高级行车工技能鉴定理论知识培训-电气部分

高级行车工技能鉴定理论知识培训电气部分二00六年五月八日第一章直流电路第一节电路及基本物理量一、电路和电路图1电路是电流所流过的路经，它由电源、负载、导线、控制电器组成。2电路图是用国家统一规定的符号表示电路连接情况的图。3电路的三种状态通路电路构成闭合回路，有电流通过。开路电路断开，电路中无电流通过。开路也叫断路。短路短路是电源未经负载而直接由导体构成闭合回路。二、电路中的几个物理量1电流电荷（的定向运动）有规则的运动。形成电流的条件1导体构成闭合回路2电路中要有电位差（电源）方向规定正电荷的方向为电流的实际方向。人们任意假定的方向为参考方向。（也称正方向）注当解出的电流为正值，就认为电流方向与参考方向一致，反之当电流为负值时，就认为电流方向与参考方向相反。大小用电流强度表示，简称电流。电流强度是单位时间内流过导体横截面的电量。单位分类（1）稳恒电流（直流电流）DC大小和方向都不随时间而变化。用“I”表示。（2）脉动电流仅方向不变，但大小却随时间变化。用“I”表示（3）交流电流AC大小和方向都随时间变化的电流，用“I”表示电流的测量电流表、万用表等注测量时必须把电流表串联在电路中，并使电流从表的正端流入，负端流出，同时要选好电流表的量程（测量范围）。2电压电压是电路中一个具有大小和方向（极性）的物理量。电压又叫电位差或电压降，与电路中两点有关，与路经无关。电压的单位方向实际方向（真实方向）规定电位降的方向。参考方向（正方向）在电路图中有两种表示方向，如图A用箭头表示，图B用极性符号表示1毫安（MA）安（A）3101微安（A安（A）61千安（KA）安（A）31毫伏（MV）伏310（V）1微伏（V伏6（V）1千伏（KV）伏310（V）注当解出的电压为正值，就认为电压方向与参考方向一致，反之当电压为负值时，就认为电压方向与参考方向相反。3电位指电路中某点与参考点之间的电压，符号用带下标的字母U或表示，单位也是V（伏特）。注通常把参考点的电位规定为零，又称零电位。一般选大地为参考点，即视大地为零电位。在电子仪器和设备中又常把金属外壳或电路的公共接点的电位规定为零。零电位的符号见上表11。4电动势是衡量电源转换本领大小的物理量。用“E”表示，单位与电压、电位一样，也是V（伏特）。方向在电源内部由负极指向正极（规定电位升的方向）注（1）对于一个电源来说，即有电动势又有端电压。电动势只存在于电源内部；而端电压则是电源加在外电路两端的电压，其方向由正极指向负极。（2）电源两端的开路电压等于电源电动势，但二者方向相反。符号5电阻导体对电流的阻碍作用称为电阻，用符号R表示。单位（欧姆）6电功、电功率电功电能转换成其它形式的能叫做电流做功简称电功。数学式电功率电流在一秒钟内所做的功（单位时间内所做的功）。用字P表示数学式单位在实际的应用中、电功的单位常用度1千欧（K）欧（）3101兆欧（M欧（）61千伏（KV）伏（V）3WUQIUTTSUVQCIAWJTRUTI22PIUTSUVPWIAWJTWI221KWW3101MWW1度（千瓦小时）1千瓦小时36焦6101度表示功率为1千瓦的用电器在1小时中所消耗的电能。7负载的额定值把元器件和设备安全工作时所允许的最大电流、电压和电功率分别叫做它们的额定电流、额定电压和额定功率。第二节欧姆定律一部分电路欧姆定律内容在不包含电源的电路中，流过导体的电流与这段导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。数学式IU/R式中I导体中的电流，A；U导体两端的电压，V；R导体的电阻，。例已知，某100W的白炽灯在电压220V时正常发光，此时通过的电流是0455A，试求该灯泡工作时的电阻。解二全电路欧姆定律内容在全电路中电流强度与电源的电动势成正比，与整个电路的内、外电阻之和成反比。数学表达式式中E电源的电动势，V；R外电路（负载）电阻，；R内电路电阻，；I电路中的电流，A。由上式可得EIRIRU外U内式中U外电源向外电路输出的电压，又称电源的端电压。（V）U内电源内阻的电压降。V。全电路欧姆定律又可表述为电源的电动势在数值上等于闭合电路中内外电路电压降之和。第三节电阻的串联、并联电路一电阻的串联电路把两个或两个以上的电阻依次连接，组成一条无分支电路，这样的连接IRR484（）N2102I450方式叫做电阻的串联。性质1串联电路中流过每个电阻的电流都相等I1I22串联电路两端总电压等于各电阻两端分电压之和UU1U23串联电路等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻值之和RR1R24各电阻上分配的电压与各电阻值成正比；分压公式U1UU2U21R21R（5）总功率等于各个串联电阻消耗的功率之和；PP1P2二电阻并联电路把两个或两个以上的电阻接在电路中相同的两点之间，承受同一电压，这样的连接方式叫做电阻的并联。性质（1）并联电路中各电阻两端的电压相等，且等于电路两端的电压；UU1U2（2）并联电路的总电流等于流过各电阻的电流之和II1I2（3）并联电路的等效电阻（即总电阻）的倒数等于各并联电阻的倒数之和4各支路分配的电流与支路的电阻值成反比；分流公式I1II2I2R21R（5）总功率等于各个串联电阻消耗的功率之和；PP1P2三电阻的混联在一个电路中，既有电阻的串联，又有电阻的并联，这种联接方式称为混合联接，简称混联。