电气控制与plc教学课件作者刘涛第2章.ppt

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1、第2章电机基础2.1变压器2.2直流电动机2.3交流电动机2.4特种电机2.1变压器1.变压器的基本工作原理变压器是在一个闭合的铁芯磁路中，套上了两个相互独立的、绝缘的绕组，这两个绕组之间只有磁的耦合，没有电的联系，如图2.1所示。通常在一个绕组上接交流电源，称为一次绕组（或称原绕组或初级绕组），其匝数为N1；另一个绕组接负载，称为二次绕组（或称副绕组或次级绕组），其匝数为N2。当在一次绕组中加上交流电压U1时，在U1的作用下，流过交流电流I1，并建立交变磁通势，在铁芯中产生交变磁通。该磁通同时交链一、二次绕

2、组，根据电磁感应定律，在一、二次绕组中产生感应电动势E1、E2。二次绕组在感应电动势E2作用下向负载供电，实现电能传递。其感应电动势瞬时值分别为下一页返回2.1变压器由于U1=−E1，U2=E2，则一、二次绕组电压和电动势有效值与匝数的关系为由此可知，变压器一、二次绕组电压之比等于一、二次绕组的匝数比。在磁通势一定的条件下，只要改变一次或二次绕组的匝数，便可达到改变二次绕组输出电压U2大小的目的。这就是变压器利用电磁感应定律，将一种电压等级的交流电源转变成同频率的另一电压等级电源的基本工作原理。上一页下一页返

3、回2.1变压器2.变压器的分类变压器的种类很多，可以按用途、绕组数、相数、冷却方式等来进行分类。按用途不同，可以分为电力变压器（主要用在输配电系统中，又分为升压变压器、降压变压器和配电变压器）和特种变压器（如仪用变压器、试验变压器、电炉变压器、电焊变压器等）。按绕组数不同，可分为单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器等。上一页下一页返回2.1变压器按相数的不同，可为单相变压器、三相变压器和多相变压器。按铁芯结构的不同，可分为芯式变压器和壳式变压器。按冷却介质和冷却方式的不同，可分为空气

4、自冷式（或称为干式）变压器、油浸式变压器和充气式变压器。电力变压器按容量大小通常分为小型变压器（容量为10～630kV·A）、中型变压器（容量为800～6300kV·A）、大型变压器（容量为8000～63000kV·A）和特大型变压器（容量在90000kV·A及以上）。上一页下一页返回2.1变压器2.1.2单相变压器的基本结构变压器的主要组成部分是铁芯、绕组。为了改善散热条件，大、中容量的电力变压器的铁芯和绕组浸入盛满变压器油的封闭油箱中，各绕组对外线路的连接由绝缘套管引出。为了使变压器安全可靠地运行，还设有

5、储油柜、安全气道、气体继电器等附件。1.铁芯（1）铁芯材料铁芯是变压器的磁路部分，分为铁芯柱和铁轭两部分。铁芯柱上套装绕组，铁轭的作用是使磁路闭合。为了提高铁芯导磁性能，减少铁芯内的磁滞损耗和涡流损耗，铁芯通常采用含硅量约为5%，厚度为0.35mm或0.5mm，两面涂绝缘漆或氧化处理的硅钢片叠装而成。上一页下一页返回2.1变压器（2）铁芯结构按照绕组套入铁芯柱的形式，铁芯可分为芯式结构和壳式结构两种，如图2.2所示。①芯式变压器。芯式变压器的原、副绕组套装在铁芯的两个铁芯柱上，如图2.2（a）所示。这种结构比

6、较简单，有较多的空间装设绝缘，装配较容易，且用铁量较少，适用于容量大、电压高的变压器，一般电力变压器均采用芯式结构。②壳式变压器。壳式变压器的铁芯包围着绕组的上下和侧面，如图2.2（b）所示。这种结构的变压器机械强度较好，铁芯容易散热，但用铁量较多，制造也较为复杂，小型干式变压器多采用这种结构形式。上一页下一页返回2.1变压器2.绕组绕组也叫线圈。按结构分有高压绕组（电压较高，匝数较多）和低压绕组（电压较低，匝数较少）。绕组是用纱包线或高强度漆包的扁铜或圆铜线绕成。为了便于绕组与铁芯柱之间的绝缘处理，往往把低

7、压绕组置于内圈，高压绕组置于外圈，或者交替放置。与电源相连的绕组称为一次绕组，或称初级绕组；与负载相连的绕组称为二次绕组或称次级绕组。通常一次、二次绕组的匝数是不相等的。虽然一次、二次绕组在电路上是相互分开的，但二者在铁芯上是处在同一磁路上的。上一页下一页返回2.1变压器2.1.3单相变压器的工作原理现以具有两个绕组的单相变压器为例来讨论变压器的工作原理。1.变压器空载运行变压器的一次绕组接在额定电压的交流电源上，二次绕组开路（即不接负载），这种运行称为变压器的空载运行，或称无载运行。图2.3（a）是变压器空

8、载运行原理图，为分析问题清晰起见，一次、二次绕组分别画在铁芯的左右两边，图中u1为一次侧电压即电源电压，u20为空载时二次侧输出电压。N1、N2分别为一次、二次绕组的匝数。上一页下一页返回2.1变压器（1）空载运行时的电压平衡方程一次绕组加上正弦电压u1后，一次绕组中便有交变电流i0通过，称为空载电流。空载电流一般都很小，仅为一次绕组额定电流百分之几（大容量变压器为1%～3%，小容量变压器为8%～9