1、54第1、2課時(shí)電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)目的和要求：補(bǔ)充了解磁場(chǎng)的基本物理量以及鐵磁材料的性質(zhì)和磁路歐姆定律，掌握交流鐵心線圈電路中的電磁關(guān)系并了解其功率損耗情況。重點(diǎn)與難點(diǎn)：掌握鐵磁材料的性質(zhì)、交流鐵心線圈電路中的電磁關(guān)系及其功率損耗。教學(xué)方法：繪圖說(shuō)明，簡(jiǎn)單推正，結(jié)論分析，應(yīng)用介紹，案例教學(xué)。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù)：復(fù)習(xí)前期學(xué)的電工技術(shù)基礎(chǔ)相關(guān)知識(shí)。、磁路的基本物理量磁場(chǎng)可由電流產(chǎn)生，用磁感線來(lái)描述。磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可用磁感線的疏密程度來(lái)表示。磁感線可以看成是無(wú)頭無(wú) 尾的閉合曲線。1)磁感線的回轉(zhuǎn)方向和電流方向之間的關(guān)系遵守右手螺旋法則。2) 磁感線總是閉合的，既無(wú)起點(diǎn)，也無(wú)終點(diǎn)。3) 磁場(chǎng)中的磁感線不會(huì)相交，因

2、為磁場(chǎng)中每一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向都是確定的、唯一的。1 .磁通中磁場(chǎng)中穿過(guò)某一截面積 A的總磁線數(shù)稱為通過(guò)該面積的磁通量，簡(jiǎn)稱磁通，單位 WB磁場(chǎng)中穿過(guò)某一截面積 A的總磁線數(shù)稱為通過(guò)該面積的磁通量，簡(jiǎn)稱磁通，單位 WB當(dāng)線圈中通以電流后，大部分磁感線沿鐵心、銜鐵和工作氣隙構(gòu)成回路，這部分磁通稱為主磁通；還有一部分磁通，沒(méi)有經(jīng)過(guò)氣隙和銜鐵，而是經(jīng)空氣自成回路，這部分磁通稱為漏磁通。磁通經(jīng)過(guò)的閉合路徑叫磁路。磁路和電路一樣，分為有分支磁路和無(wú)分支磁路兩種類(lèi)型。2 .磁感應(yīng)強(qiáng)度B描述磁介質(zhì)中實(shí)際的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，是矢量，用 B表示。均勻磁場(chǎng)中，若通過(guò)與磁感線垂直的某 面積A的磁通為，則B

3、=/ A所以磁感應(yīng)強(qiáng)度也稱磁通密度，單位T3 .磁場(chǎng)強(qiáng)度H是進(jìn)行磁場(chǎng)計(jì)算時(shí)引進(jìn)的一個(gè)物理量，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)外，介質(zhì)被磁化后還會(huì)產(chǎn)生附加磁場(chǎng)。單位安每米。H 代表電流本身產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，反映了電流的勵(lì)磁能力，大小只與該電流的大小成正比，與介質(zhì)的性質(zhì) 無(wú)關(guān)；B 代表電流所產(chǎn)生的以及介質(zhì)被磁化所產(chǎn)生的總磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，其大小不僅與電流的大小有關(guān)，還與介質(zhì)的性 質(zhì)有關(guān)。4 .磁導(dǎo)率磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H之比，是衡量物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量。科=B / H科為導(dǎo)磁物質(zhì)的磁導(dǎo)率。真空的磁導(dǎo)率為。鐵磁材料的，例如鑄鋼的科約為的1000倍，各種硅鋼片的科約為的60007000倍05 .磁場(chǎng)儲(chǔ)能A/m磁場(chǎng)能夠儲(chǔ)存能量

4、，這些能量是在磁場(chǎng)建立過(guò)程中由其他能源的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)的。電機(jī)就是借助磁場(chǎng)儲(chǔ)能來(lái) 實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的。二、磁性材料的性質(zhì)1.高導(dǎo)磁性磁性物質(zhì)的內(nèi)部存在著很多很小的區(qū)域，稱為“磁疇”，磁化前，無(wú)外磁場(chǎng)的作用，雜亂無(wú)章地排列，磁場(chǎng)互相抵消，對(duì)外界不顯示磁性。若將鐵磁材料放入磁場(chǎng)，在外磁場(chǎng)的作用下，磁疇的軸線趨于一致，形成一個(gè)附加磁場(chǎng)，疊加在外磁場(chǎng)上，從而使合成磁場(chǎng)大為增強(qiáng)。變壓器和電機(jī)中的磁場(chǎng)是由通過(guò)線圈的電流來(lái)產(chǎn)生，這些線圈都是繞在磁性物質(zhì)（稱為鐵心）上的。采用鐵心后，在同樣的電流下，鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁通中將大為增加，且比鐵心外的B和中大很多，一方面可用較小的電流產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)，另一方面可使

5、絕大部分磁通集中在由磁性材料限定的空間內(nèi)o 四、鐵心損耗如上圖中：oa段，外磁場(chǎng)H較弱，H的增加主要是與外磁場(chǎng)同方向的磁疇邊界增大的過(guò)程,B的增加緩慢;ab段，外磁場(chǎng)H較強(qiáng)，主要是磁疇沿外磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程，B迅速增大；bc段，可隨外磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的磁疇越來(lái)越少，H的增加變慢，出現(xiàn)了磁飽和現(xiàn)象；cd段，類(lèi)似于真空中的情況。3.磁滯性磁性材料都具有保留其磁性的傾向，B的變化總是滯后于 H的變化，稱磁滯現(xiàn)象。當(dāng) H降為零時(shí)，保留的磁感應(yīng)強(qiáng)度 Br稱為 剩磁強(qiáng)度，永久磁鐵的磁性就是由 Br產(chǎn)生的。三、磁路的歐姆定律正如電動(dòng)勢(shì)作用在一定電阻的電路上產(chǎn)生的電流遵循歐姆定律一樣，一定的磁動(dòng)勢(shì)作用在一定磁阻

6、的磁路上可以產(chǎn)生磁通。磁通的大小同樣遵循磁路的歐姆定律。當(dāng)磁路中有空氣隙存在，磁路的磁阻Rm各顯著增加。1 .磁滯損耗Ph磁性材料被交變磁化時(shí)，磁疇之間相互摩擦，要消耗能量，對(duì)應(yīng)的功率損耗_aPh = KhfBm V式中a與材料的性質(zhì)有關(guān)，電工鋼的a為1.6 2.3, V為鐵心體積2 .渦流損耗Pe磁性材料不僅是導(dǎo)磁材料，又是導(dǎo)電材料。在交變磁場(chǎng)作用下，鐵心是也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而在垂直于 磁通方向的鐵心平面內(nèi)產(chǎn)生旋渦狀的感應(yīng)電流表，稱渦流。渦流在鐵心電阻上的功率損耗稱渦流損耗。Pe = K ed2f 2Bm2V式中d為鋼片厚度第3、4課時(shí)變壓器的工作原理和結(jié)構(gòu)教學(xué)目的和要求：變壓器的一種機(jī)

