電磁轉矩平衡方程和功率平衡方程。直流電機的基本方程將直流電機中電、磁、機械等物理量聯(lián)系起來，符合電學、力學及能量守恒定律。直流電機的基本方程是分析直流電機運行特性的基礎。任務六直流電機的基本方程一、電動勢平衡方程式發(fā)電機：電樞繞組接負載后，感應電動勢驅動電流流動，電樞電流與感應電動勢同方向；電動機：電樞繞組經(jīng)電刷外接電源，外加電壓驅動電流流動，電樞電流與電源電壓同方向，感應電動勢與電樞電流方向相反，稱為反電動勢。任務六直流電機的基本方程任務六直流電機的基本方程任務六直流電機的基本方程二、電樞電動勢電樞電動勢是指直流電機正、負電刷之間的感應電動勢，也就是每個支路里的感應電動勢。當電機的氣隙中有磁場存在，且電樞旋轉使電樞導體切割磁力線時，在電樞繞組中會產生感應電動勢。感應電動勢的大小，可根據(jù)電磁感應定律求得，方向可用右手定則判定。任務六直流電機的基本方程三、電磁轉矩電樞繞組通過電流時，在磁場中將受到電磁力的作用，電磁力在電樞軸上產生的轉矩稱電磁轉矩。電磁轉矩的大小，可根據(jù)電磁力定律求得，方向可用左手定則判定。制造好的直流電機其電磁轉矩僅與電樞電流和氣隙磁通成正比。在電動機中電磁轉矩是動力轉矩，在發(fā)電機中電磁轉矩是阻力轉矩。任務六直流電機的基本方程任務六直流電機的基本方程四、直流電機的損耗電機是實現(xiàn)機電能量轉換的裝置，因而功率關系是電機運行中最基本的關系。電機運行過程中，存在輸入功率、輸出功率和各種損耗，它們之間應滿足能量守恒定律。銅損耗是由于電機的各種繞組中流過電流而產生的電阻損耗，銅耗與電流平方成正比，隨著電機的負載變化，稱為可變損耗。銅耗包括電樞繞組、勵磁繞組、換向極繞組、補償繞組的銅耗和電刷與換向器接觸電阻產生的損耗。銅耗將引起繞組及換向器發(fā)熱。任務六直流電機的基本方程鐵耗和機械損耗在電機空載時就存在，其大小與電機負載（電樞電流）無關，合稱為空載損耗（又稱不變損耗）。產生附加損耗的原因很多，諸如：電樞反應使氣隙磁場畸變而引起鐵耗的增加；電樞表面電流分布不均而引起銅耗的增加等。附加損耗中一部分空載時已存在，另一部分隨負載而變化。附加損耗一般不易計算，而估計為電機輸出功率的0.5%～1%。任務六直流電機的基本方程THANKYOU任務七

直流電機的工作特性和機械特性任務提出與目標A直流電動機工作特性B直流電動機的機械特性C比較不同勵磁方式的電動機特性D目錄CONTENTSPart第一章01任務提出與任務目標任務七直流電機的工作特性和機械特性1.任務提出為了保證電機能夠可靠、經(jīng)濟地運行，在設計和制造電機時，必須保證電機的性能滿足國家標準所規(guī)定的技術指標。直流電動機的工作特性和機械特性就反映了這些技術指標的變化規(guī)律。2.任務目標了解直流電動機的工作特性和機械特性；

比較不同勵磁方式電動機的特性。Part第一章02直流電動機工作特性任務七直流電機的工作特性和機械特性

一、直流電動機工作特性直流電動機的工作特性是指供給電機額定電壓UN、額定勵磁電流Ifn時，轉速與負載電流之間的關系，轉矩與負載電流之間的關系及效率與負載電流之間的關系。這三個關系分別稱為電動機的轉速特性、轉矩特性和效率特性。不同勵磁方式的直流電機其工作特性不同。1.他勵（并勵）工作特性他勵直流電動機的工作特性與并勵直流電動機的工作特性相似。任務八直流電機的工作特性和機械特性1.他勵（并勵）工作特性轉速特性：如果忽略電樞反應的去磁效應，則轉速與負載電流按線性關系變化，當負載電流增加時，轉速有所下降。任務八直流電機的工作特性和機械特性轉矩特性：在忽略電樞反應的情況下電磁轉矩與電樞電流成正比；若考慮電樞反應使主磁通略有下降，電磁轉矩上升的速度比電流上升的速度要慢一些，曲線的斜率略有下降。1.他勵（并勵）工作特性任務八直流電機的工作特性和機械特性

1.他勵（并勵）工作特性效率特性：電動機在實現(xiàn)能量轉換的過程中，會引起損耗，效率特性曲線的形狀取決于不變損耗（空載損耗）和可變損耗之間的比例關系。當不變損耗等于可變損耗時，電機效率最高。任務八直流電機的工作特性和機械特性2.串勵直流電動機的工作特性當負載電流較小時，轉速較大，負載電流增加，串勵電動機轉速快速下降，當負載電流趨于零時，電機轉速趨于無窮大。串勵電動機不可以空載或在輕載下運行注意：Part第一章03直流電機的機械特性任務八直流電機的工作特性和機械特性二、直流電動機的機械特性直流電動機的機械特性是指在電動機的電樞電壓、勵磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動機處于穩(wěn)態(tài)運行時，電動機的轉速與電磁轉矩之間的關系。由于轉速和轉矩都是機械量，所以把它稱為機械特性。

