1、電氣設備實物結構及實物接線目 錄發電機1汽輪發電機的構造1定子5變壓器6電力變壓器的構造6變壓器基礎原理11電動機14籠型轉子感應電動機的結構15繞線轉子感應電動機結構22第一部分 電檢設備接線30空氣開關30接觸器實物接線匯總31繼電器實物接線匯總35第二部分 繼電保護設備接線37電流互感器接線37電壓互感器接線37電度表接線38單相38三相39第三部分 熱工設備接線41電磁閥41發電機汽輪發電機的構造Steam Turbine Generator Structure這里介紹汽輪發電機的構造，由于發電機大小不同，結構也不相同，但主要部分的結構與功能相同，本課件就汽輪發電機的基本結構與組成進行

2、介紹，為顯示清楚，定子與轉子槽數都較少，定子線圈外形按導線繞制的線圈繪制（不是用銅條或銅管連接成的線圈）。發電機主要部件結構則參考大中型汽輪發電機繪制。發電機主要由轉子與定子組成。汽輪發電機是同步發電機，由于汽輪機的轉速很高，故汽輪發電機的轉子只有一對磁極，在額定轉速每分鐘3000轉時輸出50赫茲的三相交流電。下面通過一個汽輪發電機模型來介紹汽輪發電機的基本構造與組成。轉子由于大型汽輪發電機轉速高，轉子磁極表面線速度達150m/s以上，離心力很大，故轉子直徑不能過大，大型發電機轉子都為細長型。轉子圓周上沒有凸出的磁極（不像三相發電機模型中的轉子），轉子鐵芯是一個在圓周上開有一些槽的圓柱，在圓周

3、兩側各有一段槽距大的面稱為大齒，就是磁極（圖1所示），稱之為隱極式轉子。在槽中嵌有勵磁繞組，隱極式轉子將勵磁繞組分成多個線圈，便于安裝與加固。 勵磁繞組兩端通過集電環（滑環）接到勵磁電源，在轉子圓周兩側就形成北極與南極，旋轉時就產生旋轉磁場。圖1-隱極式轉子示意圖 圖2是汽輪發電機定子鐵芯與轉子鐵芯截面圖，中部是轉子鐵芯，外部是定子鐵芯，轉子鐵芯采用隱極式結構。圖2-定子鐵芯與轉子鐵芯截面圖3是放大的定子鐵芯與轉子鐵芯截面圖，兩鐵芯間有氣隙。定子鐵芯的內圓周有嵌放定子線圈的槽，在槽口兩側有固定槽楔的小槽，槽楔用途是壓住定子線圈。轉子鐵芯的外圓周有嵌放轉子線圈的槽，在槽口兩側有小槽，用來固定槽楔

4、，在槽底有用于通風的槽。圖3-定子鐵芯與轉子鐵芯截面局部圖轉子鐵芯與軸用高強度高磁導率的合金鋼材整體制作，在轉子鐵芯部分有一些軸向與徑向的孔隙，用來通風冷卻。由于各種電機冷卻方式不同，孔隙布置走向也不同，這里就不作介紹了，見圖4。圖4-汽輪發電機轉子轉子勵磁繞組由多個線圈組成，嵌放在轉子鐵芯的槽中，多個線圈串聯起來組成轉子繞組，在轉子軸的勵磁端（簡稱勵端）安裝集電環，轉子繞組的兩個線端分別連接到兩個集電環。見圖5。圖5-嵌裝好繞組的汽輪發電機轉子嵌放好線圈后在槽口塞入槽楔，壓住槽內線圈，線圈在槽外的端部用護環壓住，防止線圈被離心力甩出，見圖6。圖6-轉子線圈與護環為降低發電機的溫度，在轉子兩端

5、還裝有軸流風扇對機內氣體進行強制循環。見圖7，這是整個轉子，是發電機中的旋轉部件。圖7-安裝好集電環與風扇的汽輪發電機轉子定子因為定子鐵芯內的磁通是在不停的變化，為防止渦流損耗，定子鐵芯采用多層硅鋼片疊成，硅鋼片涂絕緣漆相互絕緣。硅鋼片導磁良好。為通風冷卻定子鐵芯分成多段，段間有縫隙實現徑向通風。在定子鐵芯的兩端用壓圈與穿心螺桿壓緊定子鐵芯，見圖8。圖8-汽輪發電機定子鐵芯變壓器電力變壓器的構造Three-phase Transformer Structure這是一個三相電力變壓器的模型。從外觀看主要由變壓器的箱體、高壓絕緣套管、低壓絕緣套管、油枕、散熱管組成。三相電力變壓器移去變壓器箱體可看

