《电机电器》PPT课件.ppt

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1、淮安信息学院电气工程系,电机与电气控制多媒体课件,制作：李瑞年,2,多媒体重点讲次,返回,3,第一讲：变压器基本知识,本讲主要内容,一、变压器的构造和基本原理二、变压器的运行分析三、单相变压器的空载与短路试验四、变压器的运行特性,返回,变压器感性认识（图片）,5,一、变压器的构造和基本原理,（一）变压器的构造及其分类,高压测,油枕,散热管,主箱体,变压器是一种利用电磁原理工作的静止装置。其主要功能是变换（升高或降低）电压。,低压测,6,（一）变压器构造,图 单相变压器的铁心和绕组a心式铁心，同心式绕组；b壳式铁心，交叠式绕组；1铁轭，2铁心柱，3低压绕组，4高压绕组。,图 三相心式变压器铁心和

2、绕组1铁心柱，2铁轭，3绕组。,1、铁心：提供磁路，分为心式结构和壳式结构两种；,7,2、绕组：建立磁场。按高低、压 在铁心上放置方式的不同，绕组有同心式和交叠式。按电压高低分为一次（原方）绕组，二次（付方）绕组。3、附件 油箱：散热，绝缘，保护铁心和绕组不受外力和潮气浸蚀。油枕：储油，减少油箱内油和空气的接触。气体继电器：瓦斯保护。绝缘套管：引出线。分接开关：调整变压比。,（一）变压器构造,8,4、变压器的分类,1）按相数的不同：变压器可分为单相变压器、三相变压器；2）按绕组数目不同：变压器可分为双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器；3）按冷却方式不同：变压器可分为油浸式变压

3、器、充气式变压器和干式变压器。油浸式变压器又可分为：油浸自冷式、油浸风冷式和强迫油循环变压器。4）按用途不同：变压器可分为电力变压器、特种变压器、仪用互感器、试验用的高压变压器等。,9,（二）变压器的基本工作原理,1、相关名称：一次绕组，匝数N1；二次绕组，匝数N22、工作条件：一次侧要加交变电压。,3、磁场分布：主磁通：大部分经过磁阻很小的铁心闭和，与一次、二次绕组同时交链。漏磁通：很少一部分磁通经过磁阻很大的油或空气闭合。,10,4、变压器工作原理：一次绕组通电，产生变化磁通，交链到二次侧，在二次侧感应出电势。5、变压器特点：a.变压器只能传递交流电能，而不能传递直流电能；b.他只能改变交

4、流电压或电流的大小，不改变频率；,（二）变压器的基本工作原理,11,（三）变压器的铭牌数据,1、变压器的型号 例如：SL7 200/302、变压器的额定值(1)额定容量,(2)额定电压U1NU2N 是指变压器空载时，各绕组端头电压的保证值，对三相变压器指的是线电压。(3)额定电流I1NI2N(4)额定频率f,12,二、变压器的运行分析,1、空载运行时的物理情况 二次侧空载所以i2=0，U2=E2一次侧电流i0 叫空载电流（或励磁电流）；输出功率P2=0，所以输入功率P1 为空载功率,数值较小；,（一）变压器的空载运行,13,（二）变压器的负载运行,二次侧:,负载上的电压：,一次侧:,14,E2

5、=kEU2=kU2I2=I2/k，r2=k2r2 x2=k2x2,等效关系,（二）变压器的负载运行,15,三、单相变压器的空载与短路试验,（一）变压器的空载实验,1实验目的：测量空载电流I0，空载损耗（铁损）P0，计算励磁阻抗Zm，电压比K。2实验方法：将低压绕组接额定电源，高压绕组开路。,进行变压器试验的目的就是为了测量变压器的几个重要参数。,3计算变压器参数 Zm=U/I0 rm=P0/I02 xm2=Zm2-rm2,16,（二）变压器的短路实验,1实验目的：测定短路阻抗Zk2实验方法：(1)将高压绕组通过调压器接到交流电源上，低压绕组短路，并按图示方式接入有关测量电表。(2)一次测电压要

6、从零开始调起，一次电流表指示达到额定值为止。,3计算变压器参数Zsh=Ush/Ish rsh=Psh/Ish2 xsh2=Zsh2-rsh2,17,三、变压器的运行特性,（一）电压变化率 电压变化率：反映二次侧端电压随负载变化的程度电压变化率与三个因素有关：1、变压器负载电流大小；2、与负载的性质；3、与变压器的阻抗参数。,（二）变压器的外特性 变压器的外特性：当一次侧端电压与功率因数均为常数，变压器二次侧绕组的端电压随负载电流的变化关系。即U2=f(I2)。变压器的外特性的变化与负载的性质有关。,18,（三）变压器的效率和效率特性,1、变压器的效率：输出功率与输入功率之比的百分比。2、变压器

