电变压器(静止电机)机直流电机旋转电机异步电(动)机交流电机同步(发)电机说明:*部分为电气了解内容变压器部分一、变压器的基本知识和结构(一)定义和分类1.定义:变压器是一种静止的电器,它利用电磁感应原理,把一种电压、电流的交流电能,变换为同频率的另一种电压、电流的交流电能,以满足高压送电、低压配电的需要。2.分类①升压变压器:升高电压减小输电电流减少输电线路上能量和电压损耗。(1)用途:A电力变压器②降压变压器:减低电压,供用户使用B试验变压器、C电焊变压器、D仪用变压器……(2)绕组数:双绕组变压器、三绕组变压器(3)相数:单相变压器、三相变压器(4)磁路系统:组式变压器、芯式变压器(5)冷却方式:干式油浸自冷:厂低变、灰变、保安变、锅炉变、除尘变……油浸风冷油浸式油浸强迫油循环风冷:#10厂高变、#03高备变……油浸强迫油循环导向风冷:#7、#8、#9、#10主变线饼间导向垫圈、铁心硅钢片点焊ф6钢丝或压成槽形油道充气式(全封闭组合电器GIS)(二)结构简介(组成)1.铁心:A作用:耦合磁通的主磁路B材料及目的:用导磁率高、磁滞和涡流(铁心)损耗小的铁磁性材料,即单片厚为0.35或0.5mm,其表面涂有绝缘漆的硅钢片叠装C叠装工艺D构成(芯柱和轭)2.绕组:作用:传递交流电能的的电路材料、形式交叠式同心式(圆筒式630KVA15KV、螺旋式如厂高变800KVA35KV、连续式630KV35~110KV、纠结式如主变220KV31500KVA)3.油箱及变压器油:钢板加散热管和散热器、构成小容量:普通大容量:钟罩式油的作用(绝缘、冷却)(10号、25号、45号、80~240KV/cm)4.其他附件:(1)油枕(呼吸器、油表、注油孔、集污盒)A容纳油箱中因温度升高而膨胀的变压器油。B并限制变压器油与空气的接触面积,减少油受潮和氧化的程度。C呼吸器或吸湿器(变色硅胶:受潮由蓝变红)使油枕上部的空气通过吸湿器与外面空气相通而压力正常。D硅胶等吸附剂用以过滤吸入储油柜内空气的杂质和水分。E油表能保证油位正常。F通过注油孔注入变压器油,防止气泡进入变压器内。*≥6300KVA变压器采用充氮或胶囊式油枕*全封闭变压器无油枕,15年不维修,体积小,用于城市供电。(2)防爆管:当变压器内部发生故障时,油箱内压力升高,油和气体冲破玻璃向外喷出,保护油箱以免破裂。压力释放阀:动作压力53.9±4.9kpa,2ms内动作,关闭压力29.4kpa(3)瓦斯继电器:变压器内部故障的保护装置。(4)套管:绕组引线与线路的桥梁瓷(1KV)、充气式(60KV)、充油式(60KV)、电容式(60KV)(5)分接开关:调节变压器的输出电压,可改变高压绕组匝数进行小范围的调压。有、无载分接开关、装高压侧(例主变236±2×2.5%)5个分接头(三)铭牌1.型号#8主变、11主变SFP10—380000/220三相高压侧额定电压为220KV额定容量为380000KVA生产序号强迫油循环风冷#11、#12厂高变SF10—25000/202.额定值#11主变:A额定容量:SN380000KVA、B额定电压:U1N为236±2.5%KV,U2N为20KV、C额定电流I1N为929.6A,I2N为10970A额定电流计算公式:I(1,2)N=NNUS)2,1(3二、变压器基本工作原理(一)基本概念原、副绕组物理过程主、漏磁通基本原理:电磁感应变压器是利用电磁感感应原理,借助具有不同的匝数的原副绕组之间的磁耦合作用,改变原副边电压、电流,而不改变频率,从而实现交流电能传递的目的。E1ΦmE2U20U1I0φ1σE1σ电磁电=========电磁感应(二)变压原理1.电压、电势和磁通三者关系U1≈E1=4.44fN1ΦmU20=E2=4.44fN2Φm同频率2.变比k=E1/E2≈U1/U20=N1/N2或21kUU例:三相变Y,dk=NNUU213/(三)变流原理I1/I2≈N2/N1=1/k(电流互感器)或211IkI(四)变阻抗原理ZL/=k2ZL(收音机)(五)*标么值与百分值1.