電機(jī)基本原理及預(yù)防性試驗(yàn)

1、電機(jī)基本原理及預(yù)防性試驗(yàn),廣西恒達(dá)電機(jī)科技有限公司,電機(jī)基本原理,一,電機(jī)現(xiàn)場周期預(yù)防性試驗(yàn),二,七,電機(jī)基本原理及預(yù)防性試驗(yàn),3,一.電機(jī)基本原理,一.電機(jī)的基本原理與分類,電機(jī)是一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換或信號轉(zhuǎn)換的電磁機(jī)械裝置。就能量轉(zhuǎn)換的功能來看，電機(jī)可分為兩大類。 第一類是發(fā)電機(jī)，它把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；通過原動機(jī)先把各類一次能源蘊(yùn)藏的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，然后通過發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。 第二類是電動機(jī)，它是把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用來驅(qū)動各種用途的生產(chǎn)機(jī)械和其他裝置。它們的工作原理都是以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)。,由于一次能源形態(tài)的不同，可制成不同的發(fā)電機(jī)。利用水力資源，與水輪機(jī)配合，可制成水輪發(fā)電機(jī)；

2、利用煤、石油等資源的熱能，和鍋爐、汽輪機(jī)配合，可制成汽輪發(fā)電機(jī)。此外，還有利用風(fēng)能、原子能、地?zé)崮堋⒗饶茉吹母黝惏l(fā)電機(jī)。 根據(jù)應(yīng)用場合的要求和電源的不同，電動機(jī)有交流感應(yīng)電動機(jī)、交流同步電動機(jī)、直流電動機(jī)，以及滿足不同需求的控制電機(jī)和特種電機(jī)等。,一.電機(jī)的基本原理與分類,二.異步電機(jī) 異步電機(jī)亦稱感應(yīng)電機(jī)，定、轉(zhuǎn)子間靠電磁感應(yīng)作用，在轉(zhuǎn)子內(nèi)感應(yīng)電流以實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，感應(yīng)電機(jī)一般用作電動機(jī)。 異步電動機(jī)是由電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種交流電機(jī)，其負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速與所接電源頻率之比不是恒定值。而感應(yīng)電動機(jī)是一種應(yīng)用最為普遍的異步電動機(jī)，僅一套繞組(一般為定子繞組)連接電源，而轉(zhuǎn)子繞組不需與其他電源相

3、連接，轉(zhuǎn)子繞組電流是感應(yīng)產(chǎn)生的。在不致引起誤解或混淆的情況下，也可稱感應(yīng)電動機(jī)為異步電動機(jī)。這里論及的電動機(jī)其實(shí)質(zhì)為感應(yīng)電動機(jī)。,二 .異步電機(jī) 異步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠，以及重量較輕，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)有較高的運(yùn)行效率和較好的工作特性，從空載到滿載范圍內(nèi)接近恒速運(yùn)行，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械和家用電器的傳動要求。異步電動機(jī)還便于派生成各種防護(hù)型式，以適應(yīng)不同環(huán)境條件的需要。隨著電力電子器件及交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，由異步電動機(jī)和變頻器組成的交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能及經(jīng)濟(jì)性已可與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美，且使用維護(hù)簡便，因而應(yīng)用愈來愈廣泛。 異步電動機(jī)在各種電動機(jī)中應(yīng)

4、用最廣，需要量最大，在各種電氣傳動系統(tǒng)中，有90左右采用異步電動機(jī)驅(qū)動，在電網(wǎng)總負(fù)載中，異步電動機(jī)占60左右。從用電量而言，使用量最大的是中小型三相異步電動機(jī)。,三. 同步電機(jī),同步電機(jī)也是一種常用的交流電機(jī)，同步電機(jī)的特點(diǎn)是穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n與電網(wǎng)頻率 f 之間具有固定不變的關(guān)系n=ns=60 f / p（轉(zhuǎn)分），轉(zhuǎn)速ns稱為同步轉(zhuǎn)速。若電網(wǎng)頻率不變，則穩(wěn)態(tài)時(shí)，同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒為常值而與負(fù)載的大小無關(guān)。 從原理上看，同步電機(jī)既可用作發(fā)電機(jī)，亦可用作為電動機(jī)或補(bǔ)償機(jī)?，F(xiàn)代發(fā)電站中的交流發(fā)電機(jī)幾乎全部都是同步發(fā)電機(jī)，在工礦企業(yè)和電力系統(tǒng)中，同步電動機(jī)和補(bǔ)償機(jī)用得也不少 。,四. 直流電機(jī),

5、直流電機(jī)是電機(jī)的主要類型之一。直流電動機(jī)以其良好的起動性能和調(diào)速性能著稱，直流發(fā)電機(jī)供電質(zhì)量較好，常常作為勵(lì)磁電源和某些工業(yè)中的直流電源。與交流電機(jī)相比，直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，可靠性較差，使它的應(yīng)用受到限制。近年來，與電力電子裝置結(jié)合而具有直流電機(jī)性能的電機(jī)不斷涌現(xiàn)，使直流電機(jī)有被取代的趨勢。盡管如此，直流電機(jī)仍有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。,五.電動機(jī)的主要性能指標(biāo),1.效率 電動機(jī)輸出機(jī)械功率與輸入電功率之比，通常以百分?jǐn)?shù)表示。 效率是電動機(jī)最重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一，直接影響電動機(jī)有效材料用量和運(yùn)行費(fèi)用。較高的運(yùn)行效率可以為用戶帶來顯著的節(jié)能效果，但電動機(jī)的有效材料用量增加，成本及

6、售價(jià)將要提高。同時(shí)，較高的效率能否充分發(fā)揮作用還與電動機(jī)的年運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行時(shí)負(fù)載率有關(guān)，電動機(jī)年運(yùn)行時(shí)間越長，運(yùn)行負(fù)載率越高，提高效率后的節(jié)能效果越顯著。 2. 功率因數(shù) cos 電動機(jī)輸入有效功率與視在功率之比。 3. 堵轉(zhuǎn)電流 I1（起動電流Ist） 電動機(jī)在額定電壓、額定頻率和轉(zhuǎn)子堵住時(shí)從供電回路輸入的最大穩(wěn)態(tài)方均根電流。,4. 電機(jī)的轉(zhuǎn)矩 電機(jī)額定輸出轉(zhuǎn)矩的工程計(jì)算公式為式中：T：電機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩（單位N.m） Pmech：電機(jī)的軸功率（單位kW） n：電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速（單位r/min） 5. 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩T1（起動轉(zhuǎn)矩Tst） 電動機(jī)在額定電壓、額定頻率和轉(zhuǎn)子堵住時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的最小測得

7、值。 增大轉(zhuǎn)子電阻，起動轉(zhuǎn)矩Tst將隨之增大，直到達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩值為止。對于繞線型電機(jī)，可以在轉(zhuǎn)子中接入外加電阻來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。,五.電動機(jī)的主要性能指標(biāo),6. 最小轉(zhuǎn)矩Tu（Tmin） 電動機(jī)在額定電壓、額定頻率下，在零轉(zhuǎn)速與對應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速之間所產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)異步轉(zhuǎn)矩的最小值。 7. 最大轉(zhuǎn)矩Tb（Tmax） 電動機(jī)在額定電壓、額定頻率下所能產(chǎn)生的最大穩(wěn)態(tài)異步轉(zhuǎn)矩。 最大轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，與定、轉(zhuǎn)子漏抗之和近似成反比；最大轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)子電阻值無關(guān)，最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為過載能力，如果負(fù)載的制動轉(zhuǎn)矩大于最大轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)就會停轉(zhuǎn)。為保證電動機(jī)不因短時(shí)過載而停轉(zhuǎn)，通常最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)取1

