【正文】 1．定子部分 直流電機定子部分主要由主磁極、換向極、機座和電刷裝置等組成。 一、直流電動機的分類 直流電機的勵磁方式是指對勵磁繞組如何供電、產(chǎn)生勵磁磁通勢而建立主磁場的問題。這種直流電機的勵磁電流就是電樞電流。” 如果以圖 25 中各物理量的方向為參考正方向，就可以寫出他勵直流電動機的電壓平衡方程式： 圖 26 直流電機的原理圖 式中， Ra為電樞回路的總電阻； Rf為勵磁回路的總電阻； If為勵磁電流。 一、 變壓器的用途： 電力系統(tǒng) 用于電力系統(tǒng)升、降電壓的變壓器。 只要 (1)磁通有變化量 。 為了加快散熱，有的大型變壓器采用內(nèi)部油泵強迫油循環(huán)，外部用變壓器風扇吹風或用自來水沖淋變壓器油箱。包括：電動機、傳動機構(gòu)、生產(chǎn)機 械、控制設(shè)備和電源五個部分。 三、低壓電器的基本結(jié)構(gòu)及型號 電器分感測部分和執(zhí)行部分 組成：吸引線圈、鐵心、銜鐵、鐵軛、空氣氣隙。 分斷時：主觸點不應(yīng)發(fā)生長時間燃弧。 原理分：電磁式、感應(yīng)式、熱繼電器等 參數(shù)分：電流、電壓、速度、壓力繼電器 動作時間分：瞬時繼電器、延時繼電器 輸出形式分：有觸點、無觸點繼電器 區(qū)別 繼電器：用于控制電路、電流小，沒有滅弧裝置，可在電量或非電量的作用下動作。轉(zhuǎn)子是一個圓柱形永久磁鐵，定子是一個籠型空心圓環(huán)，由硅鋼片疊成，并裝有籠型繞組。 工作原理： 行程開關(guān)的工作原理與控制按鈕類似，只是它用運動部件上的撞塊來碰撞行程開關(guān)的推桿。 電氣原理圖 電氣原理圖是為了便于閱讀與分析控制線路，根據(jù)簡單、清晰的原則，采用電器元件展開的形式繪制而成的圖樣。不但要畫出控制柜內(nèi)部之間的電器連接還要畫出柜外電器的連接。 三、 點動控制 點動是指按下按鈕電動機得電起動運轉(zhuǎn)，松開按鈕電動機失電直至停轉(zhuǎn)。 自鎖： 接觸器自身輔助觸點而使其線圈保持通電的現(xiàn)象，稱為自鎖或自保持。 一、 控制要求： ？ 正、反轉(zhuǎn)，如何實現(xiàn) 答：對于三相交流電動機可借助正、反向接觸器改變定子繞組相序來實現(xiàn)。實現(xiàn)該過程的控制線路如圖 27 所示。 SQ SQ2為行程開關(guān)，將 SQ1 安裝在左端需要進行反向的位置 A 上， SQ2 安裝在右端需要進行反向的位置 B 上，機械擋鐵安裝在工作臺等運動部件上，運動部件由電動機拖動進行運動。 按下停止按鈕 SB2，電動機失電直至停轉(zhuǎn)。但是，定子串電阻降壓起動，能量損耗較大。 三、自耦變壓器降壓起動控制線路 自耦變壓器按星形聯(lián)結(jié)，起動時將電動機定子繞組接到自耦變壓器二次側(cè)。 第二節(jié) 三相異步電動機制動控制線路 三相異步電動機從切除電源到完全停止旋轉(zhuǎn)，由于慣性的原因，總需要一段時間。 圖 34 相籠型感應(yīng)電動機單向運轉(zhuǎn)、反接制動的控制線路 線路的工作過程如下： 合上電源開關(guān) QS,按下起動按鈕 SB2,接觸器 KM1 線圈通電并自鎖，電動機在全壓下起 動運行，當轉(zhuǎn)速升到某一值（通常為大于 120 r/min)以后，速度繼電器 KV 的常開觸點閉合，為制動接觸器 KM2 的通電做準備。 小結(jié)： ① 三相異步電動機反接制動線路的繪制 ② 三相異步電動機能耗制動線路的繪制 ③ 三相籠型異步電動機 串降壓起動線路的繪制 作業(yè)： ① 繪制三相異步電動機的制動控制圖。串聯(lián)在自鎖觸點支路的常閉按鈕斷開，使自鎖失效。 (4)可能有 3個原因：①電源電壓不足； ②接觸器線圈回路 (即控制回路 )接觸電阻過大；③接觸器鐵心和銜鐵間有異物阻擋。然而三臺電動機停車則互相獨立。 1968 年，美 國最大的汽車制造商 —— 通用汽車制造公司（ GM），為適應(yīng)汽車型號的不斷翻新，試圖尋找一種新型的工業(yè)控制器，以盡可能減少重新設(shè)計和更換繼電器控制系統(tǒng)的硬件及接線、減少時間，降低成本。 進入 70 年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展， PLC 采用了通用微處理器，這種控制器就不再局限于當初的邏輯運算了，功能不斷增強。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。不僅控制功能增強，功耗和體積減小，成本下降，可靠性提 圖 11 高，編程和故障檢測更為靈活方便，而且隨著遠程 I/O 和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理以及圖象顯示的發(fā)展，使 PC 向用于連續(xù)生產(chǎn)過程控制的方向發(fā)展，成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一大支柱。