7、電能量轉(zhuǎn)換或信號(hào)轉(zhuǎn)換的電磁機(jī)械裝置。要求根據(jù)電磁感應(yīng)原理掌握變壓器的工作原理、電 力變壓器的基本結(jié)構(gòu)、電力變壓器額定值的計(jì)算、了解電力變壓器的型號(hào)及主要系列。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)是變壓器的工作原理、電力變壓器的額定值的計(jì)算。難點(diǎn)是變壓器的工作原理、電力變壓器的結(jié)構(gòu)。教學(xué)方法：以變壓器的廣泛應(yīng)用為切入點(diǎn)，以圖片和實(shí)物為依托，說(shuō)明其工作原理。繪圖說(shuō)明，簡(jiǎn)單推正，結(jié)論分析， 應(yīng)用介紹。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù)：完成課后作業(yè)變壓器：是一種靜止的電氣設(shè)備。它是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，將某一等級(jí)的交流電壓和電流轉(zhuǎn)換成同 頻率的另一等級(jí)電壓和電流的設(shè)備。作用：變換交流電壓、變換交流電流和變換阻抗。一、變壓器的基本工作原理變壓器是

8、在一個(gè)閉合的鐵心磁路中，套上兩個(gè)相互獨(dú)立的、絕緣的繞組，這兩個(gè)繞組之間只有磁的耦合，沒(méi) 有電的聯(lián)系，如圖1-1所示。一次繞組（也稱原繞組或初級(jí)繞組）：接交流電源；其匝數(shù)為N1;二次繞組（也稱副繞組或次級(jí)繞組）：接負(fù)載；其匝數(shù)為N2o當(dāng)在一次繞組中加上交流電壓U1時(shí)在一、二次繞組中其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值分別為® M變壓器基本工作原理eiNi ddte2N2dt且旦叢 （1-1）e2E2N2二、變壓器的應(yīng)用與分類(lèi)1.變壓器的應(yīng)用：變壓器能夠變換交變電壓、變換交變電流、變換阻抗。2.變壓器的種類(lèi)按用途不同主要分為：l )電力變壓器：供輸配電系統(tǒng)中升壓或降壓用。2)特殊變壓器：如電爐變壓器、電焊

9、變壓器和整流變壓器等。3)僅用互感器：如電壓互感器與電流互感器。4)試驗(yàn)變壓器：高壓試驗(yàn)用。5)控制用變壓器：控制線路中使用。6)調(diào)壓器：用來(lái)調(diào)節(jié)電壓。三、電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)電力變壓器主要由鐵心、繞組、絕緣套管、油箱及附件等部分組成。以油浸式電力變壓器為例其基本結(jié)構(gòu)如圖1 2所示。1 .鐵心鐵心是變壓器的磁路部分，是繞組的支撐骨架。鐵心由心柱和磁軻兩部分組成，鐵心用厚度為0.35mm表面涂有絕緣漆的熱軋硅鋼片或冷軋硅鋼片疊裝而成。2 .繞組繞組是變壓器的電路部分，常用絕緣銅線或鋁線繞制而成。工作電壓高的繞組稱為高壓繞組，工作電壓低的繞組稱為低壓統(tǒng)組。3 .絕緣套管絕緣套管是變壓器繞組的引出裝

10、置，將其裝在變壓器的油箱上，實(shí)現(xiàn)帶電的變壓器繞組引出線與接地的油箱 之間的絕緣。4 .油箱及其附件油箱安裝變壓器的鐵心與繞組。變壓器油起絕緣和冷卻作用。電力變壓器附件還有安全氣道、測(cè)溫裝置、分接開(kāi)關(guān)、吸濕器與油表等。四、電力變壓器的額定值與主要系列1 .額定值 (1)額定容量Sn :指的是變壓器的視在功率，單位為a.單相變壓器的頷定谷量為：Sn=UN1I n1=UN4 N2(1 2) b.三相變壓器的容量為：Sn= J3UN1I n=3 UN2I N2 (1 3) (2)額定電壓U1N和U2N5為一次側(cè)繞組額定電壓，它是根據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)度和允許發(fā)熱條件而規(guī)定的一次繞組正常工作電壓值。U2為二

11、次繞組額定電壓，它是當(dāng)一次繞組加上額定電壓，二次繞組的空載電壓值。對(duì)于三相變壓器，額定電壓值指的是線電壓，單位為V或kVoA或KA(3)額定電流IN1和IN2：額定電流是根據(jù)允許發(fā)熱條件所規(guī)定的繞組長(zhǎng)期允許通過(guò)的最大電流值，單位是I N1是一次繞組的額定電流；I N2是二次繞組的額定電流。對(duì)于三相變壓器，額定電流是指線電流。(4)額定頻率f我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用電頻率為50Hz。2 .電力變壓器的型號(hào)及主要系列產(chǎn)亂曲弓 題定容總 戳定電壓W _ 500/1。標(biāo)準(zhǔn)號(hào)使用條件冷卻條竹戶外式附定電流28.9/721.7A短路電壓-1.05%額定鞭率50Jh器身吊血101叫相政三相油重曲國(guó)赫納級(jí)別 :制

12、施廠YyriO矽耶產(chǎn)生日期J第5、6課時(shí)單相變壓器的空載運(yùn)行教學(xué)目的和要求：掌握單相變壓器的空載運(yùn)行特性。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)是空載運(yùn)行時(shí)電動(dòng)勢(shì)平衡方程式，空載電流的作用。難點(diǎn)是變壓器空載運(yùn)行時(shí)的相量圖。教學(xué)方法：繪圖說(shuō)明，簡(jiǎn)單推正，結(jié)論分析。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù)：復(fù)習(xí)電工基礎(chǔ)相關(guān)知識(shí)，題解正弦量的正方向的規(guī)定。變壓器的空載運(yùn)行是指變壓器的一次繞組接在額定電壓的交流電源上，而二次統(tǒng)組開(kāi)路時(shí)的工作情況，如圖1-4所示。圖4單相變壓器空載運(yùn)行原理圖一、空載運(yùn)行時(shí)各物理量正方向的規(guī)定正弦量的正方向通常規(guī)定如下：O。1）電源電壓U正方向與其電流I正方向采用關(guān)聯(lián)方向，即兩者正方向一致。02）繞組電流I產(chǎn)生的磁通勢(shì)所建