8、.62.5。 8. 噪聲 電動機(jī)在空載穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)A計(jì)權(quán)聲功率級（dB(A)），以及在額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)超過空載運(yùn)行的噪聲聲功率級增量。 9. 振動 電動機(jī)在空載穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)振動速率有效值（mm/s）,五.電動機(jī)的主要性能指標(biāo),13,13,1. 旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生,旋轉(zhuǎn)磁場：按一定規(guī)律分布的磁場，極性和大小不變，圍繞一個(gè)軸心在空間以一定轉(zhuǎn)速不斷旋轉(zhuǎn)的磁場。,A-X、B-Y、C-Z三個(gè)線圈的始端（或末端）在空間上彼此互隔120分布在定子鐵心內(nèi)圓的圓周上，構(gòu)成了對稱三相繞組。把三個(gè)繞組接成星形，并接通對稱的三相電源上，于是，在定子三相繞組中通過三相電流。,旋轉(zhuǎn)磁場是如何產(chǎn)生的？,六. 三相異步電動機(jī)的工作原理

9、,三相繞組作星形連接,14,14,B相從A相后移120 C相從B相后移120 A相從C相后移120,當(dāng)三相對稱繞組接上三相對稱電源，就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。,N,S,N,N,N,S,S,S,以記號 表示流入，以記號流出,15,15,1. 旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生,獲得旋轉(zhuǎn)磁場的條件： 1） 有一組三相對稱的繞組，也即三個(gè)線圈組成的三相繞組在空間位置必須互成120。 2） 在對稱的三相繞組中通過對稱的三相電流。,旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向與三相電流的相序一致。若要改變磁場的轉(zhuǎn)向，只要改變通入定子繞組的三相電流的相序，即變更任意兩根電源的進(jìn)線，便可達(dá)到改變磁場轉(zhuǎn)向的目的。,如何改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向？為什么？,六. 三相異步電動機(jī)

10、的工作原理,16,16,N1,N2,S2,S1,N1,S1,S2,N2,N1,S1,N1,S1,N2,N2,S2,S2,4 極旋轉(zhuǎn)磁場示意圖,17,17,式中，ns為同步轉(zhuǎn)速，單位r/min；,p 極對數(shù)； f1 交流電源的頻率。,可以看出，當(dāng)交流電流變化一周時(shí)，一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360，兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場只轉(zhuǎn)過180。顯然兩對磁極較一對磁極旋轉(zhuǎn)磁場的速度慢了一半，以此類推，電流變化一周時(shí)（360電角度），其旋轉(zhuǎn)磁場就在空間轉(zhuǎn)過1/p 轉(zhuǎn)，若定子電源的頻率為 f1，則旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘轉(zhuǎn)速ns為,六. 三相異步電動機(jī)的工作原理,18,18,2. 三相異步電動機(jī)的工作原理,三相異步電動機(jī)圓

11、柱形的轉(zhuǎn)子鐵心上，嵌有均勻分布的導(dǎo)條，導(dǎo)條兩端分別用端環(huán)將它們連接成一個(gè)整體。 三相異步電動機(jī)的定子鐵心上嵌有三相對稱繞組，接通三相對稱電源后，在定子、轉(zhuǎn)子之間的氣隙內(nèi)產(chǎn)生了以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條被這種旋轉(zhuǎn)磁場切割，在導(dǎo)條內(nèi)產(chǎn)生感生電流，磁場又對導(dǎo)條產(chǎn)生電磁力。于是轉(zhuǎn)子就跟著旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)。,右手定則 決定電流 方向,左手定則 決定導(dǎo)條 受力方向,六. 三相異步電動機(jī)的工作原理,19,19,三相異步電動機(jī)定子接三相電源后，定子中會有三相電流，定子電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢，圓形旋轉(zhuǎn)磁密，若轉(zhuǎn)子靜止，轉(zhuǎn)子鼠籠導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁密有相對運(yùn)動而感應(yīng)電動勢，由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條彼此在端部短路，于是導(dǎo)條中有電

12、流，不考慮電動勢與電流的相位差時(shí)，電流的方向同電動勢方向，這樣，導(dǎo)條就在磁場中受力，用左手定則確定受力方向。轉(zhuǎn)子受力，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，如果電磁轉(zhuǎn)矩能克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子便就能旋轉(zhuǎn)起來，并加速旋轉(zhuǎn)。,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后，轉(zhuǎn)速為n，只要nns(ns為旋轉(zhuǎn)磁動勢同步轉(zhuǎn)速），轉(zhuǎn)子導(dǎo)條與磁場仍有相對運(yùn)動，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)相同方向的電動勢、電流及受力，電磁轉(zhuǎn)矩仍舊為逆時(shí)針方向，轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，穩(wěn)定運(yùn)行?？梢姡惒诫妱訖C(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到同步轉(zhuǎn)速ns，異步二字就由此而來。,2. 三相異步電動機(jī)的工作原理,六. 三相異步電動機(jī)的工作原理,20,20,3. 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu),六. 三相異步電動機(jī)的工作原理,21,21

13、,22,22,3. 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu),六. 三相異步電動機(jī)的工作原理,23,23,3. 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu),六. 三相異步電動機(jī)的工作原理,3.1 定子,定子是異步動機(jī)的靜止部分，由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座等部件組成。,機(jī)座,有繞組定子鐵心,定子繞組電路部分感應(yīng)電勢。 定子鐵心磁路部分，放置定子繞組。 一般采用導(dǎo)磁性能良好和比損耗小的電工硅鋼片疊成。 為了嵌放定子繞組，在定子鐵心內(nèi)圓沖出許多形狀相同的槽定子槽。,（1）定子鐵心：,定子鐵心作為電機(jī)的磁路，一般由0.350.5mm厚的硅鋼片沖制、疊壓而成。鋼片的表面涂有絕緣漆，內(nèi)園表面沖有均勻分布的槽，槽內(nèi)嵌韓定子繞組，槽形可分為開口、半開

14、口等幾種形式。,異步電機(jī)定子沖片,(a) 半閉口槽 (b) 開口槽 (c)半開口槽 感應(yīng)電動機(jī)的定子槽形,（1）定子鐵心：,半閉口槽形的優(yōu)點(diǎn)是電動機(jī)的效率和功率因數(shù)較高，缺點(diǎn)是繞組絕緣和嵌線比較困難，一般用于中小型電動機(jī)中。 半開口槽形可以嵌放成型繞組，一般用于大型低壓電動機(jī)中。 開口槽形可以嵌放成型繞組，繞組可以事先經(jīng)過絕緣處理后再放入槽內(nèi)，因此繞組的絕緣處理比半閉口槽形方便，用于高壓電動機(jī)中。,(a) 半閉口槽 (b) 開口槽 (c)半開口槽 感應(yīng)電動機(jī)的定子槽形,（1）定子鐵心：,（2）定子繞組：,定子繞組的作用是通入三相交流電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。通常繞組是用高強(qiáng)度漆包線繞制成各種型式的線

15、圈，嵌入定子槽內(nèi)。大容量的電動機(jī)采用成型線圈，經(jīng)過絕緣處理后，再嵌放在定子槽內(nèi)。,（2）定子繞組：,電機(jī)每相繞組的匝數(shù)和導(dǎo)線截面積，是按照每相額定電壓和電流設(shè)計(jì)的。使用時(shí)，如果三相電源電壓（線電壓）等于電動機(jī)每相額定電壓，繞組可采用三角形接法；如果電源電壓是每相繞組電壓的 ，則需采用星形接法。,（2）定子繞組：,a)形接法 b）Y形接法 三相電動機(jī)接線板端子排列,（2）定子繞組：,三相繞組可接成星形（Y）或接成三角形（）。為了便于接線，常將三相繞組的六個(gè)出線頭引至接線盒中，,（2）定子繞組：,三相繞組可接成星形（Y）或接成三角形（）。為了便于接線，常將三相繞組的六個(gè)出線頭引至接線盒中，,（2）