第四节基尔霍夫定律一基尔霍夫电流定律C基尔霍夫电流定律也称第一定律，用KCL表示。21内容在电路中的任何一个节点，在任何时刻，流入（或流出）该节点的电流代数和为零，即I0或I入I出例若已知I13AI22AI42A则I4解若设流出电流为正,则流入电流就为负由KCL可得方程I1I2I3I40（即I0）或I1I2I4I3（即I入I出）所以I4I1I2I3（3）223A注意1列写方程时要注意两套、号，一套是由KCL平衡式决定的，即电流的考方向是流入节点还是流出节点；另一套是电流本身的、如上例中I13A，I22A等），是由参考方向与实际方向的关系决定的。（2）KCL的推广KCL不仅对一节点，对某一闭合面也有。例电路如图所示则有I1I2I30二基尔霍夫电压定律V基尔霍夫电压定律也称第二定律，用KVL表示。内容电路中的任何一个回路，在任一时刻，沿该回路的所有支路电压的代数和恒为零，即U0或U升U降（沿该回路的所有支路电压升的总和等于电压降的总和）例设参考方向与绕行方向如图所示参考方向与绕行方向一致的电压为，否则为。由KVL得U1U2U3U40（U0）或U1U3U2U4（U升U降）或也可沿逆时针绕向，但结果是一样的第二章电磁的基本知识第一节磁的基本知识一磁的基本概念磁性具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。磁体具有磁性的物体。（磁铁是具有磁性的物体。）磁极磁性特别强的区域，分别为N极和S极，磁体两端地方的磁性最强。注NS极是成对出现，而且它们的强度相等。磁体的基本特性磁力磁极间的相互作用力。磁化使原来不带磁性的物体具有磁性的过程。磁场磁体周围存在磁力作用的空间。二磁通、磁感应强度磁通通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁力线的总数，用字母表示。单位磁感应强度垂直通过单位面积的磁力线的数目，简称磁感。在均匀磁场中，磁感应强度可表示为上式说明磁感应强度B等于单位面积的磁通，如果通过单位面积的磁通越多，则磁力线越密，磁场也就越强，所以有时磁感强度也叫磁通密度。单位方向某点磁力线的切线方向，就是该点的磁感应强度的方向。第二节电流的磁场1韦（WB）麦MX810S1特斯拉（T）高斯（GS）410磁场与电流是同时存在的，它们是电荷运动过程不可分割的两个方向，在电路内部表示为电流，在周围空间表示为磁场。电流产生磁场（这种现象叫电流的磁效应）一右手螺旋定则（安培定则）对直导线用右手握住导线，并把拇指伸直，用拇指指向表示电流方向，那么四指所环绕的方向就是包围导线的磁力方向。对通电螺线管的磁场方向让可手握住螺线管，四指环绕螺线管的方向表示电流方向，伸出的拇指所指方向就是螺线管北极的方向。二磁场对载流直导线的作用大小磁场对通电导体的作用力F的大小与导体中的电流I磁感应强度B以及导线的长度成正比。FBISIN注是通电导体和磁力线之间的夹角。方向左手定则将左手伸平，拇指与四指垂直，让磁力线穿过手心，四指指向电流方向，则拇指所指方向就是导体受力方向。例在一个电路中的两根平行导体间有作用力，当两根平行导体中的电流方向相同时是吸引力，当电流方向相反时是推斥力。第三节电磁感应磁转化为电的现象叫电磁感应。一电磁感应现象由电磁感应产生的电动势称为感生电动势（感生电势）引起的电流叫感生电流。二法拉第定律回路中感应电动势的大小与穿过回路的磁通变化率（即变化快慢）成正比，这个规律叫法拉第定律。单匝线川N匝线川三直导体中的感应电动势大小EBIVSIN注是导体运动方向与磁力线之间的夹角。方向右手定则将右手伸平，拇指与四指垂直，让磁力线穿过手心，母指指向导体运动的方向，则其余四指的指向就是感应电动势（即感应电流）的方向。四电磁感应定律内容感生电动势的大小与磁通变化率成正比。它的方向阻碍原磁通变化。式中的负号是楞次定律的反映。第三章正弦交流电路第一节正弦交流电路的基本概念一正弦交流电的特点正弦交流电电流（电压、电势）的大小和方向随时间按正弦规律变化。特点（1）变化的瞬时性正弦交流电的大小和方向时时刻刻都在变化。（2）变化的周期性正弦交流电每隔一定时间T又作重复的变化。（3）变化的规律性正弦交流电是随着时间按正弦规律变化二正弦交流电的三要素1瞬时值、最大值、有效值瞬时值任意时刻正弦交流电的数值称为瞬时值。用小写字母表示，如I、及E表示电流、电压及电动势的瞬时值。瞬时值有正、有负，也可能为零。最大值最大的瞬时值称为最大值（也叫幅值、峰值）。用带下标的小写字母表示。如IM、UM及EM分别表示电流、电压及电动势的最大值。正弦量的有效植如果一个交流电通过一个电阻在一个同期时间内所产生的热量和某一直流电流通过同一电阻在相同的时间内产生的热量相等，那么这个直流电的数值就称为交流电的有效值。把热效应相等的直流电流的值叫做交流电流的有效值。有效植与最大值的关系注今后若无特殊说明，交流电的大小总是指有效值，有效值不随时间变化。2频率、周期、角频率周期正弦量循环变化一周所需的时间。用T字母表示，单位是秒（S）、常用的还有毫秒（MS）、微秒（S）、纳秒（NS）。如图42所示。频率每秒内变化的次数，用F字母表示，它的单位是赫兹（HZ），千赫KHZ、F1兆赫MHZ。频率是周期的倒数，即我国和大多数国家都采用50HZ作为电力标准频率，习惯上称为工频。角频率是指交流电在1秒钟内变化的电角度。