電工基礎知識課件

1、 電能是指電以各種形式做功的能力。是我們日常生產和生活中使用最廣泛的一種能量，是很清潔和環(huán)保的一種能源。 電能是工業(yè)生產的主要能源和動力,電能即易于由其它形式的能量轉換而來,又易于轉換為其它形式的能量以供應用,它的輸送及分配既簡單經(jīng)濟,又便于控制,調節(jié)和測量,有利于實現(xiàn)生產過程自動化. 1、安全-在電能的供應、分配和使用中,不應發(fā)生人身事故和設備事故. 2、可靠-應滿足電能用戶尋供電可靠性的要求. 3、優(yōu)質-應滿足電能用戶對電壓質量和頻率等方面的要求. 4、經(jīng)濟-供電系統(tǒng)的投資要少,運行費用要低,并盡可能的節(jié)約電能和減少有色金屬消耗量. 根據(jù)電流的大小和方向的是否隨時間的變化可分為交流電和直流

2、電。 大小和方向都不隨時間變化的電流叫做恒定電流或直流電流,簡稱直流；電流大小和方向隨時間的變化而改變的是交流電. 電的三要素是電壓（電動勢）、電流和頻率 電壓的概念 大家都知道,水在管中所以能流動,是因為有著高水位和低水位之間的差別而產生的一種壓力,水才能從高處流向低處。電也是如此，電流所以能夠在導線中流動，也是因為在電流中有著高電位和低電位之間的差別。這種差別叫電位差，也叫電壓。換句話說。在電路中，任意兩點之間的電位差稱為這兩點之間的電壓。電壓用符號U表示。電壓的高低，一般是用單位伏特表示，簡稱伏，用符號V表示。高電壓可以用千伏（kV）表示，低電壓可以用毫伏（mV）表示。 在正弦三相交流電

3、中 相電壓：是指每相繞組兩端的電壓，即火線與零線之間的電壓。 線電壓：是指線路上任意兩火線之間的電壓。 電壓可分為高電壓與低電壓.高低壓的區(qū)別是：以火線的對地間的電壓值為依據(jù)的。 對地電壓高于250伏的為高壓。 對地電壓小于250伏的為低壓。習慣的想法是380伏或500伏以上的電壓為高壓。220伏的為低壓。其實質是一種誤解。 工業(yè)常用的380伏電壓其實也是一種低壓。因為它是3根火線1根零線，火線的對地電壓是220伏所以它也是低壓。 1.電流是指電荷的定向移動。電流的大小稱為電流強度(簡稱電流,符號為I),是指單位時間內通過導線某一截面的電荷量(q).2.電功顧名思義，電流做的功。實質就是電能轉

4、化為其他形式能的過程，這個過程我們叫做電流做功。 電流隨時間的變化而按正弦規(guī)律作周期性變化的電流，稱為正弦交流電流。 正弦交流電的要素是頻率，最大值、有效值和相位。 由三個頻率相同、振幅相等、相位依次互差120的交流電勢組成的電源叫三相正弦交流電。 頻率是指交流電中電流的方向和大小每秒鐘變化的周期的次數(shù)。是表示交流電隨時間變化快慢的物理量。 在國際單位制中，頻率的單位是赫茲。我國市電頻率為50Hz,國外也有60Hz。 電機根據(jù)能量轉換的不同，分為電動機和發(fā)電機。 發(fā)電機是將機械能、勢能、風能等轉化為電能的一種機器。 電動機是一種將電能轉化為機械能的一種機器。通俗的稱電機就是指電動機。 發(fā)電機和

