学习情境五电动机及其控制

1 3 3 学习情境五电动机及其控制任务一常用低压电器的认识任务二认识电动机 2 任务三三相异步电动机的基本控制任务四用兆欧表测量电气设备的绝缘电阻 4 返回

任务一常用低压电器的认识 • 5.1.1学习低压电器的基本知识 • 一、低压电器分类 • 凡根据外界的电信号或非电信号自动地或手动地对电路实现接通、断开控制，连续地或断续地改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换、调节等作用的电气设备，都称为电器。根据电器工作电压分为低压电器和高压电器。低压电器一般为交流电压looo v以下，直流电压1200 V以下的电器。低压电器种类繁多，结构各异，常用低压电器的分类如图5一1所示。 • 二、低压电器的基本组成下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 从低压电器各组成部分的作用上来区分，一般可分为三个基本组成部分:感受部分、执行部分、灭弧机构。 • 1.感受部分 • 它用来感受外界信号并根据外界信号作出特定的反应或动作。不同的低压电器，感受部分结构不同，对于手动电器来说，操作手柄就是感受部分;而对于电磁式电器而言，感受部分一般是指电磁机构。 • 2.执行部分 • 它根据感受机构的指令，对电路进行“通断”操作。对电路实行“通断”控制的工作一般由触点来完成，所以执行部分一般是指电器的触点。上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 3.灭弧机构 • 触点在一定条件下断开电流时往往会伴随着有电弧或电火花，电弧和电火花对电流的通断和触点的使用寿命都有极大的影响，所以对于触点通断电流时所产生的电弧一定要及时熄灭。用于熄灭电弧的机构称为灭弧机构。 • 三、低压电器的主要性能参数 • 电器要可靠地接通和分断被控电路，而不同的被控电路工作在不同的电压或电流等级、不同的通断频率程度及不同性质负载的情况下，这就对电器提出各种技术要求。为了正确、可靠、经济地使用电器，就必须要有一套用于衡量电器性能优劣的技术指标。电器主要的技术参数有:额定绝缘电压、额定工作电压、额定发热电流、额定工作电流、通断能力、电气寿命和机械寿命等。上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 1.额定绝缘电压 • 额定绝缘电压是指电器所能承受的最高工作电压。它是由电器的结构、材料、耐压等诸多因素决定的名义电压值。 • 2.额定工作电压 • 额定工作电压是指在规定条件下，能保证电器正常工作的电压值，通常指主触点的额定电压。有电磁机构的电器还规定了线圈的额定电压。 • 3.额定发热电流 • 在规定条件下，电器长时间工作，各部分的温度不超过极限值时所能承受的最大电流值 • 4.额定工作电流上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 电器在规定的使用条件下，能保证其正常工作时的电流值。规定的使用条件是指电压等级、电网频率、工作制、使用类别等在某一规定的参数下。同一电器在不同的使用条件下，有着不同额定电流等级 • 5.通断能力 • 通断能力是指低压电器在规定的使用条件下，能可靠地接通和分断的最大电流。通断能力与电器的额定电压、负载性质、灭弧方法等有着很大的关系。 • 6.电器寿命 • 电器寿命是指低压电器在规定条件下，在不需要维修或更换器件时带负载操作的次数上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 7.机械寿命 • 机械寿命是指低压电器在不需维修或更换器件时所能承受的空载操作的次数。 • 5.1.2认识开关电器 • 一、刀开关 • 刀开关一也称闸刀开关，是一种手动电器，用来接通和断开电路，一般只作隔离开关使用，一也用来非频繁地接通和分断容量不太大的低压供电和配电电路及小容量负载电路，可用作小功率电动机不频繁地直接启动、断开。 • 1.开启式负荷开关上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 开启式负荷开关又称瓷底胶盖闸刀开关。它由刀开关和熔断器组合而成，其实物图、结构图和图形符号如图5一2所示。这种开关因无灭弧装置而易被电弧烧坏，因此它不适合带负载接通或分断电路。但因其结构简单，价格低廉，常用作照明电路的电源开关，也可用于5. 5 kW以下三相感应电动机不频繁地启动和停止的控制。在拉闸与合闸时动作要果断迅速，以有利于迅速灭弧，减少刀片和触头的灼损。常见型号有HKl , HK2等系列。 • 在选择胶盖闸刀开关时，应满足如下要求: • (1)对于普通负载，可按闸刀开关的额定电流不小于负载的额定电流来选择。上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • (2)对于电动机，由于有较大的启动电流，所以选择开关额定电流应不小于电动机额定电流的3倍 • 胶盖闸刀开关在安装和使用时应注意以下事项: • (1)电源进线应接在静触点一边的进线端上，用电设备或负载应接在动触点一边的出线端上使得开关断开时，闸刀和熔丝均不带电，以保证更换熔丝时的人身安全 • (2)安装刀开关时，应保证刀开关在合闸状态下手柄向上，绝不能倒装或平装，以防止闸刀松动落下时造成误合闸。 • 2.封闭式负荷开关 • 封闭式负荷开关又称铁壳开关其实物图、结构图如图5 -3所示。上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 它与闸刀开关基本相同，但在铁壳开关内装有速动弹簧，它的作用是使闸刀快速接通和断开，以消除电弧。另外，在铁壳开关内还设有联锁装置，即在闸刀闭合状态时，开关盖不能开启，以保证安全。铁壳开关的型号有HH10, HH11等系列。 • 在选择铁壳开关时，应满足如下要求: • (1)对于电热和照明电路，铁壳开关可以根据其额定电流来选择。对于电动机，开关额定电流可选电动机额定电流的1. 5倍左右。 • (2)使用铁壳开关应注意外壳要可靠接地，以防止因漏电而造成触电事故。 • 二、组合开关上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 组合开关又称为转换开关。