第3章 电 机PPT课件
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➢ 电力驱动具有控制简单、调节性能好、损耗小、 经济、能实现远距离控制和自动控制等一系列优 点，大多数生产机械都采用电力控制。
第一节 变压器
一、变压器的用途和分类 变压器：能够改变电压的设备。 能将电压由低变高或由高变低，是电力系统中 最重要的电器设备之一。
变压器的分类
（一）按容量： ➢ 中小型变压器
热管、气体继电器等。
第三章 电机及控制
电机是根据电磁原理实现电能和机械能 相互转换或电能特性变换的机械。
电机按其功能可分为： ➢ 发电机。把机械能转换为电能。 ➢ 电动机。把电能转换为机械能。 ➢ 变压器、变频机、变流机、移相器等。分别用于
改变电压、频率、电流及相位。 ➢ 控制电机。在自动控制系统中传递和交换信号，
用作执行元件或信号元件。
空载电流与变压器的容量及铁芯硅钢片的性质有关。
➢ 空载损耗P0 当额定频率的额定电压施加到一个 绕组的端子，其他绕组开路时，所吸取的有功
功率即为空载损耗P0。它包括变压器铁芯的励磁 损耗和涡流损耗，与变压器铁芯硅钢片的性质
及制造工艺和施加的电压有关。
➢ 温升 变压器绕组或上层油面的温度与变压器周围 环境的温度之差称为温升。在每一台变压器的铭 牌上都标有温升的限值。国家标准规定，当变压 器安装地点的海拔不超过1000m时，绕组温升的 限值为65℃；上层油面温升的限值为55℃。
➢ 负载损耗Pk（铜损） 将变压器的二次绕组短路，在 一次绕组额定分接头位置处通入额定电流，电力变 压器所消耗的功率Pk称为负载损耗，它包括两部分： 直流电阻损耗和附加损耗。 铭牌上的数值是测量数据换算至75℃时的数值。
➢ 空载电流I0 变压器在额定电压下且二次侧空载时， 一次绕组通过的电流即为空载电流I0。因为空载电 流I0只起励磁作用，所以又称励磁电流。一般以额 定电流的百分数表示，即
➢ 调压变压器：在一定场合下，电压可以在一定范围内 调节。
➢ 矿用变压器：用于矿井的变压器，套管不暴露在外， 用电缆与外界连接，能防尘、防机械损坏。
➢ 其他变压器：船用变压器、电焊变压器、中频变压器、 X光变压器等。
（三）按相数：
➢ 单相变压器：用于单相负载或三相变压器组。
➢ 三相变压器：用于三相负载。
➢ 仪用变压器：电流互感器、电压互感器，作为 测量和保护装置。
➢ 电炉变压器：炼钢炉变压器、感应炉变压器等， 特点是二次电压低，以限制短路状态下的工作 电流。
➢ 试验变压器：特点是二次电压很高，而电流很 小，用于电气设备和绝缘材料的工频耐压试验。
➢ 整流变压器：一次侧输入交流电，二次侧输出直流电， 用于需要直流电源的场合，如电解、蓄电池、机车、 直流输电等。
电压在35kV及以下，容量5~6300kVA。其中 5~500kVA为小型变压器，630~6300kVA为中型变 压器。 ➢ 大型变压器 电压在110kV及以下，容量为8000~63000kVA。 ➢ 特大型变压器 电压在220kV及以上，容量为3150kVA及以上。
（二）按用途：
➢ 电力变压器：升压变压器、降压变压器、配电 变压器、联络变压器等。
二、变压器的工作原理
以单相变压器为例。 ➢ 与电源相联的绕组称为一次绕组（原绕组、初级
绕组），匝数为N1。 ➢ 与负载相联的绕组称为二次绕组（副绕组、次级
绕组），匝数为N2 。
E1、E2—原、副绕 组中产生的感应电
动势。 Φ—交变主磁通。
➢ 变压器是利用电磁感应原理工作的，输入电流I1、 输出电流I2、输入电压U1、输出电压U2、原绕组匝 数N1、副绕组匝数N2之间的关系在忽略效率损失条 件下，可表示为：
U1 N1 I2 K U2 N2 I1
K— 变压器原、副绕组匝数之比。 K＞１，为降压变压器； K＜１，为升压变压器。 改变原、副绕组的匝数，就可得到不同的输出 电压。
➢ 空载时，一、二次绕组电压有效值之比等于相应 的匝数之比：
U1 E1 N1 K U 20 E2 N2
