电机与电气控制技术项目式教程 第2版 课件 模块3-5 直流电机、控制电机、三相异步电动机的拖动控制与典型电路

任务七直流电动机常见故障与维修任务四直流电动机的起动与反转

模块三

直流电机任务二直流电动机的工作原理任务三直流电动机的机械特性

直流电机的拖动与实现任务一直流电动机的结构与铭牌

项目七直流电动机任务五直流电动机的调速

任务六直流电动机的制动1直流电机是一种旋转电器，它能够完成直流电能与机械能的相互转换。能将直流电能转换成机械能的，称直流电动机。将机械能转换成电能的，称为直流发电机。任务一直流电机的结构与铭牌2直流电机的基本结构1—轴承；2—轴；3—电枢绕组；4—换向极绕组；5—电枢铁心；6—后端盖；7—刷杆座；8—换向器；9—电刷；10—主磁极；11—机座；12—励磁绕组；13—风扇；14—前端盖3直流电机的基本结构剖面图

1—电枢绕组;2—电枢铁心;3—主磁极铁心;4—励磁绕组;５—换向极铁心;６—换向极绕组7—主磁极极靴;8—转轴;41.定子部分：

主磁极其作用是产生恒定的主磁场，由主磁极铁心和套在铁心上的励磁绕组组成。铁心的上部叫极身，下部叫极靴。极靴的作用是减小气隙磁阻，使气隙磁通沿气隙均匀分布。机座有两个作用，一是做为各磁极主磁路的一部分路，这部分称为定子的磁轭；二是作为电机的机械支撑。换向极换向极的作用是改善直流电机的换向性能，消除直流电机带负载时换向器产生的换向火花。换向极的数目一般与主磁极数目相同，只有小功率的直流电机不装换向极或装设只有主磁极数一半的换向极。电刷装置其作用有两个，一是使电枢绕组与电机外部电路接通；二是与换向器配合，完成直流电机外部直流与内部交流的互换。52.转子部分转子是直流电机的重要部件。由于感生电动势和电磁转矩都是在电枢绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的转子也称为电枢。电枢铁心有两个作用：一是作为磁路的一部分；二是将电枢绕组安放在铁心的槽内。为了减小由于电机磁通变化产生的涡流损耗，电枢铁心通常采用0.35～0.5mm硅钢片冲压叠成。电枢绕组作用是产生感生电动势和电磁转矩，从而实现电能和机械能的相互转换。1—转轴；2—轴承；3—换向器；4—电枢铁心；5—电枢绕组；6—风扇；62.转子部分转子是直流电机的重要部件。由于感生电动势和电磁转矩都是在电枢绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的转子也称为电枢。换向器是直流电机的关键部件，它与电刷配合，在直流电机中，能将电枢绕组中的交流电动势或交流电流转变成电刷两端的直流电动势或直流电流。换向器的种类很多，主要取决于电机的容量与转速。在中小型直流电机中最常用的为拱形换向器。1—换向片；2—套筒；3—V形环；4—片间云母；5—云母；6—螺母72.转子部分转子是直流电机的重要部件。由于感生电动势和电磁转矩都是在电枢绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的转子也称为电枢。转轴转轴、支架和风扇对于小容量的直流电机，电枢铁心装在轴上。对于大容量的直流电机，为减少硅钢片的消耗和转子重量，轴上装有金属支架，电枢铁心装在金属支架上。为了加强电机的散热，轴上还装有风扇。1—转轴；2—轴承；3—换向器；4—电枢铁心；5—电枢绕组；6—风扇；8直流电机的铭牌参数①

