第15章 电机与电气控制技术基础
一、基本要求
1．了解磁路的概念，理解分析磁路的基本定律，了解铁心线圈电路中的电磁关系、电压电流关系以及功率与能量问题，特别要掌握m fN U Φ≈44.4这一关系式；
2．了解变压器的基本构造、工作原理、名牌数据、外特性和绕组的同极性端，掌握其电压、电流、阻抗变换功能，了解电磁铁的吸力以及交流电磁铁与直流电磁铁的异同； 3．了解三相异步电动机的基本构造、转动原理、机械特性和经济运行，掌握起动和反转的方法，了解调速和制动的方法，并理解三相异步电动机的名牌数据的意义；
4. 了解常用控制电器的基本结构、动作原理和控制作用，并具有初步选用的能力； 5．掌握三相鼠笼式电动机的直接起动和正反转的控制线路，并了解行程控制和时间控制。
二、阅读指导
(一)、磁路与铁心线圈电路 在学习本章时，要注意如磁路与电路、直流励磁铁心线圈电路与交流励磁铁心线圈电路、交流铁心线圈电路与交流空心线圈电路、直流铁心线圈电路与直流空心线圈电路等的联系与区别，以便理解与掌握。
1．磁路与电路的比较 在电机、变压器、电磁铁、电磁测量仪表以及其他各种铁磁元件中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题，两者往往是相关联的，只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对上述的各种铁磁元件作全面的分析。
磁路和电路有很多相似之处，但分析与处理磁路比电路要有难度，例如：在处理电路时一般不涉及电场问题，而在处理磁路时离不开磁场的概念；在处理电路时一般可以不考虑漏电流(因为导体的电导率比周围介质的电导率大得多)，但在处理磁路时一般都要考虑漏磁通(因为磁路材料的磁导率比周围介质的磁导率大得不太多)；)磁路的欧姆定律与电路的欧姆定律只是在形式上相似，由于μ不是常数，它随励磁电流而变，所以不能直接应用磁路欧姆定律来计算，它只能用于定性分析；在电路中，当E =0时，I =0，但在磁路中，由于有剩磁，当F ＝0时，0≠Φ；在电磁关系、电压电流关系以及功率与能量等问题上，分析交流铁心线圈电路也比分析空心线圈电路复杂得多。 2．磁化曲线
当线圈中有磁性物质存在时(设磁路由相同截面的单一材料构成)，磁感应强度B 与磁场强度H 不成正比，由于磁通Φ与B 成正比(Φ=SB )，励磁电流I 与H 成正比(Hl IN =)，因此Φ与I 也不成正比。于是由下式
H B
=
μ,I
N ΦL = 可见，在存在磁性物质的情况下，磁导率μ和线圈的电感L 都不是常数，它们随线圈中的
励磁电流而变，铁心线圈是一个非线性电感元件。这个非线性关系如图15．1所示，两者是对应的。
3．磁路的基本定律
安培环路定律
I l d H ∑=?
是确定磁场与电流之间关系的一个基本
定律，它是分析与计算磁路的基础，由 图15．1 它可得出下面两个关系式：
（1）m R F
S
l IN =
=
μφ 由上所示，由于μ不是常数，不能用此式作定量计算，它只能用于定性分析。
(2) ∑+
++=)(21Hl l H l H IN
式中H 1l 、H 2l 是磁路各段的磁压降，此式在形式上与基尔霍夫电压定律相似。
在实际应用中：
(1)如果要得到相等的磁感应强度，采用磁导率高的铁心材料，可使线圈的用铜量大为降低；
(2)如果线圈中通有同样大小的励磁电流，要得到相等的磁通，采用磁导率高的铁心材料，可使铁心的用铁量大为降低；
(3)当磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，要得到相等的磁感应强度，必须增大励磁电流(设线圈匝数一定)。
此外，通过磁路计算，要学会查用教材图15—11的磁化曲线。 4．交流铁心线圈电路
交流铁心线圈电路很重要，它是学习交流电机、变压器及各种交流铁磁元件的基础。我们是从电磁关系、电压电流关系及功率损耗三个方面来分析交流铁心线圈电路的，并与交流非铁心线圈电路(即第三章的R L 交流电路)比较。
(1) 电磁关系
交流铁心线圈电路中的电磁关系表示如下
图15．2
上面各物理量在图15．2所示的电路图上的正方向是这样规定标出的：电源电压u 的正方向可以任意选定；电流i 的正方向与电压的正方向一致，磁动势iN 所产生的主磁通Ф和漏磁通Фσ的正方向根据电流的正方向用右螺旋定则确定；规定感应电动势e 和e σ的正方向与相应磁通的正方向之间符合右螺旋定则。因此，e 、e σ及I 三者的正方向一致。
在非铁心线圈电路中，电流i 与磁通Ф之间成线性关系，线圈的电感L 为常数。通常电源电压u 是正弦量，由于dt
d N
e Φ
-=，而一般e u -≈，所以磁通Ф可以认为也是正弦量。设t Φm ωsin Φ=,则电流t I i m ωsin =也是正弦量，两者大小成正比，并且是同相的。 在铁心线圈电路中，线圈中通过两个磁通：主磁通Ф和漏磁通Фσ。因为Фσ主要不经过铁心，所以励磁电流i 与Фσ之间成线性关系，铁心线圈的漏磁电感L σ为常数。但i 与主磁通Ф之间不存在线性关系，铁心线圈的主磁电感不是一个常数。设t m ωsin Φ=Φ，则从
- u
教材图15 - 3得出电流i ，它和磁通Ф的波形不相似，并且是不同相的。
电流i 虽非正弦量，但在分析计算时可用一等效正弦电流来代替，因而可用相量I 表示。 (2)电压电流关系
根据图15．2的交流铁心线圈电路，应用克希荷夫电压定律可列出电压电流的关系式
)(E X I j R I U -++=σ
对交流非铁心线圈电路，其电压电流关系式为
L
X I j R I U += 比较两式，前者多出了一个电压分量(一E
)，它是与铁心中磁通Ф所产生的电动势E 相平衡的，而σX 与L X 是相对应的。应注意m fN E U Φ=≈44.4这个公式的应用。
(3)功率损耗
在交流铁心线圈中有磁滞损耗和涡流损耗，直流铁心线圈是没有这两种损耗的。从I 2
R 这个功率损耗讲，除作为铜损(R 是金属导体的电阻)外，其中的R 也可以是一个与电路中某种损耗相应的等效电阻。例如，相应于铁损的等效电阻为
20I
P R Fe
?=
； 铁损近似与铁心内磁感应强度的最大值B m 的平方成正比，故B m 不宜选得过大。
此外，对电路中发生的某些现象，如前面讲的串联谐振和电路的暂态过程等，以及本章讲的剩磁、磁滞和涡流等，有有利的一面，但在另外某些场合下也有有害的一面。对其有害的一面应尽可能地加以限制或避免发生，而对其有利的一面则应充分加以利用； 5．变压器
变压器这一节我们是在交流铁心线圈电路的基础上来讨论的，其中也有电磁关系、电压电流关系和功率与效率等方面的问题。
变压器是由一个作为电磁铁的铁心和绕在铁心柱上的两个或两个以上的绕组组成，它比