機械特性方程式也可用轉速特性代替。任務八直流電機的工作特性和機械特性

二、直流電動機的機械特性直流電動機的機械特性與轉速特性具有相似的形狀，他勵（并勵）電動機的機械特性是一條略有下降的直線。串勵電動機的機械特性是雙曲線的一只。復勵電動機的機械特性介于他勵電動機和串勵電動機之間。他勵和并勵電動機，轉速隨負載變化較小為硬特性，串勵電動機轉速隨著負載變化較大為軟特性。THANKYOU任務八直流牽引電機在電動車組中的應用任務八直流牽引電機在電動車組中的應用和制動一、直流電動機的特性控制城市軌道交通車輛的牽引動力要求負載轉矩可以在較大范圍內變動，具有軟特性的串勵電機應用比較廣泛。串勵電動機空載轉速是滿載轉速的好幾倍，其特性為雙曲線，當轉速增加時，速度便自動降低，功率輸出可以保持恒定，由電網(wǎng)供電的功率也保持在穩(wěn)定的數(shù)值而不致有大的波動。任務八直流牽引電機在電動車組中的應用和制動采用積復勵和他勵電機，可以使動車主電路更為簡單。如果保證電樞電流總是與勵磁電流相等，即Ia＝If，則電樞繞組和勵磁繞組分斷的他勵電動機將具有串勵電動機的勵磁特性。也就是說，只要勵磁電流If是隨著電樞電流Ia的變化而變化，勵磁方式是他勵的電動機，就可以具有串勵電動機的特性。他勵電動機的勵磁調節(jié)二、直流電動機的旋轉方向直流電動機的旋轉方向取決于電磁轉矩方向，而電磁轉矩的方向取決于磁通與電樞電流相互作用的方向。故實際改變電動機轉向的方法有兩種：（1）改變磁通（即勵磁電流）的方向，可改變電動機旋轉方向。（2）改變電樞電流的方向，可改變電動機旋轉方向。若同時改變磁通方向及電樞電流的方向，則直流電動機轉向維持不變。直流（脈流）牽引電動機常采用勵磁繞組反接法來改變電機的旋轉方向。任務八直流牽引電機在電動車組中的應用和制動對于城市軌道交通車輛，常采用單獨改變牽引電動機電樞電流方向的方法。任務八直流牽引電機在電動車組中的應用和制動電動機由靜止狀態(tài)達到正常運轉狀態(tài)的過程稱為起動過程。在電動機機械負載不變的條件下，用人為方法調節(jié)電動機轉速稱為調速。起動和調速是應用電動機必須解決的問題，起動的實質都是電動機轉速的調節(jié)，電機的轉速表達式均適用。電動車組運行過程中，有時需要盡快使牽引電機停轉或從高速運行轉換到低速運行；下坡時，需要限制牽引電機的轉速，以控制機車的速度。需要在牽引電機軸上加一個與轉向相反的轉矩（制動轉矩）來實現(xiàn)，稱為牽引電機的制動。任務八直流牽引電機在電動車組中的應用三、直流電動機的起動直流電動機在起動過程中不僅轉速發(fā)生變化，而且轉矩、電流等也發(fā)生變化。如果直接加額定電壓起動，起動電流很大，可達到額定電流的十幾倍。這樣大的起動電流將帶來以下不良影響：（1）使電動機換向惡化，產生嚴重的火花，導致電刷和換向器表面燒損。（2）產生很大的電磁轉矩，使傳動機構和生產機械受到強烈沖擊而損壞。（3）使電網(wǎng)電壓波動，影響供電的穩(wěn)定性。在起動時必須設法限制起動電流。除了個別容量很小的電動機外，一般直流電動機是不允許直接起動的。任務八直流牽引電機在電動車組中的應用四、速度調節(jié)1.電樞回路串接電阻調速串勵電動機電樞串接電阻時的機械特性。在某一負載下，電樞串入的電阻越大，轉速越低。優(yōu)點：只需增設電阻和切換開關，設備簡單，控制方便。缺點：能耗較大，經(jīng)濟性差；速度調節(jié)是有級的，調速平滑性差。任務八直流牽引電機在電動車組中的應用和制動變阻控制調速北京地鐵運行較早的BJ-4型電動車組就是采用變阻控制器，逐級切換主回路中的起動電阻，已實現(xiàn)牽引電動機的調速。斬波調阻控制北京地鐵運行BJ-6型電動車組采用了可控硅斬波調阻代替有級切換電阻，實現(xiàn)無級平滑調速，列車平穩(wěn)性較好。任務八直流牽引電機在電動車組中的應用2.改變電源電壓調速串勵電動機電壓降低時的機械特性。在某一負載下，電壓越低，轉速也越低。為保證電機安全運行，電壓只能以額定電壓UN為上限向下調節(jié)，也稱降壓調速。優(yōu)點：電源電壓如能平滑調節(jié)，就可實現(xiàn)無級調速；調速中無附加能量損耗。缺點：需要專用的調壓電源，成本較高；轉速只能調低，不能調高。任務八直流牽引電機在電動車組中的應用1）改變牽引電動機的聯(lián)結方法調速例如串并聯(lián)的方式。由于聯(lián)結的方式有限，所以可調的電壓等級有限，同時使電動機的連接復雜。2）斬波調壓調速在電動機與電源之間串接斬波器，調節(jié)斬波器的導通比來改變電動機的端電壓。串并聯(lián)控制原理

斬波調壓電路任務八直流牽引電機在電動車組中的應用3.改變主磁通調速串勵電動機磁通減弱時的機械特性。在某一負載下磁通越弱，轉速越高。改變磁通只能在額定磁通下減弱磁通，又稱為弱磁調速。這種調速方法設備簡單、控制方便、功率損耗小，可以提高電機的轉速，是直流電動機常用的調速方法之一。安裝在動車組上的直流電機，常采用改變電壓和改變磁通調速。任務八直流牽引電機在電動車組中的應用五、制動1.能耗制動電樞回路斷開電源外接制動電阻，勵磁回路由其他電路供電。把機車和列車的機械能轉換成電能，消耗在制動電阻上，故稱為能耗制動。產生的電樞電流（制動電流）為：能耗制動時電路原理接線圖串勵式電阻制動任務八直流牽引電機在電動車組中的應用2.回饋制動電力機車下坡時，重力加速度的作用使車速增高，牽引電機感應電動勢隨之增大，牽引電機就不需要從電網(wǎng)輸入電能，機車由于本身的位能自動滑行并繼續(xù)加速。轉速繼續(xù)升高，牽引電機自動轉換為發(fā)電機運行狀態(tài)。電力機車下坡的位能，通過電機轉換成電能，回饋給電網(wǎng)。電動車下坡時的再生制動THANKYOU任務一