单位是弧度/秒，用字母RAD/S表示若交流电1秒钟内变化了F次，则可得角频率与频率的关系式为3相位、初相、相位差相位（T）称为正弦量的相位角或相位，它反映出正弦量变化的进程。（反映交流电每一瞬间的电角度。）初相T0时的相位，它是交流电在起始时刻的电角度，反映了交流电的初始值，叫初相。规定初相的绝对值不能超过。相位差两个同频率正弦量的相位角之差或初相位角之差，用表示。如右图中电压U和电流I的相位差为90度则U较I先到达正的幅值。在相位上U比I超前90度，或者说I比U滞后90度。若0叫做同相180度叫做反相120U超前II滞后U120I超前UU滞后I频率、幅值和初相位就称为确定正弦量的三要素。三正弦交流电的表示法1解析法用三角涵数式表示正弦交流电随时间变化关系的方法。EEMSINTEUUMSINTUIIMSINTI2曲线法根据解析式的计算数据，在平面直脚坐标中作出曲线的方法。3旋转矢量法4相量法定第二节单相正弦交流电路一纯电阻电路TF21元件上电压和电流关系纯电阻电路是最简单的交流电路，在日常生活和工作中接触到的白炽灯、电炉、电烙铁等，都属于电阻性负载，它们与交流电源连接组成纯电阻电路。图A纯电阻元件交流电路图B电阻电压电流的波形图频率关系电阻两端电压U和电流I的频率相同。相位关系电压与电流同相。数值关系电压与电流的有效值（最大值、有效值）的关系符合欧姆定律。RIUIRIM2电阻元件的平均功率（有功功率）工程中常用瞬时功率在一个周期内的平均值表示功率，称为平均功率，用大写字母P表示。UIR2表达方式与直流电路中电阻功率的形式相同，但式中的U、I不是直流电压、电流，而是正弦交流电的有效值。二纯电感电路1元件的电压和电流关系频率关系电感两端电压U和电流I也是同频率的相位关系正弦量电压的相位超前电流90电压与电流同相。数值关系DTILLXUILMXI式中XL叫感抗表示线圈对交流电流阻碍作用的大小。XL2FLL电感L（H）FHZ（RAD/S）XL当F0时XL0，表明线圈对直流电流相当于短路。这就是线圈本身所固有的“直流畅通，高频受阻”作用2电感元件的无功功率纯电感条件下电路中仅有能量的交换而没有能量的损耗。工程中为了表示能量交换的规模大小，将电感瞬时功率的最大值定义为电感的无功功率，简称感性无功功率，用QL表示。即LLLXIUI2单位乏三纯电容电路1元件的电压和电流关系频率关系电容两端电压U和电流I也是同频率的相位关系正弦量电流的相位超前电压90数值关系DTCIXCUICMXI式中XC叫容抗表示电容对交流电流阻碍作用的大小。CFC12电容C（F）FHZ（RAD/S）XC当F0时XC，表明电容对直流电流相当于开路。电容具有“隔直通交”作用2电容元件的无功功率为了表示能量交换的规模大小，将电容瞬时功率的最大值定义为电容的无功功率，或称容性无功功率，用QC表示。即LLLXIUI2四RL串联电路实际的设备大部分是呈感性的，如日光灯负载，可以用理想电阻与理想电感相串联的电路模型表示，这类负载称为电感性负载，简称RL串联电路。1数值关系2LXRUZI式中Z叫阻抗，单位欧。2相位关系RLLIUUARCTGRCT3功率关系有功率PIUCOS无功率QIUSIN视在功率表示电源提供的总功率即表示交流电源有容量大小UIQPS24功率因数反映电源的利用率。功率因数COS有功率P/视在功率S当电源容量一定时，功率因数大，说明电路中用电设备的有功功率大，电源输出功率的利用率就越高。第三节三相交流电路一三相交流电路的定义由三相交流电源供电的电路称为三相交流电路。所谓三相交流电路是指由三个频率相同、最大值（或有效值）相等、在相位上互差120电角的单相交流电动势组成的电路，这三个电动势称为三相对称电动势二三相交流电的特点各相的频率相同、最大值（或有效值）相等、相位互差120电角。三三相电源的连接三相交流发电机有三个绕组，六个接线端，连接的方法通常为星形和三角形。1三相电源的星形联结（Y接）（1）接法将电源的三相绕组末端U2、V2、W2连在一起，首端U1、V1、W1分别与负载相连，这种方式就叫做星形联结。（2）名词解释火线从首端U1、V1、W1引出的三根导线称相线（或端线）。由于它与大地之间有一定的电位差，一般通称火线。中点三相绕组末端相连的一点，中点通常是接地的所以又零点，一般用“N”表示。中线从中点引出的线叫中性线（简称中线），由于中线一般与大地相连，通常又称为地线（或零线）。相电压每个绕组的首端与末端之间的电压。即每根火线与中线之间的电压。参考方向的规定相电压的正方向是由首端指向中点N。线电压各绕组首端与首端之间的电压，即任意两根火线之间的电压。（3）线电压与相电压的关系U线U相3结论在对称三相电路中线电压的大小是相电压的倍。3平常我们讲的电源电压为220V，即是指相电压；讲电源电压为380V，即是指线电压。由此可见三相四线制的供电方式可以给负载提供两种电压，即线电压380V和相电压220V。2三相电源的三角形联结（接）（1）接法将电源一相绕组的末端与另一相绕组的首端依次相连（接成一个三角形），再从首端U1、V1、W1分别引出端线，这种连接方式就叫三角形联结。2压与相电压的关系U线U相三相电源三角形联结时，电路中线电压的大小与相电压的大小相等。三相对称电源的三相绕组采用三角形联结时在绕组内部是不会产生环路电流（环流）的。四三相负载的连接在三相负载中，如果每相负载的电阻均相等，电抗也相等（且均为容抗或均为感抗），则称为三相对称负载。