电工电子第4章

第4章电机与低压电器实用汽车电工电子技术知识目标1.了解三相异步电动机的基本结构及工作原理。2.了解单相异步电动机的结构与使用。3.熟悉常用低压电器的结构及用途。4.了解三相交流发电机的结构及工作原理。技能目标1.能拆装三相异步电动机。2.能对简单的电机控制电路进行检修。3.识别常见低压电器及电路符号。交流电动机电机的分类电动机：电能转换成机械能发电机：其他形式的能量转换成电能异步机同步机三相、单相鼠笼式、绕线式4.1三相异步电动机的基本结构定子（固定部分）

转子（旋转部分）两个基本部分：三相笼型异步电动机的结构

机座定子绕组铭牌数据出线端子定子定子铁心

定子绕组

机座

作用是作为异步电动机主磁通磁路的一部分及安放定子绕组，由表面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，为了安放定子绕组，在定子铁心内圆开有均匀分布的槽

是异步电动机定子的电路部分，是三相对称绕组，它由三个完全相同的绕组所组成，每个绕组即一相，三个绕组在空间相差120o电角度机座的作用是支撑定子铁心，转子通过轴承、端盖固定在机座上，所以要求它有足够的机械强度，并具有一定的散热能力

转子转子铁心

转子绕组

转轴

作用也是组成电机主磁路的一部分及安放转子绕组，由外圆冲有均匀槽口、互相绝缘的硅钢片叠压而成，中、小型电机的转子铁心一般都直接固定在转轴上分为笼型转子和绕线式转子两种,笼型转子常用裸铜条插入转子槽中，铜条两端用短路环焊接起来；线绕式转子也是一个对称三相绕组，通常接成星形，其三根引出线分别与固定在转轴上相互绝缘的滑环相连转轴的作用是支撑转子铁心，输出转矩，所以它必须有足够的机械强度和刚度，以防断裂并保证气隙均匀。转轴一般用中碳钢制成，轴伸端有键槽，以固定带轮或联轴器鼠笼式转子转轴轴承转子绕线式转子

铁心绕组转轴4.2三相异步电动机的工作原理演示实验（右手定则）（左手定则）B:磁感应强度v:切割速度l:导线长度磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势闭合导线产生电流通电导线在磁场中受力

1.线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致异步

2.线圈比磁场转得慢结论4.2.1

旋转磁场1.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“旋转磁场”代替演示实验中的磁铁。AXYCBZAXBYCZ合成磁场方向：向下参考方向：绕组始端到末端的方向AXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其他电流角度下的磁场方向

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空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。

2.旋转磁场的转向

当通入定子绕组的三相电流的相序为A-B-C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。旋转方向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4.2.2旋转磁场的转速AXYCBZAXYCBZAXYCBZ

旋转磁场的转速决定于磁场的极数，在一对极的情况下，当电流交变一次时，磁场恰好在空间旋转了一周。N0=60f（r/min）

旋转磁场具有两对极时，当电流从ωt=0°到ωt=60°经历了60°时，磁场在空间仅旋转了30°。比P=1时转速慢了一半，即N0=60f/2（r/min）

所以，旋转磁场的转速n0决定于电流频率f1和磁场的极对数p，可推出：极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速4.2.3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，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，转子就转动起来。电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速:电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但

异步电动机无转矩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）无转子电流提示：如果异步电动机运行中:转差率：电动机起动瞬间:（转差率最大）4.2.4转差率同步转速：旋转磁场的转速4.2.5异步电动机的工作过程空载运行

空载运行指电动机的定子绕组接到三相电源，电动机轴上未带机械负载的运行状态。

负载运行负载运行指电动机的定子绕组接到三相电源，电动机轴上带机械负载的运行状态。4.3三相异步电动机的铭牌型号

磁极数(极对数p=2)例如：Y112M－4

用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座中心高（mm）三相异步电动机教材表4-2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产品名称异步电动机绕线式异步电动机防爆型异步电动机高起动转矩异步电动机新代号汉字意义老代号Y异异绕异爆异起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO（1）额定功率PN额定功率是指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率P2，它不等于从电源吸取的电功率P1。鼠笼电动机

=72％~93％1.技术数据例如：380/220V、Y/是指线电压为380V时采用Y联结；线电压为220V时采用联结。说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或低于额定值的5%。因为在电动机满载或接近满载情况下运行时，电压过高或过低都会使电动机的电流大于额定值,从而使电动机过热。（2）额定电压UN电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压有效值。