7、的效率特性：通过公式推导与试验可得到效率特性曲线如图所示，变压器的效率开始时随负载的增加而增加，在Pcu=PFe时有最大效率，这一点在额定负载的二分之一处附近。,效率特性曲线,返回,课后任务：1、已知电源、负载和变压器参数，求变压器的电流、电压。2、设计变压器空载实验步骤，并画出实验电路。,独立完成,20,本讲主要内容,一、直流电机的工作原理二、直流电机的结构与分类三、直流电机铭牌数据四、直流电机电枢电势和电磁转矩五、直流电机的磁场和换向问题（选讲）,第三讲：直流电机基本知识,返回,直流电动机感性认识（图片）,22,一、直流电机的工作原理,（一）直流电动机的基本工作原理 1）直流电动机模型,电

8、枢绕组,电刷,换向片,转动方向,磁极,23,2）、直流电机的基本工作原理,a.电磁感应定律的应用（左手定则）b.换向器的作用：保证流入的磁极下的电流方向不变（直流电）c.基本工作原理 通过电刷将直流电源加到电动机换向器上，换向器与电枢线圈相连，电枢中有电流流过，电枢电流受磁场作用力而使得电枢转动。由于电刷和换相器的作用，每一极性下的导体中的电流方向始终不变，产生单方向的电磁转矩，使电枢向一个方向旋转，这就是直流电动机的基本工作原理。,24,（二）直流发电机的基本工作原理,同一台电机，既可作电动机运行又可作发电机运行的原理，在电机理论中称为可逆原理。当原动机以某一转速拖动转子（电枢）旋转，电枢绕

9、组切割磁力线，产生感应电动势，形成感应电流，通过电刷流过负载，实现机械能转换成电能。,U,+,N,S,Ia,这是输入机械转距,这是输出电流,这是负载,发电机：电枢电流与电枢电压方向相反，输入转距，输出电能,电动机：电枢电流与电枢电压方向相同，消 耗电能，输出转距；,25,二、直流电机的结构与分类构造,（一）定子组成：机座、主磁极、换向极、端盖、轴承、和电刷等。作用：产生磁场、支撑作用。1）主磁极组成：由主极铁心、励磁绕组组成、作用：产生工作磁场。,机座,磁极,励磁绕组,直流电动机定子结构,2）换向极（图中未画出）组成：由 铁心、绕组组成。换向极绕组与电枢绕组串联。作用：改善电机的换向性能，防止

10、产生电弧火花。3）电刷装置 接通外电路与电枢绕组。和换向器一起将绕组内交流电转换为外部直流电。4）机座 固定与支撑作用，另外也是磁路的一部分。,26,二、直流电机的结构与分类构造,转子,换向器,（二）转子（电枢）包括电枢铁心、绕组、换向器和转轴等,1）电枢铁心：由0.350.5mm厚的硅钢片叠制而成。2）电枢绕组：由绝缘导线绕制的电枢线圈组成3）换向器：由绝缘材料相隔的铜片做成，并固定在轴上。,转子,换向器,27,二、直流电机的结构与分类分类,根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的直流电机又可细分为：,他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。,并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源

11、上。,串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。,复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。,28,直流发电机的构造原理,直流发电机的分类与此类同，只是在示意图中要注意各项参数的方向。电动机：电枢电流与电枢电压方向相同，消耗电能，输出转距；发电机：电枢电流与电枢电压方向相反，输入转距，输出电能；,U,+,N,S,Ia,这是输入机械转距,这是输出电流,这是负载,29,三、直流电机铭牌数据,直流电机的额定数据主要有以下几种。1、额定容量（功率）PN（单位：KW）直流电动机 PN=UNINN（输出机械能）直流发电机 PN=UNIN（输出电能）2、额定电压UN（单位：V）在

12、额定情况下，电刷两端输出（发电机）或输入（电动机）的电压。3、额定电流IN（单位：A）在额定情况下，电刷流入或流出的电流。4、额定转速nN（单位：r/min）在额定功率、额定电压、额定电流时电机的转速。5、额定励磁电流IfN（单位：A）6、铭牌上没有的额定值：额定转矩TN、额定效率N 其中TN=9.55 PN/nN N：在带额定负载运行是，输出机械功率与输入功率之比。,30,四、直流电机电枢电势和电磁转矩,ex=BavLv每根导体；,当每极磁通量为常值时,感应电势与转速成正比;当转速恒定时,感应电势与磁通量成正比,而与磁通量密度的分布无关;,电刷在磁极的中心线上,即与位于两极中间处的元件相连，

13、得到的感应电势最大。,每根导体；,整个电枢,整个电枢,2.电磁转矩,1.感应电势,返回,独立完成,课后任务：讨论直流电动机换向器周围的“环火”问题和解决办法。,32,第六讲：三相交流电动机基本知识,本讲主要内容：,一、三相异步电动机的工作原理二、三相异步电动机的基本结构 三、三相异步电动机的铭牌数据,返回,交流电动机感性认识,35,异步电动机原理模型,e,i,磁铁,闭合线圈,人为转动,感应电流受力而旋转,感生电流,36,一、三相异步电动机的工作原理,三相异步电动机的简图，外部是定子铁心，内部是转子铁心，二者之间是均匀的气隙。定子铁心中嵌放三相定子绕组，每相绕组均只有一个线圈，分别是AX、BY、

