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电机与电气控制技术电机与电气控制技术第一篇第一篇电机与变压器电机与变压器 在电力生产中，发电机和变压器是发电、输配电中的主要设备。将水、热、风及太阳能等能源转换成电能，都需要发电机；经济地传输和分配电能，必须使用变压器（升压、降压），将不同电压等级的电能配送到各个用电单位。人类的生活及社会的发展需要不断动自然界取得能源，用以丰富和提高自身的生活水平和文明程度。电能的产生、传输、分配、控制和转换都是既方便又高效率的，所以它成了各种能量转换的中间环节。项目一项目一变压器变压器 认识自耦变压器和互感器任务四了解变压器在相关专业中的应用任务五 变压器的极性判别任务三 变压器的功能分析任务二 认识变压器任务一变压器的维护、检修及耐压试验任务三项目一项目一变压器变压器学习目标学习目标 1.1.掌握变压器的作用及工作原理掌握变压器的作用及工作原理 ；2.2.掌握变压器的基本结构掌握变压器的基本结构 ；3.3.掌握变压比的概念；掌握变压比的概念；4.4.了解变压器的应用；了解变压器的应用；一、单相变压器结构一、单相变压器结构任务一任务一认识变压器认识变压器 单相变压器主要由铁芯和绕组两部分组成，如图所示。铁芯是变压器中很重要的一部分，一方面作为变压器的机械骨架，另一方面，还可以构成闭合磁路。铁芯有铁芯柱和铁轭两部分组成，铁芯柱用来套装变压器线圈，而铁轭的作用则是连接铁芯柱，从而构成闭合磁路。一、单相变压器结构一、单相变压器结构任务一任务一认识变压器认识变压器 1.1.铁芯铁芯任务一任务一认识变压器认识变压器一、单相变压器结构一、单相变压器结构 1.1.铁芯铁芯 根据铁芯的形式不同，变压器可分为心式变压器和壳式变压器，其套装方式分别如图所示。心式变压器采用心式铁芯，把绕组套装在两侧的铁芯柱上，即绕组包围铁芯的形式，应用比较广泛壳式变压器采用壳式铁芯，把绕组分别套装在中间的铁芯柱上，即铁芯包围绕组的形式任务一任务一认识变压器认识变压器一、单相变压器结构一、单相变压器结构 2.2.绕组绕组绕组是变压器的电路部分。绕绕组组的的材材质质：漆包线，纱包线，丝包线,纸包线。对于导线的要求是导电性能好，绝缘漆层有足够的耐热性能，并且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下最好用高强度的聚脂漆包线。绕绕组组的的名名称称：变压器的两组线圈通常可以根据电压高低分为高压绕组和低压绕组，根据连接对象的不同分为一次绕组（接电源，有时也称为原边绕组）和二次绕组（接负载，通常可以称为副边绕组）。变压器是利用电磁感应原理工作的二、工作原理二、工作原理任务一任务一认识变压器认识变压器原理叙述：原理叙述：给一次绕组施加交变电压，在绕组中产生交变电流，从而在铁芯中产生交变磁通，根据电磁感应原理，磁通的变化在一次绕组和二次绕组中分别产生感应电动势e1和e2，若把负载接在二次绕组上，就会有电流流过负载，实现电能的传递，同时，e1和e2的大小与一次和二次绕组的匝数成正比，所以只要改变一次、二次绕组的匝数之比就可以改变电压输出的大小三、分类三、分类单相变压器、三相变压器和多相变压器。1.1.按相数分按相数分变压器的种类很多，主要有以下几种分类方法。任务一任务一认识变压器认识变压器（a）单相变压器）单相变压器（b）三相变压器）三相变压器任务一任务一认识变压器认识变压器三、分类三、分类 2.2.按冷却方式分按冷却方式分（1）干式变压器：利用空气对流进行自然冷却或采用通风机进行强迫式冷却。（2）油浸式变压器：利用变压器油作为冷却介质，如油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环自冷式和强迫油循环风冷式等。(a)干式变压器干式变压器(b)油浸式变压器油浸式变压器任务一任务一认识变压器认识变压器三、分类三、分类 3.3.按用途分按用途分(a)(a)升升压变压压变压器器 (b)降降压变压压变压器器 (c)配配电变压电变压器器（1）电力变压器：用于输配电系统的升压、降压及配电。（2）仪用变压器：如电压互感器、电流互感器，用于测量仪表和继电保护装置。（3）隔离变压器：实现对一次侧和二次侧电路的电气隔离。（4）特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器、电容式变压器等。任务一任务一认识变压器认识变压器三、分类三、分类 4.4.