交流铁心线圈多了一个副边绕组，其原理图见图
15．3。其中的电动势e 2也是由主磁通Ф产生的。副边接有负载时，由e 2产生副边电流i 2，从而在负载上得出电压u 2。副边磁动势i 2 N 2除和原边磁动势i 1 N 1共同作用产生主磁通外，还在副边产生漏磁通Фσ2。Фσ2也要在副绕组中感应出漏磁电动势e σ2。各个量的
方向确定同交流铁心线圈。
变压器中的电压电流关系表示在原边电压方程 )(1111E X I j R I U -++=
和副边电压方程
2
22222U X I j R I E ++= 上。这两个方程是根据电压、电流及电动势的正方向，
由基尔霍夫的1E 和2E 虽然都是由主磁通产生的，但两者作用不一样。2E 和1
U 是相对应的，都起电源电压的作用，而1
E
具有阻碍电流变化的物理性质，所以电源电压1
U 必须有一部分(-1
E )来平衡它。 变压器名牌上标出的额定容量是多少伏安或干伏安，而不是瓦或千瓦。这是因为变压器
输出的有功功率与负载的功率因数有关。在额定电压和额定电流下．当负载的功率因数为1 时，100kV A 的变压器能输出100kW 的功率．而5.0cos =φ时，则只能输出50kW 的功率。 变压器的功率损耗也包括铜损和铁损两部分。相对于容量讲，变压器的功率损耗很小，所以效率很高，通常在95%以上。值得注意的是，负载不是在额定负载时，而是当负载为额定负载的50一75％时，效率最高。 变压器的作用有三个：
Φ
电压变换
2121201N N
E E U U =≈； 电流变换
1
2
21N N I I ≈
； 阻抗变换 Z N N Z 2
2
1')(
=。 要从m fN E U Φ=≈11144.4这个式子建立起当U 1和f 不变时Фm 近于常数的概念。就是说，变压器铁心中主磁通的最大值在它空载或有负载时是差不多恒定的。这是一个重要概念，由此得出下面两点：
一是可以写出 1
02211N I N I N I ≈+ 这个磁动势平衡式，在忽略空载电流I 0时，即得出原、副绕组的电流变换式；
二是可以理解为什么副绕组电流I 2增大时原绕组电流I 1随着增大的道理，
另外，对变压器的外特性应有所了解，因为这是各种电源的共同问题；在实验时常用到调压器，应了解其调压原理，才能正确使用，用毕后必须转到零位；要记住在使用电流互感器时不允许副绕组电路断开；了解变压器同极性端的意义，知道同极性端后才能正确联接。 6．电磁铁
这里有两个实际问题：一个是分磁环，在后面讲到的交流接触器上有．要了解其原理；另一个是当交流电磁铁通电后，它的衔铁由于某种原因吸合不上时．线圈中要产生较大电流．可能烧毁线圈。要了解后一问题，首先要理解在吸合过程中．随着气隙的减小，磁阻减小、线圈的电感和感抗增大、因而线圈电流减小这一道理。(为什么磁路的磁阻减小。线圈的电感会增大?另外，在吸合过程中，铁心中磁通的最大值Фm 有何变化？)
此外，要了解直流电磁铁在吸合过程中随着气隙的减小，磁阻、线圈电感、线圈电流及铁心中磁通作何变化?
在构造上交流电磁铁和直流电磁铁也有异同。 (二)、异步电动机
三相步电动机在生产上的应用极为广泛，是本课程的重要内容之一。 1．三相异步电动机的构造
学生对三相异步电动机的基本构造是不知道的，甚至没有见到过这种电动机，不知为何物。如果不联系实物，只听课或看书，有些问题是难以理解和接受的，所以必须看模型、实物或通过电教片获得感性认识，如能亲自动手下一次电机线圈是最理想的。电机的构造是复杂的，要把复杂问题简单化，把三相异步电动机的定子和转子用原理图表示，如教材图15-45和15-46所示。要懂得这些原理图中的大圆圈和小圆圈代表什么，要和电动机的具体构造联系上。另外，分析电动机的电路，也是用电路模型来表示，如教材图15-48。
定子铁心中放置对称三相绕组AX 、BY 、CZ ，A 、B 、C 为始端，X 、Y 、Z 为末端。始形联接时，三个末端联在一起。三个始端接三相电源；三角形联接时，始末端首尾相联，联成闭合的三角形，三个联接端接三相电源。注意，始末端不能联反。另外，三相异步电动机有不同的磁极数(极对数为p)：两个极的，如每相定子绕组一个线圈，绕组的始端之间相差
120空间角，教材图15-45所示；四个极的，如每相绕组有两个线圈串联，绕组的始端之间
相差 60空间角，教材15-46所示。同理，如果是2p 个极(即p 对极)的三相异步电动机，绕
组的始端之间应相差p
120空间角。
鼠笼式的转子绕组用导条做成鼠笼状，易于识别。绕线式的转子绕组也是三相的，联接成星形，每相始端联接在三个固定在转轴上的铜滑环上，也易于识别。 2．三相异步电动机的转动原理
定子三相绕组通入频率为f 1三相电流后产生旋转磁场，旋转磁场以n 1旋转，切割转
子导条时便在其中感应出电动势和电流(电动势的方向由右手定则确定)， 转子电流与旋转磁场相互作用而产生电磁转矩(电磁力的方向由左手定则确定)，电磁转矩使转子转动。由于旋转磁场与转子的相对切割使转子转动，因此转子的转速永远低于旋转磁场转速（同步转速），异步由此而得。
旋转磁场是由定子绕组三相电流共同产生的合成磁场，它在空间旋转着，磁场的磁力线通过定于铁心、转子铁心和两者之间的空气隙而闭合。根据三相电流的正方向和电流的波形图，要求会画出教材图15-45和15-46所示的旋转磁场。
旋转磁场有转向、极数和转速三个问题。旋转磁场的转动方向与通人绕组的三相电流的相序A —B —C 有关(三相电源有相序，电动机本身没有什么相序的，接在A 就是A ，接在B 就是B)；旋转磁场的极数与三相绕组的安排布置有关，如上所述；旋转磁场的转速
p
f n 1
160=
与电流频率和极对数有关，见教材表15-3。 实际上三相异步电动机中的旋转磁场是由定子电流和转子电流共同产生的。这与变压器
中的情况相似(变压器铁心中的主磁通是由原绕组磁动势和副绕组磁动势共同产生的)。
转差率
1
1n n
n s -=
是异步电动机的一个很重要的物理量，在分析电动机的转子电路、机械特性和运行情况时都要用到，对它应很好理解。
电动机转子的转速n 总是比旋转磁场的转速n 1要低些，这样才能保证转子的旋转。但两者很相近。例如某异步电动机的额定转速为1470 r ／min ，则磁场的转速必定为1500r ／min ，是4个极的。
由上式可得出
1)1(n s n -= 当n ＝0时，s =1；n ＝n 1时，s =0。
3． 三相异步电动机的定子电路与转子电路
图15．4是三相异步电动机的每相电路图。 (1) 三相异步电动机的定子绕组相当于变压
器的原绕组，两者电路的电压方程也是相当的，
即
1
1
1
1
1
11
)(E E X I j R I U
-≈-++= 图15．4 上式是对每相电路讲的。
