【正文】 力變壓器為例其基本結(jié)構(gòu)如圖1－2所示。4）試驗(yàn)變壓器：高壓試驗(yàn)用。當(dāng)在一次繞組中加上交流電壓u1時(shí)在一、二次繞組中其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值分別為 （11）二、變壓器的應(yīng)用與分類：變壓器能夠變換交變電壓、變換交變電流、變換阻抗。它是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，將某一等級(jí)的交流電壓和電流轉(zhuǎn)換成同頻率的另一等級(jí)電壓和電流的設(shè)備。難點(diǎn)是變壓器的工作原理、電力變壓器的結(jié)構(gòu)。渦流在鐵心電阻上的功率損耗稱渦流損耗。磁通的大小同樣遵循磁路的歐姆定律。2．磁飽和性如上圖中：oa段，外磁場(chǎng)H較弱，H的增加主要是與外磁場(chǎng)同方向的磁疇邊界增大的過程，B的增加緩慢；ab段，外磁場(chǎng)H較強(qiáng)，主要是磁疇沿外磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)的過程，B迅速增大；bc段，可隨外磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的磁疇越來越少，H的增加變慢，出現(xiàn)了磁飽和現(xiàn)象；cd段，類似于真空中的情況。二、磁性材料的性質(zhì)1．高導(dǎo)磁性磁性物質(zhì)的內(nèi)部存在著很多很小的區(qū)域，稱為“磁疇”，磁化前，無外磁場(chǎng)的作用，雜亂無章地排列，磁場(chǎng)互相抵消，對(duì)外界不顯示磁性。真空的磁導(dǎo)率為 。單位安每米。 磁通經(jīng)過的閉合路徑叫磁路。 3)磁場(chǎng)中的磁感線不會(huì)相交，因?yàn)榇艌?chǎng)中每一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向都是確定的、唯一的。磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可用磁感線的疏密程度來表示。重點(diǎn)與難點(diǎn):掌握鐵磁材料的性質(zhì)、交流鐵心線圈電路中的電磁關(guān)系及其功率損耗。教學(xué)方法: 繪圖說明，簡(jiǎn)單推正，結(jié)論分析，應(yīng)用介紹，案例教學(xué)。磁感線可以看成是無頭無尾的閉合曲線。 磁場(chǎng)中穿過某一截面積A的總磁線數(shù)稱為通過該面積的磁通量，簡(jiǎn)稱磁通Ф，單位WB。磁路和電路一樣，分為有分支磁路和無分支磁路兩種類型。 H代表電流本身產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，反映了電流的勵(lì)磁能力，大小只與該電流的大小成正比，與介質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)； B代表電流所產(chǎn)生的以及介質(zhì)被磁化所產(chǎn)生的總磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，其大小不僅與電流的大小有關(guān)，還與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。鐵磁材料的 ，例如鑄鋼的μ約為 的1000 倍，各種硅鋼片的μ約為 的6000～7000 倍。若將鐵磁材料放入磁場(chǎng)，在外磁場(chǎng)的作用下，磁疇的軸線趨于一致，形成一個(gè)附加磁場(chǎng)，疊加在外磁場(chǎng)上，從而使合成磁場(chǎng)大為增強(qiáng)。3．磁滯性磁性材料都具有保留其磁性的傾向，B的變化總是滯后于H的變化，稱磁滯現(xiàn)象。當(dāng)磁路中有空氣隙存在，磁路的磁阻Rm將顯著增加。Pe = Ked2f2Bm2V 式中d為鋼片厚度第 4 課時(shí)課題:變壓器的工作原理和結(jié)構(gòu)教學(xué)目的和要求: 變壓器的一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換或信號(hào)轉(zhuǎn)換的電磁機(jī)械裝置。教學(xué)方法:以變壓器的廣泛應(yīng)用為切入點(diǎn)，以圖片和實(shí)物為依托，說明其工作原理。l 作用：變換交流電壓、變換交流電流和變換阻抗。：l）電力變壓器：供輸配電系統(tǒng)中升壓或降壓用。5）控制用變壓器：控制線路中使用。鐵心是變壓器的磁路部分，是繞組的支撐骨架。絕緣套管是變壓器繞組的引出裝置，將其裝在變壓器的油箱上，實(shí)現(xiàn)帶電的變壓器繞組引出線與接地的油箱之間的絕緣。四、電力變壓器的額定值與主要系列(1)額定容量SN :指的是變壓器的視在功率，單位為VUN2為二次繞組額定電壓，它是當(dāng)一次繞組加上額定電壓，二次繞組的空載電壓值。對(duì)于三相變壓器，額定電流是指線電流。難點(diǎn)是變壓器空載運(yùn)行時(shí)的相量圖。