第6章用电技术及常用电器

变压器就是改变交流电压的设备。 它是一种利用电磁感应原理制成的 静止电气设备。
几种常见的变压器
一、变压器的基本构造 1.示意图
原 线 圈
2.构造： （1）闭合铁芯 （绝缘 铁 硅钢片叠合而成）
芯
n2 U2 ∽
∽ U1
n1
（2）原线圈（初级线 副 圈）：其匝数用n1表示
线 圈
铁心和绕组
（3）副线圈（次级线 圈）：其匝数用n2表示
变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的 电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈 匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导 线绕制。 这也是判定高压线圈和低压线 圈的一种方法。
四、理想变压器的变阻规律
设一次绕组输入阻抗为Z1，二次绕组负载阻 抗为Z2。
Z1/Z2=(U1/I1)/(U2/I2)=U1/U2*I2/I1 =K2 Z1=K2Z2
第6章 用电技术及常用电器
6.1
6.2 6.3 6.4 6.5 6.8
电力供电与节约用电
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用电保护器
照明灯具
变压器
交流电动机
常用低压电器
6.1电力供电与节约用电
• 一 、电能的特点
• 1、自然界的能源分为一次能源和二次能源两类。电能属 于二次能源。
• 2、特点： 便于转换，便于输送，便于控制和测量，有
利于节能和保护环境。
• 二、电力的生产
火力生产 水力生产 原子能生产
6.1电力供电与节约用电
三、电力的输送和分配
1、将各类发电厂的发电机、变电所、输电线、配电设 备和用电设备联系起来组成一个整体，这个整体就称为电 力系统。 2、由各种不同电压的输配电线路和变电所组成的电力 系统的一部分称为电力网，其任务是输送和分配电能。通 常，将35KV以上的高压线路称为送电线路，10KV以下的 称为配电线路，10KV以上的称为高压配电线路，1200V以 下的称为低压配电线路。 四、节约用电 途径：技术改造和科学管理。
（4）输入电压：U1; 输出电压：U2.
3.电路图中符号
n1
n2
∽ U1
n1
n2
U2 ∽
铁芯与线圈互相绝缘 变压器原副线圈不相通，那么在给原线 圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎 样产生的？
问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？
二、变压器的工作原理 ------互感现象 变压器通过闭合铁 U 芯，利用互感现象实 ∽ U n n 现了电能（U1、I1） 到磁场能（变化的磁 原 副 场）再到电能（ U2、 线 线 铁芯 I2）转化。 圈 圈
• 一、常用电光源
6.3 照明灯具
• 我国目前最常用的电光源是白炽体发光和紫外线激励发光 物质发光两类。 • 1、白炽灯 • 世界上第一个碳丝白炽灯是爱迪生在1879年发明。 • 优点：结构简单、使用可靠、安装维修方便、价格低廉、 光色柔和、适用于各种场合。 • 缺点：发光效率低，寿命短，节能效果差。 • 2、荧光灯（日光灯） • 优点：寿命比白炽灯长2-3倍，发光效率比白炽灯高4倍。 • 缺点：造价较高，故障率高，安装维修难度大，存在频闪 效应，容易使人产生错觉。
6.6单相异步电动机
二、 电容式单相电动机的工作原理
2)电容分相启动 电容分相启动是让启动绕组 L2 串联电容 C 后再 与工作绕组L1并联，它是利用串接电容使启动绕组 支路呈电容性，使它的电流超前电压一定的电角， 而工作绕组由于呈电感性，故电流滞后电压一定的 电角，这样，假如绕组设计和电容选择合适，就可 以使L1上的电流与L2上的电流互差90°电角，从而 获得一个旋转磁场，使电动机启动。 一般可有两种具体类型。 （1）电容启动电动机。 （2）电容运转电动机。
额定电压
接法
定额 防护等级
温升与绝缘等级
6.6单相异步电动机
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一、单相异步电动机的分类 单相异步电动机不仅在工业、医疗等方面广泛应用，而且在家用电器上大量 应用，最常见的如电风扇、洗衣机、电冰箱、吸尘器等 一般常见的有分相启动和罩极启动两种类型的单相异步电动机。
6.6单相异步电动机
二、 电容式单相电动机的工作原理
6.3 照明灯具
• • • • • 一、常用电光源 3、碘钨灯 优点：亮度高、寿命长等。 缺点：辐射出来的热量大。 4、高压汞灯（水银灯）
• 优点：寿命长，发光高，耐震耐热性能好，线路简单，安装维 修方便。 • 缺点：造价高，起动时间长，对电压波动适应能力差。 • 用途：用于晒图、保健日光浴、化学合成、塑料及橡胶的老化 试验、荧光分析等。 • 5、高压钠灯和其他气体放电光源 疝气是一种充有高压疝气的大功率的气体放电灯，俗称“人造小 太阳”
四、理想变压器的变流规律 问题：原副线圈的电流可能满足何规律？ 1.理想变压器输出功率应等于输入功率 即: P出 = P入 U1I1=U2I2
