電機(jī)學(xué)ppt課件

1、1,電 機(jī) 學(xué),2,電機(jī)的定義電機(jī)的分類及作用電機(jī)中的基本電磁關(guān)系電機(jī)中的鐵磁材料特性磁路基本定律及計(jì)算方法電機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過程7. 總結(jié),3,4,5,使用中的變壓器,水輪發(fā)電機(jī),電動(dòng)機(jī),汽輪發(fā)電機(jī)組,6,返 回,7,返 回,8,返 回,9,10,,,,,11,,,,,,,12,變 壓 器 電 動(dòng) 勢,,,變壓器電動(dòng)勢的方向可根據(jù)楞次定律來判斷,13,運(yùn) 動(dòng) 電 動(dòng) 勢,14,,,,,,

2、,,,15,,1.所有非導(dǎo)磁材料的磁導(dǎo)率均為常數(shù)，接近真空磁導(dǎo)率2.鐵磁材料的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于非導(dǎo)磁材料的磁導(dǎo)率3.鐵磁材料的磁導(dǎo)率在較大范圍內(nèi)變化，鐵磁材料是非線性的,H/m,16,17,oa段：H較弱，B緩慢增加,ab段：H較強(qiáng)，B迅速增加,bc段：H繼續(xù)加強(qiáng)，B增加變慢（飽和段）,c－段：H繼續(xù)加強(qiáng)，B增加緩慢（深度飽和段）,18,,P18~19,19,20,公式中各量綱見P20,21,磁 路 基 本 定 律,,,,,,

3、歐姆定律,22,磁路的歐姆定律,磁阻,磁導(dǎo),,23,磁路的基爾霍夫第一定律,定律內(nèi)容: 穿出(或進(jìn)入)任一閉和面的總磁通量恒等于零(或者說， 進(jìn)入任一閉合面的磁通量恒等于穿出該閉合面的磁通量)，這就是磁通連續(xù)性定律。,24,磁路的基爾霍夫第二定律,定律內(nèi)容:沿任何閉合磁路的總磁動(dòng)勢恒等于各段磁路磁位降的代數(shù)和。,25,26,磁路和電路的比擬僅是一種數(shù)學(xué)形式上的 類似、而不是物理本質(zhì)的

4、相似。,27,,,28,,,,,,29,30,,,,,,,,31,32,,,,,33,求：勵(lì)磁磁動(dòng)勢F2,34,,,,,,,,,,,,,,,,35,36,,,37,38,,P33,39,,,P34,40,電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率在機(jī)電能量轉(zhuǎn)換中起重要 用，而它們都是通過氣隙磁場的作用而產(chǎn)生,,41,總 結(jié),第一節(jié) 磁路的基本定律,機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的媒介是磁場，磁場的路徑稱為磁路。在工程中，通常將磁場問題簡化為磁路問題。,電機(jī)是進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換

5、的裝置,42,一. 磁場的幾個(gè)常用量,磁感應(yīng)強(qiáng)度（又稱磁通密度）B —— 表征磁場強(qiáng)弱及方向的物理量。單位：Wb/m2,磁通量Φ —— 垂直穿過某截面積的磁力線總和。 單位：Wb,磁場強(qiáng)度H —— 計(jì)算磁場時(shí)引用的物理量。 B=μH ，單位：A/m,43,磁通所通過的路徑稱為磁路,二. 磁路的概念,44,三、磁路的基本定律,1、安培環(huán)路定律,沿任何一條閉合回線L，磁場強(qiáng)度H的線積分等于該閉合回線所包

6、圍的電流的代數(shù)和,如果在均勻磁場中，沿著回線 L 磁場強(qiáng)度H 處處相等，則,2、磁路的歐姆定律,作用在磁路上的磁動(dòng)勢 F 等于磁路內(nèi)的磁通量 Φ乘以磁阻 Rm,45,磁通量Φ等于磁通密度乘以面積,磁場強(qiáng)度等于磁通密度除以磁導(dǎo)率,于是,46,3、磁路的基爾霍夫定律,（1）磁路的基爾霍夫電流定律,或,47,（2）磁路的基爾霍夫電壓定律,48,磁路和電路有相似之處，卻要注意有以下幾點(diǎn)差別：,1）電路中有電流I 時(shí)，就有功率損耗；而在直流磁

7、路 中，維持一定磁通量，鐵心中沒有功率損耗。,2）電路中的電流全部在導(dǎo)線中流動(dòng)；而在磁路中，總 有一部分漏磁通。,3）電路中導(dǎo)體的電阻率在一定的溫度下是恒定的；而磁 路中鐵心的導(dǎo)磁率隨著飽和程度而有所變化。,4）對于線性電路，計(jì)算時(shí)可以用疊加原理；而在磁路 中，B和H之間的關(guān)系為非線性，因此計(jì)算時(shí)不可以 用疊加原理。,49,第二節(jié) 常用鐵磁材料及其特性,一、鐵磁物質(zhì)的磁化,在外磁

8、場的作用下，磁疇順著外磁場方向轉(zhuǎn)向，排列整齊，顯示出磁性。,50,二、磁化曲線和磁滯回線,1、起始磁化曲線,將一塊未磁化的鐵磁材料進(jìn)行磁化，當(dāng)磁場強(qiáng)度H由零逐漸增加時(shí)，磁通密度B將隨之增加。用B=f (H)描述的曲線就稱為起始磁化曲線。,51,2、磁滯回線,剩磁——當(dāng)H從零增加到Hm時(shí)，B相應(yīng)地從零增加到Bm；然后再逐漸減小H，B值將沿曲線ab下降。當(dāng)H=0 時(shí)，B值并不等于零，而是Br。這就是剩磁。,磁滯回線——當(dāng)H在Hm和－ Hm之