按绕组构成分按绕组构成分5 5.按铁芯形式分按铁芯形式分有心式变压器和壳式变压器。有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器等。任务一任务一认识变压器认识变压器四四、变压器的技术参数、变压器的技术参数 每台变压器都有一个铭牌，如图所示，表明其型号及主要技术参数，作为正确使用该变压器的依据任务一任务一认识变压器认识变压器四四、变压器的技术参数、变压器的技术参数 1.1.型号型号型号为S9M800/6，其中S表示三相电力变压器，9表示设计序号，M表示密封式，800表示其额定容量为800KVA，6表示其高压侧电压为6KV。变压器的型号及含义如下所示：任务一任务一认识变压器认识变压器四四、变压器的技术参数、变压器的技术参数 2.2.额定电压额定电压3 3.额定电流额定电流额定电流额定电流是指变压器满载运行时的允许发热电流值，在三相变压器中，额定电流是指绕组的线电流。一次绕组额定电压一次绕组额定电压是指在考虑到变压器的绝缘强度和允许发热等条件的情况下，加在一次绕组上的正常工作电压值，由于供电电网电压的波动，一般会给定三个电压值，根据实际情况选择，以保证二次绕组的电压符合负载要求二次绕组额定电压二次绕组额定电压是指变压器空载时，二次绕组的正常工作电压值。对三相变压器来说，额定电压是指绕组的线电压。任务一任务一认识变压器认识变压器四四、变压器的技术参数、变压器的技术参数 4.4.额定容量额定容量额额定定容容量量是指变压器在额定状态下工作时，二次绕组的视在功率，单位为KVA，它反映的是变压器传送功率的能力大小。单相变压器：三相变压器：变压器的技术参数还有很多，比如额定频率、短路阻抗、效率等，在此就不一一列举了。任务一任务一认识变压器认识变压器五、变压器的损耗和效率五、变压器的损耗和效率 1.1.损耗损耗 铜铜损损耗耗主要是由于一次和二次绕组通入电流而产生的电阻损耗，其大小与电流的平方成正比，所以又称为可变损耗。另外还有一部分由于漏磁通而产生的附加铜损耗，约占基本铜损耗的3%20%。若变压器的输入功率为P1，输出功率为P2，中间的损耗 P为，则P2=P1-P。由于变压器属于静止电器，没有旋转部件，不存在机械损耗，所以其损耗主要包括两部分：铜损铜损耗耗和和铁损铁损耗耗。任务一任务一认识变压器认识变压器五、变压器的损耗和效率五、变压器的损耗和效率 2.2.效率效率 铁损铁损耗耗包括基本铁损耗和附加铁损耗两部分，基本铁损耗是指铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗，附加损耗是指因铁芯叠片因绝缘损伤而产生的局部涡流损耗以及主磁通在铁芯以外的结构部件中产生的涡流损耗。由于铁损耗主要与铁芯中的磁通有关，在电源电压一定时，铁芯中的磁通基本不变，铁损耗也基本不变，因此铁损耗又称为不变损耗。变压器的输出功率与输入功率之比称为变压器的效率，用表示，即=（P2/P1）100任务二 变压器的功能分析一、变换电压一、变换电压K:变压比是指变压器一次绕组与二次绕组的相电动势之比，它是变压器最重要的参数之一。任务二 变压器的功能分析 所以，变压器有变换电压的作用，也正因如此,变压器在电力系统、铁路机车、轨道交通车辆和电子电路中都得到了广泛应用。变压器一次绕组和二次绕组的电压与其绕组匝数成正比，即匝数较多的绕组其电压较高，而匝数较少的绕组其电压较低，若一次绕组的输入电压一定，则改变二次绕组的匝数或一次、二次绕组匝数之比就可改变二次绕组的输出电压。一、变换电压一、变换电压任务二 变压器的功能分析二、变换电流二、变换电流 变压器除了改变电压之外，还可以改变电流的大小，而且一次绕组电流、二次绕组电流与绕组的匝数成反比，即匝数较多的绕组其电流较小，而匝数较少的绕组其电流较大。任务二 变压器的功能分析三、变换阻抗三、变换阻抗 在经变压器变换电压后，阻抗为的ZL负载对电源来说，等效阻抗增加为原来的K倍。任务三 变压器的极性判别一、变压器绕组的极性一、变压器绕组的极性变压变压器模型器模型变压变压器器绕组绕组的极性的极性 变压器绕组的极性指的是变压器一次绕组、二次绕组在同一磁通作用下产生的感应电动势之间的相位关系，通常用同名端来标记。任务三 变压器的极性判别二、极性的判别二、极性的判别 1.1.直观法直观法 绕组的极性是由它的绕制方向决定的，所以可以通过直观法判断它们的极性。如图所示，如果从绕组的某端通入直流电，产生的磁通方向一致的这些端点就是同名端（右手螺旋法则判别）。任务三 变压器的极性判别 2.2.