机电工程技术-熟悉旋转电机的工作特性

1、111411044熟悉旋转电机的工作特性一、旋转电机的分类电机是利用电磁感应原理工作的机械，它应用广泛，种类繁多，性能各异，分类方法也很多。常见的分类方法为： 按功能用途分，可分为发电机、电动机、变压器和控制电机四大类。按照电机的结构或转速分，可分为变压器和旋转电机。根据电源的不同分，可分为直流电机和交流电机两大类。电动机是将电能转换成机械能并输出机械转矩的动力设备。一般可分为直流电动机和交流电动机两大类。交流电动机按使用的电源相数分为单相电动机和三相电动机，其中三相电动机又可分为同步和异步来源：建设工程教育网两种。异步电动机按转子结构分线绕式和鼠笼式两种。目前广泛应用的异步电动机，它具有结构

2、简单、坚固耐用、运行可来源：建设工程教育网靠、维护方便、启动容易、成本较低等优点，但也有调速困难、功率因数偏低等缺点。二、三相交流异步电动机的基本结构三相异步电动机的结来源：建设工程教育网构由定子（固定部分）、转子（转动部分）和附件组成。（一）定子定子是电动机静止不动的部分。定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。定子的主要作用是产生旋转磁场。1定子铁j巷一般是用内圆上冲有均匀分布槽口的03505mm厚的硅钢片叠成的，定子绕组嵌放在槽口内，整个铁芯压入机座内。2定子绕组是用电磁线绕制成的三相对称绕组。各相绕组彼此独立，按互差120.的电角度嵌入定子槽内，并与铁芯绝缘。定子绕组可接成星形或三角

3、形。3机座一般用铸铁或铸钢制成，用于固定定子铁芯和绕组，并通过前后端盖支撑转轴。机座表面的散热筋还能提高散热效果，机座上还有接线盒，盒内六个接线柱分别与三相定子绕组的六个起端和末端相连。（二）转子转子是电动机的来源：建设工程教育网旋转部分。它由转轴、转子铁芯和转子绕组三部分组成。1转轴用于支撑转子铁芯和绕组，传递输出机械转矩。2转子铁芯是把相互绝缘的外圆上冲有均匀槽口的硅钢片压装在转轴上的圆柱体。这些槽口（又叫导线槽）内将嵌放转子绕组。3.转子绕组是在导线槽内嵌放铜条，铜条两端分别焊接在两个铜环（又称短路环）上，绕组形状与密闭的鼠笼相似。目前100kW以下的鼠笼式电动机的转子绕组常用熔化的铝浇

4、铸在导线槽内并连同短路环、风扇一起铸成一个整体，称为铸铝转子。来源：建设工程教育网三、三相异步电动机的工作原理三相异步电动机是利用定子绕组中三相交流电产生的旋转磁场和转子绕组内的感生电流相互作用工作的。（一）旋转磁场来源：建设工程教育网旋转磁场是由定子绕组中通以三相对称交流电产生的。当把对称三相定子绕组作星形或三角形联接，它们的起始端接到三相对称交流电源上，便有三相对称电流流过定子绕组，于是产生了一个来源：建设工程教育网随时间旋转的磁场，即旋转磁场。来源：建设工程教育网通过分析可知旋转磁场的转速，其中f为电源频率，P为电机的磁极对数。另外，旋转磁场的旋转方向和电源相序有关，要使旋转磁场反转，只

5、要改变通入定子绕组的电源相序，即只要把接到定子绕组上的任意两根电源相线换接即可。（二）旋转磁场对转子的作用来源：建设工程教育网如图1H411044-1所示，当定子绕组通以三相对称交流电时，在定子和转子的气隙间便产生旋转磁场并切割转子导体。于是转子导体中就产生了感生电动势和感生电流。用右手定则判定转子上半部导体中的感生电流方向是“”，下半部导体中的感生电流方向是“0”，转子中感生电流一旦产生，立即受到旋转磁场的作用，可判定转子导体的受力方向为上半部向右，下半部向左，于是产生了一个顺时针方向旋转的电磁力矩，使转子跟随旋转磁场以栉行。的转速旋转起来。由于转子转速总是小于旋转磁场转速，故称“异步”。异

