电工基础教学案-变压器与交流电动机

简介：
本教材为《电工基础》系列之一，专注于变压器和交流电动机的教学。内容涵盖基本理论、工作原理及实际应用案例，旨在提升学生在电力系统中的实践技能。 ### 电工基础教案知识点详解：变压器与交流电动机 #### 一、变压器 ##### （一）概述 1. **用途**： - 变换电压（升压或降压） - 改变电流 - 调整阻抗匹配 - 改变相位关系 2. **种类**：电力变压器、整流变压器、调压变压器和输入输出变压器等。 3. **符号表示**: 通常使用字母T来标识变压器。 ##### （二）基本构造 1. **铁心** - 功能: 提供磁路通道。 - 材料: 硅钢片，具有高导磁性 - 构造形式：心式和壳式两种。其中心式是绕组围绕着铁芯；而壳式的则是将绕组置于内部。 2. **线圈** - 一次侧线圈（原边）连接电源端。 - 二次侧线圈（副边）负责负载输出 - 绕制材料：漆包线、纱包线或丝包线 ##### （三）工作原理 1. **电磁感应**： 当交流电流通过一次绕组时，会在铁心中产生变化的磁场。该交变磁通会在线圈中引起感应电动势。 2. **电压转换** - 变压比 (K = \frac{N_1}{N_2}) ，其中 N1 和 N2 分别代表原边和副边线圈的匝数。 - 若 \( N_1 < N_2 \)，则 K< 1，变压器为升压型； - 若 \( N_1 > N_2 \)，则 K> 1，变压器为降压型。 3. **电流转换** 原边和副边线圈的电流与它们各自的匝数成反比关系。高压绕组使用细导线；低压部分用粗导线以减少损耗。 4. **阻抗匹配**： - 变压器可以用于调整负载电阻，使系统能够获得最大功率输出。 5. **外特性及电压变化率** 外特性描述了副边电流改变时的二次端口电压。电压变化率则反映了在不同负荷情况下二次侧的电压稳定性。 ##### （四）功率与效率 1. **输入输出功率**： - 输入：\( P_1 = U_1I_1\cos\phi_1 \) - 输出: \( P_2 = U_2I_2\cos\phi_2 \) - 功率损耗：\(P_L = P_{in} - P_{out}\)。 2. **效率**： 定义为输出功率与输入功率之比的百分数。计算公式是 \( \eta = \frac{P_2}{P_1} \times 100\%\)。 大型变压器通常有98%-99%，而小型电源变电器则约为70%-80%。 #### 二、交流电动机 ##### （一）三相异步电机 - **工作原理**：定子绕组通入三相电流形成旋转磁场，转子通过电磁感应作用跟随该场转动。 1. 启动方式： - 直接启动（全压） - 星形三角形转换起动 - 利用软起动器 2. 反向操作: 任意交换定子绕组两相的连接顺序即可实现反向。 3. 调速技术：变频调速、极对数变换和转差率调节等方法。 4. 停车与制动： - 消耗性刹车 - 反接刹车 - 再生式刹车 ##### （二）单相异步电动机 1. **特点**：适用于小型家用电器，启动转矩较小，常使用分段起动方式。 2. 启动方法包括电容启动、运行和阻抗起动。 ### 总结 通过学习《电工基础教案-变压器与交流电机》，我们能够了解这两种设备的基本概念、构造原理及应用。变压器在电力系统中扮演着电压转换器的角色，而三相异步电动机则是现代工业生产中的重要动力源之一。掌握这些知识不仅有助于理论理解，也为实际操作提供了技术支撑。