电气知识讲座

单相异步电动机的工作原理单相异步电动机由单相电源供电，为产生起动转矩，单相异步电动机的定子上必须有两套绕组，一个称主绕组（又叫工作绕组），一个称为副绕组（又叫起动绕组或辅助绕组），主副绕组的轴线在空间一般成90°的电角度。6/12/20231将电机的两相绕组中通入二相交流电，假定两相电流的方向是从绕组的始端流向绕组的末端，即电流为正时，电流从导体的m,a流入纸面，从导体的m’,a’流出纸面，电流为负时则方向相反，在绕组中通过两相对称电流的变化规律为

im=ImCOSwtia=ImCOS(wt+90°)6/12/20232当ωt=0时，im为正值，电流从导体m流入纸面，从导体m’流出纸面；ia=0。应用右手螺旋定则，可以确定合成磁场的方向，如图。

当ωt=45°时，im为正值，ia为负值。此时二相绕组电流分布情况及所产生的合成磁场如下图。合成磁场的轴线沿逆时针方向在空间超前45°。6/12/20233用同样的方法，当ωt=90°，ωt=135°，ωt=180°，ωt=270°时，可发画出相应的二相绕组电流分布情况及所产生的合成磁场，分别如图，当ωt=360°时，又回到了第一张图的情况。

6/12/20234由上述分析可发得出以下结论：

1、一组空间分布相差90°电角度的两用人才相绕组在通以二相交流电时，产生一旋转磁场；

2、旋转磁场的转向与两相绕组的空间位置和绕组中电流的相序有关；

3、旋转磁场的转速与电流的频率有一定的关系。6/12/20235由上面的讲述可知，电流变化了45°，旋转磁场逆时针在空间也转过了45°，电流又变化了45°，旋转磁场逆时针在空间又继续转过了45°，可以推知，当电流变化一个周期（即360°）旋转磁场逆时针在空间转了一圈。若交流电流的频率为50HZ（即每秒变50周），则旋转磁场在空间也转了50转，所以两极旋转磁场每秒钟的转速为n1=f1(r/s)，每分钟的转速为n1=60f1=3000(r/s)

6/12/20236既然，一套mm’aa’通以二相交流电可以产生一两用人才极的旋转磁场，那每沿定子圆周布置两套m1m1’a1a1’,m2m2’a2a2’线圈通以两相交流电后产生一个4极的旋转磁场，用上述同样的方法可以得出几个特定瞬时的两相绕组分布情况及产生的旋转磁场的布置图，这时当电流变化一个周期（即360°），旋转磁场只转过了半转。因此，4极旋转磁场每秒的转速仅为交流电流频率数值的一半，即n1=f1/2(r/s)，每分种的转速为n1=1/2x60f1=1500(r/s).因此推广到任意极数p的定子绕组的旋转磁场的转速为n1=120f1/p(r/min)，其中p为极数6/12/20237由于旋转磁场转速n1与交流电流的频率f1有上述固定关系，因此通常把n1叫做同步转速。

如果定子两相绕组产生一个两极的旋转磁场，这时，转子绕组的导体与旋转磁场之间便有了相对运动，转子绕组在磁场中切割磁力线便产生感应电势，可以用右手定则来确定转子绕组导体中感应电势的方向，如图。由于转子绕组是闭合的，所以在感应电势的作用下，转子绕组中便有电流流过。同时通电的导体在磁场中受到电磁力的作用，其运动方向可用左手定则来判定，，图中箭头表示电磁力F的方向，电磁力作用于圆柱形转子表面，从而产生电磁转矩，电磁转矩作用的方向与旋转磁场的方向一致，当电磁转矩克服了转子的静摩擦时，转子就会沿逆时针方向转动起来。6/12/20238微型电动机的分类□微型三相异步电动机□电相电容起动运转电动机□单相电容起动电动机□单相电阻起动电动机□单相电容运转电动机□罩极电动机□单相串激电动机6/12/20239名词解释在标准里各名词都