6、步电动机的同步转速行，与转子转速行之差挖，一孢称为转差，而转差与同步转速之比称为转差率，用s表示。转差率是分析异步电动机运行情况的重要参数。电动机起动瞬时n=来源：建设工程教育网 0，则s一1；当转子转速时，s0所以0s1.四、铭牌数据每台电动机的外壳上都附有一块铭牌，上面有这台电动机的基本数据。铭牌数据的含义如下：1型号来源：建设工程教育网例如：Yl60L-4.Y表示（笼型）异步电动机；160一表示机来源：建设工程教育网座中心高为160mm；卜表示长机座（S表示短机座，M表示中机座）；4表示4极电动机。2额定电压指电动机定子绕组应加的线电压有效值，即电动机的额定电压。3额定频率指电动机所用交

7、流电源的频率，我国电力系统规定为50Hz.4额定功率指在额定电压、额定频率下满载运行时电动机轴上输出的机械功率，即额定功率。5额定电流指电动机在额定运行（即在额定电压、额定频率下输出额定功率）时定子绕组的线电流有效值，即额定电流。6接法指电动机在额定电压下，三相定子绕组应采用的联接方法。7绝缘等级按电动机所用绝缘材料允许的最高温度来分级的。目前一般电动机采用较多的是E级绝缘和8级绝缘。五、三相异步电动机的特性来源：建设工程教育网1机械特性：电源电压一定时，异步电动机的转速以与电磁转矩丁。的关系称为机械特性。电动机的电磁转矩与电压平方成正比。2工作特性：电源电压和频率为额定值时，电动机定子电流I

8、1、转速n、定子功率因数COS1、效率与电动机输出机械功率P2之间的关系，称为电动机的工作特性。工作特性可以用相应的曲线来表示，如图1H411044-2所示。1H411045了解供配电系统中电气设备的作用一、高压熔断器（一）熔断器的作用熔断器（FU）是最为简单和常用的保护电器来源：建设工程教育网，它是在通过的电流超过规定值并经过一定的时间后熔体（熔丝或熔片）熔化而分断电流，断开电路，它在电路中起到过载（过负荷）和短路保护。在输配电系统中，对容量小且不太重要的负荷，广泛采用高压熔断器作为高压输配电线路、电力变压器、电压互感器和电力电容器等电气设备的短路和过负荷保护。户内广泛采用RN系列的高压管式

9、限流熔断器，户外则广泛使用RW4、RW10F等型号的高压跌开式熔断器来源：建设工程教育网，或RW10-35型的高压限流熔断器。（二）户内高压熔断器RN系列户内高压管式熔断器RN1、RN2、RN3、RN4、RN5及RN6等。主要用于335kV配电系统中作短路保护和过负荷保护。RN型熔断器的灭弧能力很强，能在短来源：建设工程教育网路后不到半个周期即短路电流未达到冲击电流值时就能完全熄灭电弧、切断短路电流。具有这种特性的熔断器称为“限流”式熔断器。（三）户外高压熔断器RW系列跌开式熔断器，又称跌落式熔断器，被广泛用于环境正常的户外场所，作高压线路和设备的短路保护用。它串接在线路中，可利用绝缘钩棒（俗

10、称“令克棒”）直接操作熔管（含熔体）的分、合，此功能相当于“隔离开关”。二、高压隔离开关（一）高压隔离开关的来源：建设工程教育网作用高压隔离开关（QS）的主要功能是隔离高压电源，以保证对其他电器设备及线路的安全检修及人身安全。（二）隔离开关的特点1隔离开关的结构特点是断开后具有明显可见的断开间隙，且断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的。2隔离开关没有灭弧装置，所以不容许带负荷操作。但可容许通断一定的小电流，如励磁电流不超过2A的35kV、1000kVA及以下的空载变压器电路和电容电流不超过5A的10kV及以下、长5km的空载输电线路以及电压互感器和避雷器回路等。（三）高压隔离开关分类高压隔离

11、开关按安装地点，分为户内式和户外式两大类；按有无接地开关可分为不接地、单接地、双接地三类。110kV高压隔离开关型号较多，常用的有GN8、GNl9、GN24、GN28、GN30等户内式系列。2户外高压隔离开关常用的有GW4、GW5等系列。3带有接地开关的隔离开关称接地隔离开关，是用来进行电气设备的短接、连锁和隔离，一般是用来将退出运行的电气设备和成套设备部分接地和短接。三、高压负荷开关（一）高压负荷开关的特点和作用高压负荷开关（QL）具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但是不能用它来断开短路电流，它常与熔断器一起使用，具有分断短路电流的能力。高压负荷开关大多还具有隔离高压电源