测试法测试法（1）交流法交流法（电压表法）（电压表法）二、极性的判别二、极性的判别任务三 变压器的极性判别 2.2.测试法测试法（2）直流法直流法（检流计法）（检流计法）二、极性的判别二、极性的判别任务四 认识自耦变压器和互感器一、自耦变压器一、自耦变压器 自耦变压器的工作原理与普通变压器是一样的，根据电磁感应原理，流经公共绕组中的电流I的大小为I=I2-I1 可见，流经公共绕组中的电流较小，所以这部分绕组可以用截面积较小的导线绕制，节省用铜量，并减小自耦变压器的体积和重量。自耦变压器是一种特殊结构的变压器，一次绕组和二次绕组合二为一，一个绕组是另一个绕组的一部分，如图所示，自耦变压器的一次绕组和二次绕组之间既有磁的耦合，也有电的直接联系。任务四 认识自耦变压器和互感器二、互感器二、互感器 要做一个直接测量大电流、高电压的仪表是很困难的，操作起来也是十分危险的。利用变压器能改变电压和电流的功能，制造出特殊的变压器仪用变压器（或称互感器）。互感器是一种测量用的专用设备，分电电流流互互感感器器和电电压压互互感感器器两种，其工作原理与变压器相同，把高电压变成低电压，就是电压互感器，把大电流变成小电流，就是电流互感器。使用仪用互感器的目目的的一是为了测量人员的安全，使测量回路与高压电网相互隔离，二是可以扩大测量仪表（电流表或电压表）的测量范围。任务四 认识自耦变压器和互感器二、互感器二、互感器1.1.电压互感器电压互感器电压电压互感器原理互感器原理1-二次二次绕组绕组；2-铁铁心；心；3-一次一次绕组绕组 电压互感器是把高电压降低后进行测量的电工设备，它本质上就是一台降压变压器，使用时其一次侧与待测电路并联，二次侧与电压表或其他仪表的电压线圈并联，如图所示。任务四 认识自耦变压器和互感器（2）电压互感器的铁芯及二次侧的一端必须可靠地接地，以防绝缘破坏时铁心和绕组带高压电，保证工作人员的安全。（3）电压互感器有一定的额定容量，使用时二次侧不宜接入过多的仪表，以免影响电压互感器的测量精度。使用电压互感器的注意事项：使用电压互感器的注意事项：（1）电压互感器的二次侧在使用时绝对不允许短路，否则将产生巨大的短路电流，将电压互感器烧坏。为此，二次侧要装熔断器保护。任务四 认识自耦变压器和互感器2 2.电流互感器电流互感器 电流互感器是把大电流降低后进行测量的电工设备，根据变压器的功能可知，要降低电流就必须要升高电压，所以电流互感器实质上是一台升压变压器。使用时一次侧与待测电路串联，二次侧与交流电流表或功率表的电流线圈相接，如图所示。任务四 认识自耦变压器和互感器电流互感器使用时需要注意的事项：电流互感器使用时需要注意的事项：（1）电流互感器的二次侧绝对不允许开路，否则会产生高压，危机仪表和人身安全，因此电流互感器的二次侧不能接熔断器；运行中如果要拆下电流表，必须先将二次侧短路才行。（2）电流互感器的铁芯和二次侧一端必须可靠接地，以保证操作人员和设备的安全。（3）电流互感器的一次侧、二次侧绕组有同名端标记，二次侧接功率表或电能表的电流线圈时，极性不能接错。（4）电流互感器二次侧负载阻抗大小会影响测量的准确度，负载阻抗的值应小于互感器要求的阻抗值，使互感器尽量工作在“短路状态”。并且所用互感器的准确度等级应比所接的仪表准确度高两级，以保证测量准确度。任务五 了解变压器在相关专业中的应用一、普通油浸式变压器一、普通油浸式变压器 电力系统普遍采用三相四线制供电，并且用三相电力变压器来实现电压的变换，目前应用最广泛的是油浸式变压器，如图所示。三相电力变压器主要由器身、主要由器身、油箱、冷却系统和保护装置油箱、冷却系统和保护装置等部件组成。等部件组成。油浸式油浸式变压变压器器任务五 了解变压器在相关专业中的应用1.1.器身器身 2.2.油箱和冷却系统油箱和冷却系统一、普通油浸式变压器一、普通油浸式变压器铁芯：变压器的磁路部分铁芯：变压器的磁路部分绕组：变压器的电路部分绕组：变压器的电路部分3.3.保护装置保护装置（1）安全气道（防爆管或压力释放）安全气道（防爆管或压力释放阀）阀）（2）气体继电器）气体继电器任务五 了解变压器在相关专业中的应用二、铁路机车用主变压器二、铁路机车用主变压器 目前铁路系统应用比较广泛的HXD3型电力机车采用JQFP2-9006/25(DL)型主变压器，它将25KV的接触网电压变换为电力机车所需的各种低电压，以满足电力机车各种电机电器工作的需要，外形如图所示。该变压器由器身（铁芯和绕组）、油箱、冷却系统、保护装置和其它附属装置组成。