14、CZ，三相绕组对称放置，空间互差120。定子绕组外接三相电源，流经绕组的电流三相对称，相序为ABC，,1、旋转磁场的产生,为了研究磁场的变化情况，选取t=0、t=90、t=210、t=330四个时刻，如图所示。三相电流产生了一个两极磁场（一对磁极），随着电流的交变，磁场在空间发生旋转，产生一个旋转磁场。,产生旋转磁场的条件 一是空间对称的三相定子绕组;二是通入三相对称电流。,37,由图可以看出，当某一相绕组中的电流达到最大值时，旋转磁场的轴线方向与该相绕组的轴线重合。三相电流是按相序先后达到正向最大值的，所以，旋转磁场的旋转方向取决于绕组中三相电流的相序。,2、旋转磁场的转向,图中，三相电流相

15、序为ABC，三相绕组AX、BY、CZ按顺时针方向排列，绕组中的电流按顺时针方向先后达到最大值，故旋转磁场的转向为顺时针。如果将定子绕组的三相电源线中的任意两相交换，则绕组中三相电流的相序即由顺时针变为逆时针，旋转磁场也相应地逆时针反向旋转。,38,图中的每相绕组由两个线圈串联组成，如A相绕组由线圈AX与AX串联成AXAX，首端为A，末端为X.。各相绕组首端之间相差60空间角度，末端之间相差60空间角度，均匀分布在定子铁心中。,3、旋转磁场的转速,选取t=0、t=120、t=240、t=360四个时刻，可以看出，图2中的旋转磁场有两对磁极，即p=2。同样，若每相绕组由三个线圈串联组成，并在定子铁

16、心中均匀排列，则可产生3对磁极的旋转磁场。,结 论 旋转磁场的转速 n1 取决于电流频率 f 和磁极对数 p。,39,4、工作原理,三相交流电源接通三相定子绕组,定子绕组产生三相对称电流,三相对称电流在电机内部建立旋转磁场,旋转磁场与转子绕组产生相对运动(切割),转子绕组中产生感应电流,感应电流转子绕组(感应电流)在磁场中受到电磁力的作用,在电磁力作用下，转子逆时针方向开始旋转，转速为n。,三相对称电流,旋转磁场,感应电流,由此可知，异步电动机是通过载流的转子绕组在磁场中受力而使电动机旋转的，而转子绕组中的电流由电磁感应产生，并非外部输入，故异步电动机又称感应电动机。,40,5、转差率,旋转磁

17、场的转速与转子（电动机）的转速之差称为转差，转差与旋转磁场的转速之比称为转差率，用s表示，即,转差率s是异步电动机运行时的一个基本变量，负载变化时，s也随之改变，空载时，s0.005，满载时，s0.06。,A,Y,C,B,Z,X,n1,n,旋转磁场转速,电动机转速,41,【例题】,异步电动机满载时，s0.06故异步电动机的额定转速略小于磁场同步转速，由此可知同步转速 n1=750 r/min,p=4，2p=8。,空载转速 n0=(1s0)n1=(10.267%)750=748 r/min,r/min,额定转差率,某三相异步电动机，电源频率为50Hz，空载转差率s0=0.00267，额定转速nN

18、=730 r/min。试求：电机的极数2p、同步转速n1、空载转速n0、额定转差率sN。【解】旋转磁场的同步转速为,42,二、三相异步电动机基本结构与分类,(1)定子 定子铁心：嵌放绕组，提供磁路。(2)转子：定子绕组：产生旋转磁场。转子铁心：嵌放绕组，提供磁路。转子绕组：感应出电势、电流。（笼型和绕线型）(3)机壳气隙等(4)材料：铁心均由硅钢片叠压而成；,1、三相异步电动机的结构,43,2、电动机的分类,交流电动机,电动机,直流电动机,他励、异励、串励、复励,控制电机：步进电机，伺服电机，自整角机,按构造和原理分类,44,三、三相异步电动机的铭牌数据,1、额定容量（功率）PN（单位：KW）

19、指转轴上输出的机械功率。2、额定电压UN（单位：V）：加在定子绕组上的线电压。3、额定电流IN（单位：A）：输入定子绕组的线电流。,4、额定转速nN（单位：r/min）。5、额定频率 fN（单位：HZ）：我国工频为50HZ。6、绝缘等级。,7、接线方法：定子绕组有Y和两种接法。8工作方式：连续、短时、断续周期。,返回,独立完成,课后任务：已知电动机的名牌数据（nN,PN,IN,cos），计算其额定转差率，额定转矩与额定效率。,46,第十一讲 单相交流异步电动机及其应用,一、单相电流只能产生脉振磁场,二、单相分相式异步电动机,四、三相异步电动机的单相运行,三、单相罩极式异步电动机,主要内容,返回