如果各相负载不同，就是不对称的三相负载，如三相照明电路中的负载。1三相负载的星形联结（1）接法将每相负载末端连成一点N（中性点N），首端U、V、W分别接到电源线上。（2）电压、电流关系1）名词解释线电压三相负载的线电压就是电源的线电压，也就是两根相线之间的电压。相电压每相负载两端的电压称作负载的相电压，在三相四线制电路中若忽略输电线上的电压降时，负载的相电压就等于电源的相电压。线电流流过每根火（相）线上的电流叫线电流。相电流流过每相负载的电流叫相电流。中线电流流过中线的电流叫中线电流。2）线电流与相电流的关系若三相负载对称，则在三相对称电压的作用下，流过三相对称负载中每相负载的电流应相等，即I线I相相电流等于线电流3）线电压与相电压的关系在对称三相电路中线电压的大小是相电压的倍。U线U相33（3）三相四线制的特点1）相电流等于线电流2）加在负载上的相电压和线电压之间的关系U线U相3）当三相电路中的负载完全对称时流过中性线N的电流为零。若三相负载不对称，则中性线电流不为零，中性线不能省略，并且在中性线上不能安装开关、熔断器，而且中性线本身强度要好，接头处应连接牢固。2三相负载的三角形联结（1）接法将三相负载分别接在三相电源的每两根相线之间的接法。（2）电压、电流关系由于三角形联结的各相负载是接在两根相线之间，因此负载的相电压就是线电压。当三相对称负载采用三角形联结时，线电流等于相电流的倍。3五输电方式由三根火线和一根地线所组成的输电方式称三相四线制（通常在低压配电系统中采用）。中点只由三根火线所组成的输电方式称三相三线制（在高压输电时采用较多）。六三相电路的功率三相电路对称P3U相I相COSU线I线COS3Q3U相I相SINU线I线SINS3U相I相U线I线2QP注是相电压与相电流的相位差。若三相负载不对称，则应分别计算各相功率，三相总功率等于三个单相功率之和。第四章天车的电气设备第一节电动机电动机是一种将电能转换成机械能，并从轴上输出机械转矩的旋转动力设备一电动机的结构定子定子铁芯、定子绕组、机座。转子转子铁芯、转子绕组、转轴。其他部分端盖、轴承、风扇、风扇罩。二电动机的工作原理定子三相对称绕组通以三相对称电流时，在空间建立旋转磁场，它切割转子绕组而感应电动势及其电流，而电流又与磁场作用而产生力矩实现电动机旋转。转差率同步转速与转子速度之差再除以同步转速。用来描述转子与旋转磁场相对运动快慢的物理量。100NS式中N0同步转速描述旋转磁场运动快慢的物理量N转子速度。三铭牌1型号表示电动机的种类与形式。2额定功率PN在额定运行情况下，电动机轴上输出的机械功率，单位为千瓦KW。3额定电压UN在额定运行情况下，定子绕组端应加的线电压值，单位为伏V。4额定电流IN在额定情况下，定子绕组的线电流值，单位为安培A。5额定转速NN额定运行时电动机的转速，单位为转分RMIN。6额定功率因数COSNN表示在额定运行时，定子相电压与相电流之间的相位差角。7转子绕组额定电压E2N指定子绕组接额定电压、转子绕组开路时集电N之间的电压，单位为伏V。8转子额定电流I2N指电动机轴输出额定功率时，转子电路的线电流，单位为安A。9温升电动机某一点的温度与基准温度如环境空气温度C之差，04用K开尔文表示。10防护等级IP44。11定额电机的定额是制造厂根据产品的技术条件或与用户的技术协议要求，对电机规定的全部电量和机械量的数值以及运行的持续时间及顺序。铭牌上标明的由制造厂规定的表征电机正常运行状态的各种数值，如功率、电压、电流、频率、转速等称为额定值；表明电机的各种负载情况，包括空载、停机和断能及其持续时间和先后顺序的代号，称为工作制。电机按额定值和规定的工作制运行称为额定行。电动机定额有连续、短时、周期工作三类。1连续电动机可按额定运行情况长时间连续使用。2短时电动机只允许在规定的时间内按额定运行情况使用，短时定额时限优先选用15、30、60、90MIN。3周期电动机间歇地运行，但可多次重复。天车上使用的电动机一般按断续周期工作制S3制造基准工作制为S3一40即工作制为S3，基准负载持续率为40或S3一25。负载持续率为式中N在额定条件下运行的时间MIN；R停机和断能时间MIN；S3每一个周期为10MIN。电机的工作制有S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8八种，天车上只用S3一种。四天车上使用的绕线型异步电动机的特点1天车的工作特点是周期性断续运行；频繁起动和改变运转方向；频繁的电气和机械制动；超负荷；下放重物时，还经常出现超速；显著的机械振动和冲击；工作环境多灰尘；有的还含金属粉尘；环境温度范围大一4070C等。2为了满足天车以上的工作特点，要求天车用电动机有它独特的特性1天车电动机的一般基准工作制为S3一40或S3一25。不同负载持续率下电动机的功率不同。2电动机起动转矩倍数和最大转矩倍数大，以适应频繁的重载下起动、制动和改变运转方向，满足减少起动时间和经常过载的要求。3电动机转子转动惯量较小，转子的长度与直径比较大，以得到较2GD小的加速时间和较小的起动损耗。4允许的最大安全转速超过额定转速的倍数较高，定子与转子均具有较高的机械强度。5天车用电动机的防护等级不低于IP44。五电动机的特性及负载特性1电动机的机械特性机械特性电动机的定子绕组接通电源后所产生的电磁转矩与电动机转速之间的关系。