HXD3型型电力机力机车主主变压器器结构构任务五 了解变压器在相关专业中的应用三、城轨车辆专业用变压器三、城轨车辆专业用变压器 在城轨车辆上，低压系统及控制电源必须实现与高网压DC1500V在电气电位上的隔离，最佳的隔离方式为采用隔离变压器。如武汉轻轨一号线车辆，直流750V电源通过主隔离开关和断路器由第三轨接入逆变器设备，该变压器一是可以提供300V/380V的电压，二是具备绝缘和电气隔离的作用。任务六 变压器的维护、检修及耐压试验一、变压器的维护一、变压器的维护1.检查瓷套管是否清洁，有无裂纹与放电痕迹，螺纹有无损坏及其它异常现象，如果发现应尽快停电更换。2.检查各密封处有无渗油和漏油现象，严重的要及时处理。3.检查储油柜油位高度及油色是否正常（储油柜旁边一般有油位指示器），发现异常应及时处理。4.注意变压器运行时的声响是否正常。5.检查箱顶油面温度计的温度是否符合规定（变压器油受热后液面上升，其上部温度较高，所以一般在油箱顶部设有温度计来检测变压器油的温度）。6.查看防爆管的玻璃膜是否完好，或压力释放阀的膜盘是否顶开。一、变压器的维护一、变压器的维护7.检查油箱接地是否完好。8.检查瓷套管引出排及电缆头接头处有无发热、变色及异状，若发现异常，应停电检查，找出原因后修复。9.察看高、低压侧电流、电压是否正常。10.定期进行油样化验及观察硅胶是否吸潮变色（储油柜与大气之间经吸湿器连接，吸湿器一般采用变色硅胶，干燥时呈蓝色，吸湿后变为红色），若有三分之二以上变为红色，则需进行更换或干燥处理。11.冷却装置是否正常，油循环是否破坏。另外，要注意变压器室的门窗和通道的封闭情况，在进出变压器室时应及时关门，以防小动物进入变压器室造成事故。任务六 变压器的维护、检修及耐压试验二、变压器故障检查二、变压器故障检查1.观观察法察法变压器的故障如过载、短路、接触不良、打火等通常都反映在发热上，变压器油温上升，有气体、油冲出，有焦味，有爆裂声、打火声等，可以观察变压器上的保护装置是否动作；防爆膜是否冲破；喷出油的颜色是否变黑或有焦味（变黑、有焦味说明故障严重）；上层油温是否超过85；液面是否正常；各连接部位是否漏油；箱内有无不正常的声音。总之，通过看、闻、听就可大致判断变压器是否有问题。任务六 变压器的维护、检修及耐压试验2.测试测试法法对于观察无法进一步判断的问题，必须用仪表测试才能作出正确的判断。1）2500V兆欧表测相间和每相对地的绝缘电阻可以发现绝缘破坏的情况。对于610kV电力变压器绝缘电阻要求如下：1020时应为600300M；3040时应为15080M；5060时应为4524M；7080时应为138M；二、变压器故障检查二、变压器故障检查任务六 变压器的维护、检修及耐压试验2.测试测试法法2）绕组的直流电阻测量绕组的直流电阻往往测量的是两根相线之间的线电阻，小容量变压器可用单臂电桥（惠斯登电桥）测量，电桥精度为0.5级；大容量变压器可用双臂电桥（开尔文电桥，可测1以下电阻）测量，电桥精度为0.2级。三相线电阻值相差不超过2%。当分接开关在不同位置，测得的电阻值相差很大时，就可能是分接开关接触有问题。绕组的直流电阻测量可查出匝间短路、断路、引线与套管接触不良等。二、变压器故障检查二、变压器故障检查任务六 变压器的维护、检修及耐压试验三、变压器的拆装检修三、变压器的拆装检修1.检修时不要将工具、螺钉、螺母等异物落入变压器内，以防止造成事故。2.检修前应将变压器油放掉一部分。盛油容器应清洁、干燥并需加盖防尘防潮，应对油进行化验以确定是否能继续使用，若油不够，须添补同型号的合格的新油。3.吊铁芯时应尽量使吊钩装得高些，使钢绳的夹角不大于45o，以防油箱盖板变形。4.如果仅将铁芯吊起一部分进行检修，应在箱盖与箱壳间垫牢支撑物，以防铁芯下落发生事故。5.变压器的所有紧固螺钉均需紧固，以防运行时发生异常声响。6.检查铁芯到夹件的接地铜皮是否有效可靠。任务六 变压器的维护、检修及耐压试验三、变压器的拆装检修三、变压器的拆装检修7.检查绕组绝缘老化程度一级：很好的状态，绝缘富有弹性，软而且韧，用手按压时不会留下变形的痕迹。二级：合格状态，绝缘较坚硬，颜色较深，用手按压时不裂缝、不变形。三级：不十分可靠的状态，绝缘已坚硬并脆弱，颜色很深，用手按压时产生细小的裂纹或变形。若其他试验均能通过，可在小修期限内短期运行，但应特别注意防止过负荷和短路事故等。四级：不合格状态，绝缘很坚硬，用手按压时有脱落现象或裂纹很深，绝缘碳化，断裂脱落，必须大修。任务六 变压器的维护、检修及耐压试验三、变压器的拆装检修三、变压器的拆装检修8.