《電工學(xué)》全套課件-PPT

1、電工學(xué)緒論 電力系統(tǒng)概述 電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)概述提問(wèn)：1.什么是電力系統(tǒng)？電力網(wǎng)？上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電力的產(chǎn)生及傳輸分配上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電力系統(tǒng)：由發(fā)電、送電、變電、配電和用電組成的“整體”電力網(wǎng)：輸送、變換和分配電能的網(wǎng)絡(luò)，分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)兩大部分電力網(wǎng)的電壓等級(jí)：低壓（1kV以下）、中壓（1kV10kV）、高壓（10kV330kV）、超高壓（330kV1000kV）、特高壓（1000kV）電能的質(zhì)量指標(biāo)：頻率、電壓上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電力的產(chǎn)生發(fā)電廠：其它形式的能源（如水能、熱能、風(fēng)能、核能等）電能電力的傳輸：發(fā)電廠變壓器升壓高壓輸電線路變配電站上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電力的傳輸提問(wèn)：2為什么要

2、升壓供電？因?yàn)椋弘娏?，傳輸距離，熱能消耗，電能損失所以：在傳輸容量一定的條件下，輸電電壓，輸電電流，電能消耗我國(guó)常用的輸電電壓等級(jí)：有35kV、110kV、220kV、330kV、500kV等多種電力的傳輸線路：架空線路、電纜線路上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電力的分配輸電線路配電線路分配給用戶常用的配電電壓：高壓：10kV或6kV 低壓： 380220V 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電工安全基本知識(shí)人為什么會(huì)觸電？人體本身就是一個(gè)導(dǎo)體，有一定的電阻。觸電有哪幾種？單相觸電兩相觸電跨步電壓觸電上一頁(yè)下一頁(yè)返 回單相觸電兩相觸電跨步電壓觸電上一頁(yè)下一頁(yè)返 回觸電程度跟哪些因素有關(guān)？與通過(guò)人體電流強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、電壓頻

3、率、通過(guò)人體的途徑以及人體狀況都有關(guān)系。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回怎樣預(yù)防觸電?要有必要的安全知識(shí)安裝保護(hù)設(shè)備創(chuàng)造不導(dǎo)電環(huán)境：絕緣、屏護(hù)、間距上一頁(yè)下一頁(yè)返 回1.2.5 發(fā)生了觸電怎么辦?迅速切斷電源觸電程度輕重的判斷立即采取相應(yīng)的急救措施：口對(duì)口（或口對(duì)鼻）人工呼吸法、胸外心臟擠壓法上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖1.11 觸電者就地脫離電源的方法上一頁(yè)下一頁(yè)返 回對(duì)觸電者的檢查（a）檢查瞳孔 （b）檢查呼吸 （c）檢查心跳上一頁(yè)下一頁(yè)返 回口對(duì)口人工呼吸法（a）觸電者平臥姿勢(shì) （b）急救者吹氣方法 （c）觸電者呼氣姿態(tài)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖1.14 胸外心臟擠壓法（a）急救者跪跨位置 （b）急救者壓胸的手掌位

4、置（c）擠壓方法示意 （d）突然放松示意上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖1.15 對(duì)心跳和呼吸均停止者的急救（a）單人操作法 （b）雙人操作法 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第1章 直流電路2.1 電路的基本物理量2.2 歐姆定律2.3 電流與電壓測(cè)量2.4 電路工作狀態(tài)2.5 電路元件特性方程2.6 基爾霍夫定律2.7 電路中電位的計(jì)算2.8 電路中功率的平衡上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖2.1 電路示意圖(a)手電筒電路 (b) 擴(kuò)音機(jī)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回實(shí)例引入：手電筒電路圖2.2 手電筒的電路模型上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電路是電流的通路，它的基本作用：（1）能量的傳輸和轉(zhuǎn)換；（2）信號(hào)的傳遞和處理。電路主要由四要素：電源、負(fù)載

5、、控制元件、回路上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.1 電路的基本物理量2.1.1 電流圖2.3 導(dǎo)體中的電流 圖2.4 電流的正方向上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電流：由電荷（帶電粒子）有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)而形成的交流：直流： 實(shí)際方向：正電荷運(yùn)動(dòng)的方向參考方向、正方向：任意選定某一方向電流的實(shí)際方向與其正方向一致時(shí)，則電流為正值；電流的實(shí)際方向與其正方向相反時(shí)，則電流為負(fù)值上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.1.2 電壓和電位電壓：絕對(duì)值，不隨參考點(diǎn)的改變而改變；電位：相對(duì)值，隨參考點(diǎn)的改變而變化圖2.5 電壓示意圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電壓電壓：電場(chǎng)力將單位正電荷沿外電路中的一點(diǎn)推向另一點(diǎn)所作的功實(shí)際方向：規(guī)定從高電位(“”)指向低電

6、位(“”)電壓的實(shí)際方向與其正方向一致時(shí)，則電壓為正值；電壓的實(shí)際方向與其正方向相反時(shí)，則電壓為負(fù)值。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.電位電路中某點(diǎn)的電位實(shí)質(zhì)是這一點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓，或者說(shuō)，電路某兩點(diǎn)的電壓等于這兩點(diǎn)之間的電位差。UABVA-VB上一頁(yè)下一頁(yè)返 回 例2-1 在圖2.6所示的電路中，已知U1=3V，U2=-2V，求U=？圖2.6 例2-1的電路圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回解：因?yàn)?UAB+UBC=(VA-VB)+(VB-VC)=VA-VC=UAC 所以 U=UAC=UAB+UBC=U1-U2=3-(-2)=5V上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.1.3 電動(dòng)勢(shì)圖2.7 手電筒電路原理圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電

7、動(dòng)勢(shì):電源力將單位正電荷從電源的負(fù)極移到正極所作的功。符號(hào)E，單位VE= W/q 電動(dòng)勢(shì)的方向：規(guī)定為電源力推動(dòng)正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，即從負(fù)極指向正極的方向，也就是電位升高的方向形成持續(xù)的電流必須有兩個(gè)條件：一是要有電源，二是要有一條能夠使電荷移動(dòng)的閉合路徑。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回例2-2 在圖2.9所示的電路中，求E=？圖2.9 例2-2的圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回 解：因?yàn)閁AB=U1-U2=E-U2 所以E=UAB+U2上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.電容器電容器：是由兩個(gè)金屬電極中間夾一層絕緣體（又稱電介質(zhì)）所構(gòu)成，可以儲(chǔ)存電場(chǎng)能量用途：具有“隔直通交”的特點(diǎn)，常用于濾波、旁路、信號(hào)調(diào)諧等方面主要技術(shù)參數(shù)：電

8、容量、允許誤差、額定電壓識(shí)別方法：數(shù)值法和色標(biāo)法上一頁(yè)下一頁(yè)返 回例：某一瓷介電容上標(biāo)有104，其標(biāo)稱電容量為10104pF，即0.1F有極性的電解電容器上標(biāo)有負(fù)號(hào)的一端（一般為短腳）是負(fù)極，另一端是正極。在直流電路中，電解電容器正負(fù)極不能接反，否則會(huì)爆炸。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回3.電感器鎮(zhèn)流器、電機(jī)、變壓器的線圈都是電感線圈，可以儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量。用途：LC濾波器，調(diào)諧放大電路或諧振均衡，去耦電路分類：按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為單層、多層、蜂房、帶磁芯及可變電感線圈。主要技術(shù)參數(shù)：電感量L和品質(zhì)因數(shù)Q。電感量是指電感器通入電流后儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的大小，其單位是H、mH和H。1H=103mH， 1mH=103H。上