额定容量(功率)PN(kW)。②

额定电压UN(V)。③

额定电流IN(A)。④

额定转速nN(r/min)。⑤

励磁方式和额定励磁电流IfN(A)有些物理量虽然不在电机铭牌上，但它也是额定值。例如在额定运行状态下的转矩、效率分别为额定转矩和额定效率等，这些额定数据也叫铭牌数据。9直流电动机的额定容量电压、电流、效率关系直流电动机的额定功率为输出机械功率，其值为输入电功率乘以效率。10直流电动机的额定容量电压、电流、效率关系直流电动机的输入功率为电功率。11直流发电机的额定容量、电压、电流、效率、输入功率关系额定功率，对直流发电机而言，是指发电机带额定负载时，电刷端输出的电功率。12直流发电机的额定容量、电压、电流、效率、输入功率关系输入为机械功率，输出为电功率，是输出功率与发电机损耗的总和，所以等于额定功率除以效率。13电动机轴上输出的额定机械转矩用TN表示，其大小应该是输出的额定机械功率除以转子额定角速度。14直流电机的励磁方式分为：他励电机并励电机积复励电机差复励电机串励电机连接特点：励磁电源与电枢电源分别为独立的电源，这两个电源电压可以相同，也可以不同。他励式直流电机的励磁电流与电枢电流无关，不受电枢回路的影响，机械特性较硬，适用于精密加工的直流电动机拖动系统。15直流电机的励磁方式：他励电机并励电机积复励电机差复励电机串励电机连接特点：励磁电源与电枢电源由同一电源供电，与他励方式相比，可节省一个直流电源。并励直流电机的特性基本与他励相同，机械特性较硬，一般用于恒压拖动系统，故中小型直流电机多采用并励方式。16直流电机的励磁方式：他励电机并励电机积复励电机差复励电机串励电机接线特点：这种电机有两励磁绕组，即并励绕组和串励绕组。若使并励磁通与串励磁通方向相同，称积复励。积复励直流电机具有较大的起动转矩，机械特性软，介于并励与串励之间。多用于起动转矩要求较大，转速变化不大的负载17直流电机的励磁方式：他励电机并励电机积复励电机差复励电机串励电机这种电机有两励磁绕组，即并励绕组和串励绕组；若使这两个磁通相反则称差复励。18直流电机的励磁方式：他励电机并励电机积复励电机差复励电机串励电机差复励起动转矩小，机械特性较硬（有时会出现还上翘，影响其稳定性），一般用于起动转矩要求较小的小型恒压拖动系统中。19直流电机的励磁方式：他励电机并励电机积复励电机差复励电机串励电机串励起动转矩大，机械特性较软。一般用于起动转矩要求较大的拖动系统中。如电动车辆的行走电动机。20如果运行时电动机的负载小于额定功率，称为欠载运行；运行时电机的负载超过额定功率，称为过载运行。长期的过载或欠载运行都不好。长期过载有可能因过热而损坏电机，长期欠载则运行效率不高，浪费容量。在选择电机时，应根据负载的要求，尽可能让电机在额定状态。21直流电机的工作原理是基于电磁感应定律和电磁力定律的。直流电动机是根据载流导体在磁场中受力这一基本原理工作的。直流发电机则是根据切割磁场的导体会产生感生电势这一基本理论工作的。任务二直流电机的工作原理22直流电动机原理分析23首先要在励磁绕组上通入直流励磁电流，产生所需要的磁场,再通过电刷和换向器向电枢绕组通入直流电流，提供电能,于是电枢电流在磁场的作用下产生电磁转矩，驱动电动机转动。直流电动机原理分析24在电刷A和B之间加上一直流电压时，则在绕组元件中就有一个直流电流产生，其方向是：由a到b，根据基本的电磁力定律可知，通有电流的导件ab和cd在磁场中会受到电磁力的作用。其大小为：

f=BxLI直流电动机原理分析25f—电磁力，单位是牛顿（N）Bx—导件所在位置的磁感应强度，单位是特斯拉（T）l—导件ab和cd的有效长度，单位是米（m）I—导件中流过的电流，单位是安培（A）直流电动机原理分析26由左手定则可以判断出电枢绕组所受的电磁转矩是逆时针方向的。为了使电动机能沿着一定的方向连续转动，就必须在线圈转动的情况下，保持进入N极下的线圈电流始终是一个方向，而S极下的电流是另一个方向。直流电动机原理分析27为了保证电机逆时针方向受力实现连续地逆时针方向转动，当导体ab在N极下的时候，电流方向是由a到b，当导体ab转到S极下时，电流就应该由b到a，同样导体cd中和电流也应作相应的改变。这个过程称为换向。直流电动机原理分析28直流发电机工作原理直流发电机是根据导体在磁场中作切割运动就会产生感生电动势这一基本的电磁理论而制成的。29直流发电机工作原理原动机拖动转子逆时针方向旋转，在线圈abcd中就有感生电动势产生，根据电磁感应定律可知，导体ab和cd中主生的感生电动势e相等。30直流发电机工作原理感生电动势的方向由右手定则确定，线圈中的感生电动势是导体ab和cd感应电势之和。电动势的方向是由低电位指向高电位。31直流发电机工作原理