检查分接开关，看旋转是否灵活，零部件是否完整，有无松动现象，动、静触点吻合与指示位置是否一致，触点是否灼伤或因严重过热而变色，接线处螺母有无松动现象等。9.器身在相对湿度为75%以下的空气中贮留时间不宜超过24h，如果器身的温度比空气温度高出35摄氏度，贮留时间可适当延长。任务六 变压器的维护、检修及耐压试验四、变压器检修后的一般试验四、变压器检修后的一般试验1.绝缘电阻和吸收比的测量吸收比是兆欧表摇动60s时测得的绝缘电阻与摇动15s时测得的绝缘电阻的比值。用2500V兆欧表分别测相间及每相对地的吸收比，只要这个值大于1.3（电压等级60kV及以上的变压器要大于1.5）就可以认为变压器绕组是干燥的，没有受潮。测量时其他被测部位和油箱一起要接地。2.测绕组的直流电阻（要求同上）3.测量各分接头上变压比，高压侧应接电压互感器测量，要求各相在相同分接头位置上测出变压比应与铭牌值相符，相差不应超过1%。4.测定三相变压器的连接组别。5.测定额定电压下的空载电流，空载电流应在额定电流的5%左右。任务六 变压器的维护、检修及耐压试验四、变压器检修后的一般试验四、变压器检修后的一般试验6.耐压试验耐压试验的目的是检查绕组对地绝缘和绕组之间的绝缘，如果绕组和引线对油箱壁或铁轭之间装置不适当或绕组之间绝缘受潮损坏，或者夹入异物等，都可能在试验中发生局部放电或绝缘击穿。变压器电压等级为0.3KV、3KV、6KV、10KV时，耐压试验电压为2KV、15KV、21KV、30KV。试验电压持续时间为1min。任务六 变压器的维护、检修及耐压试验四、变压器检修后的一般试验四、变压器检修后的一般试验（1）试验高压绕组时，将高压的各相线端连在一起接到试验变压器上，低压的各相线端也连在一起，并和油箱一起接地。当试验低压绕组时，接线方法互换。（2）先将试验电压升到额定试验电压的40%，再以均匀、缓慢的速度升压到额定试验电压。若发现电流急剧增大，是为击穿前兆，应立即降压到零，停止试验。（3）电压升至额定试验电压后，应保持1min，然后再均匀降低，大约在5s内降至25%或更小，再切断电源。切不可不经降压而切断电源，否则容易烧坏操作试验设备。高压测试完应放电后方可触及。（4）试验电源频率为50Hz，并应保持电源电压稳定。被试变压器、试验变压器及仪表装置、操作设备都应可靠接地，以确保安全。任务六 变压器的维护、检修及耐压试验项目二 异步电动机及拖动任务一任务一 认识三相异步电动机认识三相异步电动机任务二任务二 三相异步电动机工作原理分析三相异步电动机工作原理分析任务三任务三 三相异步电动机的功率与转矩三相异步电动机的功率与转矩任务四任务四 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性任务五任务五 三相异步电动机的运行三相异步电动机的运行任务六任务六 三相异步电动机的维护与检修三相异步电动机的维护与检修任务七任务七 直线电机直线电机项目二 异步电动机及拖动学习目标学习目标 1.1.掌握三相异步电动机的结构及各部分掌握三相异步电动机的结构及各部分作用作用 ；2.2.掌握三相异步电动机工作原理掌握三相异步电动机工作原理 ；3.3.了解三相异步电动机工作特性和机械了解三相异步电动机工作特性和机械特性；特性；4.4.掌握三相异步电动机的运行；掌握三相异步电动机的运行；5.5.能正确维护和保养三相异步电动机；能正确维护和保养三相异步电动机；6.6.了解直线电机的结构、工作原理及应了解直线电机的结构、工作原理及应用。用。任务一 认识三相异步电动机三相异步电动机外形结构三相异步电动机外形结构 三相异步电动机铭牌三相异步电动机铭牌 三相异步电动机具有结构简单、使用方便、运行可靠、效率高、易于制造和维修、价格低廉等优点，在生产和生活中有着广泛应用，是最常见的一种电动机。它也存在着功率因数低，调速性能差等缺点。任务一 认识三相异步电动机一、三相异步电动机基本结构一、三相异步电动机基本结构三相笼型异步电动机主要由两个基本部分组成，即三相笼型异步电动机主要由两个基本部分组成，即定子（固定部分）和转子定子（固定部分）和转子（转动部分）。定子和转子彼此由（转动部分）。定子和转子彼此由空气隙空气隙隔开，为了增强磁场，空气隙尽可能小，隔开，为了增强磁场，空气隙尽可能小，一般为一般为0.31.5mm。电动机容量越大，气隙就越大。电动机容量越大，气隙就越大。任务一 认识三相异步电动机1.1.定子定子定子主要由定子铁芯、定子绕组和机座等组成。定子主要由定子铁芯、定子绕组和机座等组成。