9、一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.2 歐姆定律歐姆定律：流過(guò)電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比當(dāng)電壓和電流的正方向一致時(shí)：U=IR （2-6） 當(dāng)電壓和電流的正方向相反時(shí)：U=-IR （2-7）上一頁(yè)下一頁(yè)返 回例2-3 已知R=3 ，應(yīng)用歐姆定律對(duì)圖2.12的電路列出式子，并求電流I。圖2.12 例2-3的圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回解：在圖2.12(a)中： 在圖2.12(b)中： 在圖2.12(c)中： 在圖2.12(d)中： 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回例2-4 計(jì)算圖2.13中的電阻R值，已知Uab=-12V。圖2.13 例2-4的電路上一頁(yè)下一頁(yè)返 回解：Uab=Uan+Unm+Umb =-E1+Unm+E2 Un

10、m=Uab+E1-E2 =-12+5-3=-10V R=Unm/I=-10/-2=5上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖2.14 線性電阻的伏安特性曲線 圖2.15 白熾燈絲的的伏安特性曲線上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖2.16 半導(dǎo)體二極管伏安特性曲線 圖2.17 非線性電阻的符號(hào)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.3 電流與電壓測(cè)量2.3.1 電阻串并聯(lián)1.電阻的串聯(lián)（a）串聯(lián)電阻 （b）等效電阻圖2.18 電阻的串聯(lián)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回等效電阻R等于各個(gè)串聯(lián)電阻之和，即：R=R1+R2+R3+兩個(gè)串聯(lián)電阻上的電壓分別為： （2-9） （2-10）上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.電阻的并聯(lián)（a）并聯(lián)電阻 （b）等效電阻圖2.19 電阻的并聯(lián)

11、上一頁(yè)下一頁(yè)返 回等效電阻R為：由式（2-11）得圖2.19的并聯(lián)等效電阻R為：兩個(gè)并聯(lián)電阻上的電流分別為： 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回負(fù)載增加（例如并聯(lián)的負(fù)載數(shù)目增加）時(shí)，負(fù)載所取用的總電流和總功率都增加，即電源輸出的功率和電流都相應(yīng)增加。就是說(shuō)，電源輸出的功率和電流決定于負(fù)載的大小。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.3.2 電流的測(cè)量測(cè)量直流電流通常都用磁電式安培計(jì)，測(cè)量交流電流主要采用電磁式安培計(jì)（a）安培計(jì)的接法 （b）分流器的接法圖2.20 安培計(jì)和分流器上一頁(yè)下一頁(yè)返 回 （2-14） 即 （2-15）上一頁(yè)下一頁(yè)返 回例2-5 有一磁電式安培計(jì)，當(dāng)使用分流器時(shí)，表頭的滿標(biāo)值電流為5mA。表頭電阻為2

12、0。今欲使其量程（滿標(biāo)值）為1A，問(wèn)分流的電阻應(yīng)為多大？解：上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.3.3 電壓的測(cè)量測(cè)量直流電壓常用磁電式伏特計(jì)，測(cè)量交流電壓常用電磁式伏特計(jì)。（a）伏特計(jì)的接法 （b）分壓器的接法圖2.21 伏特計(jì)和分壓器上一頁(yè)下一頁(yè)返 回由圖2.21(b)可得： （2-16）即 （2-17） 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回例2-6 有一伏特計(jì)，其量程為50V，內(nèi)阻為2000。今欲使其量程擴(kuò)大到360V，問(wèn)還需串聯(lián)多大電阻的分壓器？解： 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.4.2 開(kāi)路電路開(kāi)路時(shí)的特征可用下列各式表示： I=0 U=U0=E 圖2.24 電路開(kāi)路的示意圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.4.3 短路電源短路時(shí)的特

13、征可用下列各式表示： U=0 I=IS=E/R0圖2.25 電路短路的示意圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.6.2 基爾霍夫電壓定律（KVL） 基爾霍夫電壓定律是用來(lái)確定構(gòu)成回路中的各段電壓間關(guān)系的。對(duì)于圖2.35所示的電路，如果從回路adbca中任意一點(diǎn)出發(fā)，以順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较蜓鼗芈费幸恢?，則在這個(gè)方向上的電位升之和應(yīng)該等于電位降之和，回到原來(lái)的出發(fā)點(diǎn)時(shí)，該點(diǎn)的電位是不會(huì)發(fā)生變化的。此即電路中任意一點(diǎn)的瞬時(shí)電位具有單值性的結(jié)果。 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖2.35 回路上一頁(yè)下一頁(yè)返 回 以圖2.35所示的回路adbca（即為圖2.31所示電路的一個(gè)回路）為例，圖中電源電動(dòng)勢(shì)、電流和各段電壓的正方向

14、均已標(biāo)出。按照虛線所示方向循行一周，根據(jù)電壓的正方向可列出： U1+U4=U2+U3或?qū)⑸鲜礁膶憺椋?U1-U2-U3+U4=0即 U=0 （2-25）上一頁(yè)下一頁(yè)返 回 就是在任一瞬時(shí)，沿任一回路循行方向（順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较颍?，回路中各段電壓的代?shù)和恒等于零。如果規(guī)定電位升取正號(hào)，則電位降就取負(fù)號(hào)。 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回 圖2.35所示的adbca回路是由電源電動(dòng)勢(shì)和電阻構(gòu)成的，上式可改寫為： E1-E2-I1R1+I2R2=0或 E1-E2=I1R1-I2R2即 E=(IR) 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.8 電路中的功率平衡1電做的功（簡(jiǎn)稱電功）W=qU=UIt2電功率 P=W/t=UIt/t

15、=UI P=U2/R=I2R3電流熱效應(yīng)Q=I2Rt4額定值：在給定的工作條件下正常運(yùn)行而規(guī)定的正常容許值上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第3章 正弦交流電路實(shí)例引入：日光燈電路實(shí)訓(xùn)五：白熾燈調(diào)光實(shí)驗(yàn)3.1 正弦交流電基本概念3.2 正弦量的相量表示法3.3 正弦交流電路中電壓與電流的關(guān)系3.4 白熾燈串電感調(diào)光電路的阻抗計(jì)算及功率因數(shù)實(shí)訓(xùn)六：日光燈電路的阻抗計(jì)算上一頁(yè)下一頁(yè)返 回實(shí)例引入：日光燈電路正弦交流電得到廣泛應(yīng)用:正弦交流電容易產(chǎn)生，并能用變壓器改變電壓，便于輸送和使用；交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、經(jīng)濟(jì)性好上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖3.1 白熾燈電路圖3.2 日光燈電路上一頁(yè)下一頁(yè)返 回鎮(zhèn)流器串聯(lián)在電路