6、到變壓器的鐵芯與繞組，鐵芯由硅鋼片疊成，硅鋼片導磁性能好、磁滯損耗小。在鐵芯上有A、B、C三相繞組，每相繞組又分為高壓繞組與低壓繞組，一般在內層繞低壓繞組，外層繞高壓繞組。圖2左邊是高壓繞組引出線，右邊是低壓繞組引出線。電力變壓器的鐵芯與繞組把鐵芯與繞組放入箱體，繞組引出線通過絕緣套管內的導電桿連到箱體外，導電桿外面是瓷絕緣套管，通過它固定在箱體上，保證導電桿與箱體絕緣。為減小因灰塵與雨水引起的漏電，瓷絕緣套管外型為多級傘形。右邊是低壓絕緣套管，左邊是高壓絕緣套管，由于高壓端電壓很高，高壓絕緣套管比較長。電力變壓器的絕緣套管變壓器箱體（即油箱）里灌滿變壓器油，鐵芯與繞組浸在油里。變壓器油比空氣

7、絕緣強度大，可加強各繞組間、繞組與鐵芯間的絕緣，同時流動的變壓器油也幫助繞組與鐵芯散熱。在油箱上部有油枕，有油管與油箱連通，變壓器油一直灌到油枕內，可充分保證油箱內灌滿變壓器油，防止空氣中的潮氣侵入。電力變壓器的油枕與散熱管油箱外排列著許多散熱管，運行中的鐵芯與繞組產生的熱能使油溫升高，溫度高的油密度較小上升進入散熱管，油在散熱管內溫度降低密度增加，在管內下降重新進入油箱，鐵芯與繞組的熱量通過油的自然循環散發出去。變壓器油循環散熱示意圖一些大型變壓器為保證散熱，裝有專門的變壓器油冷卻器。冷卻器通過上下油管與油箱連接，油通過冷卻器內密集的銅管簇，由風扇的冷風使其迅速降溫。油泵將冷卻的油再打入油箱

8、內，下圖是一臺容量為400000kVA的特大型電力變壓器模型，其低壓端電壓為20kV，高壓端電壓為220kV。大型電力變壓器采用油冷卻的變壓器結構較復雜，由于油是可燃物，也就存在安全性問題。目前，在城市內、大型建筑內使用的變壓器已逐漸采用干式電力變壓器，變壓器沒有油箱，鐵芯與繞組安裝在普通箱體內。干式變壓器繞組用環氧樹脂澆注等方法保證密封與絕緣，容量較大的繞組內還有散熱通道，大容量變壓器并配有風機強制通風散熱。由于材料與工藝的限制，目前多數干式電力變壓器的電壓不超過35kV，容量不大于20000kVA，大型高壓的電力變壓器仍采用油冷方式。變壓器基礎原理Transformer Fundament

9、als 變壓器是利用電磁學的電磁感應原理，從一個電路向另一個電路傳遞電能的一種電器設備，它可將一種電壓的交流電能變換為同頻率的另一種電壓的交流電能。 圖1是單相變壓器的原理模型，由鐵心與套在鐵心上的兩個繞組組成，鐵心由導磁性能好、磁滯損耗小的材料制成。與電源相連的線圈為一次繞組，與負載相連的線圈為二次繞組。 U1為輸入一次繞組的電壓，N1為一次繞組的匝數， U2為二次繞組輸出的電壓，N2為二次繞組的匝數。單相變壓器原理當這是一個理想變壓器時，在一次繞組輸入按正弦規律變化的交流電，根據變壓器的基本原理有： U1/U2=N1/N2 =k     k=電壓比（

10、匝數比）   即輸出電壓U2=U1*N2/N1其輸入電壓，輸出電壓、鐵芯磁通的波形圖見圖2，圖中t表示波形移動方向。單相變壓器波形圖請在線觀看單相變壓器的輸入輸出電壓波形動畫我們平常使用的都三相交流電，圖3是三相變壓器的原理模型，它由A相繞組、B相繞組、C相繞組與鐵芯組成。三相變壓器原理三對繞組完全相同，每對繞組包含一次繞組與二次繞組，其匝數比為k。 三個一次繞組的相同端接在一起，三個二次繞組的相同端接在一起組成星形接法。 當這是一個理想變壓器時，在一次繞組輸入按正弦規律變化的三相交流電時，根據變壓器的基本原理有： U1A、U1B、U1C分別為三相的輸入電壓，U2