d点应为低电位，a点应为高电位，相应电刷A端为高电位，为输出电源的正极，电刷B端为低电位，为输出电压为负极。32直流发电机工作原理线圈在外力作用下连续不断地旋转，所以导体ab和cd在不同一极下感应的电动势方向也随之变化，因此线圈中产生的感生电动势是交变的。33直流发电机工作原理通过换向片和电刷的配合，使N极下的导体始终与电刷的A相连，S极下的导体始终与B相连，从而就可在电刷间获得一个极性不变的直流电动势。34一、电枢感应电动势

由电磁感应定律确定一根导体产生的感应电动势，由电枢绕组的总导体数与支路数确定一条支路中的串联导体数；求支路导体中的感应电动势之和。得到直流电机感应电动势。其表达式为因此：任务三直流电动机的机械特性35一、电枢感应电动势

N—电枢总导体数a—电枢绕组并联支路对数Φ—气隙磁通，单位是韦伯（Wb）n—电动机转速，其单位是转/分（r/min）Ｐ－磁极对数36一、电枢感应电动势

直流电机感应电势的方向，由磁场的方向和转速的方向来确定的，只要改变其中的任一量的方向，则感生电动势的方向就会改变，其实际方向由右手定则确定。37一、电枢感应电动势

当直流电机运行于电动状态时，感应电动势的方向与电枢电流的实际方向相反，电机吸收电网电能，故称这时的感应电势为反电势。38

当直流电机运行于发电状态时，感应电动势的方向与电枢电流的实际方向相同。电枢绕组通过电刷输出电能。一、电枢感应电动势

39

二、直流电机的电磁转矩

直流电动机的电磁转矩是由电枢电流与气隙磁场的相互作用产生的电磁力所形成的。由于电枢绕组中各元件所产生的电磁转矩是同方向的，因此，只要根据电磁力理论计算出一根导体的平均电磁力及其转矩，乘上电枢绕组所有的导体数，就可计算出总的电磁转矩。其表达式为：—转矩常数40二、直流电机的电磁转矩电磁转矩的方向：电磁转矩的方向是由电枢绕组电流与磁场方向来确定的，只要改变其中任一个量的方向，则电磁转矩的方向就要改变，其实际方向由左手定则判断。—转矩常数41二、直流电机的电磁转矩当直流电机运行于电动工作状态时，电磁转矩的方向与转速的方向相同，起驱动的作用，为拖动转矩，说明此时的电机输出了机械能。—转矩常数42二、直流电机的电磁转矩当直流电机工作于发电（制动）状态时，其电磁转矩的方向与转速的方向相反，是制动转矩，说明此时电机在吸收机械能。—转矩常数

43三、直流电动机平衡方程式直流电动机平衡方程式是分析电动机运行状态的重要关系式:电动势平衡方程式功率平衡方程式转矩平衡方程式电压平衡方程式：由用基尔霍夫电压定律列出的电枢回路的方程：44三、直流电动机平衡方程式直流电机平衡方程式是分析电机运行的重要关系式电压平衡方程式，功率平衡方程式转矩平衡方程式。功率平衡方程式：由能量守恒基本定律得到45三、直流电动机平衡方程式直流电机平衡方程式是分析电机运行的重要关系式电压平衡方程式，功率平衡方程式转矩平衡方程式。46三、直流电动机平衡方程式直流电机平衡方程式是分析电机运行的重要关系式电压平衡方程式，功率平衡方程式转矩平衡方程式。转矩平衡方程式：由牛顿运动定律可知，当电动机稳定运行时，作用在转轴上的转矩应保持平衡。47四、功率与转矩的基本关系48五、直流电动机工作特性

直流电动机的工作特性是指在直流电动机电枢加额定电压、励磁不变,电枢电阻不变时,电动机的转速n、电磁转矩T、效率η与输出功率P2之间的关系。49转速特性50转矩特性51效率特性52六、他励直流电动机机械特性53他励直流电动机的人为机械特性电枢降压弱磁