9、間反復(fù)變化時(shí)，呈現(xiàn)磁滯現(xiàn)象的B－H閉合曲線，稱為磁滯回線。,52,3、基本磁化曲線,對同一鐵磁材料，選擇不同的Hm反復(fù)磁化，得到不同的磁滯回線。將各條回線的頂點(diǎn)連接起來，所得曲線稱為基本磁化曲線。,53,三、鐵磁材料,1、軟磁材料,2、硬磁材料,四、鐵心損耗,1、磁滯損耗——材料被交流磁場反復(fù)磁化，磁疇相互摩 擦而消耗的能量。,2、渦流損耗——鐵心內(nèi)部由于渦流在鐵心電阻上產(chǎn)生的

10、 熱能損耗。,3、鐵心損耗——磁滯損耗和渦流損耗之和。,54,第三節(jié) 直流磁路的計(jì)算,磁路計(jì)算正問題——給定磁通量，計(jì)算所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢,磁路計(jì)算逆問題——給定勵(lì)磁磁勢，計(jì)算磁路內(nèi)的磁通量,磁路計(jì)算正問題的步驟：1）將磁路按材料性質(zhì)和不同截面尺寸分段；2）計(jì)算各段磁路的有效截面積Ak和平均長度lk；3）計(jì)算各段磁路的平均磁通密度Ak ，Bk=Φk/Ak；4）根據(jù)Bk求出對應(yīng)的

11、Hk；5）計(jì)算各段磁位降Hklk，最后求出 F=∑ Hklk。,磁路計(jì)算逆問題——因?yàn)榇怕窞榉蔷€性的，用試探法。,55,第四節(jié) 交流磁路的特點(diǎn),交流磁路除了會(huì)在鐵心中產(chǎn)生損耗外，還有以下兩個(gè)效應(yīng)：1）磁通量隨時(shí)間變化，在勵(lì)磁線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。2）磁飽和現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致電流、磁通和電動(dòng)勢波形畸變。,本章作業(yè)：1.1~1.7,56,本章主要討論直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，討論直流電機(jī)的磁場分布、感應(yīng)電動(dòng)勢、電磁轉(zhuǎn)矩、電樞反應(yīng)及影響，

12、從應(yīng)用角度分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性和直流電動(dòng)機(jī)的工作特性。,第二章 直流電機(jī),57,2.1 概述,與異步電動(dòng)機(jī)相比，直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用和維護(hù)不如異步機(jī)方便，而且要使用直流電源。,58,2.1.1直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu),2.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),,主磁極,換向磁極,電刷裝置,機(jī)座,端蓋,,電樞鐵心,電樞繞組,換向器,轉(zhuǎn)軸,軸承,直流電機(jī),,具體結(jié)構(gòu)參看P46,59,,60,,61,2.1.2 直流電機(jī)的工

13、作原理,2.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),一、直流發(fā)電機(jī)工作原理,右圖為直流發(fā)電機(jī)的物理模型，N、S為定子磁極，abcd是固定在可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁圓柱體上的線圈，線圈連同導(dǎo)磁圓柱體稱為電機(jī)的轉(zhuǎn)子或電樞。線圈的首末端a、d連接到兩個(gè)相互絕緣并可隨線圈一同旋轉(zhuǎn)的換向片上。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的連接是通過放置在換向片上固定不動(dòng)的電刷進(jìn)行的。,62,2.1.2 直流電機(jī)的工作原理,2.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),一、直流發(fā)電機(jī)工作原理,當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)

14、動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 后 ，如右圖。,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,63,2.1.2 直流電機(jī)的工作原理,2.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),一、直流發(fā)電機(jī)工作原理,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，因此電刷A的極性總是正的，電刷B的極性總是負(fù)的，在電刷A、B兩端可獲得直流電動(dòng)勢。,實(shí)際直流發(fā)電機(jī)的電樞是根據(jù)實(shí)際需要有多個(gè)線圈。線圈分布在

15、電樞鐵心表面的不同位置，按照一定的規(guī)律連接起來，構(gòu)成電機(jī)的電樞繞組。磁極也是根據(jù)需要N、S極交替旋轉(zhuǎn)多對。,64,65,66,2.1.2 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理,2.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),二、直流電動(dòng)機(jī)工作原理,把電刷A、B接到直流電源上，電刷A接正極，電刷B接負(fù)極。此時(shí)電樞線圈中將電流流過。如右圖。,直流電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。,在磁場作用下，N極性下導(dǎo)體ab受力方向從右向左，S 極下導(dǎo)體cd受力方向從左向右。

16、該電磁力形成逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。,67,2.1.2 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理,2.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),二、直流電動(dòng)機(jī)工作原理,原N極性下導(dǎo)體ab轉(zhuǎn)到S極下，受力方向從左向右，原S 極下導(dǎo)體cd轉(zhuǎn)到N極下，受力方向從右向左。該電磁力形成逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。線圈在該電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。,當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)到右圖所示位置時(shí),同直流發(fā)電機(jī)相同，實(shí)際的直流電動(dòng)機(jī)的電樞

17、并非單一線圈，磁極也并非一對。,68,2.1.3 直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù),2.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),69,2.1.3 直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù),2.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),此外，電機(jī)銘牌上還標(biāo)有其它數(shù)據(jù)，如勵(lì)磁電壓、出廠日期、出廠編號等。,電機(jī)運(yùn)行時(shí)，所有物理量與額定值相同——電機(jī)運(yùn)行于額定狀態(tài)。電機(jī)的運(yùn)行電流小于額定電流——欠載運(yùn)行；運(yùn)行電流大于額定電流——過載運(yùn)行。長期欠載運(yùn)行將造成電機(jī)浪費(fèi)，而長期過載運(yùn)行會(huì)縮短電機(jī)的使

