电工电子第4章

1、汽车维护与保养汽车维护的目的及意义1.1.了解三相异步电动机的基本结构及工作原理。了解三相异步电动机的基本结构及工作原理。2.2.了解单相异步电动机的结构与使用。了解单相异步电动机的结构与使用。3.3.熟悉常用低压电器的结构及用途。熟悉常用低压电器的结构及用途。4.4.了解三相交流发电机的结构及工作原理。了解三相交流发电机的结构及工作原理。1. 1. 能拆装三相异步电动机。能拆装三相异步电动机。2. 2. 能对简单的电机控制电路进行检修。能对简单的电机控制电路进行检修。3. 3. 识别常见低压电器及电路符号。识别常见低压电器及电路符号。电动机：电动机：电能转换成机械能电能转换成机械能发电机：发

2、电机：其他形式的能量转换成电能其他形式的能量转换成电能异步机异步机同步机同步机定子定子（固定部分）（固定部分） 转子转子（旋转部分）（旋转部分） 两个基本部分：三相笼型异步电动机的结构三相笼型异步电动机的结构 机座机座定子绕组定子绕组铭牌数据铭牌数据出线端子出线端子 作用是作为异步作用是作为异步电动机主磁通电动机主磁通磁磁路路的一部分及安的一部分及安放定子绕组，由放定子绕组，由表面涂有绝缘漆表面涂有绝缘漆的的硅钢片硅钢片叠压而叠压而成，为了安放定成，为了安放定子绕组，在定子子绕组，在定子铁心内圆开有均铁心内圆开有均匀分布的匀分布的槽槽 是异步电动机定子是异步电动机定子的的电路电路部分，是部分，

3、是三三相对称绕组相对称绕组，它由，它由三个完全相同的绕三个完全相同的绕组所组成，每个绕组所组成，每个绕组即一相，三个绕组即一相，三个绕组在空间相差组在空间相差120120o o电角度电角度 机座的作用是机座的作用是支撑支撑定子铁心，转子通定子铁心，转子通过轴承、端盖固定过轴承、端盖固定在机座上，所以要在机座上，所以要求它有足够的求它有足够的机械机械强度强度，并具有一定，并具有一定的的散热散热能力能力 作用也是组成电作用也是组成电机机主磁路主磁路的一部的一部分及安放转子绕分及安放转子绕组，由外圆冲有组，由外圆冲有均匀槽口、互相均匀槽口、互相绝缘的绝缘的硅钢片硅钢片叠叠压而成，中、小压而成，中、小

4、型电机的转子铁型电机的转子铁心一般都直接固心一般都直接固定在转轴上定在转轴上 分为分为笼型转子笼型转子和和绕线式绕线式转子转子两种两种, ,笼型转子常用笼型转子常用裸铜条插入转子槽中，裸铜条插入转子槽中，铜条两端用短路环焊接铜条两端用短路环焊接起来；线绕式转子也是起来；线绕式转子也是一个一个对称三相绕组对称三相绕组，通，通常接成常接成星形星形，其三根引，其三根引出线分别与固定在转轴出线分别与固定在转轴上相互绝缘的滑环相连上相互绝缘的滑环相连转轴的作用是转轴的作用是支撑支撑转转子铁心，输出转矩，子铁心，输出转矩，所以它必须有足够的所以它必须有足够的机械强度机械强度和和刚度刚度，以，以防断裂并保证

5、气隙均防断裂并保证气隙均匀。转轴一般用中碳匀。转轴一般用中碳钢制成，轴伸端有钢制成，轴伸端有键键槽槽，以固定带轮或联，以固定带轮或联轴器轴器鼠笼式转子鼠笼式转子转轴转轴轴承轴承转子转子绕线式转子绕线式转子 铁心铁心绕组绕组转轴转轴Blve （右手定则右手定则）（左手定则左手定则）Blif n0neiNSfB:磁感应强度磁感应强度v:切割速度切割速度l :导线长度导线长度磁极旋转磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线切割磁力线产生感应电动势闭合导线产生电流闭合导线产生电流通电导线在磁场中受力通电导线在磁场中受力 1. 线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转 两者转动方向一致两者转动方向一致异步异步 2.