5、電動機的能量轉換是可逆的，也就是說發(fā)電機在某些時候也可作為電動機，而電動機也可作為發(fā)電機，如礦山的輸送皮帶，在啟動時是電動機，啟動后就把礦石的勢能轉換為電能而又成為發(fā)電機。按電能種類分為直流電動機和交流電動機；按電動機的轉速與電網(wǎng)電源頻率之間的關系來分類可分為同步電動機與異步電動機；按電源相數(shù)來分類可分為單相電動機和三相電動機；按功能可分為驅動電動機和控制電動機（伺服電機）按防護型式可分為開啟式、防護式、封閉式、隔爆式、防水式、潛水式；按安裝結構型式可分為臥式、立式、帶底腳、帶凸緣等；按絕緣等級可分為E級、B級、F級、H級等。 當外電源接通后，靠換向器和電刷的作用，使得每一極下線圈邊中的電流始

6、終為一個方向，這樣電樞繞組所受電磁力方向總是不變，電樞就能沿著同一方向連續(xù)旋轉，從而帶動負載工作 直流電動機按結構及工作原理可分為無刷直流電動機和有刷直流電動機。 有刷直流電動機可分為永磁直流電動機和電磁直流電動機。 電磁直流電動機又分為串勵直流電動機、并勵直流電動機、他勵直流電動機和復勵直流電動機。 我們的窯主傳采用的是他勵直流電動機。評價調速系統(tǒng)的技術性能和經(jīng)濟性能的指標有:調速范圍,調速的平滑性,調速的方向性,調速的相對穩(wěn)定性,調速的經(jīng)濟性,調速時的允許負載. 1、改變電樞電路電阻調速:串入的電阻越大,機械特性越軟,靜差度越大,在給定轉速下,工作的穩(wěn)定性越差. 要滿足生產機械某一靜差度的

7、要求，電樞串入的電阻不能太大，因而調速范圍較小 電樞串電阻調速，由于電樞電流大，調速電阻損耗較多的能量，很不經(jīng)濟，為了充分利用電機的容量并不減少能量損耗，這種方法用于恒轉矩負載，適用作短期調速，在起重和運輸牽引裝置中得到廣泛應用2、改變電樞電壓:只允許向小于額定值的方向改變,只能獲得向下調速.優(yōu)點在于通過減小輸入功率來減小輸出功率從而降低轉速，因此在低速運行時，損耗并未增加，故調速經(jīng)濟性好因具有恒轉矩特性、調速范圍寬、機械特性好、經(jīng)濟性能好等特點而被廣泛應用、改變磁通調速：在電機勵磁繞組電路中，串聯(lián)外接電阻來改變勵磁電流，從而改變勵磁磁通來調速（即弱磁調速）。得到的是額定轉速以上的恒功率調速。

8、弱磁調速是在勵磁回路中進行，而勵磁電流只有電樞電流的，能量損耗較小，調速的經(jīng)濟性和平滑性都較好缺點是機械特性較軟，尤其在磁通降至相當小時，電樞反應去磁作用顯著，特性更加軟化，電動機將不穩(wěn)定工作 直流電機：具有較大的起動轉矩，響應速度快、機械特性好、經(jīng)濟性能好等優(yōu)點；但結構復雜，價格昂貴，維護困難，運轉時要產生火花（不防爆）。 交流電機：結構簡單，運行可靠，成本低廉，易于維護、過載能力強，操作簡單，控制方便等等，所以交流電機得到了廣泛的應用，但起動困難（起動轉矩?。?，不易于調速等，但隨著變頻技術的日趨提高和完善，交流電機的調速得到了很好的發(fā)展。 三相異步電動機的定子繞組是一個對稱的三相繞組，如果

9、將定子繞組接到三相交流電源上，在定子繞組中就會產生對稱的三相交流電流，該電流在定子繞組中產生的磁場是一種旋轉磁場，該磁場切割轉子繞組，在轉子繞組中感生電動勢，如果轉子繞組電路閉合，則會產生轉子電流，該電流與定子旋轉磁場相互作用，使轉子繞組導體受到電磁力，而使轉子跟著定子旋轉磁場同方向旋轉從轉子電流是由定子旋轉磁場感應產生這一原理來考慮，異步電動機又稱為感應電動機 按轉子的結構分為 1、籠型感應電動機 2、繞線轉子感應電動機。 1、星形接法：將電源或電動機的三相繞組的末端U2、V2、W2連成一節(jié)點，而始端U1、V1、W1分別接負載或電源。繞組相電流等于線電流。線電壓為相電壓的3倍。三相繞組連成的