單相變壓器的結構及工作原理變壓器相關知識單相變壓器的工作原理2變壓器的額定值3目錄CONTENTS1Part第一章01變壓器相關知識變壓器相關知識單相變壓器結構鐵心繞組構成了變壓器的磁路，同時又是套裝繞組的骨架。鐵心變壓器的電路部分，用來傳輸電能，一般分為高壓繞組和低壓繞組。繞組變壓器相關知識單相變壓器結構

套裝在繞組中的鐵心

心柱

連接心柱以構成閉合磁路的部分鐵軛鐵心為了減小磁滯及渦流損耗，提高磁路的導磁性能，鐵心通常采用0.35厚的熱軋硅鋼片或冷軋硅鋼片疊成變壓器相關知識單相變壓器結構心式繞組包圍鐵心殼式鐵心包圍繞組鐵心變壓器相關知識單相變壓器結構同心式高壓繞組和低壓繞組同心地套裝在鐵心柱上交疊式高壓繞組和低壓繞組分成若干線餅，沿著鐵心柱交替排列而構成繞組Part第二章02單相變壓器的工作原理單相變壓器的結構及工作原理單相變壓器工作原理示意圖在磁通一定的條件下，改變一、二次繞組的匝數(shù)比，便可改變二次繞組輸出電壓的大小，以滿足各種不同用電者的要求，這就是變壓器的基本工作原理。單相變壓器工作原理單相變壓器的結構及工作原理變壓器的額定值01額定電壓線電壓UINU2N02額定電流線電流IINI2N03額定容量原邊繞組或副邊繞組額定電流與額定電壓的乘積SN04額定功率我國規(guī)定的標準工業(yè)頻率為50

HzTHANKYOU任務二

單相變壓器的空載及負載運行變壓器相關知識變壓器的參數(shù)測定2標幺值3目錄CONTENTS1Part第一章01變壓器相關知識變壓器相關知識變壓器的空載運行變壓器空載運行一次繞組接電源，二次繞組不帶負載一次繞組加u1空載電流io空載磁動勢感應電動勢e1、e2變壓器相關知識變壓器的空載運行變壓器空載運行一次繞組接電源，二次繞組不帶負載設主磁通按正弦規(guī)律變化，則一、二次繞組感應電動勢瞬時值為其對應的有效值分別為感應電動勢變壓器相關知識變壓器的空載運行變壓器空載運行一次繞組接電源，二次繞組不帶負載電壓平衡方程式實際變壓器空載運行時可以近似認為上式表明，變壓器運行時鐵心中的主磁通基本上不變。變壓器相關知識變壓器的負載運行變壓器負載運行一次繞組加上電源電壓二次繞組接上負載阻抗一次繞組加u1空載電流io空載磁動勢感應電動勢e1、e2負載電流i2繞組磁動勢變壓器相關知識變壓器的負載運行變壓器負載運行一次繞組加上電源電壓二次繞組接上負載阻抗電壓平衡方程式磁動勢平衡方程式Part第二章02變壓器的參數(shù)測定變壓器參數(shù)測定空載試驗單相變壓器的空載試驗接線圖

單相變壓器的空載試驗等效電路根據(jù)空載試驗測量的數(shù)據(jù)，就可計算出單相變壓器的參數(shù)變壓器參數(shù)測定短路試驗單相變壓器短路試驗線路圖短路試驗短路試驗時調節(jié)外施電壓，使電流在0～1.3倍額定電流范圍內變化，從而讀取不同電壓時的短路電流Is和短路損耗ps的值。由于此時鐵心中主磁通很小，因而變壓器的勵磁電流和鐵耗均可忽略不計，從電源輸入的功率ps就等于銅耗，亦稱為負載損耗。根據(jù)測取的短路電壓Us、Is、ps的數(shù)值，可算出下列短路參數(shù)Part第三章03標幺值標幺值短路試驗概念某一物理量的實際值與選定的某一同單位的基準值的比值，稱為該物理量的標么值或相對值。即優(yōu)點簡化各量的數(shù)值，并能直觀地看出變壓器的運行情況；便于分析比較；物理意義不同的物理量，具有相同的數(shù)值；不需折算。缺點標么值沒有單位，所以物理概念比較模糊，而且也無法用量綱作為檢查計算結果正確與否的依據(jù)。THANKYOU任務三

變壓器的運行特性相關知識繪制變壓器的效率特性曲線2目錄CONTENTS1Part第一章01相關知識相關內容電壓變化率反映了供電電壓的質量即供電電壓的穩(wěn)定性。電壓變化率電源電壓和負載的功率因數(shù)為常數(shù)時，變壓器二次側端電壓和負載電流之間的關系曲線外特性變壓器的外特性Part第二章02繪制變壓器的效率特性曲線繪制變壓器的效率特性曲線變壓器的損耗銅耗與負載電流的二次方成正比，其大小隨負載的變化而變化可變損耗銅損耗鐵損耗變壓器鐵損耗的大小與硅鋼片材料的性質、磁通密度的最大值、硅鋼片厚度及交變率等有關。在其他因素不變的情況下，鐵耗可近似認為與成正比。當電源電壓一定時，鐵耗基本上可認為是恒定的不變損耗pcupFe空載損耗主要是鐵心損耗，即繪制變壓器的效率特性曲線變壓器的效率特性曲線效率特性是指是指一次側的電源電壓和二次側負載的功率因數(shù)均為常數(shù)時，變壓器效率與負載電流之間的關系，即當銅耗等于鐵耗，即變損耗等于可變損耗時，變壓器的效率最大。之后隨著負載的增大，效率將下降。因變壓器無轉動部分，一般效率都很高，大多數(shù)在95%以上。大型變壓器可達99%。THANKYOU任務四

三相變壓器的結構和聯(lián)結組三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器結構2三相變壓器聯(lián)結組3目錄CONTENTS1Part第一章01三相變壓器的磁路系統(tǒng)

三相變壓器的磁路系統(tǒng)有兩種：三相組式變壓器，三相心式變壓器。三相組式變壓器的磁路系統(tǒng)是由三臺單相變壓器組成的，每相的主磁通沿各自的磁路閉合，所以三相組式變壓器的磁路彼此獨立。三相組式變壓器磁路系統(tǒng)三相變壓器磁路系統(tǒng)