(2) 三相异步电动机的转于绕组相当于变压器的副绕组，但两者有不同之处：后者是带负载的、静止的、电动势的频率与原绕组相同；前者是短接的、转动的、电动势的频率f 2与定子绕组电动势的频率f 1 (即为电源频率)不相等。电动机转子每相电路的电压方程为
2
2222X I j R I E += 与变压器副绕组电路的电压方程不一样，少了2
U
一项(因为转子绕组一般是短接的)。 必须注意到，因为转子在转动，转于电路的各个物理虽与转速n 即与转差率s 有关：
12sf f = 202sE E = 202sX X =
2202220
2)
(sX R sE I +=
12
2
2022
2
2)
(cos sX R R +=
ψ
特别要注意I 2和2cos ψ与转差串s 的关系曲线。 4．三相异步电动机的转矩与机械特性 (1) 转矩公式
22cos φI K T T Φ=
2
20222
12)(sX R U sR K
T += 图15．5
要了解I 2、2cos φ、U 1及R 2对转矩的影响。
(2) 由转矩公式22cos φI K T T Φ=和I 2=f (s )与2cos φ= f (s )两条曲线得T ＝f (s )特件曲线，并由此转换为机械特性曲线n = f (T )，如图15．5所示。从机械特性曲线上看到一般负载工作在ab 段是稳定的；并且当负载变化时，电动机的转速变化不大，这说明三相异步电动机具有硬的机械特性。
在机械特性曲线上要注意额定转矩、最大转矩和起动转矩。额定转矩时的工作点大约在ab 段的中间部分，额定转差率约为1—9%。
(2) 由最大转矩公式 当转差率
20
2
X R s m =
时，转矩最大，其计算公式为
20
2
1max
2X U K T =
可见，T max 与U l 有关，而与R 2无关，但s m 与R 2有关。此外，还要理解过载系数λ的意义。
(4)由起动转矩公式
220
222
12X R U R K
T st +=
可见，它与U 1和R 2有关。当电压U 1降低时，T st 减小。当转子电阻R 2适当增人时，T st 也会
增大。由上两式可推出，当R 2＝X 20时，T st ＝T max ，s m ＝1。但继续增大R 2时，T st 就要随着减小，这时s m ＞1。
(5)应用公式
n P
T 29550=
进行计算，式中P 2是电动机的功率，指的是轴上输出的机械功率，不是输入的电功率P 1，P 2与P 1以效率η传输。
4． 三相异步电动机的起动、反转、调速和制动 由于三相异步电动机在直接起动时，起动电流较大，起动转矩较小，因此通常采用Y-Δ、自耦降压等降压起动方法，对绕线式电机常采用串接电阻起动。
改变电流通入的相序，就是将同三相电源联接的三根导线中的任意两根的一端对调位置，旋转磁场和电动机的转动方向也就改变。 鼠笼式电动机通常采用变极调速，但这种调速是有级的，
鼠笼式电动机一般不能无级调
N st max n n
速，这是它的一个最大的缺点．所以当前正在大力研究无级变频调速。
绕线式电动机是改变转子电路中的调速电阻来进行调速的(实质上是改变转差率的调速方法)，可获得平滑调速。
电动机的制动就是要产生一个与转动方向相反的制动转矩。主要了解能耗制动和反接制动的原理。
6．三相异步电动机的名牌数据
本节对正确和合理使用电动机具有实际意义。必须要看懂名牌数据，了解各个数据的意义，根据三相绕组的始末端能正确联接成星形或三角形。此外，从经济意义上讲，必须了解电动机的工作特性曲线和正确选择电动机的容量，防止“大马拉小车”，并力求缩短空载时间，以提高效率和功率因数。
名牌上的电动机额定功率是指在额定运行时输出的机械功率P 2，不是输入的电功率
?cos 31l l I U P = 两者之比是电动机的效率，即 1
2
P P =
η 三相异步电动机中的损耗有定子绕组和转子绕组的铜损、定子铁心的铁损(转子铁心的铁损常忽略不计，因为转子电流的频率f 2是很低的)及机械损耗等。
7．单相异步电动机
单相异步电动机中的磁场是交变脉动磁场，为了利用三相异步电动机的转动原理来分析，将脉动磁场分成两个转向相反的旋转磁场，这是—种分析方法。由此得出，在电动机静止时正反两个转矩相等，'''T T =，因此起动转矩为零，不能自行起动。为此，在起动时可采用电容分相式起动绕组（或其他方法）而得出两相电流，从而产生两相旋转磁场，使电动机的转于转动起来。 一旦转子转动后，'''T T >>，转子得以继续转动。当转速接近额定值时，起动绕组自行切除。
这里难点较多，例如
(1) 什么是交变脉动磁场，在交变脉动磁场中，每—瞬间空气隙中各点的磁感应强度按正弦规律分布，同时随电流在时间上作正弦交变；
(2) 交变脉动磁场为什么可以分成两个转向相反的旋转磁场，以及由此得出的单相异步电动机的T =f (s )曲线；
(3) 单相异步电动机的起动转矩为零，即'''T T =，但当转子一旦转动后，为什么
'''T T >>，因而转了得以继续转动； 8．电气控制技术基础
弄清和区分各种常用控制电器的图形符号和文字符号是分析和设计控制线路所必须的，结合电动机控制线路的实例，学会在直接起动单向运行的控制与保护电路、电动机的正反转控制电路和多机顺序联锁控制等控制线路中各电器的使用方法。 控制线路图是根据控制线路的工作原理画出的原理图，图中各电器都用统一的符号来代表。由于同一电器的各部件是分散的，为了便于识别，用同一文字符号来表示它们。在原理图中，规定所有电器的触点均表示在没有通电或没有发生机械动作时的位置。对接触器来说，是在动铁心未被吸合时的位置，即主触点和辅助常开触点是断开的，辅助常闭触电是闭合的；对按钮来说，是在未按下时的位置，即常开触点是断开的，常闭触点是闭合的。
三、例题解析
例15．1 有一铁心线圈，试分析铁心中的磁感应强度、线圈中的电流和铜损I 2R ，在下列几种情况下将如何变化：
(1)直流励磁一—铁心截面积加倍，线圈的电阻和匝数以及电源电压保持不变；
(2)交流励磁——同(1)；
(3)交流励磁——频率和电源电压的大小减半。
假设在上述各种情况下工作点在磁化曲线的直线段。在交流励磁磁的情况下，设电源电压与感应电动势在数值上近于相等，且忽略磁滞和涡流。铁心是闭合的，截面均匀。
解：(1)电流和铜损不变，即
R
U
I =，R I P Cu 2=? 由S
l m R μ=可知，磁阻R m 减半，而磁动势IN 不变，故磁通加倍，磁感应强度
S
B Φ
=
不变。 (2)由S B fN fN U m m 44.444.41Φ≈可知，铁心中的磁感应强度的最大值B m 减半。 因工作点在磁化曲线的直线段，H 与B 成正比，故H m 也减半。由l H IN m =2可知，
线圈中电流I 减半，而铜损I 2R 则减小到原来的1/4。