13、立的磁通 小，這二者的正方向符合右手螺旋定則。3）由交變磁通。產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)，二者的正方向符合右手螺旋定則，即它的正方向與產(chǎn)生該磁通的電 流正方向一致。由上述規(guī)定，在圖1-4中標(biāo)出各電壓、電流、磁通、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向如圖中所示。、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與漏磁電動(dòng)勢(shì)1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)若主磁通，4 =蟲(chóng)>所cot,則一、二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為:布= Ek0n(函-好)總工N* = 燈2n逐 9CF)其有效值為：Ei=4.44fN 1m(1-5)E2=4.44fN 2m(1-6)?相量表示為：E1j 4.44 fN 1 m(1-7)?E2j 4.44 fN 2 m(1-8)2.漏磁電動(dòng)勢(shì)變壓器一次繞

14、組漏磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E d 為：E01=-j110 3 L1 =-j I 10 X1三、變壓器空載運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式和電壓比一次繞組電動(dòng)勢(shì)平衡方程式：(1- 9)(1-11 )?U1E1 E 1 I10 R1E1 I10R1j I10X1?U1E1j4.44fN1 m(1-10)二次繞組的端電壓等于其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：?U 20 E2變壓器一次繞組的匝數(shù)N與二次繞組匝數(shù) N2之比稱為變壓器的電壓比k,即k=N 1/N2=E1/E2 = U1/U2(1-12)當(dāng)N2>N時(shí)，k<1,則U2>Ui,為升壓變壓器；若 N2<Ni, k>1,則Ub<Ui,為降壓變壓器。若

15、改變電壓比k,即改變一次或二次繞組匝數(shù)，則可達(dá)到改變二次繞組輸出電壓時(shí)目的。四、空載電流和空載損耗?變壓器空載運(yùn)行時(shí)，空載電流110分解成兩部分：?1 .無(wú)功分量I10Q,用來(lái)建立磁場(chǎng)，起勵(lì)磁作用，其與主磁通同相位；2 .有功分量I?1op ,用來(lái)供給變壓器鐵心損耗，其相位超前主磁通約9000即?110110P 110P五、變壓器空載運(yùn)行時(shí)的相量圖第7、8課時(shí)單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行教學(xué)目的和要求：與空載運(yùn)行時(shí)相比較，掌握單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行特性，強(qiáng)調(diào)變壓器的三個(gè)變換特性以及運(yùn)行特性。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)是負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁通勢(shì)平衡方程式和電動(dòng)勢(shì)平衡方程式，變壓器的作用，電壓變化率。難點(diǎn)是負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本

16、方程式，變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的相量圖。教學(xué)方法：繪圖說(shuō)明，簡(jiǎn)單推正，結(jié)論分析。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù)：變壓器的負(fù)載運(yùn)行：是指變壓器在一次繞組加上額定正弦交流電壓, 如圖1-6所示。復(fù)習(xí)單相變壓器空載運(yùn)行時(shí)的特性，預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，作比較分析。二次繞組接負(fù)載Zl的情況下的運(yùn)行狀態(tài),圖14變壓器負(fù)載運(yùn)行示意圖、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的各物理量負(fù)載運(yùn)行時(shí)一、二次電流關(guān)系?Il(Ni N2II2(1-14)上式表明變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，二次電流的變化同時(shí)引起一次電流的變化。二、變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式1,磁通勢(shì)平衡方程式(1) 變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)磁通勢(shì)平衡方程式為?FiF2F10?I1 N1 I2N2 I10 N1(1-15)(2)

17、電流平衡方程式為?(1-16)? N2 ? I2?11 I 10I 2 I 10 丁 110 I1LN1k忽略I 10時(shí)，一、二次繞組電流有效值關(guān)系為I 1=I 2/k(1-17 )2.電動(dòng)勢(shì)平衡方程式0二次繞組中漏磁電動(dòng)勢(shì) E。2即:匚 I IIV(1-18)E 2 j I 2 w L2JI2X2負(fù)載運(yùn)行時(shí)的一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式為?U1E1I R1 j 11X1E1I1Z1?U 2e2I 2 R2 jI 2 x2e2I2 z2?U2 I2ZL綜上所述，變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式有(1-19)(1-20)(1-21)I1 N1 I2N2 I10 N1U1E1 I1 R1 j I1

18、X1E1 I1 Z1?U2E2I2Q j I2X2E2I2 Z2E1kE2I匕 k?U2 I2ZL三、變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的相量圖四、變壓器的作用通過(guò)對(duì)變壓器負(fù)載運(yùn)行的分析，可以清楚地看出變壓器具有變電壓、變電流、變阻抗的作用。1 .變換電壓U/U2=E1/E2=k=NJN22 .變換電流I1/I 2=N/N1=1/k3.變換阻抗變壓用型珞霏城中圖I «變虛耦的阻抗變換原理Ui (N1/N2W2工(N2/Ni)l2NjN2Zlk2ZL上式表明，經(jīng)變壓器把負(fù)載阻抗 |ZL|變換為(1-22)_ 'Zl。通過(guò)選擇合適的電壓比k,可把實(shí)際負(fù)載阻抗變換為所需0.73(的阻抗值，這就是變壓

19、器的變換阻抗作用。五、變壓器的運(yùn)行特性 變壓器運(yùn)行特性主要有：(1)外特性(2)效率特性。1 .變壓器的外特性和電壓變化率(1)變壓器的外特性：是指在一次繞組加額定電壓，負(fù)載功率因數(shù)cos 4 2為額定值時(shí)，二次繞組端電壓U2隨負(fù)載電流I2的變化關(guān)系，即U2=f(l 2) 曲線，如圖1-9所示。在純電阻負(fù)我時(shí)，電壓變化較小；為感性負(fù)我時(shí)，電壓變化較大；而在容性負(fù)載時(shí)，端電在可能出現(xiàn)隨負(fù)載 電流的增加反而上升，如圖1-9中曲線3所示。(2)電壓變化率U % U2N U2 100%U2N2 .變壓器的效率特性變壓器的效率特性：是指負(fù)載功率因數(shù)cos 4 2不變的情況下，變壓器效率隨負(fù)載電流變化的的

