第7讲 变压器与交流电动机-【单招零距离】机械专业综合（下）

总复习方案·第三部分电工技术基础 第7讲 变压器与交流电动机 考纲要求 要 求 内 容 1.掌握理想变压器变换交流电压、交流电流和交流阻抗的基本关系及其计算 掌握 2.掌握三相鼠笼式异步电动机旋转磁场的产生、工作原理、工作特性和铭牌 的含义 1.了解变压器的常用类型、结构和工作原理 了解 2.了解三相笼型异步电动机的结构及各部件的作用 3.了解单相电容式异步电动机的工作原理、基本结构、工作特性及铭牌的含义 知识体系 结构 工作原理 变压器 [变换交流电压 作用变换交流电流 变换交流阻抗 变压器与交流电动机 常用变压器 「单相异步电动机→单相电容式异步电动机 结构 交流电动机 三相异步电动机 工作原理 铭牌 控制 考点分布 年份 知识点 题型 分 值 变压器变换交流阻抗，获得最大功率的变压比及最大功率计算 填空题 2分 2018 三相异步电动机输入功率及额定转差率计算 填空题 2分 根据三相异步电动机额定值，求启动电流和额定转差率 选择题 3分 2019 变压器主磁通大小的影响因素 填空题 1分 变压器变换交流电压，求次级电压和总电压 填空题 2分 多绕组变压器 填空题 2分 2020 异步电动机参数计算 填空题 2分 常考点 (1)三相异步电动机的旋转磁场转速、电动机转速、铭牌的含义。 (2)变压器变换交流电压、电流和交流阻抗的作用。 ·371· 单招零距离·机械专业综合（下）】 知识梳理 1.变压器的构造和组成 变压器主要由铁芯和绕组两部分组成。铁芯是变压器的磁路部分，变压器的铁芯均采用 磁导率较高，且相互绝缘的硅钢片制成，其目的是为了减少磁滞损耗和涡流损耗。变压器的绕 组是变压器的电路部分。有原副绕组之分，接电源的线圈称原绕组也称一次绕组，接负载的线 圈称副绕组也称二次绕组。 2.变压器的工作原理及三个常用的基本关系式 变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器，它具有变换交流电压、电流和交流阻抗 的作用。近似分析和计算变压器的常用公式为： .U≈N1=K (1)变换电压时U,≈N。 式中K为变压比。当电压U1一定时，只要改变原、副绕组的匝数比，就可得到不同的输 出电压。变压器的变压比，通常在变压器铭牌上标出，用原绕组对副绕组的额定电压之比来表 示。当N:>N2时，即K>1,此时U1>U2,这种变压器称为降压变压器；当N1<N2时，即K <1时，此时U1<U2,这种变压器称为升压变压器。 I1N21 (2)变换电流时：NK 由上式可见，变压器原、副绕组的电流之比近似等于它们匝数比的倒数。其次可见高压绕 组的匝数多，所通过的电流就小，导线就细；低压绕组的匝数少，所通过的电流就大，导线就粗。 这样就可以根据变压器导线的粗细来判别高压绕组和低压绕组。 (3)变换阻抗时：Z1|=K2|Z2| 该式说明在变压器副边接上负载Z2,就相当于在原线圈直接接上一个K2倍的阻抗Z2|一样。 变换阻抗的目的：实现阻抗匹配，获得最大功率。 3.变压器的功率和效率 (1)功率 输入功率：P1=U1I1cosp1。 输出功率：P2=U2I2c0sp2 若变压器为理想变压器：P1=P2,cosp1=cosp2,变压器只传递功率，但在实际中△P= P:一P2=Pr.十Pcu(损耗功率)。其中：Pcu=Ir1十Ir2与I1、I2有关，即铜损取决于初、次 级绕组中的电流和内阻。P。一铁损决定于电压和频率。 2X100%. (2)效率：变压器的输出功率和输入功率的比值。