我國從 1974 年開始研制， 1977 年開始工業(yè)應(yīng)用。事實 上，已不再局限于邏輯控制，其運算功能，接口功能都越來越強了。 今要求三臺鼠籠式電動機 M1， M2， M3 按照一定順序起動，即 M1 起動后 M2 才可起動，M2 起動后 ,M3 才可起動。 解： (1)有 3種可能的原因：① 1， 2兩根線上的熔絲有一個或兩個燒斷，使控制電路無電源；②熱 繼電器常閉觸點跳開后未復(fù)位，③ 4， 5 兩點有一點 (或兩點 )未接 好。 圖 36 三相鼠籠式電動機 解： 電路如圖 36 所示。停車時，按下停止按鈕 SB1，其常開觸點斷開使 KM1 線圈斷電，切斷電動機電源， SB1 的常開觸點閉合，接觸器 KM2,時間繼電器 KT 線圈通電并經(jīng) KM2 的輔助觸點和 KT 的瞬動觸點自鎖；同時， KM2 的主觸點閉合，給電動機兩相定子繞組送人直流電流，進行能耗制動。 二、 籠型異步電動機反接制動控制線路 三相籠型感應(yīng)電動機反接制動是依靠改變定子繞組中的電源相序，使定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場反向，轉(zhuǎn)子受到與旋轉(zhuǎn)方向相反的制動力矩作用而迅速停車。當電動機轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時，對應(yīng)的 KT 延時結(jié)束，其延時常開觸點閉合，中間繼電器 K 通電動作并自鎖， K 的常閉觸點斷開使 KM1, KM2, KT 的線圈均斷電，將自耦變壓器切除， K 的常開觸點閉合使 KM3 線圈通電動作，主觸點接通電動機主電路，電動機在全壓下運行。當合上刀開關(guān) QS 以后，按下起動按鈕 SB2,接觸器 KM1 線圈、 KM3 線圈以及通電延時型時間繼電器 KT 線圈通電，電動機接成星形起動；同時通過 KM1 的常開輔助觸點自鎖，時間繼電器開始定時。該線路是根據(jù)起動過程中時間的變化，利用時間繼電器控制降壓電阻的切除。 三、時間控制 生產(chǎn)過程中，若一個動作完成后，需間隔一定時間，再開始下一個動作，就需要對電動機按一定時間間隔進行控制。 圖 28 控制規(guī)律： 順停： 當要求乙接觸器線圈斷電后方允許甲接觸器線圈斷電，則將乙接觸器的常開觸點并聯(lián)在甲接觸器的停止按鈕兩端。例如車床主軸轉(zhuǎn)動時，要求油泵先給潤滑油，主軸停止后，油泵方可停止?jié)櫥?，即?求油泵電動機先起動，主軸電動機后起動，主軸電動機停止后，才允許油泵電動機停止。它可防止在電源電壓恢復(fù)時，電動機突然起動而造成設(shè)備和人身事故。 松開按鈕 SB—— 接觸器線圈 KM 失電 —— 接觸器主觸點恢復(fù)常開 —— 電機 M 失電直至停止轉(zhuǎn)動。例如，接觸器、繼電器的線圈和觸點可以不畫在一起。 電器布置圖 電器布置圖主要是用來表明電氣設(shè)備上所有電器元件的實際位置，為生產(chǎn)機械電氣控制設(shè)備的制造、安裝提供必要的資料。 ② 速度繼電器、 時間繼電器 的符號。常用的主令電器有控制按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、主令控制器、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)等。 用于：電動機或其他設(shè)備的過載保護和 斷相保護。 常見故障：斷路；螺釘松開；接線柱不牢固；接線柱上下接反； 處理措施：更換熔體或整體更換；緊固螺釘；注意螺旋式熔斷器低端為進線柱，高端為出線柱。 ① 一種自動控制電器 ② 遠距離地接通或斷開大容量的交直流負載。 分類： ① 按電壓等級分 低壓電器：用于交流 1200V、直流 1500V 級以下的電路中起通斷、保護、控制或調(diào)節(jié)作用的電器產(chǎn)品。 儲油柜使變壓器油與空氣接觸面變小 ,減緩了變壓器油的氧化和吸收空氣水分的速度。 變壓器油是一種礦物油，具有很好的絕緣性能。 電子變壓器：用于電子產(chǎn)品中 儀表變壓器 ：用在測量設(shè)備中。其特點為： （ 1）對于任何一臺直流電動機，只有一條固有機械特性曲線。不同勵磁方式的直流電機有著不同的特性。永磁直流電機也可看作 他勵直流電機。 直流電動機多用于對調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機械上，如軋鋼機、電力牽引、挖掘機械、紡織機械等等。 圖 21 直流發(fā)電機的原理模型 三、 直電動機的工作原理 圖 22 直流電動機原理圖 圖 22 所示為直流電動機的原理模型，與圖 21 不同的是：線圈不被原動機拖動；電刷 、 接上直流電源。 