1、机床电气系统装调与维修机床电气系统装调与维修王民权王民权 刘萍刘萍 梅晓妍梅晓妍宁波职业技术学院宁波职业技术学院模块模块1：变压器与电动机：变压器与电动机1-1 变压器的工作原理变压器的工作原理1-2 变压器的计算与选择变压器的计算与选择1-3 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理1-4 三相异步电动机三相异步电动机的运行的运行王民权王民权宁波职业技术学院宁波职业技术学院 教授教授1-2.变压器的计算与选择变压器的计算与选择学习内容学习内容1-2-1 变压器选择的一般条件变压器选择的一般条件1-2-2 控制变压器控制变压器1-2-3 *三相变压器三相变压器1-2-4 *自耦变压器自
2、耦变压器1-2-5 *仪用互感器仪用互感器1-2-6 *电焊变压器电焊变压器学习目标学习目标u了解各种变压器的结构特点了解各种变压器的结构特点u熟悉各种变压器的用途熟悉各种变压器的用途u掌握控制变压器的选择和计算方法掌握控制变压器的选择和计算方法1-2-1 变压器选择的一般条件变压器选择的一般条件 变压器的种类很多，本课程重点介绍机床用控制变压器的变压器的种类很多，本课程重点介绍机床用控制变压器的选择与参数计算。另对三相电力变压器、仪用互感器、电焊变选择与参数计算。另对三相电力变压器、仪用互感器、电焊变压器等略作介绍。压器等略作介绍。变压器选择的条件：变压器选择的条件：额定一次电压额定一次电压
3、U1N等于电源的供电电压；等于电源的供电电压；额定二次电压额定二次电压U2N等于负载的工作电压；等于负载的工作电压；额定视在功率大于或等于负载的视在功率。额定视在功率大于或等于负载的视在功率。电力变压器电力变压器电流互感器电流互感器控制变压器控制变压器自耦变压器自耦变压器电压互感器电压互感器电焊变压器电焊变压器1122NNNNNSUIUI1-2-2.控制变压器控制变压器 机床用控制变压器是个小容量的单相变机床用控制变压器是个小容量的单相变压器，主要满足机床照明、继电器、交流接压器，主要满足机床照明、继电器、交流接触器等设备的用电。触器等设备的用电。控制变压器是单相变压器，功率表达式控制变压器是
4、单相变压器，功率表达式如下：如下：控制变压器选择条件控制变压器选择条件：额定一次电压额定一次电压U1N等于电源的供电电压；等于电源的供电电压；额定二次电压额定二次电压U2N等于负载的工作电压；等于负载的工作电压；额定视在功率大于或等于负载的视在功率。额定视在功率大于或等于负载的视在功率。下面以机床上常用的控制变压器为例，说明控制变压器的下面以机床上常用的控制变压器为例，说明控制变压器的选择与计算过程。选择与计算过程。【学与练学与练-1-1】【例例1-2-1】某机床控制电路负载如下：一个照明灯的参数为某机床控制电路负载如下：一个照明灯的参数为36V、30W；3个个交流接触器交流接触器的参数均为的
5、参数均为36V、18W、功率因数、功率因数0.6；2个中间继电器的参数均为个中间继电器的参数均为36V、30W、功率因数、功率因数0.5。电。电源系统为线电压源系统为线电压380V的三相四线制供电线路，四台备选变压器的三相四线制供电线路，四台备选变压器参数如下：参数如下：变压器型号变压器型号额定一次电压额定一次电压U1N额定二次电压额定二次电压U2N容量容量SN（视在功率）（视在功率）BK-200/380380 V36V200VABK-150/380380 V36V150VABK-200/220220 V36V200VABK-200/220220 V48V200VA 为满足控制电路需要，试选择
6、可供使用的单相变压器的电为满足控制电路需要，试选择可供使用的单相变压器的电压和功率，计算其一二次侧的电流，并说明接入电路的方式。压和功率，计算其一二次侧的电流，并说明接入电路的方式。续续-1【解解】通过本例通过本例学习选择学习选择变压器、并能进行正确的接线。变压器要满足电源变压器、并能进行正确的接线。变压器要满足电源电压、负载电压和负载功率三个条件。电压、负载电压和负载功率三个条件。电源电压：电源电压：备用变压器的备用变压器的U1N分别是分别是380V和和220V，而电源为，而电源为380V三三相四线制系统，线电压为相四线制系统，线电压为380V、相电压为、相电压为220V，只要接法正确，两种