即：7一P 一般情况下，变压器的效率较高，大容量变压器的效率可达98%~99%，小型变压器约 为70%~80%。 4.变压器的额定值 (1)额定初、次级电压(U1N、U2N)。 (2)额定电流(I1N、I2N)。 (3)额定容量SN=U2N·I2N≈U1N·I1N。 5.常用变压器 常用的变压器有自耦变压器，多绕组变压器，电流、电压互感器等。 6.三相异步电动机 (1)构造 ·372· 总复习方案·第三部分电工技术基础 主要由定子和转子两部分组成。定子是固定部分，用来产生旋转磁场：转子是转动部分， 用来产生电磁转矩，分鼠笼式和绕线式两种。 (2)旋转磁场 将频率为f的三相对称交流电通入在空间互差120°的三相对称定子绕组，就会产生磁极 对数为P的旋转磁场，旋转磁场的转动方向是由三相对称电流通入三相定子绕组的相序决定 的，且与三相对称电流的相序是一致的，改变电流相序就可以改变旋转磁场的转向。欲使旋转 磁场反转，只要把接在三相定子绕组首端上的任意两根电源线对调一下即可。 旋转磁场的转速：n。一 (转/分)式中f为三相对称电流的频率，P为旋转磁场的磁极对数 (3)工作原理 三相对称电流通入三相定子绕组，在空气隙中产生旋转磁场。此磁场与静止的闭合的转 子绕组作切割运动，从而在闭合的转子绕组中产生感应电动势和感应电流，转子绕组中的感应 电流在旋转磁场中受到电磁力的作用，因而产生电磁转矩，使转子沿着旋转磁场的方向转动。 (4)转差率s 转子转速n与旋转磁场转速n。之间的相异程度5=”。一”×100%。 n。 (5)铭牌字样含义 接法：定子绕组的连接方式有“△”或“Y”。由定子绕组的额定电压和电源的线电压确定。 额定功率P、:转轴输出的机械功率。 额定电压U、:三相定子绕组两端规定所加的线电压。 额定电流I、:三相定子绕组中允许通过的线电流。 ①效率：刀二pCP人=3UlN©os中 ②功率因数入：每相定子绕组的额定功率因数。 7.单相异步电动机 单相异步电动机的构造和三相异步电动机相似，也是由定子和转子两个基本部分组成。 单相异步电动机的定子绕组，通以单相交流电流，只会产生脉动磁场，启动转矩为零，转子不能 自行启动。只有附加启动装置才能启动，所以单相异步电动机与三相异步电动机不同的是定 子绕组。定子上有两个绕组，分别是工作绕组和启动绕组，这两个绕组在铁芯上相差90°的空 间角度，在启动绕组上还串联一个适当容量的电容器，目的是为了产生旋转磁场。 典例精析 【例1】机床安全照明灯的电压一般为 V;该电压是通过220V降压得到，若该 变压器的次级线圈为720匝，则其初线线圈为 匝。 【解析】机床安全照明灯的电压是常识性问题，机械学生应该清楚36V,初级线圈匝数的 计算用变压器变换交流电压公式：费-心可获得。N受×N,- ×720=4400匝。 【例2】如题图3一7一1所示电路中，理想变压器一次侧220V,接入2 盏额定参数为“36V,40W”的白炽灯，为使负载能正常工作，该变压器的变 压比为 ,一次侧电流为 A。 【解析】本题从两方面人手：首先要满足白炽灯的工作电压，要用到变压 公式；其次再用变电流公式计算一次侧电流（在这里要注意两个白炽灯并联） 图3-7-1 ·373· 单招零距离·机械专业综合（下） U1N1_220_55 PN_20 远N:一36一9：两只白炽灯并联后二次侧正常工作电流为：山=2·六、-9A,而宁 -是所以1-1=需×号 =0.36A 【例3】Y180L-8型三相异步电动机的额定参数，频率50Hz,电压380V/220V。接法Y/△，转 速720r/min。该电机的额定转差率为 ;当线电压为380V,定子绕组应接成 型。 