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正文內(nèi)容

(最新)電機學復(fù)習資料(編輯修改稿)

2025-02-03 18:28 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 鐵耗) 疊壓而成的閉合框體,它可分成心柱式和鐵殼式兩種型式。鐵心中套有繞組的部分稱為 鐵心柱 ;其余部分稱為 磁軛 ,用來連通主磁路。鐵心的基本作用是導磁,同時兼作器身的機械支承,所以 要求 它具有良好的導磁性能和足夠的機械強度。 ⑵繞組 : 繞組是用帶絕緣的銅導體繞制而成的線圈或線圈組合,有多種形式。繞組作用是導電并產(chǎn)生磁場, 同時感應(yīng)電動勢,并 通過 磁場耦合 把電能 從 一次側(cè)傳遞到二次側(cè)。 對繞組的要求有:①每相 (匝鏈同樣的主磁通) 至少有兩個匝數(shù)不同的繞組( 供 變壓用);② 在高壓繞組上引出若干分接抽頭( 供 調(diào)壓用)。 相關(guān)術(shù)語 高壓繞組 是指線圈匝數(shù)多的繞組,其電壓高、電流小、導線細而電阻大;匝數(shù)少的就稱為 低壓繞組 ,它的電壓低、電流大、導線粗而電阻小。 輸入電能(或接電源)的繞組稱為 一次繞組 ,該側(cè)稱為 一次側(cè) ;輸出電能(或接負載)的繞組叫做 二次繞組 ,該側(cè)稱為 二次側(cè) 。為絕緣方便,低壓繞組繞在內(nèi)層而高壓繞組繞在外層,一相繞組整體套在鐵心柱上。必須注意,一、二次繞組與高、低壓繞組是不同的概念。 鐵心柱鐵 軛鐵心柱鐵 軛鐵 軛鐵 軛鐵心柱鐵心柱鐵心柱高 壓 繞 組低 壓 繞 組 ( a) ( b) 圖 1?1 繞組套 裝 在鐵心柱上的情況 ( a)單相變壓器 ; ( b)三相變壓器 對變壓器,一次電壓高于二次電壓的稱為 降壓變壓器 ;而一次電壓低的稱為 升壓變壓器 。 2. 冷卻部件 ( 1)油箱:用鋼板焊接而成,用來盛放變壓器油,器身浸在變壓器油中。 電機基本知識 10 變壓器油 : 是變壓器的 冷卻介質(zhì) ,這是一種無色透明的礦物油,它盛放在油箱中,變壓器的器身浸在油中。 變壓器油 起 冷卻與加強絕緣 雙重 作用 。 ( 2)散熱管:裝在油箱表明,與油箱內(nèi)部相通,以增大散熱面積。 ( 3)散熱器:用薄銅片組合而成 ,裝在與油箱連通的油管上,以增大散熱面積,散熱器的外面裝一組風扇,以提高散熱效果。 ( 4)冷卻器。用于特大型變壓器。 3. 保護部件 ( 1) 儲油柜(俗稱油枕) :鋼板焊接成的油桶,放在變壓器某側(cè)上部,其中大部分沖油,以保證器身可靠浸在變壓器油中。儲油柜的一個端面上裝在油位計(俗稱油標),用來指示油量,供運行人員觀察,以及時補油或放油。儲油柜下部裝一個呼吸器。 ( 2) 氣體繼電器 :裝在連通油箱與油枕的管道上,對氣體的壓力敏感 ( 3) 安全氣道(俗稱防爆管) ( 4) 出線套管等 二、變壓器的額 定值及其相互關(guān)系 1. 額定值:是指變壓器正常使用時應(yīng)滿足的一組規(guī)定值,包括: ( 1) 額定容量 NS ,單位 kVA; 基本含義 1N 2N NS S S?? ( 2) 一次額定電壓 1NU ,單位 V 或 kV; 一次額定電流 1NI , A。三相指線值 ( 3) 二次額定電壓 2NU , 指一次為額定電壓下的二次開路電壓,即 2 N 2 0 1 1 N|U U U U??,2 0I ? , 單位 V; 三相指線值 ( 4)一、 二次額定電流 2NI 、 2NI , A。 三相指線值 額定值的相互關(guān)系: 單相變壓器滿足 N 1 N 1 N 2 N 2 NS U I U I?? 三相變壓器滿足 N 1 N 1 N 2 N 2 N33S U I U I?? 補充:繞組連接方法及其端頭標記 繞組連接方法 A B CX Y Z A B CX Y ZN A B CX Y Z A B CX Y Z ( a) ( b) ( c) ( d) 圖 1?2 三相繞組 聯(lián)結(jié) 法 ( a) Y 聯(lián)結(jié) ;( b) YN 聯(lián)結(jié) ;( c) D 聯(lián)結(jié) ( 后接,標準接法 );( d) D 聯(lián)結(jié) ( 前接 ) Y(星形)連接:將三 個(相)繞組的尾端連在一起,連接點稱為中性點,中性點出線稱為中性線(帶中性線的星形 YN);首端(稱為端點)對外出線(稱為端線,俗稱火線)?!鳎ㄈ切危┻B接:將三相繞組的首尾端依次串聯(lián)出閉合回路,三個連接點稱為端點,對外引出三條端線。端點間的電壓稱為線電壓,繞組首尾端間的電壓稱為相電壓;端線電流稱為線電流,繞組內(nèi)部電電機基本知識 11 流稱為相電流?!鬟B接,線電壓等于相電壓,線電流等于 3 倍相電流; Y 連接,線電流等于相電流,線電壓等于 3 倍相電壓。繞組端頭標記:單相,高壓 A( U1)、 X( U2),低壓 a( u1)、 x( u2);三相,高壓繞組首端用 A、 B、 C,尾端用 X、 Y、 Z 表示;低壓繞組首端用 a、 b、 c,尾端用 x、 y、 z 表示。 