三相心式變壓器的磁路系統(tǒng)彼此相關，這種鐵芯結構是由三相組式變壓器演變而來，將三個單相變壓器合并成右圖所示的結構。三相變壓器磁路系統(tǒng)

Part第二章02三相變壓器結構三相變壓器的基本結構

三相變壓器外形1—油表；2一安全氣道；3一氣體繼電器；4一高壓套管；5一低壓套管；6一調壓分接開關；7一油箱；8一鐵芯；9一線圈；10一放油閥門；11一信號式溫度計；12一吸濕器；13一儲油柜；14一銘牌；15一地線；16一小車。三相變壓器的基本結構為滿足機車調壓及輔助設備用電的需要，牽引變壓器除網(wǎng)側高壓繞組外，二次側低壓繞組有：牽引繞組、輔助繞組、勵磁繞組及采暖繞組等多個繞組，有的繞組還有多個抽頭。質量，體小，用銅多牽引壓器與同容量的電力變壓器相比，應具有較輕的質量和較小的體積。三相變壓器結構基本結構鐵心繞組油箱心式結構，用0.35

mm性能優(yōu)良的冷軋電工鋼片疊裝而成有4個繞組，分別為高壓繞組、牽引繞組、輔助繞組和勵磁繞組箱底用10

mm厚鋼板制成，上面焊有用來限制器身移動的4個定位釘，并設有放油閥。Part第三章03三相變壓器聯(lián)結組JQFP2-9006/25（DL）牽引變壓器結構基本結構JQFP2-9006/25（DL）牽引變壓器外形三相變壓器聯(lián)結組技術參數(shù)機車網(wǎng)壓范圍

17.2～31.3

kV頻率

50

Hz形狀尺寸

3

060

mm×2

760

mm×1

475

mm安裝方式

車體下懸掛式冷卻方式

強迫油循環(huán)風冷空載電流

0.16%空載損耗

2

600

W負載損耗

224

W總質量

13

000

kgPart第三章04牽引變壓器的維護保養(yǎng)三相變壓器的維護保養(yǎng)定時檢查和校驗測量油溫用的溫度計，以保證指示準確。變壓器各部分電氣接觸應保持良好，若有觸頭發(fā)熱等不正?，F(xiàn)象時，應及時處理。變壓器剛開始投入運行、長期停運或檢修后投入運行時，必須仔細檢查它的外部狀態(tài)，并對主變壓器的各繞組及變壓器油進行絕緣強度試驗，確認合格后，方能投入運行。保護裝置不應有損害冷卻循環(huán)系統(tǒng)的管路和其他附件不應有滲漏檢查所有與主變壓器的連接電纜，外部絕緣不應有損傷，接線端子連接處的緊固件要安裝牢固，無松動，檢查接線箱內的接線柱上電纜的連接狀態(tài)，應緊固牢靠，無松動，接線箱內部不應有雨水進入。定時檢查吸濕器中的干燥劑，觀察是否變色。檢查主變壓器及其它部件的安裝螺栓，應安裝牢靠，無松動。油位及氮氣壓力檢查加強對變壓器油的保養(yǎng)。檢查主變壓器油泵，接通工頻電源時異常噪聲及滲漏發(fā)生。THANKYOU任務五

變壓器在城市軌道交通中的應用相關知識自耦調壓器的使用2鉗形電流表的使用3目錄CONTENTS1Part第一章01相關知識一、變壓器在地鐵供電系統(tǒng)的應用我國新建設的地鐵供電系統(tǒng)絕大多數(shù)采用集中供電方式，地鐵擁有自己的主變電所，由主變電所向牽引變電所、降壓變電所和牽引降壓混合所供電，形成完整可靠的供電系統(tǒng)，以確保地鐵系統(tǒng)的安全運行。地鐵供電系統(tǒng)用變壓器按絕緣介質分類有油浸式、干式、環(huán)氧澆注變壓器；按用途分類有主變壓器、動力變壓器、跟隨變壓器、整流變壓器、能饋變壓器等。其中主變壓器采用三相油浸式變壓器，其余的所用動力變壓器、整流變壓器、能饋變壓器均采用干式變壓器。一、變壓器在地鐵供電系統(tǒng)的應用1.主變壓器主變壓器為110kV三相雙繞組有載調壓變壓器，高壓側采用有載調壓分接開關（±8級），裝設在高壓側中點。正常情況下，有載調壓分接開關采用遠程操作，應逐級調壓，同時監(jiān)視分節(jié)位置及電壓、電流的變化，不允許出現(xiàn)回零、突跳、無變化等情況。2.動力變壓器動力變壓器采用無勵磁分級調壓，原邊額定電壓35kV，最高電壓為40.5kV，次邊額定電壓為400V，電源額定頻率50Hz。變壓器聯(lián)結組別為Dyn11，原邊分解抽頭的分接范圍為35±2×2.5％。一、變壓器在地鐵供電系統(tǒng)的應用3.整流變壓器昆明地鐵牽引供電系統(tǒng)一般選用干式變壓器，型號為ZQSC-2500/35、ZQSC-2000/35、ZQSC-1800/35，均為雙繞組雙分裂形式，網(wǎng)側繞組采用延邊三角形連接，閥側線圈為三角形和星形連接，聯(lián)結組別Dd0y11。整流變壓器采用無勵磁分級調壓，原邊分接抽頭的分接范圍為35±2×2.5％，電壓比為：高壓/低壓/低壓，35/0.59/0.59kV。一、變壓器在地鐵供電系統(tǒng)的應用4.接地變壓器接地變壓器三相繞組通常接成曲折形，由6個繞組組成，每一個鐵芯柱上有2個繞組，然后反極性串聯(lián)成曲折形的星形繞組。主要技術參數(shù)如下表所示。