18、用壽命。電機(jī)最好運(yùn)行于額定狀態(tài)或額定狀態(tài)附近，此時(shí)電機(jī)的運(yùn)行效率、工作性能等比較好。,70,空載時(shí)直流電機(jī)的磁場(提前介紹),,P62,71,2.2.1 直流樞繞組基本知識(shí),2.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡介,元件：構(gòu)成繞組的線圈稱為繞組元件，分單匝和多匝兩種。,元件的首末端：每一個(gè)元件均引出兩根線與換向片相連，其中一根稱為首端，另一根稱為末端。,極距：相鄰兩個(gè)主磁極軸線沿電樞表面之間的距離，用 表示。,疊繞組：指串聯(lián)的兩個(gè)元件總

19、是后一個(gè)元件的端接部分緊疊在前一個(gè)元件端接部分，整個(gè)繞組成折疊式前進(jìn)。,波繞組：指把相隔約為一對極距的同極性磁場下的相應(yīng)元件串聯(lián)起來，象波浪式的前進(jìn)。,72,2.2.1 直流樞繞組基本知識(shí),2.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡介,合成節(jié)距 ：連接同一換向片上的兩個(gè)元件對應(yīng)邊之間的距離。,第一節(jié)距 ： 一個(gè)元件的兩個(gè)有效邊在電樞表面跨過的距離。,第二節(jié)距 ：連至同一換向片上的兩個(gè)元件中第一個(gè)元件的下層邊與第二個(gè)元

20、件的上層邊間的距離。,單疊繞組,單波繞組,yk,73,74,yk,單疊繞組元件的連接,75,2.2.2 單疊繞組,2.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡介,單疊繞組的特點(diǎn)是相鄰元件(線圈)相互疊壓,合成節(jié)距與換向節(jié)距均為1，即： 。,單疊繞組的展開圖是把放在鐵心槽里、構(gòu)成繞組的所有元件取出來畫在一張圖里，展示元件相互間的電氣連接關(guān)系及主磁極、換向片、電刷間的相對位置關(guān)系。,76,2.2.2 單疊繞組,2

21、.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡介,根據(jù)單疊繞組的展開圖可以得到繞組的并聯(lián)支路電路圖(下圖)。,單疊繞組的的特點(diǎn)：,1） 同一主磁極下的元件串聯(lián)成一條支路，主磁極數(shù)與支路數(shù)相同。,2）電刷數(shù)等于主磁極數(shù)，電刷間電動(dòng)勢等于并聯(lián)支路電動(dòng)勢。,3）電樞電流等于各支路電流之和。,參看P59,77,,2.3 直流電機(jī)的磁場,2.3.1,78,2.3.2直流電機(jī)的空載磁場,右圖為一臺(tái)四極直流電機(jī)空載時(shí)的磁場示意圖。,當(dāng)勵(lì)磁繞組的串聯(lián)匝數(shù)為

22、，流過電流為 ，每極的勵(lì)磁磁動(dòng)勢為：,詳細(xì)參見P62,79,2.3.2直流電機(jī)的空載磁場,直流電機(jī)中，主磁通是主要的，它能在電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，而漏磁通沒有這個(gè)作用，它只是增加主磁極磁路的飽和程度。在數(shù)量上，漏磁通比主磁通小得多，大約是主磁通的20%。,80,81,空載時(shí)，勵(lì)磁磁動(dòng)勢主要消耗在氣隙上。當(dāng)忽略鐵磁材料的磁阻時(shí)，主磁極下氣隙磁通密度的分布就取決于氣隙的大小和形狀。,磁極中心及附近的氣隙小且均勻，磁通密

23、度較大且基本為常數(shù)，靠近極尖處，氣隙逐漸變大，磁通密度減小；極尖以外，氣隙明顯增大，磁通密度顯著減少，在磁極之間的幾何中性線處，氣隙磁通密度為零。,無齒電樞表面的氣隙磁密分布,82,直流電機(jī)的化曲線,為了感應(yīng)電動(dòng)勢或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，直流電機(jī)氣隙中需要有一定量的每極磁通 ，空載時(shí)，氣隙磁通 與空載磁動(dòng)勢 或空載勵(lì)磁電流 的關(guān)系，稱為直流電機(jī)的空載磁化特性。如右圖所示。,為了經(jīng)濟(jì)、合理地利用材料，一

24、般直流電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，額定磁通 設(shè)定在圖中A點(diǎn)，即在磁化特性曲線開始進(jìn)入飽和區(qū)的位置。,83,2.3.3 直流電機(jī)的電樞磁場,直流電機(jī)帶上負(fù)載后，電樞繞組中有電流，電樞電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢稱為電樞磁動(dòng)勢。電樞磁動(dòng)勢的出現(xiàn)使電機(jī)的磁場發(fā)生變化。,右圖為一臺(tái)電刷放在幾何中性線的兩極直流電機(jī)的電樞磁場分布情況。,假設(shè)勵(lì)磁電流為零，只有電樞電流。由圖可見電樞磁動(dòng)勢產(chǎn)生的氣隙磁場在空間的分布情況，電樞磁動(dòng)勢為交軸磁動(dòng)勢。,84,2.3.3

25、直流電機(jī)負(fù)載時(shí)的負(fù)載磁場,2.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng),如果認(rèn)為直流電機(jī)電樞上有無窮多整距元件分布，則電樞磁動(dòng)勢在氣隙圓周方向空間分布呈三角波，如圖中 所示。,由于主磁極下氣隙長度基本不變，而兩個(gè)主磁極之間，氣隙長度增加得很快，致使電樞磁動(dòng)勢產(chǎn)生的氣隙磁通密度為對稱的馬鞍型，如圖中 所示。,85,2.3.4 直流電機(jī)的電樞反應(yīng),2.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng),當(dāng)勵(lì)磁繞組中有勵(lì)磁電流，電機(jī)帶上負(fù)載后，氣隙中的磁場是