7、电，只要接法正确，两种电压都可满足要求。压都可满足要求。负载电压：负载电压：三组负载的工作电压为三组负载的工作电压为36V，其中三个备用变压器的，其中三个备用变压器的U2N为为36V，满足负载要求；，满足负载要求；4号备用变压器的号备用变压器的U2N为为48V，不满足负载要求。，不满足负载要求。负载统计：负载统计：负载数量多，列表负载数量多，列表统计如下统计如下：组别组别数量数量功率因数功率因数有功功率有功功率无功功率无功功率照明灯照明灯11.01 30=30 W0 Var交流交流接触接触器器30.63 18=54 W72 Var中间继电器中间继电器20.52 20=40 W69 Var功率汇
8、总功率汇总124 W141 Var负载的负载的视在功率视在功率188VA 变压器的视在功率应大于负载的计算功率，根据上表计算结果，变压器的视在功率应大于负载的计算功率，根据上表计算结果，1、3号号变压器额定容量变压器额定容量200VA，满足要求，满足要求，2号变压器容量号变压器容量150VA，不满足要求。，不满足要求。续续-2负载电流：负载电流：负载电流需要根据实际的负载大小进行计算负载电流需要根据实际的负载大小进行计算1号备用变压器的一二次负载电流分别为：号备用变压器的一二次负载电流分别为：12121881880.495 A5.222 A38036NNSSIIUU；3号号备用变压器的一二次负
9、载电流分别为：备用变压器的一二次负载电流分别为：12121881880.855 A5.222 A22036NNSSIIUU；接入电源接入电源1号备用变压器号备用变压器U1N为为380V，应该接在供电线路的，应该接在供电线路的线电压上线电压上；3号备用变压器号备用变压器U1N为为220V，应该接在供电线路的，应该接在供电线路的相电压上相电压上。提示：提示：变压器的选择不仅要考虑电压和功率的要求，还需要考虑合适的接变压器的选择不仅要考虑电压和功率的要求，还需要考虑合适的接入电路的方式。入电路的方式。112233NNNNNSUIUI1-2-3.*三相变压器三相变压器 三相电力变压器主要用于为工厂、农
10、三相电力变压器主要用于为工厂、农村提供生产用电，也可为居民区提供生活村提供生产用电，也可为居民区提供生活用电。其电压用电。其电压-电流电流-功率关系为：功率关系为：三相电力变压器选择条件三相电力变压器选择条件：额定一额定一次线电压次线电压U1N等于电源的等于电源的供电线电压供电线电压；额定二额定二次线电压次线电压U2N等于负载的等于负载的工作线电压工作线电压；额定视在功率大于或等于负载的视在功率。额定视在功率大于或等于负载的视在功率。下面以车间常用的电力变压器为例，说明其选择计算过程。下面以车间常用的电力变压器为例，说明其选择计算过程。1.1.三相变压器选择三相变压器选择某型号三相电力变压器的
11、铭牌数据某型号三相电力变压器的铭牌数据内部油自内部油自然对流冷然对流冷却：油浸却：油浸自冷自冷高压绕组引线端高压绕组引线端雷电冲击耐受电雷电冲击耐受电压压75kV工频耐受工频耐受电压电压35kV调压分接调压分接头位置头位置低压侧空低压侧空载电压载电压三相，三相，9系列，系列，80KVA，10kV2.2.三相变压器的计算三相变压器的计算【学与练学与练-2-2】【例例1-2-2】一台三相变压器一台三相变压器SN=180 kV.A，U1N/U2N=6000/380 V，求一、二次绕组的额定电流求一、二次绕组的额定电流I1N、I2N；一组负载为；一组负载为380V、100 kW、cos 1=0.75，
12、另一组负载为，另一组负载为380V、100 kW、cos 2=0.5，试确定那一组负载可以正常接入电路？试确定那一组负载可以正常接入电路？【解解】通过本例通过本例学习三相变压器的基本计算学习三相变压器的基本计算3N1N1N180 1017.3(A)336000SIU3N2N2N180 10273(A)33 380SIU 一、二一、二 次绕组次绕组的的电流：电流：续续结论结论：两组负载工作电压均为两组负载工作电压均为380V，满足电压要求；，满足电压要求；S1SN，无法正常工作。，无法正常工作。111100133(kVA)cos0.75PS 判断哪一组负载可正常运行判断哪一组负载可正常运行 第一