12、，保证其后的电气设备和线路安全检修的功能，因为它断开后通常有明显的断开间隙，与高压隔离开关一样，所以这种负荷开关有“功率隔离开关”之称。（二）高压负荷开关的分类高压负荷开关根据所采用的灭弧介质不同，可分为：产气式、压气式、油浸式、真空式和六氟化硫（SF6）等；按安装场所分户内式和户外式两种。四、高压断路器（一）高压断路器的特点和作用高压断路器（QF）是高压输配电线路中最为重要的电气设备。高压断路器具有完善的灭弧装置，不仅能通断正常的负荷电流和过负荷电流，而且能通断一定的短路电流，并能在保护装置作用下，自动跳闸，切断短路电流。（二）高压断路器的分类1按其采用的灭弧介质分有油断路器、六氟化硫（SF

13、.）断路器、真空断路器、压缩空气断路器和磁吹断路器等。2按使用场合分有户内型和户外型。3按分断速度分有高速（02s），现采用高速比较多。（一）各种断路器的特点1油断路器按油量大小又分为少油和多油两类。少油断路器的油量少，只作灭弧介质用。少油断路器因其成本低，结构简单，依然应用于不需要频繁操作及要求不高的各级高压电网中，但压缩空气断路器和多油断路器已基本淘汰。2真空断路器和SF.断路器目前应用较广，高压真空断路器是利用“真空”作为绝缘和灭弧介质，具有无爆炸、低噪声、体积小、重量轻、寿命长、电磨损少、结构简单、无污染、可靠性高、维修方便等优点，因此，虽然价格较贵，仍在要求频繁操作和高速开断的场合，

14、尤其是安全要求较高的工矿企业、住宅区、商业区等被广泛采用。3SF.断路器具有下列优点：断流能力强，灭弧速度快，电绝缘性能好，检修周期长，适用于需频繁操作及有易燃易爆炸危险的场所；但是，SF.断路器的要求加工精度高，密封性能要求严，价格相对昂贵。五、成套配电装置配电装置是按电气主结线的要求，把一、二次电气设备如开关设备、保护电器、监测仪表、母线和必要的辅助设备组装在一起构成在供配电系统中接受、分配和控制电能的总体装置。（一）配电装置的分类1配电装置按安装的地点，可分为户内配电装置和户外配电装置。为了节约用地，一般35kV及以下配电装置宜采用户内式。2配电装置还可分为装配式配电装置和成套配电装置。

15、电气设备在现场组装的配电装置称为装配式配电装置；成套配电装置是制造厂成套供应的设备，在制造厂按照一定的线路接线方案预先把电器组装成柜再运到现场安装。一般企业的中小型变配电所多采用成套配电装置。（1）常用的成套配电装置按电压高低可分为高压成套配电装置（也称高压开关柜）和低压成套配电装置（低压配电屏和配电箱）低压成套配电装置通常只有户内式一种，高压开关柜则有户内式和户外式两种。另外还有一些成套配电装置，如高、低压无功功率补偿成套装置。高压综合启动柜等也常使用。（2）高压成套配电装置按主要设备的安装方式分为固定式和移开式（手车式）；按开关柜隔室的构成形式分为铠装式、间隔式、箱型、半封闭型等；根据一次

16、电路安装的主要元器件和用途分，有断路器柜、负荷开关柜、高压电容器柜、电能计量柜、高压环网柜、熔断器柜、电压互感器柜、隔离开关柜、避雷器柜等。（二）高压开关柜的功能开关柜在结构设计上要求具有“五防”功能。所谓“五防”是指防止误操作断路器，防止带负荷拉合隔离开关（防止带负荷推拉小车），防止带电挂接地线（防止带电合接地开关），防止带接地线（接地开关处于接地位置时）送电，防止误人带电间隔。（三）低压配电装置低压成套配电装置包括低压配电屏（柜）和配电箱，它们是按一定的线路方案将有关的低压一、二次设备组装在一起的一种成套配电装置，在低压配电系统中作控制、保护和计量之用。低压配电屏（柜）按其结构形式分为固定

17、式、抽屉式和混合式。低压配电箱有动力配电箱和照明配电箱等。六、低压电器供配电系统中的低压开关设备种类繁多，常用的有：刀开关、刀熔开关、负荷开关、低压断路器等。1低压刀开关（QK）是一种最普通的低压开关电器，适用于交流50Hz、额定电压380V，直流440V、额定电流1500A及以下的配电系统中，作不频繁手动接通和分断电路或作隔离电源以保证安全检修之用。2刀熔开关（QKF或FU-QK）又称熔断器式刀开关，是一种由低压刀开关和低压熔断器组合而成的低压电器，通常是把刀开关的闸刀换成熔断器的熔管。它具有刀开关和熔断器的双重功能。因为其结构的紧凑简化，又能对线路实行控制和保护的双重功能，被广泛地应用于低