20、關(guān)系，即曲線刀= f (I2),如圖1-10所示。對(duì)于電力變壓器，最大效率出現(xiàn)在I 2= ( 0.50.75) 12N時(shí)，其額定效率予 n=0.95 -0.99 。圖110變壓糖的效率特性第9、10課時(shí)三相變壓器教學(xué)目的和要求：掌握三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別和變壓器的并聯(lián)運(yùn)行條件，會(huì)用試驗(yàn)方法來(lái)確定繞組的同名端。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)是掌握三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)法，會(huì)確定繞組的同名端。難點(diǎn)是用時(shí)鐘法來(lái)分析判別三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別，掌握三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行條件。教學(xué)方法：以三相變壓器的廣泛應(yīng)用為切入點(diǎn)，以圖片和實(shí)例為依托說(shuō)明其工作原理，繪圖說(shuō)明三相變壓器的同名端的 確定、聯(lián)結(jié)組別的判定。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù)：復(fù)習(xí)單相變

21、壓器的工作原理、結(jié)構(gòu)，預(yù)習(xí)三相變壓器的相關(guān)內(nèi)容，比較歸納。三相變壓器組：是由三個(gè)單相變壓器按一定方式連接在一起組成的O三相心式變壓器：將三個(gè)鐵心柱用鐵軻連在一起來(lái)構(gòu)成三相心式變壓器。圖1門(mén)1三相變壓耨組的磁路系統(tǒng)二、三相變壓器的電路系統(tǒng)三相變壓器的電路系統(tǒng)是指三相變壓器各相的一次統(tǒng)組、二次繞組的連接情況。三相變壓器繞組的首端和尾 端的標(biāo)志規(guī)定如表1-1所示。*1-1三相變壓!雄絹首端和末端的標(biāo)志期R光棘首端尾嘿中性點(diǎn) 一次燒盥忖二次鴕翅a上國(guó)2U11三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)有星形和三角形兩種聯(lián)結(jié)方式。如圖l-13a所示。>>b>c)圖113三相變壓器繞絹的聯(lián)結(jié)方式0星腦聯(lián)鰭b)星

22、形R睛中點(diǎn)引出小三箱形聯(lián)靖用字母丫或y分別表示一次繞組或二次繞組的星形聯(lián)Z若同時(shí)也把中點(diǎn)引出，則用YN或yn表示，用字母D或d分別表示一次統(tǒng)組或二次繞組的三角形聯(lián)結(jié)。我國(guó)生產(chǎn)的電力變壓器常用Yyn、Yd YNd Dyn等四種聯(lián)結(jié)方式，其中大寫(xiě)字母表示一次繞組的聯(lián)結(jié)方式，小寫(xiě)字母表示二次繞組的聯(lián)結(jié)方式。高低壓繞組相電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系：1 .同名端兩個(gè)繞組中電動(dòng)勢(shì)極性相同的兩個(gè)端點(diǎn)2 .單相變壓器的聯(lián)結(jié)組II0 II63 .三相變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)的確定(1)觀察繞組聯(lián)結(jié)圖，判斷聯(lián)結(jié)方式；(2)聯(lián)結(jié)圖上標(biāo)出高低壓繞組的相電動(dòng)勢(shì)和線電動(dòng)勢(shì)參考方向：末端指向首端(3)畫(huà)出高壓繞組的電動(dòng)勢(shì)相量圖繞組為星形時(shí)，

23、先確定相電動(dòng)勢(shì)，再確定線電動(dòng)勢(shì)，相電動(dòng)勢(shì)相量畫(huà)成星形；繞組為三角形時(shí)，先確定線電動(dòng)勢(shì)，再確定相電動(dòng)勢(shì)，相電動(dòng)勢(shì)相量畫(huà)成三角形。(4)畫(huà)出低壓繞組的電動(dòng)勢(shì)相量圖都先畫(huà)相電動(dòng)勢(shì)，再畫(huà)線電動(dòng)勢(shì)相量，星形聯(lián)結(jié)時(shí)，相電動(dòng)勢(shì)相量畫(huà)成星形；三角形聯(lián)結(jié)時(shí)，相電動(dòng)勢(shì)相量畫(huà)成三角形。 判斷聯(lián)結(jié)組號(hào)，寫(xiě)出聯(lián)結(jié)組、變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器并聯(lián)運(yùn)行條件：1 .并聯(lián)運(yùn)行的各臺(tái)變壓器的額定電壓與電壓比要相等。2 .并聯(lián)運(yùn)行變壓器的聯(lián)結(jié)組別必須相同。3 .并聯(lián)運(yùn)行的各變壓器的短路阻抗的相對(duì)值要相等。第11、12課時(shí)其他用途的變壓器教學(xué)目的和要求：掌握自耦變壓器的工作原理和應(yīng)用。掌握電壓互感器、電流互感器的使用。掌握弧焊變壓器的

24、使用條件。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)是自耦變壓器的工作原理和電壓互感器、電流互感器使用時(shí)的注意事項(xiàng)和要求。難點(diǎn)是帶電抗器和帶磁分路的弧焊變壓器的調(diào)節(jié)電流原理。教學(xué)方法：繪圖說(shuō)明，簡(jiǎn)單推正，結(jié)論分析。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù)：課后習(xí)題的完成。本節(jié)介紹常用的自耦變壓器、儀用互感器和弧焊變壓器的工作原理及特點(diǎn)。、自耦變壓器1-20所示。對(duì)于降壓自耦變壓器，一次繞組1 .自耦變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：一、二次繞組共用一個(gè)繞組。如圖的一部分充當(dāng)二次繞組；對(duì)于升壓自耦變壓器，二次繞組的一部分充當(dāng)一次繞組。因此自耦變壓器一、二次繞組之間既有磁的聯(lián)系，又有電的直接聯(lián)系。將一、二次繞組共用部分的繞組稱為圖降壓自耦變壓器原理圖公共繞組。下面以

25、降壓自耦變壓器為例分析其工作原理。2 .自耦變壓器的電壓比k=U"U 20 = E 1/E2=N/N23 .自耦變壓器的變流公式?I1 (N2 N1N2"k (1-24)4 .自耦變壓器的輸出視在功率(即容量)為S=UI2=U2(I+I 1)=U2l+U2l 1=U2I 2(1-1/k)+U 2I 1(1-25)5 .使用注意事項(xiàng)(1)在低壓側(cè)使用的電氣設(shè)備應(yīng)有高壓保護(hù)設(shè)備，以防過(guò)電壓；(2)有短路保護(hù)措施。6 .種類(lèi)：自耦變壓器有單相和三相兩種。一般三相自耦變壓器采用星形接法。圖1-21為三相自耦變壓器原理圖。1-22為常用如果將自耦變壓器的抽頭做成滑動(dòng)觸頭，就成為自耦調(diào)