16、中，它的作用是幫助燈管啟動(dòng)，燈管正常發(fā)光時(shí)穩(wěn)定電流；啟輝器并聯(lián)在燈管兩端，它是幫助燈管啟動(dòng)的。日光燈發(fā)光原理簡(jiǎn)單敘述如下：開(kāi)關(guān)閉合，電源接通。此時(shí)燈管未發(fā)光，電壓全加在啟輝器上，啟輝器動(dòng)靜觸片接觸，使電路接通，燈管中燈絲有電流通過(guò)。此時(shí)啟輝器動(dòng)靜觸片斷開(kāi)，整個(gè)電路電流突然中斷，鎮(zhèn)流器此時(shí)產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，與電源電壓串聯(lián)后，全部加在燈管兩端。使燈管內(nèi)汞氣弧光放電，紫外線激發(fā)熒光粉，發(fā)出近似日光的可見(jiàn)光。 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回3.1 正弦交流電基本概念正弦量的三要素指的就是頻率、幅值和初相位。(a)直流電 (b)交流電 (c)脈沖電圖3.6 電流波形圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回3.1.1 周期、頻率、角

17、頻率描述正弦量變化快慢的量有周期T（s）、頻率f（Hz）和角頻率（rad/s）。（a）用t表示 (b) t表示圖3.7 正弦交流電波形圖f=1/T =2/T=2f上一頁(yè)下一頁(yè)返 回3.1.2 瞬時(shí)值、最大值、有效值描述正弦量“大小”的量有瞬時(shí)值(i、u、e)、最大值(Im、Um、Em)有效值(I、U、E)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖3.8 交流電的有效值上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第5章 磁路與變壓器5.1 變壓器的工作原理5.2 變壓器的應(yīng)用5.4 磁路在其他方面的應(yīng)用上一頁(yè)下一頁(yè)返 回實(shí)例引入：市電給6V小燈泡供電方案 (a) 電阻器分壓供電方案 (b) 變壓器降壓供電方案 圖5.1 兩種供電方案上一頁(yè)下一

18、頁(yè)返 回5.1 變壓器的工作原理5.1.1 分類及型號(hào)1.按電壓的升降分類：有升壓變壓器和降壓變壓器兩種。2.按相數(shù)分類：有單相變壓器、三相變壓器及多相變壓器。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回3.按用途分類：有用于供配電系統(tǒng)中的電力變壓器；有用于測(cè)量和繼電保護(hù)的儀用變壓器（電壓互感器和電流互感器）；有產(chǎn)生高電壓供電設(shè)備的耐壓試驗(yàn)用的試驗(yàn)變壓器；有電爐變壓器、電焊變壓器和整流變壓器等特殊用途的變壓器。4.按冷卻方式及冷卻的介質(zhì)分類：有以空氣冷卻的干式變壓器；有以油冷卻的油浸變壓器；有以水冷卻的水冷式變壓器。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回 目前我國(guó)生產(chǎn)的中小型變壓器主要有S5、SL5、SF5、SZ5、SZL5等系列。這些符

19、號(hào)的含義是：S三相；D單相；F風(fēng)冷；W水冷；Z有載調(diào)壓；L鋁線圈變壓器。例如某變壓器型號(hào)為S L 7500 / 10 高壓側(cè)電壓10kV 額定容量SN=500kVA 設(shè)計(jì)序號(hào)為7 鋁線圈 三相變壓器上一頁(yè)下一頁(yè)返 回5.1.2 變壓器的結(jié)構(gòu) (a) 結(jié)構(gòu)示意圖 (b) 符號(hào)圖5.2 變壓器結(jié)構(gòu)示意圖及表示符號(hào)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回(a)口型 (b)EI型 (c)F型 (d)C型 圖5.3 變壓器的鐵芯上一頁(yè)下一頁(yè)返 回 (a) 芯式變壓器 （b）殼式變壓器圖5.4 變壓器的結(jié)構(gòu)形式上一頁(yè)下一頁(yè)返 回5.1.3 變壓器的額定值 變壓器的額定值是保證變壓器能夠長(zhǎng)期可靠地運(yùn)行工作，并且有良好的工作性能的

20、技術(shù)限額，它也是廠家設(shè)計(jì)制造和試驗(yàn)變壓器的依據(jù)，其內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：上一頁(yè)下一頁(yè)返 回1.額定電壓U1N/U2NU1N、U2N分別為原、副邊額定電壓，是指變壓器空載時(shí)端電壓的保證值，以有效值表示，對(duì)三相變壓器來(lái)說(shuō)，均指線電壓，單位是V或kV。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.額定電流I1N/I2NI1N和I2N分別為原、副邊額定電流，是指變壓器連續(xù)運(yùn)行時(shí)原、副繞組允許通過(guò)的最大電流有效值。三相變壓器的額定電流是指線電流，單位為A。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回3.額定容量SNSN是變壓器在額定狀態(tài)下的電功率輸出能力。單位以VA或kVA表示。對(duì)于單相變壓器SN=U1NI1N=U2NI2N （5-1）對(duì)于三相變壓器

21、SN= U1NI1N= U2NI2N（5-2）上一頁(yè)下一頁(yè)返 回4.額定頻率fN是指變壓器應(yīng)接入的電源頻率。我國(guó)電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第2篇 電氣控制篇上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第二篇 電器控制篇第六章 電機(jī)第七章 常用低壓電器第八章 電器控制系統(tǒng)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第6章 電機(jī)6.1 電機(jī)的分類和選擇6.2 三相異步電動(dòng)機(jī)6.3 單相異步電動(dòng)機(jī)6.4 直流電機(jī)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回實(shí)例引入：機(jī)床電機(jī)圖6.1 CY6140臥式車床外形圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回6.1 電機(jī)的分類和選擇表6-2 各類電機(jī)特點(diǎn)和用途上一頁(yè)下一頁(yè)返 回表6-2 各類電機(jī)特點(diǎn)和用途上一頁(yè)下一頁(yè)返 回表6-1 電機(jī)

22、的分類上一頁(yè)下一頁(yè)返 回表6-1 電機(jī)的分類上一頁(yè)下一頁(yè)返 回 選擇電動(dòng)機(jī)要從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面考慮，即要合理選擇電動(dòng)機(jī)的容量類型、結(jié)構(gòu)型式和轉(zhuǎn)速等技術(shù)指標(biāo)，又要兼顧到設(shè)備的投資少、費(fèi)用低等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電動(dòng)機(jī)容量的確定電動(dòng)機(jī)容量的確定是選擇電動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵。電動(dòng)機(jī)容量也就是指電動(dòng)機(jī)的功率，是由電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載的功率確定的。對(duì)連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，其額定功率應(yīng)等于或稍大于其負(fù)載（恒定負(fù)載）所需的功率；對(duì)短時(shí)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，其額定功率可以是其負(fù)載所要求的功率的1/ 。為三相異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)，的取值范圍一般為1.82.2。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電動(dòng)機(jī)類型的選擇電動(dòng)機(jī)類型是根據(jù)電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載的性質(zhì)來(lái)

23、選擇的，如表6-3所示。表6-3 電動(dòng)機(jī)類型選擇上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式的選擇電動(dòng)機(jī)按其安裝方式不同分為臥式和立式兩種，普通機(jī)床一般采用通用系列的臥式電動(dòng)機(jī)。根據(jù)工作環(huán)境選擇電動(dòng)機(jī)的防護(hù)型式。在正常工作環(huán)境，一般采用防護(hù)式電動(dòng)機(jī)。在干燥無(wú)塵環(huán)境，可采用開(kāi)啟式電動(dòng)機(jī)。在潮濕、粉塵較多或戶外場(chǎng)所，采用封閉式電動(dòng)機(jī)。在有爆炸危險(xiǎn)或有腐蝕性氣體的地方，應(yīng)選用防爆式或防腐式電動(dòng)機(jī)。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載的需要而選定的。但是，通常轉(zhuǎn)速不低于500r/min（即每分鐘500轉(zhuǎn)），因?yàn)楣β室欢〞r(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速愈低，其尺寸愈大，價(jià)格愈貴，而且效率也較低。上一頁(yè)下