16、定子繞組：,三相繞組可接成星形（Y）或接成三角形（）。為了便于接線，常將三相繞組的六個(gè)出線頭引至接線盒中，,（3）機(jī)座：,機(jī)座的作用是固定定子鐵心和定子繞組，并以兩個(gè)端蓋支承轉(zhuǎn)子，同時(shí)期保護(hù)整個(gè)電動機(jī)和散發(fā)電動機(jī)運(yùn)行中所產(chǎn)生的熱量的作用。 機(jī)座一般采用鑄鐵件、鋼件等制成。,3.2 轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子是電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸和滑環(huán)等部件組成。,籠型轉(zhuǎn)子,（1）.轉(zhuǎn)子鐵心,轉(zhuǎn)子鐵心作為電動機(jī)磁路的一部分，是由0.350.5mm厚的硅鋼片沖制、疊壓而成。固定在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子表面沖有均勻分布的槽，槽內(nèi)嵌放轉(zhuǎn)子繞組。為了改善電動機(jī)的起動性能，鼠籠式電動機(jī)轉(zhuǎn)子的鐵心，一般采用斜槽結(jié)構(gòu)（即轉(zhuǎn)子的

17、槽并不與軸線平行，而是傾斜一個(gè)角度）。此外，還有雙鼠籠和深槽結(jié)構(gòu)。,繞線轉(zhuǎn)子鐵心,轉(zhuǎn)子鐵心槽形,鑄鋁轉(zhuǎn)子,（1）.轉(zhuǎn)子鐵心,（2）.轉(zhuǎn)子繞組,用以切割定子磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電流，并在旋轉(zhuǎn)磁場作用下使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。按結(jié)構(gòu)型式不同，可分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子兩種。 鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組是由安放在槽內(nèi)的裸銅導(dǎo)體，這些導(dǎo)體兩端焊接在端環(huán)上，因其形狀和鼠籠一樣，所以叫鼠籠式轉(zhuǎn)子，采用離心鑄鋁或低壓鑄鋁一次澆鑄成型。,銅排籠型轉(zhuǎn)子,鑄鋁籠型轉(zhuǎn)子,（2）.轉(zhuǎn)子繞組,繞線式轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組基本相同。其極對數(shù)和定子繞組一樣，三相繞組的末端連在一起作星形連接，三個(gè)始連接在三個(gè)滑環(huán)上，與外電路相連接。,繞線轉(zhuǎn)子,U,V

18、,W,K L M,（3）.轉(zhuǎn)軸,用以傳遞轉(zhuǎn)矩，支撐轉(zhuǎn)子的重量，一般由鋼及合金鋼經(jīng)過機(jī)械加工而成。,轉(zhuǎn)軸,（4）.滑環(huán)與電刷,作為繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組與電路連接的部件，三個(gè)滑環(huán)與轉(zhuǎn)軸之間，都要彼此絕緣。通過電刷和滑環(huán)與起動變阻器相連接?；h(huán)在材料有青銅、黃銅、低碳鋼等。電刷常用的有石墨、電化石墨、金屬石墨等。,集電環(huán)與刷架,（5）.氣隙,氣隙大小對電機(jī)性能影響很大。 氣隙越大，磁阻越大，產(chǎn)生同樣大小的旋轉(zhuǎn)磁場需要的勵(lì)磁電流越大。使功率因數(shù)變壞。 但氣隙大可以減小氣隙磁場中的諧波含量，減小附加損耗，改善啟動性能。 氣隙過小，安裝困難，運(yùn)行不安全。,（6）.其它,異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)件還包括端蓋（分

19、別裝在機(jī)座的兩側(cè)，起支撐轉(zhuǎn)子的作用，軸承（連接轉(zhuǎn)動部分與靜止部分，采用滾動軸承或滑動軸承，減少摩擦）軸承蓋。,鑄鐵端蓋,滾動軸承,45,45,假定線圈abcd在恒定磁場中勻速旋轉(zhuǎn)，則線圈中會感應(yīng)出一個(gè)交變的電動勢。,1、直流電動勢的產(chǎn)生,七 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu),46,46,換向器的構(gòu)成,七 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu),將集電環(huán)1、2改成為對徑放置的兩個(gè)弧形導(dǎo)電片，兩導(dǎo)電片在未與線圈相聯(lián)時(shí)，彼此間是相互絕緣的，這就是簡單的換向器，導(dǎo)電片稱為換向片。,47,47,如果線圈旋轉(zhuǎn)，在交變電動勢改變方向的過程中，將電刷A、B與集電環(huán)1、2的接觸加以變換，則可以在電刷A、B兩端獲得直流電動勢。

20、,1、直流電動勢的產(chǎn)生,七 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu),48,48,當(dāng)原動機(jī)驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 后，如右圖。,可見，和電刷A接觸的導(dǎo)體總是位于N極下，和電刷B接觸的導(dǎo)體總是位于S極下，,導(dǎo)體ab在S極下，a點(diǎn)低電位，b點(diǎn)高電位；導(dǎo)體cd在N極下，c點(diǎn)低電位，d點(diǎn)高電位；電刷A極性仍為正，電刷B極性仍為負(fù)。,1、直流電動勢的產(chǎn)生,49,49,2.直流發(fā)電機(jī)基本工作原理, E , E ,輸出 直流電,換向,原動機(jī),感應(yīng)電動 勢、電流,電磁轉(zhuǎn)矩 （阻轉(zhuǎn)矩）,驅(qū)動,電磁 關(guān)系,直流發(fā)電機(jī)就將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能,50,50,換向器和電刷作用,將線圈中的交流電勢整流成刷間的直流電勢； 把轉(zhuǎn)動的電路與外

21、面不轉(zhuǎn)的電路連接。,2、直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理,從刷間電勢波形看，電勢脈動很大，為了減小電勢的脈動程度，實(shí)際電機(jī)采用很多元件組成電樞線圈，均勻分布在電樞表面，并按一定規(guī)律連接，刷間串聯(lián)元件數(shù)增多，脈動減小，就得到所需的直流電。,平滑波形,51,51,有4個(gè)線圈的直流電機(jī)，在電刷A、B間的電動勢等于其間串聯(lián)各線圈的電動勢的代數(shù)和。從波形看，電刷間電動勢的脈動大為減小，若每極下有8個(gè)線圈時(shí)，脈動值最大也不會達(dá)其平均值的1%。,2、直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理,有4個(gè)線圈的直流電機(jī)及其電動勢波形,52,52,平均電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生,當(dāng)線圈中電流流動，根據(jù)左手定則載流導(dǎo)體受電磁力而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向與驅(qū)動方向相

22、反，如果電流的大小不變，磁通密度在垂直于導(dǎo)體運(yùn)動方向的空間按正弦規(guī)律分布，線圈勻速旋轉(zhuǎn)，其波形如下所示；,2、直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理,由于電磁轉(zhuǎn)矩方向與驅(qū)動方向相反，因此是阻力距。,53,53,平均電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生,左圖中，在具有集電環(huán)結(jié)構(gòu)的電機(jī)中，由電刷A、B通入直流電流，根據(jù)左手定則，要想產(chǎn)生一個(gè)單方向的平均電磁轉(zhuǎn)矩是不可能的。因?yàn)?，?dāng)導(dǎo)體位于不同機(jī)型的磁極下時(shí)，導(dǎo)體中流過的電流必須改變方向，才能使電磁轉(zhuǎn)矩的方向保持不變。,3、直流電動機(jī)的基本工作原理,54,54,平均電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生,采用與發(fā)電機(jī)相同結(jié)構(gòu)，通過電刷A、B流過直流電流，電流從電刷A流進(jìn)，自B流出，根據(jù)左手定則，載流導(dǎo)體受電磁