13、组负载的视在功率第一组负载的视在功率222100200(kVA)cos0.5PS 第二组负载的视在功率第二组负载的视在功率【学与练学与练-3-3】【例例1-2-3】一台变压器铭牌主要数据如下，试计算一二次侧的一台变压器铭牌主要数据如下，试计算一二次侧的相电压，相电流和变压器的变比。相电压，相电流和变压器的变比。【解解】通过本例学习三相变压器相线关系的计算通过本例学习三相变压器相线关系的计算额定容量：额定容量：500kVA 额定电压：额定电压：U1N=10KV U2N=0.4KV 3相相 50Hz额定额定效率：效率：98.6%联接联接组别组别：Yyn0 短路短路电压电压 4%使用条件使用条件：户
14、外式：户外式 冷却方式：冷却方式：ONAN额定温升：额定温升：80 器身器身重重 1115 kgKVUP77.53101KVUP23.034.022521PPUUKAIIPN9.2810350011AIIPN7.7214.0350022 该变压器该变压器联结组别为联结组别为 Yyn0，表示一次侧为，表示一次侧为Y型，三相三线型，三相三线制；二次侧也为制；二次侧也为Y型，三相四线制。计算如下：型，三相四线制。计算如下：1-2-4.*自耦变压器自耦变压器1.1.各种类型的自耦变压器各种类型的自耦变压器 下面以单相自耦变压器为例，说明自耦变压器的特点与应下面以单相自耦变压器为例，说明自耦变压器的特点
15、与应用场合。用场合。单相自耦单相自耦变压器变压器单相自耦单相自耦变压器变压器单相自耦单相自耦调压器调压器单相自耦单相自耦变压器变压器三相自耦变压器三相自耦变压器2.2.自耦变压器的特点与应用场合自耦变压器的特点与应用场合 自耦变压器也叫自耦调压器，主要用于试验场合，自耦变压器也叫自耦调压器，主要用于试验场合，它可以它可以通过转动手柄来获得副边所需要的各种电压。通过转动手柄来获得副边所需要的各种电压。特点特点二次绕组是一次绕组二次绕组是一次绕组的一部分的一部分，一、二次绕组既有，一、二次绕组既有磁的联系，磁的联系，也有电的联系也有电的联系。其参数计算与控制变压器相同。其参数计算与控制变压器相同。
16、kNNUU2121kNNII11221实物图实物图u1u2示意图示意图AXaxu1u2原理图原理图AXax3.3.自耦变使用注意事项自耦变使用注意事项 接通电源前，应先将滑动触点旋至零位；接接通电源前，应先将滑动触点旋至零位；接通电源后转动手柄，将电压调至所需数值。不通电源后转动手柄，将电压调至所需数值。不可将输入可将输入-输出端接错，否则会造成短路。输出端接错，否则会造成短路。自耦变压器原边电压与地端不可接反，否则自耦变压器原边电压与地端不可接反，否则输出端电压为输出端电压为0时也会带有时也会带有220V的电压，造成的电压，造成人身事故。人身事故。若电源输入端有若电源输入端有3个接头，它可用
17、于个接头，它可用于220V和和110V的供电线路，接错不可正常工作，甚至烧的供电线路，接错不可正常工作，甚至烧毁调压器。毁调压器。1-2-5.*仪用互感器仪用互感器 仪用互感器包含电压互感器（仪用互感器包含电压互感器（TV）和电流互感器（）和电流互感器（TC）。）。电压互感器电压互感器电流互感器电流互感器 电压互感器可把电压互感器可把1000V以上的高电压变为以上的高电压变为100V的的低电压，在其二次侧使用小低电压，在其二次侧使用小量程的电压表对高电压进行量程的电压表对高电压进行测量。测量。电流互感器能将电流互感器能将5A以以上的大电流变为上的大电流变为5A或或1A的的小电流，在其二次侧使用
18、小小电流，在其二次侧使用小量程的电流表对大电流进行量程的电流表对大电流进行测量。测量。1.1.电压互感器电压互感器 结构特点结构特点 一次绕组匝数很多，二次绕组匝数很少；一次绕组匝数很多，二次绕组匝数很少；电压互感器变比：电压互感器变比：ku=U1/U2=N1/N2 一次侧并联接在高压侧，二次侧并接各种测量仪表。一次侧并联接在高压侧，二次侧并接各种测量仪表。使用注意使用注意 铁芯和二次绕组的一端必须可靠接地，否则一二次侧之间铁芯和二次绕组的一端必须可靠接地，否则一二次侧之间绝缘损坏后，高压会窜入低压侧，影响人身和设备的安全；绝缘损坏后，高压会窜入低压侧，影响人身和设备的安全；二次侧不允许短路，
