電氣控制與plc教學(xué)課件作者劉濤第2章.ppt

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1、第2章電機基礎(chǔ)2.1變壓器2.2直流電動機2.3交流電動機2.4特種電機2.1變壓器1.變壓器的基本工作原理變壓器是在一個閉合的鐵芯磁路中，套上了兩個相互獨立的、絕緣的繞組，這兩個繞組之間只有磁的耦合，沒有電的聯(lián)系，如圖2.1所示。通常在一個繞組上接交流電源，稱為一次繞組（或稱原繞組或初級繞組），其匝數(shù)為N1；另一個繞組接負(fù)載，稱為二次繞組（或稱副繞組或次級繞組），其匝數(shù)為N2。當(dāng)在一次繞組中加上交流電壓U1時，在U1的作用下，流過交流電流I1，并建立交變磁通勢，在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通。該磁通同時交鏈一、二次繞

2、組，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在一、二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E1、E2。二次繞組在感應(yīng)電動勢E2作用下向負(fù)載供電，實現(xiàn)電能傳遞。其感應(yīng)電動勢瞬時值分別為下一頁返回2.1變壓器由于U1=?E1，U2=E2，則一、二次繞組電壓和電動勢有效值與匝數(shù)的關(guān)系為由此可知，變壓器一、二次繞組電壓之比等于一、二次繞組的匝數(shù)比。在磁通勢一定的條件下，只要改變一次或二次繞組的匝數(shù)，便可達到改變二次繞組輸出電壓U2大小的目的。這就是變壓器利用電磁感應(yīng)定律，將一種電壓等級的交流電源轉(zhuǎn)變成同頻率的另一電壓等級電源的基本工作原理。上一頁下一頁返

3、回2.1變壓器2.變壓器的分類變壓器的種類很多，可以按用途、繞組數(shù)、相數(shù)、冷卻方式等來進行分類。按用途不同，可以分為電力變壓器（主要用在輸配電系統(tǒng)中，又分為升壓變壓器、降壓變壓器和配電變壓器）和特種變壓器（如儀用變壓器、試驗變壓器、電爐變壓器、電焊變壓器等）。按繞組數(shù)不同，可分為單繞組（自耦）變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器和多繞組變壓器等。上一頁下一頁返回2.1變壓器按相數(shù)的不同，可為單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。按鐵芯結(jié)構(gòu)的不同，可分為芯式變壓器和殼式變壓器。按冷卻介質(zhì)和冷卻方式的不同，可分為空氣

4、自冷式（或稱為干式）變壓器、油浸式變壓器和充氣式變壓器。電力變壓器按容量大小通常分為小型變壓器（容量為10～630kV·A）、中型變壓器（容量為800～6300kV·A）、大型變壓器（容量為8000～63000kV·A）和特大型變壓器（容量在90000kV·A及以上）。上一頁下一頁返回2.1變壓器2.1.2單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的主要組成部分是鐵芯、繞組。為了改善散熱條件，大、中容量的電力變壓器的鐵芯和繞組浸入盛滿變壓器油的封閉油箱中，各繞組對外線路的連接由絕緣套管引出。為了使變壓器安全可靠地運行，還設(shè)有

5、儲油柜、安全氣道、氣體繼電器等附件。1.鐵芯（1）鐵芯材料鐵芯是變壓器的磁路部分，分為鐵芯柱和鐵軛兩部分。鐵芯柱上套裝繞組，鐵軛的作用是使磁路閉合。為了提高鐵芯導(dǎo)磁性能，減少鐵芯內(nèi)的磁滯損耗和渦流損耗，鐵芯通常采用含硅量約為5%，厚度為0.35mm或0.5mm，兩面涂絕緣漆或氧化處理的硅鋼片疊裝而成。上一頁下一頁返回2.1變壓器（2）鐵芯結(jié)構(gòu)按照繞組套入鐵芯柱的形式，鐵芯可分為芯式結(jié)構(gòu)和殼式結(jié)構(gòu)兩種，如圖2.2所示。①芯式變壓器。芯式變壓器的原、副繞組套裝在鐵芯的兩個鐵芯柱上，如圖2.2（a）所示。這種結(jié)構(gòu)比

6、較簡單，有較多的空間裝設(shè)絕緣，裝配較容易，且用鐵量較少，適用于容量大、電壓高的變壓器，一般電力變壓器均采用芯式結(jié)構(gòu)。②殼式變壓器。殼式變壓器的鐵芯包圍著繞組的上下和側(cè)面，如圖2.2（b）所示。這種結(jié)構(gòu)的變壓器機械強度較好，鐵芯容易散熱，但用鐵量較多，制造也較為復(fù)雜，小型干式變壓器多采用這種結(jié)構(gòu)形式。上一頁下一頁返回2.1變壓器2.繞組繞組也叫線圈。按結(jié)構(gòu)分有高壓繞組（電壓較高，匝數(shù)較多）和低壓繞組（電壓較低，匝數(shù)較少）。繞組是用紗包線或高強度漆包的扁銅或圓銅線繞成。為了便于繞組與鐵芯柱之間的絕緣處理，往往把低

7、壓繞組置于內(nèi)圈，高壓繞組置于外圈，或者交替放置。與電源相連的繞組稱為一次繞組，或稱初級繞組；與負(fù)載相連的繞組稱為二次繞組或稱次級繞組。通常一次、二次繞組的匝數(shù)是不相等的。雖然一次、二次繞組在電路上是相互分開的，但二者在鐵芯上是處在同一磁路上的。上一頁下一頁返回2.1變壓器2.1.3單相變壓器的工作原理現(xiàn)以具有兩個繞組的單相變壓器為例來討論變壓器的工作原理。1.變壓器空載運行變壓器的一次繞組接在額定電壓的交流電源上，二次繞組開路（即不接負(fù)載），這種運行稱為變壓器的空載運行，或稱無載運行。圖2.3（a）是變壓器空

8、載運行原理圖，為分析問題清晰起見，一次、二次繞組分別畫在鐵芯的左右兩邊，圖中u1為一次側(cè)電壓即電源電壓，u20為空載時二次側(cè)輸出電壓。N1、N2分別為一次、二次繞組的匝數(shù)。上一頁下一頁返回2.1變壓器（1）空載運行時的電壓平衡方程一次繞組加上正弦電壓u1后，一次繞組中便有交變電流i0通過，稱為空載電流?？蛰d電流一般都很小，僅為一次繞組額定電流百分之幾（大容量變壓器為1%～3%，小容量變壓器為8%～9