26、壓器，常用于調(diào)節(jié)試驗(yàn)電壓的大小。圖 的環(huán)形鐵心單相自耦調(diào)壓器原理圖。、儀用互感器儀用互感器：供測(cè)量用的變壓器。可分為電壓互感器和電流互感器。1.電壓互感器(1)電壓互感器：實(shí)質(zhì)上是一個(gè)降壓變壓器圖1-23為電壓互感器原理圖。U1 N1kuU2 N2U1（1-26）它的一次繞組N匝數(shù)很多，直接并接在被測(cè)的高壓線路上，二次統(tǒng)組 M匝數(shù)較少，接電壓表或其 他儀表的電壓線圈。(2)使用電壓互感器時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：圖1*23電壓互感器原理圉a.電壓互感器在運(yùn)行時(shí)二次繞組絕不允許短路，否則短路電流很大，會(huì)將互感器燒壞。為此在電壓互感器二 次側(cè)電路中應(yīng)串聯(lián)熔斷器作短路保護(hù)。b.電壓互感器的鐵心和二次繞組的

27、一端必須可靠接地，以防一次高壓繞組絕緣損壞時(shí)，鐵心和二次繞組帶上 高電壓而觸電。c.電壓互感器有一定的額定容量，使用時(shí)不宜接過(guò)多的儀表，否則將影響互感器的準(zhǔn)確度。2.電流互感器(1)電流互感器：一次繞組匝數(shù)N很少，一般只有一匝到幾匝；二次繞組匝數(shù)很多。使用時(shí)一次繞組串接在被測(cè)線路中，流過(guò)被測(cè)電流，而二次繞組與電流表或儀表的電流線圈構(gòu)成閉合回路，如圖1 24所示。H坐kiI2 Ni(1-27)IiI21由于電流互感器二次繞組所接儀表阻抗很小，二次繞組相當(dāng)于短 路，因此電流互感器運(yùn)行情況相當(dāng)于變壓器短路運(yùn)行狀態(tài)。(2)使用電流互感器時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：a.電流互感器運(yùn)行時(shí)二次繞組絕不許開(kāi)路。電流互

28、感器的二次繞 組電路中絕不允許裝熔斷器。在運(yùn)行中若要拆下電流表，應(yīng)先將二次 繞組短路后再進(jìn)行。b.電流互感器的鐵心和二次繞組的一端必須可靠接地。以免絕緣 損壞時(shí)，高壓側(cè)電壓傳到低壓則，危及儀表及人身安全。圖1*24電流互感器原理圖c.電流表內(nèi)阻抗應(yīng)很小，否則影響測(cè)量精度。1 .對(duì)弧焊變壓器提出以下要求：1)為保證容易起弧，空載電壓應(yīng)在6075V之間。2)負(fù)載運(yùn)行時(shí)具有電壓迅速下降的外特征，如圖 1 25所示。一般在額定負(fù)載時(shí)輸出電壓在30V左右。3)焊接電流可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。4)短路電流不應(yīng)過(guò)大，且焊接電流穩(wěn)定。2 .如何滿足上述要求：弧焊變壓器具有較大的電抗，且可以調(diào)節(jié)。為此弧焊變壓器的一

29、、二次繞組分裝在兩個(gè)鐵心柱上。為獲得電 壓迅速下降的外特性，以及弧焊電流可調(diào)，可采用串聯(lián)可變電抗器法和磁分路法，由此滋生出帶電抗器的弧焊變 壓器和帶磁分路的弧焊變壓器。第13、14課時(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理教學(xué)目的和要求：掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理，電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)。會(huì)用轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率的公式計(jì)算有關(guān)參數(shù)。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)是掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。難點(diǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的理解。教學(xué)方法：以三相異步電動(dòng)機(jī)的廣泛應(yīng)用為切入點(diǎn)，以多媒體課件圖片和實(shí)例為依托掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，繪圖 說(shuō)明三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理，介紹旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的建立，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的條件，轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速等問(wèn)題。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù)：

30、課后復(fù)習(xí)理解旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速、電機(jī)轉(zhuǎn)速的區(qū)別；完成課后作業(yè)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)分類(lèi)：按工作方式不同，可分為L(zhǎng)直流發(fā)電機(jī)直流電機(jī):直流電動(dòng)機(jī)感應(yīng)（異步）電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī) <感應(yīng)電機(jī)（異步電機(jī)）*交流電機(jī)-JL感應(yīng)（異步）發(fā)電機(jī)同步電機(jī)1r同步發(fā)電機(jī)V 同步電動(dòng)機(jī)同步補(bǔ)償機(jī)其中，異步電動(dòng)機(jī)按相數(shù)不同，可分為三相異步電動(dòng)機(jī)和單相異步電動(dòng)機(jī)；按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同，可分為籠型和 繞線轉(zhuǎn)子型，其中籠型三相異步電動(dòng)機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、效率高、制造容易、成本低等優(yōu)點(diǎn)得到廣 泛應(yīng)用。一、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)：三相異步電動(dòng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)包括：靜止的定子、旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子以及兩者之間的氣隙。1 .定子- 定子鐵心、定子繞組、機(jī)座

31、1）定子鐵心:作用：形成磁路組成：0.5mm硅鋼片疊制。直徑大于 1米的鐵心用扇形片拼成槽型：半閉口槽（小型電機(jī)）、半開(kāi)口槽（低壓中型）、開(kāi)口槽（大型）2）定子繞組：作用：電路部分，感應(yīng)電勢(shì)組成：圓銅線或扁銅線，導(dǎo)線線徑小于1.53mm,散下線；成形線圈（大電機(jī)）。3）機(jī)座：作用：機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)：中小型電機(jī)鑄鐵；大型用鋼板焊接。4）氣隙-0.2mm1.5mm作用是磁場(chǎng)耦合因?yàn)榇艅?shì)大部分都消耗在氣隙上，氣隙小則電機(jī)的空載磁化電流就小，功率因數(shù)高。考慮到機(jī)械的原因, 氣隙又不能太小。2 .轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞線或鼠籠繞組、軸 1）轉(zhuǎn)子鐵心作用：磁路的一部分組成：0.5mm硅鋼片疊制。中小型電機(jī)轉(zhuǎn)子

