制作：王治斌。
2023年6月22日。
第一节、变压器部分需要掌握的基本内容：
1、 变压器的空载损耗（又称铁损）
变压器一次侧加上额定电压，二次侧开路时的损耗。即空载损耗是变压器空载状态时有功功率的损耗（又称铁损）。
2、变压器的短路损耗（又称铜损）
把变压器二次侧绕组短路，在一次侧绕组中通入额定电流时的变压器的损耗（理论上通入额定电流，但实际试验时只能通入额定电流的5％～10％）。短路损耗是指变压器原副线圈上的绕组（内阻）损耗。由于该损耗是消耗在绕组内阻上的有功损耗，所以又称为铜损。
短路试验时，使变压器电流等于额定值的外加电压，称为短路电压uk。短路电压通常用额定电压的百分数表示，即。
uk=短路电压是变压器的一个重要参数，它表示额定负载时，漏阻抗压降的大小。uk愈小，变压器的输出电压负载变化引起的波动愈小。但如果uk过小，当变压器一旦发生短路故障时，将产生过大的短路电流。
所以在设计变压器时应当兼顾电压波动和短路电流两方面的影响和要求。一般电力变压器的短路电压uk约为5～10%。
3、变压器的标幺值。
标幺值等于实际值与基准值之比，基准值是人为选定的，与同单位的固定值。
标幺值公式是。
如何理解标幺值，例如当电压的基准值取作10kv时，9kv实际值的电压标幺值是0.9，表明它具有0.9倍基准值电压的大小；如果10kv电压的标幺值是1，则表明它具有1倍基准值电压的大小。
因此，标幺值可以理解为用1（幺）的多少倍来表示物理量的相对大小。用标量的上标“*”星键表示，如“u*”。
采用标幺值有以下优点：
1）便于分析、比较不同物理量之间的关系；
2）便于简化计算的工作量；
3）可以简化一些计算公式。
所以，变压器铭牌上只标明，而不给出原、副边短路电压的实际值。
4、变压器的运行特性。
1）外特性和电压变化率。
变压器的外特性是指原边电压和负载功率因素均为常量时，副边端电压随负载电流变化的曲线。如下图。
变压器外特性曲线图。
外特性表明，变压器的副边电压是随负载电流变化而变化的，而且副边电压的变化又与负载性质有关。
变压器副边电压随负载变化的程度表明供电电压的稳定性，可以用电压的变化率表示（也称电压调整率）。用公式表示为。
式中： u20---副边开路电压，因为原边电压为额定值，所以副边的开路电压也视为额定电压，即u20=u2e；
u2---副边负载电压。
变压器的电压变化率的定义：当原边电压为额定值和负载功率因数一定时，副边开路电压与副边负载电压的算术差现对于副边开路电压的百分值。
2）变压器的负载系数。
把任一负载下的副边电流与变压器副边额定电流的比值，叫做变压器的负载系数，用“β”表示。即。
从上式不难看出，负载系数，也就是原、副边电流的标幺值。当β=1时，电压的变化率就是额定电流时的电压变化率。
5、变压器的效率特性。
由于变压器没有旋转部分，它是改变电压、传递能量的设备。通常般效率比较高，可达到95～98%。但传递能量过程中要消耗一部分能量，这就是我们常所的变损，即铁损和铜损。
通过变压器输入功率p1与输出功率p2的函数推演，我们引入一个数学关系式，即变压器的效率公式：
变压器的效率定义：是指它的输出功率p2与输入功率p1之比的百分数，用η表示。
6、变压器的效率曲线图。
我们知道了变压器的负载系数和效率，就可以把两者之间的关系建立一个曲线图，来进一步表述。如下图所示。
变压器的效率曲线的定义：在负载功率因数csnψ2为定值时，变压器效率与负载系数的关系叫做变压器的效率曲线。
从曲线图可以看出，当变压器输出为零时，效率也为零；输出增大时，效率开始很快的上升，直到最大值，然后又开始下降。这时因为，变压器的铁损基本不随负载变化，因此负载小时效率低，而铜损则与负载电流的平方成正比，负载增大后，铜损增加很快，使效率又降低。
用数学分析可以证明，当铜损等于铁损时时，变压器的效率最高。
变压器的最大效率出现在负载系数β=0.5～0.6的时候。
7、 变压器并列运行应同时满足下列的条件：
1)变压器的结线组别相同；
2)变压器的变比相等；
3)变压器的阻抗电压相等。
第二节、电动机部分。
1、异步电动机。
1）应熟知三相异步电动机的工作原理。
将三相异步电动机定子绕组通入三相交流电后，在空气隙中便产生一旋转磁场，该磁场切割转子导体时，根据电磁感应定律，转子导体将产生感应电动势(可用发电机右手定则判断感应电动势的方向)，因而转子导体中，便有感应电流通过。根据载流导体在磁场中受力作用的原理，转子导体将受到一个与旋转磁场的旋转方向相同的电磁力(电磁力的方向可用电动机左手定则来判断)。在这个电磁力的作用下，转子便沿着旋转磁场的旋转方向转动起来，这就是异步电动机的简单工作原理。
2）异步电动机的三种运行状态。
电磁制动运行状态（1＜s＜+∞电动机运行状态（0＜s＜1）；发电机运行状态（∞＜s＜1）
3）异步电动机的转差与转差率的关系。
从异步电动机的工作原理可知，转子转动的基本条件是定子旋转磁场必须切割转子绕组，从而使转子绕组获得电磁转矩而旋转。如果转子的旋转速度等于旋转磁场的同步转速，即转子和旋转磁场没有相对运动，则转子绕组的感应电势等于零。因而电磁转矩就等于零。
电动机就应该停止转动。这就说明异步电动机只有在转子转速小于同步转速时才能转动运行。我们把转子转速速n和旋转磁场的同步转速n1之差，称转速差。
即： △n=n1-n
转差率是转速差与同步转速之比的百分数。用公式表示：
4）异步电动机转矩与电压之间的关系。
感应电动机的转矩是由转子绕组电流i2与定子绕组旋转磁场磁通φ相互作用而产生的，所以感应电动机的转矩决定于定子旋转磁通φ和转子电流有功分量i2cosφ2；即：m=cmφi2f cosφ2。式中cm是转矩常数，决定于电动机的构造。
由公式所知，电动机转矩m和旋转磁场磁通φ及转子电流i2乘积成正比，而转子电流又是切割磁通φ感应出来的，所以转子电流i2的大小与磁通φ也成正此，这样转矩也就与磁通φ2成正此，感应电动机的磁通φ的大小与外加叫压成正比，所以转矩m和电压u2成正比。因而，当外加电压有变化时，电动机的转矩就会有很大的变化。
5）三相异步电动机的空气隙，对电动机的影响。
三相异步电动机的空气隙，是决定电动机运行性能的一个重要因素。气隙过大将使磁阻和激磁电流增大，功率因数降低。气隙过小将使铁芯损耗增加，甚至难以启动鼠笼式转子。
所以电动机的空气隙不得过大过小。一般电动机的空气隙为0.2～1.