接地變壓器主要技術參數(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)型式干式變壓器零序阻抗20Ω分接范圍35±2×2.5％kV冷卻方式自冷聯(lián)結組別曲折形聯(lián)結繞組數(shù)量6個5.能饋變壓器昆明地鐵3號線能饋系統(tǒng)變壓器選用干式變壓器，型號ZQSB-1200/35，為雙繞組雙分裂形式，網(wǎng)側采用三角形連接，閥側為星形連結，聯(lián)結組別為Dy11/y11。能饋變壓器采用無勵磁分級調壓，原邊抽頭的分接范圍為35±2×2.5％kV，電壓比為：高壓/低壓/低壓，35/0.475/0.475kV。Part第二章02在地鐵動車車輛中的應用為了安全，在地鐵動車車輛上，低壓系統(tǒng)及控制電源必須實現(xiàn)與高壓DC1500V在電氣電位上的隔離，通常采用變壓器進行隔離。一般有50Hz變壓器隔離和高頻變壓器兩種方式。由變壓器基本原理可知，50Hz變壓器體積和質量較大，而高頻變壓器的體積和質量將成倍的減小。但高頻變壓器必須采用高性能的鐵芯，目前廣州地鐵大多采用進口的鐵氧體磁芯或國產鐵基微基微晶合金的鐵芯。變壓器在地鐵動車車輛中的應用Part第三章03變壓器在輕軌車輛中的應用變壓器在輕軌車輛中的應用武漢輕軌1號線車輛輔助電源系統(tǒng)中，直流750V電源通過主隔離開關（SIVS）和主熔斷器（SIVF）由第三軌道接入逆變器設備。CHS為可控元件IGBT的高速斷路器。該逆變器是一個IGBT變流器，可將750V的直流電轉換成脈寬調制（PWM）波形的三相交流電。此交流電通過逆變設備內的主變壓器（IVTR）變?yōu)?80V，從任何一條三相的輸出線與主變壓器（IVTR）的中性點之間均可得到220V單相交流電。變壓器（IVTR）的作用有兩個：一是提供300V/380V電壓，作為輔助電源供輔助電機和輔助設備使用；二是絕緣、隔離，確保安全。Part第四章04干式變壓器干式變壓器1.基本結構干式變壓器包括鐵芯和繞組兩大部分，由于沒有變壓器油，故其所附屬部件少，無儲油柜、安全氣道和大量的閥門等部件。干式變壓器與油浸式變壓器相比具有以下優(yōu)點：（1）干式變壓器可以避免了由于運行中發(fā)生故障而導致變壓器油發(fā)生火災或爆炸的危險。由于干式變壓器絕緣材料均采用難以燃燒的材料，即使運行中變壓器發(fā)生故障而引發(fā)火災或有外來火源，也不會使火災的災情擴大。（2）干式變壓器不會像油浸式變壓器那樣存在滲漏油問題，更無變壓器油老化問題，通常干式變壓器運行維護和檢修工作量很少，甚至可以免維修。（3）干式變壓器一般為戶內式裝置，對特殊要求的場所也可制成戶外式，它可以和開關柜安裝于同一室內，減少了安裝面積。干式變壓器THANKYOU相關知識自耦調壓器的使用2鉗形電流表的使用3目錄CONTENTS1任務六

自耦變壓器和儀用互感器相關知識自耦調壓器的使用2鉗形電流表的使用3目錄CONTENTS1Part第一章01相關知識自耦變壓器自耦變壓器工作原理自耦變壓器的變比為自耦變壓器的容量為相關知識儀用互感器電流互感器電流互感器的變比為電流互感器的二次繞組絕對不允許開路。因為二次繞組開路時，電流互感器處于空載運行狀態(tài)，此時一次繞組流過的電流（被測電流）全部為勵磁電流，使鐵心中的磁通急劇增大，一方面使鐵心損耗急劇增加，造成鐵心過熱，燒損繞組；另一方面將在二次繞組感應出很高的電壓，可能使絕緣擊穿，并危及測量人員和設備的安全。電流互感器的鐵心及二次繞組一端必須可靠接地，以防止絕緣擊穿后，電力系統(tǒng)的高壓危及工作人員及設備的安全。相關知識儀用互感器電壓互感器電壓互感器的變比為電壓互感器的二次繞組在使用時絕不允許短路。如二次繞組短路，將產生很大的短路電流，導致電壓互感器燒壞。電壓互感器的鐵心及二次繞組的一端必須可靠接地，見圖2.15（b），以保證工作人員及設備的安全。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。Part第二章02自耦調壓器的使用自耦調壓器的使用（a）外形圖（b）電路原理圖自耦調壓器自耦調壓器的一次繞組匝數(shù)N1固定不變，并與電源相連，一次繞組的另一端點和滑動觸點a之間的繞組N2就作為二次繞組。當滑動觸點a移動時，輸出電壓U2隨之改變，這種調壓器的輸出電壓U2可低于一次繞組電壓U1，也可稍高于一次繞組電壓。一、二次繞組的公共端U2或u2接中性線（零線），U1端接電源相線（火線），u1、u2作為輸出端。次繞組感應出很高的電壓，可能使絕緣擊穿，并危及測量人員和設備的安全。自耦調壓器在接電源之前，必須把手柄轉到零位，使輸出電壓為零，以后再慢慢順時針轉動手柄，使輸出電壓逐步上升。Part第三章03鉗形電流表的使用鉗形電流表的使用使用鉗形電流表時應注意使被測導線處于窗口中央，否則會增加測量誤差；不知電流大小時，應將選擋開關置于大量程上，以防損壞表針；鉗形電流表如果被測電流過小，可將被測導線在鉗口內多繞幾圈，然后將讀數(shù)除以所繞匝數(shù)；使用時還要注意安全，保持與帶電部分的安全距離，如被測導線的電壓較高時，還應戴絕緣手套和使用絕緣墊。THANKYOU任務一三相異步電動機的結構引言183引言電力牽引交流傳動系統(tǒng)結構框圖184結構185牽引電機外形結構186三相異步電動機結構定子|定子鐵心由內周有槽的硅鋼片疊成。187定子|定子繞組構成電路部分，用來感應電動勢、流過電流、實現(xiàn)機電能量轉換。188電樞繞組定子|定子繞組（a）Y形接法