24、一頁(yè)返 回電動(dòng)機(jī)額定電壓選擇電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí)的選擇，要根據(jù)電動(dòng)機(jī)類型、功率以及使用地點(diǎn)的電源電壓來(lái)決定，一般為380V。大功率異步電動(dòng)機(jī)采用3000V和6000V的額定電壓。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回二、原理說(shuō)明三相異步電動(dòng)機(jī)分成兩個(gè)基本部分：定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）圖6.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造上一頁(yè)下一頁(yè)返 回1.定子1-定子 2-轉(zhuǎn)子圖6.3 定子和轉(zhuǎn)子的鐵芯上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.轉(zhuǎn)子(a)鼠籠式繞組 (b)轉(zhuǎn)子外形圖6.4 鼠籠式轉(zhuǎn)子上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖6.5 鑄鋁的鼠籠式轉(zhuǎn)子上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖6.6 線繞式異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造上一頁(yè)下一頁(yè)返 回要正確使用電動(dòng)機(jī)，必須要看懂銘牌。Y132

25、M-4型電動(dòng)機(jī)的銘牌如下。電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)的意義詳見(jiàn)6.2.4節(jié)。 此外，它的主要技術(shù)數(shù)據(jù)還有：功率因數(shù)0.85，效率87%。 。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回6.2 三相異步電動(dòng)機(jī) 世界上75% 的用電設(shè)備都是三相交流異步電動(dòng)機(jī)。本節(jié)將詳細(xì)介紹三相異步電動(dòng)機(jī)的原理、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的計(jì)算以及起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速的控制方法。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回6.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理如下：三相交流電通入定子繞組，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條使導(dǎo)條兩端出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，閉合的導(dǎo)條中便有感應(yīng)電流流過(guò)。在感應(yīng)電流與旋磁場(chǎng)相互作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力并形成電磁轉(zhuǎn)矩，從而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電壓銘

26、牌上所標(biāo)的電壓值是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組上應(yīng)加的線電壓有效值。三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓有380V、3000V及6000V等多種。一般規(guī)定電動(dòng)機(jī)的工作電壓不應(yīng)高于或低于額定值的5%。當(dāng)電壓高于額定電壓值時(shí)，磁通將增大（因U14.44f1N1）。磁通的增大又將引起勵(lì)磁電流的增大（由于磁飽和，可能增得很大）。這樣，可使鐵損（與磁通平方成正比）增加，鐵芯發(fā)熱。但常見(jiàn)的是電壓低于額定值。這時(shí)引起轉(zhuǎn)速下降，電流增加。如果在滿載或接近滿載的情況下，電流的增加將超過(guò)額定電流值，使繞組過(guò)熱。在低于額定電壓下運(yùn)行時(shí)，和電壓平方成正比的最大轉(zhuǎn)矩Tmax會(huì)顯著地降低，這對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行也不利。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電流

27、銘牌上所標(biāo)的電流值是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電流有效值。當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，兩者之間相對(duì)轉(zhuǎn)速很小，所以轉(zhuǎn)子電流近似為零，這時(shí)定子電流幾乎全是建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的勵(lì)磁電流。當(dāng)輸出功率增大時(shí)，轉(zhuǎn)子電流和定子電流都相應(yīng)增大。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回功率與效率 銘牌上所標(biāo)的功率值是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率值。輸出功率與輸入功率不等，其差值等于電動(dòng)機(jī)本身的損耗功率，包括銅損（PCu）、鐵損（PFe）及機(jī)械損耗等。以Y132M-4型電動(dòng)機(jī)為例： 輸入功率 P1= UlIlcos= 38015.40.85=8.6kW 輸出功率 P2=7.5kW 效率 =P2/P1=(7.

28、5/8.6)100%=87% 一般鼠籠式電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)的效率約為7293%。在額定功率的75%左右時(shí)效率最高。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回功率因數(shù)因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)是感性負(fù)載，定子相電流比相電壓滯后一個(gè)角，cos就是電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載時(shí)約為0.70.9，而在輕載和空載時(shí)更低，空載時(shí)只有 0.20.3。因此，必須正確選擇電動(dòng)機(jī)的容量，防止“大馬拉小車”，并力求縮短空載的時(shí)間。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回接法（a）星形（Y）聯(lián)接 （b）三角形（）聯(lián)接圖6.16 定子繞組的星形（Y）聯(lián)接和三角形（）聯(lián)接上一頁(yè)下一頁(yè)返 回6.2.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1起動(dòng)性能（1）起動(dòng)電流Ist

29、電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流對(duì)線路是有影響的。過(guò)大的起動(dòng)電流在短時(shí)間內(nèi)會(huì)在電路上造成較大的電壓降落，而使負(fù)載端電壓降低，影響鄰近負(fù)載的正常工作。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回（2）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst如果起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst過(guò)小，就不能在滿載下起動(dòng)，應(yīng)設(shè)法提高。但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst過(guò)大，會(huì)使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（譬如齒輪）受到?jīng)_擊而損壞，所以又應(yīng)設(shè)法減小。異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的主要缺點(diǎn)是起動(dòng)電流較大。為了減小起動(dòng)電流（有時(shí)也為了提高或減小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩），必須采用適當(dāng)?shù)钠饎?dòng)方法。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.變頻調(diào)速 3.變轉(zhuǎn)差率調(diào)速圖6.19 變頻調(diào)速裝置示意圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回6.2.7 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)1能耗制動(dòng) 圖6.20 能耗制動(dòng)原理圖上一頁(yè)下一頁(yè)

30、返 回2.反接制動(dòng)反接制動(dòng)的原理如圖6.21所示。 將接到電源的三根導(dǎo)線中任意兩根的一端對(duì)調(diào)位置，使旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，利用某種控制電器將電源自動(dòng)切斷。反接制動(dòng)比較簡(jiǎn)單，效果較好，但能量消耗較大。適用于某些中型車床和銑床的主軸制動(dòng)。圖6.21 反接制動(dòng)原理圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回3.發(fā)電反饋制動(dòng)圖6.22 發(fā)電反饋制動(dòng)原理圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回6.3 單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)廣泛用于洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇、排油煙機(jī)等家用電器，也常用于功率不大的電動(dòng)工具（如電鉆、攪拌器等）。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回6.3.1 單相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造和工作原理圖6.23 單相運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)原理圖

31、上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖6.24 單相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理上一頁(yè)下一頁(yè)返 回6.3.2 單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)根據(jù)起動(dòng)方法不同可分為分相式電動(dòng)機(jī)、電容式電動(dòng)機(jī)和罩極式電動(dòng)機(jī)。1.分相式電動(dòng)機(jī)分相式電動(dòng)機(jī)常用于泵、壓縮機(jī)、冷凍機(jī)、傳送機(jī)、機(jī)床等。分相式電動(dòng)機(jī)的接線原理圖如圖6.25所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖6.25 分相式單相異步電動(dòng)機(jī)接線原理圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.電容式電動(dòng)機(jī)3.罩極式電動(dòng)機(jī)圖6.26 罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回6.3.3 單相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)和調(diào)速單相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，決定于主繞組和副繞組的相序，調(diào)換這兩個(gè)繞組中任一繞組的端頭，即可改變電

32、動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有電抗器調(diào)速、繞組抽頭調(diào)速、自耦變壓器調(diào)和可控硅裝置調(diào)速。目前以繞組抽頭調(diào)速方法使用比較普遍。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回6.4 直流電機(jī)6.4.1 直流電機(jī)的構(gòu)造 直流電機(jī)主要由磁極、電樞和換向器組成，如圖6.27所示。 圖6.27 直流電機(jī)的組成示意圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖6.28 直流電機(jī)的磁極及磁路1.磁極上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.電樞 (a) 電樞 (b) 電樞鐵芯片圖6.29 直流電機(jī)的電樞和電樞鐵芯片示意圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回3.換向器 （a）外形 (b)剖面圖圖6.30 直流電機(jī)換向器示意圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回6.4.2 直流電機(jī)的基本工作原理直流發(fā)電機(jī) 圖6.

