【正文】 單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行教學(xué)目的和要求: 與空載運(yùn)行時(shí)相比較，掌握單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行特性，強(qiáng)調(diào)變壓器的三個(gè)變換特性以及運(yùn)行特性。難點(diǎn)是負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式，變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的相量圖。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù): 復(fù)習(xí)單相變壓器空載運(yùn)行時(shí)的特性，預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，作比較分析。一、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的各物理量負(fù)載運(yùn)行時(shí)一、二次電流關(guān)系 (114)上式表明變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，二次電流的變化同時(shí)引起一次電流的變化。U1/U2≈E1/E2=k=N1/N2I1/I2≈N2/N1=1/k(122)上式表明，經(jīng)變壓器把負(fù)載阻抗變換為。五、變壓器的運(yùn)行特性變壓器運(yùn)行特性主要有：（1）外特性（2）效率特性。在純電阻負(fù)我時(shí)，電壓變化較??；為感性負(fù)我時(shí)，電壓變化較大；而在容性負(fù)載時(shí)，端電在可能出現(xiàn)隨負(fù)載電流的增加反而上升，如圖l9中曲線3所示。對(duì)于電力變壓器，最大效率出現(xiàn)在I2=（～）I2N時(shí)，其額定效率ηN＝－。重點(diǎn)與難點(diǎn):重點(diǎn)是掌握三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)法，會(huì)確定繞組的同名端。教學(xué)方法:以三相變壓器的廣泛應(yīng)用為切入點(diǎn)，以圖片和實(shí)例為依托說明其工作原理，繪圖說明三相變壓器的同名端的確定、聯(lián)結(jié)組別的判定。●三相變壓器組：是由三個(gè)單相變壓器按一定方式連接在一起組成的。一、三相變壓器的磁路系統(tǒng)二、三相變壓器的電路系統(tǒng)三相變壓器的電路系統(tǒng)是指三相變壓器各相的一次統(tǒng)組、二次繞組的連接情況。三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)有星形和三角形兩種聯(lián)結(jié)方式。用字母Y或y分別表示一次繞組或二次繞組的星形聯(lián)結(jié)。我國生產(chǎn)的電力變壓器常用Yyn、Yd、YNd、Dyn等四種聯(lián)結(jié)方式，其中大寫字母表示一次繞組的聯(lián)結(jié)方式，小寫字母表示二次繞組的聯(lián)結(jié)方式。(4) 畫出低壓繞組的電動(dòng)勢(shì)相量圖都先畫相電動(dòng)勢(shì)，再畫線電動(dòng)勢(shì)相量，星形聯(lián)結(jié)時(shí)，相電動(dòng)勢(shì)相量畫成星形；三角形聯(lián)結(jié)時(shí)，相電動(dòng)勢(shì)相量畫成三角形。2． 并聯(lián)運(yùn)行變壓器的聯(lián)結(jié)組別必須相同。第 112 課時(shí)課題:其他用途的變壓器教學(xué)目的和要求:掌握自耦變壓器的工作原理和應(yīng)用。掌握弧焊變壓器的使用條件。難點(diǎn)是帶電抗器和帶磁分路的弧焊變壓器的調(diào)節(jié)電流原理。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù): 課后習(xí)題的完成。一、自耦變壓器1．自耦變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：一、二次繞組共用一個(gè)繞組。對(duì)于降壓自耦變壓器，一次繞組的一部分充當(dāng)二次繞組；對(duì)于升壓自耦變壓器，二次繞組的一部分充當(dāng)一次繞組。將一、二次繞組共用部分的繞組稱為公共繞組。2．自耦變壓器的電壓比k=U1/U20≈E1/E2=N1/N23．自耦變壓器的變流公式 (124) 4．自耦變壓器的輸出視在功率（即容量）為S=U2I2=U2(I+I1)=U2I+U2I1=U2I2(11/k)+U2I1 (125)5．使用注意事項(xiàng)（1）在低壓側(cè)使用的電氣設(shè)備應(yīng)有高壓保護(hù)設(shè)備，以防過電壓；（2）有短路保護(hù)措施。一般三相自耦變壓器采用星形接法。如果將自耦變壓器的抽頭做成滑動(dòng)觸頭，就成為自耦調(diào)壓器，常用于調(diào)節(jié)試驗(yàn)電壓的大小。二、儀用互感器儀用互感器：供測(cè)量用的變壓器。（1）電壓互感器：實(shí)質(zhì)上是一個(gè)降壓變壓器。