为了满足生产机械加工的要求,还需要人为地改变电动机的参数,从而获得新的机械特性,称此为人为机械特性,从机械特性方程中可知,人为改变的参数降低电枢电压、电枢回路串电阻、弱磁通，从而可得到三种人为机械特性。电枢回路串电阻54起动对电流和转矩的要求电枢串电阻起动减压起动1.具有足够的起动转矩。2.电枢起动电流应限制到允许值之内。

任务四直流电动机的起动与反转55直流电动机的起动起动过程分析：串入全部的电枢电阻通电起动，进入第一组起动当到达切换点A，第一级起动完成。切除第一级电阻r1，电枢电流增大，电磁转矩增大，进入第二级起动点B，转速沿BC继续上升，重复上述过程，到C点后完成第二组起动。­切除第二级电阻r2，进入第三级起动­点D，转速上升到E点后,完成第三级起动。切除第三级电阻r3，进入固有曲线F点，最后转速沿固有曲线上升到稳定运行点G。起动对电流和转矩的要求电枢串电阻起动减压起动56直流电动机的起动起动过程分析串入全部的电枢电阻通电起动，进入第一组起动当到达切换点A，第一级起动完成。切除第一级电阻r1，电枢电流增大，电磁转矩增大，进入第二级起动点B，转速沿BC继续上升，重复上述过程，到C点后完成第二组起动。切除第二级电阻r2，进入第三级起动­点D，转速上升到E点后,完成第三级起动。切除第三级电阻r3，进入固有曲线F点，最后转速沿固有曲线上升到稳定运行点Ｗ。57直流电动机的起动起动对电流和转矩的要求电枢串电阻起动减压起动（1）起动电流ISt1的选择，技术标准规定，一般直流电动机的起动电流应限制在额定电流的2.5倍以内。相应的起动转矩基本上也在额定转矩的2.5以内。58直流电动机的起动起动对电流和转矩的要求电枢串电阻起动减压起动（2）切换电流ISt2必须大于起动时的负载电流，或切换转矩应大于起动时的负载转矩。一般选取为:59直流电动机的起动起动对电流和转矩的要求电枢串电阻起动减压起动（3）起动级数m的选取应根据控制设备的要求来定，一般不超过6级。（4）各段起动电阻值的确定，要求各级起动的起始电流和终点电流与起动电流和切换电流一致。60直流电动机的起动起动对电流和转矩的要求电枢串电阻起动减压起动

R1R2R3——各级电枢总电阻（3）起动级数m的选取应根据控制设备的要求来定，一般不超过6级。（4）各段起动电阻值的确定，要求各级起动的起始电流和终点电流与起动电流和切换电流一致。61直流电动机的起动起动对电流和转矩的要求电枢串电阻起动减压起动推广到m级（3）起动级数m的选取应根据控制设备的要求来定，一般不超过6级。（4）各段起动电阻值的确定，要求各级起动的起始电流和终点电流与起动电流和切换电流一致。62【例】他励直流电动机数据三级起动，求各段起动电阻

解：取起动电流:63直流电动机减压起动直流电动机的起动，可以通过降低电枢电压的方式来限制起动电流。起动开始瞬时：64直流电动机的反转由上式可知，要改变电磁转矩的方向，只需改变励磁磁通的方向或电枢电流的方向即可。方法有两个：①保持电枢绕组两端的电压极性不变，将励磁绕组反接；②保持励磁绕组电压极性不变，将电枢绕组反接。651.电枢回路串电阻调速2.改变电枢电压调速３.弱磁调速任务五

直流电动机的调速66直流电动机调速方法1.电枢回路串电阻调速过程分析电枢回路串电阻调速的特点保持直流电动机电枢电压不变，保持额定磁通不变，电枢回路串入附加电阻，其工作特性与机械特性为:67直流电动机调速方法设调速前电动机稳定运行于固有特性A点，电磁转矩等于负载转矩，稳定运行于转速nA。串入电枢电阻R瞬间，转速不能突变，因此电流、转矩减小切换到人为特性曲线上A`，由于这时的电磁转矩小于负载转矩，电动机作减速运动，转速下降，随着转速降低，反电动势下降，电流回升，电磁转矩回升，直到B点，电磁转矩与负载转矩相等，电动机稳定到下降后的转速nB。若串入的电阻更大，则曲线越软，运行转速越低。1.电枢回路串电阻调速过程分析电枢回路串电阻调速的特点68直流电动机调速方法