➢ 带载时，一、二次绕组电流有效值之比近似等于 相应的匝数之反比：
➢ 额定电流Ie 变压器在额定容量下，允许长期 通过的电流。
——单相电力变压器
——三相电力变压器
➢ 阻抗电压Ue 将变压器二次绕组短路，使一次绕组上 的电压慢慢升高，二次绕组的短路电流等于额定值 时在一次侧所施加的电压 Uk1即为阻抗电压。在变压 器铭牌上通常用Uk1对一次额定电压 Ue1比值的百分 数表示，即
➢ 额定工作状态 是变压器在额定电压、额定频率、 额定负载及规定使用条件下的工作状态，在铭牌 上都有标示。变压器在额定工作状态下运行，经 济效果好、寿命长；反之，经济效果差、寿命短， 甚至会出事故。
四、变压器的结构
➢ 主要由铁心和绕组两部分组成。 ➢ 用硅钢片制成铁心，在铁心上缠上绕组，铁心和
绕组一般浸在油中。 ➢ 辅助部件有油箱、油位计、防爆管、温度计、散
按结构或转速可分为： ➢ 变压器 ➢ 旋转电机
按所用电源不同，旋转电机又分为： ➢ 直流电机 ➢ 交流电机
电机的分类：
变压器
单相变压器 三相变压器
电机
直流电机 旋转电机
交流电机
控制电机
直流发电机
直流电动机
异步电机
异步发电机 异步电动机
同步电机
同步发电机 同步电动机
➢ 电动机的作用：将电能转换为Baidu Nhomakorabea械能。
三、变压器的额定数据
➢ 额定容量Se 变压器在规定的额定电压、额定电流 下连续运行时，能够输送的能量。
——单相电力变压器 ——三相电力变压器
式中： Se — 额定容量（kVA） Ue — 变压器二次侧的额定电压（V） Ie — 变压器二次侧的额定电流（A）
➢ 额定电压Ue 变压器长时间运行所能承受的工作电 压。
I1 N2 1 I2 N1 K
➢ 变压器的效率等于输出的有用功功率和输入的有
用功功率之比：
P2 100%
P1
变压器的输出功率等于输入功率与损耗功率之差。 损耗包括两部分：铁损，即铁心涡流损失；
铜损，即绕组电阻损耗的能量。
一般，铁损和铜损均较小，所以，变压器在满载运 行时，效率均在95 % 以上。电子设备中使用的变 压器效率一般在90%以下。 显然，变压器空载时的效率为零（因为P2=0）
第一节 变压器
一、变压器的用途和分类 变压器：能够改变电压的设备。 能将电压由低变高或由高变低，是电力系统中 最重要的电器设备之一。
变压器的分类
（一）按容量： ➢ 中小型变压器
热管、气体继电器等。
第三章 电机及控制
电机是根据电磁原理实现电能和机械能 相互转换或电能特性变换的机械。
电机按其功能可分为： ➢ 发电机。把机械能转换为电能。 ➢ 电动机。把电能转换为机械能。 ➢ 变压器、变频机、变流机、移相器等。分别用于
改变电压、频率、电流及相位。 ➢ 控制电机。在自动控制系统中传递和交换信号，
用作执行元件或信号元件。
空载电流与变压器的容量及铁芯硅钢片的性质有关。
➢ 空载损耗P0 当额定频率的额定电压施加到一个 绕组的端子，其他绕组开路时，所吸取的有功
功率即为空载损耗P0。它包括变压器铁芯的励磁 损耗和涡流损耗，与变压器铁芯硅钢片的性质
及制造工艺和施加的电压有关。
➢ 温升 变压器绕组或上层油面的温度与变压器周围 环境的温度之差称为温升。在每一台变压器的铭 牌上都标有温升的限值。国家标准规定，当变压 器安装地点的海拔不超过1000m时，绕组温升的 限值为65℃；上层油面温升的限值为55℃。
➢ 负载损耗Pk（铜损） 将变压器的二次绕组短路，在 一次绕组额定分接头位置处通入额定电流，电力变 压器所消耗的功率Pk称为负载损耗，它包括两部分： 直流电阻损耗和附加损耗。 铭牌上的数值是测量数据换算至75℃时的数值。
➢ 空载电流I0 变压器在额定电压下且二次侧空载时， 一次绕组通过的电流即为空载电流I0。因为空载电 流I0只起励磁作用，所以又称励磁电流。一般以额 定电流的百分数表示，即
➢ 调压变压器：在一定场合下，电压可以在一定范围内 调节。
➢ 矿用变压器：用于矿井的变压器，套管不暴露在外， 用电缆与外界连接，能防尘、防机械损坏。
