电工电子课件-七

1电工电子技术与技能（非电类少学时）程周主编中等职业教育课程改革国家规划新教材配套多媒体资源27.5常用低压电器7常用电器7.1照明灯具7.2变压器1237.3交流电动机45*7.4直流电动机3照明用的电光源依据产生的方式可以分为热辐射光源与气体放电光源。热辐射光源发出的光是电流通过灯丝，将灯丝加热到高温辐射而产生。气体放电光源是借助两电极之间的气体电离激发而发光的。7.1照明灯具照明用光源的基本要求：光效高，即用电少而亮度高，电源利用率高；寿命长；光色好照明设备的性能指标：光通量、光效和寿命。照明用电光源依据产生方式分类4图7.1白炽灯结构7.1照明灯具1.白炽灯白炽灯有插口式、螺口式两种，如图7.1为白炽灯结构。5图7.2直管形荧光灯接线图7.1照明灯具2.荧光灯不同类型的荧光灯接线图如图7.2、图7.3和图7.4所示。图7.3环形荧光灯接线图图7.4U形荧光灯接线图6图7.5高压钠灯结构图7.1照明灯具3.高压钠灯高压钠灯属于气体放电灯，这种灯的放电管中充有钠蒸气，并用两个电极接通，其结构如图7.5所示。高压钠灯在安装时一般要求灯头在上，若灯头在下，灯泡轴线与水平线夹角不应超过2007图7.6三基色节能荧光灯结构示意图7.1照明灯具4．三基色节能荧光灯三基色节能荧光灯结构示意图如图7.6所示。三基色节能荧光灯的发光效率比普通荧光灯提高30％左右。8图7.7LED照明灯灯头7.1照明灯具5．LED灯LED灯的主要器件是LED发光二极管，LED是一种能够将电能转化为可见光的半导体器件，它可以直接把电能转化成光能。LED照明灯灯头如图7.7所示。97.1照明灯具常用电光源的适用场合如表7.1所示。10变压器是由铁心和线圈组成的。铁心线圈铁心线圈1.铁心：硅钢片叠压而成。小变压器也有用铁氧体或坡莫合金替代硅钢片。变压器铁心一般分为心式和壳式两大类。心式壳式7.2.1变压器的基本结构7.2变压器11铁心绕组绕组铁心(I)(I)高压绕组高压绕组低压绕组低压绕组(a)心式(b)壳式7.2.1变压器的基本结构122.线圈(绕组)：小容量多用高强度漆包线绕制而成。一般有两个或以上绕组。接电源的绕组称为一次绕组，接负载的绕组称为二次绕组。3．变压器冷却装置:油箱、散热器等。4．变压器的图形符号12341、2为一次绕组3、4为二次绕组u2+-u1+-u1、u2分别为输入与输出电压7.2.1变压器的基本结构131．空载运行一次绕组接电源，二次绕组开路状态(如图示)kNNUU2121k：匝数比外加电压u1，N1中形成电流i0(空载电流)。→i0产生工作磁通是→使｛一次绕组二次绕组感应电动势e1感应电动势e2→二次绕组与输出的空载电压U2因为u1e1，有效值U1E1=4.44fN1mu2e2，有效值U2E2=4.44fN2m7.2.2变压器的工作原理142．变压器有载运行kNNII11221一次、二次绕组电流有效值与匝数成反比。在理想情况下7.2.2变压器的工作原理15[例]有一台降压变压器，一次绕组电压为220V，二次绕组电压为110V，一次绕组为2200匝，若二次绕组接入阻抗为10W的阻抗，问变压器的变比、二次绕组匝数，一次、二次绕组中电流各为多少?[解]变压器变比为二次绕组匝数为匝100122011020021212UUNN211022021UUk二次绕组电流为A11A10110L22ZUI一次绕组电流为A5.5A11200210012121INNI7.2.2变压器的工作原理16在电源电压不变的条件下，变压器二次绕组电压U2与电流I2的关系，即外特性U2=f(I2)电压调整率%100%Δ20N220-UUUU电压调整率越小越好，一般为3%~5%。7.2.3变压器的外特性特点这是因变压器自身内阻抗压降引起的，U2随负载电流的增大而降低。171．变压器的功率损耗外加电压固定时磁通固定，铁损不变，称固定损耗。主要有两部分铁损铜损磁滞损耗涡流损耗铜损的大小随电流变化而变化，称可变损耗。2．变压器的效率效率=输出功率输入功率输出功率输出功率+铁损+铜损=×100%变压器效率一般在95%~98%以上，负载一般在40%~60%额定负载时效率最高。7.2.4变压器的损耗及效率18电力系统一般采用三相制供电，变压器均系三相变压器。其工作原理与单相变压器相同。三相变压器的结构三套高压绕组U1U2、V1V2、W1W2(一次绕组)。