有清楚的定义，当阅读标准及测试报告时，如果不清楚定义，就会面临一些困难及误解。所以在此选择一些重要及容易引起误解的名词解释如下：

6/12/202310电气额定值额定电压/电压范围：制造厂对工具规定的电压或电压范围，三相电的话，指线电压额定电流：制造厂对工具规定的在额定电压范围或电压范围平均值时的电流额定频率/范围：制造成厂对工具规定的频率或频率范围，以其上、下值表示额定输入功率：制造成厂对工具规定的额定电压或额定电压平均值时的输入功率额定空载转速：制造厂对工具规定的在额定电压或额定电压上限时的空载转速6/12/202311几个相关的电气参数堵转转矩：电动机在额定频率、额定电压和转子在所有转角位置堵住时所产生的最小测得值。堵转电流：电动机在额定频率、额定电压和转子在所有转角位置堵住时从供电线路输入的最大稳态电流有效值。（交流电动机的）最小转矩：电动机在额定电压、额定频率下，在零转速与对应于最大转矩的转速之间所产生的稳态异步转矩的最小值。（交流电动机的）最大转矩：电动机在额定电压和额定频率下所产生的无转速突降的稳态异步转矩的最大值。转差率：电动机的同步转速与负载额定转速的差值与同步转速之间的比值。堵转转矩倍数：堵转转矩/额定转矩堵转电流倍数：堵转电流/额定电流最大转矩倍数：最大转矩/额定转矩最小转矩倍数：最小转矩/额定转矩6/12/202312微型电动机的特性及应用电动机类型微型三相异步单相电阻起动单相电容起动单相电容运转单相电容起动运转罩极式单相串激最大转矩倍数＞2.4＞1.8＞1.8＞1.6＞20.8堵转转矩倍数＞2.21.1～1.62.5～2.80.35～0.6＞1.8＜0.5很大堵转电流倍数＜6.06～94.5～6.55～74～5最小转矩倍数＞0.5＞0.30＞0.3＞0.3＞0.3特性有三相电源的场合具有中等的起动转矩和过载能力效率较低功率因数低具有较高的起动转矩效率较低、功率因数低用于要求重载起动的场合起动转矩低，但有较高的功率因数及效率具有较高的起动性能、过载性能、功率因数性能和效率起动转矩、功率因数和效率均较低，但结构简单，成本低转带随负载的变化而变化，易于调速抗堵转能力强在电动工具中的应用空压机、泵台锯、带锯、集尘器、砂轮机、台钻空压机、砂带机、台钻磨刀器手电钻、吸尘器6/12/202313感应电机电气参数的几种相互关系P1=UICOSφ

输入功率=输入电压X输入电流X功率因数η=P2/P1

效率=输出功率/输入功率

n1=120f/p

同步转速=120X频率/极数T=60P2/2πn

电机的额定转矩=60X额定输出功率/（2πX额定转速）6/12/202314绝缘类别基本绝缘－加在带电部件上提供防止触电基本

保护的绝缘附加绝缘

－当基本绝缘失效时为防止触电而提 供保护的独立的绝缘

双重绝缘－由基本绝缘和附加绝缘组成的绝缘加强绝缘－加在带电部件上的一种单一绝缘系统，它提供相当于双重绝缘的防触电保护等级6/12/202315绝缘示意图带电导体基本绝缘附加绝缘可触及部分电源线6/12/202316爬电距离和空间间隙

爬电距离(Cl)

－带电部件之间或带电部件与可接触表面

之间沿绝缘体表面的最短距离空间间隙（Cr）－带电部件之间或带电部件与可接触表面之间的最短距离6/12/202317爬电距离、电气间隙实例6/12/202318爬电距离、电气间隙实例6/12/202319按防触电类别分类I类器具:

产品通过基本绝缘加上保护接地实现触电防护。

II类器具:

产品通过基本绝缘加上附加绝缘,或通过加强绝缘实现触电防护。III类器具:-产品通过安全低电压(SELV)实现触电防护。

6/12/202320基本绝缘和双重绝缘B/Dinsulation危险组件基本绝缘LN保护性接地大地危险组件基本绝缘LN补充型绝缘大地Figure－绝缘类型理解及应用图a:ClassIequipment图b:ClassIIequipment6/12/202321IP等级ExplanationofIPNumbersforDegreesofProtection防护型式为：防止人接触或靠近带电部件以及接触可移动件，防止设备内进入固体杂质(b)防止水进入的设备IPXX6/12/202322IP等级第一个特征数字所表示的防护程度0--无防护，即无特殊防护性能1--防止50毫米以上的固体物质进入2--防止12毫米以上的固体物质进入3--防止2.5毫米以上的固体物质进入4--防止1.0毫米以上的固体物质进入5--防尘，即不能完全防止尘土的进入，但进入的尘土的量不致会影响设备的正常工作。6--密封防尘，即无尘土进入一定水压中工作,不会产生有害影响。