23、力而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向都是逆時(shí)針方向，如果電流的大小不變，磁通密度在垂直于導(dǎo)體運(yùn)動方向的空間按正弦規(guī)律分布，線圈勻速旋轉(zhuǎn)，其波形如下所示；,3、直流電動機(jī)的基本工作原理,55,55,平均電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生,由波形圖可以看出，轉(zhuǎn)矩是變化的，除了平均轉(zhuǎn)矩外，還包括交變轉(zhuǎn)矩。為了減小交變轉(zhuǎn)矩的脈動，可以增多線圈的數(shù)目。,3、直流電動機(jī)的基本工作原理,直流電動機(jī)就將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。,換向器恰好又擔(dān)負(fù)了把電刷外的直流電流改變?yōu)榫€圈內(nèi)的交流電流的任務(wù)。,換向器和電刷作用,56,56,電樞繞組,N,S,a,b,c,d,電刷,換向片,轉(zhuǎn)動方向,磁極,3、直流電動機(jī)的基本工作原理,57,57,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

24、,58,58,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),1風(fēng)扇；2機(jī)座；3電樞；4主磁極；5刷架； 6換向器；7端蓋；8-換向極；9出線盒；10接線板,59,59,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),(1)、定子,定子通常指磁路中靜止部分及其機(jī)械支撐，包括機(jī)座、磁軛、主極、換向極等。 1）機(jī)座與磁軛 機(jī)座有兩種型式：整體（磁軛）和疊片（磁軛）機(jī)座。 整體（磁軛）機(jī)座，擔(dān)負(fù)雙重任務(wù)，即作為電機(jī)的機(jī)械支撐（機(jī)座），又是磁極間磁通的通路（磁軛）。所用的材料要求具有良好的導(dǎo)磁性能，因此一般不用鑄鐵，而用鑄鋼或鋼筒做成。并且，為了使磁路中的磁通密度不致太高，要求有一定的導(dǎo)磁面積，這常使其在機(jī)械強(qiáng)度和剛度上大有富余。 在調(diào)速要求高

25、的電機(jī)中，這種整塊鋼做成的磁軛，比較不利。因?yàn)檎{(diào)速而要求主極磁通相應(yīng)的有快速變化時(shí)，定子磁軛中的渦流效應(yīng)常常阻尼了這種變化，使時(shí)間常數(shù)變大，同樣的原因會對換向不利，在這種情況下，就必須采用疊片（磁軛）機(jī)座以減少渦流效應(yīng)。其磁軛用幾毫米厚的薄鋼板疊成，鋼板間涂漆，相互絕緣，整個(gè)疊片磁軛固定在機(jī)座上，此時(shí)機(jī)械支撐與磁軛的作用分開，這樣的機(jī)座可以用鑄鐵；中大型電機(jī)常用鋼板焊成。,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),(1)、定子,2）主磁極 主磁極的作用，是使電樞表面的氣隙磁通密度在空間按一定形狀分布，并且能在磁極上固定勵(lì)磁繞組。 主磁極通常用0.5-3mm厚的低碳鋼板沖成一定的形狀的沖片，然后疊壓成凸形磁極，

26、主極疊片一般用鉚釘鉚成整體，再用螺釘固定在機(jī)座內(nèi)腔（磁軛）上。,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),中大型直流電機(jī)主極沖片,主磁極裝配,主極裝配圖,2）主磁極-勵(lì)磁繞組 主極勵(lì)磁繞組又稱為主極繞組，它是集中式矩形線圈，繞制好后套裝在凸極上，是產(chǎn)生主磁場的基本部件。當(dāng)繞組通過電流時(shí)，每個(gè)磁極將交替呈現(xiàn)N極和S極，應(yīng)使相鄰的主磁極的極性相反，因此定子相鄰主極線圈必須反接串聯(lián)。容量大的電機(jī)采用并聯(lián)接線，但必須保持其極性不變。 永磁式的主磁極采用永久磁鐵制成，故沒有主極繞組。,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),勵(lì)磁繞組極性與接線 a）串聯(lián)接線 b)并聯(lián)接線,2）主磁極-補(bǔ)償繞組 補(bǔ)償繞組，嵌裝在主磁極的極靴上，補(bǔ)償繞組

27、與電樞繞組串聯(lián)，其電流方向與所對應(yīng)的主磁極下電樞繞組的電流方向相反，從而補(bǔ)償交軸電樞反應(yīng)。,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),補(bǔ)償繞組示意圖,2）主磁極-補(bǔ)償繞組 大中型的直流電機(jī)一般電樞電流較大，電樞反應(yīng)將使氣隙磁場嚴(yán)重畸變，從而形成換向片間的電位差火花而導(dǎo)致環(huán)火。如果在主磁極的極靴槽中安裝補(bǔ)償繞組，并和電樞繞組串聯(lián)，補(bǔ)償繞組產(chǎn)生的磁動勢與電樞繞組磁動勢方向相反，從而消除交軸電樞磁動勢的影響，使氣隙磁場在負(fù)載時(shí)不產(chǎn)生畸變，可消除電位差火花，防止環(huán)火。另一方面補(bǔ)償繞組與換向極繞組同軸，兩者在交軸所建立的磁動勢方向相同，從而可使換向極繞組安匝數(shù)減小，以減小換向極的漏磁通，提高換向極磁路的線性度。改善電機(jī)

28、運(yùn)行和承受沖擊負(fù)荷的換向性能。,補(bǔ)償繞組示意圖,2）主磁極-補(bǔ)償繞組 由于補(bǔ)償繞組用銅量較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此只在大中容量的直流電機(jī)中才采用。 補(bǔ)償繞組的接線方式有三種： 1）全部補(bǔ)償線圈串聯(lián)后，與換向極繞組串聯(lián)于電樞一端。 2）全部補(bǔ)償線圈串聯(lián)后，與換向極繞組分別串接在電樞兩端。 3）每極補(bǔ)償繞組分別與同極性的換向極逐個(gè)穿插串聯(lián)。,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),帶換向繞組和補(bǔ)償繞組的電樞繞組,補(bǔ)償繞組的安置展開圖,2）主磁極-補(bǔ)償繞組 補(bǔ)償繞組的基本結(jié)構(gòu)型式有三種： 1）菱形補(bǔ)償繞組，一般由漆包園線繞制，用于梨形補(bǔ)償槽的小型電機(jī)。 2）同心式補(bǔ)償繞組由外包絕緣的扁銅線繞制，用于開口補(bǔ)償槽的中型電機(jī)

29、，為了減少補(bǔ)償齒槽對電樞表面鐵耗的影響，采用磁性槽楔。 3）條式補(bǔ)償繞組由裸銅排制成，分直線和端線兩部分，嵌線時(shí)，將外包絕緣的直線部分穿入半閉口或閉口的補(bǔ)償槽內(nèi)，然后聯(lián)接端線部分，組成線圈。為了防止補(bǔ)償繞組在電磁力的作用下發(fā)生移動，在端部用絕緣墊塊和玻璃絲帶綁扎。,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),(1)、定子,3）換向極 換向極安裝在相鄰兩主極之間，故稱為間極或附加極，其作用是幫助換向，減小火花而設(shè)置。一般有幾個(gè)主極就有幾個(gè)換向極。 換向極形狀簡單，常用厚鋼板刨削而成，同樣，在磁通變化快而換向要求高的場合，換向極也要求用鋼片絕緣后疊裝而成。 換向極上裝有換向極線圈，一般有粗的扁銅線繞成，只有幾匝，換