6、 线圈比磁场转得慢线圈比磁场转得慢0nn4.2.1 旋转磁场旋转磁场120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi1. 旋转磁场的产生旋转磁场的产生 在三相异步电动机的定子铁心中放有三相对在三相异步电动机的定子铁心中放有三相对称绕组，在该三相对称绕组中通入三相对称交流称绕组，在该三相对称绕组中通入三相对称交流电流，就可产生一电流，就可产生一“旋转磁场旋转磁场”代替演示实验中代替演示实验中的磁铁。的磁铁。0tAXYCBZAiBiCimItBiAXBYCZAiCi合成磁场方合成磁场方向：向：向下向下参考方向：绕组始参考方向：绕组始端到末端的方向端到末端的方向 60tAXYCBZSN0

7、n60A120tXYCBZ0nAiBiCimIt同理分析，可得同理分析，可得其他电流角度下其他电流角度下的磁场方向的磁场方向 可见，当定子绕组中通入三相电流后，它可见，当定子绕组中通入三相电流后，它们共同产生的合成磁场是随着电流的交变而在们共同产生的合成磁场是随着电流的交变而在空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。 2. 旋转磁场的转向旋转磁场的转向 当通入定子绕组的三相电流的相序为当通入定子绕组的三相电流的相序为A-B-CA-B-C时，旋转磁场的转向与这个顺序是一致的，可见时，旋转磁场的转向与这个顺序是一致的，可见磁场的转向与定子绕组中的电流相序有关。磁场的转向

8、与定子绕组中的电流相序有关。取决于三相电流的相序。取决于三相电流的相序。改变电机旋转方向的方法：换接其中两相改变电机旋转方向的方法：换接其中两相AiBiCimItAiCiBimIt4.2.2 4.2.2 旋转磁场的转速旋转磁场的转速AXYCBZNSAXYCBZNS0nAXYCBZSN60AiBiCimIt 旋转磁场的转速决定于磁场的极数，在旋转磁场的转速决定于磁场的极数，在一对极一对极的情况的情况下，当电流交变下，当电流交变一次一次时，磁场恰好在空间旋转了时，磁场恰好在空间旋转了一周一周。N0=60f（r/min）XNSASNZBX AYCZBCY0t 60t A0nAZXXC ZCSNSN3

9、0 旋转磁场具有旋转磁场具有两对两对极时，极时，当电流从当电流从tt=0=0到到tt=60=60经历了经历了6060时，磁场在空间时，磁场在空间仅旋转了仅旋转了3030。比。比P P=1=1时转速时转速慢了一半，即慢了一半，即N0=60f/2（r/min） 所以，旋转磁场的所以，旋转磁场的转速转速n0 0决定于决定于电流频率电流频率f1 1和磁场的和磁场的极对数极对数p p，可推出：，可推出：2p180）(r/min 50011p360）(r/min 0003极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速)Hz50(f0n3p120）(r/min 00

10、01）(r/min 600pfn 4.2.3 4.2.3 电动机的旋转原理电动机的旋转原理 在电动机定子绕组中通入三相对称交流电在电动机定子绕组中通入三相对称交流电流后，产生旋转磁场流后，产生旋转磁场。 旋转磁场的磁力线切割转子导条，导条中旋转磁场的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势就感应出电动势。 在电动势的作用下，闭合的导条中就有电流，在电动势的作用下，闭合的导条中就有电流，该电流与旋转磁场相互作用，使转子导条受到电该电流与旋转磁场相互作用，使转子导条受到电磁力作用。由电磁力产生电磁转矩，转子就转动磁力作用。由电磁力产生电磁转矩，转子就转动起来。起来。电动机转速和旋转磁场同步转速的关

11、系电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速电动机转速:n电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但但 异步电动机异步电动机0nn 无转矩无转矩转子与旋转磁场间没有相对运动转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流无转子电流提示提示：如果如果0nn 异步电动机运行中异步电动机运行中:%9%1s转差率：转差率：电动机起动瞬间电动机起动瞬间:1 , 0sn（转差率最大转差率最大）4.2.4 4.2.4 转差率转差率%10000nnns同步转速：同步转速： 旋转磁场的转速旋转磁场的转速4.2.