组合开关的实物图、结构图和图形符号如图5 -4所示。它的刀片(动触片)是转动的，能组成各种不同的线路。动触片装在有手柄的绝缘方轴上，方轴可90。旋转，动触片随方轴的旋转使其与静触片接通或断开。它的型号有HZS ,HZ10, HZ15等系列。 • 转换开关的特点是结构紧凑，体积较小。在机床电气控制系统中多用作电源开关，一般不用于带负载接通或断开电源，而是用于在启动前空载接通电源，或在应急、检修和长时间停用时空载断开电源。转换开关也可用于5. 5 kW以下小容量电动机的起停和正反转控制，以及机床照明电路中的开关控制。转换开关应根据电源种类、电压等级、所需触点数和额定电流进行选用。上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 三、低压断路器 • 低压断路器又称自动空气开关，它的作用是既能带负荷通断电路，又能在短路、过负荷和低电压(或失压)等故障情况下自动跳闸。它主要用在不频繁操作的低压配电线路或开关柜(箱)中作为电源开关使用。其特点是动作后不需要更换元件，电流值可随时整定，工作可靠，运行安全，切流能力大，安装使用方便。 • 低压断路器按极数分为单极、双极、三极和四极;按灭弧介质分为空气式和真空式;按动作速度分为快速型和一般型;按结构型式分为塑料外壳式和万能式。低压断路器的实物图和图形符号如图5 -5所示。DW系列为万能式，如DW10, DW15, DW17等;DZ系列为塑壳式，如DZS, DZ10, DZ12, DZ15等。上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 1.低压断路器的安装应注意的问题 • 安装前:应检查外观、技术指标、绝缘电阻，并清除灰尘和污垢，擦净极面防锈油脂。 • 安装时: • (1)断路器底板应垂直于水平位置，固定后，断路器应安装平整，不应有附加机械应力。 • (2)电源进线应接在断路器的上母线上，而接往负荷的出线则应接在下母线上。 • (3)为防止发生飞弧，安装时应考虑到断路器的飞弧距离，并注意到在灭弧室上方接近飞弧处不跨接母线。 • (4)设有接地螺钉的产品，均应可靠接地。上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 2.低压断路器的工作原理 • 低压断路器的工作原理图如图s -6所示。工作原理如下: • (1)当手柄推上后，主触头2闭合，传动杆3被锁扣4钩住，电路接通 • (2)如果主电路出现过电流现象，则过电流脱扣器6的衔铁吸合，顶杆将锁扣4顶开，主触头在分Iml弹簧1的作用下复位，断开主电路，起到保护作用 • (3)如果出现过载现象，热脱扣器7将锁扣4顶开 • (4)如果出现欠压(或失压)现象，欠压失压脱扣器8将锁扣4顶开 • (5)分励脱扣器9可由操作人员控制，使低压断路器跳闸上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 5.1.3认识主令电器 • 主令电器是用来接通和分断控制电路以发号施令的电器，它广泛应用于各种控制线路中。主令电器的种类繁多，主要有控制按钮、行程开关、万能转换开关、接近开关和主令控制器等。下面我们认识前三种。 • 一、控制按钮 • 控制按钮是一种手动操作且一般可以自动复位的主令电器，它适用于交流电压500 V或直流电压400 V以下、电流不大于5 A的电路中，一般情况下它不用来直接操纵主电路的通断，而是在控制电路中发出“指令”，通过控制接触器、继电器等自动电器，来完成主电路的通断;按钮一也用于电气控制线路的联锁。常用的按钮有LA10, LA18, LA19, LA25等系列。按钮的实物图、结构示意图和图形符号如图5 -7所示。上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 二、行程开关 • 行程开关又称限位开关，是利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制指令，以控制生产机械的运动方向或行程的主令电器。行程开关的实物图、图形符号如图5一8所示。结构示意图如图5一9所示。 • 行程开关应牢固安装在安装板或机械设备上，不得有晃动现象。安装时，应将挡块和传动杆及滚轮的安装距离调整在适当的位置上。使用中，有些行程开关经常动作，所以安装的螺钉容易松动而造成控制失灵。有时由于灰尘或油类进入而引起不灵活，甚至接不通电路。因此，应对行程开关进行定期检查，除去油垢及粉尘，清理触点，经常检查动作是否可靠，及时排除故障。上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 三、万能转换开关 • 万能转换开关可同时控制许多条通断要求不同的电路，而且具有多个挡位，广泛用于种控制线路的转换，电气测量仪器的转换，也可用于小容量异步电动机的启动、调速和换向控制，还可用于配电装置线路的转换及遥控等。由于其换接的电路多、用途广，故有“万能”之称。万能转换开关以手柄旋转的方式进行操作。万能转换开关的实物图、触点通断展开图和触点通断表如图5一10所示。常用的万能转换开关为LWS , LW6系列。 • 5.1.4认识接触器 • 接触器是一种可对交、直流主电路及大容量控制电路做频繁通、断控制的自动切换电器。接触器按其主触点通过电流的性质，可分为交流接触器和直流接触器。两者在具体结构上有差别，但主要结构都是触头系统、电磁机构和灭弧装置。下面以交流接触器为例说明。上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 交流接触器的实物图、外形图和结构示意图如图5一11所示。交流接触器的图形符号如图5一12所示。目前，我国常用的交流接触器主要有CJ20, CJX1, CJX2, CJ12和CJ10等系列，引进产品中应用较多的有施耐德公司的LC1 D/LP1 D系列等。 • 1.交流接触器主要结构说明 • (1)触点系统:接触器的触点用来接通和断开电路。触点分为主触点和辅助触点两种。主触点用来通断电流较大的主电路，一般由接触面较大的常开触点组成;辅助触点用来通断电流较小的控制电路，由常开触点和常闭触点成对组成。