(3)B m 、I 及I 2R 均不变。
例15．2 已知一台三相异步电动机，其额定转速为1470 r/min ，电源频率为50Hz 。在（a ）起动瞬间，（b ）转子转速为同步转速的2/3，（c ）转差率为0.02三种情况下，试求：
（1） 定子旋转磁场对定子的转速； （2） 定子旋转磁场对转子的转速； （3） 转子旋转磁场对转子的转速； （4） 转子旋转磁场对定子的转速；
（5） 转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速；
解：在三相异步电动机中，旋转磁场是由定子和转子共同形成的，定子旋转磁场和转子旋转磁场转速的大小和方向相同。
旋转磁场转速n 1=60f 1/p 由定子电流频率f 1及磁极对数p 决定，与转子转速无关。 转子转速为n ，方向同旋转磁场方向，且n < n 1 ；定子旋转磁场对定子的转速n 11= n 1； 定子旋转磁场对转子的转速n 12= n 1 – n ；转子旋转磁场对定子的转速n 21= n 1；转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速为0；转子旋转磁场对转子的转速n 22 = n 1 – n 。
(a) n =0，s =1（起动瞬间）
(1) n 11=1500 r/min
(2) n 12=1500 – 0 =1500r/min (3) n 22=1500 – 0 =1500r/min (4) n 21=1500 r/min (5) 0
(b) .31
150010001500m in /1000150032=-==?=s r n ，
(1) n 11=1500 r/min
(2) n 12=1500 – 1000 =500r/min (3) n 22=1500 – 1000 =500r/min (4) n 21=1500 r/min (5) 0
(c) m in /1470150098.0.)1(02.00r n s n s =?=-==时，
(1) n 11=1500 r/min
(2) n 12=1500 – 1470 =30r/min
(3) n 22=1500 – 1470 =30r/min (4) n 21=1500 r/min (5) 0
例15．3 Y112M —4绕线型异步电动机的技术数据如下：
28.8kW 380V Δ接法 1440r/min 82.0cos =φ η=84.5%
T st /T N =1.8 I st /I N =2.2 T max /T N =2.0 50Hz 试求：（1）起动转矩和最大转矩；
（2）转矩为288N ·m 时，电动机的转速； （3）若负载转矩同（2），电网电压突然降低了20%，电动机能否正常转动；若立即重新起动，电动机能否转动？
（4）若采用转子串接电阻使电动机起动，电动机能否正常转动。 解：根据电动机的机械特性曲线可分析出所提问题。
（1）)(1911440
8
.289550)(9550m N n Kw P T N N N ?=== )(8.3431918.1m N T T T T N N
st
st ?=?==
)(3821910.2max
max m N T T T T N N
?=?==
（2）在电动机匀速转动时，根据转矩平衡方程式T =T 0+T 2≈T 2知，当负载转矩为288N ·m 时，电动机的电磁转矩约为288N ·m 。
mi n
/955288
8
.289550)(9550r T KW P n N === （3）起动转矩和最大转矩与电压的平方成正比，因此有
64.0)(2
'max 'max ==N
U U T T m N T ?=?=24438264.0'
max
最大转矩小于负载转矩，电动机会因带不动负载而停止转动，出现闷车现象，电动机的工作状态和起动瞬间相同，工作电流很大，电动机发热，以致烧坏。
64.0)(2
''==N
st st U U T T m N T st ?=?=2208.34364.0'
若立即重新起动，因起动转矩小于负载转矩，所以电动机不能起动。
（4 转子串接电阻能提高起动转矩，但是不能提高最大转矩，所以，电动机仍不能正常转动。
例15．4 某机床由两台三相异步电动机M 1及M 2拖动，要求： （1）M 1起动后M 2才能起动； （2）M 2能用电器实现正反转； （3）M 2停车后M 1才能停车； （4）有短路、零压及过载保护。 试画出控制线路。
解: 据题意绘出控制线路，如图15．6所示。
图15．6
图15．6所示电路中，SB 为紧急停车按钮，SB 2为电动机M 2的停车按钮，SB 3为电动机M 1的停车按钮。与SB 3并联的接触器KM F 和KM R 的常开触点的作用是在电动机M 2不论是正转还是反转运行期间，如按下电动机M 1的停车按钮SB 3，接触器KM 不会断电，电动机M 1也不会停止运行。只有先按下电动机M 2的停车按钮SB 2，使接触器KM F 或KM R 断电后，即使电动机M 2停车，且并联在SB 3两端的常开触点KM F 和KM R 断开后，再按下SB 3，才能使接触器KM 断电，且电动机M 1停车。
四、习题选解
15-5 解：共13种电压1V ，2V ，3V ，4V ，
5V ，6V ，7V ，8V ，9V ，10V ，11V ， 12V ，13V 。 15-14 解：（a ）满足停车的要求，不满足起动的要求；（b ）只能点动操作，不能满足起动和停车的要求；（c ）满足起动的要求，不满足停车的要求。
15-15 解：控制电路如题15-16a 图所示。 当S 闭合时，SB 1为连续运行按钮；
当S 打开时，SB 1为点动按钮。SB 2为停止按钮。
15-16 解：（1）磁感应强度，线圈中的电流和铜损均减小； （2）磁感应强度减小，线圈中的电流和铜损
均不变；
（3）电流和铜损不变，磁感应强度加倍； （4）磁感应强度，线圈中的电流和铜损均减小；
（5）磁感应强度，线圈中的电流和铜损均增大；
15-19 解：当负载为3.5Ω时，5.3)(23
1'
?=N N R L
Q
当负载为8Ω时，8)(23
21
'
?+=N N N R L
所以 8)(5.3)(
2321231?+=?N N N N N 得到 2
115.3832≈-=N N 15-21 解：（1）电动机的额定转矩)(48.991440
15
9550)(9550
m N n Kw P T N N N ?===； （2）kW 951.16W 1695185.0A 3.30V 380
3cos 31==???==N N N N I V P ? 效率885.0kW 951.16/kW 15/1===N N N P P η； （3）若电源线电压为220V ，该电动机的转矩将降低到原来的%5.33)380