26、勵(lì)磁磁動(dòng)勢與電樞磁動(dòng)勢共同作用的結(jié)果。電樞磁場對氣隙磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)與電刷的位置有關(guān)。,1、當(dāng)電刷在幾何中性線上時(shí)，將主磁場分布和電樞磁場分布疊加，可得到負(fù)載后電機(jī)的磁場分布情況，如圖（a）所示。,86,2.3.4 直流電機(jī)的電樞反應(yīng),2.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng),主磁場的磁通密度分布曲線,電樞磁場磁通密度分布曲線,兩條曲線逐點(diǎn)疊加后得到負(fù)載時(shí)氣隙磁場的磁通密度分布曲線,87,2.3.4 直流電機(jī)的電樞反應(yīng),2.3 直流電

27、機(jī)的電樞反應(yīng),由圖可知，電刷在幾何中性線時(shí)的電樞反應(yīng)的特點(diǎn)：,2)、對主磁場起去磁作用,1)、使氣隙磁場發(fā)生畸變,空載時(shí)電機(jī)的物理中性線與幾何中性線重合。負(fù)載后由于電樞反應(yīng)的影響，每一個(gè)磁極下，一半磁場被增強(qiáng)，一半被削弱，物理中性線偏離幾何中性線 角，磁通密度的曲線與空載時(shí)不同。,磁路不飽和時(shí)，主磁場被削弱的數(shù)量等于加強(qiáng)的數(shù)量，因此每極量的磁通量與空載時(shí)相同。電機(jī)正常運(yùn)行于磁化曲線的膝部，主磁極增磁部分因磁密增加使飽和程度提高，

28、鐵心磁阻增大，增加的磁通少些，因此負(fù)載時(shí)每極磁通略為減少。即電刷在幾何中性線時(shí)的電樞反應(yīng)為交軸去磁性質(zhì)。,88,直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢,2.3.5 直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩,產(chǎn)生:電樞旋轉(zhuǎn)時(shí),主磁場在電樞繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢簡稱為電樞電動(dòng)勢。,大小:,性質(zhì): 發(fā)電機(jī)——電源電勢(與電樞電流同方向); 電動(dòng)機(jī)——反電勢(與電樞電流反方向).P72,可見，直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢與電機(jī)結(jié)構(gòu)、氣隙磁通及轉(zhuǎn)速有關(guān)。,89,

29、90,91,直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩,2.3.5直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩,產(chǎn)生:電樞繞組中有電樞電流流過時(shí),在磁場內(nèi)受電磁力的作用,該力與電樞鐵心半徑之積稱為電磁轉(zhuǎn)矩。,大小:,性質(zhì): 發(fā)電機(jī)——制動(dòng)(與轉(zhuǎn)速方向相反)； 電動(dòng)機(jī)——驅(qū)動(dòng)(與轉(zhuǎn)速方向相同)。 P73,可見，制造好的直流電機(jī)其電磁轉(zhuǎn)矩與氣隙磁通及電樞電流成正比。,92,二、直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩當(dāng)直流電機(jī)帶上負(fù)載時(shí)，電樞繞組中就有電流流過，載流的電樞繞組在氣隙磁

30、場中將受到電磁力作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，電磁力的大小可以利用電磁力定律來計(jì)算。假定電刷放在幾何中性線上，元件為整距，則一個(gè)極下載流導(dǎo)體的電流方向均相同；另外，每個(gè)極下的氣隙磁場，除極性不同外，其分布情況也相同。因此，只要計(jì)算一根導(dǎo)體在一個(gè)磁極范圍內(nèi)氣隙磁場中所受到的平均電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，然后再乘以總導(dǎo)體數(shù)，就可得到作用在整個(gè)電樞上的電磁轉(zhuǎn)矩。,93,94,2.4.1 直流發(fā)電機(jī)的基本特性,95,2.4.1 直流發(fā)電機(jī)的基本特性,96,2

31、.4.1 直流發(fā)電機(jī)的基本特性,97,2.4.1 直流發(fā)電機(jī)的基本特性,98,2.4.1 直流發(fā)電機(jī)的基本特性,99,2.4.1 直流發(fā)電機(jī)的基本特性,100,2.4.1 直流發(fā)電機(jī)的基本特性,101,2.4.1 直流發(fā)電機(jī)的基本特性,102,2.4.1 直流發(fā)電機(jī)的基本特性,103,2.4.1 直流發(fā)電機(jī)的基本特性,104,2.4.1 直流發(fā)電機(jī)的基本特性,105,2.4.1 直流發(fā)電機(jī)的基本特性,106,2.4.

32、1 直流發(fā)電機(jī)的基本特性,107,2.4.2 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,1.了解直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式，掌握其特點(diǎn)2.掌握直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式3.掌握直流電動(dòng)機(jī)的工作特性4.掌握直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性5.掌握直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速方法6.了解直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),本節(jié)主要內(nèi)容,2.5 直流電動(dòng)機(jī)的基本

33、特性,124,直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)性能和調(diào)速性能，廣泛應(yīng)用于對起動(dòng)和調(diào)速性能要求高的場合,直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式可分為：他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種,2.5 直流電動(dòng)機(jī)的基本特性,125,1 直流電機(jī)的可逆原理,直流電機(jī),直流電機(jī)的可逆原理：一臺(tái)電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，又可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。,感應(yīng)電動(dòng)勢——“發(fā)電作用” 電磁轉(zhuǎn)矩——“電動(dòng)作用”,發(fā)電機(jī)： 主電動(dòng)勢 反轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)： 反電動(dòng)勢

34、 主轉(zhuǎn)矩,,原動(dòng)機(jī) Ea>U 電負(fù)載,電源 Ea<U 機(jī)械負(fù)載,,,發(fā)電機(jī),電動(dòng)機(jī),2.5 直流電動(dòng)機(jī)的基本特性,126,2.5.1 直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式,2.5 直流電動(dòng)機(jī)的基本特性,一、電壓平衡方程式,127,2 直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式,二、功率平衡方程式,2.5 直流電動(dòng)機(jī)的基本特性,128,2 直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式,三、轉(zhuǎn)矩平衡方程式,穩(wěn)態(tài)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩方程,動(dòng)態(tài)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩方程,2.5