注意 ??! 對三相變壓器,額定電流和額定電壓均指線值,但是變壓器的基本方程和等效電路都是從一相導出的,因此計算分析時必須用相值帶入。按照繞組接線方式的不同,變壓器一、二次側(cè)的額定相電流 1NI? 、 2NI? 和額定相電壓 1NU? 、 2NU? 可分別用下式求出,即 對 Y 接線的側(cè): jN jNII?? 、 jNjN 3UU ?? ( j= 2, 1 代表一次側(cè), 2 代表二次側(cè)) 對Δ接線的側(cè): jN jNUU?? 、 jNjN 3II ?? 三、變壓器主要物理量及其慣例正方向 圖 1?3 示出了單相變壓器的原理結(jié)構(gòu)和主要物理量,下面說明各物理量的 慣例參考方向 。 1.一次側(cè) ⑴ 外加電壓 1u 或 1U :其大小和方向都是給定的;是變壓器工作過程的發(fā)起者。 ⑵電流 1i 或 1I :它由電壓 1U 產(chǎn)生并與之成 關(guān)聯(lián)方向 (負載慣例) ,即電流自高電位端流入繞組。 ⑶ 主電動勢 1e 或 1E :它由主磁通 ? 產(chǎn)生并與之成右手螺旋方向; ⑷ 漏電動勢 1e? 或 1E? :它由漏磁通 1??? 產(chǎn)生并與之成右手螺旋方向。 一 次電 路主 磁 路二 次電 路u1u2i1i2i1r1i2r22 2 2F N i?1 1 1F N i?1?? 1 11 1 1d die N Ld t d t????? ? ? ?11deNdt???2 22 2 2d die N Ld t d t??? ?? ? ? ?22deNdt???2???電 流磁 場電 流線 性 磁 路全 耦 合反 電 動 勢 : 平 衡 輸 入 電 壓驅(qū) 動 電 動 勢 : 驅(qū) 動 二 次 電 路 工 作電 動 勢 圖 1- 4 變壓器電磁過程 2.二次側(cè) ⑴ 主電動勢 2e 或 2E ,它由 ? 產(chǎn)生并與之成右手螺旋方向; ⑵電流 2i 或 2I ,它是在負載情況下由 2E 產(chǎn)生并與之方向相同; ⑶ 漏電動勢 2e?? 或 2E? ,由漏磁通 2??? 產(chǎn)生并與之成右手螺旋方向; 1U1I1E 2U?1N2N LZ2I2E2??? 2?? 圖 1– 3 原理結(jié)構(gòu)與慣例正方向 電機基本知識 12 ⑷ 輸出電壓 2u 或 2U ,它是變壓器整個工作過程的最終結(jié)果,與 2I 成 非關(guān)聯(lián)方向 。 3.磁通 主磁通 ? :在空載時由一次側(cè)空載電流 0i 產(chǎn)生,負載時由一、二次電流共同產(chǎn)生,它與電流成右手螺 旋方向; 一次漏磁通 1??? :由一次電流 1i 產(chǎn)生并與之成右手螺旋方向; 二次漏磁通 2??? :由二次電流 2i 產(chǎn)生并與之成右手螺旋方向。 上述電磁量可見圖 1– 4 所示的變壓器電磁過程。 四、變壓器的運行分析 1.變壓器的電磁過程(又稱工作 原理 ) 可用圖 1?4 表示,也可用文字敘述如下:一次通電后,鐵心中將產(chǎn)生主磁通,從而在各繞組中感應(yīng) 出 主 電動勢。由于兩側(cè)繞組的匝數(shù)不同,進而實現(xiàn)了 電壓等級的變換 ;當二次負載電流變化時,通過主磁通的自動調(diào)整作用(調(diào)整的結(jié)果是主磁通基本保持不變),一次電流發(fā)生相應(yīng)地變化,從而實現(xiàn)了 功率從一次側(cè)向二次側(cè)的傳遞。此即變壓器的電磁過程,也就是變壓器 工作原理。 2.變壓器的基本方程 1Ir1U1E1????一 次 電 路 2U二 次 電 路E2E?2rI?? 式中: 11 1 1 1 1 1 1[ ] [ ] j jdiE e L L I I xdt? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ?, 11xL???? 為一次 繞組 漏 磁電抗( 簡稱 一次漏抗) ; 2 2 2jE I x???? , 22xL???? 為二次漏抗; 1r 、 2r 為一、二次繞組電阻。 磁動勢平衡:變壓器的主磁通是基本不 隨負載 變 化 的,這就要求產(chǎn)生主磁通的磁動勢 也 不變,即在空載時磁動勢 0 1 0F NI? 等于負載時磁動勢 1 1 1 2 2 2( ) ( )F N I F N I? ? ?。這就是磁動勢平衡,即有 1 0 1 1 2 2N I N I N I?? 變比方程:設(shè) m sin t? ? ?? ,即 m 02????, m? 為主磁通的最大值 ?11NI22NI 10 負載主磁路 空載主磁路 參見電路圖,利用 KVL 可列出變壓器的電壓方程,即 一次: 1 1 1 1 1 1 1 1 1( j )U E E I r E I r x
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