三套低压绕组u1u2、v1v2、w1w2(二次绕组)。高压绕组低压绕组*7.2.5三相电力变压器19工作时，一次绕组根据额定电压和电力网线电压可以接成星形或三角形；二次绕组根据供电需要可以接成星形或三角形。高压绕组低压绕组*7.2.5三相电力变压器20油浸式电力变压器*7.2.5三相电力变压器21*7.2.6特殊变压器一次、二次绕组共用一个绕组的变压器称为自耦变压器。kNNIIUU211221优点设一次绕组匝数为N1，二次绕组匝数为N2，则一次、二次绕组电压之比和电流之比与普通变压器相同，即结构简单节省材料体积小成本低缺点一次、二次绕组之间有电的联系，使用时一定要注意安全，要正确接线。1.自耦变压器22自耦变压器错误接线这种接法因U2端接地，此时连接灯泡的每根导线对地的电压都是200V以上，这对持灯人极不安全。*7.2.6特殊变压器23外形图*自耦变压器可以用于升压*自耦变压器输出电压调节把抽头制成能够沿线圈自由滑动的触点，靠手柄转动活动能点移动来调压。一次绕组U1U2接220V交流电压，u1u2输出电压可在0~250V范围内调节。原理图*7.2.6特殊变压器24在电工测量中，被测量的电量经常是高电压或大电流，为了保证测量者的安全及按标准规格生产测量仪表，必须将待测电压或电流按一定比例降低，以便于测量。用于测量的变压器称为仪用互感器。电压互感器互感器电流互感器是降压变压器。一次绕组接待测高压，二次绕组接电压表。1122UNNU*需要N2N1；*通常二次绕组额定电压设计成标准值100V；*电压互感器可以接成三相使用；*使用互感器时，二次绕组不允许短路。（1）电压互感器*7.2.6特殊变压器251212INNI电流互感器的一次绕组串联在待测电路中，待测电流即为一次绕组电流。二次绕组接电流表，流过电流N2N1；通常二次绕组额定电流设计成标准值5A。使用电流互感器时二次绕组不能开路。（2）电流互感器*7.2.6特殊变压器26*7.2.6特殊变压器（b）图为电压互感器外形图（c）图为电流互感器外形图27*用钳形电流表测量电流时不用断开电路，使用非常方便。钳形电流表将闭合铁心张开，被测载流导线钳入铁心窗口中，一次绕组N11。铁心上绕有二次绕组，与测量表头连接，可直接读出被测电流的数值。*若被测电流较小，可将一次边绕成N匝，钳入铁心窗口，其测量值NII量测*7.2.6特殊变压器28*7.2.6特殊变压器为了起弧容易，电焊变压器的空载电压一般为60~80V，当电弧起燃后，焊接电流通过电抗器产生电压降。调节电抗器上的旋柄可改变电抗的大小以控制焊接电流及焊接电压。维持电弧工作电压一般为25~30V。电焊变压器是为满足电弧焊接的需要而设计制造的特殊的变压器。3.电焊变压器29主要有两部分：定子和转子7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场7.3交流电动机三相笼型异步电动机结构如下图所示。307.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场1．定子定子是电动机的固定部分。它包括：a．机壳b．定子铁心定子铁心由表面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成内圆均匀分布槽孔；c．硅钢片内嵌置三相定子绕组。(a)图为电动机定子外形(b)图为定子硅钢片31所以，定子绕组可以接成星形或三角形。当电动机每相绕组额定电压等于电源的相电压时，绕组接成星形联结；等于电源的线电压时，绕组接成三角形联结。接电源接线盒三相异步电动机定子绕组属于三相对称负载7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场322．转子是电动机的旋转部分。由转子铁心和转子绕组组成。笼型转子转子绕组又分笼型转子和绕线型转子。转子绕组是在铁心槽内压进铜条，两端分别焊在两个铜环上。中小型电动机一般用熔化的铝浇铸成转子绕组。7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场33铁心是由厚的硅钢片叠压而成的圆柱体，其外圆周冲有槽孔，以嵌置转子绕组。铁心与笼型相同，但铁心槽内嵌置对称三相绕组并作星形联结。各相绕组首端通过滑环和电刷引到相应的接线盒里，在起动和调速时可在转子电路中串入附加电阻。