所谓常开触点是指当接触器线圈未通电时处于断开状态的触点;而常闭触点是指当接触器线圈未通电时处于接通状态的触点。上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • (2)电磁机构:电磁机构的作用是用来操纵触点的闭合和分断，它由铁芯、线圈和衔铁三部分组成。 • (3)灭弧装置:交流接触器的触点在分断大电流时，通常会在动、静触点之间产生很强的电弧。电弧的产生，一方面会烧伤触点，另一方面会使电路的切断时间延长，甚至会引起其他事故。因此，灭弧是接触器必须要采取的措施。一般采用的灭弧方法有双断日触点灭弧、电动力灭弧和灭弧栅灭弧等。 • 2.交流接触器的基本工作原理 • 接触器的线圈和静铁芯固定不动。当线圈得电时，铁芯线圈产生电磁吸力，将动铁芯吸合，由于动触头与动铁芯固定在同一根轴上，因此动铁芯带动动触头运动，与静触头接触，使电路接通。当线圈断电时，吸力消失，动铁芯依靠反作用弹簧的作用而复位，动触头断开，电路被切断上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 3.接触器的安装使用 • (1)安装前的检查:检查接触器铭牌与线圈的技术数据是否符合控制线路的要求;检查接触器的外观，应无机械损伤;各活动部分要动作灵活，无卡滞现象;新近购置或搁置已久的接触器，要把铁芯上的防锈油擦干净，以免油污的粘性影响接触器的释放，铁锈也要洗去;检查接触器在85%额定电压时能否正常动作，在失压或欠压时能否释放;检测接触器的绝缘电阻。 • (2)安装注意事项:一般应安装在垂直的平面上，倾斜度不超过50;注意要留有适当的飞弧空间，以免烧坏相邻电器;安装孔的螺钉应装有弹簧垫圈和平垫圈，安装时拧紧螺钉以防松脱或振动;注意不要有零件落入电器内部。上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • (3)日常维护:定期检查接触器的元件，观察螺钉有没有松动，可动部分是不是灵活，对有故障的元件应及时处理;当触点表面因电弧烧蚀有金属颗粒时，应及时清除，但银触点表面的黑色氧化银的导电能力很好，不要挫去，挫掉会缩短触点的寿命;当触点磨损到只剩1/3时，则应更换;灭弧罩往往较脆，拆装时应注意不要碰碎;不允许将灭弧罩去掉，因为这样容易发生电流短路 • 5.1.5认识继电器 • 继电器是一种根据外界输入信号(电信号或非电信号)来控制电路接通或断开的一种自动电器，主要用于控制、线路保护和信号切换。继电器的结构和工作原理与接触器相似，也是由电磁机构和触点系统组成的，但继电器没有主触点，其触点不能用来接通和分断负载电路，均接于控制电路，且电流一般小于sA，故不必设灭弧装置。继电器的种类很多，下面介绍其中的几种。上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 一、热继电器 • 热继电器是电流通过发热元件产生热量来使检测元件受热弯曲，推动执行机构动作的一种保护电器。主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流的不平衡运行保护及其他电气设备发热状态的控制。热继电器的实物图和图形符号如图5一13所示。热继电器的外形图和结构示意图如图5一14所示。日前我国生产并广泛使用的热继电器主要有JR16 , JR20系列，引进产品有T, 3UA, LR2D等系列 • 1.热继电器的工作原理上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 如图5一15所示，主双金属片和补偿双金属片都由两种膨胀系数不同的金属片焊压而成。双金属片与加热元件串接在负载电路中，当电路电流增加时，温度增加，由于两种金属受热弯曲率不同，它们会向一边变形弯曲。补偿双金属片是为了进一步保证热继电器的动作精度而设的，即补偿环境温度对双金属片的影响。当主电路发生过载时，过载电流使电阻丝发热过量，引起双金属片受热弯曲，推动导板移动。导板推动补偿双金属片，使推杆绕轴转动，又推动了动触点连杆，使动触点与静触点开，使负载控制电路被切断，主电路断电，起到保护作用。热继电器具有反时保护特性，即通过电流越大，动作时间越短。热继电器动作后，经过一段时间冷却，方可恢复原位，热继电器的复位分为手动复位和自动复位。动作电流的整定是通过旋钮调整导板和补偿双金属片的距离，改变导板的行程进行调整。上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 2.热继电器的选用 • (1)类型的选择:当电动机绕组是Y形接法时，选用两相结构或三相结构的热继电器;当电动机绕组是△形接法时，采用三相结构带断相保护的热继电器。 • (2)整定电流的选择:一般情况下，热元件的整定电流为电动机额定电流的0. 95一1. 05倍;若电动机拖动的是冲击性负载或启动时间较长及拖动设备不允许停电的场合，热继电器的整定电流可取电动机额定电流的1. 1一1. 5倍;若电动机过载能力较差，热继电器的整定电流可取电动机额定电流的0. 6一0. 8倍。 • 3.热继电器的安装与维护上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 3.热继电器的安装与维护 • (1)安装方向必须与产品说明书中规定的方向相同，误差不超过50。当它与其他电器安装在一起时，应注意将其安装在其他发热电器的下方，以免受到其他电器发热的影响。 • (2)整定电流必须按电动机的额定电流进行整定，绝对不允许弯折双金属片。 • (3)置于手动复位的位置上，若需要自动复位，可将复位调节螺钉以顺时针方向向里旋紧。 • (4)进、出线的连接导线应按电动机的额定电流正确选择导线的截面积，尽量采用铜导线. • (5)自动复位需要5 min，手动复位需要2 min. 上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 二、时间继电器 • 时间继电器是一种按时间原则进行控制的继电器。时间继电器种类很多，常用的有空气阻尼式、电动式和电子式等。常用的空气阻尼式时间继电器有JS7一A , JS23等系列。