30、向極繞組總是與電樞繞組串聯(lián)。,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),換向極結(jié)構(gòu),3）換向極 換向極繞組的極性不能接錯(cuò)，否則會產(chǎn)生環(huán)火而把換向器損壞。換向極與主極極性必須遵循一定的關(guān)系，即運(yùn)用于電動機(jī)時(shí)，換向極極性應(yīng)與順轉(zhuǎn)向前面的主極極性相反，用作發(fā)電機(jī)則與順轉(zhuǎn)向前面的主極極性相同。,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),換向極與主磁極的極性關(guān)系,用作電動機(jī),用作發(fā)電機(jī),3）換向極 換向極的作用是：當(dāng)電機(jī)有負(fù)載時(shí)，電樞電流流過換向極繞組產(chǎn)生磁動勢，其方向與交軸電樞磁動勢相反，其大小則應(yīng)除抵消換向極下交軸電樞反映磁動勢外，還要在換向區(qū)內(nèi)建立一個(gè)適當(dāng)?shù)耐獯艌觯磽Q向磁場，使換向元件產(chǎn)生附加電動勢，以抵消電抗電動勢，就可使換

31、向元件的總電動勢接近零值，從而改善電機(jī)的換向。,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),裝置換向極改善換向,(2)、轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子部分包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、風(fēng)扇、轉(zhuǎn)軸和軸承。 1）電樞鐵心 它提供主極下的通路，當(dāng)電樞在磁場中旋轉(zhuǎn)時(shí)，鐵心中的磁通方向不斷變化，因而也會產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，通常用0.5mm厚的硅鋼片或冷軋硅鋼片疊成，片間涂絕緣漆以減少損耗，硅鋼片上還沖出轉(zhuǎn)子槽，以便嵌放電樞繞組。,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),電樞沖片,容量稍大的電機(jī)，電樞鐵心在軸向分成幾段，各段留出10mm左右的間隙，作為徑向通風(fēng)溝。,(2)、轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子部分包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、風(fēng)扇、轉(zhuǎn)軸和軸承。,4. 直流電機(jī)的

32、基本結(jié)構(gòu),1風(fēng)扇；2繞組；3電樞鐵心； 4綁帶；5換向器；6軸,(2)、轉(zhuǎn)子,2）電樞繞組 用帶絕緣的銅導(dǎo)線繞成一個(gè)一個(gè)的線圈元件，嵌放在電樞鐵心的槽中，各元件按一定的規(guī)律連接的相應(yīng)的換向片上，全部這些元件就組成了電樞繞組。 元件可以是多匝的，也可能只有一匝，繞組導(dǎo)線的截面積決定于元件內(nèi)通過電流的大小，小電機(jī)一般用帶絕緣的園導(dǎo)線；電流較大的用矩形截面的導(dǎo)線。,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),繞組元件在槽中的位置,(2)、轉(zhuǎn)子,3）換向器 換向器由許多換向片組成，這些換向片彼此以云母片相互絕緣，全部又以云母環(huán)對地絕緣，換向片由梯形銅排制成，尾端開溝或接有連接片（稱升高片），以供電樞繞組元件端線焊于其中

33、。 換向器的結(jié)構(gòu)型式有多種，中小型電機(jī)常用燕尾式，以使用V形截面的壓圈夾緊，在燕尾與V形壓圈間墊以V形云母環(huán)，使其互相絕緣。,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),1套筒；2壓圈；3V形云母環(huán)； 4換向片；5云母片；6壓圈,(2)、轉(zhuǎn)子,3）換向器 換向器的直徑總是小于電樞直徑，為了使電樞繞組的接頭與換向片相連接，升高片是換向片與電樞繞組的中間聯(lián)接零件。在小型電機(jī)中，換向器直徑與電樞直徑相差較小，也可將換向片的一端加高來省去升高片。,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),升高片與換向片的聯(lián)接,3)換向器,常用的中小型換向器結(jié)構(gòu) 1-螺母；2-V形壓圈；3-V形絕緣環(huán)；4-換向片；5-絕緣套筒；6-套筒； 7-螺釘；8

34、-緊固螺釘,(3)、其他部分,1）電刷裝置 直流電機(jī)電樞繞組和電流均通過電刷裝置與外電路相接，電刷本身是由石墨等做成的導(dǎo)電塊，放在刷握內(nèi)，刷握再裝于刷架上，根據(jù)電流大小的不同，每個(gè)刷架上裝有一個(gè)電刷或一組并聯(lián)的電刷，同極性刷架上的電流匯集成一起后，引向接線板，再通向機(jī)外。電刷組的數(shù)目一般等于主極的數(shù)目，各電刷組在換向器表面的分布應(yīng)是等距的，電刷有一定的正確位置。,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),1電刷；2刷握；3彈簧壓板；4刷架座；5刷桿,(3)、其他部分,2）軸承支撐 中小電機(jī)一般用滾動軸承，大型電機(jī)用滑動軸承。中小電機(jī)的軸承座固定于機(jī)座兩端的端蓋上，安裝運(yùn)行比較方便。在大型電機(jī)中，用座式軸承直接

35、支撐在電機(jī)底板上。安裝時(shí)，要求來調(diào)整軸的中心位置。,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),直流電機(jī)軸承,(3)、其他部分,3）結(jié)構(gòu)型式 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式與其他交流電機(jī)一樣，根據(jù)不同的冷卻方式，分為開啟式、防護(hù)式、封閉式幾種。 氣隙 為了使電機(jī)能夠運(yùn)轉(zhuǎn)，定子和轉(zhuǎn)子之間要留有一定大小的間隙，此間隙稱為氣隙，它是主磁路的重要組成部分，氣隙磁場是電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的媒介，氣隙的大小和氣隙磁場的分布及其變化對電機(jī)運(yùn)行影響很大。在小容量電機(jī)中，氣隙約13mm；在大電機(jī)中，可達(dá)1012mm 。,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),(3)、其他部分,4）銘牌和額定值 額定值 是制造廠對直流電機(jī)在指定工作條件下運(yùn)行時(shí)所規(guī)定的一些量值

36、。在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可以保證電機(jī)長期可靠地工作。并具有優(yōu)良的性能。額定值也是制造廠和用戶進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)或試驗(yàn)的依據(jù)。額定值通常標(biāo)在各電氣的銘牌上，故又叫銘牌值。,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),直流電機(jī)機(jī)組,(3)、其他部分 4)銘牌和額定值,4. 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),直流電機(jī)的額定數(shù)據(jù)主要有以下幾種。 1、電機(jī)型號：說明電機(jī)總的特點(diǎn)（它適宜應(yīng)用的場所、功率范圍、尺寸等的大致概念） 2、額定容量（功率）PN （單位：kW） 直流電動機(jī) PN =UNINN （輸出機(jī)械能） 直流發(fā)電機(jī) PN =UNIN （輸出電能） 3、額定電壓UN （單位：V） 在額定情況下，電刷兩端輸出（發(fā)電機(jī)）或輸入（電動機(jī)）的

37、電壓。 4、額定電流IN （單位：A） 在額定工況下，電刷流入或流出的電流。 5、額定轉(zhuǎn)速nN （單位：r/min） 在額定功率、額定電壓、額定電流時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 6、勵(lì)磁電壓UfN （單位：V）/ 勵(lì)磁電流IfN （單位：A）,4）.銘牌和額定值,7、勵(lì)磁方式： 電機(jī)勵(lì)磁繞組供電方式；指并勵(lì)、串勵(lì)、他勵(lì)、復(fù)勵(lì)。 8、定額：表示電機(jī)在額定情況下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，溫升不會超過允許值。 9、絕緣等級：絕緣等級越高，允許溫升就高。 10、銘牌上沒有的額定值：額定轉(zhuǎn)矩TN 、額定效率N 其中TN =9.55 PN / nN N ：在帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，輸出的機(jī)械功率與輸入功率之比。,4）.銘牌和額定值,5)、