220(
2
≈，不能满载运行。
15-22 解：当电源电压为220V 时：
（1） 这台电动机的定子绕组应联接成△，这时电动机的额定电流
A I I N N 085.114.633'=?==
额定功率和额定转速不变；
（2） 这时起动电流A I I N st 41.77058.1177'
'=?==,
起动转矩)(89.212880
3
95502.2)(95502.22.2'
m N n Kw P T T T N N N st st
?=?=?=== （3） 若定子绕组作Ｙ联接，起动电流和起动转矩
这时起动电流A I I N st
87.253
14.677'
'''=??==,
起动转矩：
)(3.72880
3
9550
)3
1(
2.2)
(9550)31(2.2)3
1(
2.2222''
'm N n Kw P T T T N
N N
st st ?=??=??=?==
第三章磁路与变压器模拟考题 一、填空 1 、铁磁材料的磁性能主要表现为：____、_____ 和_____ 。 2 、铁磁材料按其磁性能可分为:_____ 、____ 和_____ 。 3 、在交流铁心线圈电路中，线圈上损耗的功率称为____ ；铁心中损耗的功率称为____ ，该损耗包括____ 损耗和_____ 损耗两部分。 4 、交流铁心线圈电源电压不变，若频率减少一半则线圈电流增至____倍，铜损增至____倍 5 、在直流铁心线圈中磁通不仅与_____有关而且还与磁路的_____有关。而在 交流铁心线圈中，磁通仅与______有关 二、判断题： 1 、变压器的额定容量等于变压器的实际输出功率。（） 2 、变压器的二次侧额定电压 U 2N 在电力系统中是指变压器一次侧施加额定电压时的二次侧空载电压有效值。（） 3 、当变压器一次绕组电压 U 1 一定时，感性负载的功率因素越低，二次绕组电压 U 2 增加的越快。（） 4 、小型变压器的电压变化率一般可达 20% 。（） 5 、将铁心线圈接在直流电源上，若铁心截面积增大，其它条件不变，则铁心磁通将减小。（） 三、选择题： 1 、电力变压器的电压变化率一般在（） A 、 10 % B 、 5 % C 、 20 % D 、 15 % 2 、将交流铁心线圈的铁心截面积增大时，其它条件不变则线圈中电流和磁通（） A 、不变Φ增大 B 、 I 增大Φ不变 C 、 I 减小Φ减小 D 、 I 减小Φ不变
3 、在额定负载时大型电力变压器的效率可达（） A 、 96 % ～ 99 % B 、 90 % ～ 96 % C 、 60 % ～ 90 % D 、 70 % ～ 85 % 4 、变压器二次侧额定电压 220V 空载时电压 230V ，实际运行电压 215V 则其电压变化率为 ( ) A 、 6.5 % B 、 4.3 % C 、 2.3 % D 、 6.8 % 5 、变压器一次侧的等效阻抗为 110Ω、二次侧的电阻性负载为 27.5Ω，则变压器变比是（） A 、 1 B 、 2 C 、 3 D 、 4 四、问答： 1 、为什么各交流电机、电器和变压器铁心普遍采用硅钢片叠成？ 2 、、有一台变压器在修理后铁心出现气隙，这时铁心的磁阻、工作磁通以及励磁电流有何影响？ 3 、试述变压器的基本组成和作用。 五、计算： 1 、已知信号源的交流电动势 E=2.4V ，内阻 R 0 =600Ω，通过变压器使信号源与负载完全匹配，若这时负载电阻的电流 I L =4mA ，则 (1) 负载电阻应为多大？ (2) 负载的最大功率为多大？ 2 、有一交流铁心线圈接在 220V 、 50HZ 的正弦交流电源上，线圈的匝数为 73 3 匝，铁心截面积为 13cm 2 , 求： (1) 铁心中的磁通最大值和磁感应强度最大值是多少？ (2) 若在铁心上再套一个匝数为 60 的线圈，则此线圈开路电压为多少
磁路与变压器 一、选择题： 1、一台Y，d11连接的三相变压器，额定容量S N＝630kVA，额定电压U N1／U N2 ＝10／0.4kV，二次侧的额定电流是：（正确答案是:C） A、 21A B、 36.4A C、 525A D 、909A 2、变压器的额定容量是指： （正确答案是:C） A、一、二次侧容量之和 B、二次绕组的额定电压和额定电流的乘积所决定的有功功率 C、二次绕组的额定电压和额定电流的乘积所决定的视在功率 D 一、二次侧容量之和的平均值 3、变压器铁芯中的主磁通Φ按正弦规律变化，绕组中的感应电动势： （正确答案是:C） A、正弦变化、相位一致 B、正弦变化、相位相反 C、正弦变化、相位滞后900 D 正弦变化、相位与规定的正方向无关 4、一台变压器，当铁芯中的饱和程度增加时，励磁电抗Xm： （正确答案是:B） A、不变 B、变小 C、变大 D 都有可能 5、一台原设计为50Hz的电力变压器，运行在60Hz的电网上，若额定电压值不变，则空载电流： （正确答案是:A） A、减小 B、增大 C、不变 D 减小或增大 6、变压器在( )时，效率最高。： （正确答案是:A） A、额定负载下运行
B、空载运行 C、轻载运行 D 超过额定负载下运行 7、额定电压为10／0.4kV的配电变压器，连接组别一般采用( )接线方式。： （正确答案是:C） A、 Y，y0 B、 D，y11 C、 Y，yn0 D Y，d11 8、多台变压器在并联运行时： （正确答案是:D） A、容量较大的变压器首先满载 B、容量较小的变压器首先满载 C、短路阻抗百分数大的变压器首先满载 D 短路阻抗百分数小的变压器首先满载 9、一台双绕组变压器改接成自耦变压器，变比之间的关系可表示为： （正确答案是:A） A、 Ka＝1＋K B、 Ka＝K－1 C、 K＝Ka＋1 D K＝Ka 10、自耦变压器的变比Ka一般： （正确答案是:B） A、≥2 B、≤2 C、≥10 D ≤10 11、变比k=2的变压器，空载损耗250W(从低压侧测得)，短路损耗1000W(从高压侧测得)，则变压器效率最大时，负载系数βm=( )： （正确答案是:C ） A、 1 B、 2 C、 0.5 D 0.25 12、若将变压器一次侧接到电压大小与铭牌相同的直流电源上，变压器的电流比额定电流( )： （正确答案是:D）