常用的电动式时间继电器有JS11, JS17系列和引进产品7 PPS等系列。常用电子式时间继电器的型号有JS20 , JS13 , JS14 , JS14P, JS15等系列和引进产品ST , HH , APB等系列时间继电器的实物图如图5一16所示。时间继电器的图形符号如图5一17所示。本书中时间继电器的工作原理以空气阻尼式为例说明。 • 1.空气阻尼式时间继电器工作原理上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 空气阻尼式时间继电器利用空气阻尼作用而达到延时目的，它有通电延时与断电延时两种。空气阻尼式时间继电器由电磁系统、触点系统、空气室及传动机构等部分组成，如图5一18所示为空气阻尼式时间继电器的原理结构图。 • 2.时间继电器的选择 • (1)时间继电器的延时性质，即通电延时或断电延时的选择应满足控制电路的要求。 • (2)在要求不高的场合，宜采用价格低廉的JS7 -A系列空气阻尼式时间继电器;在要求很高或延时很长的场合，可选用电动式时间继电器;一般情况可考虑选用晶体管式时间继电器。上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • (3)根据控制电路电压等级来选择吸引线圈的额定电压。 • 3.时间继电器的安装 • (1)安装方向必须与产品说明书中规定的方向相同，误差不超过500 • (2)通电延时和断电延时的时间应在整定时间范围内，安装时根据需要进行调整，并在试车时校正。 • (3)通电延时型和断电延时型可在整定时间内自行调换 • (4)时间继电器金属底板上的接地螺钉必须与接地线可靠连接。 • 三、速度继电器上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 速度继电器是转速到达一定的速度或低于一定的速度时，使触点动作的继电器。速度继电器有两种，一种是机械式速度继电器，直接将机器轴或电机轴的转速取出来以推动触点的离合，是用离心力使触点动作的，如JY1型、JFZO型;还有电子式速度继电器，它能将反映机器轴或电机轴转速的电平取出，以推动触点的离合，如JMP一S型。一般速度继电器的转轴在130 r/tnin左右即能动作，在100 r/min时触头即能恢复到正常位置。可以通过螺钉的调节来改变速度继电器动作的转速，以适应控制电路的要求。不同型号具有不同的工作范围，如JY1型适用于700一3600 r/min; JFZ0一1型适用于300一1000 r/min; JFZO一2型适用于1000 } 3600 r/min。速度继电器主要用于三相异步电动机反接制动的控制电路中，一也可以用来监测船舶、火车的内燃机引擎，以及气体、水和风力涡轮机。速度继电器的实物图和图形符号如图5一19所示上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 速度继电器的工作原理: • 速度继电器是根据电磁感应原理制成的，其结构示意图如图5一20所示。速度继电器主要由三部分组成:转子、定子和触点。当电动机旋转时，与电动机同轴的速度继电器转子也随之旋转，此时笼型导条就会产生感应电动势和电流，此电流与磁场作用产生电磁转矩，圆环10带动摆杆8在此电磁转矩的作用下顺着电动机偏转一定角度，使速度继电器的常闭触点断开，常开触点闭合。当电动机反转时，就会使另一对触点动作。当电机转速下降到一定数值时，电磁转矩减小，返回杠杆7使摆杆8复位，各触点也随之复位。 • 5.1.6认识熔断器上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 熔断器是一种最简单有效的保护电器。在使用时，熔断器串接在所保护的电路中，作为‘路及用电设备的短路保护和严重过载保护，主要用作短路保护。熔断器主要由熔体(俗称保险丝)和安装熔体的熔管(或熔座)两部分组成。熔体由易熔金属材料铅、锌、锡、银、铜及其合金制成，通常制成丝状和片状。熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、绝缘钢纸制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。熔断器的文字、图形符号如图5 -21所示。 • 一、磁插式熔断器 • 磁插式熔断器实物和结构示意如图5一22所示。因为磁插式熔断器具有结构简单、价廉、外形小、更换熔丝方便等优点，所以它被广泛地用于中、小容量的控制系统中，多用于低压分支电路的短路保护。磁插式熔断器的型号有RC1A系列等。上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 二、螺旋式熔断器 • 螺旋式熔断器的外形和结构如图5 - 23所示。在熔断管内装有熔丝，并填充石英砂，作用是熄灭电弧。熔断管口有色标，以显示熔断信号。当熔断器熔断的时候，色标被反作用弹簧弹出后自动脱落，通过瓷帽上的玻璃窗口可看见。多用于机床电气控制线路的短路保护。螺旋式熔断器的型号有RLl , RL7等系列。 • 三、管式熔断器 • 管式熔断器分为有填料式管式熔断器和无填料式管式熔断器两类。 • (1)无填料式管式熔断器:无填料式管式熔断器实物图和结构示意图如图5 - 24所示。无填料管式熔断器RM10系列熔体为截面宽窄不均匀的锌片，当短路电流通过熔体时，它的狭颈部首先立即熔断，中间大块熔体掉下，造成较大的电弧间隙，有利于灭弧同时，反自管内壁在电弧高温下产生高压气体，使电弧迅速熄灭。上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 分断能力最大可达10~12 kA。无填料式管式熔断器多用于低压电网、成套配电设备的保护。 • (2)有填料管式熔断器:有填料管式熔断器的实物图和结构示意图如图5一25所示。有填料管式熔断器是一种分断能力较大的熔断器，熔管内填满石英砂作灭弧用，主要用于要求分断较大电流的场合，常应用在具有较大短路电流的电力输配电系统中。常用的型号有RT12 , RT14 , RT15 , RT17等系列。 • 四、快速熔断器和自复式熔断器 • 快速熔断器:快速熔断器实物图如图5 - 26所示。主要用于半导体功率器件或变流装置的短路保护。上一页下一页返回