（1）

属于恒转矩调速性质；（2）由于串入电枢电阻，其转速就降低，因此在调速范围内不会超过额定转速，一般称为在基速以下调速。（3）理想空载转速不变，斜率随电阻的增大在而增大，特性变软。（4）若电动机所带负载为恒转矩负载，调速前后的电流、转矩不变，输入电功率不变，但串入的电阻越大，则电枢电阻损耗越大，转速越低，输出机械功率越小，所以电动机工作效率越低，其效率与速度成正比。1.电枢回路串电阻调速过程分析电枢回路串电阻调速的特点69直流电动机调速方法2.降低电枢电压的调速过程分析调速的特点电枢回路不串接附加电阻，励磁磁通为额定磁通，降低加在电枢绕组上的电源电压时。70直流电动机调速方法2.降低电枢电压的调速过程分析调速的特点当降低加在电枢绕组上的电源电压时，电动机由原来稳定的特性曲线A点，切换到降压后的特性曲线A`点，通过减速过程，到B点，电磁转矩与负载转矩达到新的平衡，于是就稳定运行于Ｂ点。71直流电动机调速方法

2.降低电枢电压的调速过程分析调速的特点（1）属于恒转矩调速性质；（2）由于电枢电压不允许超过其额定值，其转速就降低，因此在调速范围内不会超过额定转速，一般称为在基速以下调速。（3）转速随电压的降低而减小，斜率不变，即机械特性的硬度不变。（4）若电动机所带负载为恒转矩负载，调速前后的电流、转矩不变，随电枢电压的降低，输入电功率减小，转速下降，输出功率减小，其损耗基本不变，所以调压调速的效率是较高的。72直流电动机调速方法3.弱磁调速过程分析调速特点电枢回路不串入附加电阻，电枢两端加额定电压，按高效工作设计原则，直流电动机在额定工作状态时，其磁场是处于临界饱和，所以要通过改变磁通来进行调速，就只能在额定磁通以下进行调节，所以称其为弱磁调速。73直流电动机调速方法弱磁调速过程分析调速特点

当磁通减弱的瞬间，其电磁转矩的大小不但取决于磁通，更与电枢电流密切相关，磁通减小，电枢反电动势减小，电枢电流增大，所以电磁转矩反而增加，超过负载转矩（切换到弱磁特性A`点），电动机作加速运动，转速沿特性上升到B，电磁转矩与负载转矩相等，电动机以n=nB稳定运行。74直流电动机调速方法弱磁调速过程分析调速特点（1）弱磁调速属于恒功率调速性质。（2）由于弱磁升速的原因，调磁范围又只能在额定磁通以下调节，所以其转速超过额定转速，或称为在基速以上调速。（3）

随磁通减小，斜率增大，特性变软。（4）

若电动机所带负载为恒转矩负载，由于电动机输入电压不变，弱磁后，电流增大，输入电功率增加，但转速升高，则输出机械功率也增大了，所以电动机运行效率较高。75

生产机械的制动，可以通过机械和电气两种基本方式来实现，通常这两种方法配合使用。以下重点分析直流电动机的电气制动方法、特性及使用特点。电气制动是指电动机运行时，当电磁转矩与转速的方向相反时的工作状态。因为此时的电磁转矩对运动的电动机而言，起到了制动的作用，故称为电气制动，或称为制动工作状态。由于在电气制动工作状态下，电动机是将机械能转换成了电能，所以也被称为发电状态。根据运行电路和能量传递的不同特点，可分为能耗制动、反接制动和回馈制动三种方式。

任务六直流电动机的制动76能耗制动的条件能耗制动过程能耗制动特点将直流电动机的电枢绕组从直流电源断开，保持额定磁通不变；在电枢回路串入限流的制动电阻。能耗制动77初始状态电动机以稳定的转速运行于电动状态。当进行能耗制动时，切断电枢绕组的电源，输入电压为零，但由于惯性的作用，转子继续旋转，从而切割磁场，在电枢中产生感应电动势，由电枢电动势向闭合的电枢回路提供电流，电流方向与电枢电势方向相同，所以称其为发电状态，而磁场方向不变，而电流的方向变了，所以电磁转矩的方向变了，与转速方向相反，故称其为制动工作状态。能耗制动的条件能耗制动过程能耗制动特点一、能耗制动78（1）在能耗制动时，机械特性方程为：能耗制动的条件能耗制动过程能耗制动特点一、能耗制动79（2）电枢电流反向，其产生的电磁转矩也反向，起制动作用，，所以此时的电枢电流称制动电流。其最大值在能耗制动的起点。为了保证能耗制动过程的安全，通常限制最大制动电流不超过（2~2.5）IN，所以能耗制动限流电阻的取值范围：能耗制动的条件能耗制动过程能耗制动特点一、能耗制动80