一、空載運(yùn)行時(shí)各物理量正方向的規(guī)定正弦量的正方向通常規(guī)定如下：1）電源電壓正方向與其電流正方向采用關(guān)聯(lián)方向，即兩者正方向一致。二、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與漏磁電動(dòng)勢(shì)若主磁通，φ=Φmsinωt，則一、二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為：其有效值為：E1= (15)E2= (16) 相量表示為： （17） （18）變壓器一次繞組漏磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：=jωL1 =jX1三、變壓器空載運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式和電壓比一次繞組電動(dòng)勢(shì)平衡方程式： (1 9) (110)二次繞組的端電壓等于其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： （111）變壓器一次繞組的匝數(shù)Nl與二次繞組匝數(shù)N2之比稱為變壓器的電壓比k，即 k=N1/N2=E1/E2≈U1/U2 (112)當(dāng)N2＞N1時(shí)，k＜1，則U2＞U1，為升壓變壓器；若N2＜N1，k＞1，則U2＜U1，為降壓變壓器。重點(diǎn)與難點(diǎn):重點(diǎn)是負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁通勢(shì)平衡方程式和電動(dòng)勢(shì)平衡方程式，變壓器的作用，電壓變化率。變壓器的負(fù)載運(yùn)行：是指變壓器在一次繞組加上額定正弦交流電壓，二次繞組接負(fù)載ZL的情況下的運(yùn)行狀態(tài)，如圖l6所示。通過選擇合適的電壓比k，可把實(shí)際負(fù)載阻抗變換為所需的阻抗值，這就是變壓器的變換阻抗作用。(2)電壓變化率變壓器的效率特性：是指負(fù)載功率因數(shù)cosφ2不變的情況下，變壓器效率隨負(fù)載電流變化的的關(guān)系，即曲線η＝f（I2），如圖110所示。難點(diǎn)是用時(shí)鐘法來分析判別三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別，掌握三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行條件?！袢嘈氖阶儔浩鳎簩⑷齻€(gè)鐵心柱用鐵軛連在一起來構(gòu)成三相心式變壓器。如圖l13a所示。高低壓繞組相電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系:1. 同名端兩個(gè)繞組中電動(dòng)勢(shì)極性相同的兩個(gè)端點(diǎn)2. 單相變壓器的聯(lián)結(jié)組II0 II63. 三相變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)的確定(1) 觀察繞組聯(lián)結(jié)圖，判斷聯(lián)結(jié)方式；(2) 聯(lián)結(jié)圖上標(biāo)出高低壓繞組的相電動(dòng)勢(shì)和線電動(dòng)勢(shì)參考方向：末端指向首端(3) 畫出高壓繞組的電動(dòng)勢(shì)相量圖繞組為星形時(shí)，先確定相電動(dòng)勢(shì)，再確定線電動(dòng)勢(shì)，相電動(dòng)勢(shì)相量畫成星形；繞組為三角形時(shí)，先確定線電動(dòng)勢(shì)，再確定相電動(dòng)勢(shì)，相電動(dòng)勢(shì)相量畫成三角形。3． 并聯(lián)運(yùn)行的各變壓器的短路阻抗的相對(duì)值要相等。重點(diǎn)與難點(diǎn):重點(diǎn)是自耦變壓器的工作原理和電壓互感器、電流互感器使用時(shí)的注意事項(xiàng)和要求。本節(jié)介紹常用的自耦變壓器、儀用互感器和弧焊變壓器的工作原理及特點(diǎn)。因此自耦變壓器一、二次繞組之間既有磁的聯(lián)系，又有電的直接聯(lián)系。6．種類：自耦變壓器有單相和三相兩種。圖122為常用的環(huán)形鐵心單相自耦調(diào)壓器原理圖。圖l23為電壓互感器原理圖。，以防一次高壓繞組絕緣損壞時(shí)，鐵心和二次繞組帶上高電壓而觸電。(127)由于電流互感器二次繞組所接儀表阻抗很小，二次繞組相當(dāng)于短路，因此電流互感器運(yùn)行情況相當(dāng)于變壓器短路運(yùn)行狀態(tài)。1．對(duì)弧焊變壓器提出以下要求：l）為保證容易起弧，空載電壓應(yīng)在60－75V之間。4）短路電流不應(yīng)過大，且焊接電流穩(wěn)定。第 114 課時(shí)課題:三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理教學(xué)目的和要求:掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理，電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)。