20、,单相电动机感性认识,48,【引入】,单相异步电动机使用单相交流电源，驳接电源方便，结构简单，成本低廉，运行可靠，广泛用于家用电器、电动工具、医疗设备等各方面。与同容量的三相异步电动机相比，单相异步电动机体积大、性能差，故单相异步电动机多为小容量，其功率一般不超过750W。单相异步电动机的结构也分为定子和转子两部分，定子绕组接单相交流电源，转子多为笼型。,49,一、单相电流只能产生脉振磁场,根据电机学的理论，在时间上有相位差的多相交变电流流经在空间上有相位差的多相绕组时，才能产生旋转磁场。,单相异步电动机的单相定子绕组中流过单相交变电流时，产生的不是旋转磁场，而是磁场轴线位置在空间静止不动的脉

21、振磁场，如图所示。,50,脉振磁场分解为两个旋转磁场,一个固定不动的脉振磁场可分解成两个转速相同、转向相反的旋转磁场，或者说，两个转速相同、转向相反的旋转磁场可以合成为一个位置不动的脉振磁场。为了便于分析，将单相异步电动机的脉振磁场，同三相异步电动机一样，单相异步电动机的转子会在旋转磁场作用下产生电磁转矩，并且是两个方向相反、大小相等的转矩，二者作用相互抵消，转子静止不动。,正序旋转磁场,负序旋转磁场,F正,F反,51,单相异步电动机的机械特性,它具有如下几个特点：,1）当转速n=0时，无起动转矩，不能起动，即“不推不转”；2）当n0，T0，机械特性在第象限，即“正推正转”；3）当n0，T0，

22、机械特性在第象限，即“反推反转”。,上述分析说明，单相异步电动机的单相定子绕组通电后不会建立旋转磁场，没有起动转矩。为解决起动问题，必须设法使电动机起动时产生一个真正的旋转磁场，常用的方法有分相起动和罩极起动，据此可将单相异步电动机分成两种类型。,52,二、单相分相式异步电动机,分相起动方式是在定子铁心上安放两相绕组，一个是主绕组（工作绕组），另一个是副绕组（起动绕组），两相绕组的空间位置相差90电角度。在两相绕组中分别通入相位差为90或接近90的两相电流，建立起旋转磁场，转子在旋转磁场作用下产生起动转矩，转子起动旋转。当转速上升至（70 80）%nN时，利用离心开关或继电器触点将副绕组切除，

23、正常运行时，只有主绕组接在电源上。,53,1、电阻分相,如图3所示，与主绕组A相比，副绕组B电阻较大，两相绕组中流过相位不同的两相电流，可以建立旋转磁场，电动机便可起动，此种方法称为电阻分相起动。由于两相电流的相位差达不到90，大小也不相等，属于不对称电流，建立的是椭圆形旋转磁场，电动机的起动转矩较小，只能用于轻载起动的场合。,图3 电阻分相起动单相异步电动机原理,转子,A,B,K,.IA,.IB,.U,.IB,.IA,.U,54,2、电容分相,如图4所示，在副绕组B的回路中串接电容器C，正确选择电容值，可使大小相等，相位差90，形成两相对称电流，建立圆形旋转磁场，产生较大的起动转矩，可用于满

24、载起动的场合，此种方法称为电容分相起动。,单相分相式异步电动机的转向取决于旋转磁场的方向，只要将主绕组或副绕组的两个出线端对调，使旋转磁场反向旋转，电动机即可反转。,55,三、单相罩极式异步电动机,如图5所示，罩极式电动机的定子多做成凸极铁心，铁心上套装集中绕组(短路环)。每个磁极对应的一侧开有一个小槽，槽中套装短路铜环，罩住小部分铁心，称为罩极。,单相罩极式异步电动机结构简单、制造方便，但起动转矩较小，多用在小型电风扇、录音机等设备中。罩极电动机的转向总是从磁极的未罩部分指向罩极部分，转向不能改变。,56,罩极式电动机的旋转磁场,当定子绕组中通入单相交变电流后，将产生交变磁通，磁通B的变化滞

25、后于磁通A的变化。这就使得有不同空间位置的A和B在时间上也有了相位差，好象磁场从没有短路环的一侧向有短路环的一侧移动，形成一个移动磁场，可将其看成一个椭圆度很大的，使转子产生电磁转矩并旋转，如图6所示。,57,四、三相异步电动机的单相运行,三相异步电动机在起动前有一相断路,在运行过程中有一相断路成单相运行,有时遇到有三相电动机，而只有单相电源,独立完成,返回,课后作业：单相异步电动机起动转距是怎样产生 的？单相电动机一般有几个接线端？,0,59,第十二讲 控制电机及其应用,一、伺服电动机,二、测速发电机,三、步进电动机,主要内容,返回,60,一、伺服电动机,伺服电动机是自动控制系统中的执行元件