33、31 直流發(fā)電機(jī)工作原理圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖6.32 直流電動(dòng)機(jī)工作原理圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回直流電動(dòng)機(jī)直流電機(jī)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，將直流電源接在兩電刷之間而使電流通入電樞線圈。電流方向應(yīng)該是：N極下的有效邊中的電流總是一個(gè)方向，而S極下的有效邊中的電流總是另一個(gè)方向。這樣才能使兩個(gè)邊上受到的電磁力的方向一致，電樞因而轉(zhuǎn)動(dòng)。因此當(dāng)線圈的有效邊從N（S）極下轉(zhuǎn)到S（N）極下時(shí)，其中電流的方向必須同時(shí)改變，以使電磁力的方向不變，而這也必須通過(guò)換向器才得以實(shí)現(xiàn).上一頁(yè)下一頁(yè)返 回6.4.3 直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速由圖6.32可知，改變電樞電流方向，可以使直流電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電樞繞組切割磁力

34、線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。此電動(dòng)勢(shì)的方向與電動(dòng)機(jī)端電壓U的方向相反，稱反電動(dòng)勢(shì)E，如圖6.33所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖6.33 直流電動(dòng)機(jī)端電壓與反電動(dòng)勢(shì)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖6.33中的反電動(dòng)勢(shì)E為： E=kn （6-12）式（6-12）中，k為常數(shù)，為磁通，n為直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 由圖6.33可得： U=E+Iara （6-13）式（6-13）中，ra為電樞繞組電阻，Ia為電樞電流。由式（6-12）和式（6-13）得： （6-14）由式（6-14）可知，直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與反電動(dòng)勢(shì)E成正比，而與磁通成反比。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回6.4.4 直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性 直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩T與磁極發(fā)出的磁通及電樞

35、電流Ia成比例，即： T=KIa （6-15） 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性包括轉(zhuǎn)速特性和轉(zhuǎn)矩特性。轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)矩）特性是指加在電動(dòng)機(jī)端子上的電壓不變時(shí)，負(fù)荷電流和轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)矩）的關(guān)系。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式分為并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)和他勵(lì)電動(dòng)機(jī)四種。下面將分別討論前三種直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性和轉(zhuǎn)矩特性。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回并勵(lì)電動(dòng)機(jī) 并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的接線圖與特性曲線如圖6.34所示。由圖6.34可見(jiàn)，并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速基本不變，為恒速電動(dòng)機(jī)。由于磁通不變，并勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與負(fù)荷電流成比例。并勵(lì)電動(dòng)機(jī)與三相異步電動(dòng)機(jī)特性相似，一般很少使用。圖6.34 并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的接線圖與特性曲線上一頁(yè)下一頁(yè)

36、返 回2.串勵(lì)電動(dòng)機(jī) 串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的接線圖與特性曲線如圖6.35所示。由于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)磁通與負(fù)荷電流成正比，其轉(zhuǎn)速大體上與電流成反比?？蛰d時(shí)無(wú)約束速度，很危險(xiǎn)。 當(dāng)I較小時(shí)，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與I2成正比；I較大時(shí)，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩則與I成正比。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)常用于電車、電動(dòng)機(jī)、起重機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)等。圖6.35 串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的接線圖與特性曲線上一頁(yè)下一頁(yè)返 回3.復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī) 復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的接線圖與特性曲線如圖6.36所示。因?yàn)閺?fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)有并勵(lì)繞組，即使空載也不會(huì)有危險(xiǎn)的轉(zhuǎn)速。復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，適用于負(fù)荷轉(zhuǎn)矩不變的情況如起重機(jī)等。圖6.36 復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的接線圖與特性曲線上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第7章 常用低壓電器7.1

37、 低壓電器的作用與分類7.2 開(kāi)關(guān)電器7.3 低壓熔斷器7.4 接觸器7.5 控制繼電器7.6 主令電器上一頁(yè)下一頁(yè)返 回實(shí)例引入：機(jī)床電氣控制系統(tǒng)低壓電器CY6140車床電氣控制系統(tǒng)中低壓電器包括自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)、接觸器、按鈕、熔斷器、熱繼電器等。自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)QF為電源開(kāi)關(guān)，熔斷器FU對(duì)電動(dòng)機(jī)起短路保護(hù)，熱繼電器FR對(duì)電動(dòng)機(jī)起過(guò)載保護(hù)。按鈕SB和接觸器KM控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回若機(jī)床的主軸電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M-4，其額定功率為4kW，額定電壓為380V，額定電流為8.8A，起動(dòng)電流為額定電流的7倍。要實(shí)現(xiàn)對(duì)該臺(tái)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，該如何設(shè)計(jì)其繼電接觸器控制系統(tǒng)呢？首先要學(xué)會(huì)

38、如何根據(jù)要求選擇低壓電器。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回7.1 低壓電器的作用與分類表7-1 低壓電器按所起的作用分類上一頁(yè)下一頁(yè)返 回低壓電器按動(dòng)作方式又可分為非自動(dòng)切換電器和自動(dòng)切換電器兩種，如表7-2所示。 表7-2 低壓電器按動(dòng)作方式分類上一頁(yè)下一頁(yè)返 回7.2 開(kāi)關(guān)電器（a）外型 （b）內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖7.1 瓷底膠蓋閘刀開(kāi)關(guān)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖7.2 鐵殼開(kāi)關(guān)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖7.3 HZ10-10/3型轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回7.2.1 低壓斷路器低壓斷路器按用途分有配電（照明）、限流、滅磁、漏電保護(hù)等幾種；按動(dòng)作時(shí)間分有一般型和快速型；按結(jié)構(gòu)分有框架式(萬(wàn)能式) DW系列和塑料外殼式（裝置式

39、）DZ系列。DZ系列低壓斷路器動(dòng)作時(shí)間低于0.02s（秒），DW系列低壓斷路器動(dòng)作時(shí)間大于0.02s。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回（a）外型 （b）內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖7.4 DZ5-20型低壓斷路器上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖7.5 低壓斷路器工作原理圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回7.2.2 漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)圖7.6 漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)原理圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回7.2.3 漏電保護(hù)斷路器低壓斷路器具有短路、過(guò)載、欠壓和失壓保護(hù)功能，漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)只有漏電保護(hù)功能。繼電接觸器控制系統(tǒng)一般可以只裝接低壓斷路器，但不能只裝接漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)。在實(shí)際工作中，常可發(fā)生漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)已被短路電流燒毀但就是不跳閘的情況。這是因?yàn)槎搪冯娏麟m大，但進(jìn)出零序電流互感器

