【正文】 主要教學(xué)內(nèi)容： ① 電氣技術(shù)在生產(chǎn)中的作用 ② 電力拖動的組成 ③ 電機(jī)的發(fā)展概況 ④ 電氣控制技術(shù)的發(fā)展方向 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)： 重點(diǎn)： ① 電力拖動的組成 ② 電機(jī)的發(fā)展概況 ③ 電氣控制技術(shù)的發(fā)展方向 難點(diǎn)： ① 電機(jī)的發(fā)展概況 ② 電氣控制技術(shù)的發(fā)展方向 教具： 電機(jī)一臺 一、《電機(jī)與電氣控制技術(shù)》課程簡介 技術(shù) 二、電機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)中 的作用 、飛機(jī)的螺旋槳、電扇的旋轉(zhuǎn)、洗衣機(jī) 、檢測、放大的作用，廣泛應(yīng)用于雷達(dá)的自動定位、人造 、飛機(jī)的控制、電梯的自動選層和顯示、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、機(jī)器人、音箱設(shè)備中。 三、電力拖動的組成 電機(jī)拖動系統(tǒng)是用電動機(jī)來拖動機(jī)械運(yùn)行的系統(tǒng)。 19 世紀(jì)后期正是世界電機(jī)工業(yè)迅猛發(fā)展時期，我國正處于半封建半殖民地國家，電機(jī)工業(yè)受到了嚴(yán)重的束縛?？刂品椒◤氖謩拥牡阶詣涌刂?，功能從簡單到復(fù)雜，控制技術(shù)從單機(jī)到群控，操作從笨重到輕便，推動了生產(chǎn)技術(shù)的不斷更新和高速發(fā)展。單相異步電動機(jī)由于容量小，性能較差，常用于日常生活中的小家電及小功率電動工具。 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向與三相電源通入定子繞組電流的相序一致。 圖 11 三相異步電動機(jī)工作原理圖 基本工作原理是： ① 電生磁：三相對稱繞組中通入三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場其轉(zhuǎn)向與相序一致，為順時針方向，轉(zhuǎn)速為 pfn 11 60? ； ② （動）磁生電：轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電動勢和電流； ③ 電磁力（矩）：轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。 3．轉(zhuǎn)差率 S 異步電動機(jī)工作的必要條件是 n＜ n1，二者之差稱做轉(zhuǎn)差，即： n2＝ n1 一 n。 ① 異步電動機(jī)定子剛接上電源瞬時，轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動 ， n＝ 0，則轉(zhuǎn)差率 s＝ 1。 ⑤ 空載時， n 接近 n1，則 sN≈～ 。 型號表示方法： 圖 15 第二節(jié) 三相異步電動機(jī)的啟動 （ 2 學(xué)時） 異步電動機(jī)是把交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種動力機(jī)械。 啟動轉(zhuǎn)矩大，以加速啟動過程， 縮短啟動時間。 降壓啟動 原理：啟動時，通過啟動設(shè)備使加到電動機(jī)上的電壓小于額定電壓，使電動機(jī)轉(zhuǎn)速上升到一定數(shù)值時，再使電動機(jī)承受額定電壓，保證電動機(jī)在額定電壓下穩(wěn)定運(yùn)行。 圖 16 鼠籠式異步電動機(jī)的串電抗器起動 ② Y △ 啟動 對應(yīng)運(yùn)行時定子繞組接成△形的三相鼠籠式異步電動機(jī)，起動時接成ㄚ形（接線原理圖如圖 17 所示），則定子每相電壓降為額定電壓的 1/3，從而實(shí)現(xiàn)了降壓起動。起動時。 