32、鐵心直接疊裝在軸上；大電機(jī)則用轉(zhuǎn)子支架。2）轉(zhuǎn)子繞組作用：感應(yīng)電勢(shì)、流過(guò)電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩結(jié)構(gòu)：中小型電機(jī)用鑄鋁轉(zhuǎn)子鼠籠結(jié)構(gòu)；繞線電機(jī)用銅導(dǎo)線，利用滑環(huán)和電刷外接起動(dòng)設(shè)備。3 .接線：對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組可以接成星形或三角形。定子接線方式：4.分類(lèi)與用途二、三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理：定子三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱電流，產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的氣隙磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)（相對(duì)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速快）切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而產(chǎn)生電流。電流與氣隙磁場(chǎng)的相互作用產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 電機(jī)從電網(wǎng)吸收電功率，經(jīng)過(guò)氣隙的耦合作用從軸上輸出機(jī)械功率。（一）三相交流電的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)1 .旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生U( LI)oU

33、)0二極電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生四極電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)2 .旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為同步速60 flP3 .旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由超前相電流所在的相繞組軸線轉(zhuǎn)向滯后相電流所在的相繞組軸線。改變電流相序，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)改 變方向。4 .三相合成磁場(chǎng)的性質(zhì): 1）電流變化一個(gè)周期，即 360電角度時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間上轉(zhuǎn)過(guò)同樣數(shù)值的電角度。2）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為同步速60 fl口 P3）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由超前相電流所在的相繞組軸線轉(zhuǎn)向滯后相電流所在的相繞組軸線。4）改變電流相序，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)改變方向。總之，對(duì)稱三相繞組通過(guò)對(duì)稱三相電流，產(chǎn)生氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。（二）轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)1 .轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的原理轉(zhuǎn)子則切割磁力線而產(chǎn)生

34、電流（右手定電流I方向）電流在磁場(chǎng)中切割磁力線而產(chǎn)生力及力矩（左手定方向）它與n0方向相同，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)中，n比n0小2 .轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n、轉(zhuǎn)差率sni三、三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌及主要系列。1 .型號(hào)2 .額定值額定功率Pn：電動(dòng)機(jī)在額定情況下運(yùn)行，由軸端輸出的機(jī)械功率，單位為 W kW額定電壓UN:電動(dòng)機(jī)在額定情況下運(yùn)行，施加在定子繞組上的線電壓，單位為V。額定頻率fN： 50Hz。額定電流In：電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率下軸端輸出額定功率時(shí)，定子繞組的線電流，單位為A。額定轉(zhuǎn)速nN：電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率、軸端輸出額定功率時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)，

35、額定功率：Pn/3U N In n cos n第15、16課時(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行教學(xué)目的和要求：三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載與空載運(yùn)行時(shí)相比較，掌握三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)的各物理量變化。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)是空載與負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁通勢(shì)平衡方程式和電動(dòng)勢(shì)平衡方程式，。難點(diǎn)是運(yùn)行時(shí)的基本方程式，負(fù)載運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子各物理量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系。教學(xué)方法：繪圖說(shuō)明，簡(jiǎn)單推正，結(jié)論分析。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù)：復(fù)習(xí)變壓器空載與負(fù)載運(yùn)行時(shí)的特性，預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，作比較分析。一、三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行是指電動(dòng)機(jī)軸上沒(méi)有帶任何負(fù)載，故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n非常接近旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速n1 , n=n1,即轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)轉(zhuǎn)速接近于零，因

36、此可認(rèn)為E2= 0,則12=0,空載運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子空載電流I0近似等于勵(lì)磁電流。其主要作用是產(chǎn)生三相旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)，同時(shí)也提供空載損耗，即定子繞組銅損、鐵心損耗和轉(zhuǎn) 子的機(jī)械摩擦損耗等。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)每極磁通m在定子繞組中產(chǎn)生白感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E產(chǎn)-j4.44f 1NK1m異步電動(dòng)機(jī)定子電流產(chǎn)生的磁通中除主磁通m與定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組交鏈外，還有部分磁通僅與定子繞組交鏈而不進(jìn)入轉(zhuǎn)子磁路，這部分磁通稱為定子漏磁通“1,它將在定子繞組中產(chǎn)生漏感電動(dòng)勢(shì)它一用漏感抗壓降表不為:巳 1 = -jI oX/因?yàn)?IoX, 1<<E1,可忽略不計(jì)，則： U1=-E1, U1 =E1=4.44f

37、1NK m由上式可知，當(dāng)電源頻率一定時(shí)，電動(dòng)機(jī)的每極磁通 m僅與外加電壓 U1成正比。一般情況，電源電壓為額 定值，所以每極磁通 m基本是一恒定值，負(fù)載變化時(shí)，m也基本不變。三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的電磁現(xiàn)象，電壓平衡方程式與變壓器基本相似，但變壓器是靜止的不存在機(jī)械 摩擦損耗，也基本上不存在氣隙。所以三相異步電動(dòng)機(jī)的空載電流比變壓器的空載電流大的多。在大、中型容量 的異步電動(dòng)機(jī)中，I0占額定電流的10%L35%在小容量的電動(dòng)機(jī)中，則占35%l50%甚至60%因此空載時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的漏抗壓降占額定電壓的2%- 5%而變壓器的漏抗壓降不超過(guò) 0.5%。、三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)

38、載運(yùn)行時(shí)，由于負(fù)載轉(zhuǎn)距的影響穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)個(gè)物理量的關(guān)系如下：（一）、轉(zhuǎn)子繞組的各電磁量1 .轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的頻率：f2 sf1；正常運(yùn)行時(shí)，f22 .轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： E2s 4.44f2N2kw22 S2 2 W23 .轉(zhuǎn)子繞組的電阻和漏抗：忽略集膚效應(yīng)，認(rèn)為不變實(shí)際轉(zhuǎn)速低于理想同步轉(zhuǎn)速，若負(fù)載轉(zhuǎn)距不變，電機(jī)0b 3Hz ；SE2;2不變；x2S 2 f2 L22 sf1L24.轉(zhuǎn)子繞組的電流：正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子端電壓12=0, I 2E 2Sr2jX2SSE2r2jsx2有效值：I 2sE2J （SX2）2結(jié)論：轉(zhuǎn)子電流I2隨S的增加而增加。5 .轉(zhuǎn)子繞組的功率因數(shù)：cos 2222 （SX

39、2）2結(jié)論：轉(zhuǎn)子功率因數(shù)隨S的增加而減小。6 .轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速：用 相對(duì)轉(zhuǎn)子速度：n2 60殳 60 sf1 sniP PF2相對(duì)定子速度:n2 n sn1 n n1結(jié)論：F1與F2相對(duì)靜止。（二）、磁動(dòng)勢(shì)平衡方程1 .磁動(dòng)勢(shì)形式：F1F2 F02 .電流形式：I 1 I 0 I 1L*定性分析方程的物理意義:（三）、電動(dòng)勢(shì)平衡方程1 .方程：U 1 E1 I1（r1 jx1）0 E2s I 2 （2 jX2s）E1 I 0（rm jXm） I 0Zm2 . Zm的物理意義與變壓器的相同，但由于氣隙的存在，比變壓器的小。第17、18課時(shí)課題：三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性與電磁轉(zhuǎn)矩特性教學(xué)目的和要