40、鐵芯的電流仍相等，并不產(chǎn)生漏電信號(hào)之故。所以，有了漏電保護(hù)還必須安裝有短路、過(guò)載、欠壓和失壓保護(hù)的設(shè)施。近幾年來(lái)在低壓斷路器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)生產(chǎn)了一類新型開(kāi)關(guān)漏電保護(hù)斷路器。漏電保護(hù)斷路器同時(shí)具備短路、過(guò)載、欠壓、失壓和漏電等多種保護(hù)功能。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回7.3 低壓熔斷器圖7.8 熔斷器外形結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回7.4 接觸器交流接觸器的外形與結(jié)構(gòu)(a) 外形(b) 結(jié)構(gòu)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖7.9 CJ10-20型交流接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖及圖形符號(hào)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖7.10 交流接觸器工作原理圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回 接觸器是一種適用于遠(yuǎn)距離頻繁接通和分?jǐn)嘟恢绷髦麟娐泛涂刂齐娐返淖詣?dòng)控制

41、電器。其主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可用于其他電力負(fù)載，如電熱器、電焊機(jī)等。接觸器還具有欠電壓釋放保護(hù)、零壓保護(hù)、控制容量大、工作可靠、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種電器。接觸器的工作原理是利用電磁鐵吸力及彈簧反作用力配合動(dòng)作，使觸頭接通或斷開(kāi)。按其觸頭控制交流電還是直流電，分為交流接觸器和直流接觸器，二者之間的差異主要是滅弧方法不同。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回7.5 控制繼電器7.5.1 時(shí)間繼電器 時(shí)間繼電器是電路中控制動(dòng)作時(shí)間的繼電器，它是一種利用電磁原理或機(jī)械動(dòng)作原理來(lái)實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)延時(shí)接通或斷開(kāi)的控制電器。按其動(dòng)作原理與構(gòu)造的不同可分為電磁式、電動(dòng)式、空氣阻尼式和晶體管式等類型。上一頁(yè)下

42、一頁(yè)返 回上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖7.11 JS7-A系列空氣阻尼式時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)示意圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回a)線圈一般符號(hào) b)通電延時(shí)線圈 c)電延時(shí)線圈 d)延時(shí)閉合常開(kāi)觸點(diǎn) e)延時(shí)斷開(kāi)常閉觸點(diǎn) f)延時(shí)斷開(kāi)常開(kāi)觸點(diǎn) g)延時(shí)閉合常閉觸點(diǎn) h)瞬動(dòng)常開(kāi)觸點(diǎn) i)瞬動(dòng)常閉觸點(diǎn)圖7.12 時(shí)間繼電器的圖形符號(hào)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回7.5.2 熱繼電器熱繼電器外形與結(jié)構(gòu)(a) 外形(b) 結(jié)構(gòu)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖7.13 熱繼電器外形、結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回 圖7.14 熱繼電器的原理示意圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回 7.6 主令電器 主令電器主要用來(lái)切換控制電路，即用它來(lái)控制接觸器、繼電器等電器的

43、線圈得電與失電，從而控制電力拖動(dòng)系統(tǒng)的起動(dòng)與停止，以及改變系統(tǒng)的工作狀態(tài)，如正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)等。由于它是一種專門發(fā)號(hào)施令的電器，故稱為主令電器。主令電器應(yīng)用廣泛，種類繁多。常用的主令電器有按鈕開(kāi)關(guān)、位置開(kāi)關(guān)和主令控制器等。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回7.6.1 按鈕開(kāi)關(guān)(b) 結(jié)構(gòu)按鈕開(kāi)關(guān)的外形和符號(hào)(a) 外形圖常閉觸點(diǎn)常開(kāi)觸點(diǎn)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖7.15 按鈕開(kāi)關(guān)的作用、結(jié)構(gòu)和符號(hào)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回7.6.2 位置開(kāi)關(guān)未撞擊撞擊(b)示意圖(a)外形圖行程開(kāi)關(guān)的外形符號(hào)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖7.16 JLXK1系列位置開(kāi)關(guān)外型圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回(a)常開(kāi)觸點(diǎn) (b)常閉觸點(diǎn) (c)復(fù)合觸點(diǎn)圖7.17 位置

44、開(kāi)關(guān)符號(hào)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第8章 電氣控制系統(tǒng)8.1 點(diǎn)動(dòng)控制8.2 電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖8.1 C650臥式車床電氣原理圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回實(shí)例引入：機(jī)床電氣控制系統(tǒng)點(diǎn)動(dòng)控制線路是用按鈕、接觸器來(lái)控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的最簡(jiǎn)單的控制線路所謂點(diǎn)動(dòng)控制是指按下銨鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)就得電運(yùn)轉(zhuǎn)；松開(kāi)按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)就失電停轉(zhuǎn)。這種控制方法常用于電動(dòng)葫蘆的起重電機(jī)控制和機(jī)床上的手動(dòng)調(diào)?？刂?。8.1 點(diǎn)動(dòng)控制上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖8.2 電機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制線路上一頁(yè)下一頁(yè)返 回主電路由圖8.2可知，點(diǎn)動(dòng)控制線路的主電路由三相空氣開(kāi)關(guān)QF、交流接觸器主觸頭KM、熱繼電器的熱元件FR以及三相電動(dòng)機(jī)M組成。上一頁(yè)下

45、一頁(yè)返 回控制回路由圖8.2可知，點(diǎn)動(dòng)控制線路的控制回路由熔斷器FU1、FU2、按鈕SB、交流接觸器線圈KM及熱繼電器的輔助常閉觸頭組成。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回工作原理當(dāng)電動(dòng)機(jī)M需要點(diǎn)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，先合上空氣開(kāi)關(guān)QF，再按下起動(dòng)按鈕SB，接觸器KM的線圈得電，使接觸器KM的三對(duì)主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)M便得電起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)M需要停轉(zhuǎn)時(shí)，只要松開(kāi)起動(dòng)按鈕SB，接觸器KM的線圈失電，使接觸器KM的三對(duì)主觸頭恢復(fù)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)M失電而停轉(zhuǎn)。這就是點(diǎn)動(dòng)控制的工作原理，它的線路雖然很簡(jiǎn)單，但它很有實(shí)用價(jià)值，希望我們都能掌握。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回實(shí)訓(xùn)十一：電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行控制實(shí)訓(xùn)目的掌握單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制的工作原理。掌握單向運(yùn)

46、轉(zhuǎn)控制的接線及接線工藝。掌握單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制線路的檢查方法及通電運(yùn)行過(guò)程。掌握常用電工儀表的使用方法。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回原理說(shuō)明圖8.3 電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行控制線路上一頁(yè)下一頁(yè)返 回三、操作步驟1.線路的裝接(1)查圖8.3中各元件的好壞。(2)弄清楚交流接觸器的主觸頭、輔助常開(kāi)和輔助常閉觸頭以及線圈的接線位置，熱繼電器的熱元件、輔助常開(kāi)和輔助常閉觸頭的接線位置，以及起動(dòng)按鈕（常開(kāi)）和停止按鈕（常閉）的接線位置。(3)按圖8.4進(jìn)行接線。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖8.4 電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行結(jié)構(gòu)連接圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回2.線路檢查對(duì)于簡(jiǎn)單的電氣線路，我們只需對(duì)照控制線路圖和我們的接線一根一根檢查就可以，有關(guān)用萬(wàn)用