35、 直流電動(dòng)機(jī)的基本特性,129,2.5.2 直流電動(dòng)機(jī)的工作特性,定義：U＝UN，If＝IfN（并勵(lì)）時(shí)，轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩Tem、效率η與電樞電流Ia（或輸出功率P2）的關(guān)系。即 n＝f(Ia), Tem ＝f(Ia), η＝ f(Ia)或n＝f(P2), Tem ＝f(P2), η＝ f(P2)的關(guān)系曲線,并勵(lì)電動(dòng)機(jī) 試驗(yàn)接線圖,工作特性因勵(lì)磁方式而異，可計(jì)算求得，但大多用實(shí)驗(yàn)方法確定。,2.5 直流電動(dòng)機(jī)的基本特性,130,一、并

36、勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性,轉(zhuǎn)速調(diào)整率,1、轉(zhuǎn)速特性：U＝UN ＝ 常數(shù)，If＝IfN ＝ 常數(shù)時(shí)，n＝f(Ia)的關(guān)系曲線,,,勵(lì)磁回路不允許斷開！,2.5 直流電動(dòng)機(jī)的基本特性,131,一、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性,2、轉(zhuǎn)矩特性： U＝UN ＝ 常數(shù)，If＝IfN ＝ 常數(shù)時(shí)，Tem＝f(Ia)的關(guān)系曲線,,,考慮去磁， 曲線有所下降。,2.5 直流電動(dòng)機(jī)的基本特性,132,一、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性,3、效率特性： U＝UN ＝

37、 常數(shù)，If＝IfN ＝ 常數(shù)時(shí)，η＝f(Ia)的關(guān)系曲線,可變損耗=不變損耗時(shí) ，效率最高。,2.5 直流電動(dòng)機(jī)的基本特性,133,一、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性,2.5 直流電動(dòng)機(jī)的基本特性,134,二、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性,1、轉(zhuǎn)速特性： U＝UN ＝ 常數(shù)， n＝f(Ia),的關(guān)系曲線,U＝UN＝常數(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩Tem、效率η與電樞電流Ia（或輸出功率P2）的關(guān)系曲線,串勵(lì)電動(dòng)機(jī) 試驗(yàn)接線圖,2.5 直流電動(dòng)機(jī)的基本特

38、性,135,二、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性,1、轉(zhuǎn)速特性：,串勵(lì)電動(dòng)機(jī)絕對不允許空載運(yùn)行，以避免發(fā)生“飛速”現(xiàn)象。,2、轉(zhuǎn)距特性： Tem＝f(Ia),2.5 直流電動(dòng)機(jī)的基本特性,136,直流發(fā)電機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)的區(qū)別,轉(zhuǎn)矩平衡方程,功率平衡方程,特性：,2.5 直流電動(dòng)機(jī)的基本特性,137,2.5.3 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,定義：U＝UN＝常數(shù)時(shí)，勵(lì)磁和電樞回路電阻保持不變時(shí)，轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩Tem的關(guān)系n＝f(Tem),Rj為串入電

39、樞回路的調(diào)節(jié)電阻，用于改變機(jī)械特性的形狀。Rj =0時(shí)為自然機(jī)械特性，Rj≠0為人工機(jī)械特性。,2.5 直流電動(dòng)機(jī)的基本特性,138,并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,機(jī)械特性接近于一水平線，稱為硬特性。反之特性軟,2.5 直流電動(dòng)機(jī)的基本特性,2.5.3 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,139,串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,軟特性：因?yàn)檗D(zhuǎn)矩增大，電樞增大，磁通增大，內(nèi)阻壓降均增大，故轉(zhuǎn)速下降很快,,2.5 直流電動(dòng)機(jī)的基本特性,2.5.3

40、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,140,2.6 直流電力傳動(dòng),二、電動(dòng)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的條件,典型負(fù)載的機(jī)械特性n＝f(TL),（1）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載： TL = const（2）風(fēng)機(jī)類負(fù)載：T L∝n2（3）恒功率負(fù)載：P L= const,141,下垂的機(jī)械特性,2.6 直流電力傳動(dòng),二、電動(dòng)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的條件,142,上翹的機(jī)械特性,穩(wěn)定條件,2.6 直流電力傳動(dòng),二、電動(dòng)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的條件,143,2.6.2 直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),起動(dòng)的基本

41、要求：①起動(dòng)轉(zhuǎn)矩足夠大；②起動(dòng)電流限制在允許范圍內(nèi)；③起動(dòng)時(shí)間短，符合生產(chǎn)技術(shù)要求；④起動(dòng)設(shè)備簡單、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠。,起動(dòng)過程：直流電動(dòng)機(jī)接電源后，轉(zhuǎn)速從零達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的過程,大電流對電網(wǎng)的影響：①電網(wǎng)電壓下降，影響其他用電設(shè)備②電機(jī)繞組發(fā)熱，受大電磁力的沖擊,2.6 直流電力傳動(dòng),144,起動(dòng)瞬間：,起動(dòng)的根本原則：①足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩 ②限制起動(dòng)電流,起動(dòng)時(shí)的磁場：磁通最大（勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻為零）,常用起動(dòng)方法：

42、 ①全壓起動(dòng)； ②電樞回路串變阻器起動(dòng)； ③降壓起動(dòng)。,2.6 直流電力傳動(dòng),145,一、全壓起動(dòng),直接加額定電壓起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：操作簡單，無需另加設(shè)備缺點(diǎn)：沖擊電流大；電源電壓會(huì)突然降低，影響其他用電設(shè)備；產(chǎn)生很大的沖擊電磁力和轉(zhuǎn)矩應(yīng)用：適用于容量很小的電動(dòng)機(jī)。,2.6 直