I 1/ I 2= U2 / U 1= n2 / n1
2.理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝 数成反比 I /I =n /n
1 2 2 1
此公式只适用于一个副线圈的变压器
6.6单相异步电动机
二、 电容式单相电动机的工作原理
1.分相启动式单相异步电动机的工作原理 所谓分相启动是指利用调整两相绕组阻抗的办法，从单相交流电流中得到具 有一定相位差的两相电流，从而在两相绕组上形成旋转磁场，产生启动转矩的启 动方法。 1)电阻分相启动 它的启动绕组 L2 与电阻 R 串联后，经离心式 开关S与工作绕组L1并联。 启动时， L1近似一个纯电感，电流滞后电压 近 90°； L2 匝数较少，再串接电阻 R ，近似一个 纯电阻，支路电流与电压接近同相。 L1 上的电流与 L2 上的电流就会有近 90°的相 位差，于是可以在定子中产生旋转磁场，使转子 产生启动转矩而启动。
当定子绕组通入单相交流电时，其铁芯内 产生了一个交变的脉动磁场。这个磁场的磁感 应强度的大小随着绕组上的电流瞬时值的变化 而变化，方向也随着电流方向的改变而改变 , 但磁场的方向始终与绕组轴线平行。 根据磁场理论，可以分解为由两个大小相 等、角速度相同的相反方向旋转的磁场，这两 个旋向相反的磁场中的任何一个，都与三相电 动机产生的旋转磁场一样，能使转子产生转矩。
6.2 用电保护
• 一、保护接地
• 在电源中性点不接地的供电系统中，将电气设备的金属外 壳与接地体可靠连接，这种方法称为保护接地。接地电阻 不允许超过4Ω。
• 二、保护接零
• 在电源中性点已接地的三相四线制供电系统中，将电气设 备的金属外壳与电源中线（零）线相连，这种方法称为保 护接零。 • 当采用保护接零时，电源中性线绝不允许断开，否则保护 无效。
U1 n1
E1/n1= E2/n2
则U1=E1
则U2=E2
E2=U2 +I2r2 ≈U2 副线圈回路有：
若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1；U2=E2 则：U1/U2= n1/n2
理想变压器原副线圈的端电压之比等于 这两个线圈的匝数之比 U1/U2= n1/n2
n2 >n1 U2>U1 -----升压变压器 n2 <n1 U2 <U1 -----降压变压器
的防护形式可分为开启式、防护式、封闭式异步电动机。
6.5 交流电动机
三相异步电动机定子和转子两部分组成。 定子由机座、定子铁心和绕组等组成。 转子由转轴、转子铁心、绕组等组成。 1.三相异步电动机的基本结构
6.5 交流电动机
2.三相异步电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机的工作原理
三相异步电动机的转动原理建立在电磁感应和电磁力的 基础上。 当电动机定子三相绕组按要求连接好后，接入三相对称 电源，三相绕组内通入三相对称电流，这时在电动机定子和 转子中的气隙内产生一个旋转磁场。旋转磁场与转子产生相 对运动，转子切割磁感线在转子绕组内产生磁感应电动势， 转子绕组闭合后在转子绕组内出现感应电流，旋转磁场与感 应电流相互作用所产生的电磁转矩使电动机运转起来。
6.5 交流电动机
4）转差率s 为了反映电动机运行速度的快慢，除了用转速表示外，还可以用同步转速与 转子转速相差的程度来表示，称为转差率，即
转差率s变化范围是在0<s<1之间。在n=0时，s=1，在n=n1时，s=0。n越大，s 越小。
6.5 交流电动机
三相异步电动机的型号和技术数据
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型号 额定电流 额定功率 转速 频率
6.6单相异步电动机
二、 电容式单相电动机的工作原理
如图6-20所示，右边表示顺时针旋转磁场 的转矩特性，左边表示逆时针旋转磁场的转矩 特 性 。 从 中 可 见 ， S=1 时 ， M1=-M2 ， M1+M2=0，即合成转矩M为零，故此时转子不 能转起来。 若利用一个外力，使转子顺时针转一下， 这时转子对顺、逆两旋转磁场的转差率就不相 等了，此时 S1<1 ，而 S2>1 ， M1>-M2 ，合成转 矩M≠0，所以，转子受到顺时针方向的转矩而 沿顺时针方向转动起来。如果外力使转子逆时 针转动一下，那么转子将沿逆时针方向转动起 来。
6.3 照明灯具
• 二、新型电光源
• 1、三基色节能荧光灯
• 一种高效、节能、舒适、亮丽、长寿的新型电光源。
• 2、LED灯
• 显示效果好，可以频繁快速开光，使用直 流低电压驱动。
6.4变压器
照明灯电压------220伏 机床上照明灯------36伏 半导体收音机电源电压不超过10伏 大型发电机交流电压------几万伏 远距离输电------几十万伏 电视机显像管却需要10000V以上电压 交流便于改变电压，以适应各种不同的需要
6.5 交流电动机
1）旋转磁场的产生 图6-14所示三相异步电动机，定子绕组是由空间相隔120°的三个绕组组成的， 将这三个绕组按要求连接成星形或三角形后接入三相电源。 绕组内通入三相电流，电流的参考方向如图中箭头所示，电流的波形如图615所示。