定子定子铁铁心与硅心与硅钢钢片片 定定子子铁铁芯芯的的主主要要作作用用是是：电电机机磁磁路路的的一一部部分分；嵌嵌放放定定子子绕绕组组。为为了了降降低低定定子子铁铁芯芯中中的的铁铁损损，定定子子铁铁芯芯用用0.5mm0.5mm厚厚的的硅硅钢钢片片冲冲制制后后叠叠装装而而成成。硅硅钢钢片片形形成成的的齿齿槽槽均均匀匀分分布布在在铁铁芯芯内内圆圆表表面面，硅硅钢钢片片的的两两面面一一般般涂涂有有绝绝缘缘漆漆作作为为片片间间绝绝缘缘。如如图图所示。所示。定定子子绕绕组组是是电电动动机机的的电电路路部部分分，其其主主要要作作用用是是通通入入三三相相交交流流电电产产生生旋旋转转磁磁场场。定定子子绕绕组组由由在在空空间间相相差差120120 电电角角度度、对对称称排排列列的的结结构构完完全全相相同同的的三三相相绕绕组组组组成成，为为了了产产生生旋旋转转磁磁场场，每每相相绕绕组组的的各各个个导导体体按照一定的规律分散嵌放在定子铁心槽内。按照一定的规律分散嵌放在定子铁心槽内。1.1.定子定子任务一 认识三相异步电动机1.1.定子定子任务一 认识三相异步电动机 每每相相绕绕组组有有两两个个引引出出线线端端，一一个个为为首首端端，另另一一个个为为末末端端。三三相相绕绕组组共共有有六六个个引引出出端端，分分别别引引到到机机座座接接线线盒盒内内的的接接线线柱柱上上，以以便便与与交交流流电电源源连连接接。如如图图2-52-5所所示示。通通过过改改变变接接线线柱柱间间连连接接片片的的连连接接关关系系，根根据据供供电电电电压压不不同同，三三相相定定子子绕绕组组可可以以接接成成星星形形(Y)(Y)，也也可可以以接接成成三三角角形形()。如如图图所示。所示。1.1.定子定子任务一 认识三相异步电动机机机座座通通常常由由铸铸铁铁或或铸铸钢钢制制成成，是是整整个个电电机机的的支支撑撑部部分分。为为了加了加强强散散热热能力，其外表面有散能力，其外表面有散热热筋。筋。端盖是用端盖是用铸铁铸铁或或铸钢浇铸铸钢浇铸成型的，它的作用是把成型的，它的作用是把转转子固定子固定在定子内腔中心，使在定子内腔中心，使转转子能子能够够在定子中均匀地旋在定子中均匀地旋转转。轴轴承承是是用用来来连连接接转转动动部部分分和和不不动动部部分分，通通常常采采用用滚滚动动轴轴承承以以减少摩擦。减少摩擦。任务一 认识三相异步电动机2.2.转子转子 转转子的子的作用作用是在定子磁是在定子磁场场感感应应下下产产生生电电磁磁转转矩，沿着旋矩，沿着旋转转磁磁场场方向方向转动转动，并，并输输出出动动力力带动带动生生产产机械旋机械旋转转。转轴转轴一般由碳一般由碳钢钢或或合金合金钢钢制成，制成，转轴转轴用来用来传递传递力和机械功率。力和机械功率。转转子子铁铁芯芯是是电电机磁路的一部分，机磁路的一部分，转转子子铁铁芯固芯固定在定在转轴转轴上，可上，可绕轴转动绕轴转动。与定子。与定子铁铁芯一芯一样样，转转子子铁铁芯也是由芯也是由0.5mm厚的硅厚的硅钢钢片冲片冲压压而成而成,不不过转过转子子铁铁芯是在冲片的外芯是在冲片的外圆圆上开槽，用上开槽，用来嵌放来嵌放转转子子绕组绕组。如。如图图所示。所示。转转子由子由转轴转轴和装在和装在转轴转轴上的上的转转子子铁铁芯芯及及转转子子绕组绕组组组成成任务一 认识三相异步电动机 （1 1）笼型转子）笼型转子(a)笼型转子绕组外形笼型转子绕组外形 (b)笼型转子绕组笼型转子绕组 (c)铸铝转子绕铸铝转子绕组组转转子子绕绕组组是是自自成成闭闭路路的的短短路路线线圈圈。转转子子绕绕组组不不需需外外接接电电源源供供电电，其其电电流流是由是由电电磁感磁感应应作用作用产产生的。它有两种生的。它有两种结结构形式：构形式：笼笼型型转转子子和和绕线绕线型型转转子子。2.2.转子转子 构构造造简简单单、价价格格便便宜宜、运运行行安安全全可可靠靠，使使用用方方便便，成成为为使使用最广泛的一种电动机。用最广泛的一种电动机。任务一 认识三相异步电动机（2 2）绕线式转子）绕线式转子 三相异步三相异步电动电动机机绕线绕线式式转转子子结结构示意构示意图图 绕线绕线型型转转子的子的结结构比构比较较复复杂杂，价格也比，价格也比较贵较贵。但是它的。但是它的转转子子绕组绕组内内可以串入可以串入电电阻或某种阻或某种电电子控制子控制电电路，使之具有路，使之具有较较好的起好的起动动和和调调速特性。速特性。一般用于一般用于对对起起动动特性要求特性要求较较高的高的场场合，如大型机床和某些起重合，如大型机床和某些起重设备设备上。上。2.2.