43、流電力傳動(dòng),2.6.2 直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),146,二、電樞回路串變阻器起動(dòng),在電樞回路串可變電阻，以限制起動(dòng)電流，待轉(zhuǎn)速上升后，逐步切除起動(dòng)電阻損耗增加，不經(jīng)濟(jì),2.6 直流電力傳動(dòng),2.6.2 直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),147,三、降壓起動(dòng),開始時(shí)，降低端電壓， 隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐步提高電樞電壓，并使電樞電流限制在一定范圍內(nèi)。采用他勵(lì)優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)電流小，起動(dòng)過程平滑、能量損耗少。缺點(diǎn)：需要一套專用的直流發(fā)電機(jī)或整流電源，投資費(fèi)用大。

44、實(shí)例：發(fā)電機(jī)－電動(dòng)機(jī)組；整流器－電動(dòng)機(jī)組,2.6 直流電力傳動(dòng),2.6.2 直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),148,2.6.3 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,調(diào)速方法：（1）改變勵(lì)磁電流（主磁通）調(diào)速 ；（2）改變串入電樞回路中的電阻調(diào)速（3）改變電樞端電壓調(diào)速,,,,,2.6 直流電力傳動(dòng),149,一、改變勵(lì)磁電流調(diào)速,優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，調(diào)節(jié)方便，能耗小，效率基本不變，經(jīng)濟(jì)性好，調(diào)速平滑，可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速缺點(diǎn)：只能向上單方向調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速高時(shí)，換向性能差，

45、機(jī)械特性的斜率變大，特性變軟；,機(jī)械特性：理想空載轉(zhuǎn)速增大；斜率增大,2.6 直流電力傳動(dòng),2.6.3 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,150,一、改變勵(lì)磁電流調(diào)速,調(diào)速過程：,2.6 直流電力傳動(dòng),2.6.3 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,151,一、改變勵(lì)磁電流調(diào)速,調(diào)速過程：,調(diào)節(jié)磁場前工作點(diǎn),弱磁瞬間工作點(diǎn)A→A′,弱磁穩(wěn)定后的工作點(diǎn),2.6 直流電力傳動(dòng),2.6.3 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,152,一、改變勵(lì)磁電流調(diào)速,調(diào)速過程：,減弱磁通調(diào)速前、后轉(zhuǎn)

46、速變化曲線,減弱磁通前、后的電樞電流變化曲線,結(jié)論：磁場越弱，轉(zhuǎn)速越高。因此電機(jī)運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁回路不能開路。,2.6 直流電力傳動(dòng),2.6.3 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,153,優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，操作方便。缺點(diǎn)：只能向下單方向調(diào)節(jié)；低速時(shí)，機(jī)械特性很軟，調(diào)速范圍不大,穩(wěn)定性差；負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)整率變大；速度調(diào)節(jié)不平滑，屬有級調(diào)速；電阻消耗的能量大，調(diào)速時(shí)效率低，效率與轉(zhuǎn)速成正比。,機(jī)械特性：理想空載轉(zhuǎn)速不變；斜率增大,二、改變串入電樞回路的電阻

47、調(diào)速,2.6 直流電力傳動(dòng),2.6.3 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,154,2.6.3 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,適用于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前、后因增通不變而使Tem和Ia不變，輸入功率不變，輸出功率卻隨轉(zhuǎn)速的下降而下降，減少的部分被串聯(lián)電阻消耗了。,調(diào)速過程：,二、改變串入電樞回路的電阻調(diào)速,2.6 直流電力傳動(dòng),155,調(diào)速過程：,二、改變串入電樞回路的電阻調(diào)速,未串電阻時(shí)的工作點(diǎn),串電阻Rj1后,工作點(diǎn)由A→A′→B,2.6 直流電

48、力傳動(dòng),2.6.3 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,156,調(diào)速過程：,二、改變串入電樞回路的電阻調(diào)速,調(diào)速過程電流變化曲線調(diào)速前、后電流不變,調(diào)速過程轉(zhuǎn)速變化曲線,結(jié)論：帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí),串電阻越大,轉(zhuǎn)速越低。,2.6 直流電力傳動(dòng),2.6.3 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,157,優(yōu)點(diǎn)：電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速；調(diào)速前后的機(jī)械特性的斜率不變，硬度較高，負(fù)載變化時(shí)穩(wěn)定性好；無論輕載還是負(fù)載，調(diào)速范圍相同；電能損耗較小。缺點(diǎn)：只能向基速下單方向調(diào)節(jié)

49、；需要一套電壓可連續(xù)可調(diào)的直流電源，較復(fù)雜。,機(jī)械特性：理想空載轉(zhuǎn)速減??；斜率不變，是一組平行直線。,三、改變電樞端電壓調(diào)速,2.6 直流電力傳動(dòng),2.6.3 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,158,適用于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前、后因增通不變而使Tem和Ia不變。,調(diào)速過程：,三、改變電樞端電壓調(diào)速,2.6 直流電力傳動(dòng),2.6.3 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,159,調(diào)速過程：,三、改變電樞端電壓調(diào)速,調(diào)速壓前工作點(diǎn)A,降壓瞬間工作點(diǎn),穩(wěn)定后工

50、作點(diǎn),降壓調(diào)速過程與電樞串電阻調(diào)速過程相似，調(diào)速過程中轉(zhuǎn)速和電樞電流（或轉(zhuǎn)矩）隨時(shí)間變化的曲線也相似。,2.6 直流電力傳動(dòng),2.6.3 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,160,2.6.4 直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),分類：機(jī)械制動(dòng)和電磁制動(dòng),電磁制動(dòng),定義：使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，阻礙電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),特點(diǎn)：產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大，易于控制，操作方便,方法：能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)、回饋制動(dòng),2.6 直流電力傳動(dòng),161,2.6.4 直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),一、能