定义实际值A*=A/AN标么值额定值2.优缺点3.标么值与百分值的关系百分值=标么值×1004.例:#11主变短路阻抗ZK%=13.55(1355.0*kZ)I0(%)=0.319(I0*)三、三相变压器组式:特点:互不关联,优缺点(一)磁路系统芯式:特点:彼此关联,优缺点:材料、面积效率(二)三相变压器的连接组别1.原副绕组极性======同异名端:*单相或三相变压器某相高、低压绕组感应电势相位关系。结论:A、若高、低压绕组A与a为同极性端,则高、低压相电势AE、aE相位相同;B、若高、低压绕组A与a为同极性端,则高、低压相电势AE、aE相位相反。2.三相绕组的连接(正确):星形和三角形3.时钟表示法与连接组别:以高压侧线电势相量及低压侧对应的线电势相量,形象地分别看成时钟上长针和短针,并令长针指向时钟面的“12”,则低压侧线电势相量指向时钟的数字即为连接组别为第几组。4.国家标准连接组别:Y,y0和Y,d11例:#7~12主变的接线组别YN,d11;厂低变、灰变、保安变、锅炉变、除尘变……Y,yn0;#10厂高变的接线组别D,d,d00;#03高备变YN,d,d1111异步电动机部分一、旋转磁场(一)定子旋转磁场的产生(条件)以两极(2p=2)磁场电机为例:i0时,首进“⊕”尾出“⊙”结论:在三相对称的定子绕组中,通入三相对称交流电流,则产生旋转磁场。电流从0~2π,则磁场顺时针转一周(二)旋转磁场的旋转方向结论:旋转磁场转向取决于三相电流的相序(由超前相滞后相)====调换电动机任意两相定子绕组所接的电源接线,旋转磁场反向旋转,电动机转子亦反转。(三)磁场的旋转速度1、2p=2时,电流变化0~2π,则磁场顺时针转一周,即n1∝f1,n1=3000r/min2、2p=4时,即n1∝1/p,n1=1500r/min当p对磁极时,n1=pf160磁极对数(四)单相脉动磁场结论:在单相定子绕组中,通入单相交流电流,则产生不能旋转的脉动磁场。二、异步电动机的基本工作原理及分类(一)三相异步电动机的转动原理1.旋转磁场的产生(电磁)三相对称的定子绕组中,通入三相对称交流电流,则产生旋转磁场(n1)2.转子感应电流的产生(磁电)右手短接旋转磁场切割转子绕组的导体(静止)产生感应电势形成感应电流定则绕组3.转子电磁转矩的产生(电磁电磁力)左手载流的转子导体在旋转磁场中电磁力电磁转矩驱动转子旋转(n)定则将实现机械能转换成电能。(二)异步电动机的转速与转差率(1)异步概念0≦nn1转子转速同步转速(定子旋转磁场)两者同向而不同速(2)转差率S=11nnn(0S≤1)(三)分类1.按转子结构:绕线型和笼型2.按防护形式:开启式(IP11清洁)、防护式(IP22、IP23防滴如水泵)、封闭式(IP44尘多如磨煤机)3.按使用环境:船用、化工用、高原用、湿热带用4.按容量:大、中、小和微型三、结构简介(组成)定子鼠笼式转子绕线式(一)定子放绕组1.定子铁心:作用、材料、开槽形状有开口(高压)、半开口(中小型)、半闭口(小型)2.定子绕组:三相对称定子绕组首尾端引入接线盒接成Y、△3.机座大型:钢板作用(固定铁心)、材料铸铁、铸铝(二)转子1.转子铁心:材料、形状2.转子绕组:(1)鼠笼式转子导体铝液浇铸单鼠笼裸导条(形似笼状)铜条插入双鼠笼(磨煤机)短路环铜环焊接深槽式大容量(2)绕线式转子三相对称转子绕组尾端接成Y首端引至滑环电刷变阻器启动时接入运行时举刷装置将滑环短接比较两种电动机的优缺点:鼠笼式电动机结构简单、造价低、维修方便;绕线式电动机结构复杂、造价高、维修麻烦。故鼠笼式电动机应用广泛。(三)其他附件端盖、轴承、风扇(四)铭牌1.型号例:#8、#9、#10给水泵Y900—2—4#7水冷泵Y250M—2异步电动机磁极数中型机座机座中心高(mm)#8、#9、#10定子水冷泵Y200L2—2铁心长度号2.