圖 18 自耦變壓器降壓運(yùn)動 三、三相繞線式異步電動機(jī)的啟動 對于三相繞線式異步電動機(jī)啟動時，轉(zhuǎn)子回路串接適當(dāng)?shù)娜鄬ΨQ電阻，既能限制起動電流，又能增大起動轉(zhuǎn)矩，且能使起動轉(zhuǎn)矩等于最大轉(zhuǎn)矩。 轉(zhuǎn)子回路串電阻 ①優(yōu)點(diǎn)：只要在轉(zhuǎn)子回路串入適當(dāng)?shù)碾娮?，既可減少起動電流，又可增加起動轉(zhuǎn)矩 ②適用條件：電動機(jī)在重載情況下的起動場合。結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，應(yīng)用廣泛。使電動機(jī)轉(zhuǎn)速由某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速迅速降為零的 過程或者使電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡，從而使電動機(jī)的下降轉(zhuǎn)速保持恒定。由于電源相序改變，圓形旋轉(zhuǎn)磁場反向，而轉(zhuǎn)子不可能立即改變轉(zhuǎn)向，因而轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢反向，電流反向，則電磁轉(zhuǎn)矩也反向，電動機(jī)處于制動運(yùn)行狀態(tài)，電動轉(zhuǎn)速迅速下降，直到轉(zhuǎn)速 ，電機(jī)將停轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了快速制動停車。 所以調(diào)節(jié)三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速有三種方案。 通過改變定子繞組的連接方式來實(shí)現(xiàn)。很明顯，只要有輸出頻率可平滑調(diào)節(jié)的變頻電源，就能平滑、無極地調(diào)節(jié)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。它包括直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)。將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的是直流發(fā)電機(jī)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是直流電動機(jī)。感應(yīng)電動勢 e 的大小用式（ 1）確定。 感應(yīng)電動勢的方向按右手定則確定。于是在線圈 abcd 中有電流流過。 2．轉(zhuǎn)子部分 直流電機(jī)轉(zhuǎn)子部分主要由電樞鐵心和電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。 第二節(jié) 直流電機(jī)的基本特性 （ 2 學(xué)時） 把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿碾姍C(jī)是直流發(fā)電機(jī)；把直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電機(jī)稱為直流電 動機(jī)。根據(jù)勵磁方式的不同，直流電機(jī)可分為下列幾種類型。 2． 并勵直流電機(jī) 并勵直流電機(jī)的勵磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)，接線如圖 25（ b）所示。 4． 復(fù)勵直流電機(jī) 復(fù)勵直流電機(jī)有并勵和串勵兩個勵磁繞組，接線如圖 25（ d）所示。一般情況直流電動機(jī)的主要勵磁方式是并勵式、串勵式和復(fù)勵式，直流發(fā)電機(jī)的主要勵磁方式是他勵式、并勵式和和復(fù)勵式。 上式表明，直流電動機(jī)在電動運(yùn)行狀態(tài)下，電樞電動勢 Ea小于端電壓 U。 （ 2）由于電樞回路沒有外串電阻，因?yàn)?Ra很小，則 β 很小，那么轉(zhuǎn)速降 Δn 很小，因此，它是一條微微下降的直線，所以固有機(jī)械特性屬于硬特性。 