三相异步电动机的额定电压有380V、3000V及6000V等多种。（3）额定电流IN例如：Y/6.73/11.64A

表示星形联结下电动机的线电流为6.73A；三角形联结下线电流为11.64A。两种接法下相电流均为6.73A。电动机在额定运行时定子绕组的线电流值。（4）额定转速nN电动机在额定电压、额定负载下运行时的转速。（5）额定频率fN表示电动机定子绕组所接电源的频率。

2.接法接线盒定子三相绕组的联结方法。通常V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U1Y联结W1U1V1W2U2V2联结4.绝缘等级

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，Y级最低(90ºC)，C级最高(＞

180ºC)。3.防护方式表示电动机外壳防护的方式为封闭式电动机。5.工作制指电动机在额定条件下，允许连续使用的时间，一般有连续、短时和断续三种。

案例4.1拆装一台三相交流异步电动机，熟悉三相交流异步电动机的结构。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、木锤、拉具等

工具

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、木锤、拉具等。

操作步骤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；

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；把轴承的外盖螺栓松下,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，则需更换润滑油脂

；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

。注意：轴承若无需更换，不必拆卸取出

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，不能先将一个螺母拧紧后再拧另一个螺母。

单相异步电动机的容量一般在750W以下，与同容量的三相异步电动机相比，它的体积较大，运行性能较差，但是它结构简单、成本低廉、运行可靠、维修方便，通常广泛应用在小容量的场合，如家用电器（电风扇、电冰箱、洗衣机等）、空调设备、电动工具（如油泵、砂轮机）、医疗器械及轻工设备中。4.4单相异步电动机采用单相交流电源供电的电动机称为单相异步电动机。洗衣机电机油烟机电机电动车电机家用空调电机

为使电动机能自行起动和改善运行性能，除工作绕组（又称主绕组）外，在定子上还安装一个辅助的起动绕组（又称副绕组）。两个绕组在空间相距900或一定的电角度。

与三相感应电动机相似，单相异步电动机包括定子和转子两大部分。转子结构都是笼型的，定子铁心由硅钢片叠压而成。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即可，但单相绕组通以单相交流电时产生的磁场是脉动磁场，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1）定子具有空间不同相位的2个绕组。

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。

3）电容器C配得合适，可使超前900→圆形旋转磁势，TS↑，IS↓。超前900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

特点：起动转距较大，起动电流也较大，应用在空气压缩机、电冰箱、水泵、电扇(70W)等满载起动的场合。应用最普遍旋转磁场的产生

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。一般有二极和四极两种，在每个极面的1/3~1/4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，所以称为罩极电动机。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、排风机等设备中。案例4.2拆装一台单相异步电动机，熟悉单相异步电动机的结构。工具

单相异步电动机一台、兆欧表、常用电工工具、活动扳手、手锤、紫铜棒、木锤、拉具等。

操作步骤同【案例4.1】4.5常用低压电器手动电器自动电器刀开关组合开关按钮……接触器继电器行程开关……由操作人员手动操纵按照指令、信号或某个物理量的变化而自动动作额定电压等级在交流1200V、直流1500V以下的电器

1.闸刀开关控制对象：380V，5.5kW以下小电动机

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：（3～5）异步电动机额定电流电路符号QS2.铁壳开关

铁壳开关外形铁壳开关与闸刀开关的不同之处是将熔断器和刀片与刀座等安装在薄钢板制成的防护外壳内在铁壳内部装有速断弹簧，用以加快刀片与刀座分断速度，减少电弧3.组合开关

组合开关外形组合开关也称为转换开关，它是一种手动电器。组合开关的结构主要由静触点、动触点和绝缘手柄组成。

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，接通电源和负载，控制小容量三相异步电动机的正、反转及Y-△起动等用途。4.按钮常开(动合)按钮电路符号SB复合按钮：常开按钮和常闭按钮做在一起。电路符号SB常闭(动断)按钮电路符号SB作用：接通或断开控制电路复位弹簧支柱连杆常闭静触头桥式静触头常开静触头外壳4SBSBSB结构符号名称常闭按钮(停止按钮)常开按钮(起动按钮)复合按钮1234123按钮帽5.熔断器符号FU熔断器额定电流IF的选择(1)电灯、电炉等电阻性负载IF>IL(3)频繁起动的电动机(2)单台电动机用于低压线路中的短路保护。

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。6.交流接触器用来接通或断开电动机或其他设备的主电路。构成：主要由电磁铁和触点两部分组成，触点又可分为主触点和辅助触点。交流接触器的外形与结构