第五章磁路与变压器习题参考答案 一、填空题： 1．变压器运行中，绕组中电流的热效应所引起的损耗称为损耗；交变磁场在铁心中所引起的损耗和损耗合称为损耗。损耗又称为不变损耗；损耗称为可变损耗。 2．变压器空载电流的分量很小，分量很大，因此空载的变压器，其功率因数，而且性的。 3．电压互感器在运行中，副方绕组不允；而电流互感器在运行中，副方绕组不允许。从安全的角度出发，二者在运行中，绕组都应可靠地接地。 4．变压器是能改变、和的的电气设备。 5．三相变压器的额定电压，无论原方或副方的均指其；而原方和副方的额定电流均指其。 6．变压器空载运行时，其是很小的，所以空载损耗近似等于。 7．电源电压不变，当副边电流增大时，变压器铁心中的工作主磁通Φ将基本维持不变。 二、判断题： 1. 变压器的损耗越大，其效率就越低。（） 2. 变压器从空载到满载，铁心中的工作主磁通和铁损耗基本不变。（） 3. 变压器无论带何性质的负载，当负载电流增大时，输出电压必降低。（） 4. 电流互感器运行中副边不允许开路，否则会感应出高电压而造成事故。（） 5. 互感器既可用于交流电路又可用于直流电路。（） 6. 变压器是依据电磁感应原理工作的。（） 7. 电机、电器的铁心通常都是用软磁性材料制成。（） 8. 自耦变压器由于原副边有电的联系，所以不能作为安全变压器使用。） 9. 变压器的原绕组就是高压绕组。（） 三、选择题： 1. 变压器若带感性负载，从轻载到满载，其输出电压将会（） A、升高； B、降低； C、不变。 2. 变压器从空载到满载，铁心中的工作主磁通将） A、增大； B、减小； C、基本不变。 3. 电压互感器实际上是降压变压器，其原、副方匝数及导线截面情况是（）
第三章 三相变压器及运行 目录 第一节 三相变压器的磁路 (1) 第二节 三相变压器的连接组 (2) 第三节 三相变压器绕组连接法及其磁路系统对电动势波形的影响 (5) 第四节 变压器的并联运行 (7) 小结 (11) 思考题 (12) 第一节 三相变压器的磁路 三相变压器的磁路系统可分为各相磁路彼此独立和各相磁路彼此相关两类。 一、各相磁路彼此独立 如把三个完全相同的单相变压器的绕组按一定方式作三相连接便构成为三相变压器，常称为三相变压器组，如图3-1所示。这种变压器的各相磁路是彼此独立的，各相主磁通以各自铁芯作为磁路。因为各相磁路的磁阻相同，当三相绕组接对称的三相电压时，各相的励磁电流也相等。 图3-1 三相变压器组的磁路系统 二、各相磁路彼此相关 如果把图3-1的三个单相铁芯合并成如图3-2(a)所示的结构，图中，通过中间三个芯柱的 磁通便等于三相磁通的总和。当外施电压为对称三相电压，三相磁通也对称，其总和 ，即在任意瞬间，中间芯柱磁通为零。因此，在结构上可省去中间的芯 柱，如图3-2(b)所示。这时，三相磁通的流通情形和星形接法的电路相似，在任一瞬间各相磁通均以其它两相为回路，仍满足了对称要求。为生产工艺简便，在实际制作时常把三个芯柱排列在同一平面上，如图3-2(c)所示。人们称这种变压器为三相三铁芯柱变压器，或简称为三相铁芯式变压器。三芯柱变压器中间相的磁路较短，即使外施电压为对称三相电压，
三相励磁电流也不完全对称，其中间相励磁电流较其余两相为小。但是与负载电流相比励磁电流很小，如负载对称，仍然可以认为三相电流对称。 图3-2 三相铁芯式变压器的磁路系统 第二节三相变压器的连接组 一、三相变压器绕组的接法 在三相变压器中，我们用大写字母A、B、C表示高压绕组的首端，用X、Y、Z表示 高压绕组的末端，用小写字母a、b、c表示低压绕组的首端，用x、y、z表示低压绕组的末端。 对于电力变压器，不论是高压绕组或是低压绕组，我国电力变压器标准规定只采用星形接法或三角形接法。兹以高压绕组为例，把三相绕组的三个末端连在一起，而把它们的首端引出，便是星形接法，以字母Y表示。如图3-3(a)所示。如把一相的末端和另一相的首端连接起来，顺序连接成一闭合电路，便是三角形接法，以字母D表示。三角形接法有两种连接顺序，一种按AX-CZ-BY顺序，如图3-3(b)所示; 一种按AX-BY-CZ顺序，如图3-3(c)所示。 因此，三相变压器可以连结成如下几种形式：①Y y或YN y或Y yn; ②Y d或YN d; ③D y 或D yn; ④D d。其中大写表示高压绕组接法，小写表示低压绕组接法，字母N、n是星形接法的中点引出标志。 图3-3 三相绕组连接法 (a)Y连接法； (b) D连接法AX-CZ-BY; (c) D连接法AX-BY-CZ 二、连接组别及标准连接组
第三章变压器 3.1 变压器中主磁通和漏磁通的性质和作用有什么不同？在分析变压器时怎样反映其作用？它们各由什么磁动势产生？ [答案] 3.2 变压器的R m、X m各代表什么物理意义？磁路饱和与否对R m、X m有什么影响？为什么要求X m大、R m小？ [答案] 3.3 变压器额定电压为220/110V，如不慎将低压侧误接到220V电源后，将会发生什么现象？ [答案] 3.4 变压器二次侧接电阻、电感和电容性负载时，从一次侧输入的无功功率有何不同？为什么？ [答案] 3.5 变压器的其它条件不变，在下列情况下, X1σ, X m各有什么变化？ (1) 一次、二次绕组匝数变化±10%； (2) 外施电压变化±10%； (3) 频率变化±10%。 [答案] 3.6 变压器的短路阻抗Z k、R k、X k的数值，在短路试验和负载运行两种情况下是否相等？励磁阻抗Z m、R m、X m的数值在空载试验和负载运行两种情况下是否相等？ [答案]
3.7 为什么变压器的空载损耗可以近似地看成铁损耗?为什么短路损耗可以近 似地看成铜损耗？负载时，变压器真正的铁损耗和铜损耗分别与空载损耗、短路损耗有无差别？为什么？ [答案] 3.8 当负载电流保持不变，变压器的电压变化率将如何随着负载的功率因数而变化？ [答案] 3.9 两台完全相同的单相变压器，一次侧额定电压为220/110，已知折合到一次侧的参数为：一、二次侧漏抗的标么值Z1*=Z2*=0.025∠60ο，励磁电抗的标么值Z m*=20∠60ο，如图所示把两台变压器一次侧串联起来，接到440∠0οV的电源上，求下述三种情况一次侧电流的大小(用标么值表示)。 [答案] 题3.9图 （1）端点1和3 相连，2和4相连； （2）端点1和4 相连，2和3相连； （3）第Ⅰ台变压器二次侧开路，第Ⅱ台变压器二次侧短路。
