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變壓器與電動(dòng)機(jī)ppt課件-wenkub

2023-02-05 19:24:39 本頁(yè)面
 

【正文】 變壓器中電壓、電流、磁通及電動(dòng)勢(shì)一般采用電工慣例來(lái)規(guī)定其正方向 ① 同一條支路中, u與 i的正方向一致; ② 由電流 i產(chǎn)生的磁通 ?, 正方向符合右手螺旋法則; ③ 由磁通 ?產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e,其正方向與產(chǎn)生該磁通的電流 i的正方向一致。 一次繞組加合適的交流電源電壓 u1 ,就有交流電流 i1 流過(guò),產(chǎn)生一次繞組磁通勢(shì),鐵心中激勵(lì)起交變的主磁通 ?,同時(shí)交鏈一次、二次繞組。 對(duì)于三相變壓器指線電流。在高、低壓繞組之間及繞組與鐵心之間都加有絕緣。 鐵心的基本結(jié)構(gòu)有心式和殼式兩種,如圖所示。硬磁材料主要有碳鋼、鎳鋁鈷合金和釹鐵硼合金等。軟磁材料的磁滯回線較窄,剩磁較小,矯頑磁力較小,常用來(lái)制造變壓器、電機(jī)和電器等的鐵心。 磁性材料的磁滯損耗和渦流損耗統(tǒng)稱為鐵損耗。 Br剩磁感應(yīng)強(qiáng)度(剩磁) Hc矯頑磁力 永久磁鐵的磁性就是剩磁產(chǎn)生的。因此磁性材料的 B與 H為非線性關(guān)系,磁導(dǎo)率 ?不是常數(shù)。在外加磁場(chǎng)時(shí),磁疇在外磁場(chǎng)的作用下,其方向逐漸與外磁場(chǎng)一致,產(chǎn)生遠(yuǎn)大于外磁場(chǎng)的附加磁場(chǎng),從而增強(qiáng)了原來(lái)的磁場(chǎng)。 變壓器是一種靜止的電能轉(zhuǎn)換裝置,它利用電磁感應(yīng)原理,根據(jù)需要可以將一種交流電壓和電流等級(jí)轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓和電流等級(jí)。 電動(dòng)機(jī)能將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。 ( a)無(wú)外磁場(chǎng) ( b)有外磁場(chǎng) 第 5章 變壓器與電動(dòng)機(jī) 5(5) 2. 磁飽和性 當(dāng)外磁場(chǎng)增大到一定程度時(shí),磁性材料中的磁疇已全部排列整齊,這時(shí)磁性材料中的磁感應(yīng)強(qiáng)度趨向于某一定值,稱此特性為磁飽和性。 圖中 B0H為真空的磁化曲線, B0與 H為正比關(guān)系。 第 5章 變壓器與電動(dòng)機(jī) 5(7) 磁性材料在交變磁化過(guò)程中,由于磁滯現(xiàn)象的存在而產(chǎn)生的能量損耗,稱為磁滯損耗。為了減小鐵損耗,通常變壓器和交流電機(jī)的鐵心都采用硅鋼片疊片而成。軟磁材料主要有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金及鐵氧體等。 第 5章 變壓器與電動(dòng)機(jī) 5(9) 變壓器的主要組成部分是鐵心和繞組(俗稱器身)。 ( a)心式 ( b)殼式 ( 2)繞組變壓器的電路部分,常用絕緣銅線或鋁線繞制而成。 第 5章 變壓器與電動(dòng)機(jī) 5(11) 2. 變壓器的額定值 銘牌數(shù)據(jù)主要包括 ( 1)額定電壓 U1N和 U2N ( V) 。 ( 3)額定容量 SN ( kVA) 。根據(jù)電磁感應(yīng)定律,便在一次、二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e1和 e2 。 設(shè)主磁通 ,根據(jù)電磁感應(yīng)定律,則一次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 m si n t? ? ??1 1 1 m 1 m 1 md c o s sin ( 9 0 ) sin ( 9 0 )de Ν Ν t Ν t E tt?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?有效值: 1 m 1 m 1 m1 1 m 1 m2 2 4 . 4 42 2 2E N f NE f N f N? ? ? ???? ? ? ? ? ?第 5章 變壓器與電動(dòng)機(jī) 5(16) 同理,二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為 2 2 m 2 m2 f N f N??? ? ? 由于一次繞組的漏阻抗壓降較小,忽略不計(jì)時(shí),可近似地認(rèn)為 11UE?空載時(shí)的二次繞組開路電壓 2 0 2UE?其有效值的關(guān)系為 1 1 12 0 2 2U E N kU E N? ? ?式中 k 為匝數(shù)比。 第 5章 變壓器與電動(dòng)機(jī) 5(17) ( 2)電流變換作用 由于變壓器空載電流 I0很小,忽略不計(jì),則有 1 1 2 2 1 0N I N I N I??1 1 2 2N I N I?? 變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí),二次繞組流過(guò)負(fù)載電流 i2,一次繞組電流由空載電流 i0變?yōu)樨?fù)載時(shí)電流 i1,負(fù)載時(shí)的主磁通 ?由一、二次繞組的磁通勢(shì)共同建立。( 1)求二次繞組匝數(shù) N2和 N3;( 2)如果兩個(gè)二次繞組分別接阻性負(fù)載,繞組電流 I2=2A, I3=3A,求一次繞組電流及繞組的功率。 ( a) ( b) ( c) 第 5章 變壓器與電動(dòng)機(jī) 5(22) ( 2)為使負(fù)載電阻獲得最大功率,其等效電阻應(yīng)等于信號(hào)源內(nèi)阻 R0,如圖( c)所示,即 等效電阻獲得的功率即為負(fù)載電阻獲得的功率,有 解 ( 1)當(dāng)負(fù)載直接接在信號(hào)源上時(shí),負(fù)載獲得的功率 ? ?2 2 3S L0L12 8 3 .1 2 1 0 W6 0 0 8UPRRR???? ? ? ? ???????2L L 0R k R R? ??則變壓器的匝數(shù)比 0L600 8 .6 68RkR? ? ?? ?2 2 3S L0L12 6 0 0 6 0 1 0 W6 0 0 6 0 0UPRRR??? ?? ? ? ? ????????可見,經(jīng)變壓器的阻抗變換,負(fù)載電阻獲得的功率增加了。 同名端的感應(yīng)電壓極性相同,故同名端也稱為同極性端。 從空載到負(fù)載運(yùn)行時(shí)二次側(cè)端電壓的變化量用電壓變化率ΔU ? 表示,即 2 N 22N% 1 0 0 %UUU U ?? ? ?第 5章 變壓器與電動(dòng)機(jī) 5(25) 2. 變壓器的效率特性 變壓器的損耗為繞組銅損耗 pCu 和鐵心損耗 pFe 。三相繞組的連接主要采用星形和三角形兩種方法。 12 1 12NI I k IN??鉗形電流表 第 5章 變壓器與電動(dòng)機(jī) 5(30) 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 1. 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 三相異步電動(dòng)機(jī) 按轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)形式,分為籠型和繞線轉(zhuǎn)子兩類;按外殼防護(hù)形式,分為開啟式、防護(hù)式、封閉式和全封閉式等;按冷卻方式,分為自冷式、自扇冷式、他扇冷式和管道通風(fēng)式等。 式中, fl為電源頻率( Hz); p為磁極對(duì)數(shù)。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng),轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流(轉(zhuǎn)子繞組閉合),又將產(chǎn)生電磁力、電磁轉(zhuǎn)矩,克服阻力矩后促使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),最終進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。 式中, UN— 額定電壓, IN— 額定電流, cos?N— 額定功率因數(shù), ?N— 額定效率。 21TU∝Ts曲線 nT曲線 第 5章 變壓器與電動(dòng)機(jī) 5(44) 3. 降低定子端電壓的人為機(jī)械特性 如果在電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)降低定子端電壓,最大轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí),電動(dòng)機(jī)因帶不動(dòng)負(fù)載而停機(jī),電動(dòng)機(jī)會(huì)燒毀。 額定轉(zhuǎn)矩 NNN7 .59 5 5 0 9 5 5 0 4 9 .7 4 N m1440PTn? ? ? ? ?啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 st st N N mTT ?? ? ? ? ?最大轉(zhuǎn)矩 m a x m N N mTT ?? ? ? ? ?( 2)由 ,當(dāng) U1=,得 2st 1TU?2st st N N N0. 5 0. 25 2. 2 0. 55 0. 6T T T T T? ? ? ? ?當(dāng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)才能啟動(dòng),設(shè) U1=kUN,則有 2 2 2st st N N k T k T k T T? ? ? ? ? ?第 5章 變壓器與電動(dòng)機(jī) 5(47) 即電源電壓 U1kUN==。 第 5章 變壓器與電動(dòng)機(jī) 5(49) 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 1. 全壓?jiǎn)?dòng)存在的問(wèn)題 全壓?jiǎn)?dòng)就是利用開關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接接到具有額定電壓的電網(wǎng)上,也稱為直接啟動(dòng)。 ?st=~ 。 ( 1)星 三角( Y△ )降壓?jiǎn)?dòng) 啟動(dòng)時(shí),定子繞組接成星形 (Y)接法,使相電壓降為額定電壓的 1/ ;運(yùn)行時(shí),定子繞組換接成三角形 (△ )接法,使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下正常。 由經(jīng)驗(yàn)公式 【 例 】 某廠的電源容量為 560kVA,一皮帶運(yùn)輸機(jī)采用Y225M4三相籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),其 PN=45kW,△接法, ,帶 ,試問(wèn)能否采用:( 1)全壓?jiǎn)?dòng);( 2) Y△ 降壓?jiǎn)?dòng);( 3) 73%抽頭的自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)。 s t Ns t N N7 2 . 3 3 4 . 2 533III I I?? ? ? ? ?啟動(dòng)電流 s t Ns t N N1 . 9 0 . 6 3 0
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