51、耗制動(dòng),保持勵(lì)磁電流的大小及方向不變， 電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)脫離接至制動(dòng)電阻RL。,實(shí)際上是一臺(tái)向制動(dòng)電阻供電的他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)。軸上的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能， 全部消耗于電樞回路的電阻上，,并勵(lì)電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)接線圖,2.6 直流電力傳動(dòng),162,2.6.4 直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),一、能耗制動(dòng),特點(diǎn)：1）操作簡單，停車準(zhǔn)確2）能耗制動(dòng)產(chǎn)生的沖擊電流不會(huì)影響電網(wǎng)；3）低速時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，停轉(zhuǎn)慢；4）動(dòng)能大部分都消耗在制動(dòng)轉(zhuǎn)矩上。,機(jī)械特性,2.6

52、直流電力傳動(dòng),163,2.6.4 直流電動(dòng)機(jī)的 制動(dòng),二、反接制動(dòng),電樞回路串入制動(dòng)電阻后，接上極性相反的電源電壓，電樞回路內(nèi)產(chǎn)生反向電流，進(jìn)而產(chǎn)生反向制動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩。,從電源輸入的電功率和從軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成的電功率一起消耗在電樞回路電阻上。,1、正轉(zhuǎn)反接,并勵(lì)電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)接線圖,2.6 直流電力傳動(dòng),164,2.6.4 直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),二、反接制動(dòng),1、正轉(zhuǎn)反接,特點(diǎn)：1）可以很快使機(jī)組停機(jī)。2） 需要加入足夠的電阻，

53、 限制電樞電流；3）轉(zhuǎn)速至零時(shí)， 需切斷電源。,機(jī)械特性,2.6 直流電力傳動(dòng),165,2.6.4直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),三、回饋制動(dòng)（發(fā)電機(jī)制動(dòng)）,回饋制動(dòng)過程中，有功功率回饋電源。從電能消耗看， 回饋制動(dòng)是最經(jīng)濟(jì)的一種制動(dòng)方式。轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速是回饋制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的重要特點(diǎn)。,當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，即n＞n0時(shí)，電樞電動(dòng)勢Ea大于電樞電壓U，電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)， 電磁轉(zhuǎn)矩起制動(dòng)作用， 限制轉(zhuǎn)速上升，電動(dòng)機(jī)向電源回饋電能。,2

54、.6 直流電力傳動(dòng),166,2.6.4 直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),形式,三、回饋制動(dòng)（發(fā)電機(jī)制動(dòng)）,穩(wěn)定運(yùn)行：1、電壓反接制動(dòng)帶位能性負(fù)載進(jìn)入第四象限；2、電車下坡時(shí)，運(yùn)行轉(zhuǎn)速超過理想空載轉(zhuǎn)速，進(jìn)入第二象限。,當(dāng)電車下坡時(shí)，運(yùn)行轉(zhuǎn)速可能超過理想空載轉(zhuǎn)速,進(jìn)入第二象限,,2.6 直流電力傳動(dòng),作業(yè)：2-7、11、27、40、51,簡述：直流伺服電機(jī)、直流測速發(fā)電機(jī)內(nèi)容,167,第三章 變壓器,變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電

55、子線路中應(yīng)用廣泛。,變壓器的主要功能有：,在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率P =UI cos? 及負(fù)載功率因數(shù)cos? 一定時(shí)：,,電能損耗小,節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）,概述,,,,,U ? I,?P = I² Rl,,,I ? S,168,電力工業(yè)中常采用高壓輸電低壓配電，實(shí)現(xiàn)節(jié)能并保證用電安全。具體如下：,169,變壓器的分類,170,變壓器的結(jié)構(gòu),變壓器的磁路,變壓器的電路,171,變壓器的結(jié)構(gòu),172,變壓器的銘牌和技術(shù)

56、數(shù)據(jù),1） 變壓器的型號,173,變壓器額定值,? 額定電壓 U1N、U2N 變壓器二次側(cè)開路（空載）時(shí)，一次、二次側(cè)繞組允許的電壓值,? 額定電流 I1N、I2N 變壓器滿載運(yùn)行時(shí)，一次、二次側(cè)繞組允許的電流值。,174,? 額定容量 SN 傳送功率的最大能力。,容量 SN ? 輸出功率 P2,一次側(cè)輸入功率 P1 ? 輸出功率 P2,注意：變壓器幾個(gè)功率的關(guān)系（單相）,

57、效率,變壓器運(yùn)行時(shí)的功率取決于負(fù)載的性質(zhì),變壓器額定值,175,3.1 變壓器的工作原理,一次、二次繞組互不相連，能量的傳遞靠磁耦合。,176,(1) 空載運(yùn)行情況,1. 電磁關(guān)系,,一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)開路。,,,,,,空載時(shí)，鐵心中主磁通?是由一次繞組磁通勢產(chǎn)生的。,177,(2) 帶負(fù)載運(yùn)行情況,1. 電磁關(guān)系,,一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負(fù)載。,,,,有載時(shí)，鐵心中主磁通?是由一次、二次繞組磁通勢共同產(chǎn)生的合成磁通。,,

58、178,2. 電壓變換（設(shè)加正弦交流電壓）,,,有效值:,,同 理：,主磁通按正弦規(guī)律變化，設(shè)為　　　　　　 則,(1) 一次、二次側(cè)主磁通感應(yīng)電動(dòng)勢,179,根據(jù)KVL：,變壓器一次側(cè)等效電路如圖,(2) 一次、二次側(cè)電壓,180,對二次側(cè)，根據(jù)KVL：,結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。,式中 R2 為二次繞組的電阻;X2=?L?2 為二次繞組的感抗； 為二次繞組的端電壓。,變壓器空

59、載時(shí):,式中U20為變壓器空載電壓。,故有,181,3. 電流變換,(一次、二次側(cè)電流關(guān)系),有載運(yùn)行,可見，鐵心中主磁通的最大值?m在變壓器空載和有載時(shí)近似保持不變。即有,不論變壓器空載還是有載，一次繞組上的阻抗壓降均可忽略，故有,由上式，若U1、 f 不變，則 ?m 基本不變，近于常數(shù)。,空載：,有載：,182,或,,結(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比。,或：,1.提供產(chǎn)生?m的磁勢,,,磁勢平衡式：,空載磁勢,,,有載磁勢,183