12、5 4.2.5 异步电动机的工作过程异步电动机的工作过程空载运行空载运行 空载运行指电动机的定子绕组接到三相电空载运行指电动机的定子绕组接到三相电源，电动机轴上源，电动机轴上未带机械负载未带机械负载的运行状态。的运行状态。 负载运行负载运行 负载运行指电动机的定子绕组接到三相电负载运行指电动机的定子绕组接到三相电源，电动机轴上源，电动机轴上带机械负载带机械负载的运行状态。的运行状态。 磁极数磁极数( 极对数极对数 p = 2 )例如：例如： Y 112 M4 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座长度代号机座中心高（机座中心高（mm）三相异

13、步电动机三相异步电动机教材表教材表4-2中列出了各种电动机的系列代号。中列出了各种电动机的系列代号。异步电动机产品名称代号异步电动机产品名称代号 额定功率是指电动机在额定运行时轴上输出的机额定功率是指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率，它不等于从电源吸取的电功率 P1。鼠笼电动机鼠笼电动机 =72 93 cos3NN1IUP 12PP 例如：例如：380/220V、Y/ 是指线电压为是指线电压为 380V 时时 采用采用 Y联结联结；线电压为；线电压为 220V 时采用时采用 联结联结。一般规定，电动机的运行电压不能高于或一般规定，电动机的运行电压不能

14、高于或低于低于额定值的额定值的 5% 。因为在电动机满载或。因为在电动机满载或接近满载接近满载情情况下运行时，电压过高况下运行时，电压过高 或过低都会或过低都会使电动机使电动机的电流大的电流大于额定值于额定值, 从而使电动机过热。从而使电动机过热。 电动机电动机在额定运行时定子绕组上应加的在额定运行时定子绕组上应加的线线电电压有效压有效值值。 表示星形表示星形联结联结下下电动机电动机的线电流为的线电流为 6.73A；三角形；三角形联结联结下线电下线电流为流为 11.64A。两种接法下相电流均为。两种接法下相电流均为 6.73A。 电动机电动机在额定运行时定子绕组的在额定运行时定子绕组的电动机在

15、额定电压、额定负载下运行时的转速。电动机在额定电压、额定负载下运行时的转速。 表示电动机定子绕组所接电源的频率。表示电动机定子绕组所接电源的频率。 接线盒接线盒。通常。通常联结联结电机容量电机容量Y3kW 联联结结电电机机容容量量 kW4U2U1W2V1V2W1U1U2W2U2V2V1W1U1W1V1W2V2 指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为Y、A、E、B、F、H、C七级，七级，Y 级最低级最低(90C)，C级最高级最高( 180C)。表示电动机外壳防护的方式为封闭式电动机表示电动机外壳防护的方式为封闭式电动机 。 指电动机在额定条件下，允许

16、连续使用的时间，一般有指电动机在额定条件下，允许连续使用的时间，一般有连续、短时连续、短时和和断续断续三种。三种。 。三相异步电动机一台、兆欧表、常三相异步电动机一台、兆欧表、常用电工工具、活动扳手、手锤、紫用电工工具、活动扳手、手锤、紫铜棒、木锤、拉具等铜棒、木锤、拉具等 工具工具 三相异步电动机一台、兆欧表、常用三相异步电动机一台、兆欧表、常用电工工具、活动扳手、手锤、紫铜棒、木电工工具、活动扳手、手锤、紫铜棒、木锤、拉具等。锤、拉具等。 拆除电动机外部连接导线，做好线头对应的连接标记；拆除电动机外部连接导线，做好线头对应的连接标记； 用硬物或油漆在端盖与机座止口处做好明显标记；用硬物或油