40、求：了解三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性，掌握三相異步電動(dòng)機(jī)工作特性中的功率因數(shù)特性、效率特性與電磁轉(zhuǎn)矩的 表達(dá)式。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)與難點(diǎn)是定性分析工作特性中的功率因數(shù)特性、效率特性與電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式。教學(xué)方法：繪圖說(shuō)明，簡(jiǎn)單推正，結(jié)論分析。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù)：電動(dòng)機(jī)效率的計(jì)算與電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算。一、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性工作特性指：額定電壓和額定頻率下，n, ,cos i ,T2,I if(P2)的關(guān)系。它可以由電機(jī)參數(shù)計(jì)算出來(lái)也可以試驗(yàn)測(cè)試出來(lái)。1,轉(zhuǎn)差率特性 s f(P2)s -pcu2Em空載時(shí)，P2=0, I 2=0, Pcu2 = 0 ,Pcu2 SPem，S = 0, n = ni'2 &

41、#39;負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流增加，I2pcu2miI2 R2所以P2 sPemmiE2 I 2 COS 2一般 s(0.01 0.05) n=(1-s)n i=(0.99 0.95 ) n i, n=f(p 2)是一條下降曲線。2 .效率特性f(P2)空載時(shí)，P2=0,=0負(fù)載時(shí)，負(fù)載小損耗增加緩慢，效率快速上升，直到不變損耗=可變損耗，效率達(dá)到最大。p (Pcu1 Pcu2 Pad) PFe Pmec ,負(fù)載繼續(xù)增加，兩個(gè)銅耗增加很快，使效率下降。異步電動(dòng)機(jī)效率>70%效率通常在(1/43/4) Pn時(shí)達(dá)到最大。3 .功率因數(shù)特性 cos 1f(P2)0.2 。空載時(shí)，定子電流基本上是勵(lì)磁

42、電流，它是無(wú)功電流，所以空載功率因數(shù)非常低，小于負(fù)載時(shí)，隨著輸出功率增加,定子電流有功分量加大，在額定負(fù)載左右達(dá)到最大值。超過(guò)額定負(fù)載后，轉(zhuǎn)差變大,P2sX22 arctan cos 2 cos4.轉(zhuǎn)矩特性 T2 f (P2) T2P2 n- 60P2T2 因?yàn)檗D(zhuǎn)速變化很小。5.定子電流特性Iif(P2)Ii空載時(shí)，P2=0, I2 0,IiIo(I 2)異步電動(dòng)機(jī)工作特性圖IiI 0定子電流增加。Rmm1 E2 I 2 cos 2mi . 2 fi NikNi m I 2 cos 22 ni60pmiNikNi , mI 2 cos 2.22 cos 2式中,Cmpmi Ni kNi i2

43、kipm2N2kN2I2kiI2稱為異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)（二）、參數(shù)表達(dá)式參數(shù)表達(dá)式描述了電磁轉(zhuǎn)矩與參數(shù)的的關(guān)系，即2fim2 R mi pUi s2R2' 2Ri Xi X2s負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流增力口,二、三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)距特性（一）、物理表達(dá)式Tem CM m I 2 cos物理表達(dá)式描述了電磁轉(zhuǎn)矩與磁通、轉(zhuǎn)子有功電流的關(guān)系，即P3mmil2 也s因?yàn)椋篒2RiUi,2R2、，、，2X iX 2s所以TemPem得上式討論Tem2 fiPf (s)曲線,即轉(zhuǎn)矩特性：其他參數(shù)一定,T emf(s)分析：異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率 s在01之間，但實(shí)際上s在0Sm (臨界轉(zhuǎn)差率)時(shí),dTem

44、0穩(wěn)定；s在ism ds之間，dTem ds不穩(wěn)定；lem 0 , s=sm,處于臨界狀態(tài)。 ds轉(zhuǎn)矩特性三個(gè)特征轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Tn：額定負(fù)載時(shí)Pn9.55Pn103(N m)nN*注：Pn的單位為kWZ最大電磁轉(zhuǎn)矩TmaxT maxm1 pU12m1 pU124 fi riri2 (XiX2 )24 fi(xi X2 )12 (Xi X2 )2x1 x222牛寸點(diǎn)：Tmax與U1成正比；而 &與U1無(wú)關(guān)；Tmax與轉(zhuǎn)子電阻無(wú)關(guān)；而 Sm與轉(zhuǎn)子電阻有關(guān)；fl 一定時(shí)，X1 X2越大，T max越小。過(guò)載能力(或最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù))kM1/一般為1.62.5 ,越大，過(guò)載能力越強(qiáng)。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst

45、n=0, S=1 ，得 Tstm1 pU12 r2222fi(ri J (Xi X2)2當(dāng)轉(zhuǎn)子回路電阻為:rstX1 x2時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大電磁轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：kstTstTn 'kst T , Tst T ,起動(dòng)能力強(qiáng)。4.0以上。JO 2： 1.0 1.8; Y: 1.4 2.2 ;特殊電機(jī):(1)電源電壓、頻率一定時(shí)，認(rèn)為參數(shù)不變,電磁轉(zhuǎn)矩只與轉(zhuǎn)差率有關(guān)，曲線如右圖示。(5.26Fig )(2) s=1起動(dòng)時(shí)，電抗起主要作用，R/s相對(duì)較小。(3) s接近零時(shí)，R2/s相對(duì)較大起主要作用.(4) s等于零時(shí)，到同步速 n=m時(shí),Tem=01.最大電磁轉(zhuǎn)矩sm令diem 0得

46、:dsTmaXR222-R1X1 X22 m! pU14 f1R1 /1R12X1X2正號(hào)為電動(dòng)機(jī)，負(fù)號(hào)為發(fā)電機(jī)通常，電阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電抗值，上式簡(jiǎn)化為:一R2sm7X1 X2T maX2m1 pU1一 14 f1(X1X2 )討論：(1)頻率一定時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比。(2)最大轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻無(wú)關(guān)，但出現(xiàn)最大電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)得轉(zhuǎn)差率s與R2成比例。利用這個(gè)特點(diǎn)，可以在轉(zhuǎn)子繞組（繞線式）中串電阻改變轉(zhuǎn)差率（速度）（3）頻率一定，最大轉(zhuǎn)矩與漏抗成反比。（4）電機(jī)過(guò)載能力kM Tmax kM=1.62.5范圍，它是電機(jī)的重要性能指標(biāo)之一。Tn2.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，, 2 '令 s=1 得 Tst