26、，其任务是将接收到的控制电信号转变为电机转轴上的角位移或角速度。信号强时转速高，信号弱时转速低，没信号时停转，这就是伺服电动机的伺服性。多用于阀门控制和闭环控制系统。,61,伺服电动机图片,SF系列交流伺服电机,SYK系列直流伺服电动机,MAS-SV系列伺服电机,SZ系列微型直流伺服电动机,交流伺服电动机,ND-D型交流伺服电动机,直流伺服电动机,62,1、交流伺服电动机,交流伺服电动机构造 交流伺服电动机是一种两相异步电动机，其定子铁心线槽中嵌放着两套空间位置相差90电角度的绕组，如图1所示。,绕组f接恒压交流电源，称为励磁绕组；绕组k接控制电压信号，用以控制电机转速，称为控制绕组，控制信号

27、通常由放大器放大后输出给控制绕组。转子的类型有两种，一种是笼型，与普通笼型转子相似；另一种是空心杯形转子。,63,交流伺服电动机原理,图1中的励磁绕组f与电容C串联，与单相异步电动机相似，电容C起分相作用。适当选择电容值，可使励磁电压Uf 相位超前电源电压U，而控制电压Uk 与电源电压U的频率和相位相同。这样，控制电压与励磁电压之间存在相位差，相应地，控制电流与励磁电流之间也存在相位差。于是，在时间上有相位差的控制电流和励磁电流，分别流经在空间上有相位差的控制绕组和励磁绕组，便会建立一个旋转磁场，使转子产生电磁转矩并旋转。,64,交流伺服电动机自转现象,从伺服的角度讲，控制电压为零时，转子应该

28、停转，但若不采取措施，此时的伺服电动机同单相异步电动机一样，会在单相励磁电流产生的脉振磁场作用下继续旋转。为避免这种自转现象，通常要增大转子回路的电阻，使控制电压消失后的电磁转矩变成制动转矩，以致转子停转，故交流伺服电动机都具有很大的转子电阻，具体分析可参阅相关控制电机的资料。,65,2、直流伺服电动机,直流伺服电动机就是小型的他励直流电动机，原理和结构与普通直流电动机一样。控制电压通常加到电枢绕组上，励磁绕组的电压恒定不变。当控制电压增大或减小时，电动机转速随之升高或降低；改变控制电压的极性，电动机就反转；控制电压消失，电动机就停转。控制电压也可加到励磁绕组上，通过磁场大小和方向的变化来控制

29、电动机的转速和转向。,66,二、测速发电机,测速发电机是自动控制系统中的测量元件，其任务是将机械转速信号转换为与转速成正比的电压信号，在自动控制系统中有着广泛的应用。,67,1、交流测速发电机,与交流伺服电动机的结构相似，交流测速发电机也有定子和转子。定子铁心上嵌放着空间位置相差90电角度的两个绕组，其中一个为励磁绕组，外接恒定的交流电压；另一个为输出绕组，转子旋转时，输出绕组两端可产生与转速成正比的输出电压。输出电压信号完全反映了转速信号的大小和转向。转子多采用空心杯形转子，由高电阻率的非磁性材料制成，如硅锰青铜，杯形转子可看成是一个由无数根并联导条组成的笼型转子。,68,2、直流测速发电机

30、,直流测速发电机是一种微型他励直流发电机。直流发电机的结构与直流电动机相同，包括定子和电枢两大部分。电枢在外力拖动下旋转时，电枢绕组中的导体切割定子产生的主极磁场，电枢绕组中产生方向交变的感应电动势，通过换向器与电刷的滑动接触，电枢绕组中方向交变的电动势转变为电刷之间方向不变的直流电动势。,直流测速发电机工作时，主极磁场保持恒定，被测机械拖动电枢以转速n旋转，电枢绕组中产生与n成正比的感应电动势，通过电刷向外输出与转速成正比的电压U，转速信号转变为电压信号。,69,三、步进电动机,步进电动机是自动控制系统中的一种执行元件，其任务是将脉冲电信号转换为相应的角位移或直线位移，即向步进电动机的控制绕

31、组输入一个脉冲电信号，电动机就转动一个角度或前进一步。步进电动机能快速起动、制动、反转，可直接将数字脉冲信号转换为角位移，故很适合微型计算机控制，在数控机床、绘图机、自动记录仪表等设备中有广泛的应用。,70,步进电动机构造,如图3所示，步进电动机包括定子和转子两部分。定子有六个均匀分布的磁极，每两个相对的磁极上绕有一相控制绕组。转子是一个带齿的铁心，转子没有绕组。图3中的转子可看作是一个两齿的铁心，实际的转子铁心外圆周有很多小齿。,71,步进电动机原理,当只有A相控制绕组通电时，A相磁极产生电磁吸力，使转子转到两齿与A相绕组轴线对齐的位置。如果通电状态不变，转子的位置也不会变，即转子在此位置上