11、A、U2B、U2C分別為三相的輸出電壓。 U1A/ U2A =U1B/ U2B =U1C/U2C=k  三相變壓器的輸入輸出電壓波形圖見圖4，圖中t表示波形移動方向。三相變壓器三對繞組的波形圖請在線觀看三相變壓器的輸入輸出電壓波形動畫。電動機籠型轉子感應電動機的結構The structure of the cage rotor induction motor 異步電動機結構Asynchronous Motor Structure定子與轉子三相交流異步電動機的定子鐵芯由硅鋼片疊成，在鐵芯內圓有許多槽，用來嵌放定子繞組，見圖1左圖。電動機的轉子鐵芯也由硅鋼片疊成，在鐵芯外圓有許多槽，用來

12、嵌放轉子繞組，見圖1中圖。圖1右圖是轉子鐵心插入定子鐵心示意圖，定子鐵芯與轉子鐵心之間留有氣隙。 圖1-定子鐵芯與轉子鐵心本電動機模型是4極電動機，輸入50周三相交流電時，產生每分鐘1500轉的旋轉磁場。定子鐵芯有24個槽，在槽內嵌放著三相交流繞組，即定子繞組，三相繞組采用單層鏈式繞組，在本課件后面介紹其展開圖。圖2是嵌好繞組的定子。定子繞組引線通向機座外側的接線盒，接線盒內接線見三相交流電機繞組課件。 圖2-嵌放繞組的定子鐵心 定子鐵芯固定在機座上，機座外面有散熱筋（散熱片）幫助定子散熱，機座由鑄鐵或鑄鋼鑄造。下圖是剖面的定子與機座圖。 圖3-剖面定子與機座三相交流異步電動機的轉子

13、鐵芯外周的許多槽是用來嵌放轉子繞組，籠型感應電動機的轉子繞組是籠型結構，俗稱鼠籠。鼠籠由銅條或（鋁條）與銅端環（鋁端環）組成，參見異步電動機原理一節。但應用最廣的小型異步電動機采用在轉子鐵芯上直接澆鑄熔化的鋁液形成鼠籠轉子，在轉子槽內直接形成鋁條即繞組，并同時鑄出散熱的風葉，簡單又結實，圖4是鑄有籠型繞組的轉子。圖4-籠型繞組的轉子在轉子轉軸上裝有風扇，風扇的作用在后面介紹，這些就是異步電動機的轉動部分，見圖5。圖5-籠型異步電動機轉子異步電動機整機在機座兩端要安裝端蓋，端蓋起著支撐轉子的作用，同時密封電機。端蓋中部是軸承安裝孔，安裝好軸承后蓋上軸承蓋，在電動機的后端還有風扇罩，風扇罩的作用在

14、后面介紹。圖6電機端蓋與風扇罩把轉子插入定子中間，通過軸承安裝在端蓋上，端蓋安裝在機座上，裝上風扇罩，一個三相交流異步電動機就組成了。接入三相交流電源后定子產生的旋轉磁場就可帶動籠型轉子旋轉。圖7與圖8是籠型三相異步電動機的剖視圖。圖7-籠型異步電動機剖面圖圖8-籠型異步電動機剖面圖機座裝上端蓋后，轉子與定子與定子繞組都密封在機座內，能很好的防塵。定子與轉子產生的熱量由機座外殼散熱，籠型轉子上的風葉攪動機內空氣使熱量盡快傳到外殼上，外殼上的散熱片加大了散熱面積。這還不夠，在電機端蓋外還裝有風扇罩，風扇罩端部開有通風孔，風扇旋轉時就像離心風機，空氣從風扇罩端部進入，從風扇罩與端蓋之間的空隙吹出，