任务一常用低压电器的认识 • 由于半导体元件的过载能力很差，只能在极短时间内(ms级)承受较大的过载电流，因此要求短路保护具有快速熔断的特性。常用快速熔断器有RS和RLS系列。必须注意:快速熔断器的熔体不能用普通的熔体来代替，因为普通的熔体不具有快速熔断的特性。 • 自复式熔断器:自复式熔断器实物图如图5 - 27所示。特点是能重复使用，不必更换熔体。其熔体采用金属钠，利用它常温时电阻很小，高温气化时电阻值骤升，故障消除后温度下降，气态钠回归固态钠，良好导电性恢复的特性制作而成。上一页返回

任务二认识电动机 • 5. 2. 1认识三相异步电动机 • 三相异步电动机的实物图如图5一28所示。三相异步电动机由定子和转子两部分构成，定子和转子之间留有一定的空气隙。定子和转子都有铁芯和绕组，其中转子分为笼型和绕线式两种结构，因此三相异步电动机分为笼型三相异步电动机和绕线式三相异步电动机。 • 一、三相异步电动机的结构 • 三相异步电动机的内部结构如图5一29所示。三相笼型异步电动机的组成部件图如图5一30所示。 • 1.定子 • 定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。三相异步电动机定子结构图如图5 -31所示，三相异步电动机定子结构分解图如图5一32所示。下一页返回