遠(yuǎn)距離輸電為什么必須采用高壓輸電？ 調(diào)壓用的自耦變壓器 整流變壓器 (專用 )： 給直流電力機(jī)車供電。 二、基本工作原理 A X u1 i1 Φ0 e1 a x e2 i2 u2 圖 31 變壓器的主要部件是鐵心和套在鐵心上的兩個繞組。 (2)一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能達(dá)到改變壓的目的。變壓器油起兩個作用：①在變壓器繞組與繞組、繞組與鐵心及油箱之間起絕 緣作用。這些都是變壓器的冷卻裝置。從而減緩了油的變質(zhì)。 而不同產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和精度不同， 這就要求對拖動生產(chǎn)機(jī)械的電動機(jī)進(jìn)行控制，控制的方法很多，但以電氣控制技術(shù)尤為普遍。 高壓電器：交流 1200V 以上、直流 1500V 以上。 圖 11 型號 □ □ □ —— □ □ / □ □ 四、 電氣圖的圖形符號及文字 符號 圖形符號 ① 符號要素 ② 一般符號 ③ 限定符號 文字符號 ① 基本文字符號 ② 輔助文字符號 五、 電器介紹 刀開關(guān) ① 刀開關(guān)作用 ? 不頻繁的手動接通和分?jǐn)嘟弧⒅绷麟娐贰? ③欠壓保護(hù) 分類： 交流接觸器、直流接觸器。 短路銅環(huán)：為了減小機(jī)械振動和噪音 型號、含義 圖 17 圖形符號及文字符號 圖 18 接觸器的選用 ① 接觸器類型的選擇 根據(jù)負(fù)載種類，選擇交流接觸器或直流接觸器 ② 接觸器主觸點(diǎn)額定電流的選擇 ③ 接觸器主觸點(diǎn) 額定電壓的選擇 ④ 接觸器吸引線圈電壓的選擇 二、熔斷器 熔斷器的作用 主要用作短路保護(hù)，串聯(lián)在電路中，熔斷器的電阻很小。 第三節(jié) 繼電器 （ 4 學(xué)時） 繼電器是一種根據(jù)電量（電壓、電流等）或非電量（熱、時間、轉(zhuǎn)速、壓力等）的變化使觸點(diǎn)動作，接通或斷開控制電路，以實(shí)現(xiàn)自動控制和保護(hù)電力拖動裝置的電器。 接觸器：用于主電路、電流大，有滅弧裝置，一 般只能在電壓作用下動作。 結(jié)構(gòu)原理圖 圖 111 圖形符號及文字符號 圖 112 型號 圖 113 三、中間繼電器 作用 在電路中起信號傳遞與轉(zhuǎn)換作用 結(jié)構(gòu) 圖 114 符號 圖 115 型號 圖 116 四、時間繼電器 定義： 當(dāng)吸引線圈通電或斷電后其觸點(diǎn)經(jīng)過一定延時再動作的繼電器。 1 一轉(zhuǎn)軸 2 一轉(zhuǎn)子 3 一定子 4 一繞組 5 一擺錘 7 一靜觸點(diǎn) 9 一動觸點(diǎn) 圖 120 速度繼電器原理示意圖 符號 圖 121 速度繼電器的圖形及文字符號 （ a）轉(zhuǎn)子（ b）動合觸點(diǎn) (C)動斷觸點(diǎn) 第四節(jié) 主令電器 （ 2 學(xué)時） 主令電器是一種機(jī)械操作的控制電器，對各種電氣系統(tǒng)發(fā)出控制指令，使繼電器和接觸器動作，從而改變拖動裝置的工作狀態(tài)（如電動機(jī)的起動、停車、變速等），以獲得遠(yuǎn)距離控制。 一、 按鈕 分類 緊急式裝有突出的蘑菇形鈕帽，以便于緊急操作； 指示燈式在透明的按鈕內(nèi)裝入信號燈，用作信號顯示； 鑰匙式 為了安全起見，需用鑰匙插入方可旋轉(zhuǎn)操作等。 行程開關(guān)的原理及符號 行程開關(guān)的圖形符號及文字符號 (a)常開觸點(diǎn) (b)常閉觸點(diǎn) 圖 124 4 、光電開關(guān)、接近開關(guān) 三、低壓斷路器 低壓斷路器 低壓斷路器又稱自動空氣開關(guān)或自動空氣斷路器，主要用于低壓動力線路中。 ③ 各種繼電器的符號圖 ④熟練刀開關(guān)符號圖 ⑤接觸器、熔斷器的符號圖 第二章 電氣控制線路 教 學(xué)目的要求： ① 掌握電氣圖的三種方法 ② 掌握電氣線路圖的繪制方法 ③ 掌握點(diǎn)動、長動、正、反轉(zhuǎn)控制線路 . ④ 掌握自鎖、互鎖的概念及控制線路 ⑤掌握順序控制線路的繪制 主要教學(xué)內(nèi)容： ① 電氣圖的三種方法及繪制方法 ② 點(diǎn)動、長動及正、反轉(zhuǎn)控制線路 . ③ 多點(diǎn)、時間、自動往返、順序控制線路 . 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)： 重點(diǎn)： ① 點(diǎn)動、長動及正、反轉(zhuǎn)控制線路 ② 電氣線路圖的繪制方法 ③ 掌握自鎖的概念 難點(diǎn)： ① 電氣線路圖的繪制方法 ② 雙重互鎖控制線路 ③ 自動往返控制線路 教具： 掛圖 第一節(jié) 電氣控制 線路基本概念 按用途和表達(dá)式方式的不同，電氣控制系統(tǒng)圖可分為電氣系統(tǒng)圖和框圖、電氣原理圖、電器布置圖、電氣安裝接線圖、功能圖、電器元件明細(xì)表等幾種。它包括所有電器元件的導(dǎo)電部件和接線端點(diǎn)，但并不按照電器元件的實(shí)際布置位置來繪制，也 不反應(yīng)電器元件的大小。通常電器布置圖與電氣安裝接線圖組合在一起，既起到電氣安裝接線圖的作用，又能清晰表示出電器的布置情況。電氣安裝接線圖中的回路標(biāo)號是電器設(shè)備之間、電器元件之間、導(dǎo)線與導(dǎo)線之間的連接標(biāo)記，它的文字符號和數(shù)字符號應(yīng)與原理圖中的標(biāo)號一致。 中元件、器件和設(shè)備的可動部分，都按沒有通電和沒有外力作用時的開閉狀態(tài)畫出。點(diǎn)動的控制線路如圖 21 所示。 注意： 刀開關(guān) QS：電源引入 熔斷器 FU：短路保護(hù) 四、 長動控制線路 長動是指按下按鈕電動機(jī)得電起動運(yùn)轉(zhuǎn)，松開按鈕電動機(jī)仍繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，只有按下停車按鈕，電機(jī)才停轉(zhuǎn)。這個起自鎖作用的輔助觸點(diǎn)，稱為自鎖觸點(diǎn)。另外，當(dāng)電網(wǎng)電壓較低時，達(dá)到釋放電壓，接觸器的銜鐵釋放，主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)均斷開，電動機(jī)停止運(yùn)行，它可以防止電動機(jī)在低壓下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)。 二、原理圖 圖 23 主電路： KM1—— 正轉(zhuǎn) —— SB2 KM2—— 反轉(zhuǎn) —— SB3 動作原理如下： 合上刀開關(guān) QS 接觸器主觸點(diǎn) KM2 閉合 —— 電機(jī) M開始正轉(zhuǎn) 按下按鈕 SB2—— 接觸器線圈 KM1 得電 接觸器 KM1輔助常開觸點(diǎn)閉合 —— 自鎖 接觸器主觸點(diǎn) KM2閉合 —— 電機(jī) M 開始反轉(zhuǎn) 按下按鈕 SB3—— 接觸器線圈 KM2 得電接觸器 KM2輔助常開觸點(diǎn)閉 合 —— 自鎖 按下按鈕 SB1—— 電機(jī) M 失電停車 存在問題 ？ 容易誤操作引起電源短路。 一、 順序控制 同起同?？刂凭€路 順起同?？刂凭€路 同起順?？刂凭€路 順起順停控制線路 二、同起同停控制線路 啟動按鈕一個，停車按鈕一個。 啟動按鈕兩個，停車按鈕一個。 五、順起順?？刂凭€路 圖 29 第四節(jié) 繼電器 —— 接觸器控制 在生產(chǎn)中，有些機(jī)械的工作需要自動往復(fù)運(yùn)動，例如鉆床的刀架、萬能銑床的工作臺等。 圖 210 自動往返運(yùn)動的工作示意圖 原理圖 圖 211 二、多點(diǎn)控制 在大型設(shè)備中，為了操作方便，常常要求能在多個地點(diǎn)進(jìn)行控制。利用時間繼電器可以實(shí)現(xiàn)時間控制。 圖 213 小結(jié)： ① 掌握點(diǎn)動、長動控制線路 .及多點(diǎn)控制線路 . ② 掌握正、反轉(zhuǎn)控制線路 ③ 掌握時間、自動往返控制線路 ④