17、漆在端盖与机座止口处做好明显标记； 有联轴器的电动机要做好电动机轴伸端与联轴器上的尺有联轴器的电动机要做好电动机轴伸端与联轴器上的尺寸标记，再用拉具拉下联轴器；寸标记，再用拉具拉下联轴器； 把轴承的外盖螺栓松下把轴承的外盖螺栓松下, ,卸下轴承外盖；卸下轴承外盖； 清除电动机内部的灰尘和杂物，若轴承润滑油已脏，清除电动机内部的灰尘和杂物，若轴承润滑油已脏，则需更换润滑油脂则需更换润滑油脂 ；测量电动机各绕组的对地绝缘电阻测量电动机各绕组的对地绝缘电阻 ；重新装配好电动机，按所做标记校正电刷的位置重新装配好电动机，按所做标记校正电刷的位置 。轴承若无需更换，不必拆卸取出轴承若无需更换，不必拆卸取

18、出 装配时，拧紧端盖螺母时，必须四周装配时，拧紧端盖螺母时，必须四周用力均匀，按对角线上下左右拧紧，不能用力均匀，按对角线上下左右拧紧，不能先将一个螺母拧紧后再拧另一个螺母。先将一个螺母拧紧后再拧另一个螺母。洗洗衣衣机机电电机机油烟机电机油烟机电机电电动动车车电电机机家用空调电机家用空调电机 为使电动机能自行起动和改善运行性能，除为使电动机能自行起动和改善运行性能，除工作绕工作绕组（又称主绕组）组（又称主绕组）外，在定子上还安装一个辅助的外，在定子上还安装一个辅助的起动起动绕组（又称副绕组绕组（又称副绕组）。两个绕组在空间相距）。两个绕组在空间相距900或一定的或一定的电角度。电角度。 与三相

19、感应电动机相似，单相异步电动机包括与三相感应电动机相似，单相异步电动机包括定子定子和和转子转子两大部分。转子结构都是两大部分。转子结构都是笼型笼型的，定子铁心由的，定子铁心由硅硅钢片钢片叠压而成。定子铁心上嵌有定子绕组。叠压而成。定子铁心上嵌有定子绕组。 单相感应电动机正常工作时，一般只需要单相绕组单相感应电动机正常工作时，一般只需要单相绕组即可，但单相绕组通以单相交流电时产生的磁场是即可，但单相绕组通以单相交流电时产生的磁场是脉动脉动磁场磁场，单相运行的电动机没有起动转矩。，单相运行的电动机没有起动转矩。单相异步电动机的结构及特点单相异步电动机的结构及特点1 1）定子具有空间不同相位的）定子

20、具有空间不同相位的2 2个绕组。个绕组。2 2）两相绕组中通入不同相位的交流电流，分相产生旋转磁场。）两相绕组中通入不同相位的交流电流，分相产生旋转磁场。3 3）电容器）电容器C C配得合适，可使超前配得合适，可使超前90900 0圆形旋转磁势，圆形旋转磁势，T TS S，I IS S。超前超前900UIZI 电容分相式异步电动机原理图电容分相式异步电动机原理图 4.4.1 电容分相式单相异步电动机电容分相式单相异步电动机 旋转磁场的产生旋转磁场的产生 4.4.2 罩极式单相异步电动机罩极式单相异步电动机 罩极式单相异步电动机罩极式单相异步电动机 罩极式单相异步电动机结构较简单，其定子大多做成

21、罩极式单相异步电动机结构较简单，其定子大多做成凸极式的，由硅钢片叠压而成，转子仍为笼形。一般有二凸极式的，由硅钢片叠压而成，转子仍为笼形。一般有二极和四极两种，在每个极面的极和四极两种，在每个极面的1/31/4处开有小槽，在较小处开有小槽，在较小磁极上套有铜短路环，就好像把这部分的磁极罩起来一样，磁极上套有铜短路环，就好像把这部分的磁极罩起来一样，所以称为所以称为罩极电动机罩极电动机 。 罩极式单相异步电动机不能改变转向，它的起动转矩罩极式单相异步电动机不能改变转向，它的起动转矩较分相式单相异步电动机的小，一般用在空载或轻载起动较分相式单相异步电动机的小，一般用在空载或轻载起动的台扇、排风机等