【解析】本题需对三相异步电动机型号意义有所理解，由型号中“一8”可知该电动机磁极 数2P=8,即P=4,因此同步转速（旋转磁场转速）为m,60f_60X50 P =750r/min,所以额定 转差率为SN--1_750,720=0.04,线电压为380V时，对应接法为Y型。 750 【例4】如题图3一7一2所示，交流信号源电动势E=6V,内阻R。=8002,变压器副边接 有电阻RL=8Ω的扬声器。试求： (1)负载获得最大功率时变压器的变压比、原副边电流、电压及扬声器获得的最大功率； (2)若将扬声器直接和信号源相连，此时扬声器获得多大的功率？ 【解析】要求根据接入变压器后负载获得最大功率（即负载电阻等于电源的内阻）时，掌 握变压器的变压比、原副边电流、电压及扬声器获得的最大功率的计算方法，还要求计算出扬 声器直接与信号源相连时负载所获得的功率，加以比较，以此说明进行阻抗匹配的实际意义。 RL=KR (a) (b) 图3-7-2 (1)为使负载获得最大功率，负载阻抗折算到原边的等效阻抗R',必须与信号源内阻R。 相等，即R'L=R。=800n,所以变压比K= R /800 =10 E 6 由图3-7-2(b)等效电路可知原边电流为1R,十RL800+800=3.75mA 副边电流I2=KI1=10×3.75=37.5mA 原边电压U1=I1×R'L=3.75×10-3×800=3V 刚边电压U,一装-高-0V E2 36 扬声器获得的最大功率为P。-R-X80-1.25mW (2)若将扬声器直接与信号源相接，则扬声器获得的功率为 P-R平RrR-（S+g产×8-Q4mw, 显然，由计算结果可知，经输出变压器实现电路最大功率阻抗匹配时，负载所获得的功率 远大于未经阻抗匹配时的数值。 ·374· 总复习方案·第三部分电工技术基础 同步精练一 一、选择题 1.利用变压器不可能做到的是()。 A.增大电流 B.升高电压 C.减小电压 D.增大功率 2.单相变压器的变压比为10，若初级绕组接人36V的直流电压，则次线绕组上的电压为( A.3.6V B.36V C.360V D.0V 3.变压器铭牌上标明的额定电流，是指它在额定情况下运行时的()。 A.最大值 B.有效值 C.平均值 D.瞬时值 4.变压器铁芯通常采用()。 A.硬磁性材料 B.软磁性材料 C.矩磁性材料 D.非铁磁性材料 5.如题图3一7一3所示：理想变压器的原线圈接高电压，变压后接用电器，线路电阻不计。 S原来闭合，且R,=R2,现将S断开，那么交流电压表的 示数U、交流电流表的示数I将分别是( )。 A.U增大、I增大 B.U不变、I减小 C.U减小、I减小 D.U不变、I增大 图3-7-3 6.如题图3一7一4所示电路中，N1=500匝，N2= 1000匝，U1=110V,则电压表V的读数为()。 A.440V B.330V C.220V D.110V R 图3-7-4 图3-7一5 7.如题图3一7一5所示电路中，正弦交流电源的E=60V,R=10k2,RL=10n,为使负载 获得最大功率，变压器的变压比和αb两端的等效电阻分别是()。 A.31.6,10k2 B.1/31.6,20k C.100,10k2 D.31.6,20k 8.变压器运行时的损耗包含( )。 A.初级绕组和次级绕组的铜损 B.磁滞损耗和涡流损耗 C.铁损和初、次级绕组的铜损 D.初、次级绕组的铜损和摩擦损耗 二、填空题 9.变压器主要由 和 两部分组成，变压器铁芯采用相互绝缘的 硅钢片叠成，其目的是为了诚少 和 10.