最新《电机与变压器》教案

《电机与变压器》第四版教材教案

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绪论

一电机在电能产生、传输、转换中的作用

电能在产生、传输、使用上拥有诸多的优势，这个过程中，电机起了关键性的作用。电 动机的作用是将电能转换为机械能。现代各种生产机械都广泛应用电动机来驱动。 二、电能的产生

发电机：其他形式的能转化为电能 ⑴火力发电：燃料的化学能

T 发电机转子的机械能

⑵水力发电：

水的机械能

T 发电机转子的机械能

⑶核能发电：

核能

T 发电机转子的机械能

三、变压器在电能的传输中的作用

1•减小输电线电阻的方法来提高电能的传输效率，有色金属消耗大，安全系数低。 2•提高输电电压，有色金属消耗小，输电成本较低，安全系数高，故广泛使用。

四、 电动机在电能的使用上的优点

三相异步电动机具有高效、节能、性能好、振动小、噪音低、寿命长、可靠性高、维护 方便、启动转矩大等优点。 五、 电机发展概况

蒸汽机启动了 18世纪第一次产业革命以后,19世纪末到20世纪上半叶电机又引发了第二 次产业革命，使人类进入了电气化时代。20世纪下半叶的信息技术引发了第三次产业革命。 发展趋势：高密度、高效率、轻量化、低成本、宽调速。

第一单元

变压器的分类、结构和原理

教学目的与要求：熟悉变压器的分类、结构、用途。掌握变压器工作原理，理解变压器空载 试验和短路试验的目的、方法。

教学重点：变压器结构、原理、阻抗变换、外特性、损耗与效率。 教学难点：变压器原理分析、电压方程式、效率分析。 教学内容与步骤：

课题一 变压器的分类和用途

变压器是一种能够改变交流电压的设备。除了用于改变电压之外，变压器还用于变换交 流电流、变换阻抗以及相位等。变压器的种类很多，分类方法也很多。电压在35kv 及以下， 容量在5〜500kVA 称为小型变压器，630〜6300kVA 称为中型变压器。

2•大型变压器。电

压在110kV 及以下，容量为 8000〜63000kVA 的变压器。 3.特大型变压器。电压在 220kV 及以上，容量为 3150kVA 及以上的变压器。按用途可以把变压器分为

1•电力变压器：（1）升压变压器（2）降压变压器（3）配电变压器（4）联络变压器。（5） 厂用或所

用变压器。

2•仪用变压器。诸如电流互感器、电压互感器，作为测量和保护装置。 3•电炉变压器。特点是输出电压低，限制短路状态下的工作电流。 4•试验变压器。特点是输出电压很高，可以高达

100万伏，而电流很小，用于电气设备和

绝缘材料的工频耐压试验。

T 水和水蒸气的内能 T 电能

T 水轮机的机械能 T 电能

T 水和蒸汽的内能 T 电能

5•整流变压器。一次侧输入交流，二次侧输出直流。用于需要直流电源的情况。

6•调压变压器。有自耦式调压变压器、感应式调压变压器和移圈式调压变压器等。

7•矿用变压器（防爆变压器）。

8•其他变压器。

按相数可以把变压器分为1•单相变压器。用于单相负载或三相变压器组。2•三相变压器。

用于三相负载。

课题二变压器的结构与冷却方式

一、变压器的结构

变压器油箱分接开关绝缘套管测温装置气体继电器（瓦斯继电器）

1、变压器绕组（线圈）：绕组是变压器的电路部分，用绝缘铜线或铝线绕制而成。绕组的作用是电流的载体，产生磁通和感应电动势。

高压绕组：工作电压高的绕组；低压绕组：工作电压低的绕组。绕组有同心式和交叠式。

同心式绕组：高低压绕组在同一芯柱上同芯排列，低压绕组在里，高压绕组在外，便于与铁芯绝缘，结构较简单。

交叠式绕组：高低压绕组分成若干部分形似饼状的线圈，沿芯柱高度交错套装在芯柱上。

2、变压器铁心：

1 ）变压器铁心材料铁心是变压器磁路的主体，变压器铁心分为铁心柱和铁轭，铁心

柱上套装绕组，铁轭的作用是使磁路闭合。为减少铁心内的磁滞损耗和涡流损耗，提高铁心

导磁能力，铁心采用含硅量约为5%，厚度为0.35mm 或0.5mm ，两面涂绝缘漆或氧化

处理的硅钢片叠装而成。

2 ）变压器铁心结构变压器铁心分为心式结构和壳式结构。

（1 ）心式变压器：心式变压器的原、副绕组套装在铁心的两个铁心柱上，如下图所示。结构简单，电力变压器均采用心式结构。

（2）壳式变压器：壳式变压器的铁心包围绕组的上下和侧面。制造复杂，小型干式变压器多采用。二、变压器的冷却方式

变压器的ONAN冷却方式为内部油自然对流冷却方式，即通常所说的油浸自冷式。

变压器的冷却方式是由冷却介质和循环方式决定的；由于油浸变压器还分为油箱内部

冷却方式和油箱外部冷却方式，因此油浸变压器的冷却方式是由四个字母代号表示的。

第一个字母：与绕组接触的冷却介质。

O ------ 矿物油或燃点大于300 C的绝缘液体；K ---------------- 燃点大于300 C的绝缘液体；

L ------- 燃点不可测出的绝缘液体；

第二个字母：内部冷却介质的循环方式。

N——流经冷却设备和绕组内部的油流是自然的热对流循环；F——冷却设备中的油

流是强迫循环，流经绕组内部的油流是热对流循环；D ------ 冷却设备中的油流是强迫循环•第三个字母：外部冷却介质。 A -------- 空气； W-——水；

第四个字母：外部冷却介质的循环方式。N-------- 自然对流；F ---------- 强迫循环•

1、油浸自冷式就是以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散热管，然后依靠空气的对流传导将热量散发，它没有特制的冷却设备。

2、油浸风冷式是在油浸自冷式的基础上，在油箱壁或散热管上加装风扇，利用吹风机

帮助冷却。加装风冷后可使变压器的容量增加30%〜35%。

3、强迫油循环冷却方式，又分强油风冷和强油水冷两种。它是把变压器中的油，利用

油泵打入油冷却器后再复回油箱。油冷却器做成容易散热的特殊形状，利用风扇吹风或循环

水作冷却介质，把热量带走。这种方式若把油的循环速度比自然对流时提高3倍，则变压

器可增加容量30%。