（b）△形接法189定子|機座固定和支撐定子鐵心。190轉子|轉子鐵心由外周有槽的硅鋼片疊成。191轉子|轉子繞組構成電路部分，有籠型和繞線型兩種繞組型式。192轉子|轉軸支撐轉子鐵心和輸出、輸入機械轉矩。193結構|其他氣隙：異步電機的氣隙很小，中小型電機一般為0.2～2mm。端蓋：安裝在機座的兩端，一般為鑄鐵件。端蓋上的軸承室里安裝了軸承來支撐轉子，以使定子和轉子得到較好的同心度，保證轉子在定子內膛里正常運轉。端蓋除了起支撐作用外，還起著保護定子、轉子繞組的作用。194結構|其他軸承：連接轉動部分與不動部分，目前都采用滾動軸承以減少摩擦。風扇：冷卻電機。195196THANKYOU任務二

交流繞組198三相異步電動機的交流繞組是由許多嵌放在定子鐵芯槽中的線圈，按照一定的規(guī)律分布、排列并連接而成的。一、交流繞組概述雙層繞組199交流繞組是把屬于同相的導體繞成線圈，再按照一定的規(guī)律，將線圈串聯(lián)或并聯(lián)起來。交流繞組通常都繞成開啟式，每相繞組的始端和終端都引出來，以便于接成星形或三角形。一、交流繞組概述200二、交流繞組的分類按槽內層數(shù)來分，可分為單層繞組、雙層繞組和單雙層混合繞組；按每極每相所占的槽數(shù)來分，可分為整數(shù)槽繞組和分數(shù)槽繞組；按繞組的結構形狀來分，可分為鏈式繞組、交叉式繞組、同心式繞組、疊繞組和波繞組等。201三、三相單層繞組單層繞組是指每一個槽內只有一條線圈邊，整個繞組的線圈數(shù)等于定子總槽數(shù)一半的繞組。按照線圈的形狀和端部連接方式的不同，單層繞組可分為鏈式繞組、交叉式繞組和同心式繞組等幾種形式。202三、三相單層繞組203三、三相單層繞組204四、三相雙層疊繞組雙層繞組的每個槽內有上層、下層兩個線圈邊，每個線圈的一條邊嵌放在某一槽的上層，另一條邊嵌放在另一槽的下層，整個繞組線圈數(shù)正好等于槽數(shù)。雙層繞組可以選擇最有利的節(jié)距，所有線圈具有同樣的形狀和尺寸，便于制造，端部形狀排列整齊，有利于散熱和增加機械強度，所以容量較大（10kW以上）的三相異步電動機的定子繞組一般均采用雙層繞組。雙層繞組可分為疊繞組和波繞組兩種形式。205四、三相雙層疊繞組（1）分極、分相（2）標出相線圈有效邊的電流方向（3）按繞組節(jié)距的要求把同一相的線圈邊按電流方向連成線圈并組成極相組（4）確定各相繞組的出線端（5）順著電流方向把各極相組連接起來206四、三相雙層疊繞組207THANKYOU208任務三三相異步電動機的結構引言三相異步電動機把電能轉化為機械能，拖動各種生產機械。例如：風機、泵、壓縮機、機床、輕工及礦山機械、農業(yè)生產中的脫粒機和粉碎機、農副產品中的加工機械等等。209引言通入三相交流電旋轉定子轉子210基本定律電生磁比如，空間有n=3根導體，其中電流方向如圖所示，它們所產生的磁場強度H沿任何閉合路徑的線積分等于該閉合回路所包圍的導體電流的代數(shù)和。211基本定律磁生電大小：

B--磁通密度

l--導體有效長度

v--導體切割磁力線速度方向：

右手定則.212基本定律載流導體在磁場中受力大?。?/p>

B－磁通密度；

l－導體的有效長度；

I－通電電流強度方向：左手定則213旋轉磁場的產生定子三相繞組通入三相交流電(星形聯(lián)接)U1U2V1V2W1W2o214旋轉磁場的產生

三相電流合成磁場的分布情況：ωt=0°ωt=60°ωt=120°ωt=180°215旋轉磁場的產生結論：定子繞組通入三相電流，會產生旋轉磁場電流變化一周，磁場旋轉3600()216旋轉磁場的轉速旋轉磁場轉速n1

又稱為同步轉速,與定子電流頻率f1、磁極對數(shù)p有關。異步電動機轉速和極對數(shù)的對應關系（f1=50Hz)

21712345300015001000750600工作原理1、定子通三相交流電旋轉磁場；

2、轉子切割磁感線感應電動勢與感應電流；3、帶電的轉子在磁場中受力旋轉。U1U2V2W1V1W2FF異步電動機218U1U2V2W1V1W2FF轉差率s：219轉速n：(s=0.01~0.09)工作原理220工作原理221THANKYOU任務四三相異步電機的功率和轉矩

一、三相異步電動機的損耗當三相異步電動機接在電網(wǎng)上穩(wěn)定運行時，由電網(wǎng)供給的電功率稱為三相異步電動機的輸入功率。輸入功率中的一小部分將消耗于定子繞組的電阻上，該部分稱為定子繞組銅耗223224輸入功率的另外一小部分將消耗于定子鐵心上，該部分稱為鐵耗。輸入功率減去定子銅耗和鐵耗以后，余下的功率全部送入轉子，這部分功率稱為電磁功率。

一、三相異步電動機的損耗225傳遞到轉子的電磁功率，一部分將消耗于轉子繞組中的電阻上，這部分功率稱為轉子繞組銅耗。

三相異步電動機的損耗

一、三相異步電動機功率流程圖226三相異步電動機從電網(wǎng)吸收電功率，從轉軸上輸出機械功率

二、三相異步電動機的轉矩平衡方程式227在三相異步電動機中，輸入定子的電能轉換為轉子上的機械能輸出是通過轉子上產生電磁力（載流導體在磁場中的受力），由電磁力產生電磁轉矩使轉子旋轉而實現(xiàn)的。因此，電磁轉矩是電機中能量形態(tài)變換的基礎。U1U2V2W1V1W2FF228對于已制造好的異步電動機，電磁轉矩的大小與旋轉磁場磁通的大小及轉子電流大小密切相關。從動力學知道，作用在旋轉體上的轉矩等于旋轉體的機械功率除以它的機械角速度。