6/12/202323IP等级第二个特征数字所表示的防护程度0--无防护，即无特殊防护性能1--防滴水，即水滴(垂直下落的水滴)无危害影响2--防淋雨,倾斜15,淋雨试验无危害影响3--防洒水，即水由与垂直方向成60的角洒下时无危害影响4--防溅水，即水由各个方向(360)溅在外壳上时无危害影响5--防喷水，即用喷管由各个方向对外壳喷水时应无危害影响6--防波涛涌的海水，7--密封，即当产品可浸没在水中工作,无危险8--压力密封,即该设备适合在生产厂规定的条件下连续浸没在水中

6/12/202324工作制

工作制：是对电机承受负载情况的说明，包括起动、制动、空载、断能停转以及这些阶段的持续时间和先后顺序。共分为9种6/12/202325工作制●连续工作制——S1在恒定负载下运行时间足以达到热稳定。●短时工作制——S2在恒定负载下按给定的时间运行，该时间不足以达到热稳定，随之即断能停转足够时间，使电机再度冷却到与冷却介质温度之差在2K以内。●断续周期工作制——S3按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间。这种工作制中每一周期的起动电流不致使温升产生显著影响。●连续周期工作制——S6

按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段空载运行时间，但无断能停转时间。没有特殊说明工作周期默认为10min6/12/202326为什么要对电动工具进行试验

试验是鉴定产品质量的一个重要环节。试验的目的：验证产品性能是否符合标准和技术条件的规定：检查产品在制造上是否存在影响正常工作的各种缺陷。6/12/202327电动工具的主要试验□防触电保护；□启动试验；□输入功率和电流；□温升试验；□泄漏电流试验；□噪音，振动试验；□防水防潮试验；□绝缘电阻和电气强度试验；6/12/202328电动工具的主要试验□耐久试验；□非正常操作试验；□机械危险试验；□机械强度试验；□接地电阻测量；□耐热、阻燃和耐漏电起痕试验。6/12/202329实验的一般要求

按照标准进行的试验是型式试验，目的是用以验证给定型式的电器产品的性能（功能，安全）是否符合要求。试验应在一个样品上进行，因此一个样品必须承受所有的相关试验。试验应按标准规定的程序进行。可调节的样品应调节到最不利的条件下进行试验。6/12/202330温升实验电动工具存在过热的危险性：定转子相互磨擦线圈电流过大产生很高的温度或产生火焰直接接触这些物件或材料会造成：烧伤、烧毁及烫伤等身体损伤。6/12/202331温升试验目的

测量各部位的温度，温升不应超过标准规定的允许值。分为热电隅法和电阻法6/12/202332温升试验的运行条件◆EN61029中的温升实验：

工具在静止的空气中，在正常负载下或在取得输入功率所必须的转矩负载或第二部分规定的负载条件下（取引起温升最高者），并以一个等于额定电压0.94倍、1.00倍或1.06倍的电源电压（取其中最不利的一个）运行。将电压调至0.94倍或1.060倍额定电压或额定电压范围平均值运行，所加的转矩等于工具的额定电压或额定电压范围平均值时以上述三种负载条件中最不利的一种条件下运行时所记录下夹的转矩值，并保持不变。当施加为获得额定输入功率所必须的转矩时，选用的运行时间为对正常负载所规定的时间。6/12/202333温升试验的两种常用方法热电隅两种不同的金属导体A的B连接在一起，形成一个闭合回路当两个接点1和2具有不同的温度t和t0时，在回路中产生电动势EAB这种现象被称为热电势，，导体A和B被称为热电极，温度t为感熳部分，称为测量端；温度t0为连接显示仪器端，称为参比端，在测量中参比端温度要保持恒定，或加以补偿。6/12/202334为什么使用热电隅首先因为热电隅具有很多优点是其它测温传感器无法相比的。热电隅隅丝直径标准推荐为0.3mm为宜，因此焊接的感温点尺寸很小，便于通过器具的缝隙在器具内布点。其次因为感温点热惯性小，因此温度响应速度快，对被测温度点影响小。第三，由于其制作加工方便，除了白金隅丝外，一般隅丝价格低廉，最重要的是测温范围宽，性能稳定、准确可靠，输出信号可以传送和记录，所以在电器温升试验中被广泛应用来测量温度。6/12/202335电阻法线圈温升的测量：电动工具的种类是很多的，如带锯、砂轮机、台锯、砂带机、台钻还有大量的小型变压器等，这类产品中的电动机线圈绕组温升的测量和变压器线圈绕组温升的测量必使用电阻法。6/12/202336