47、表的檢查將在實(shí)訓(xùn)十二中學(xué)習(xí)。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回3.通電試車經(jīng)檢查無(wú)誤后，可在教師的監(jiān)護(hù)下通電試車。(1)合上QF，接通電源。(2)按一下起動(dòng)按鈕SB2，接觸器得電吸合，電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。(3)按一下停止按鈕SB1，接觸器失電斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回四、分析思考1.斷開(kāi)KM的輔助常開(kāi)觸頭后，將會(huì)怎樣？2.總結(jié)裝接線路的經(jīng)驗(yàn)和技巧。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回8.2 電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電梯的上下升降，機(jī)床工作臺(tái)的移動(dòng)，其本質(zhì)就是電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，只要將接至電動(dòng)機(jī)三相電源進(jìn)線中的任意兩相對(duì)調(diào)接線，即可達(dá)到反轉(zhuǎn)的目的。下面是接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路，如圖8.5所示上一頁(yè)下一頁(yè)返

48、回圖8.5 電動(dòng)機(jī)接觸器連鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電路分析圖中主回路采用兩個(gè)接觸器，即正轉(zhuǎn)接觸器KM1和反轉(zhuǎn)接觸器KM2。當(dāng)接觸器KM1的三對(duì)主觸頭接通時(shí)，三相電源的相序按UVW接入電動(dòng)機(jī)。當(dāng)接觸器KM1的三對(duì)主觸頭斷開(kāi)，接觸器KM2的三對(duì)主觸頭接通時(shí)，三相電源的相序按WVU接入電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)就向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。電路要求接觸器KM1和接觸器KM2不能同時(shí)接通電源，否則它們的主觸頭將同時(shí)閉合，造成U、W兩相電源短路。為此在KM1和KM2線圈各自支路中相互串聯(lián)對(duì)方的一對(duì)輔助常閉觸頭，以保證接觸器KM1和KM2不會(huì)同時(shí)接通電源，KM1和KM2的這兩對(duì)輔助常閉觸頭在線路中所起的作用稱為聯(lián)鎖或

49、互鎖作用，這兩對(duì)輔助常閉觸頭就叫聯(lián)鎖或互鎖觸頭。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電路動(dòng)作原理正轉(zhuǎn)控制：反轉(zhuǎn)控制：KM1聯(lián)鎖觸頭斷開(kāi)，使線圈KM2不能得電KM1主觸頭閉合電動(dòng)機(jī)M運(yùn)轉(zhuǎn)合上QF按SB2KM1線圈獲電KM1自鎖觸頭閉合KM1聯(lián)鎖觸頭閉合（為反轉(zhuǎn)作準(zhǔn)備） KM1主觸頭斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)M斷電停止 先按SB1KM1線圈斷電 KM1自鎖觸頭斷開(kāi) KM2聯(lián)鎖觸頭斷開(kāi), 使線圈KM1不能得電 KM2主觸頭閉合電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn) 再按SB3KM2線圈獲電 KM2自鎖觸頭閉合 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回 對(duì)于這種控制線路，當(dāng)要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向時(shí)，就必須先按停止按鈕SB1，再按反轉(zhuǎn)按鈕SB3，才能使電機(jī)反轉(zhuǎn)。如果不先按SB1，而是直接

50、按SB3，電動(dòng)機(jī)是不會(huì)反轉(zhuǎn)的。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回實(shí)訓(xùn)十二：接觸器聯(lián)鎖和按鈕聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制一、實(shí)訓(xùn)目的掌握接觸器聯(lián)鎖和按鈕聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制的工作原理。掌握接觸器聯(lián)鎖和按鈕聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制的接線及接線工藝。掌握接觸器聯(lián)鎖和按鈕聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路的檢查方法和通電運(yùn)行過(guò)程。掌握常用電工儀表的使用方法，能正確進(jìn)行各種測(cè)量。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回二、原理說(shuō)明 圖8.6所示的是電動(dòng)機(jī)接觸器、按鈕雙重聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路圖，這種線路是在接觸器聯(lián)鎖的基礎(chǔ)上，增加了按鈕聯(lián)鎖，所謂按鈕聯(lián)鎖就是利用復(fù)合按鈕，將其常開(kāi)觸頭串接在正轉(zhuǎn)（或反轉(zhuǎn)）控制電路中，將其常閉觸頭串接在反轉(zhuǎn)（或正轉(zhuǎn)）控制電路中。當(dāng)按下正轉(zhuǎn)（或反轉(zhuǎn)）起

51、動(dòng)按鈕時(shí)，先斷開(kāi)反轉(zhuǎn)（或正轉(zhuǎn)）控制電路，反轉(zhuǎn)（或正轉(zhuǎn)）停止，接著接通正轉(zhuǎn)（或反轉(zhuǎn)）控制電路，使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)（或反轉(zhuǎn)）。這樣既保證了正反轉(zhuǎn)接觸器不會(huì)同時(shí)接通電源，又可不按停止按鈕而直接按反轉(zhuǎn)（或正轉(zhuǎn)）按鈕進(jìn)行反轉(zhuǎn)（或正轉(zhuǎn)）起動(dòng)。故這種雙重聯(lián)鎖控制線路使線路操作方便，工作安全可靠，因此在電力拖動(dòng)中被廣泛采用。 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖8.6 電動(dòng)機(jī)接觸器、按鈕雙重連鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖8.7 手動(dòng)順序控制圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖8.8 自動(dòng)順序控制圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖8.9 正反轉(zhuǎn)行程控制圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖8.10 手動(dòng)Y-起動(dòng)控制圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖8.11 自動(dòng)Y-起動(dòng)控制圖

52、上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖8.12 半波整流能耗制動(dòng)線路圖 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回圖8.13 電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)定子繞組的聯(lián)接圖上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第3篇 復(fù)雜電路分析上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第三篇 復(fù)雜電路分析第九章 復(fù)雜直流電路的分析與計(jì)算 第十章 復(fù)雜交流電路分析上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第9章 復(fù)雜直流電路的分析與計(jì)算9.1 電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)9.2 電源9.3 支路電流法9.7 疊加原理的應(yīng)用9.8 戴維南定理的應(yīng)用 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回實(shí)例引入：三極管基礎(chǔ)電路(a)實(shí)際電路 (b)直流電路模型圖9.1 三極管基礎(chǔ)電路上一頁(yè)下一頁(yè)返 回9.1 電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)際電路由四個(gè)要素組成：電源、負(fù)載、控制元件和回路電路中的每一分

53、支稱為支路。每個(gè)支路內(nèi)的元件都是串聯(lián)的，流過(guò)支路上各元件的是同一電流，稱為支路電流。電路中三條或三條以上的支路相聯(lián)接的點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)?；芈肥且粭l或多條支路所組成的閉合回路，在繞行閉合回路的過(guò)程中該回路的每個(gè)元件只可以經(jīng)過(guò)一次。中間沒(méi)有支路的單孔回路稱作網(wǎng)孔。顯然，網(wǎng)孔是回路的特例。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回分析圖9.1(a)的基礎(chǔ)三極管電路，建立如圖9.1(b)的直流電路模型，分析它的靜態(tài)工作情況。其中UBE、UCC為電壓源，三極管等效為受控電流源IC（電源的分類介紹見(jiàn)第9.2節(jié)）。這個(gè)電路中，節(jié)點(diǎn)有2個(gè)，支路有3條，回路有3個(gè)，網(wǎng)孔有2個(gè)。詳細(xì)分析如下：節(jié)點(diǎn)數(shù)n=2 節(jié)點(diǎn):A,E支路數(shù)b=3 支路是由I