18、压配电网络中。3低压负荷开关（QL）是由带灭弧装置的刀开关与熔断器串联而成，外装封闭式铁壳或开启式胶盖的开关电器，又称“开关熔断器组”。低压负荷开关具有带灭弧罩的刀开关和熔断器的双重功能，既可带负荷操作，也能进行短路保护，但一般不能频繁操作，短路熔断后需重新更换熔体才能恢复正常供电。4低压断路器（QF），俗称低压自动开关、自动空气开关或空气开关等，它是低压供配电系统中最主要的电器元件。它不仅能带负荷通断电路，而且能在短路、过负荷、欠压或失压的情况下自动跳闸，断开故障电路。1H411050自动控制系统类型、组成和自动控制方式111411051掌握自动控制的方式自动控制就是利用控制器使被控对象（或

19、过程）的某些物理量（或状态）自动地按预先给定的规律去运行。一、自动控制的基本元件自动控制，实际上是由自动控制装置来代替人的基本功能，从而实现自动控制的。自动控制的基本元件是测量元件、变送器、自动控制器、执行元件。这些基本元件与被控对象相连接，一起构成一个自动控制系统。二、自动控制特性特性指系统的输入与输出之间的关系，可分为静态特性和动态特性。1静态特性是指在系统稳定以后，表现出来的输入与输出之间的关系。在控制系统中，静态是指各参数或信号的变化率为零。静态特性表现为静态放大倍数。2动态特性是指输入和输出处在变化过程中所表现出来的特性。动态特性表现为过渡过程，即从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的

20、过程。三、控制系统的基本控制方式1开环控制系统开环控制是最简单的一种控制方式，按照控制信息传递的路径，它所具有的特点是：控制量与被控制量之间只有前向通路而没有反向通路。也就是说，控制作用的传递路径不是闭合的，故称为开环。开环控制方式按照输入信号的不同，又可分为按给定控制和按扰动控制两种常见形式。（1）按给定控制图1H411051-1是一个直流电动机转速控制方框图。电动机是电枢控制的直流电动机，要求带动负载以一定的转速转动。其电枢电压由功率放大器提供。当调节电位器滑臂位置时，可以改变功率放大器的输入电压，从而改变电动机的电枢电压，最终改变电动机的转速。由方框图可明显地看出控制信息的传递过程是由输

21、入端沿箭头方向逐级传向输出端。控制作用直接由系统的输入量产生。给定一个输入量，就有一个输出量与之相对应。控制精度完全取决于信息传递过程中所用元件性能的优劣及校准的精度。这种控制方式的特点是：控制作用的传递具有单向性。作用路径不是闭合的，属于典型的开环控制方式。由于开环控制结构简单、调整方便、成本低，在国民经济各部门均有采用。如自动售货机、自动洗衣机、产品自动生产线、数控机床及交通指挥红绿灯转换等。控制原理简单。从开环控制的控制原理来看，其简单在于输出直接受输入的控制。控制的精度准确性较差。因控制精度是不能由输入值来保证的。就以上系统来说，假如输入值不变，原则上希望输出转速保持相应的恒定值，其他

22、的干扰因素不要影响输出的状态。但实际情况往往不是这样，当系统受到外界扰动时，例如电动机的负载增大，即使电位器的位置按控制指令不变，输出转速仍要跟着下降。这说明开环控制虽然简单但准确性较差，即抗干扰性差。由于这一缺点，有些控制精度要求较高的场合，开环控制是不能满足要求的。（2）按扰动控制是把外界扰动看作系统的一种输入，针对它将对系统输出产生的影响，及时地施加一种相应的控制，在干扰刚刚出现之初，就立即给以相应的调节，其作用是抵消扰动对输出的影响。例如，在直流电动机转速控制系统中，负载的增大引起转速下降。负载变化可以通过测量电枢回路电流变化间接反映出来，按电流变化的大小，产生一个附加的控制作用，用以补偿由它引起的转速下降。其控制过程见图1H4110512.图中用“一Q一”代表多路信号汇合点，“+”表示相加，“”表示相减。（3）开环控制系统的特点。由开环控制的两种方式来看，无论是按给定控制