10、公共點叫做中性點。星形接法的供電方式叫做三相四線制。 2、三角形接法：將電源或電動機的三相繞組依次首尾相連構成閉合回路，再自首端U1、V1、W1接負載或電源。繞組相電壓等于線電壓。線電流為相電流的3倍。三角形接法的供電方式叫做三相三線制。 5.5KW以下的三相異步電動機繞組接法一般為Y接法，電源電壓標注一般為380/220VAC當電源三相為220V供電時，繞組接法應更換為接法。如采用單相供電的富士變頻器輸出的三相220V電壓所接的電動機即為接法。 5.5KW（含5.5KW）以上的三相異步電動機繞組接法一般為接法. 電動機啟動是指：電機從靜止狀態(tài)開始轉動，直至達到穩(wěn)定運行的全過程。 對電機啟動性

11、能的要求是：有較大的啟動轉矩（以縮短啟動過程所需的時間，并能在負載下啟動）和較小的啟動電流。 三相異步電機起動時，起動電流可能達到額定電流的47倍，某些籠形轉子的異步電動機甚至達到812倍（電流太大，繞組發(fā)熱就會嚴重）。 起動電流的電動力可能使電機繞組變形，造成短路而燒壞，大的起動電流會使繞組發(fā)熱量驟增，繞組的溫度也大為提高，影響絕緣材料的使用壽命，大的起動電流還會使線路電壓降增大，影響其它用電設備的正常工作。 一、直接起動：直接起動方法的應用主要受電網(wǎng)容量的限制，當直接起動時的起動電流在電網(wǎng)中引起的電壓降落不超過10%15%（經(jīng)常起動的電動機取10%）就允許直接起動。在空載或輕載下，現(xiàn)在90

12、KW以下的電機可采取直接啟動。 二、降壓起動：采用降壓起動來減小起動電流，但會同時使電動機的起動轉矩減小，故只適用于對起動要求不高、空載或輕載的場合。 1、Y/起動：實用于定子繞組接法的電動機，設備簡單，可以頻繁起動，應用較廣泛。 2、定子回路串電阻降壓起動：起動過程中把電阻短接，電阻損耗大，電阻容量限制起動次數(shù)不能頻繁，較少采用。 3、自耦變壓器降壓啟動：定子回路接入變壓器起動，起動后切除變壓器，不宜頻繁起動，但起動較平穩(wěn)，設備較簡單，應用較為廣泛。 5、延邊三角形啟動：Y/啟動的延伸，但控制很繁瑣，電機制造時有特殊要求，很少采用。 6、軟啟動：采用半導體整流和逆變技術來降低電機輸入電壓，逐

13、步升高至額定電壓，起動很平滑，控制很方便，但價格較高，隨著大功率整流元件等半導體技術的飛速發(fā)展，軟啟動已應用得相當廣泛。 1、轉子電路串電阻起動：能獲得較大的起動轉矩，適用于啟動時間短和重載起動，但只采用于繞線式異步電機，我們的磨機主電機都采用這種方式起動（水阻柜）。 2、轉子電路串接頻敏變阻器起動：頻敏變阻器是一種無觸點電磁無件，在起動中它的電阻隨轉子電流頻率的降低而自動減小，因此不必人工控制去切除電阻，免除了分段切除電阻引起的沖擊，使電動機的起動電流在限定范圍內平穩(wěn)的變化。起動很平滑。 n=n1（1-S）=60f1/p（1-S） 1、改變定子繞組的磁極對數(shù)p：當極數(shù)增加一倍時，轉速就降低一