测量线圈冷态电阻，记录下线圈冷态电阻和对应的环境温度。样品按标准要求进行热试验，待温度达到稳定，温升试验即将结束时，及时记录下热态电阻和当时的环境温度，这时的测量必须正确迅速，因为测量的准确度与测量速度有关。如迅速测量有困难，经过相等的时间间隔测出电阻值下降的曲线，再用外推法推出第一时间的电阻值。电阻的测量6/12/202337温升实验试验方法1、试验准备，把样品装夹到测功机上；2、用电阻法测量线圈绕组的冷态电阻，并记录下当时的环境温度；3、在样品的相应测温点用胶带或胶粘剂敷贴热电隅；4、通过测功机调节试品电参数，达到试验规定的要求；5、打开温度记录仪，进行设定，开始记录；6、调节试验电压，确定试验时间；7、试验结束时，测量线圈的热态电阻，并记录下当时的环境温度；8、用温升计算公式计算线圈绕组的温升，根据温度记录出报告。6/12/202338温升试验的合格性判别

用电阻法所测线圈的温升应小于标准限值：E：90KB：95KF：115K关键零部件的温升：若标有温度限值，T-25；若无，参考标准中的限值。原始记录6/12/202339申请进行温升试验时需要填写的内容

明确自己申请试验的目的，及样品所接受的测试标准；填写试验产品的额定电气参数：产品型号及电机型号、额定电压、额定频率、额定输入功率或电流、工作制、绝缘等级、防护等级、电容的容量及电机的正确的旋转方向；填写产品的生产厂家；样机订单要填写订单号，批量订单需填写订单号及订单数量。填写产品的客户代码，同时注意特殊户的特殊要求（如940、410等）；其它的试验要求。6/12/202340送检样品时需注意的问题

样品一定要是有代表性的，样品的测试结果能够说明或证明你想要知道或需要解决的问题；如果是单独电机的温升试验，一定要保证试验时的通风条件与电机在机器上的通风条件是一致的；电机在进行温升试验前而在测试室里放2个小时以上，以使电机绕组的温度与室温达到平衡；如果是进行认证测试的电机一定要保证此机器的方案是经过最终确认的方案。根据不同的机器特性选择不同的测试方法，比如有的机器不需要或不能到测功机上进行测试，需要直接对整机进行测试，如空压机等。6/12/202341看试验报告时应注意的问题

试验报告的表头内容是否与你所填写的试验申请一致；电机运行数据中的输入电流和功率是否与额定的数据一致；电机的宽电压数值是否正确；电机的效率即输出功率是否符合要求；电机的额定运行转速是否过高或过低；电机的温升数值是否超出限值要求；电机的空载电流及功率是否符合要求；电机的冷态电阻值是否与样品或CDF表一致；电机的起动转矩是否符合要求；电机的电容两端电压是否超出限值要求；如果有空载转速的要求需确定空载转速是否超过限值要求。