47、 miPU1R2,2X2st, 22 fl RiR2Xi對(duì)于繞線式電機(jī)，轉(zhuǎn)子回路可以串電阻，使電機(jī)起動(dòng)時(shí)獲得最大轉(zhuǎn)矩,smRstR2X1 X2起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kst 2（1.02.0 ）Tn3.異步電動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)包括：經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：效率、功率因數(shù)技術(shù)指標(biāo)：最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)（1.62.5）、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)（1.02.0）、起動(dòng)電流倍數(shù)（47）第19、20課時(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性教學(xué)目的和要求：三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的含義，掌握三相異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性曲線的特點(diǎn)。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)是分析兩種人為機(jī)械特性曲線上的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。難點(diǎn)是理解機(jī)械特性方程的參數(shù)變化。教學(xué)方法：繪圖說(shuō)明，簡(jiǎn)單推正，

48、結(jié)論分析。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù)：課后歸納固有機(jī)械特性中的四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)、人為機(jī)械特性的特點(diǎn)。T n特性曲線對(duì)于曲線如下頁(yè)圖，它由四個(gè)特殊點(diǎn)決一、固有機(jī)械特性在額定條件下（電壓、頻率、接線方式）電機(jī)的固有定：1、T=0, n=n0（S=0）,電動(dòng)機(jī)處于理想空載點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速n0.2、T=TN,n=n n（S=Sn）,為電動(dòng)機(jī)額定工作點(diǎn)。這時(shí)：Sn=（ n 0- n n）/ n 0 , Tn =9.55P N/n nPn為電機(jī)額定功率（W1 , n n電機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min ） , S n額定轉(zhuǎn)差率 S=0.060.0153、T=Tst n =0 （S= 1）起動(dòng)工作點(diǎn)：對(duì)于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst受如下

49、條件的影響：(1)電源電壓，U影響較大，U波動(dòng)，T平方關(guān)系變化(2)轉(zhuǎn)子電阻R2合適Tst有較大值(3)電感X20大,Tst下降一般用起動(dòng)能力系數(shù)入st來(lái)表示電動(dòng)機(jī)起動(dòng)能力的好壞。入 st=Tst/TN (一般入 st > 1 )異步電機(jī)工作的條件是起動(dòng)Tst >負(fù)載TL4、當(dāng) T= Tmax S = Sm n=nm,在臨界工作點(diǎn)，這時(shí) Tmax= KU2/2 X20, Sm= R2/ X 20由于T, Tmax8U2 ，所以電源波動(dòng)對(duì)扭矩最大值影響很大。在電機(jī)工作過(guò)程中：負(fù)載變化(沖擊)不能Tmax以過(guò)載能力系數(shù)入 m來(lái)表示：入m=Tm/TN一般，鼠籠式為：入 m =1.82.2

50、線繞式為：入 m =2.52.2、人為機(jī)械特性:人為地改變異步電動(dòng)機(jī)定子電壓U1、電源頻率fl、定子極對(duì)數(shù)P、定子回路電阻或電抗、轉(zhuǎn)子回路電阻或電抗中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，所獲得的機(jī)械特性，稱為人為機(jī)械特性。關(guān)于人為機(jī)械特性的分析，主要是分析四個(gè)公式:同步轉(zhuǎn)速公式臨界轉(zhuǎn)差率公式smR2X2最大轉(zhuǎn)矩公式起動(dòng)轉(zhuǎn)矩公式CUPCU12SR：1、降低定子端電壓的人為機(jī)械特性根據(jù)公式，U1下降，n1、Sm不變，Tm Tst與U12成正比例降低。2.轉(zhuǎn)子回路串對(duì)稱三相電阻的人為機(jī)械特性根據(jù)上述四個(gè)公式：n1,Tm不變，Sm隨Rp的增大面增大（NmF降），Tst開(kāi)始隨Rp的增大而增大；當(dāng)Rp增大到 Rp2時(shí)Tst

51、2 = Tm, Rp 繼續(xù)增大，Tst開(kāi)始減小，如圖中的 Rp3時(shí)Tst3減小到Tst1與Tst2之間, Sm大于1。可見(jiàn)，電阻Rp越大，線性段特性越軟。第21、22課時(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)教學(xué)目的和要求：掌握籠型與繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式與特點(diǎn)，學(xué)會(huì)根據(jù)負(fù)載的工作情況選擇起動(dòng)方式。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)與難點(diǎn)是區(qū)分籠型與繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法。教學(xué)方法：以對(duì)起動(dòng)的要求為切入點(diǎn)，提出問(wèn)題的解決辦法，以多媒體課件為依托，繪圖說(shuō)明，簡(jiǎn)單推正，結(jié)論分析， 應(yīng)用介紹。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù)：課后歸納異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法及其特點(diǎn)。起動(dòng)：轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)到穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)程。起動(dòng)要求：1、足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩2 、盡可能小的起動(dòng)

52、電流3 、轉(zhuǎn)速平滑上升4 、起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)5 、起動(dòng)過(guò)程的功率損耗盡可能小一、直接起動(dòng)（全壓起動(dòng)）就是起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)直接加電網(wǎng)電壓，這時(shí)起動(dòng)電流比較大所以不是所有的電機(jī)都可能這樣使用。一般的， 當(dāng)有獨(dú)立的變壓器供動(dòng)力電時(shí)且電機(jī)功率<30峨壓器功率時(shí)（頻繁）、電機(jī)功率<20蹴壓器功率時(shí)（不頻繁）可以直接起動(dòng)。起動(dòng)電流大：（1）使電網(wǎng)電壓降低，前端供電變壓器的輸出電壓下降很大，可能超過(guò)額定允許值，一方面由于 Tst與電壓的平方成正比，Tst下降更多，負(fù)載重時(shí)可能不能起動(dòng)，另一方面影響同一供電變壓器的其它負(fù)載，電燈變暗，重載的電動(dòng)機(jī)可能停轉(zhuǎn)；（2）繞組過(guò)熱，起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、頻繁時(shí)發(fā)熱更嚴(yán)重，加速絕緣老化，大電流沖擊下繞組受電磁力作用易變形，甚至發(fā)生短路故障。二、降壓起動(dòng)（一）鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法1 .定子串電阻或電抗器起動(dòng)使加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的相電壓UU低于電源相電壓UU