32、有自锁能力。当A相绕组断电，B相绕组通电时，B相磁极产生电磁吸力，会将距离它们最近的转子齿吸引过去。于是，转子沿顺时针方向转过60，转到两齿与B相绕组轴线对齐的位置。当B相绕组断电，C相绕组通电时，转子又将顺时针方向转过60。每变换一次通电状态，转子转过的角度称为步距角。每转到一个位置，若通电状态不变，转子都能自锁。显然，若通电顺序由ABC变成ACB，则转子将逆时针方向步进转动。,72,步进电动机的节拍,控制绕组的通电状态每切换一次叫作一拍，上述三相依次通电的方式称为三相单三拍运行。若A、B两相绕组同时通电，则转子将转到A、B两相中间的位置上，此位置处A、B两相磁极对转子齿的吸引力相平衡。这种

33、按ABBCCA顺序通电的方式称为三相双三拍运行，“单”和“双”的区别在于每一拍是一相绕组通电还是两相绕组通电。单三拍和双三拍方式的步距角都是60。若将两种运行方式组合起来，即按AABBBCCCA的顺序依次通电，则步距角就变成30，这种方式称为三相六拍运行。,73,步进电动机的平稳性,以上所述是简单的三相反应式步进电动机的工作原理，由于其步距角很大(30或60)，故满足不了系统精度的要求。实际的步进电动机转子齿数很多，且定子磁极上也带有小齿，可以将步距角变得很小，详细说明可参阅相关控制电机的资料。,三相双三拍运行和三相六拍运行在通电切换过程中始终保持有一相持续通电，力图使转子保持原位，因而起到一

34、定的阻尼作用，转子运行较平稳。单三拍运行则没有这种作用，切换瞬间，转子失去自锁能力，平稳性较差。,独立完成,返回,课后作业：试述伺服、测速、部进电机的作用。,0,75,第十四讲：低压电器概述,主要内容,低压电器的含义与感性认识（图片）,返回,二、开关电器与主令电器,一、低压电器类别与构造原理,76,概 述,凡是能够自动或手动接通和断开电路，以及能够对电路或非电路现象进行切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件统称为电器。,按工作电压高低，电器可分为高压电器和低压电器两大类。高压电器是指额定电压为3KV及以上的电器；低压电器是指交流电压为1000V或直流电压为1200V以下的电器，它是电力拖动自

35、动控制系统的基本组成元件，是本课程研究、使用的对象。,哇！高低压就这样区分啊。,请看一下常用低压电器的的图片，以增加感性认识。,77,塑壳自动开关（断路器）,带漏电保护的自动开关,1,带消弧罩的接触器,低压接触器,1,79,机电式时间继电器,1,KV,FR,QS,QL,FU,QL,2,81,行程（位置）开关,中间继电器,固态（无触点）继电器,1,返回,83,一、低压电器类别与构造原理,从图片可以看出，低压电器种类繁多、构造各异、功能多样，下面将它们分类进行介绍。,主令电器用来控制电路的通断。例如：继电器、开关类电器等。主令电器 发出控制“指令”，控制其他自动电器的动作，例如：按钮、转换开关等。

36、保护电器 用来保护电源、电路及用电设备，使它们不在短路、过载等故障状态下运行，免遭损坏。,1.低压电器的分类 1)按控制作用分类 执行电器 用来完成某种动作（主电路的开断）。例如：接触器等。,7,84,1.低压电器的分类,2)按动作方式分类 自动切换电器 它是按照信号或某个物理量的变化而自动动作的电器。例如：接触器、继电器等。非自动电器 它是通过人力操作而动作的电器。例如：开关、按钮等。,3)按动作原理分类 电磁式电器 它是根据电磁铁的原理工作的，例如：接触器、继电器等。非电磁式电器 它是依靠外力（人力或机械力）或某种非电量的变化而动作的电器。例如：行程开关、按钮、速度继电器、热继电器等。,2

37、,85,2.低压电器的基本结构,低压电器一般由两个基本部分组成：感受部件和执行部件。感受部件能感受外界的信号，做出有规律的反应。在自动切换电器中，感受部件大多由电磁机构组成；在手动电器中，感受部件通常为操作手柄、按钮等。执行部件是根据指令，执行电路的接通、切断等任务，如触点和灭弧系统。对于自动开关类的低压电器，通常还有中间（传递）部分，它的任务是把感受部件和执行部件两部分连接起来，使它们协调一致，按一定的规律动作。,外界信号,控制系统,86,1)电磁机构,电磁铁有各种结构形式。是靠电磁力带动触电闭合或断开。电磁铁组成如图所示，电磁线圈通电时产生磁场，使得动、静铁心磁化并互相吸引，当动铁心被吸引

38、向静铁心时，与动铁心相连的动触点也被拉向静触点，令其闭合，接通电路。电磁线圈断电后，磁场消失，动铁心在复位弹簧作用下，回到原位，并牵动、静触点，分断电路。,静触点,动触点,复位弹簧,动铁心,静铁心,线圈,电磁机构是电器元件的感受部件，通常采用电磁铁的形式。电磁铁原理,6,87,电磁铁有各种结构形式。铁心有E形、U形。动作方式有直动式、转动时。它们各有不同的机电性能，适用于不同的场合。下图列出了几种常见电磁铁心的结构形式。,适用于中间继电器,适用于断路器的脱扣器,适用与于大型接触器,电磁铁结构形式,3,88,直流电磁铁和交流电磁铁,在稳定状态下直流电磁铁中磁通恒定，铁心中不产生损耗，只有线圈产生