(126)它的一次繞組N1匝數(shù)很多，直接并接在被測(cè)的高壓線路上，二次統(tǒng)組N2匝數(shù)較少，接電壓表或其他儀表的電壓線圈。為此在電壓互感器二次側(cè)電路中應(yīng)串聯(lián)熔斷器作短路保護(hù)。，使用時(shí)不宜接過多的儀表，否則將影響互感器的準(zhǔn)確度。使用時(shí)一次繞組串接在被測(cè)線路中，流過被測(cè)電流，而二次繞組與電流表或儀表的電流線圈構(gòu)成閉合回路，如圖1－24所示。（2）使用電流互感器時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：。在運(yùn)行中若要拆下電流表，應(yīng)先將二次繞組短路后再進(jìn)行。以免絕緣損壞時(shí)，高壓側(cè)電壓傳到低壓則，危及儀表及人身安全。三、弧焊變壓器弧焊變壓器實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)特殊的降壓變壓器。2）負(fù)載運(yùn)行時(shí)具有電壓迅速下降的外特征，如圖l－25所示。3）焊接電流可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。2．如何滿足上述要求：弧焊變壓器具有較大的電抗，且可以調(diào)節(jié)。為獲得電壓迅速下降的外特性，以及弧焊電流可調(diào)，可采用串聯(lián)可變電抗器法和磁分路法，由此滋生出帶電抗器的弧焊變壓器和帶磁分路的弧焊變壓器。會(huì)用轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率的公式計(jì)算有關(guān)參數(shù)。難點(diǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的理解。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù):課后復(fù)習(xí)理解旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速、電機(jī)轉(zhuǎn)速的區(qū)別；完成課后作業(yè)。一、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)： 三相異步電動(dòng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)包括：靜止的定子、旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子以及兩者之間的氣隙。直徑大于1米的鐵心用扇形片拼成槽型：半閉口槽（小型電機(jī)）、半開口槽（低壓中型）、開口槽（大型）2)定子繞組：作用：電路部分，感應(yīng)電勢(shì)組成：圓銅線或扁銅線，散下線；成形線圈（大電機(jī)）。4)～，作用是磁場(chǎng)耦合因?yàn)榇艅?shì)大部分都消耗在氣隙上，氣隙小則電機(jī)的空載磁化電流就小，功率因數(shù)高。2． 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞線或鼠籠繞組、軸1)轉(zhuǎn)子鐵心作用：磁路的一部分組成：。2)轉(zhuǎn)子繞組作用：感應(yīng)電勢(shì)、流過電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩結(jié)構(gòu)：中小型電機(jī)用鑄鋁轉(zhuǎn)子鼠籠結(jié)構(gòu)；繞線電機(jī)用銅導(dǎo)線，利用滑環(huán)和電刷外接起動(dòng)設(shè)備。定子接線方式： 4．分類與用途 二、三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理：定子三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱電流，產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的氣隙磁場(chǎng)。電流與氣隙磁場(chǎng)的相互作用產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 （一）三相交流電的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 1．旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生 二極電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生 四極電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)2．旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為同步速3．旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(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。4．