任务二认识电动机 • 定子的作用是利用定子绕组的励磁电流产生旋转磁场和做电机的机械支撑。 • (1)定子铁芯:定子铁芯是电动机磁通的通路，定子铁芯是用0. 35一0. 5 mm厚、彼此绝缘、导磁性良好的硅钢片叠压而成。在定子铁芯的内圆上冲有均匀分布的槽，如图5 -32(b)、图5 -32(0)所示。槽内嵌放三相定子绕组。定子绕组中通入三相交流电，为电动机产生旋转磁场。 • (2)定子绕组:定子绕组是电动机的电路部分，是由高强度漆包铜线绕制成的三相对称绕组，按一定的空间角度嵌人定子铁芯槽中，如图5一31和5一32(d)所示。绕组与铁芯之间垫放有绝缘材料使其彼此绝缘。定子三相绕组的结构完全对称且独立绝缘，每相绕组有两个引出线端，一个叫首端，分别标为U1 , V1 , W1，另一个叫末端，分别标为U2,V2 , W2，如图5 - 33所示，定子三相绕组的六个出线端都引至接线盒上，根据需要接成星形(Y)或三角形(△)。上一页下一页返回

任务二认识电动机 • (3)机座:机座通常为铸铁件，作用是固定定子铁芯和绕组，并通过两侧的端盖和轴承来支承转子，同时可保护整台电动机的电磁部分和散热。 • 2.转子 • 转子由转子铁芯、转子绕组和转轴三部分组成，鼠笼型转子如图5一34所示，绕线型转子如图5一35所示。转子的作用是利用转子绕组切割磁力线产生感应电动势而实现能量转换。 • (1)转子铁芯:转子铁芯一方面作为磁路的一部分，另一方面用来安放转子绕组。转子铁芯由0. 35 ~ 0. 5 mm厚、彼此绝缘的圆形硅钢片叠压成圆柱体，并紧固在转轴上。转子铁芯外表面上冲有均匀分布的线槽，如图5一36(a)、图5一36(b)所示。上一页下一页返回