NFT机械特性曲线用直角坐标形式表示的关于转矩与转速之间关系的函数曲线。自然机械特性（固有特性）当电压等于额定电压，频率等于额定频率，定子绕组按规定方法接线，转子电路的电阻仅为转子绕组本身的电阻时，NFT的关系曲线。人造机械特性（人为特性）改变参数（U、F、RP）得到的机械特性NFT注（1）天车上应用最多的是转子电路串入电阻后的人为特性。（2）在转子串入附加电阻（适中），即可增大起动转矩，又可减少起动电流。1工作机械的负载特性工作机械就是由电动机带动而运转的机械。工作机械的负载特性工作机械的负载折算到电动机轴上的转矩与电动机转速之间的关系。1起升机构的负载特性曲线起升机构的负载特性曲线如右图所示。起升机构首先是位能性负载静负载转矩的方向不因转速方向的改变而改变的负载称为位能性负载。例如起升机构由重物产生的静负载就是位能性负载；上升时都是阻力负载，下降时多数是动力负载，而空钩下降究竟是动力负载还是阻力负载要由效率、吊具重量对满载重量的比值等来确定，起升机构的负载又是恒转矩负载凡是负载转矩不随转速变化的机械都具有恒转矩负载特性。例如室内天车大、小车的运行机构和起升机构的转矩只决定于运动部件的重量和摩擦系数，而与速度无关。但在不同载荷下的负载转矩是不同的。，一般使用时，电动机最大静负载转矩为电动机额定转矩的O714倍。2运行机构的负载特性曲线运行机构的负载特性曲线如左图所示。使用于室内的天车运行机构都是阳力负载。当天车的大、小车空载或吊物运转时，电动机的负载转矩是运行传动机构和车轮滚动时的摩擦力矩，其值恒定，即不随电动机的转速变化而改变，电动机的运转方向改变时，其方向也随之改变。六电动机的各种工作状态天车用电动机常处的工作状态有电动状态、再生制动状态、反接制动状态和单相制动状态几种。1电动状态由电动机带动负载运行的情况。应用天车的起升机构起升，或大、小车运行机构运行。原理旋转磁场感应电流电磁力矩转子转动。在电动状态时，电动机的电能借助于旋转磁场传递给转子而产生电磁转矩，再带动工作机构运转。特点电动机的转速低于同步转速，转差率S在O10之间，机械特性只出现在第一象限正转和第三象限反转。特性曲线2再生制动状态（回馈制动状态）电动机按重物下降的方向通电，由负载带动电动机使电动机处于异步发电状态。特点1电动机转速高于同步转速，转差率小于零；（2）转子电路的电阻越大，其转速越高。注为确保安全，在再生制动时，电动机应在外部电阻全部切除的情况下工作。应用适用于任何负载快速下降。3反接制动状态（1）起升机构电动机的反接制动状态（倒拉反接）在转子回路中串入较大电阻转子反转从而产生制动转矩，保证重物以较低的均匀转速慢慢下降，不把重物损坏。特点1S2转速远低于同步转速。机械特性曲如右图所示应用实现重型负载短距离的慢速下降。注轻载可能发生上升的弊端。2运行机构电动机的反接制动状态（电源反接）依靠改变定子绕组中电源相序，而迫使电动机讯速停转的一种方法。特点1S2电动机的转矩方向与转速方向相反，转速急剧下降，当转速接近零时，应立即将控制器手柄板回零位，否则电动机反转。注若将控制器快速从左扳至向右，定子电路则先从电源断开，改变电源线相序后再接入电源，这种情况也称为“打反车。打反车时，电机转子绕组与旋转磁场的相对速度为一N0N一2N0，电机将产生强烈的电、机械冲击，甚至发生损坏事故，所以在一般情况下不允许使用。机械特性曲线4单相制动状态1单相就是三相绕线型转子异步电动机定子绕组的一相断开，只有其余两相定子绕组仍接通电源，把断开电源的绕组接到两相绕组的任一相上。2单相制动三相异步电动机单相运行时，转子回路串入较大电阻，这时电动机的电磁转矩与转速方向相反，起制动作用这种制动称为单相制动。应用用于轻载短距离低速下降。注1）转子回路串入较大电阻；2）在重载时会发生吊物迅猛下降的重物坠落事故。机械特性曲线七电动机的调速调速人为的改变机械特性使得在同一负载下获得不同的转速。（用人为的方法来改变电动机的转速称为调速。）调速方法1改变电源频率（变频调速）2改变电机的磁极对数变极调速3改变转差率（1）改变电源电压（2）在转子电路中接入调速变阻器（3）在转子电路中引入附加电势机械特性曲线如右图绕线转子异步电动机的调速调速很多，改变转子回路电阻是常用的一种调速方法。用这种方法来调速，线路简单，并有一定的调速范围。不足之处是串接电阻中有电能损耗，且转速越低，损耗越大，电阻越大，机械特性越软，即转速随负载变化越大，空载或轻载的情况下几乎不能调速。天车用绕线型转子异步电动机的调速是通过凸轮控制器或接触器来改变电动机转子回路外接电阻的大小来实现的。八起动电动机接通电源后转速从零增加到稳定转速的过程。第二节控制器控制器是一种具有多种切换线路的控制电器，它用以控制电动机的起动、调速、换向和制动，以及线路的联锁保护，进而使各项操作按规定的顺序进行。一控制器的分类按控制方法的不同可分为直接控制、半直接控制和间接控制三种。按控制器触点形式的不同可分为平面控制器、鼓形控制器、凸轮控制器和主令控制器。天车上一般采用后两种形式的控制器。二凸轮控制器1结构由机械、电器、防护三部分组成。其中机械部分有手轮、转轴、凸轮等；电器部分有动触，点、静触点、联板等，防护部分有外罩及防止弧光短路的灭弧罩等。2作用是控制电动机起动、制动、换向、调速；控制电阻器并通过电阻器来控制电动机的起动电流，防止电动机起动电流过大，并获得适当的起动转矩；凸轮控制器与限位开关联合工作，可以限制电动机的运转位置，防止电动机带动的机械运转越位而发生事故；保护零位起动，防止控制器手柄不在零位时，切断电源以后重新送电，使电动机运转而发生事故。