（3）能量传递关系：系统将本身贮存的动能发电，转换成电能，，消耗在电枢回路的电阻上。能耗制动的条件能耗制动过程能耗制动特点一、能耗制动81二、反接制动直流电动机反接制分为两种，一种是电源反接制动，另一种是倒拉反接制动电源反接制动倒接反接制动（1）电源反接制动的条件：将电枢电源的极性接反，同时电枢回路中串入限流制动电阻，磁场大小、方向不变。82二、反接制动直流电动机反接制分为两种，一种是电源反接制动，另一种是倒拉反接制动电源反接制动倒接反接制动（2）电源反接制动运行分析：假若电动机初始状态为电动运行状态，现将电源接反，从图中可知，其电枢电流反向，所以电磁转矩反向，与电动机转速方向相反，成为制动转矩，所以称此状态为电源反接制动。这时的电流从电枢电动势的正极流出，说明电动机在输出电能，而电流也从电源的正极流出回到负极，故电源也在向电动机提供电能，这时的电流将很大，必须串入限流的制动电阻，将电流限制在允许范围之内。83二、反接制动直流电动机反接制分为两种，一种是电源反接制动，另一种是倒拉反接制动电源反接制动倒接反接制动（3）电源反接的基本特点:将直流电动机的工作特性方程及机械特性方程中的电压取反即可。在电源反接过程中，电动机将系统动能发电，电源同时也在向电动机输入电能，这些能量大都消耗在电枢回路的电阻上。由于加有反向电源电压，在制动速度为零时，就标志着制动阶段结束，若不及时切除电源或进行机械抱闸，电动机将进入反向电动运行。84二、反接制动直流电动机反接制分为两种，一种是电源反接制动，另一种是倒拉反接制动电源反接制动倒接反接制动（1）倒拉反接制动的条件：电动机所带负载为位能性负载时，电枢回路串有较大的限流制动电阻。倒拉反接制动大都应用于起重机等拖动系统中。85二、反接制动直流电动机反接制分为两种，一种是电源反接制动，另一种是倒拉反接制动电源反接制动倒接反接制动

当电枢回路串入大的限流电阻R后，特性变软，电枢电流减小，电磁转矩小于负载转矩，电动机转速下降，随着转速下降，反电动势减小，电枢电流、电磁转矩要回升，当转速降到零时，电磁转矩还是比负载转矩小，此时的电动机就会在负载转矩的作用下反转于C点，转速方向与电磁转矩相反，电磁转矩成了制动转矩。由于转速反向，使得电枢电势反向，故也称发电工作状态。86二、反接制动直流电动机反接制分为两种，一种是电源反接制动，另一种是倒拉反接制动电源反接制动倒接反接制动（2）倒拉反接制动特点由于电源电压、电枢电动势、电枢电流的方向相同，所以电源在向电动机供电，电动机也在利用机械能发电，能量大都消耗在电枢回路的电阻上。电枢回路串入的限流电阻越大，则倒拉反接速度越大。其原因是由于电阻消耗的能量增大了（负载为恒转矩负载），而电源提供的能量不变（输入的电压、电流不变），电动机发出的电能就增大，所以倒拉转速增大。87三、回馈制动（再生发电制动）回馈制动是指在外力的作用下，电动机的实际转速n超过了理想空载速度n0，电枢电动势大于电源电压，从而使电枢电流反向，与电枢电动势的方向相同，而与电源极性相反，显然电动机此时输出电能，电源则在吸收电能，电动机处于发电工作状态。电枢电流的反向使得电磁转矩的方向改变，与转速的方向相反，成为制动转矩。88三、回馈制动（再生发电制动）特点：在回馈制动过程中，电动机将机械能转变成电能并馈送回电网。故称回馈制动。89直流电动机和其他电动机一样，在使用前应按产品使用说明书认真检查，以避免发生故障、损坏电动机和有关设备。在使用直流电动机时，应经常观察电动机的换向情况，还应注意电动机各部分是否有过热情况。在运行中，直流电动机的故障是多种多样的，产生故障的原因较为复杂，并且互相影响。当直流电动机发生故障时，首先要对电动机的电源、线路、辅助设备和电动机所带负载进行仔细的检查，看它们是否正常，然后再从电动机机械方面加以检查，如检查电刷架是否有松动、电刷接触是否良好、轴承转动是否灵活等。就直流电动机的内部故障来说，多数故障会从换向火花增大和运行性能异常反映出来，所以要分析故障产生的原因，就必须仔细观察换向火花的显现情况和运行时出现的其他异常情况，通过认真地分析，根据直流电动机内部的基本规律和积累的经验做出判断，找到原因。任务七直流电动机的故障分析及维修90