第3章 磁路和变压器习题解答 习题 A 选择题 3-1磁感应强度单位是（ ）。A A.特[斯拉]（T） B.韦[伯]（Wb） C.伏秒（V·s） 3-2磁性物质的磁导率不是常数，因此（ ）。C A.Φ与I 成正比 B.Φ与B 不成正比 C. B 与H 不成正比 3-3在直流空心线圈置入铁心后，如在同一电压作用下，则电流I（ ）。B A.增大 B.减小 C.不变 3-4在直流空心线圈置入铁心后，如在同一电压作用下，则磁通（ ）。A A.增大 B.减小 C .不变 3-5在直流空心线圈置入铁心后，如在同一电压作用下，则电感L（ ）。A A.增大 B.减小 C.不变 3-6在直流空心线圈置入铁心后，如在同一电压作用下，则功率P（ ）。B A.增大 B.减小 C.不变 3-7 铁心线圈中的铁心到达磁饱和时，则线圈电感L（ ）。B A. 增大 B.减小 C.不变 3-8在交流铁心线圈中，如将铁心截面积减小，其它条件不变，则磁动势( ) 。A A.增大 B.减小 C.不变 3-9交流铁心线圈的匝数固定，当电源频率不变时，则铁心中主磁通的最大值基本上决定 于（ ）。C A.磁路结构 B.线圈阻抗 C.电源电压 3-10为了减小涡流损耗，交流铁心线圈中的铁心由钢片（ ）叠成。C A. 垂直磁场方向 B.任意 C. 顺磁场方向 3-11 当变压器的负载增加后，则（ ）。A A.一次侧电流1I 和二次侧电流2I 同时增大 B.二次侧负载电流2I 增大, 一次侧电流1I 保持不变 C.铁芯中磁通m Φ增大 3-12 50Hz 的变压器用于30Hz 是，则（ ）。C A.一次侧电压1U 降低 B.m Φ近于不变 C.可能烧坏绕组 3-13 一台10/0.4Kv，Δ/Y 连结的三相变压器的变比是（ ）。B A.25 B.43.3 C.14.43 3-14变压器额定容量的单位是（ ）。B A.kVar B. kV·A C. kW B 基本题
第三章变压器 1.变压器的定义：它是一种静止的电机，通过线圈间的电磁感应关系，将某一等级 的交流电压转换为同频率的另一等级的交流电压。 2.变压器的用途： 3.电力变压器：用于电力系统升、降电压的变压器。 3.1 变压器的基本结构和额定值 一、变压器的基本结构 1.铁心：构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组的骨架。铁心由铁心柱和铁轭两 部分构成。铁心柱上套绕组，铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁路。①材料： 0.35mm厚涂有绝缘漆膜的硅钢片，导磁性能好，可减少铁损； ②铁心结构：心式和壳式； ③迭片方式：交迭式迭装
2. 绕组： 绕组是变压器的电路部分，它由铜或铝绝缘导线绕制而成。 一次绕组（原绕组）：输入电能 二次绕组（副绕组）：输出电能 它们通常套装在同一个心柱上，一次和二次绕组具有不同的匝数，通过电磁感应作用，一次绕组的电能就可传递到二次绕组，且使一、二次绕组具有不同的电压和电流。 其中，两个绕组中，电压较高的称为高压绕组，相应的电压较低的称为低压绕组。从高、低压绕组的相对位置来看，变压器的绕组又可分为同心式、交迭式。由于同心式绕组结构简单，制造方便，所以，国产的均采用这种结构，交迭式主要用于特种变压器中。 3.油箱和冷却装置： 变压器油的作用：绝缘和冷却 2
淮北职业技术学院机电工程系 第 3 页 4.绝缘套管：用于引线 5.保护装置和其他 二、变压器的分类 1、用途分：升压变压器、降压变压器； 2、相数分：单相变压器和三相变压器； 3、线圈数：双线圈变压器、三线圈变压器和自耦变压器； 4、铁心结构：心式变压器和组式变压器； 5、冷却介质和冷却方式：油浸式变压器和干式变压器等； 6、容量大小：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。 三、变压器的型号和额定值 1、型号：表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容。 例如：SL-500/10：表示三相油浸自冷双线圈铝线，额定容量为500kVA ，高压侧 额定电压为10kV 级的电力变压器。 2、额定值： 额定值是制造厂对变压器在指定工作条件下运行时所规定的一些量值。额定值通常标注在变压器的铭牌上。变压器的额定值主要有： N S ：铭牌规定在额定使用条件下所输出的视在功率。 N U ：指变压器长时间运行所承受的工作电压。 （三相为线电压） N U 1：规定加在一次侧的电压； N U 2：一次侧加额定电压，二次侧空载时的端电压。 N I ：变压器额定容量下允许长期通过的电流有N I 1和N I 2（三相为线电流） 。 N f ：我国工频：50Hz ；
第15章 电机与电气控制技术基础 一、基本要求 1．了解磁路的概念，理解分析磁路的基本定律，了解铁心线圈电路中的电磁关系、电压电流关系以及功率与能量问题，特别要掌握m fN U Φ≈44.4这一关系式； 2．了解变压器的基本构造、工作原理、名牌数据、外特性和绕组的同极性端，掌握其电压、电流、阻抗变换功能，了解电磁铁的吸力以及交流电磁铁与直流电磁铁的异同； 3．了解三相异步电动机的基本构造、转动原理、机械特性和经济运行，掌握起动和反转的方法，了解调速和制动的方法，并理解三相异步电动机的名牌数据的意义； 4. 了解常用控制电器的基本结构、动作原理和控制作用，并具有初步选用的能力； 5．掌握三相鼠笼式电动机的直接起动和正反转的控制线路，并了解行程控制和时间控制。 二、阅读指导 (一)、磁路与铁心线圈电路 在学习本章时，要注意如磁路与电路、直流励磁铁心线圈电路与交流励磁铁心线圈电路、交流铁心线圈电路与交流空心线圈电路、直流铁心线圈电路与直流空心线圈电路等的联系与区别，以便理解与掌握。 1．磁路与电路的比较 在电机、变压器、电磁铁、电磁测量仪表以及其他各种铁磁元件中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题，两者往往是相关联的，只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对上述的各种铁磁元件作全面的分析。 磁路和电路有很多相似之处，但分析与处理磁路比电路要有难度，例如：在处理电路时一般不涉及电场问题，而在处理磁路时离不开磁场的概念；在处理电路时一般可以不考虑漏电流(因为导体的电导率比周围介质的电导率大得多)，但在处理磁路时一般都要考虑漏磁通(因为磁路材料的磁导率比周围介质的磁导率大得不太多)；)磁路的欧姆定律与电路的欧姆定律只是在形式上相似，由于μ不是常数，它随励磁电流而变，所以不能直接应用磁路欧姆定律来计算，它只能用于定性分析；在电路中，当E =0时，I =0，但在磁路中，由于有剩磁，当F ＝0时，0≠Φ；在电磁关系、电压电流关系以及功率与能量等问题上，分析交流铁心线圈电路也比分析空心线圈电路复杂得多。 2．磁化曲线 当线圈中有磁性物质存在时(设磁路由相同截面的单一材料构成)，磁感应强度B 与磁场强度H 不成正比，由于磁通Φ与B 成正比(Φ=SB )，励磁电流I 与H 成正比(Hl IN =)，因此Φ与I 也不成正比。于是由下式 H B = μ,I N ΦL = 可见，在存在磁性物质的情况下，磁导率μ和线圈的电感L 都不是常数，它们随线圈中的 励磁电流而变，铁心线圈是一个非线性电感元件。这个非线性关系如图15．1所示，两者是对应的。 3．磁路的基本定律 安培环路定律