教學(xué)方法:以三相異步電動(dòng)機(jī)的廣泛應(yīng)用為切入點(diǎn)，以多媒體課件圖片和實(shí)例為依托掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，繪圖說明三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理，介紹旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的建立，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的條件，轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速等問題。1． 定子定子鐵心、定子繞組、機(jī)座1)定子鐵心：作用：形成磁路組成：?？紤]到機(jī)械的原因，氣隙又不能太小。3. 接線:對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組可以接成星形或三角形。電機(jī)從電網(wǎng)吸收電功率，經(jīng)過氣隙的耦合作用從軸上輸出機(jī)械功率。2） 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為同步速3） 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由超前相電流所在的相繞組軸線轉(zhuǎn)向滯后相電流所在的相繞組軸線。①額定功率PN: 電動(dòng)機(jī)在額定情況下運(yùn)行，由軸端輸出的機(jī)械功率，單位為W，kW。⑤額定轉(zhuǎn)速nN：電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率、軸端輸出額定功率時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。教學(xué)方法:繪圖說明，簡(jiǎn)單推正，結(jié)論分析。 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)每極磁通Φm在定子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E1= 異步電動(dòng)機(jī)定子電流產(chǎn)生的磁通中除主磁通Φm與定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組交鏈外，還有部分磁通僅與定子繞組交鏈而不進(jìn)入轉(zhuǎn)子磁路，這部分磁通稱為定子漏磁通Φα1，它將在定子繞組中產(chǎn)生漏感電動(dòng)勢(shì)Ёα1用漏感抗壓降表示為：Eα1=jI0Xσ1因?yàn)镮0Xσ1E1，可忽略不計(jì)，則：U1≈E1， U1≈E1= 由上式可知，當(dāng)電源頻率一定時(shí)，電動(dòng)機(jī)的每極磁通Φm僅與外加電壓U1成正比。在大、中型容量的異步電動(dòng)機(jī)中，I0占額定電流的10%～35%；在小容量的電動(dòng)機(jī)中，則占35%～50%，甚至60%。：相對(duì)轉(zhuǎn)子速度：相對(duì)定子速度：結(jié)論：與相對(duì)靜止。教學(xué)方法:繪圖說明，簡(jiǎn)單推正，結(jié)論分析。1． 轉(zhuǎn)差率特性 空載時(shí)，P2=0, I2≈0, ≈0 , , s≈0, n≈n1負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流增加， 所以 一般s(～) n=(1s)n1=(～ ) n1, n=f(p2)是一條下降曲線。3． 功率因數(shù)特性 空載時(shí)，定子電流基本上是勵(lì)磁電流，它是無功電流，所以空載功率因數(shù)非常低。 I1 T2 η S P2 異步電動(dòng)機(jī)工作特性圖二、三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)距特性（一）、物理表達(dá)式物理表達(dá)式描述了電磁轉(zhuǎn)矩與磁通、轉(zhuǎn)子有功電流的關(guān)系，即式中， 稱為異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)(二)、 參數(shù)表達(dá)式參數(shù)表達(dá)式描述了電磁轉(zhuǎn)矩與參數(shù)的的關(guān)系，即 因?yàn)椋? 所以 得上式討論 曲線,即轉(zhuǎn)矩特性：其他參數(shù)一定， 分析：異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率s在0～1之間，但實(shí)際上s在0～sm（臨界轉(zhuǎn)差率）時(shí)， 穩(wěn)定；s在1～sm之間，不穩(wěn)定；，s=sm，處于臨界狀態(tài)。