➢ 其他变压器：船用变压器、电焊变压器、中频变压器、 X光变压器等。
（三）按相数：
➢ 单相变压器：用于单相负载或三相变压器组。
➢ 三相变压器：用于三相负载。
➢ 仪用变压器：电流互感器、电压互感器，作为 测量和保护装置。
➢ 电炉变压器：炼钢炉变压器、感应炉变压器等， 特点是二次电压低，以限制短路状态下的工作 电流。
➢ 试验变压器：特点是二次电压很高，而电流很 小，用于电气设备和绝缘材料的工频耐压试验。
➢ 整流变压器：一次侧输入交流电，二次侧输出直流电， 用于需要直流电源的场合，如电解、蓄电池、机车、 直流输电等。
电压在35kV及以下，容量5~6300kVA。其中 5~500kVA为小型变压器，630~6300kVA为中型变 压器。 ➢ 大型变压器 电压在110kV及以下，容量为8000~63000kVA。 ➢ 特大型变压器 电压在220kV及以上，容量为3150kVA及以上。
（二）按用途：
➢ 电力变压器：升压变压器、降压变压器、配电 变压器、联络变压器等。
二、变压器的工作原理
以单相变压器为例。 ➢ 与电源相联的绕组称为一次绕组（原绕组、初级
绕组），匝数为N1。 ➢ 与负载相联的绕组称为二次绕组（副绕组、次级
绕组），匝数为N2 。
E1、E2—原、副绕 组中产生的感应电
动势。 Φ—交变主磁通。
➢ 变压器是利用电磁感应原理工作的，输入电流I1、 输出电流I2、输入电压U1、输出电压U2、原绕组匝 数N1、副绕组匝数N2之间的关系在忽略效率损失条 件下，可表示为：
U1 N1 I2 K U2 N2 I1
K— 变压器原、副绕组匝数之比。 K＞１，为降压变压器； K＜１，为升压变压器。 改变原、副绕组的匝数，就可得到不同的输出 电压。
➢ 空载时，一、二次绕组电压有效值之比等于相应 的匝数之比：
U1 E1 N1 K U 20 E2 N2
➢ 带载时，一、二次绕组电流有效值之比近似等于 相应的匝数之反比：
➢ 额定电流Ie 变压器在额定容量下，允许长期 通过的电流。
——单相电力变压器
——三相电力变压器
➢ 阻抗电压Ue 将变压器二次绕组短路，使一次绕组上 的电压慢慢升高，二次绕组的短路电流等于额定值 时在一次侧所施加的电压 Uk1即为阻抗电压。在变压 器铭牌上通常用Uk1对一次额定电压 Ue1比值的百分 数表示，即
➢ 额定工作状态 是变压器在额定电压、额定频率、 额定负载及规定使用条件下的工作状态，在铭牌 上都有标示。变压器在额定工作状态下运行，经 济效果好、寿命长；反之，经济效果差、寿命短， 甚至会出事故。
四、变压器的结构
➢ 主要由铁心和绕组两部分组成。 ➢ 用硅钢片制成铁心，在铁心上缠上绕组，铁心和
绕组一般浸在油中。 ➢ 辅助部件有油箱、油位计、防爆管、温度计、散
按结构或转速可分为： ➢ 变压器 ➢ 旋转电机
按所用电源不同，旋转电机又分为： ➢ 直流电机 ➢ 交流电机
电机的分类：
变压器
单相变压器 三相变压器
电机
直流电机 旋转电机
交流电机
控制电机
直流发电机
直流电动机
异步电机
异步发电机 异步电动机
同步电机
同步发电机 同步电动机
➢ 电动机的作用：将电能转换为Baidu Nhomakorabea械能。
三、变压器的额定数据
➢ 额定容量Se 变压器在规定的额定电压、额定电流 下连续运行时，能够输送的能量。
——单相电力变压器 ——三相电力变压器
式中： Se — 额定容量（kVA） Ue — 变压器二次侧的额定电压（V） Ie — 变压器二次侧的额定电流（A）
➢ 额定电压Ue 变压器长时间运行所能承受的工作电 压。
I1 N2 1 I2 N1 K
➢ 变压器的效率等于输出的有用功功率和输入的有
用功功率之比：
P2 100%
P1
变压器的输出功率等于输入功率与损耗功率之差。 损耗包括两部分：铁损，即铁心涡流损失；
铜损，即绕组电阻损耗的能量。
一般，铁损和铜损均较小，所以，变压器在满载运 行时，效率均在95 % 以上。电子设备中使用的变 压器效率一般在90%以下。 显然，变压器空载时的效率为零（因为P2=0）