绕线型异步电动机能获得较好的起动与调速性能。绕线转子接线示意图7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场34iU=ImsintiV=Imsin(t–120)iW=Imsin(t+120)iUiViW相序U1-V1-W1-U1ti0iUiViWU1V1W1U2V2W2定子绕组分布定子绕组U1W2V1U2W1V2+++绕组中形成三相对称电流。对称三相绕组定子绕组作星形联结通入三相对称电源。2三相异步电动机的旋转磁场7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场35iUt=0°时tiU1V2V1U2W1W2iU=0iV为负值iW为正值NS0°设：电流的流入端用表示iViW电流的流出端用表示旋转磁场的产生7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场36tt=60°时iU1V2V1U2W1W2NS60°iW=0iV为负值iU为正值iUiViW0旋转磁场的产生7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场37t=90°时U1V2V1U2W1W2NS90°iU为正值iV为负值iW为负值tiiUiViW0旋转磁场的产生7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场38t=180°时U1V2V1U2W1W2iU=0iV为正值iW为负值180°NStiiUiViW0旋转磁场的产生7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场39t=0°U1W2V1U2W1V2NS0°Nt=180U1W2V1U2W1V2S180°t=90°U1W2V1U2W1V2NS90°t=60U1W2V1U2W1V2NS60°旋转磁场7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场40空间相差120º角的三相绕组，通入对称三相电流时，产生的是一对磁极的旋转磁场,当电流经过一个周期变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转了一周(在空间旋转的角度为360º)。综上分析可以得出：7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场41tiiUiViW0U1V1W1U2W2V2iUiW9060°0U1W2V1U2W1V2NS0°U1W2V1U2W1V2NS60°相序U1-W1-V1-U1U1W2V1U2W1V2NS90°iV改变旋转磁场的转向7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场42改变流入三相绕组的电流相序，就能改变旋转磁场的转向；改变了旋转磁场的转向,三相异步电动机的转子旋转方向会改变。综上分析可以得出：7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场43前面讨论的旋转磁场是一对极磁场，当改变定子绕组在空间的排列，可以制成两对、三对或更多对磁极的旋转磁场，而磁极对数影响旋转磁场的转速。—电源的频率—磁极对数若f1=50Hz旋转磁场的磁极对数p旋转磁场的转速n0旋转磁场的转速n0pfn1060n0的单位：r/min磁极对数p12345旋转磁场转速n0/(r.min-1)3000150010007506007.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场441．转动原理旋转磁场以同步转速n0顺时针方向旋转；转子导线逆时针方向切割磁力线，产生感应电动势、感应电流；转子电流在旋转磁场中受到电磁力的作用形成转矩，转子沿旋转磁场的方向异步转动nn0。7.3.2三相异步电动机的转动原理及转差率452．异步电动机的转差率s020nnns-n0旋转磁场转速n2转子转速电动机起动瞬间：n2=0，s=1；电动机空载运行：n2接近n0，转差率s最小；电动机额定转差率：sN=0.02~0.06。例：某四极异步电动机接