3特点1控制绕线型电动机时，转子串接不对称电阻，以减少凸轮控制器触点的数量。2一般用于可逆对称电路，平移机构正、反方向档位数相同，具有相同的速度，从1档至5档速度逐级增加在下降时，电动机处于回馈制动状态，稳定速度大于同步速度，与起升相反，5档速度最低。不能得到稳定低速，如需准确停车，只能靠点动操作来实现。重载时需慢速下降，可将控制器打至上升第1档，使电动机工作在反接制动状态。4图形和文字符号见新旧电气图形符号和对照。5工作原理1触点分合展开图其中代表触点闭合。正转、反转各有5档，中间是零位。触点1在正转1、2、3、4、5各档中闭合，在反转1、2、3、4、5各档中断开，零位断开。根据凸轮控制器各种触点在电路中的作用可分为1）定子回路触点（L、2、3、4触点）用于控制电动机正转，反转、起动、制动。2）转子回路触点（5、6、7、8、9触点）用于切换电阻，调节电动机的转速。3）控制回路触点（10、11、12触点）用做零位保护。凸轮控制器控制原理图举例按下按钮SB，控制线路由V1一FU1一SB一触点1、2SASEKCKMFU2一W1，形成闭合回路，接触器KM线圈得电吸合，其主触点KM闭合，主回路接通电源，同时辅助触点KM闭合，实现自保电气联锁。当手柄置于正转第1档时，控制器的控制回路触点34接通，控制回路自V1FUL一KM一触头43一SQ2一KMSA一SEKCKMFU2直至W1，控制回路仍保持闭合，接触器持续工作此时由控制器定子触头闭合状况可知，电源V3与M2接通，W3与M3接通，U3直通M1，电动机正转。当手柄置于反转第1档时，电源V3与M3接通，W3与M2接通，U3直通M1，电动机实现反转。三主令控制器主令控制器是向控制电路发出指令并控制主电路工作的一种间接控制用电器。在天车上它常与起重机控制屏相配合，组成一个完整的控制系统，用来控制电动机的起动、制动、换向和调速。1结构2应用范围电动机容量大，凸轮控制器容量不够，操作频率高，每小时通断次数接近600次或600次以上天车工作繁重，要求电气设备有较高的寿命，天车机构多，要求减轻天车工的劳动强度，由于操作需要如抓斗机构；要求天车工作时有较好的调速、点动性3特点主令控制器具有工作可靠、操作轻便、能实现多点多位控制等优点，这对于工作机构操作频繁的天车来说是很重要的。4图形和文字符号见新旧电气图形符号和对照。第三节接触器接触器是一种自动电器，通过它能用较小的控制功率控制较大功率的主电路。在天车上，接触器用来控制电动机的起动、制动、加速和减速过程。由于它是用电磁控制的，所以能远距离控制和频繁动作，并能实现自动保护。一接触器的结构1电磁系统由动、静铁心及吸引线圈组成，是用来操作触头闭合与分断用的。2触头系统是电器的执行元件，起分断和闭合电路的作用。按通过的电流分主触头通断主回路，允许通过大电流。辅助触点通断控制回路，允许通过小电流。按线圈未通电的状态分常开触头线圈通电闭合动合触点常开触头线圈断电闭合动断触点3灭弧罩迅速切断触头断合时产生的电弧。4其它部分反作用弹簧、缓冲弹簧、触点弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。反作用弹簧的作用是当线圈断电时，衔铁释放，使触点复位。触头弹簧的作用是增加触点的接触面积，以减少接触电阻。在铁心的极面上嵌装铜质短路环的目的是消除衔铁吸合时的振动与噪声。二接触器的分类接触器按所控制的电流性质，可分为交流控制器和直流控制器两种。如按电磁系统的动作又可以分为转动式和直动式两种。三工作原理线圈与静铁心下铁心固定不动，当线圈通电时，静铁心线圈产生电磁吸力，将动铁心上铁心即衔铁吸合，动铁心就带动动触点与静触点接触，使电源与负载接通。当线圈断电时，电磁吸力消失，在弹簧的反作用下，动铁心与静铁心分离释放，动、静触点断开，负载便断电。四图形和文字符号见新旧电气图形符号和对照。第四节继电器当某些参数达到预定值时，能自动动作，从而使电路发生变化的电器称为继电器。它是根据一定的信号，如电流、电压、时间、温度和速度等来接通或断开小电流电路和电器的控制元件的。继电器一般不用来直接控制主电路，而是通过接触器或其它电器来对主电路进行控制。同接触器相比，继电器的触点容量小，一般不需灭弧装置，结构简单、体积小、重量轻，但对继电器动作的准确性则要求较高。一继电器的分类继电器按其用途的不同，可分为保护继电器和控制继电器两大类。保护继电器中有过电流继电器和热继电器，控制继电器中有时间继电器和中问继电器。二过电流继电器在电路中如果发生短路或严重过载时，需要迅速切断电源，担负这一任务的继电器叫过电流继电器。1过电流继电器的结构它由三部分组成1螺管式电磁系统；2阻尼系；3触点部分。2过电流继电器的作用当天车各机构的电动机发生过载，过电流时，断开控制电路，使电动机断电为止。3图形和文字符号见新旧电气图形符号和对照。三热继电器1结构及作用它由双金属片、偏心轮、推杆、杠杆、连杆、内外导板和动、静触点等组成。它是用来反映被控制对象发热状态的保护电器。天车上的电动机在运行过程中，因操作频繁及过载等原因，会引起定子绕组中的电流增大、绕组温度升高等现象。如果电动机过载不大，时间较短，电动机绕组的温度不超过允许的温升，这种过载是允许的。