某理想变压器原绕组为200匝，副绕组为40匝，则该变压器的变压比为 若将此变压器原绕组接到110V交流电源上，则副边开路电压为 V. 11.有一理想变压器一、二次绕组的匝数比为10：1，一次绕组接交流电压u=380√2sin (100πt)V的电源时，二次绕组接R=52电阻，流过R上的电流为 A。一次绕组接 上E=10V的直流电源时，流过R上的电流为 A。 ·375· 单招零距离·机械专业综合（下） 12.如题图3一7一6所示电路中，理想变压器一次侧电压为 220V,接入2盏额定参数为“36V,60W”的白炽灯，为使负载能正常 工作，该变压器的变压比为 ，一次侧电流为 Ao 三、计算题 13.如题图3一7一7所示，一电源变压器（可看作理想变压 图3-7-6 器)，输入电压为220V,当用一只R=102的电阻接入a、b时，电 流表A读数为220mA;当用该电阻R接入c、d时，电流表读数为2.2mA。问： (1)U2和U3分别为多少？ (2)N2:N3是多少？ 8 ob -220V oc od 图3-7-7 14.如题图3一7一8所示电路中，理想变压器的一次绕组匝数为N1,两个二次绕组的匝 数分别为N2和N3,匝数比N1:N2:N3=1:2:2,电源电压U1=220V,熔断器FU的熔断电 流为20A,I2=5A,R:是可调电阻，为了不使熔断器熔断，电阻R,的最小值为多少？请简要 写出分析过程。 FU 图3-7-8 15.如题图3一7一9所示，交流信号源电动势E=120V,内阻R。=800,变压器副边接有 电阻RL=82的扬声器。试求： (1)负载获得最大功率时变压器的变压比、原副边电流、电压及扬声器获得的最大功率； (2)若将扬声器直接和信号源相连，此时扬声器获得多大的功率？ 图3-7-9 ·376· 总复习方案·第三部分电工技术基础 0同步精练二 一、选择题 1.三相异步电动机旋转磁场的旋转方向是由三相电源的( )决定。 A.相序 B.相位 C.频率 D.幅值 2.三相鼠笼式异步电动机的转速必须( )旋转磁场的转速，闭合转子绕组才会有感应 电流产生，并产生转矩使电机转子旋转。 A.大于 B.小于 C.等于 D.大于或等于 3.三相异步电动机转差率的变化范围是( ）。 A.0≤S≤1 B.0<S≤1 C.0<S<1 D.0≤S<1 4.改变三相异步电动机定子绕组的连接方式，可改变其( )。 A.电源频率 B.电源电压 C.磁极对数 D.转差率 5.三相异步电动机的铭牌数据：接法△/Y,额定电压220V/380V,额定电流10.9A/6.3A, 当电动机额定运行时，电动机每相绕组的额定电压Up和额定电流Ip分别是()。 A.220V,6.3A B.220V,10.9A C.380V,6.3A D.380V,10.9A 二、填空题 6.三相对称电流在异步电动机的三相定子绕组中建立的合成磁场是一个 磁 场，它的旋转方向与 一致。 7.一台三相异步电动机，PN=4kW,UN=380V,△接法，额定转速1440r/min,cosp=0.85,7 =86%,则P,= W,Ix= A,若接50Hz的电源，则旋转磁场转速为 r/min,磁极数为 ,= 8.Y180L-8型三相异步电动机的额定参数，频率50Hz,电压380V/220V。接法Y/△，转 速720r/min。该电机的额定转差率为 ;当电源的线电压为380V,定子绕组应接成 型。 三、计算题 9.三相异步电动机以480r/min的转速旋转，如果旋转磁场的转速为500r/min,电源频率 为50Hz,输出功率为2.5kW,求电动机的磁极对数、转差率、转矩。 拓展提升 1.