38、線端標(biāo)志,在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，電機(jī)各物理量在額定值時(shí)的運(yùn)行，稱為額定運(yùn)行。電機(jī)處于額定運(yùn)行狀態(tài)，具有良好的性能，工作可靠。當(dāng)電機(jī)電流小于額定電流時(shí)的運(yùn)行，稱為欠載運(yùn)行，電機(jī)長期欠載，效率不高，造成浪費(fèi)；當(dāng)電機(jī)電流大于額定電流時(shí)的運(yùn)行，稱為過載運(yùn)行，長期過載，使電機(jī)過熱，降低使用壽命甚至損壞電機(jī)。所以額定值是選擇電機(jī)的依據(jù)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用情況，合理選擇電機(jī)容量，使電機(jī)工作在額定運(yùn)行狀態(tài)。,6）電機(jī)使用時(shí)注意事項(xiàng),5、 勵(lì)磁方式,直流電機(jī)的勵(lì)磁方式是指勵(lì)磁繞組獲得勵(lì)磁電流的方式。除永磁式直流電機(jī)外，直流電機(jī)的磁場都是通過勵(lì)磁繞組通入電流激勵(lì)而建立的。按勵(lì)磁方式不同可分為四種：他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)。 （

39、1）他勵(lì) 勵(lì)磁繞組接在獨(dú)立的電源上，與電樞繞組無關(guān)。 （2）并勵(lì) 勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。 （3）串勵(lì) 勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。 （4）復(fù)勵(lì),5、 勵(lì)磁方式,直流電動機(jī)的勵(lì)磁方式,直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式,（1）他勵(lì)：直流電機(jī)的勵(lì)磁電流由其它直流電源單獨(dú)供給。如圖所示。,他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的電樞電流和負(fù)載電流相同，即：,（2）并勵(lì)：發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。且滿足。 。,5、 勵(lì)磁方式,（3）串勵(lì)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。滿足 。,5、 勵(lì)磁方式,（4）復(fù)勵(lì)：并勵(lì)和串勵(lì)兩種勵(lì)磁方式的結(jié)合。電機(jī)有兩個(gè)勵(lì)磁繞組，一個(gè)與電樞繞組串聯(lián)，一個(gè)與電樞繞組并聯(lián)。,5、 勵(lì)磁方式,直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式分類,他 勵(lì)

40、,串 勵(lì),復(fù) 勵(lì),并 勵(lì),一種靜止的電機(jī)將一種電壓的電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓的電能。 用途分類： 電力變壓器，電力系統(tǒng)傳輸電能 電爐變壓器，專給煉鋼爐供電 整流變壓器，大型電解電鍍、直流電力機(jī)車供電 儀用變壓器、控制變壓器 無線電變壓器，僅傳輸信號。,3.1 變壓器的分類、基本結(jié)構(gòu)、額定值一、變壓器的分類,電力變壓器,變壓器的總?cè)萘看笾孪喈?dāng)于發(fā)電機(jī)容量的三倍。輸電過程中，通常將電壓升高，通過高壓輸電線傳送到遠(yuǎn)方的城市，經(jīng)過降壓變壓器降為10kv電壓，再經(jīng)過配電降壓變壓器分配給用戶。 輸送同樣的功率，電壓低則電流大，一方面由于大電流在輸電線路上引起損耗，另一方面大電流在線路阻抗上產(chǎn) 生大的壓降，受電

41、端電壓很低，電能傳送不出去。只有高電壓能將電能輸送到遠(yuǎn)方。,配電變壓器,變壓器類別-變壓方式,升壓變壓器升高電壓的變壓器 降壓變壓器降低電壓的變壓器 特殊變壓器 ，如試驗(yàn)用高壓變壓器、電爐用變壓器、電焊用變壓器、晶閘管線路中的變壓器、用于測量儀表的電壓互感器和電流互感器等等,變壓器類別-線圈數(shù)目,雙繞組變壓器，在鐵芯中有兩個(gè)繞組，一個(gè)為初級繞組，一個(gè)為次級繞組 自耦變壓器，初級、次級繞組合為一個(gè) 三繞組變壓器，三個(gè)繞組連接三種不同電壓的線路 多繞組變壓器，如分裂變壓器,變壓器類別-冷卻方式,油浸式變壓器鐵芯和繞組都一起浸入灌滿了變壓器油的油箱中，可以加強(qiáng)絕緣和改善冷卻散熱條件 干式變壓器 ，能

42、滿足特殊要求，如安全,變壓器類別-相數(shù),單相變壓器 三相變壓器,二、電力變壓器的基本結(jié)構(gòu),基本結(jié)構(gòu)：油浸式變壓器的主要結(jié)構(gòu)部件：鐵心、繞組、油箱、絕緣套管等。,（一）鐵心,由心柱和鐵軛兩部分組成，心柱用來套裝繞組，鐵軛將心柱連接 起來，使之形成閉合磁路為減少鐵心損耗，鐵心用厚0.300.50mm的硅鋼片疊成，片上涂以絕緣漆，以避免片間短路。在大型電力變壓器中為提高磁導(dǎo)率和減少鐵心損耗，常采用冷軋硅鋼片；為減少接縫間隙和激磁電流，有時(shí)還采用由冷軋硅鋼片卷成的卷片式鐵心。,1、心式 心柱被繞組所包圍,心式結(jié)構(gòu)的繞組和絕緣裝配比較容易，所以電力變壓器常常采用這種結(jié)構(gòu)。,特點(diǎn),鐵心包圍繞組的頂面、底面

43、和側(cè)面。,殼式變壓器的機(jī)械強(qiáng)度較好，常用于低壓、大電流的變壓器或小容量電訊變壓器。,特點(diǎn),2、殼式,（二）繞組,定義：變壓器的電路部分，用紙包或紗包的絕緣扁線或圓線繞成。 一次繞組輸入電能的繞組 二次繞組輸出電能的繞組 同異點(diǎn)：一次和二次繞組具有不同的匝數(shù)、電壓和電流，其中電壓較高的繞組稱為高壓繞組，電壓較低的稱為低壓繞組。,從高低壓繞組的相對位置來看，變壓器繞組可以分為同心式和交疊式兩類。,同心式：高低壓繞組同心的套在鐵心柱上。為便于絕緣，一般低壓繞組在里面高壓繞組在外面。 交疊式：高低壓繞組互相交疊放置，為便于絕緣，上下兩組為低壓。,（三）油箱,油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油是

44、冷卻介質(zhì)，又是絕緣介質(zhì)。油箱側(cè)壁有冷卻用的管子（散熱器或冷卻器）。 機(jī)械支撐、冷卻散熱,當(dāng)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，產(chǎn)生的熱量使變壓器油汽化，氣體繼電器動作，發(fā)出報(bào)警信號或切斷電源。 如果事故嚴(yán)重，變壓器油大量汽化，油氣沖破安全氣道管口的密封玻璃，沖出變壓器油箱，避免油箱爆裂。,（四）絕緣套管,將線圈的高、低壓引線引到箱外，是引線對地的絕緣，擔(dān)負(fù)著固定的作用。（瓷質(zhì)） 套管外形常做成傘形，電壓愈高、級數(shù)愈多。,此外，還有儲油柜、吸濕器、安全氣道、凈油器和氣體繼電器。,三、變壓器的額定值,1、額定容量SN：額定視在功率 雙繞組變壓器，一、二次側(cè)額定容量S1N=S2N ； 三繞組變壓器三側(cè)容量不一定相等。

45、對三相變壓器指三相的總?cè)萘俊?單位：VA、KVA、MVA。 容量在630kVA以下的為小型電力變壓器； 8006300kVA的為中型電力變壓器； 800063000kVA為大型電力變壓器； 90000kVA及以上的為特大型電力變壓器。,2、額定電壓UN：一次側(cè)額定電壓U1N，二次側(cè)額定電壓U2N。 額定電壓均指線電壓。 U2N：一次側(cè)外加額定電壓U1N時(shí)的二次側(cè)空載電壓。 單位：V、KV 3、額定電流IN：一次側(cè)額定電流I1N，二次側(cè)額定電流I2N。 額定電流均指線電流。 單位：A,4、額定頻率fN ：我國規(guī)定為50HZ。,單相變壓器 三相變壓器,額定值的關(guān)系,了解：變壓器銘牌數(shù)據(jù),每臺變壓器