但如果过载时间较长或电流过大，使绕组温升超过允许值时，将会损坏绕组的绝缘，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至会使电动机烧毁。电路中虽然有熔断器，但熔丝的额定电流为电动机额定电流的1525倍，所以不能可靠地起过载保护作用，采用热继电器就能起到电动机的过载保护作用。JRL6型热继电器除用作电动机的均衡过载保护外，还可作为断相运转时的过载保护。2图形和文字符号见新旧电气图形符号和对照表四时间继电器1时间继电器的结构及作用时间继电器由线圈、动铁心、静铁心、微调弹簧和动、静触点等组成。时间继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理来延迟触头闭合或断开的自动控制电器。它有电磁式、电动式、空气阻尼式、晶体管式等多种类型。天车控制屏中多采用JT3系列直流电磁式时间继电器。2图形和文字符号见新旧电气图形符号和对照。第五节电阻器电阻器是由电阻元件、换接设备及其它零件组合而成的一种电器。它接在天车用的绕线型异步电动机的转子电路中，其作用是限制电动机的起动、调速和制动电流的大小。一电阻器的分类1天车上的电阻器按其用途可分为（1）起动用的电阻器起动用的电阻器是在电动机起动时把电阻全部串入转子电路中，随着电动机转速不断的增加，逐级切除，当电阻器全部被切除后，电动机就处在额定转速状态下运行，所以这种电阻是短时使用的用电器。（2）起动、调速用的电阻器这种电阻器接在电动机的转子电路中，起动和调速都用，所以它是连续使用的用电器。天车上一般都使用这种电阻器。2如果按材料的不同，电阻器又可分为铸铁电阻器、康铜电阻器和铁铬铝合金电阻器三种。二图形和文字符号见新旧电气图形符号和对照表三电阻器的短接切除方法1平衡短接法是电动机转子外接电阻在短接过程中，三相同时等量切除或接入。2不平衡短接法是电阻短接切除时单相逐档切除，因而使各相阻值不相等。第六节保护箱保护箱又称保护盘、控制箱，配电盘。它是用来配电、保护和发出讯号的电气装置。它是由空气开关又称自动开关，也有用刀开关的，过电流继电器、接触器、熔断器，变压器等组成。过电流继电器保护电机过载，熔断器起短路保护作用，变压器原边是380V，副边分为220V和36V，分别供给照明灯和信号灯用。保护箱与凸轮控制器或主令控制器配合使用，实现电动机的过载保护和短路保护，以及失压、零位、安全、限位等保护。一保护箱中各电器元件的作用刀开关起隔离电源的作用，空载时可将供电电源断开，以便有紧急情况和检修时用。主接触器在正常时用以接通或断开电源，非正常情况下与紧急开关配合，可切断各机构的电源，同时兼作失压、欠压保护。只有在所有过电流继电器和终点开关未动作触点闭合，舱口门关好，紧急开关合上，控制器在零位，且电源电压正常的情况下，天车工按下起动按钮，主接触器才能吸合。每台电动机的两相分别由两个过电流继电器保护，所有电动机的第三相则由另一个共甩过电流继电器保护。熔断器作为控制电路以及照明、信号电路的短路保护用。二保护箱中的主电路及控制电路1保护箱中的主电路在保护箱中的主电路图中，QS为总电源开关，不工作时用来切断电源，检修时作为隔离开关。KM为线路接触器，用于接通和断开电源，同时它还能起到失压、欠压保护的作用。KC为总过电流继电器；KCL、KC4为各支路的过电流继电器，KC2、KC3为分别的驱动的大车运行机构电动机用的过电流继电器。U1、W1两个端头接天车大车走行凸轮控制器，再将大车走行凸轮控制器的电源端接到主回路U、V端。如果大车运行机构集中驱动，则KC2、KC3的接线方式要改成与KCL、KC4。一样的接线方式。2保护箱中的控制电路在保护箱中的控制电路图中，HL为信号灯，只要一接通电源，信号灯就亮。SE为紧急开关，供在出现事故时紧急停电和正常情况下分断电源用。按钮SB在正常情况下接通电源用。SCS、SCH、SCL分别为小车、起升、大车机构用凸轮控制器的零位常闭触点。SQL、SQ2、SQ3分别为舱口盖、横梁门的安全开关。KC、KCL、KC2，KC3、KC4分别是过电流继电器及各机构电动机用过电流继电器的常闭触点。KM为线路接触器，正常工作时用来接通及分断电源，非正常情况下用来紧急切断电源，兼作失压保护。SOH、SOL1、SQL2、SQSL、SQS2分别是起升、大车、小车的限位开关。当机构向某方向运行时，则与此方向相应的限位开关和控制器辅助点接入电路，而向相反方向运行的控制器辅助触点断开。当机构运行至某个方向的极限位置时，相应的限位开关断开而使线路接触器分断，整个天车停止工作。此后，必须将全部控制器置于零位重新送电，机构才可向另一方向运行。为了安全可靠，有的天车起升机构安装两个限位开关，如不安装限位开关或限位开关失灵，起升机构在控制失灵的情况下吊钩上升不停，就容易发生吊钩“上天”的事故。第七节制动电磁铁制动电磁铁与制动器联合使用，目的在于使电动机带动的运行机构能准确地停车和能控制起升机构在空中按生产实际的需要随时停在空中任意地方。一般制动电磁铁吸引线圈的引入线是从电动机的定子接线中引出的，所以，电磁铁的供电或停电是随电动机停电而停电，随电动机的供电面工作的。一制动电磁铁的分类制动电磁铁根据电流种类的不同，可分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类。交流电磁铁又分单相交流电磁铁和三相交流电磁铁两种。