额定电压:额定运行状态下定子绕组施加的线电压(V)3.额定电流:额定运行状态下定子绕组流过的线电流(A)4.额定功率因数5.额定效率:额定运行状态下由转轴端输出的机械功率(KW)6.额定转速小型(3KW)Y7.接法:定子绕组大中型(4KW)△8.工作方式:连续S1(给水泵、风机)、短时S2(机床、水闸启闭机)10.30.60.90min、断续S3~S8(起重机、电梯)15%.25%.40%~60%9.防护形式:开启式(清洁)IP11、防护式(防滴)IP22、IP23、封闭式(尘多)IP44求额定电流:IN=NNNNCOSUP3四、转矩与电压、功率的关系1.转矩与电压的关系:M∝U12KW2.转矩与功率的关系:MN=NNnP9550五、转矩特性和机械特性N.mr/min1.转矩特性曲线过载能力:MMkNmm表示电动机能承担过载而不致停转的能力。1.6~2.2启动转矩倍数:MMkNstst衡量电动机启动性能的重要指标。1.0~2.02.机械特性曲线3.稳定工作区和不稳定工作区(恒转矩)(变转矩风机)4.曲线的两种变动情况六、启动(方法)1.存在的问题及危害和基本要求存在的问题及危害:启动电流Ist大,启动转矩Mst不大。使电动机绕组过热及影响其它设备正常工作。基本要求:足够大的启动转矩Mst,时间短;尽可能小的启动电流Ist;简单、经济、可靠、维护方便;没有冲击。2.鼠笼式电动机启动(1)直接(全压)启动:(厂辅机)优缺点:简单、经济、可靠等。但Ist过大。应用:PN(20%~30%)S变或电压降不超过10%~15%UN尽可能采用直接启动。(2)降压启动:自耦变压器、星—三角形、串电阻或电抗优缺点:Ist小,但Mst也降低应用:空载或轻载启动的场所。3、绕线式电动机启动转子回路串入电阻的启动方法转子串电阻启动(起重机、卷扬机、龙门吊)转子串频敏变阻器启动优缺点:Ist小,Mst高,启动性能好。应用:重载或较重要的场所。七、调速:n=n1(1-s)/p=60f1(1-s)/p(方法和应用举例)1.变极调速:改变定子绕组接法以改变p,因为n∝1/p有级调速两种常用的变极调速方案:YY/△2极/4极,双速电机(金属切削机床)YY/Y2极/4极,起重机、运输机械仅适用于鼠笼式电动机2、变转差率调速(1)变阻调速:仅用于绕线式电动机如起重机、运输机械(2)变压调速:仅适用风机、风扇3、变频调速:性能好、价高八、反转与制动(方法和应用)(一)异步电动机的反转调换电动机任意两相定子绕组所接的电源接线,旋转磁场反向旋转,电动机亦反转。(二)异步电动机的制动:减速或停车1.机械制动(1)机械装置如电磁抱闸(电磁铁+闸瓦制动器)(2)原理(略)(3)优缺点:迅速、可靠(断电)、准确、安全,但易磨损广泛应用于起重机机械上2.电气制动(1)反接制动:优缺点:停车迅速、设备简单,但冲击大,不准确适用于小型不经常停车的电动机。(2)能耗制动:利用转子惯性转动切割直流磁通产生制动转矩,转子动能消耗在转子回路电阻上。优缺点:制动力强、能耗小、制动平稳、冲击小,但不易制停,需直流电源。用于机床。(3)再生(发电)制动当nn1时(起重机下放重物时),将机械能转化为电能,向电网送电。优缺点:经济性能好,应用范围窄。应用于起重机、电动机车和多速电动机。同步电机部分一、同步发电机的基本知识及结构(一)基本原理1、结构简介2、基本原理(文字)原动机旋转励磁电流励磁绕组恒定、旋转磁场三相对称定子绕组依次切割产生三相对称的交流电势。概括:定子绕组导体切割转子主磁场产生感应电势。电生磁、磁生电。(二)交流电势的频率2π变化一次转子转速(r/min)f∝n、p转子磁极对数60npf(三)同步概念当发电机带上三相对称负载时三相对称交流电流通入三相对称的定子绕组产生旋转磁场(定子即电枢)其与转子同速同向。(四)分类1.原动机汽轮发电机卧式隐极式水轮发电机立式凸极式2.冷却介质和方式外