39、热量。因此，直流电磁铁的铁心是用整块钢材或工程纯铁制成的，电磁线圈没有骨架，且做成细长形，以增加它和铁心直接接触的面积，利于线圈热量从铁心散发出去。交流电磁铁中磁通交变，铁心中有磁滞损耗和涡流损耗，铁心和线圈都产生热量。因此，交流电磁铁和铁心一般用硅钢片叠城，以减少铁损，并且将线圈制成粗短形，由线圈骨架把它和铁心隔开，以免铁心的热量传给线圈致使其过热而烧坏。,电磁铁按励磁电流不同可分为直流电磁铁和交流电磁铁。,3,89,短路环的作用,为了消除这一弊端在铁心柱面的一部分，嵌入一只铜环，名为短路环，如图所示。,磁通不同时为零,短路环,该短路环相当于变压器副边绕组，在线圈通入交流电时，铁心柱面产生磁

40、通1，该磁通穿过短路环，短路环中产生感应电流也将产生磁通2。短路环相当于纯电感电路，2滞后于1，两个磁通不同时为零，铁心之间始终有磁力吸引，从而克服了衔铁被释放的趋势，使衔铁在通电过程中总是处于吸合状态，明显减小了震动和噪声。所以短路环又叫减振环，它通常由康铜或镍铬合金制成。,7,90,电压线圈和电流线圈,电磁铁的线圈按接入电路的方式不同分为电压线圈和电流线圈。,电流线圈串联在主电路中，当主电路的电流超过其动作值时带动触点吸合，其电流值比较大，且与线圈的阻抗无关，所以线圈导线比较粗，匝数较小，通常用紫铜条或粗的紫铜线绕制。,电压线圈并联在电源两端，获得额定电压时带动触点吸合，其电流值由电源电压

41、和线圈本身的电阻和阻抗决定。由于线圈匝数多、导线细、电流较小而匝间电压高，所以一般用绝缘性能好的漆包线绕制。,4,91,2)触头系统,触头系统属于执行部件，按功能不同可分为主触头和辅助触头两类，主触头用于接通知和分断主电路；辅助触头用于接通知和分断二次电路，还能起互锁和连锁作用。小型触头一般用银合金制成，大型触头用铜材制成。,触头通常以其初始位置即（常态）位置来命名。对电磁式电器来说，是指电磁铁线圈未通电时的位置；对非电量电起来说，是指没有受外力作用的位置。常闭触头（又称动断触头）常态时动、静触头是相互闭合的。常开触头（又称动合触头）常态时动、静触头是分开的。,构成原理图,常闭触头,常开触头,

42、符号,返回,8,93,二、开关电器及主令电器,低压开关主要用做隔离、转换及接通和分断电路。常做为机床电路的电源开关，或用于局部照明电路的控制以及小容量电动机的起动、停止和正反转的控制等。,1.开关类电器,常用的低压开关类电器包括刀开关、转换开关、负荷开关和自动开关等,4,94,1.开关类电器,普通刀开关是一种结构最简单且应用最广泛的手控低压电器，主要类型有负荷开关（如：胶盖闸刀开关和铁壳开关）、板形刀开关。闸刀开关又称开启式负荷开关，广泛用在照明电路和小容量（5.5kW）不频繁起动的动力电路的主电路中。,1)刀开关,闸刀开关的主要结构如前图所示。安装刀开关时瓷底座应与地面垂直，手柄向上，易于灭

43、弧，不得倒装或平装。倒装时手柄可能因自重落下而引起误合闸，危机人身和设备安全。,4,95,1.开关类电器之二 组合开关,组合开关又称转换开关，它实质上也是一种特除的刀开关，只不过一般刀开关的操作手柄是在垂直安装面的平面向上或向下转动，而组合开关的操作手柄则是在平行于安装面的平面内向左或向右转动而已。组合开关多用在机床电气控制线路中，作为电源的引入开关，也可用做不频繁地接通和断开电路、换接电源和负载及控制5kW以下的小容量电动机的正反转和星三角起动等。,如果组合开关用于控制电动机正反转，则在从正转切换到反转的过程中，必须先经过停止位置，待停止后，再切换到反转位置。组合开关本身不带过载和短路保护装

44、置。,96,1.开关类电器,自动开关又叫自动空气断路器。它积控制和多重保护功能于一身，除能完成接通知和分断电路外，还能对电路或电器设备发生的短路、过载、失压等故障进行保护。,3)自动开关,它的动作参数可以根据用电的设备的要求人为调整，使用方便、可靠。通常自动开关根据其结构不同，可分为装置式和万能式两类。这里介绍的是装置式自动开关。,后面介绍其内部工作原理,97,1.开关类电器之三 自动开关,(2)自动开关的技术参数和电路符号 主要技术参数有额定电压、额定电流、级数、脱扣器整定电流、主触电与辅助触点的分断能力和动作时间等。,(1)自动开关的结构及原理,装置式自动开关又称是塑料外壳式（简称塑壳式）