當原動機拖動電樞以恒速 n 逆時針方向轉(zhuǎn) 動時，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，在線圈邊（即導(dǎo)體） ab 和 cd 中有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。 三相異步電動機的制動方法有哪些？ 第二章 直流電機 教學目的要求： ① 掌握直流電機的結(jié)構(gòu)、基本工作原理與分類 ② 了解直流電機的電樞繞組電磁轉(zhuǎn)矩 ③ 理解掌握直流電機的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩 ④ 掌握直流電動機的基本方程式與機械特性 主要教學內(nèi)容： ① 直流電機的結(jié)構(gòu)與基本工作原理 ② 直流電機的電樞繞組電磁轉(zhuǎn)矩 ③ 直流電機的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩 ④直流電動機的分類、基本方程式與機械特性 教學重點、難點： 重點： ① 掌握直流電機的基 本工作原理與結(jié)構(gòu) ② 掌握直流電動機的機械特性 難點：①直流電機的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩 ②直流電動機的固有機械特性 教具： Z217 型直流電機一臺 教學內(nèi)容： 第一節(jié) 直流電機的結(jié)構(gòu)及工作原理 （ 2 學時） 直流電機是實現(xiàn)直流電能和機械能相互轉(zhuǎn)換的一種旋轉(zhuǎn)電機。這些方案都能使異步電動機實現(xiàn)平滑調(diào)速，但共同的缺點是在調(diào)速過程中存在轉(zhuǎn)差損耗，即在調(diào)節(jié)過程中轉(zhuǎn)子繞組均產(chǎn)生大量的鋼損耗，使轉(zhuǎn)子發(fā)熱，系統(tǒng)效率降 低。 圖 110 能耗制動接線圖 反接制動 原理： 三相繞線式異步電動機處于正常電動運行，當改變?nèi)嚯娫吹南嘈驎r，如圖 111電路接線圖中 1K 斷開， 2K 閉合則改變了電源相序，電動機便進入了反接制動過程。 頻敏變阻器是一鐵損耗很大的三相電抗器，在起動過程中，能自動、無級的減小電阻保持轉(zhuǎn)矩近似不變，使起動過程 平穩(wěn)、迅速。即“運行”端，自耦變壓器被切除，電動機定子直接接到電源上，電動機正常運行。即開關(guān) 2K 接到“起動”端，使起動時電抗器接入定子回路；起動后，切除電抗器，即開關(guān) 2K接到“運行”端。 要求： 啟動電流小，以減小對電網(wǎng)的沖擊。 ④ 異步電動機額定運行時， n＝ nN，則 sN≈～ 。同時它又是基于電磁感應(yīng)原理而工作的，所以又稱感應(yīng)電動機。那么，旋轉(zhuǎn)磁場是怎樣產(chǎn)生的？ ② 三相旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 三相旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的條件是：三相對稱繞組通以三相對稱電流。 五、電氣技術(shù)在生產(chǎn)中的作用 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)機械的電動機進行控制，控制的 方法很多，但以電氣控制技術(shù)尤為普遍。 主要教學內(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 電機的發(fā)展概況 ④ 電氣控制技術(shù)的發(fā)展方向 教學重點、難點： 重點： ① 電力拖動的組成 ② 電機的發(fā)展概況 ③ 電氣控制技術(shù)的發(fā)展方向 難點： ① 電機的發(fā)展概況 ② 電氣控制技術(shù)的發(fā)展方向 教具： 電機一臺 一、《電機與電氣控制技術(shù)》課程簡介 技術(shù) 二、電機在國民經(jīng)濟中 的作用 、飛機的螺旋槳、電扇的旋轉(zhuǎn)、洗衣機 、檢測、放大的作用，廣泛應(yīng)用于雷達的自動定位、人造 、飛機的控制、電梯的自動選層和顯示、計算機外圍設(shè)備、機器人、音箱設(shè)備中。 19 世紀后期正是世界電機工業(yè)迅猛發(fā)展時期，我國正處于半封建半殖民地國家，電機工業(yè)受到了嚴重的束縛。單相異步電動機由于容量小，性能較差，常用于日常生活中的小家電及小功率電動工具。 圖 11 三相異步電動機工作原理圖 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)使電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。 ① 異步電動機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。 型號表示方法： 圖 15 第二節(jié) 三相異步電動機的啟動 （ 2 學時）