③起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst n=0, S=1，得 當(dāng)轉(zhuǎn)子回路電阻為：時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大電磁轉(zhuǎn)矩。（）（2） s=1起動(dòng)時(shí)，電抗起主要作用，R2/s相對(duì)較小。 (3) 頻率一定，最大轉(zhuǎn)矩與漏抗成反比。難點(diǎn)是理解機(jī)械特性方程的參數(shù)變化。這時(shí)：SN=( n0 nN)/ n0 ， TN =PN為電機(jī)額定功率（W）, nN電機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min）, SN額定轉(zhuǎn)差率S＝~T＝Tst n＝0（S＝1）起動(dòng)工作點(diǎn):對(duì)于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst受如下條件的影響：（1）電源電壓，U影響較大， U波動(dòng)，T平方關(guān)系變化（2）轉(zhuǎn)子電阻R2合適 Tst有較大值（3）電感X20大,Tst下降一般用起動(dòng)能力系數(shù)λst來表示電動(dòng)機(jī)起動(dòng)能力的好壞。 關(guān)于人為機(jī)械特性的分析，主要是分析四個(gè)公式：同步轉(zhuǎn)速公式 臨界轉(zhuǎn)差率公式 最大轉(zhuǎn)矩公式 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩公式 降低定子端電壓的人為機(jī)械特性 根據(jù)公式，U1下降，nSm不變，Tm、Tst與U12成正比例降低。重點(diǎn)與難點(diǎn):重點(diǎn)與難點(diǎn)是區(qū)分籠型與繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法。起動(dòng)要求：足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 盡可能小的起動(dòng)電流 轉(zhuǎn)速平滑上升 起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì) 起動(dòng)過程的功率損耗盡可能小一、直接起動(dòng)（全壓起動(dòng)） 就是起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)直接加電網(wǎng)電壓，這時(shí)起動(dòng)電流比較大所以不是所有的電機(jī)都可能這樣使用。 2. 自耦變壓器降壓起動(dòng) 自耦變壓器用作起動(dòng)補(bǔ)償器。因?yàn)?，繞線式異步電動(dòng)機(jī)與鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)相比較，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，控制維護(hù)較困難，制造成本較高，價(jià)格較貴。 用接觸器切換由于起動(dòng)時(shí)，R比較大，所以轉(zhuǎn)子功率因數(shù)Cosφ2↑ ，有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩適于帶載起動(dòng)頻敏變阻器是一個(gè)鐵心損耗很大的三相電抗器，鐵心做成三柱式，由較厚的鋼板疊成。特點(diǎn)：（1） 起動(dòng)電流?。?） 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大（3） 起動(dòng)過程平滑性好。教學(xué)方法:始終用電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程為基礎(chǔ)，定性地分析三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)過程及其特點(diǎn)。（1） 電源反接制動(dòng)(2) 倒拉反接制動(dòng)注意：反接制動(dòng)時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)速很大。重點(diǎn)與難點(diǎn):重點(diǎn)是三相異步電動(dòng)機(jī)的三種調(diào)速方法與特點(diǎn)。異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理： 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法：1）變頻調(diào)速 改變異步電動(dòng)機(jī)定子電源頻率f1來改變同步轉(zhuǎn)速n1，從而進(jìn)行調(diào)速。 一、籠型異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速 （一）變極原理 （二）兩種常用