45、自动开关或塑壳式低压断路器。一般用做配电线路的保护开关，电动机及照明电路的控制开关等。其结构如图所示。其主要部分由触电系统、灭弧装置、自动与手动操作机构、脱扣器、外壳组成。,主要保护装置，包括电磁脱扣器（用做短路保护）、热脱扣器（用做过载保护）、失压脱扣器等种类。,98,1.开关类电器之四漏电保护器,漏电保护器又称漏电保护自动开关或漏电保安器。主要用途：当发生人身触电或漏电时，能迅速切断电源，保障人身安全，防止触电事故发生。有的漏电保护器还兼有过载、短路保护，用于不频繁起、停的电动机。,漏电保护器有单相和三相之分，该图片为单相漏电保安器，其电路就画在其面板上。,99,漏电保护器工作原理,当正常

46、工作时，不论三相负载是否平衡，通过零序电流互感器主电路的三相电流相量之和等于零，故其二次绕组中无感应电动势产生，漏电保护器工作处于闭合状态。,如果发生漏电或触电事故，三相电流之和便不再为零，这样零序电流互感器二次侧产生与Is对应的感应电动势，加到脱扣器上，当Is达到一定值时，脱扣器动作，推动主开关的锁扣，分断主电路。,返回,3,100,2.主令电器,主令电器是指在电气自动控制系统中用来发出信号指令的电器。它的信号指令将通过继电器、接触器和其他电器的动作，接通和分断被控制电路，以实现对电动机和其他产生机械的的远距离控制。常用的主令电器有按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、主令控制器等。,2,

47、101,2.主令电器之一 按钮,按钮又称控制按钮或按钮开关，是一种手动控制电器。它只能短时接通或分断5Ay以下的小电流电路，向其他电器发出指令的电信号，控制其他电器动作。,2.主令电器之二 行程开关,行程开关又称限位开关或位置开关，它利用生产机械运动部件的碰撞、使其内部触点动作，分段或切断电路，从而控制生产机械行程、位置或改变其运动状态,3,103,2.主令电器之三 万能转换开关,万能转换开关是具有更多操作位置和触点、能够接多个电路的一种手动控制电器。由于它的档位多、触点多，可控制多个电路，能适应复杂线路的要求，故 有“万能”之称。,下页,本讲小结,低压电器按作用分类,知识点,开关类电器,刀开

48、关应用与安装,组合开关构造与应用,自动开关的组成及其各种保护的动作原理,漏电保护器的工作原理,主令类电器,按钮的作用与图形文字符号,行程开关作用与触点符号,万能转换开关（主令）电路符号以及触点通断表,开关电器及主令电器,知识点,返回,课后作业：测量各种开关电器的触点，线圈的直流电组等参数。,独立完成,0,下页,107,第十五讲 接触器、继电器、熔断器,返回,主要内容,一、接触器二、继电器三、熔断器四、案例教学,108,第十五讲 接触器、继电器、熔断器,一、接触器 接触器是一种用来频繁接通和断开交、直流主电路及大容量控制电路的自动切换电器。它具有低压释放保护功能，可进行频繁操作，实现远距离控制，

49、是电力拖动自动控制线路中使用最广泛的电器元件。因它不具备短路保护作用，常和熔断器、热继电器等保护电器配合使用。接触器按电流种类不同可分为交流接触器和直流接触器两类,109,1.接触器的工作原理,交流接触器的主要部分是电磁系统、触点系统和灭火装置，其外形和结构如图129所示。交流接触器有两种工作状态，即：得电状态（动作状态）和失电状态（释放状态）。如图129b所示。接触器主触头的动触头装在与衔铁相连的绝缘连杆上，其静触头则固定在壳体上。当线圈得电后，线圈产生磁场，使静铁心产生电磁吸力，将衔铁吸合。衔铁带动动触头动作，使常闭触头断开，常开触头闭合，分断或接通相关电路。当线圈失电时，电磁吸力消失，衔

50、铁在反作用弹簧的作用下释放，各触头随之复位。,110,2.接触器的主要技术参数,额定电压 接触器铭牌上的额定电压是指主触头的额定电压。交流有127V，220V，380V，500V；直流有110V，220V，440V。额定电流 接触器铭牌额定电流是指主触头的额定电流。5A，10A，20A，40A，60A，100A，150A，250A，400A，600 A.吸引线圈的额定电压 交流有36 V，110V，127V，220V，380V；直流有24V，48V，220V，440V。电气寿命和机械寿命(以万次表示)额定操作频率(一次h表示)主触点和辅足触点数目,111,3、接触器的图形及文字符号,接触器的图