54、B，IC，IO三個(gè)電流流過(guò)的路徑回路數(shù) 3 回路：A-RB-UBE-E-IC-RC-A A-RC-IC-E-UCC-A A-RB-UBE-E-UCC-A網(wǎng)孔數(shù)l=2 網(wǎng)孔: A-RB-UBE-E-IC-RC-A A-RC-IC-E-UCC-A上一頁(yè)下一頁(yè)返 回例9-1 在圖9.2中的三極管直流基礎(chǔ)電路中，試運(yùn)用基爾霍夫定律寫出其全部節(jié)點(diǎn)電流關(guān)系、網(wǎng)孔電壓關(guān)系和三極管上的電流電壓關(guān)系。圖9.2 三極管直流基礎(chǔ)電路上一頁(yè)下一頁(yè)返 回解：這是一個(gè)包含有三極管的復(fù)雜電路，由基爾霍夫電流定律 對(duì)節(jié)點(diǎn)A有： I0=IC+I1 對(duì)節(jié)點(diǎn)B有： I1=IB+I2 對(duì)節(jié)點(diǎn)D有： I0=IE+I2 把三極管當(dāng)作一個(gè)

55、節(jié)點(diǎn)有： IE=IB+IC上一頁(yè)下一頁(yè)返 回由基爾霍夫電壓定律對(duì)網(wǎng)孔ACBA有： URC+UCB=URB1對(duì)網(wǎng)孔BEDB有： UBE+URE=URB2對(duì)網(wǎng)孔ADECA有： UCC=URE+UCE+URC對(duì)三極管有： UCE=UCB+UBE 以上是由電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定的電流、電壓關(guān)系。此外還有反映元件特性的電壓電流關(guān)系： IC=IB+ICEO UBE常數(shù) 有了以上關(guān)系式，加上元件的特性方程（如U=IR），就可以對(duì)這個(gè)電路進(jìn)行全面的定量分析了。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回9.2 電源實(shí)際電路中電源以兩種形式存在：獨(dú)立電源和受控源。所謂獨(dú)立電源是指不受外電路的控制而獨(dú)立存在的電源，所謂受控電源是指它們的電壓或電

56、流受電路中其他部分的電壓或電流控制的電源。任何一個(gè)實(shí)際電源（不論是獨(dú)立電源還是受控源）在進(jìn)行電路分析時(shí)，都可以用一個(gè)電壓源或與之等效的電流源來(lái)表示。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回9.2.1 電壓源(a)畫法1 (b)畫法2 圖9.3 電壓源電路上一頁(yè)下一頁(yè)返 回 沒(méi)有內(nèi)阻的電壓源，即其端電壓是恒定不變的，這種電壓源稱為理想電壓源。實(shí)際的電壓源看成由一個(gè)理想電壓源和其內(nèi)阻串聯(lián)所組成。電壓源輸出端的電壓U隨負(fù)載電流I的變化情況可以用圖形來(lái)表示，稱為伏安特性曲線（V-A特性曲線），如圖9.4所示。由圖9.4可知，理想電壓源的端電壓不受流過(guò)電流的影響；而實(shí)際電壓源因流過(guò)的電流增大，其內(nèi)阻上的壓降增大，而使其輸出的

57、端電壓下降。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回 圖9.4 電壓源及理想電壓源伏安特性上一頁(yè)下一頁(yè)返 回9.2.2 電流源圖9.5 高內(nèi)阻電源 圖9.6 電流源及理想電流源伏安特性上一頁(yè)下一頁(yè)返 回I=60/（60000+R）1mA一個(gè)實(shí)際電流源可以用一個(gè)理想電流源并聯(lián)一個(gè)內(nèi)電阻來(lái)表示，如圖9.7所示。圖9.7 電流源電路上一頁(yè)下一頁(yè)返 回9.2.3 電壓源與電流源的等效變換(a)實(shí)際電壓源電路 (b)實(shí)際電流源電路 圖9.8 兩種實(shí)際電源的等效變換上一頁(yè)下一頁(yè)返 回從圖9.8(a)電路可得 U=E-IR0將上式兩邊除以R0再移項(xiàng)，得 I=E/R0-U/R0 （9-3）從圖9.8 (b)可得I=IS-U/ （9

58、-4）因此，只要滿足條件 IS=E/R0和R0= （9-5） 式（9-3）和式（9-4）就完全相同，也就是說(shuō)圖9.8(a)和圖9.8(b)所示的兩個(gè)實(shí)際電源的外部伏安特性曲線完全相同，因而對(duì)外接負(fù)載是等效的。式（9-5）就是電壓源和電流源等效互換的條件。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回電壓源和電流源在等效變換時(shí)還需注意：（1）電壓源是電動(dòng)勢(shì)為E的理想電壓源與內(nèi)阻R0相串聯(lián)，電流源是電流為IS的理想電流源與內(nèi)阻相并聯(lián)。它們是同一電源的兩種不同的電路模型；（2）變換時(shí)兩種電路模型的極性必須一致，即電流源流出電流的一端與電壓源的正極性端相對(duì)應(yīng)；上一頁(yè)下一頁(yè)返 回（3）這種等效變換，是對(duì)外電路而言，在電源內(nèi)部是不等

59、效的。以空載為例，對(duì)電壓源來(lái)說(shuō)，其內(nèi)部電流為零，內(nèi)阻上的損耗亦為零；對(duì)電流源來(lái)說(shuō)，其內(nèi)部電流為IS，內(nèi)阻上有損耗；（4）理想電壓源和理想電流源不能進(jìn)行這種等效變換。因?yàn)槔硐腚妷涸吹亩搪冯娏鱅S為無(wú)窮大，理想電流源的開(kāi)路電壓U0為無(wú)窮大，都不能得到有限的數(shù)值；上一頁(yè)下一頁(yè)返 回（5）這種變換關(guān)系中，R0不限于內(nèi)阻，而可擴(kuò)展至任一電阻。凡是電動(dòng)勢(shì)為E的理想電壓源與某電阻R串聯(lián)的有源支路，都可以變換成電流為IS的理想電流源與電阻R并聯(lián)的有源支路，反之亦然。其相互變換的關(guān)系是 IS=E/R （9-6）在一些電路中，利用電壓源和電流源的等效變換關(guān)系，可使計(jì)算大為簡(jiǎn)化。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回例9-2 圖9.9

60、所示電路中已知電壓源電壓E1=12V，E2=24V，R1=R2=20，R3=50，試用電壓源與電流源等效變換的方法求出通過(guò)電阻R3的電流I3。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回 (c) (d) 圖9.9 例9-2的電路 (a) (b)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回解：由圖9.9可得 上式負(fù)號(hào)表示I3的實(shí)際方向與本題給出的參考方向相反。從此例題可以看出反復(fù)進(jìn)行電壓源與電流源的等效變換來(lái)求解電路有時(shí)是很方便的。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回9.2.4 受控電源受控源的特點(diǎn)是：（1）受控電壓源的電壓或受控電流源的電流是受電路中其他部分的某個(gè)電壓或電流控制的；（2）控制量為零時(shí)，受控源的電壓或電流也等于零。此時(shí)受控電壓源相當(dāng)于短路，受控電流