三相合成磁場(chǎng)的性質(zhì)：1） 電流變化一個(gè)周期，即360電角度時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間上轉(zhuǎn)過同樣數(shù)值的電角度。4） 改變電流相序，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)改變方向。（二）轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng) 1．轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的原理轉(zhuǎn)子則切割磁力線而產(chǎn)生電流 （右手定電流I方向）◆電流在磁場(chǎng)中切割磁力線而產(chǎn) 生力及力矩（左手定方向）◆它與n0方向相同,使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來◆在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)中，n比n0小 2．轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n、轉(zhuǎn)差率s 三、三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌及主要系列。②額定電壓UN: 電動(dòng)機(jī)在額定情況下運(yùn)行,施加在定子繞組上的線電壓，單位為V。④額定電流IN：電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率下軸端輸出額定功率時(shí)，定子繞組的線電流，單位為A。對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率： 第 116 課時(shí)課題:三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行教學(xué)目的和要求: 三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載與空載運(yùn)行時(shí)相比較，掌握三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)的各物理量變化。難點(diǎn)是運(yùn)行時(shí)的基本方程式，負(fù)載運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子各物理量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù): 復(fù)習(xí)變壓器空載與負(fù)載運(yùn)行時(shí)的特性，預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，作比較分析。其主要作用是產(chǎn)生三相旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)，同時(shí)也提供空載損耗，即定子繞組銅損、鐵心損耗和轉(zhuǎn)子的機(jī)械摩擦損耗等。一般情況，電源電壓為額定值，所以每極磁通Φm基本是一恒定值，負(fù)載變化時(shí)，Φm也基本不變。所以三相異步電動(dòng)機(jī)的空載電流比變壓器的空載電流大的多。因此空載時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的漏抗壓降占額定電壓的2%～5%，%。：結(jié)論：轉(zhuǎn)子功率因數(shù)隨S的增加而減小。（二）、磁動(dòng)勢(shì)平衡方程：：**定性分析方程的物理意義：（三）、電動(dòng)勢(shì)平衡方程： ，但由于氣隙的存在，比變壓器的小。重點(diǎn)與難點(diǎn):重點(diǎn)與難點(diǎn)是定性分析工作特性中的功率因數(shù)特性、效率特性與電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù): 電動(dòng)機(jī)效率的計(jì)算與電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算。它可以由電機(jī)參數(shù)計(jì)算出來也可以試驗(yàn)測(cè)試出來。2． 效率特性 空載時(shí)，P2=0, =0負(fù)載時(shí)，負(fù)載小損耗增加緩慢，效率快速上升，直到不變損耗=可變損耗，效率達(dá)到最大。 異步電動(dòng)機(jī)效率70%，效率通常在（1/4 ～3/4）PN時(shí)達(dá)到最大。負(fù)載時(shí)，隨著輸出功率增加，定子電流有功分量加大，在額定負(fù)載左右達(dá)到最大值。5． 定子電流特性 空載時(shí)，P2=0, I2≈0, 負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流增加， 定子電流增加。 電磁制動(dòng)狀態(tài) 電動(dòng)機(jī)狀態(tài) 發(fā)電機(jī)狀態(tài) Tem TN Tmax Tst +∞ S=1 Sm SN 0 ∞ Tmax 轉(zhuǎn)矩特性三個(gè)特征轉(zhuǎn)矩①額定轉(zhuǎn)矩TN：額定負(fù)載時(shí) **注：的單位為kW。