二、三相異步電動機的轉矩平衡方程式229

二、三相異步電動機的轉矩平衡方程式在三相異步電動機中，轉子轉軸上的電磁轉矩等于全機械功率除以轉子機械角速度三相異步電動機的空載轉矩，它等于機械損耗與雜散損耗之和除以轉子機械角速度230三相異步電動機的轉矩平衡方程表明，電動機穩(wěn)定運行時，電磁轉矩減去空載轉矩后，才是電動機轉軸上的輸出轉矩。

二、三相異步電動機的轉矩平衡方程式三相異步電動機的輸出轉矩，它等于輸出功率除以轉子機械角速度。231THANKYOU任務五

三相異步電動機的

工作特性和機械特性

一、工作特性在額定電壓及額定頻率時，轉速、電磁轉矩、定子電流、定子功率因數(shù)以及效率隨著輸出功率變化而變化的關系曲線。233

一、工作特性|轉速特性轉速n隨著輸出功率P2怎樣變化?轉矩平衡方程：當輸出功率為0時：空載，轉速很接近同步轉速，轉差率很小。隨著輸出功率增大：負載增大，轉差率隨之增大，轉速隨之下降。在額定負載時轉差率約為0.01～0.07。234

一、工作特性|轉速特性轉速特性：一條微微下傾的曲線。235

一、工作特性|轉矩特性電磁轉矩T隨著輸出功率P2怎樣變化?轉矩平衡方程：電機從空載到額定負載之間，空載轉矩T0可認為不變。隨著P2的增加，轉速n變化不大，只是略有下降。236

一、工作特性|轉矩特性轉矩特性：一條比直線略有上翹的曲線。237

一、工作特性|定子電流特性

定子電流I1隨著輸出功率P2怎樣變化?空載運行時：定子電流為勵磁電流。負載增加：輸出功率P2增大，轉速n下降，轉子電流增加，以產生足夠的電磁轉矩與負載轉矩相平衡，通過電磁感應關系，定子電流I1也隨著增加，輸入功率增大，從而滿足功率平衡方程的要求。238

一、工作特性|定子電流特性定子電流特性：一條上升曲線。239

一、工作特性|功率因數(shù)特性

定子功率因數(shù)隨著輸出功率P2怎樣變化?空載：定子電流中的大部分是勵磁電流，功率因數(shù)很低。負載：由于要輸出一定的機械功率，定子電流中的有功分量增加，電動機的功率因數(shù)逐漸提高。額定功率因數(shù)＝0.7～0.9。240

一、工作特性|功率因數(shù)特性241電機空載運行時，功率因數(shù)很低。工作特性|效率特性

效率隨著輸出功率P2怎樣變化?效率空載：輸出功率P2=0，故。負載：輸出功率逐步增大，效率也相應增大。不變損耗與可變損耗相等時，效率最大。負載繼續(xù)增大，銅耗急劇增大，效率反而降低。242

一、工作特性|效率特性243當不變損耗與可變損耗相等時，出現(xiàn)最大效率。二、三相異步電動機的機械特性244三相異步電動機輸出機械功率主要表現(xiàn)在輸出轉矩和轉速上，當三相異步電動機的外加定子電壓及頻率不變，轉差率變化時，電磁轉矩的變化規(guī)律曲線，稱為機械特性。245三相異步電機的機械特性二、三相異步電動機的機械特性三、三相異步電動機的特點246THANKYOU任務六

三相異步電動機的啟動和反轉

一、啟動起動：從電動機接入電網(wǎng)開始轉動，到達正常運轉為止。

起動要求：（1）起動電流盡可能小。（2）起動轉矩要足夠大。248直接啟動降壓啟動轉子串接電阻起動(繞線電動機）一、啟動星-三角（Y/△）降壓起動自耦變壓器降壓起動249起動方法：

1.直接啟動直接啟動：將電動機定子繞組直接接到具有額定電壓的電網(wǎng)上。250

1.直接啟動導致問題：啟動電流較大因為啟動時，轉子還沒有轉動，旋轉磁場以同步轉速切割轉子，這時轉子產生很大的感應電動勢，轉子電流很大，根據(jù)磁動勢平衡關系，電子電流非常大。那么就會損壞電機與供電電網(wǎng)。啟動轉矩不大因為啟動時，轉差率s=1，轉子功率因數(shù)很??；同時，對應的氣隙磁通減小。依據(jù)電磁轉矩公式

啟動轉矩比較小。那么可能無法啟動或者啟動過慢。251

1.直接啟動能否采用直接起動？

小容量電動機空載或輕載時，可以直接啟動。252

2.降壓啟動降壓啟動：電動機在啟動時降低加在定子繞組上的電壓，啟動結束后再加上額定電壓運行。253對于大、中容量的籠型電動機，當負載較輕時，可以采用降壓起動的方法以降低電動機的起動電流。

2.降壓啟動|星-三角（Y/△）降壓啟動起動：Y接法；正常運行：△接法。254

2.降壓啟動|星-三角（Y/△）降壓啟動Y接法啟動△接法啟動相電壓線電流啟動轉矩只能用于空載或輕載啟動255

2.降壓啟動|自耦變壓器降壓啟動利用自耦變壓器來降低啟動時加在定子三相繞組上的電壓。256

2.降壓啟動|自耦變壓器降壓啟動啟動：接經(jīng)自耦變壓器降壓后的交流電壓；正常運行：接額定電壓。257

2.降壓啟動|自耦變壓器降壓啟動自耦變壓器降壓啟動直接啟動相電壓線電流啟動轉矩只能用于空載或輕載啟動258

3.繞線電動機啟動|轉子串接電阻在轉子中串入多級對稱電阻增大啟動轉矩,減小啟動電流,使啟動過程平滑隨著轉速升高，逐漸切除電阻259260二、三相異步電動機的反轉三相異步電動機的旋轉方向取決于定子旋轉磁場的旋轉方向，并且兩者的方向相同。只要改變旋轉磁場的方向，就能使三相異步電動機反轉。將三相接線端中的任意兩相接線端對調，就改變了旋轉磁場的方向，從而使三相異步電動機反轉。261THANKYOU任務七三相異步電動機的調速和制動