转子转子（3 3）气隙）气隙 为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空气隙。中小型电动机的空气隙约在气隙。中小型电动机的空气隙约在0.20.21.5mm1.5mm之间。气隙的大小对异步之间。气隙的大小对异步电动机的运行有很大影响。气隙越小，则磁路中磁阻越小，定子与转子电动机的运行有很大影响。气隙越小，则磁路中磁阻越小，定子与转子之间的相互感应作用就越好，可以降低电机的励磁电流，提高电机的功之间的相互感应作用就越好，可以降低电机的励磁电流，提高电机的功率因数。但是气隙过小，会对电机的装配带来困难，对定转子的同心度率因数。但是气隙过小，会对电机的装配带来困难，对定转子的同心度要求也会很高，并导致运行不可靠。要求也会很高，并导致运行不可靠。任务一 认识三相异步电动机三相异步电动机型号Y112M-4额定频率50Hz额定功率4KW绝缘等级E级接法温升60额定电压380V定额连续额定电流8.6A功率因数0.95额定转速1440r/min防护方式IP44 年 月 编号 电机厂任务一 认识三相异步电动机二、三相异步电动机的铭牌二、三相异步电动机的铭牌每台异步电动机的机座上都钉有一块铭牌，如图所示，上面标出该电动机的主要技术数据，了解铭牌上数据的意义，才能正确选择、使用和维修电动机。任务一 认识三相异步电动机1.1.型号型号 三相异步电动机的型号表明了电动机的类型、用途和技术特征。如Y系列的三相异步电动机Y132M-4，其型号组成中各符号表示的意义如图2-11所示。三相异步三相异步电动电动机型号含机型号含义义任务一 认识三相异步电动机12.12.功率因数功率因数11.11.温升温升 10.10.定额（工作制）定额（工作制）9.9.防护方式防护方式 8.8.绝缘等级绝缘等级 7.7.额定转速额定转速n nN N6.6.额定频率额定频率f fN N 5.5.额定电流额定电流I IN N4.4.接法接法 3.3.额定电压额定电压U UN N 2.2.额定功率额定功率P PN N任务二 三相异步电动机工作原理分析一、三相异步电动机的工作原理一、三相异步电动机的工作原理1.1.三相旋转磁场的产生三相旋转磁场的产生二极三相异步电动机对称绕组二极三相异步电动机对称绕组二极三相异步电动机对称电流二极三相异步电动机对称电流任务二 三相异步电动机工作原理分析三相对称电流的波形图三相对称电流的波形图一对磁极的旋转磁场一对磁极的旋转磁场任务二 三相异步电动机工作原理分析四极三相异步电动机的对称绕组和对称电流四极三相异步电动机的对称绕组和对称电流两对磁极的旋转磁场及对应波形两对磁极的旋转磁场及对应波形任务二 三相异步电动机工作原理分析2.2.转子感应电流的产生转子感应电流的产生4.4.转子转速与转差率转子转速与转差率3.3.转子电磁力矩的产生转子电磁力矩的产生三相异步电动机工作原理三相异步电动机工作原理用来表示转子转速与同步转速之差的相对程用来表示转子转速与同步转速之差的相对程度的一个物理量是转差率度的一个物理量是转差率s三相定子绕组中通入交流电后，便在空间产生旋转磁三相定子绕组中通入交流电后，便在空间产生旋转磁场，转子将作切割磁力线的运动而在其两端产生感应电动势。场，转子将作切割磁力线的运动而在其两端产生感应电动势。在转子绕组中将产生感应电流。方向用右手定则判定。在转子绕组中将产生感应电流。方向用右手定则判定。转子电流在旋转磁场中受到电磁力的作用，电磁力对转子的转子电流在旋转磁场中受到电磁力的作用，电磁力对转子的作用形成电磁转矩，方向用左手定则判定。在电磁转矩的作用下，作用形成电磁转矩，方向用左手定则判定。在电磁转矩的作用下，转子就沿着顺时针方向转动起来，转子就沿着顺时针方向转动起来，显然转子的转动方向与旋转显然转子的转动方向与旋转磁场的转动方向一致。磁场的转动方向一致。任务二 三相异步电动机工作原理分析二、异步电动机的三种运行状态二、异步电动机的三种运行状态异步电机的三种工作状态异步电机的三种工作状态任务二 三相异步电动机工作原理分析2.发电机运行状态：所对应的转差率区间为0。特点是与同方向且，电磁转矩是制动性质的，将机械能变为电能。1.电动机运行状态：所对应的转差率区间为01。特点是与同方向且，电磁转矩是驱动性质的，将电能变为机械能。3.电磁制动运行状态：所对应的转差率区间为1。特点是与反方向,0；电磁转矩是制动的，定子从电网吸收的电能和转子的机械能都变成电机内部的损耗而转换为热能。