⑷過載能力（或最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)） ～，越大，過載能力越強(qiáng)。 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：，↑，↑，起動(dòng)能力強(qiáng)。（1）電源電壓、頻率一定時(shí)，認(rèn)為參數(shù)不變， 電磁轉(zhuǎn)矩只與轉(zhuǎn)差率有關(guān)，曲線如右圖示。（3）s接近零時(shí)，R2/s相對(duì)較大起主要作用.（4） s等于零時(shí)，到同步速n=n1時(shí),Tem=01． 最大電磁轉(zhuǎn)矩 令得： 正號(hào)為電動(dòng)機(jī)，負(fù)號(hào)為發(fā)電機(jī)通常，電阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電抗值，上式簡化為：討論：（1）頻率一定時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比。利用這個(gè)特點(diǎn)，可以在轉(zhuǎn)子繞組（繞線式）中串電阻改變轉(zhuǎn)差率（速度）。 （4）電機(jī)過載能力 kM=～，它是電機(jī)的重要性能指標(biāo)之一。重點(diǎn)與難點(diǎn):重點(diǎn)是分析兩種人為機(jī)械特性曲線上的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。教學(xué)方法:繪圖說明，簡單推正，結(jié)論分析。一、固有機(jī)械特性在額定條件下（電壓、頻率、接線方式）電機(jī)的固有T－n特性曲線對(duì)于曲線如下頁圖，它由四個(gè)特殊點(diǎn)決定：T=0，n=n0(S=0),電動(dòng)機(jī)處于理想空載點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速n0.T=TN,n=nN(S=SN),為電動(dòng)機(jī)額定工作點(diǎn)。 n0nS0nNSNSmnm01TNTstTmax λst=Tst/TN（一般λst≥ 1）異步電機(jī)工作的條件是起動(dòng)Tst≥負(fù)載TL當(dāng)T＝Tmax S＝Sm n=nm，在臨界工作點(diǎn)，這時(shí)Tmax＝KU2/2 X20， Sm＝R2/ X20由于T， Tmax∝U2 ，所以電源波動(dòng)對(duì)扭矩最大值影響很大。以過載能力系數(shù)λm來表示：λm=Tm/TN一般，鼠籠式為：λm =～線繞式為：λm =～二、人為機(jī)械特性：人為地改變異步電動(dòng)機(jī)定子電壓U電源頻率f定子極對(duì)數(shù)P、定子回路電阻或電抗、轉(zhuǎn)子回路電阻或電抗中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，所獲得的機(jī)械特性，稱為人為機(jī)械特性。2．轉(zhuǎn)子回路串對(duì)稱三相電阻的人為機(jī)械特性 根據(jù)上述四個(gè)公式：n1,Tm不變，Sm隨Rp的增大面增大（Nm下降），Tst開始隨Rp的增大而增大；當(dāng)Rp增大到Rp2時(shí)Tst2 = Tm, Rp繼續(xù)增大，Tst開始減小，如圖中的Rp3時(shí)Tst3減小到Tst1與Tst2之間，Sm大于1。第 222 課時(shí)課題:三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)教學(xué)目的和要求: 掌握籠型與繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式與特點(diǎn)，學(xué)會(huì)根據(jù)負(fù)載的工作情況選擇起動(dòng)方式。教學(xué)方法:以對(duì)起動(dòng)的要求為切入點(diǎn)，提出問題的解決辦法，以多媒體課件為依托，繪圖說明，簡單推正，結(jié)論分析，應(yīng)用介紹。起動(dòng)：轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)到穩(wěn)定運(yùn)行的過程。一般的，當(dāng)有獨(dú)立的變壓器供動(dòng)力電時(shí)且電機(jī)功率30%變壓器功率時(shí)（頻繁）、電機(jī)功率20%變壓器功率時(shí)（不頻繁） 可以直接起動(dòng)。二、降壓起動(dòng)（一）鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法 使加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的相電壓U1Ф低于電源相電壓UNФ U1Ф =IST′(R+XL) UNФ = IST (R+XL) U1Ф/ UNФ = IST′/ IST =1/K TST′/ TST = 1/K2特點(diǎn)：1）適用于空載起動(dòng)（輕載）2）電阻耗能（電抗器太貴，體積大）,適用于較小容量的電動(dòng)機(jī)。 一、二次電壓比為K ，K = U1/U2 = N1/N2 U1 = UNФ 電源相電壓 U2 = U1Ф 定子繞組相電壓