一、異步電動機的調速異步電動機的轉速公式：變極調速變轉差率調速變頻調速263

1、變極調速改變電動機定子繞組的極對數(shù)來調速。有級調速，不平滑。在鼠籠型電機上應用。26412345300015001000750600

1、變極調速A1X1A2X2ii··A1A2X1X2··NNSSA1··A2X1X2SNA1X1A2X2ii??265

2、變轉差率調速在轉子回路中串電阻是改變轉差率調速常用的方法。無級調速，平滑。在繞線型電機上應用。266

2、變轉差率調速267

3、變頻調速改變供電電源的頻率來調速。無級調速，平滑；調速范圍大；最有前途的一種調速方式。268

3、變頻調速所以為保持磁通不變，要求2693、變頻調速（1）保持過載能力不變的變頻調速。（2）恒轉矩變頻調速。（3）恒功率變頻調速。270

基頻以下調速的機械特性

3、變頻調速271采用變頻調速的電力牽引交流傳動系統(tǒng)

二、異步電動機的制動制動：加上一個與電動機轉向相反的轉矩來使電動機迅速停轉或限制電動機的轉速。當電動機需要減速或停止轉動時272

二、制動273制動方法機械制動：加機械抱閘電氣制動能耗制動反接制動回饋制動

1、能耗制動274將正在運行中的異步電動機的定子繞組從交流電網(wǎng)斷開，接到一個直流電源上。

1、能耗制動275直流電流建立的靜止磁場與旋轉的轉子作用，產生與轉子旋轉方向相反的制動轉距，使轉子迅速停止轉動。。

2、反接制動276將正在電動機定子繞組的三相電源線的任意兩相對調，旋轉磁場立即反轉。運轉制動2、反接制動277產生與轉子旋轉方向相反的制動轉矩，使轉子迅速停止轉動。運轉制動

2、反接制動278串入電阻來限制定子電流；當轉速下降至零時，必須立即切斷電源。運轉制動

2、反接制動279線路簡單，制動力大，制動效果好；電流沖擊大，不宜在頻繁制動的場合下使用。運轉制動

3、回饋制動280電動機轉子的轉速大于旋轉磁場的轉速時，產生與轉子旋轉方向相反的制動轉矩，將外力作用于轉子的能量轉換成電能回饋給了電網(wǎng)。nF轉子T

n1n>n1

3、回饋制動281經(jīng)濟性能好，可將機械能變?yōu)殡娔芊邓突仉娋W(wǎng)；應用范圍窄，只有在轉速大于同步轉速時才能實現(xiàn)。nF轉子T

n1n>n1

3、回饋制動282電力機車再生制動283THANKYOU項目五劈相機和其它電動機任務八

單相異步電動機任務提出A任務目標B相關知識C任務實施D目錄CONTENTS思考題EPart任務一01任務提出任務提出定義：單相異步電動機是利用單相交流電源供電的一種小容量交流電機。優(yōu)點：結構簡單、成本低廉、運行可靠、維修方便等優(yōu)點及可以直接在單相220

V交流電源上使用的特點應用：單相異步電動機只做成小容量的，從幾瓦到幾百瓦，在家用電器（電扇、洗衣機、電冰箱、空調器等）及輕工業(yè)裝置上得到了廣泛的應用。缺點：與同容量的三相異步電動機比較，單相異步電動機的體積大，運行性能較差，效率較低。Part任務一02任務目標任務目標1.描述單相異步電動機的基本結構和工作原理；2.能描述單相異步電動機的起動、調速和反轉方法。Part任務一03相關知識相關知識1.基本結構

單相鼠籠式異步電動機的結構

單相異步電動機的類型很多，除罩極電動機的定子具有凸出的磁極外，其余各類單相異步電動機定子鐵心和普通三相異步電動機的相似。相關知識2.工作原理

相關知識2）基本原理

單相異步電動機示意圖

當單相異步電動機的定子繞組（工作繞組）接單相交流電源時，產生一個脈動磁場，此脈動磁場可分解為兩個大小相等、轉速相等而轉向相反的旋轉磁場和（證明略）。

相關知識2）基本原理

當異步電動機的轉子靜止不動時，轉子對正向旋轉磁場和反向旋轉磁場的轉差率都等于１，電磁轉矩和大小相等、方向相反。因此，合成電磁轉矩為零，電動機不能自行起動。

如果借助外力使電動機的轉子以轉速向某一方向（如向正向旋轉磁場的方向）轉動，正向旋轉磁場所產生的電磁轉矩大于反向旋轉磁場所產生的電磁轉矩。所以運行時的旋轉方向由起動時的轉動方向而定。只要外力把轉子向任一方向驅動，轉子就將沿著該方向繼續(xù)旋轉，直到接近同步轉速。相關知識2）基本原理

單相異步電動機的機械特性曲線

由于在單相異步電動機中始終存在一個反向旋轉磁場，因此單相異步電動機的損耗較大，效率較低，功率因數(shù)也較低。這樣，就使得單相異步電動機的效率等總是低于三相異步電動機。

相關知識3.分類和起動方法

單相電容起動電動機1）單相電容起動電動機

單相電容起動電動機有較大的起動轉矩，但起動電流也較大，適用于各種滿載起動的機械，如小型空氣壓縮機，在部分電冰箱壓縮機中也有采用。相關知識3.分類和起動方法

單相電容運轉電動機2）單相電容運轉電動機

單相電容運轉電動機結構簡單，維護保養(yǎng)方便，只要任意改變主繞組（或輔繞組）的首端、末端與電源的接線，即可改變旋轉磁場的轉向，從而使電動機反轉。這類電動機常用于吊扇、臺扇、洗衣機、吸塵器等。相關知識3.分類和起動方法

單相電阻起動電動機3）單相電阻起動電動機

這種電動機起動轉矩不大，宜于空載起動。相關知識3.分類和起動方法

單相電阻起動電動機4）單相雙值電容電動機

單相雙值電容電動機具有相對較高的起動轉矩、效率及功率因數(shù)，適用于機床、農副產品加工機械、醫(yī)療器械等。Part任務一04任務實施任務實施1.電冰箱的起動

單相電阻起動電動機

家用電冰箱中拖動壓縮機的單相異步電動機較多采用電阻R起動。PTC組件的工作特性圖

由于該類電動機起動轉矩小，因此當電冰箱在