15、吹向機座上的散熱片，大大加速了電機的散熱。圖9中的淺藍色箭頭線表示散熱氣流的走向。圖9-籠型異步電動機的散熱通道圖10是籠型轉子異步電動機外觀圖。 圖10-籠型異步電動機外觀圖三相交流異步電動機以其結構簡單，密封性好，維護容易，價格低廉而廣受歡迎，應用非常廣泛。定子繞組展開圖本機是4極24槽交流異步電動機，定子繞組采用單層鏈式繞法，較簡單，圖11是定子繞組展開圖。 圖11-4極24槽交流異步電動機繞組展開圖繞線轉子感應電動機結構Wound Rotor Induction Motor Structure繞線轉子感應電動機是三相交流異步電動機的一種，其特點是轉子繞組不是籠型，是用導線繞制的三相繞組

16、，下面通過一個模型介紹繞線轉子感應電動機的結構。 繞線轉子感應電動機的定子鐵心與繞組與籠型感應電動機相同，在鐵芯內圓有24個槽，用來嵌放定子繞組，見圖1圖1-定子鐵心定子鐵芯的槽內嵌放著定子繞組，即三相交流繞組，三相繞組按2極24槽雙層疊繞法繞制，連接成星形，接入三相交流電源就可產生旋轉磁場，見圖2，繞組的三個引出端線通過機座上的接線盒引出（圖中未顯示）。圖2-定子鐵心與繞組圖3是剖開的定子鐵芯與繞組圖。圖3-剖開的定子鐵芯與繞組繞線轉子感應電動機的轉子鐵芯也由硅鋼片疊成，在鐵芯外圓有18個槽，用來嵌放轉子繞組，見圖4。圖4-轉子鐵心轉子鐵芯的槽內嵌放著轉子繞組，三相繞組按2極18槽雙層疊繞法

17、繞制，連接成星形，接入三相交流電源也可產生旋轉磁場，見圖5。不管定子與轉子的槽數各為多少，定子繞組與轉子繞組的極數必須相同，例如同為2極、4極、6極、8極等。 圖5-轉子鐵心與繞組轉子繞組線端通過集電環與電刷引出，下面通過一套較簡單的電刷與集電環裝置介紹其基本結構。電刷由潤滑性與導電性好的石墨質材料壓制而成，電刷裝在刷握內，刷握上有壓緊電刷的彈簧壓片；刷握安裝在刷桿上，刷桿是絕緣的，刷桿上安裝3套獨立的刷握，位置對應3個集電環，每套刷握有2個電刷，共有6個電刷。圖6中左圖是該電刷裝置的軸向視圖，中圖是該電刷裝置的徑向視圖，右圖是該電刷裝置的立體圖。實際使用的電刷壓簧一般采用在較長范圍內壓力較穩

18、定的彈簧片，如渦狀彈簧或恒壓彈簧，請參考鏈接的內容。圖6-電刷結構圖集電環較多采用黃銅或錳鋼等導電良好、潤滑耐磨的材料制成，3個獨立的集電環緊固在絕緣套筒上，保證環與環，環與轉軸之間都是互相絕緣的。每個集電環通過一根導電桿引出作為接線端，導電桿穿過其他集電環時由絕緣套管隔開，3個導電桿分別連接3個集電環，相互絕緣。圖7左圖是剖開的集電環，表示導電桿與集電環的連接或絕緣，A導電桿直接連接集電環1，B導電桿穿過集電環1連接集電環2，C導電桿穿過集電環1與2連接集電環3。圖7中圖是完整的集電環；圖7右圖是集電環與電刷的組合圖，電刷被彈簧壓片壓向集電環，保證電刷與集電環的良好接觸。圖7-集電環結構圖把

19、集電環緊固在電機轉軸上，轉子繞組的三根引出端線穿過轉軸上的槽連接到三個集電環上，在轉軸上還裝有散熱風扇，見圖8（圖中沒表示線端與集電環的連接）。圖8-繞線感應電機轉子轉子安裝在定子內，由固定在機座兩端的端蓋支撐，轉子軸承安裝在端蓋上。在轉子集電環一側安裝著電刷罩，三個電刷固定在電刷罩內，刷握上的彈簧緊壓著碳質電刷，保持電刷與集電環緊密接觸，見圖9，三個電刷通過電刷罩上的接線盒引出（圖中未顯示）。圖9-繞線轉子感應電動機剖視圖本例中繞線轉子感應電動機的散熱方式與籠型感應電動機相同，這里不再介紹。圖10是繞線轉子感應電動機的外觀圖。下面簡介繞線轉子感應電動機的控制電路。籠型感應電動機起動電流大，特別是大型電動機，降壓起動電路復雜龐大，采用繞