任务二认识电动机 • (2)转子绕组:转子绕组构成电动机电路的另一部分，切割定子旋转磁场产生感应电动势，并在旋转磁场的作用下受力而使转子转动。转子绕组分为绕线型和鼠笼型两种，相应异步电动机也分为绕线型异步电动机和笼型异步电动机。 • 鼠笼式转子绕组是在转子铁芯槽内插入铜条，两端再用两个铜环焊接而成的。若把铁芯拿出来，整个转子绕组外形很像一个鼠笼，故称鼠笼式转子。对于中小功率的电机，目前常用铸铝工艺把鼠笼式绕组及冷却用的风扇叶片铸在一起。鼠笼型转子绕组因此有铜条和铸铝两种形式，其结构示意图如图5一37所示。上一页下一页返回

任务二认识电动机 • 绕线式转子绕组的形式与定子绕组基本相同，3个绕组的末端连接在一起构成星形连接，3个始端连接在3个铜集电环上，启动变阻器和调速变阻器通过电刷与集电环和转子绕组相连接，以便调节转速或改变电动机的启动性能，示意图如图5一38所示。绕线型异步电动机由于其结构复杂，价位较高，所以通常用于启动性能或调速要求高的场合 • 二、三相异步电动机的工作原理 • 三相异步电动机通入三相交流电流之后，在定子绕组中将产生旋转磁场，此旋转磁场将在闭合的转子绕组中感应出电流，从而使转子转动起来。 • 1.旋转磁场的产生上一页下一页返回

任务二认识电动机 • 三相异步电动机定子绕组是空间对称的三相绕组，即U1一U2, V1一V2和W1一W2空间位置相隔1200。若将它们做星形连接，如图5一39所示，将U1 , V1 , W1连在一起，U V W,分别接三相对称电源的U, V, W三个端子，就有三相对称电流流入对应的定子绕组，即 • 2.旋转磁场的转速和转向上一页下一页返回

任务二认识电动机 • 一对磁极的旋转磁场电流每交变一次，磁场就旋转一周。设电源的频率为f1即电流每秒钟变化五次，磁场每秒钟转f1圈，则旋转磁场的转速n,=五( r/ s )，习惯上用每分钟的转数来表达转速，即n1 = 60 f1( r/tnin)。两对磁极的旋转磁场，电流每变化五次，旋转磁场转f1 /2圈，即旋转磁场的转速为n, = 60 f1 /2 ( r/tnin )。以此类推，P对磁极的旋转磁场，电流每交变一次，磁场就在空间转过1/p周，因此，转速应为 • 旋转磁场的转速n、也称为同步转速，由式(5一1)可知，它取决于电源频率和旋转磁场的磁极对数。我国的工频为50 Hz，因此，同步转速与磁极对数的关系如表5一1所示。上一页下一页返回

任务二认识电动机 • 旋转磁场的转向是由通入定子绕组的三相电源的相序决定的。由图5 - 39可知，定子绕组中电流的相序按顺序U一V一W排列，旋转磁场按顺时针方向旋转。如果将三相电源中的任意两相对调，例如，V和W两相互换，则定子绕组中的电流相序为U一W一V，应用前面讲的分析方法，旋转磁场的方向也相应地改变为逆时针方向。 • 3.转子的转动原理 • 图5 -41为三相异步电动机转子转动原理示意图。为简单起见，图中用一对磁极来进行分析。 • (1)电生磁:三相定子绕组中通入交流电后，便在空间产生旋转磁场。 • (2)磁生电:在旋转磁场的作用下，转子将做切割磁力线的运动而在其两端产生感应电动势，感应电动势的方向可根据咚右手螺旋法则来判断。上一页下一页返回

任务二认识电动机 • 由于转子本身为闭合电路，所以在转子绕组中将产生感应电流，称为转子电流，电流方向与电动势的方向一致，即上面流出，下面流进。 • (3)电磁力:转子电流在旋转磁场中受到电磁力的作用，其方向可由左手定则来判断，上面的转子导条受到向右的力的作用，下面的转子导条受到向左的力的作用。电磁力对转子的作用称为电磁转矩。在电磁转矩的作用下，转子就沿着顺时针方向转动起来，显然转子的转动方向与旋转磁场的转动方向一致。 • 三、三相异步电动机的铭牌及其数据 • 每台三相异步电动机的外壳上都有一块铭牌，上面标示着这台电动机的主要技术数据，以便使用者正确选用和维护电机。图5一42为某一台异步电动机的铭牌上一页下一页返回