任务三 三相异步电动机的功率与转矩一、三相异步电动机的功率和损耗一、三相异步电动机的功率和损耗三相异步电动机功率流程图三相异步电动机功率流程图三相异步三相异步电动电动机从机从电电网吸收网吸收电电功率，从功率，从转轴转轴上上输出机械功率输出机械功率电电机效率：机效率：任务三 三相异步电动机的功率与转矩二、三相异步电动机的转矩二、三相异步电动机的转矩在三相异步电动机中，输入定子的电能转换为转子上的在三相异步电动机中，输入定子的电能转换为转子上的机械能输出是通过转子上产生电磁力，由电磁力产生电磁转机械能输出是通过转子上产生电磁力，由电磁力产生电磁转矩使转子旋转而实现的。因此，电磁转矩是电机中能量形态矩使转子旋转而实现的。因此，电磁转矩是电机中能量形态变换的基础。从动力学知道，作用在旋转体上的转矩等于旋变换的基础。从动力学知道，作用在旋转体上的转矩等于旋转体的机械功率除以它的机械角速度。转体的机械功率除以它的机械角速度。任务三 三相异步电动机的功率与转矩二、三相异步电动机的转矩二、三相异步电动机的转矩物理表达式物理表达式参数表达式参数表达式实实用表达式用表达式任务四 三相异步电动机的机械特性一、三相异步电动机的机械特性一、三相异步电动机的机械特性 起动工作点起动工作点A：电动机起动瞬间，：电动机起动瞬间，n=0，s=1，所对应的电磁转矩，所对应的电磁转矩Tst称为起动转矩。称为起动转矩。临界工作点临界工作点B：临界工作点对应：临界工作点对应的电磁转矩即为电机的最大转矩的电磁转矩即为电机的最大转矩Tm，对应的转差率，对应的转差率Sm为临界转为临界转差率。差率。额定工作点额定工作点C：额定转矩：额定转矩TN为电为电动机带动额定负载时的电磁转矩，动机带动额定负载时的电磁转矩，其对应的转差率为额定转差率其对应的转差率为额定转差率sN。理想空载转速点理想空载转速点D：此时对应的：此时对应的n为同步转速，为同步转速，s=0，电磁转矩为，电磁转矩为0。任务四 三相异步电动机的机械特性二、三相异步电动机稳定运行分析二、三相异步电动机稳定运行分析 机机机机械械械械特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线可可可可分分分分为为为为两两两两部部部部分分分分：BDBD部部部部分分分分(0ssm)(0ssm)(ssm)称称称称为为为为不不不不稳稳稳稳定定定定区区区区。电电电电动动动动机机机机稳稳稳稳定定定定运运运运转转转转只只只只限限限限于于于于曲曲曲曲线线线线的的的的BDBD段段段段。电电电电动动动动机机机机在在在在0ssm0ssm区区区区间间间间运运运运行行行行时时时时,只只只只要要要要负负负负载载载载阻阻阻阻转转转转矩矩矩矩小小小小于于于于最最最最大大大大转转转转矩矩矩矩T Tmm，当当当当负负负负载载载载发发发发生生生生波波波波动动动动时时时时,电电电电磁磁磁磁转转转转矩矩矩矩总总总总能能能能自自自自动动动动调调调调整整整整到到到到与与与与负负负负载载载载阻阻阻阻转转转转矩矩矩矩相相相相平平平平衡衡衡衡，使使使使转转转转子子子子适适适适应应应应负负负负载载载载的的的的增增增增减减减减以以以以稍稍稍稍低低低低或或或或稍稍稍稍高的转速继续稳定运转。高的转速继续稳定运转。高的转速继续稳定运转。高的转速继续稳定运转。如如如如果果果果电电电电动动动动机机机机在在在在稳稳稳稳定定定定运运运运行行行行中中中中，负负负负载载载载阻阻阻阻转转转转矩矩矩矩增增增增加加加加超超超超过过过过了了了了最最最最大大大大转转转转矩矩矩矩，电电电电动动动动机机机机的的的的运运运运行行行行状状状状态态态态将将将将沿沿沿沿着着着着机机机机械械械械特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线的的的的BDBD部部部部分分分分下下下下降降降降越过越过越过越过B B点而进入不稳定区，导致电动机停止运转。点而进入不稳定区，导致电动机停止运转。点而进入不稳定区，导致电动机停止运转。点而进入不稳定区，导致电动机停止运转。任务四 三相异步电动机的机械特性三、三相异步电动机人为机械特性三、三相异步电动机人为机械特性三相异步电动机在改变电源电压、电源频率、定子极对数、或增大定、转三相异步电动机在改变电源电压、电源频率、定子极对数、或增大定、转子阻抗的情况下，所得到的机械特性称为人为机械特性。子阻抗的情况下，所得到的机械特性称为人为机械特性。1.1.降低定子绕组电压的人为机械特性降低定子绕组电压的人为机械特性改变定子绕组电压的人为机械特性改变定子绕组电压的人为机械特性任务四 三相异步电动机的