某台鼠笼式三相异步电动机的额定电压为220V/380V,△/Y,若采用Y一△降压起动， 则起动时每相定子绕组的电压是()。 A.110V B.127V C.220V D.380V 2.若在变压器铁心中加大空气隙，当电源电压的有效值和频率不变时，则励磁电流应该 A.诚小 B.增加 C.不变 D.零值 ·377·【同步精练二】 一、选择题 　１．D　２．C　３．C　４．C　５．C　６．C　７．B 二、填空题 　８．２２　２２　０　纯电阻　９．６．６　３４７５．１ 　１０．３８０　１７．３２　５　１５　３８０ 　１１．１/３　１/３ 　１２．线　线　相　相 　１３．１/３　１　０　１　 ３　滞后３０　１/３　１/３　 １/３ 　１４．相(火)　接地　接零 三、计算题 　１５．(１)１００V　(２)１０A　(３)１０ ３A　(４)１８００W 【拓展提升】 　１．C　２．纯电容 第７讲　变压器与交流电动机 【同步精练一】 一、选择题 　１．D　２．D　３．B　４．B　５．B　６．B　７．D　８．C 二、填空题 　９．铁芯　线圈　磁滞损耗　涡流损耗　１０．５　２２ 　１１．７．６　０　１２．５５∶９　６/１１(或０．５４５) 三、计算题 　１３．(１)U１I１＝ U２２ R 　２２０×０．２２＝ U２２ １０ 　∴U２＝２２V　U１I１′＝ U３２ R 　２２０×２．２×１０－３＝ U３２ １０ 　∴U３＝２．２V 　(２)N２∶N３＝U２∶U３＝２２∶２．２＝１０∶１ 　１４．８８Ω 　１５．(１)RL′＝R０＝８００Ω　K＝ R０ RL ＝ ８００ ８ ＝１０ 　I１＝ E R０＋RL′＝ １２０ ８００＋８００＝０．０７５A 　I２＝KI１＝１０×０．０７５＝０．７５A 　U１＝I１×RL′＝０．０７５×８００＝６０V 　U２＝U１/K＝６０/１０＝６ 　Pm＝ E２ ４R０＝ １２０２ ４×８００＝４．５W 　(２)P＝( E R０＋RL )２×RL＝( １２０ ８００＋８ )２×８＝０．１７６W 【同步精练二】 一、选择题 　１．A　２．B　３．B　４．C　５．A 二、填空题 　６．旋转　三相对称电源相序 　７．４６５１．２　８．２９　１５００　４　４％ 　８．４％　星 三、计算题 　９．P＝６０f/no＝ ６０×５０ ５００ ＝６ 　S＝ n０－n n０ ×１００％＝ ５００－４８０ ５００ ×１００％＝４％ 　TN＝９５５０× ２．５kW ４８０r/min＝４９．７４N 􀅰m 【拓展提升】 　１．B　２．B 第四部分　机械制造工艺基础 第１讲　切削加工的基础知识 【同步精练一】 一、填空题 　１．大、小　２．背吃刀量　切削速度 　３．正交平　基　４．切削　进给　背向 　５．主　进给 二、选择题 　６．B　７．C　８．C　９．C　１０．A　１１．B 三、计算题(略) 【同步精练二】 一、填空题 　１．切削工具　多余材料　钳　机械 　２．切削速度　进给量　背吃刀量 　３．已加工　过渡　待加工 　４．前面　主后面　副后面　主切削刃　副切削刃 前面　主切削刃　副切削刃　修圆刀尖　倒角刀尖 　５．前角　后角　主偏角　副偏角 二、选择题 　６．C　７．B　８．A　９．C　１０．B　１１．C 三、问答题 　１２．前角　正交平面　后角　正交平面　主偏角　 基面　副偏角　基面　刃倾角　主切削平面 第２讲　常用加工方法 １．车削加工 【同步精练】 一、填空题 　１．偏置上滑板法　２．中心架　３．等高　垂直 　４．一夹一顶　大 　５．背吃刀量　进给量　切削速度 二、选择题 　６．A　７．C　８．C　９．D　１０．B　１１．A　１２．B 􀅰７９４􀅰 总复习方案􀅰参考答案