19、需加熔断器进行保护；二次侧不允许短路，需加熔断器进行保护；实物图实物图原理图原理图L1L2N1N2VP2.2.电流互感器电流互感器 结构特点结构特点 一次绕组匝数很少，二次一次绕组匝数很少，二次绕组匝数很多；绕组匝数很多；电流互感器变比：电流互感器变比：ki=I1/I2=N2/N1；一次侧串联接在高压侧，一次侧串联接在高压侧，二次侧串接各种测量仪表。二次侧串接各种测量仪表。使用注意使用注意 铁芯和二次绕组的一端必须可靠接地，否则一二次侧的绝铁芯和二次绕组的一端必须可靠接地，否则一二次侧的绝缘损坏后，高压会窜入低压侧，影响人身和设备的安全；缘损坏后，高压会窜入低压侧，影响人身和设备的安全；二次侧
20、不允许开路二次侧不允许开路u*二次绕组开路后，互感器空载运行。此时一次绕组中的电流全部成为励二次绕组开路后，互感器空载运行。此时一次绕组中的电流全部成为励磁电流，使铁心中的磁通急剧增大，造成铁心过热，烧坏绕组。磁电流，使铁心中的磁通急剧增大，造成铁心过热，烧坏绕组。u*二次绕组匝数多，将感应出很高的电压，危及测量人员和设备安全。二次绕组匝数多，将感应出很高的电压，危及测量人员和设备安全。u*在电流互感器工作中，需要检修或拆装电流表或功率表的电流线圈时，在电流互感器工作中，需要检修或拆装电流表或功率表的电流线圈时，应先将二次绕组短路，工作完成后再将短路线拆除。应先将二次绕组短路，工作完成后再将短
21、路线拆除。实物图实物图L1N1N2A P原理图原理图【学与练学与练-4-4】【例例1-2-4】用变压比为用变压比为10000V/100 V的电压互感器、变流比为的电压互感器、变流比为100/5的电流互感器扩大测量仪表的量程。当电流表读数为的电流互感器扩大测量仪表的量程。当电流表读数为2.5 A，电压表读数为电压表读数为90 V时，试求被测电路的电流、电压各为多少？时，试求被测电路的电流、电压各为多少？接在互感器二次测功率表的量程扩大了多少倍？接在互感器二次测功率表的量程扩大了多少倍？【解解】通过本例学习互感器的使用和计算通过本例学习互感器的使用和计算112u2210000909000V100N
22、UUK UN 实际电压、电流的计算实际电压、电流的计算 实际电压为：实际电压为：212211002.550A5iNIIK IN 实际电流为：实际电流为：功率表量程的扩大倍数功率表量程的扩大倍数W100 202000uikkk1-2-6.*电焊变压器电焊变压器 电焊机实质是一台特殊的降压电焊机实质是一台特殊的降压变压器，变压器，二次线圈的两端是金属工二次线圈的两端是金属工件和焊条，通过件和焊条，通过电弧放电的热量熔电弧放电的热量熔化金属，实现金属部件的连接。化金属，实现金属部件的连接。电焊条是特殊材料制作的金电焊条是特殊材料制作的金属导体。一方面能传导电流，使属导体。一方面能传导电流，使焊条与工
23、件之间产生持续稳定的焊条与工件之间产生持续稳定的电弧，提供熔化焊条所必需的热电弧，提供熔化焊条所必需的热量；另一方面，融化的焊条又填量；另一方面，融化的焊条又填充到焊缝中，成为焊缝金属的主充到焊缝中，成为焊缝金属的主要成分。要成分。1.电焊机基本知识电焊机基本知识2.2.电焊机特性电焊机特性 特点特点：电焊电焊变压器在空载时变压器在空载时，其输出电压，其输出电压U0通常为通常为6080V；焊接时，焊条与工件接触，电流很大，电压降至约焊接时，焊条与工件接触，电流很大，电压降至约30V；为满足不同焊接要求为满足不同焊接要求，焊接电流需在焊接电流需在较大范围较大范围内调节；内调节；可通过调节二次侧电
24、压，实现焊接电流的调节。可通过调节二次侧电压，实现焊接电流的调节。电焊机特性曲线电焊机特性曲线UOU0UNINISCI图中图中U0为空载电压，为空载电压，ISC为短路电为短路电流，流，IN、UN为工作电流与电压。为工作电流与电压。图中显示，图中显示，电压随电流的增大而电压随电流的增大而急剧下降，具有陡降的外特性。急剧下降，具有陡降的外特性。小结小结 变压器选择的一般原则变压器选择的一般原则 额定一次电压额定一次电压U1N等于电源的供电电压；等于电源的供电电压；额定二次电压额定二次电压U2N等于负载的工作电压；等于负载的工作电压；额定视在功率大于或等于负载的视在功率。额定视在功率大于或等于负载的视在功率。各种变压器的选择与计算各种变压器的选择与计算 控制变压器的选择与计算控制变压器的选择与计算*三相电力变压器的选择与计算三相电力变压器的选择与计算*自耦变压器的特点、使用注意事项自耦变压器的特点、使用注意事项*仪用互感器的特点、使用注意事项仪用互感器的特点、使用注意事项*电焊变压器的特点电焊变压器的特点