6/12/202342导体与绝缘体的曲别

不同物质分子和原子的结构不同，其性能也就不同，导体和绝缘体的根本曲别就在于绝缘体对电荷的束缚力很强，具有很好的绝缘性能。6/12/202343绝缘电阻

理想的绝缘体是不存在的，绝缘体中或多或少存在着一些自由电荷，当对绝缘体施加电压后，这些电荷就会从电介质中分离出来，并在电极上中和形成泄漏电流。所加的电压越高，分离出来的电荷越多，形成的泄漏电流就越大。绝缘材料在电压作用所通过的泄漏电流的大小，能反应其电阻的大小，这个电阻就叫绝缘材料的绝缘电阻，它表示绝缘材料对电的绝缘能力。6/12/202344绝缘电阻的组成

绝缘电阻分为两部分，即体积绝缘电阻和表面绝缘电阻。体积绝缘电阻与绝缘材料内部情况及本身的温度、湿度有关；表面绝缘电阻则与绝缘材料的表面情况及外界的气候条件有关。因此绝缘电阻不但和杂质的本性有关还与外界温度、湿度等条件有关。绝缘电阻随温度与湿度的升高而下降。因此绝缘电阻的测量必须在规定的温度与湿度范围内进行。6/12/202345绝缘电阻测试试验方法：1、绝缘电阻的测量应在潮态试验结束后立即进行；2、试验样品在箱内不通电，所有域关合上，处于接通位置，结绝缘材料的外壳或手柄应包覆金属箔；3、测量时，在兆欧表500VDC档位下，用表棒的L端接样品的带电体，表棒的E端接样品的外壳或手柄，摇动手柄，或按下试验按钮，根据指针或读数记录绝缘电阻值。合格性判别：

基本绝缘＞2MΩ加强绝缘＞7MΩ6/12/202346电气强度

绝缘材料承受电压的能力是有限的，当外加电压超过某一数值时，绝缘材料发生强列的放电或导电现象，这种现象即为击穿。有时固体绝缘材料的击穿电压是很高的，通常发生击穿现象前，出现沿绝缘表面的放电现象，称为表面闪络。表面闪络，由于放电通道的高温对绝缘表面的损害，所以也是不允许的。绝缘材料所能承受电压的能力称为电气强度。6/12/202347绝缘材料的击穿一种是在一定程度的电压作用下，使分子组织或本身被破坏，这种现象为电击穿。另一种是在电压的作用下，由于绝缘体介质损耗而发热，引起泄漏电流的增加，导致绝缘体进一步发热，以致被溶化或烧毁，这种现象为热击穿。固体绝缘材料的电击穿和热击穿，在实际中是同时存在的，不能把它们机械地分开，只是在不同情况下，其中某一种现象较为显著而已。6/12/202348电气强度试验试验方法：1、电气强度试验应在绝缘电阻测量结束后立即进行。2、试验样品不通电，所有的开关接通，对绝缘材料的外壳应包覆金属箔。3、设定耐压试验台的电压范围，设定脱扣电流为100mA，设定试验时间为60S，检查试验台的高压输出端短接情况下，过流继电器是否动作。4、将试验机的高压输出棒连接到被试电气的带电体，另一端夹子接到规定的试验部位。5、按下开始按钮，然后调节调压旋钮，使试验电压从0上升到试验电压的50%，然后则应迅速地升压至规定的试验电压。合格性判别：在试验电压下持续60S，没有闪络和击穿现象。6/12/202349泄漏电流

泄漏电流是模拟测试人接触到产品后会不会产生电击危险的一个安全测试项目。电动工具泄漏电流的测量是以模拟实际使用状态下流经人体的电流量的方式进行的。6/12/202350泄漏电流测量试验方法：1、对试验品进行处理，断开其保护阻抗和抗干扰的滤波器；2、如果是绝缘材料外壳，应贴上金属箔；3、接通仪器电源，样品的电源插头插入仪器插座；4、调节调压器使样品在试验电压下工作；用仪器试棒接触样品的测试表面，读出仪表读数。这是电源一极对表面的泄漏电流。5、转换仪器的极性开关，测量明一极对表面的泄漏电流合格性判别：Ⅲ类工具＜0.5mAⅡ类工具＜0.25mAⅠ类工具＜0.75mA6/12/202351接地电阻

对电器产品接地电阻的测量，实际上是测量产品的接地端子或接地线至易触及金属外壳或金属部件表面的电阻值。6/12/202352接地电阻测量试验方法：1、打开仪器电源，设定仪器