0毫米，大型电动机为1.0～1.5毫米。
6）异步电动机的损耗。
异步电动机的损耗共分五部分：
1、定子铜损：是指电流通过定子绕组电阻时产生的功率损耗。一般在大型电动机中，由于扁铜线的集肤效应，增加了有效电阻，定子铜损较大；
2、铁损：主要是指定子扼及定子齿的磁滞损耗和涡流损耗。虽然转子中也有铁损，但由于转子频率很低，转子的铁损是微不足道的，故可以忽略不计。
3、转子铜损，主要是在电动机起动时，由于集肤效应的影响所致。但电动机在运行时，由于转子频率低于8周/秒，故可忽略。
4、机械损耗，是由电动机的通风、摩擦等所引起。加强电动机的检查维护，改善轴承的润滑，都是减小机械损耗的有效办法。
5、附加损耗，包括铜中的附加损耗和铁中的附加损耗。铜中的附加损耗除集肤效应引起的以外，另外是由定子磁通的高次谐波在鼠笼转子里感应电流所产生的铜损耗。减少这部分损耗的办法是：
①定子采用短距绕组；②转子采用斜槽形式；③齿槽作适当配合。铁中的附加损耗是由气隙中高次谐波引起，一般电动机中附加损耗都不大。国家规定，附加损耗为输入功率的5%。
7)异步电动机的效率及其相关因素。
效率是衡量异步电动机损耗的一个量。由于异步电动机在运行时有损耗存在，它的输出功率恒小于输入功率。把输出功率p2与输入功率p1之比的百分数，叫异步电动机的效率，用字母η表示。即：
见异步电动机效率曲线图。
当负载小时，效率低。负载打时，效率随之增高；当负载为0.75～0.8pe时效率最高，一般异步电动机的效率均为75～92%。
影响异步电动机效率的因素有：①负载；②定子电压；③电源频率；④运行转速。
8）三相异步电动机的接线方式。
三相异步电动机的定子绕组究竟接成星形还是三角形，要根据电源电压和电动机名牌上标注的连接方法来确定。当接成星形时，相电流与线电流是相等的，而线电压是倍的相电压。若接成三角形，这时相电压和线电压相等，而线电流是倍的相电流。
接线方式是指定子绕组引出线的连接方式。接线方式不同，每相绕组所承受的电压就不同。电动机名牌接线方式标明为△/y、220v/380v，是指电动机绕组△形接线时，应接于220v线电压，接成y形接线时，则应接于380v线电压。
当380v电动机名牌接线方式标明为△/y、380v/660v，是指电动机绕组△形接线时，应接于380v线电压，接成y形接线时，则应接于660v线电压。
对于对称的三相负载，不管接成△形还是y形，定子绕组上的相电压是相等的。
9）异步电动机y—△降压起动，起动电流与启动转矩的关系。
1）比较两种接线方式的起动电流，如图所示。
图a、b是定子绕组的两种接法，z是起动时的定子绕组每相的等效阻抗。
当定子绕组接成星形（图a）起动时，电网线电流iqy就是定子绕组每相电流，而这时每相电压uxy为电网线电压ux-x的1/。即。
当定子绕组接成三角形（图b）直接起动时，则绕组相电压就是电网线电压，而电网线电流iq△是绕组每相电流ix△的倍，即。
比较两种接法起动时的起动电流，得到。
上式说明，在同样的电源电压下，用星形连接降压起动时的电流，是用三角形直接起动时的1/3 。
这种降压启动时的启动转矩，也减少到直接启动时的1/3，因为异步电动机的转矩与定子绕组电压的平方成正比，故有：
因此用y—△切换降压起动的方法只能用于负荷的轻载或空载起动。
2、直流电动机。
1）直流电动机原理。
通有电流的导体在磁场中受到电磁力的作用而产生运动，这是直流电动机旋转的根本原理。
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