任务二认识电动机 • 1.型号 • 型号表示电动机的结构形式、机座号和极数。例如，Y100L1-4中，Y表示鼠笼式异步电动机(YR表示绕线式异步电动机);100表示机座中心高为100 mm ; L表示长机座(S表示短机座，M表示中机座);1为铁芯长度代号;4表示4极电动机。 • 2.额定电压U N • 额定电压是电动机定子绕组应加线电压的额定值，有些异步电动机铭牌上标有220/380 V，相应的接法为△/Y。它说明当电源线电压为220 V时，电动机定子绕组应接成△型;当电源线电压为380 V时，应接成Y型上一页下一页返回

任务二认识电动机 • 3.额定电流IN • 额定电流是指电动机在额定运行时，定子绕组的线电流。 • 4.额定转速nN • 额定转速是指电动机额定运行时的转速。 • 5.额定频率PN、 • 额定功率为电动机在额定状态下运行时转子轴上输出的机械功率，单位为kl}% • 6.额定频率 • 额定频率是指电动机在额定运行时的交流电源的频率，我国工频为50 Hz. 上一页下一页返回

任务二认识电动机 • 7.工作方式 • 工作方式是指电动机的运行状态，根据发热条件可分为三种: • S1表示连续工作方式，允许电机在额定负载下连续长期运行; • S2表示短时工作方式，在额定负载下只能在规定时间短时运行; • S3表示断续工作方式，可在额定负载下按规定周期性地重复短时运行。 • 8.绝缘等级 • 绝缘等级是由电动机所用的绝缘材料决定的。按耐热程度不同，将电动机的绝缘等级于为A, E, B, F, H, C等几个等级，它们允许的最高温度如表5一2所示上一页下一页返回

任务二认识电动机 • 9.温升 • 温升是指在规定的环境温度下，电动机各部分允许超出的最高温度。通常规定的环境温度是40 0C，如果电机铭牌上的温升为700C，则允许电机的最高温度可以是40十70 =1100C。显然，电动机的温升取决于电机的绝缘材料的等级。电机在工作时，所有的损耗都会使电机发热，温度上升。在正常的额定负载范围内，电动机的温度是不会超出允许温升的，绝缘材料可保证电机在一定期限内可靠工作。如果超载，尤其是故障运行，则电机的温升超过允许值，电机的寿命将受到很大的影响。 • 5.2.2认识直流电动机上一页下一页返回

任务二认识电动机 • 直流电动机的调速性能较好，启动转矩大，因此，对调速要求较高的生产机械(如龙门刨床、锁床以及有关数控装置等)或者需要较大启动转矩的生产机械(如起重机械、电力牵引设备等)往往采用直流电动机来驱动。直流电动机的实物图如图5 -43所示。 • 一、直流电动机的结构 • 直流电动机主要由定子和转子两大部分组成，定子与转子之间有很小的气隙。其结构示意图如图5 - 44所示。 • 1.定子 • 定子是电动机中静止不动的部分。定子的作用是利用定子绕组的励磁电流产生磁场和做电机的机械支撑，由主磁极、换向极、机座、端盖、轴承和电刷等装置组成。定子结构如图5一45所示。上一页下一页返回

任务二认识电动机 • (1)机座:电动机磁路的一部分，还起支撑和固定电机的作用。 • 机座用来放置主磁极和换向磁极，同时它也是磁路的一部分，起导磁作用，用铸铁或铸钢制成。机座的两边各有一个端盖，端盖的中心是空的，用以装转轴。 • (2)主磁极:产生恒定的气隙磁通，由铁芯和励磁绕组构成。 • 主磁极由磁极铁芯和励磁绕组组成，可以是一对、两对、三对等。当励磁绕组通以直流电时，产生恒定的磁场，改变电源电流的极性即可改变磁场的方向。主磁极铁芯一般都采用电磁铁，由直流电流来励磁。只有小直流电机的主磁极才用永久磁铁，这种电机称为永磁直流电机。上一页下一页返回

任务二认识电动机 • (3)换向磁极:改善换向。 • 换向磁极由换向磁极铁芯和绕组构成，与主磁极交替放置。它的作用是产生附加磁场，改善换向性能。1 kW以下的直流电机一般换向磁极的个数较少或不装换向磁极，超过1 kW的直流电动机都装换向磁极 • (4)电刷装置:与换向片配合，完成直流与交流的互换 • 电刷装置的作用是把转子电路与外电路连接起来，由电刷、刷盒、铜丝辫、压紧弹簧等构成。电刷架装在端盖上，可以移动，用以调整电刷的位置 • (5)前、后端盖:用来安装轴承和支撑整个转子上一页下一页返回

学习情境五 电动机及其控制