46、都有一銘牌，上面標(biāo)注著型號、額定值及其它數(shù)據(jù)，便于用戶了解變壓器的運(yùn)行性能。,電力變壓器 產(chǎn)品型號 SL7315/10 產(chǎn)品編號 額定容量 315kVA 使用條件 戶外式 額定電壓 10000/400V 冷卻條件 ONAN 額定電流 18.2/454.7A 短路電壓 4% 額定頻率 50 Hz 器身吊重 765kg 相 數(shù) 三相 油 重 380kg 聯(lián)接組別 Yyno 總 重 1525kg 制 造 廠 生產(chǎn)日期 圖 電力變壓器銘牌示意圖,型號說明,例如型號為：SL7-630/10，其中“S”代表三相，“L”代表鋁導(dǎo)線，“7”代表設(shè)計(jì)序號，“630”代表額定容量為630kVA，“10”代表高壓繞

47、組額定電壓為10kV。 我國生產(chǎn)的各種變壓器系列產(chǎn)品有：S7、SL7、S9、SC8等。其中SC8型為環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器。,113,二.電機(jī)現(xiàn)場周期預(yù)防性試驗(yàn),114,1.概述,為滿足在用電機(jī)在現(xiàn)場進(jìn)行周期預(yù)防性試驗(yàn)的需要，在周期預(yù)防性試驗(yàn)工作中依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，利用儀器、儀表及相關(guān)設(shè)備，對電機(jī)進(jìn)行在線和離線檢測，預(yù)防性試驗(yàn)是電機(jī)設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)工作中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是保證電機(jī)安全運(yùn)行的有效手段之一。對電機(jī)設(shè)備的電氣絕緣技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測，是保證電機(jī)設(shè)備安全運(yùn)行的重要措施，是絕緣監(jiān)督工作的基礎(chǔ)。通過試驗(yàn)，可以掌握電機(jī)設(shè)備的絕緣狀況，用以判斷設(shè)備是否符合運(yùn)行條件，預(yù)防設(shè)備損壞，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，進(jìn)行相應(yīng)的

48、維護(hù)與檢修，以免運(yùn)行中的設(shè)備絕緣在工作電壓或過電壓作用下?lián)舸┰斐墒鹿?，保證安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。,115,2. 總則,1.1 電機(jī)設(shè)備按照本實(shí)施方案進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)，耐壓試驗(yàn)電壓值以額定電壓的倍數(shù)計(jì)算時(shí)，發(fā)電機(jī)和電動機(jī)應(yīng)按銘牌額定電壓計(jì)算。 1.2 進(jìn)行電機(jī)絕緣試驗(yàn)時(shí)，除制造廠裝配的成套設(shè)備外，宜將連接在一起的各種設(shè)備分離開來單獨(dú)試驗(yàn)。同一試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備可以連在一起試驗(yàn)。,116,2. 總則,1.3 進(jìn)行電氣絕緣的測量和試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)只有個(gè)別項(xiàng)目達(dá)不到本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定時(shí)，則應(yīng)根據(jù)全面的試驗(yàn)記錄進(jìn)行綜合判斷，經(jīng)綜合判斷認(rèn)為可以投入運(yùn)行者，可以投入運(yùn)行。 1.4 當(dāng)電機(jī)設(shè)備的額定電壓與實(shí)際使用的額定工作電壓

49、不同時(shí)，應(yīng)按下列規(guī)定確定試驗(yàn)電壓的標(biāo)準(zhǔn)： 采用較高電壓等級的電機(jī)設(shè)備，可以按照設(shè)備實(shí)際使用的額定工作電壓的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。,117,2. 總則,1.5 在進(jìn)行與溫度及濕度有關(guān)的各種試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)同時(shí)測量被試電機(jī)周圍的溫度及濕度。絕緣試驗(yàn)應(yīng)在良好天氣且被試電機(jī)及儀器周圍溫度不宜低于 5，空氣相對濕度不宜高于80% 的條件下進(jìn)行。對不滿足上述溫度、濕度條件情況下測得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)進(jìn)行綜合分析，以判斷電機(jī)是否可以投入運(yùn)行。 本實(shí)施方案中規(guī)定的常溫范圍為 1040。,118,2. 總則,1.6 本實(shí)施方案中所列的絕緣電阻測量，應(yīng)使用 60s 的絕緣電阻值；吸收比的測量應(yīng)使用 60s 與 15s 絕緣電阻值的

50、比值；極化指數(shù)應(yīng)為 10min 與1min 的絕緣電阻值的比值。 1.7 電機(jī)多繞組進(jìn)行絕緣試驗(yàn)時(shí)，非被試?yán)@組應(yīng)予短路接地。,119,2. 總則,1.8 測量絕緣電阻時(shí)，采用兆歐表的電壓等級，在本實(shí)施方案未作特殊規(guī)定時(shí)，應(yīng)按下列規(guī)定執(zhí)行： 1） 100V 以下的電氣設(shè)備或回路，采用 250V 50M 及以上兆歐表； 2） 500V 以下至 100V 的電氣設(shè)備或回路，采用 500V 100M及以上兆歐表； 3） 3000V 以下至 500V 的電氣設(shè)備或回路，采用 1000V 2000M 及以上兆歐表； 4） 10000V 以下至 3000V 的電氣設(shè)備或回路，采用 2500V 10000M

51、及以上兆歐表； 5） 10000V 及以上的電機(jī)，采用 2500V 或 5000V 10000M 及以上兆歐表。 6） 用于極化指數(shù)測量時(shí)，兆歐表短路電流不應(yīng)低于2mA。,120,2. 總則,1.8 測量絕緣電阻時(shí)，采用兆歐表的電壓等級，在本實(shí)施方案未作特殊規(guī)定時(shí)，應(yīng)按下列規(guī)定執(zhí)行： 1） 100V 以下的電氣設(shè)備或回路，采用 250V 50M 及以上兆歐表； 2） 500V 以下至 100V 的電氣設(shè)備或回路，采用 500V 100M及以上兆歐表； 3） 3000V 以下至 500V 的電氣設(shè)備或回路，采用 1000V 2000M 及以上兆歐表； 4） 10000V 以下至 3000V 的電

52、氣設(shè)備或回路，采用 2500V 10000M 及以上兆歐表； 5） 10000V 及以上的電機(jī)，采用 2500V 或 5000V 10000M 及以上兆歐表。 6） 用于極化指數(shù)測量時(shí)，兆歐表短路電流不應(yīng)低于2mA。,121,2. 總則,1.9 本實(shí)施方案的高壓試驗(yàn)方法，應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第一部分 一般試驗(yàn)要求GB/T 16927.1、高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第二部分 測量系統(tǒng)GB/T 16927.2、現(xiàn)場絕緣試驗(yàn)實(shí)施導(dǎo)則DL/T 474.15及相關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行。 1.10 試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)與該電機(jī)歷次實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較，與同類電機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較，參照相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)變化規(guī)律和趨勢，進(jìn)行

53、全面分析后做出判斷。,122,2. 總則,1.11 有條件進(jìn)行帶電測試或在線監(jiān)測的電機(jī)，采取帶電測試或在線監(jiān)測。當(dāng)帶電測試或在線監(jiān)測發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，應(yīng)進(jìn)行停電試驗(yàn)進(jìn)一步核實(shí)。 1.12 如不拆引線不影響對試驗(yàn)結(jié)果的相對判斷時(shí)，宜采用不拆引線試驗(yàn)的方法進(jìn)行。,123,2. 總則,1.13 電機(jī)交流耐壓試驗(yàn)前，需經(jīng)甲方同意并確認(rèn)交流耐壓試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)值。 交流耐壓試驗(yàn)時(shí)加至試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)電壓后的持續(xù)時(shí)間，無特殊說明時(shí)，應(yīng)為 1min。 耐壓試驗(yàn)電壓值以額定電壓的倍數(shù)計(jì)算時(shí)，發(fā)電機(jī)和電動機(jī)應(yīng)按銘牌額定電壓計(jì)算。 進(jìn)行絕緣試驗(yàn)時(shí)，除制造廠裝配的成套設(shè)備外，宜將連接在一起的各種設(shè)備分離開來單獨(dú)試驗(yàn)。同一試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備