14、半。 這種方法一般是應用在籠型異步電動機，因為當改變定子繞組的極對數(shù)時，其轉子繞組的極對數(shù)能自動的與定子極對數(shù)相對應；而繞線式則必須拆開電機將轉子改接才行，這在生產現(xiàn)場是不宜采用的。 變極調速的優(yōu)點是設備簡單，運行可靠，既可獲得恒轉矩調速，也可獲得恒功率調速，能適應不同的生產機械的要求，缺點是調速的檔數(shù)很少。 改變電動機轉差率s：n=n1（1-S） 1、繞線式異步電動機轉子電路串電阻調速： 當轉差率增大時，電動機的機械功率減小，消耗在轉子電路中的電氣損耗增大，故電動機的效率降低，調速的經(jīng)濟性低，但由于調速線路簡單，調速電阻又可作起動電阻使用，故在橋式起重機上幾乎全部采用這種調速方法。 2、串級

15、調速：在異步電動機轉子電路串電阻調速時，轉速調得越低，轉差功率損耗就越大，為了充分利用這部分功率，就采用在轉子電路串接一個三相對稱的附加電動勢，其頻率應與轉子電動勢的頻率相同，改變附加電動勢的大小及相位，均能改變轉子電流及轉矩，也就可以調節(jié)電動機的轉速。 串級調速的設備費用高，多用于大功率調速系統(tǒng)中。 3、改變定子電壓調速： 如果用于恒轉矩負載則調速范圍很??；對于恒轉矩負載； 如果采用轉子電阻較大的高轉差率籠型異步電動機，才能得到較寬的調速范圍，但高轉子電阻時的機械特性太軟，靜差率常不能滿足要求； 采用閉環(huán)系統(tǒng)的晶閘管交流調壓調速，可以得到平滑調速、低速硬特性和較大的調速范圍，但這種方法調速時

16、電動機是運行在較大轉差率的情況下，損耗大，效率低。 4、采用電磁滑差離合器調速：由通用型的籠型異步電動機和電磁滑差離合器組合在一起，成為一種交流調速電動機，通過控制器可以進行較廣范圍的調速，調速比一般為101。這種電機結構簡單，進行要靠，能平滑調速；缺點是低速時損耗大，效率低;勵磁電流太小及轉速太低時會出現(xiàn)失控現(xiàn)象。 三、改變電源頻率f1：改變電源的頻率可以使旋轉磁場的轉速隨著改變，電機的轉速也跟著改變。這種調速方法稱為變頻調速。 1、如果降低頻率而保持電壓不變，則隨f1的下降將會使磁通1增大，電動機磁路就會越來越飽和，勵磁電流將大大增加，電動機將無法正常運行，故在降低頻率的同時，必須降低電源

17、電壓。這樣才能保持磁通1在調速過程中不變，電磁轉矩也不變，屬于恒轉矩的調速方法。 2、從基頻50Hz往上變頻調速時，為了保持磁通1不變，如果也按比例升高電壓，則電壓會超過電機的額定電壓，這是不允許的，因此只好保持電壓不變，頻率往上調，磁通1就越小，是一種弱磁調速的方法，屬于恒功率的調速方法。 電動機變頻調速具有類似于直流電動機的調速性能，隨著晶閘管元件生產水平的不斷提高，變頻調速在很多領域內已獲得廣泛應用。 變頻調速系統(tǒng)主要設備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流直流交流變頻器和交流交流變頻器兩大類，目前國內大都使用交直交變頻器。 效率高，經(jīng)濟性好，調速過程中沒有附加損耗；應用范圍廣，可用