22、设备中。的台扇、排风机等设备中。 。工具工具 单相异步电动机一台、兆欧表单相异步电动机一台、兆欧表、常用电工工具、活动扳手、手锤、常用电工工具、活动扳手、手锤、紫铜棒、木锤、拉具等。、紫铜棒、木锤、拉具等。 操作步骤 同同【案例案例4.14.1】手动电器手动电器自动电器自动电器刀开关刀开关组合开关组合开关按钮按钮接触器接触器继电器继电器 行程开关行程开关由操作人员由操作人员手动操纵手动操纵按照指令、信号或某个按照指令、信号或某个物理量的变化而自动动作物理量的变化而自动动作额定电压等级在额定电压等级在交流交流1200V1200V、直、直流流1500V1500V以下的以下的电器电器 1.闸刀开关闸

23、刀开关控制对象：控制对象：380V380V，5.5kW5.5kW以下小电动机以下小电动机 考虑到电动机较大的起动电流，考虑到电动机较大的起动电流，刀闸的额定电流值一般选择：刀闸的额定电流值一般选择：（3 35 5）异步电动机额定电流）异步电动机额定电流电路符号电路符号QSQS2.2.铁壳开关铁壳开关 铁壳开关外形铁壳开关外形铁壳开关与闸刀开关的铁壳开关与闸刀开关的不同之处是将熔断器和不同之处是将熔断器和刀片与刀座等安装在薄刀片与刀座等安装在薄钢板制成的防护外壳内钢板制成的防护外壳内在铁壳内部装有速断弹簧，在铁壳内部装有速断弹簧，用以加快刀片与刀座分断速用以加快刀片与刀座分断速度，减少电弧度，减

24、少电弧 3.3.组合开关组合开关 组合开关外形组合开关外形 组合开关也称为转换开关，组合开关也称为转换开关，它是一种手动电器。它是一种手动电器。 组合开关的结构主要由静触组合开关的结构主要由静触点、动触点和绝缘手柄组成。点、动触点和绝缘手柄组成。 组合开关一般在电气设备中，组合开关一般在电气设备中，用作不频繁地接通和分断电路，用作不频繁地接通和分断电路，接通电源和负载，控制小容量三接通电源和负载，控制小容量三相异步电动机的正、反转及相异步电动机的正、反转及Y-Y-起动等用途。起动等用途。 4.4.按钮按钮常开常开( (动合动合) )按钮按钮电路符号电路符号SB复合按钮：常开按钮和复合按钮：常开

25、按钮和 常闭按钮做在一起。常闭按钮做在一起。电路符号电路符号SB常闭常闭( (动断动断) )按钮按钮电路符号电路符号SB作用作用：接通或断开控制电路接通或断开控制电路复位弹簧复位弹簧支柱连杆支柱连杆常闭静触头常闭静触头桥式静触头桥式静触头常开静触头常开静触头外壳外壳4SBSBSB结结构构符符号号名名称称常闭按钮常闭按钮( (停止按钮停止按钮) )常开按钮常开按钮( (起动按钮起动按钮) )复合按钮复合按钮1234123按钮帽按钮帽符号符号FU熔断器额定电流熔断器额定电流IF的选择的选择(1) 电灯、电炉等电阻性负载电灯、电炉等电阻性负载IF IL(3) 频繁起动的电动机频繁起动的电动机(2) 单台电动机单台电动机 常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断器、管式熔断器和有填料式熔断器。器、管式熔断器和有填料式熔断器。5. 2电动机的起动电流熔丝额定电流261 .电电动动机机的的起起动动电电流流熔熔丝丝额额定定电电流流 6.交流接触器交流接触器 用来接通或断开电动机或其他设备的主电路。用来接通或断开电动机或其他设备的主电路。构成：构成：主要由主要由电磁铁电磁铁和和触点触点两部分组成，触点又可分两部分组成，触点又可