60、,3.1.2 變壓器的外特性與效率,1. 變壓器的外特性,當(dāng)一次側(cè)電壓 U1和負(fù)載功率因數(shù) cos?2保持不變時(shí)，二次側(cè)輸出電壓 U2和輸出電流 I2的關(guān)系，U2 = f (I2)。,U20：一次側(cè)加額定電壓、二次側(cè)開路時(shí)，二次側(cè)的輸出電壓。,一般供電系統(tǒng)希望要硬特性（隨I2的變化，U2 變化不大），電壓變化率約在5%左右。,電壓變化率：,184,2. 變壓器的效率(?),為減少渦流損耗，鐵心一般由導(dǎo)磁鋼片疊成。,變壓器的損耗包括兩部

61、分：,銅損 (?PCu) ：繞組導(dǎo)線電阻的損耗。,渦流損耗：交變磁通在鐵心中產(chǎn)生的感 應(yīng)電流(渦流)造成的損耗。,鐵損(?PFe )：,變壓器的效率為,一般 ?? 95% ,負(fù)載為額定負(fù)載的(50~75)%時(shí)，?最大。,輸出功率,輸入功率,185,當(dāng)電流流入(或流出）兩個(gè)線圈時(shí)，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個(gè)流入(或流出）端稱為同極性端。,?,?,?,1. 同極性端 ( 同名端 ),或者說，當(dāng)鐵

62、心中磁通變化時(shí)，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢極性相同的兩端為同極性端。,同極性端用“?”表示。,,,增加,+,–,+,+,+,–,–,–,同極性端和繞組的繞向有關(guān)。,3.1.3 變壓器繞組的極性,?,186,,當(dāng)三相變壓器的原邊和副邊繞組均以一定的接法現(xiàn)接， 帶上三相對稱負(fù)載， 原邊加上對稱的三相電壓時(shí) ，因?yàn)槿鄬ΨQ電壓本身大小相等、相位互差1200，因此求得一相的電壓、電流， 其它兩相按對稱關(guān)系求出。,3.2 三相變壓器,187,一

63、、組式變壓器三個(gè)獨(dú)立的單相變壓器組成,在電路上互相聯(lián)接，三相磁路互相完全獨(dú)立。 各相主磁通有各自的鐵心磁路， 互不影響。各相鐵芯、磁通、磁阻等一致,3.2.1 三相變壓器磁路,188,具有共同鐵芯;中柱（中間鐵芯柱）磁通為三相磁通之和，對稱時(shí)中柱磁通為零，可省去;又稱三相三鐵芯柱式變壓器（三相鐵芯式變壓器）;平面，磁路不完全對稱，各相If不完全相同，但相差很小，忽略區(qū)別。,二、芯式變壓器,3.2.1 三相變壓器磁路,189,三 、連接

64、組,（1）高、低壓繞組中電動(dòng)勢相位關(guān)系（單相繞組）,單相變壓器中， 高壓繞組首端為“A”、末端為“X”；低壓繞組首端為“a”、末端為“x”。,原、副繞組被同一主磁通?交鏈， 感應(yīng)電動(dòng)勢在任一瞬間原邊繞組一端點(diǎn)為高電位，副邊繞組也有一端點(diǎn)為高電位。 這兩個(gè)端點(diǎn)為“同名端”,3.2.1 三相變壓器磁路,190,191,192,3.2.2 三相變壓器繞組的聯(lián)接法和聯(lián)接組,1、三相變壓器連接法,高壓繞組首端由A、B、C表示， 末端由X、Y、Z表

65、示；低壓繞組首端由a、b、c表示，末端由x、y、z表示。,一相繞組末端與另一相繞組首端相連， 依次得到一閉合回路， 為三角形連接“?”， 有順、逆之分。,193,3.2.2 三相變壓器繞組的聯(lián)接法和聯(lián)接組,分析：P147~148 Yy0 、yd11連接組,194,3.2.3 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行,負(fù)荷容量很大，一臺(tái)變壓器不能滿足要求。 負(fù)荷變化較大，用多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行可以隨 時(shí)調(diào)節(jié)投入變壓器的臺(tái)數(shù)。 可以減少變壓器

66、的儲(chǔ)備容量。,195,,,1.自耦變壓器,3.3 特殊變壓器,手柄,接線柱,196,2. 自耦變壓器的工作原理,(1) 電壓關(guān)系 忽略漏阻抗，則,,197,(2) 電流關(guān)系,,公共繞組的電流,198,在降壓變壓器中， I1 < I2,在升壓變壓器中， I1 > I2,(3) 功率關(guān)系 變壓器容量,SN = U2NI2N = U1NI1N,S2 = U2I2,在降壓變壓器中,= U2 (I＋I(xiàn)1

67、)= U2I＋U2I1= Si＋St,,199,在升壓變壓器中,S1 = U1I1,= U1 (I＋I(xiàn)2 )= U1I＋U1I2= Si＋St,降壓變壓器 升壓變壓器 感應(yīng)功率 Si傳導(dǎo)功率 St,U2I U1IU2I1 U1I2,在 SN 一定時(shí)， k 越接近 1，Si 越小， St 所占 比例越大，經(jīng)濟(jì)效果越顯著。,

68、,200,2、儀用互感器,一、電壓互感器,= ku,國產(chǎn)互感器： U2N = 100 V 使用注意：①二次繞組禁止短路。②二次繞組與鐵心必須接地。,空載運(yùn)行的降壓變壓器。,電壓互感器,,3.3 特殊變壓器,201,→ E2??,二、電流互感器,N1很小。 短路運(yùn)行的升壓變壓器。,= ki,國產(chǎn)互感器： I2N = 5 A 使用注意：① 二次繞組禁止開路。 開路時(shí)：I2 = 0，I1