第3章 磁路和变压器 A 选择题 3.1.1 磁感应强度的单位是( )。 （1）韦[伯](Wb) (2)特[斯拉]（T） （3）伏秒（V·S） 3.1.2 磁性物质的磁导率μ不是常数，因此（ ）。 （1）B与H不成正比 （2）Φ与B不成正比 （3）Φ与I不成正比 3.2.1 在直流空心线圈中置入铁心后，如在同一电压作用下，则电流I（ ），磁通Φ（ ）， 电感L（ ）及功率P（ ）。 电流：（1）增大 （2）减小 （3）不变 磁通：（1）增大 （2）减小 （3）不变 电感：（1）增大 （2）减小 （3）不变 3.2.2铁心线圈中的2到达磁饱和时，则线圈电感L（ ）。 （1）增大 （2）减小 （3）不变 3.2.3 在交流铁心线圈中，如将铁心截面积减小，其他条件不变，则磁通势（ ）。 （1）增大 (2)减小 （3）不变 3.2.4 交流铁心线圈的匝数固定，当电源频率不变时，则铁心中主磁通的最大值基本上决定 于（ ）。 (1)磁路结构 （2）线圈阻抗 （3）电源电压 3.2.5 为了减小涡流损耗，交流铁心线圈中的铁心由钢片（ ）叠成。 （1）垂直磁场方向 (2)顺磁场方向 （3）任意 3.2.6 两个交流铁心线圈除了匝数(N1>N2)不同外，其他参数都相同。如将它们接在同一交流 电源上，则两者主磁通的最大值Φm1( ) Φm2。 （1）> （2）< （3）＝ 3.3.1 当变压器的负载增加后，则（ ）。 （1）铁心中主磁通Φm增大 （2）二次侧负载电流I2增大，一次侧电流I1不变 （3）一次侧电流I1和二次侧电流I2同时增大 3.3.2 50H Z的变压器用于25H Z时，则（ ）。 （1）Φm近于不变 （2）一次侧电压U1降低 （3）可能烧坏绕组 3.4.1 交流电磁铁在吸合过程中气隙减小，则磁路磁阻（ ）,铁心中磁通Φm（ ），线圈电 感（ ），线圈感抗（ ），线圈电流（ ），吸力（ ）。 磁阻：（1）增大 （2）减小 （3）不变 磁通：（1）增大 （2）减小 （3）近于不变 电感：（1）增大 （2）减小 （3）不变 感抗：（1）增大 （2）减小 （3）不变 电流：（1）增大 （2）减小 （3）不变 吸力：（1）增大 （2）减小 （3）近于不变 3.4.2直流电磁铁在吸合过程中气隙减小，则磁路磁阻（ ）,铁心中磁通（ ），线圈电感（ ）， 线圈电流（ ），吸力（ ）。 磁阻：（1）增大 （2）减小 （3）不变 磁通：（1）增大 （2）减小 （3）不变
第三章 三相变压器 §3-1．三相变压器的磁路 1．三相变压器组 三相变压器的磁路系统可分为各相磁路彼此独立和各相磁路彼此相关的两类。 图3-1 三相组成磁路系统 三相是由变压器由三个单相磁通沿各自的磁路闭合，彼此毫 无关系，所以三相变压器组的磁路系统属于彼此无关的一种。当原边加上三相对称电压时， 变压器组成的，由于各相的三相主磁通? φA，? φB，? φ特点：（1）三相磁路彼此无关相互独立 C 也是对称的，因此三相空载电流也是对称的。 ? ? ? （2）三相磁通对称φA ，φB ，φ大小相等，互差120o （3）三相激磁电流对称 2．三相相磁通对称其总和A+ B C=0，即在任何瞬间，中间芯柱磁通为零，所以在结构上可省去中间的芯柱。 外两相的磁路闭合，故属于各相磁路彼此相关的一种。 （2）三相磁通代数和为零 C 心式变压器 三个单相铁芯由于三? φ? φ+? φ三相磁能的流通均以其它两相为回路，为了简便，把三个芯板排列在芯柱同一平面上。 在这种磁路中，因每相主磁通都要借另而且三相磁路长度不相等，B 相最短，A、C 磁路较长的i ,i 相等,i 较小，但与A 0oC oB 外接电压相比，如电压对称，仍然认为三相电流对称。 特点：（1）三相磁路彼此相关 （3）三相的空载电流不对称
由于与负载电流相比，励磁电流很小，如负载对称，仍可认为三相电流对称。 三相芯式变压器的磁路系统 §3-2．三相变压器的电路系统——联接组 1．单相变压器（1）同名端（同极性端） 个绕组而言无极性，但当两个绕组同时链着一个磁通极性。 “●”表示。 首末a ）图：当 图3-2 绕组的标志方式 由于感应电动势是交变的，对于一时，感应电动势存在着相对例如，在某一瞬间，高压绕组正电位，则低压绕组必定有一个端点也为正电位，把这两个极性相同的端点称为同极性端，用 图3-3 端的两种标法 （dt d Φ 增加时，根据楞次定律，两个绕组感应电势瞬时实际方向应从2指向1，4椤次指向3。因为定律说：当磁通增加o >dt d Φ 时，产生感应电动势，如能产生电流，该电 流又能产生磁通的话，该磁通的作用是企图阻止原磁通的增加。 所以：、为同极性端。、为同极性端或者说： 13 24。
第二章变压器 一、填空: 1.★一台额定频率为60HZ得电力变压器接于50HZ,电压为此变压器得5/6倍额定电压得电网 上运行,此时变压器磁路饱与程度 ,励磁电流 ,励磁电抗 ,漏 电抗。 答:饱与程度不变,励磁电流不变,励磁电抗减小,漏电抗减小。 2.三相变压器理想并联运行得条件就是 (1) ,(2) ,(3) 。 答:(1)空载时并联得变压器之间无环流;(2)负载时能按照各台变压器得容量合理地分担负 载;(3)负载时各变压器分担得电流应为同相。 3.★如将变压器误接到等电压得直流电源上时,由于空载电流将 ,空载损耗 将。 答:空载电流很大,空载损耗很大。 4.★一台变压器,原设计得频率为50HZ,现将它接到60HZ得电网上运行,额定电压不变,励磁 电流将 ,铁耗将。 答:减小,减小。 5.变压器得副边就是通过对原边进行作用得。 答:电磁感应作用。 6.引起变压器电压变化率变化得原因就是。 答:负载电流得变化。 7.★如将额定电压为220/110V得变压器得低压边误接到220V电压,则激磁电流 将 ,变压器将。 答:增大很多,烧毁。 8.联接组号不同得变压器不能并联运行,就是因为。 答:若连接,将在变压器之间构成得回路中引起极大得环流,把变压器烧毁。 9.★★三相变压器组不宜采用Y,y联接组,主要就是为了避免。 答:相电压波形畸变。 10.变压器副边得额定电压指。 答:原边为额定电压时副边得空载电压。 11.★★为使电压波形不发生畸变,三相变压器应使一侧绕组。 答:采用d接。 12.通过与实验可求取变压器得参数。 答:空载与短路。 13.变压器得参数包括 , , , , 。 答:激磁电阻,激磁电抗,绕组电阻,漏电抗,变比。 14.在采用标幺制计算时,额定值得标幺值为。 答:1。 15.既与原边绕组交链又与副边绕组交链得磁通为 ,仅与一侧绕组交链得磁通 为。 答:主磁通,漏磁通。 16.★★变压器得一次与二次绕组中有一部分就是公共绕组得变压器就是。 答:自耦变压器。