根据行程长短和电磁铁的性质，电磁铁又可分为长行程制动电磁铁，短行程制动电磁铁，液压制动电磁铁等几种。二短行程单相交流制动电磁铁1结构及特点短行程单相交流制动电磁铁由动铁心、静铁心、线圈和轴等组成。它的特点是动作迅速、结构简单、成本低，目前在平移机构小容量电动机的制动器上还使用。2工作原理当线圈通电时，将产生电磁吸力，使动铁心与静铁心吸合，主电路接通，电动机开始旋转工作。当线圈断电后，在制动器弹簧力的作用下，制动杆推动动铁心离开静铁心。为减少振动噪声，在静铁心上装有短路环。三长行程三相交流制动电磁铁1结构它主要由动铁心、静铁心、线圈、连接板和牵引杆等组成，它有两种结构形式，一种是带缓冲装置的，另一种是不带缓冲装置的。这二者之间除缓冲气缸外，其它部分都一样，一般在较大容量电磁铁上装有作为缓冲装置的气缸。2工作原理电磁铁在电动机起动时线圈通电后将产生电磁吸力带动连接杆使制动器松开，这样，电动机可以按着电阻切除的情况自由运转。当电动机停止时，制动电磁铁恢复原位，使制动器的闸瓦刹住装在电动机转轴上的闸轮，电动机停转，运行机构或起升机构也相应停止工作。另外，用主令控制器与交流控制屏配合使用来控制平移机构制动电磁铁的工作情况与上述相同，只是起升机构用的制动电磁铁的工作情况是通过交流控制屏上的接触器来控制，再通过主令控制器触点的闭合断开来控制制动电磁铁的供电或断电。上述电磁铁的共同缺点是制动时冲击大，制动器本身易受损失。四液压制动电磁铁1结构及特点液压制动电磁铁由推杆、活塞、静铁心、线圈、垫、动铁心、下阀片、下阀座、齿形阀、油缸、放气螺栓等组成。特点是动作平稳、无噪声、寿命长、安全可靠。但它的制造工艺要求高，价格昂贵。2工作原理液压制动电磁铁的构造，实质上是一个直流长行程电磁铁，但铁心的动作通过液压传到松闸推杆。其工作原理是当线圈通电后，动铁心被静铁心吸引向上运动将两铁心间隙里的油液挤出，这些油液推动活塞将推杆压出，使制动器动作而松闸。由于下面工作室的油被挤出，压力下降，相对油缸油压上升，使单向阀向下打开，油通过单向阀向下流入工作室，工作室油压上升，单向阀被压向上闭合，切断油路。当线圈断电后，动铁心与静铁心断开，并落到底部，底座中间的顶尖将下阀片顶起，使工作空间里的油流出，使活塞充分下降，带动推杆使制动瓦块将制动轮抱紧。第五章天车的电气线路及原理第一节照明信号电路天车的照明电路由桥上照明、桥下照明和驾驶室照明等几部分组成的。一、作用1桥上照明供操作者和维修人员检查和修理设备用。2桥下照明供操作者观察桥下工作情况和下面工作者捆绑物件时用。3驾驶室照明包括电铃和信号灯等，供操作者与地面工作人员联系或发出危险信号用。二、工作原理图5一L是天车的照明电路图。它的电源是由变压器供给的，变压器原绕组经刀开关SA和熔断器FU1接在保护箱内的电源刀开关下端，副端有两个绕组分别为36V和220V。36V供电铃HA和信号灯HL等用，220V供照明灯ELL、EL2、EL3用。开关S1、S2、S3分别为控制电铃、信号灯、照明灯的手动开关，使用时合上开关即可。XSL、XS2、XS3为插座。在变压器副绕组侧安装有熔断器FU2，作短路保护用。第二节主电路主电路动力电路是用来驱动电动机工作的电路，它包括电动机绕组和电动机外按电路两部分。外接电路有外接定子和外接转子电路，简称定子电路和转子电路。定、转子电路根据控制电动机功率的不同，又分为接触器控制和凸轮控制器控制，及定子电路由接触器控制，转子电路由凸轮控制器控制的多种控制电路。一、定子电路定子电路是由三项交流电源、三极刀开关QS、过电流继电器的线圈KCL、KC2，正反向接触器的主触点KMF、KMR及电动机定子绕组等组成。三极刀开关QS是主电路与电源接通与断开的总开关；过电流继电器KCL、KC2作电动机过流保护用，正反向接触器的主触点KMF、KMR均为常开动合触点，两者之间具有电器联锁。当正转接触器主触点KMF闭合时，电动机正转；当反转接触器主触点KMR闭合时，则电动机反转。图52主回路电路图要改变电动机运转方向就必须将三相电源中的任意两相对调。图53为凸轮控制器控制电动机正、反转的示意图。当凸轮控制器的手柄置于零位时，其触点断开，电动机不工作，当凸轮控制器手柄逆时针方向转动时，触点L、3闭合，电动机正转。当凸轮控制器手柄顺时针方向转动时，触点2，4闭合，电动机反转。从图62也可以看出，当接触器KMF的主点闭合时，接到电动机定子绕组U1、V1，W1的电源相序为L1、L2、L3，电动机正转。当接触器KMR的主触点闭合时，电动机定子绕组U1、V1、W1的电源相序为L3、L2、L1，电动机反转。二转子电路转子电路是由转子绕组、外接电阻器及凸轮控制器的主触点等组成，如图52所示。转子电路是指通过接触器或凸轮控制器触点的分合来改变转子电路外接电阻的大小而实现限制起动电流及调速的电路。如图52所示，转子电路的外接电阻是由三相电阻器组成的，三相电阻的U2、V2、W2连在一起，另外三个出线端U1、V1、W1用三根导线经电刷一集电环分别与转子绕组K、L、M连接。1转予电路的接线方式转子电路的外接电阻有不平衡不对称和平衡对称两种接线方式。不平衡接线方式用凸轮控制器控制电动机的功率较小。平衡接线方式用接触器控制，电动机的功率较大。平衡接线方式的三相电流是平衡对称的，采用这种方式，接触器的主触点，有接成开口三角形和闭口三角形两种电路，如图64所示。两种接线方式相比，开口三角形的接线简单，流过触点