18、于籠型異步電動機；調速范圍大，特性硬，精度高； 技術復雜，造價高，維護檢修困難。本方法適用于要求精度高、調速性能較好場合。液力偶合器是一種液力傳動裝置，一般由泵輪和渦輪組成，它們統(tǒng)稱工作輪，放在密封殼體中。殼中充入一定量的工作液體，當泵輪在原動機帶動下旋轉時，處于其中的液體受葉片推動而旋轉，在離心力作用下沿著泵輪外環(huán)進入渦輪時，就在同一轉向上給渦輪葉片以推力，使其帶動生產機械運轉。液力偶合器的動力轉輸能力與殼內相對充液量的大小是一致的。在工作過程中，改變充液率就可以改變偶合器的渦輪轉速，作到無級調速，其特點為：功率適應范圍大，可滿足從幾十千瓦至數(shù)千千瓦不同功率的需要；結構簡單，工作可靠，使用及

19、維修方便，且造價低；尺寸小，能容大；控制調節(jié)方便，容易實現(xiàn)自動控制。本方法適用于風機、水泵的調速。 一、電機發(fā)熱、溫度超過允許值或冒煙： 1、運行生產機械過載：測電流，降低負載。 2、電機通風不良：檢查電機風扇是否損壞，風扇入口是否堵塞。 3、定子與轉子摩擦：檢查電機軸承。 4、定子繞組小范圍短路：檢測電機三相電流是否平衡，檢查繞組短路處，將其分開。 5、定子繞組局部接地：用兆歐表檢測絕緣。 二、電機接地 1、端部太長觸及機殼：墊一層絕緣紙。 2、引出線或接線盒接頭絕緣損壞：檢查接線盒，并處理。 3、繞組損壞：檢查是否可以修復，如不可修復，更換繞組。 4、繞組上積滿灰塵污垢或電機進水：清除灰塵

20、污垢，烘干繞組，浸漬處理。 三、軸承蓋發(fā)熱超過機殼溫度： 1、軸承有缺油現(xiàn)象：加注潤滑油。 2、軸承潤滑油加注過多：只見于剛加注過潤滑脂的情況，可適當去除一些潤滑脂。 3、傳動帶張力過緊或工作中電機軸于聯(lián)軸器產生歪斜：停機重新校正。 4、軸承損壞：更換同型號軸承。 1、用搖表（兆歐表）黑色檢測線接電機機殼，紅色線接電機任意一電機引出線接線端，搖動手柄（每分鐘120轉左右），如果搖表指示低于0.5M，表示電機繞組絕緣不良，如果指示為0，則繞組已接地。這是測量繞組對地絕緣的方法。 2、將電機引出線的連接片拆除，用搖表檢測電機三相繞組相間絕緣，把搖表的一根檢測線接在繞組的任意一根線上，另一根分別接余

21、下的兩根繞組線上，【注意要么測接線盒內上邊三根線，要么測下邊三根線，這樣是為了防止測到同一繞組上】測完之后在對調搖表線測其他兩相繞組，如果阻值小于0.5兆歐，則相接絕緣損壞。 1、Y連接三相異步電動機，用萬用表一支表筆接任意一根電機引出線，另一支表筆接另一繞組，如果阻值正常（一般為幾歐），再用另一支表筆接另一根引出線，兩兩檢測，如果阻值接近或相同，表示電機繞組良好。如果有一相斷路則電機繞組損壞或引出線斷路，需處理。 2、連接的三相異步電動機，首先應將接線端連接片拆除后，用萬用表一支表筆分別接A、B、C三個接線端，另一支表筆分別接U、V、W接線端，首先找出三個繞組，阻值應為幾歐，如果只有兩組繞組

22、是通的，則另一繞組損壞；再用萬用表的兩只表筆分別接A、B、C三相，如果有相通的，（阻值在數(shù)千歐以下）則說明繞組相間絕緣已損壞，或相間已短路。 觀察電壓、電流表的數(shù)值是否超出規(guī)定值。 用鉗形電流表檢查電流是否過載，三相電流是否平衡，三相電壓是否一致等。 耳聽電機運轉聲音是否正常，有無摩擦聲、尖叫聲和其它雜聲。 鼻嗅電機附近有無焦臭味。 手摸機殼（包括軸承端）溫度是否超過允許值。 觀察軸承有無過熱和漏油。 檢查電機是否振動，目測聯(lián)軸器間隙上下左右是否一致。 檢查電氣設備的接地或接零保護是否可靠。 檢查保護導線的軟管和接頭是否損壞、松動。 檢查電機地腳螺栓是否松動。 互感器的原理與變壓器相似。 互感