54、可以連在一起試驗(yàn)。,124,3. 預(yù)防性試驗(yàn),2.1同步發(fā)電機(jī) 一、同步發(fā)電機(jī)的試驗(yàn)項(xiàng)目： 1 測量定子繞組的絕緣電阻和吸收比或極化指數(shù)； 2 測量定子繞組的直流電阻； 3 定子繞組直流耐壓試驗(yàn)和泄漏電流測量； 4 測量轉(zhuǎn)子繞組的絕緣電阻； 5 測量轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻；,125,3. 預(yù)防性試驗(yàn),2.1同步發(fā)電機(jī) 一、同步發(fā)電機(jī)的試驗(yàn)項(xiàng)目： 6 埋入式測溫計(jì)的檢查； 7 測量軸電壓； 8 軸承溫度測量； 9 振動測量。 10. 定子繞組交流耐壓試驗(yàn)； 11. 轉(zhuǎn)子繞組交流耐壓試驗(yàn)。,126,3. 預(yù)防性試驗(yàn),二、 測量定子繞組的絕緣電阻和吸收比或極化指數(shù)，應(yīng)符合下列規(guī)定： 1 各相絕緣電阻的不

55、平衡系數(shù)不應(yīng)大于 2； 2 吸收比：對烘卷云母絕緣不應(yīng)小于1.3；對環(huán)氧粉云母絕緣不應(yīng)小于1.6。測量極化指數(shù)，極化指數(shù)不應(yīng)小于2.0。 3 試驗(yàn)合格的電機(jī)，當(dāng)其絕緣電阻折算至運(yùn)行溫度后（環(huán)氧粉云母絕緣的電機(jī)在常溫下） 不低于其額定電壓1M/kV 時(shí)，可不經(jīng)干燥投入運(yùn)行。但在投運(yùn)前不應(yīng)再拆開端蓋進(jìn)行內(nèi)部作業(yè)。,127,3. 預(yù)防性試驗(yàn),三、測量定子繞組的直流電阻，應(yīng)符合下列規(guī)定： 1直流電阻應(yīng)在冷狀態(tài)下測量，測量時(shí)繞組表面溫度與周圍空氣溫度之差應(yīng)在3的范圍內(nèi)； 2各相或各分支繞組的直流電阻，相互間差別不應(yīng)超過其平均值的2%；與產(chǎn)品出廠時(shí)測得的數(shù)值換算至同溫度下的數(shù)值比較，其相對變化也不應(yīng)大于2

56、%。,128,3. 預(yù)防性試驗(yàn),四、定子繞組直流耐壓試驗(yàn)和泄漏電流測量，應(yīng)符合下列規(guī)定： 1試驗(yàn)電壓為電機(jī)額定電壓的3 倍； 2試驗(yàn)電壓按每級 0.5 倍額定電壓分階段升高，每階段停留1min，并記錄泄漏電流；在規(guī)定的試驗(yàn)電壓下，泄漏電流應(yīng)符合下列規(guī)定：,129,3. 預(yù)防性試驗(yàn),1）各相泄漏電流的差別不應(yīng)大于最小值的100%，當(dāng)最大泄漏電流在 20A 以下，根據(jù)絕緣電阻值和交流耐壓試驗(yàn)結(jié)果綜合判斷為良好時(shí)，各相間差值可不考慮； 2）泄漏電流不應(yīng)隨時(shí)間延長而增大； 當(dāng)不符合上述規(guī)定之一時(shí)，應(yīng)找出原因，并將其消除。 3）泄漏電流隨電壓不成比例地顯著增長時(shí)，應(yīng)及時(shí)分析。,130,3. 預(yù)防性試驗(yàn),

57、五、測量轉(zhuǎn)子繞組的絕緣電阻，應(yīng)符合下列規(guī)定： 1 轉(zhuǎn)子繞組的絕緣電阻值不宜低于0.5M； 2 當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣電阻已符合起動要求，而轉(zhuǎn)子繞組的絕緣電阻值不低于2000 時(shí)，可允許投入運(yùn)行； 4 在電機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)測量轉(zhuǎn)子繞組的絕緣電阻； 5 測量絕緣電阻時(shí)采用兆歐表的電壓等級：當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組額定電壓為 200V 以上，采用2500V 兆歐表；200V 及以下，采用 1000V 兆歐表。,131,3. 預(yù)防性試驗(yàn),六、測量轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻，應(yīng)符合下列規(guī)定： 1 應(yīng)在冷狀態(tài)下進(jìn)行，測量時(shí)繞組表面溫度與周圍空氣溫度之差應(yīng)在 3 的范圍內(nèi)。測量數(shù)值與產(chǎn)品出廠數(shù)值換算至同溫度下的數(shù)值比較，其差值不應(yīng)超過

58、2%； 2 顯極式轉(zhuǎn)子繞組，應(yīng)對各磁極繞組進(jìn)行測量；當(dāng)誤差超過規(guī)定時(shí)，還應(yīng)對各磁極繞組間的連接點(diǎn)電阻進(jìn)行測量。,132,3. 預(yù)防性試驗(yàn),七、埋入式測溫計(jì)的檢查應(yīng)符合下列規(guī)定： 1 用 250V 兆歐表測量檢溫計(jì)的絕緣電阻是否良好； 2 核對測溫計(jì)指示值，應(yīng)無異常。 八、測量軸電壓，應(yīng)符合下列規(guī)定： 1 分別在空載額定電壓時(shí)及帶負(fù)荷后測定； 2 汽輪發(fā)電機(jī)的軸承油膜被短路時(shí)，軸承與機(jī)座間的電壓值,應(yīng)接近于轉(zhuǎn)子兩端軸上的電壓值；,133,3. 預(yù)防性試驗(yàn),九、軸承溫度測量 采用溫度計(jì)法和埋置檢溫計(jì)法測量軸承溫度。 軸承溫度的測點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近表1中所列位置之一。 表1 測點(diǎn)位置,電機(jī)在額定運(yùn)行工況

59、下，其軸承的最高溫度不應(yīng)超過下例數(shù)值： a. 滾動軸承 75 b. 滑動軸承 60,134,3. 預(yù)防性試驗(yàn),十、振動測量 振動測量的位置和方向在每個(gè)軸承蓋或機(jī)座上兩個(gè)正交的徑向測量位置和軸向位置。電機(jī)剛性基礎(chǔ)安裝，負(fù)載振動的最大值不超過4.5mm/s。 十一、 定子繞組交流耐壓試驗(yàn)所采用的電壓，應(yīng)符合表2 的規(guī)定。,135,3. 預(yù)防性試驗(yàn),表2定子繞組交流耐壓試驗(yàn)電壓,注：1. Un為發(fā)電機(jī)額定電壓。 2. 耐壓試驗(yàn)前應(yīng)與甲方協(xié)商并由甲方確認(rèn)交流耐壓試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)值。 十二、轉(zhuǎn)子繞組交流耐壓試驗(yàn)，應(yīng)符合下列規(guī)定： 隱極式轉(zhuǎn)子繞組可以不進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，可采用 2500V 兆歐表測量絕緣電阻來代替。,136,3. 預(yù)防性試驗(yàn),2.2 直流電機(jī) 一、 直流電機(jī)的試驗(yàn)項(xiàng)目，應(yīng)包括下列內(nèi)容： 1 測量勵(lì)磁繞組