23、器的功能是把線路上的高電壓變換成低電壓，把大電流變換成小電流，以便于各種測量儀表和繼電保護裝置使用的電氣設備。 變換電壓的叫電壓互感器，電壓互感二次側電壓一般為100V。 變換電流的叫電流互感器，電流互感器二次側電流一般為5A。 變比：是指互感器的一次側與二次側的電壓之比（電壓互感器）或電流之比（電流互感器）。 1、二次回路接線應采用截面積不小于2.52的絕緣銅線；排列應當整齊；連接必須良好；盤、柜內的二次回路接線不應有接頭。 2、為了減輕電流互感器一次線圈對外殼和二次回路漏電的危險，其外殼和二次回路的一點應接地良好。 3、對于接于線路中的沒有使用的電流互感器，應將其二次線圈短路并接地。 4、

24、為避免電流互感器二次開路的危險，二次回路中不得裝熔斷器（二次開路有高壓）。 5、電流互感器二次回路中的總阻抗不得超過其額定值。 6、電流互感器的極性和相序必須正確。 1、二次回路接線應采用截面積不小于1.52的絕緣銅線；排列應當整齊；連接必須良好；盤、柜內的二次回路接線不應有接頭。 2、與電流互感器相同，電壓互感器的外殼和二次回路的一點應接地良好。用于絕緣監(jiān)視的電壓互感器的二次繞組中性點也必須接地。 3、為防止電壓互感器一、二次短路的危險，一、二次回路都應裝有熔斷器。接成開口三角形的二次回路即使發(fā)生短路也只流過微小的不平衡電流和三次諧波電流，故不裝設熔斷器。 5、電壓互感器二次回路中的工作阻抗

25、不得太小，以避免超負荷運行。 6、電壓互感器的極性和相序必須正確。 兩種不同成分的導體兩端經(jīng)焊接、形成回路，直接測溫端叫測量端，接線端子端叫參比端。當測量端和參比端存在溫差時，就會在回路中產生熱電流，接上顯示儀表，儀表上就指示出熱電偶產生的熱電動勢的對應溫度值。熱電偶的熱電動勢將隨著測量端溫度升高而增長，熱電動勢的大小只和熱電偶導體材質以及兩端溫差有關，和熱電極的長度、直徑無關。 熱電偶輸出的是mv信號，當熱電偶斷裂時，儀表一般顯示儀表最大值（量程值），當已斷裂而有接觸時，因電動勢有損失，所以儀表顯示溫度會明顯偏小。、熱電阻是利用物質在溫度變化時自身電阻也隨著發(fā)生變化的特性來測量溫度的。對熱電

26、阻輸出電阻值的變化進行監(jiān)測就能得到測量點的溫度。溫度越高，輸出的阻值越大。當熱電阻損壞、線路接觸不良或線路斷路時，因阻值為無窮大，所以儀表顯示溫度就會是儀表的最大值（量程值）。 一般來說，溫度在300度以下的用熱電阻，300度以上的用熱電偶。隨著溫度的變化，熱電阻的阻值會發(fā)生變化，熱電偶的熱電勢會發(fā)生變化。熱電阻目前都采用銅熱電阻和鉑熱電阻，根據(jù)0度時熱電阻值的不同又分為不同的分度號，如PT100,PT1000,CU50等，以PT100為例，PT代表鉑，100代表0度時熱電阻的阻值是100歐姆。熱電偶目前大體上有K,B,S等分度號，分別代表不同的材質，以用于不同的溫度范圍。例如：K型為鎳鉻-鎳硅材材，一般測量0-800度，B型為鉑銠30-鉑銠6，一