直流电动机的常见故障与处理方法故障现象可能原因处理方法电

刷

下

火

花

过

大1．电刷与换向器接触不良2．刷握松动或装置不正3．电刷与刷握配合太紧4．电刷压力大小不当或不均5．换向器表面不光洁、不圆或有污垢6．换向片间云母凸出7．电刷位置不在中性线上8．电刷磨损过度，或所用牌号及尺寸不符9．过载10．电机底脚松动，发生振动11．换向极绕组短路12．电枢绕组断路或电枢绕组与换向器脱焊13．换向极绕组接反14．电刷之间的电流分布不均匀15．电刷分布不等分16．电枢平衡未校好1．研磨电刷接触面，并在轻载下运转30—60分钟2．紧固或纠正刷握装置3．略微磨小电刷尺寸4．用弹簧秤校正电刷压力，使其为12～17kPa5．清洁或研磨换向器表面6．换向器刻槽、倒角、再研磨7．调整刷杆座至原有记号之位置，或按感应法校得中性线位置

8．更换新电刷9．恢复正常负载10．固定底脚螺钉11．检查换向极绕组，修理绝缘损坏处12．查找断路部位，进行修复13．检查换向极的极性，加以纠正14．（1）调整刷架等分（2）按原牌号及尺寸更新新电刷15．校正电刷等分16．重校转子动平衡91

直流电动机的常见故障与处理方法故障现象可能原因处理方法电动机不能起动1．无电源2．过载3．启动电流太小4．电刷接触不良5．励磁回路断路1．检查线路是否完好，启动器连接是否准确，保险丝是否熔断2．减少负载3．检查所用启动器是否合适4．检查刷握弹簧是否松弛或改善接触面5．检查变阻器及磁场绕组是否断路，更换绕组92

直流电动机的常见故障与处理方法故障现象可能原因处理方法电动机转速不正常1．电动机转速过高，且有剧烈火花2．电刷不在正常位置3．电枢及磁场绕组4．串励电动机轻载或空载运转5．串励磁场绕组接反6．磁场回路电阻过大1．检查磁场绕组与启动器连接是否良好，是否接错，磁场绕组或调速器内部是否断路2．所刻记号调整刷杆座位置3．查是否短路4．增加负载5．纠正接线6．检查磁场变阻器和励磁绕组电阻，并检查接触是否良好93

直流电动机的常见故障与处理方法故障现象可能原因处理方法电枢冒烟1．长时间过载2．换向器或电枢短路3．负载短路4．电动机端电压过低5．电动机直接启动或反向运转过于频繁6．定、转子相擦1．立即恢复正常负载2．查找短路的部位，进行修复3．检查线路是否有短路4．恢复电压至正常值5．使用适当的启动器，避免频繁的反复运转6．检查相擦的原因，进行修复94

直流电动机的常见故障与处理方法故障现象可能原因处理方法磁场线圈过热1．并励磁场绕组部分短路2．电机转速太低3．电机端电压长期超过额定值1．查找短路的部位，进行修复2．提高转速至额定值3．恢复端电压95直流电动机拆装、修理后，必须经检查和实验后才能使用。检修项目检修后欲投入运行的电动机，所有的紧固元件应拧紧，转子转动应灵活。此外还应检查下列项目：1）检查出线是否正确，接线是否与端子的标号一致，电动机内部的接线是否有碰触转动的部件。2）检查换向器的表面。应光滑、光洁、不得有毛刺、裂纹、裂痕等缺陷。换向片间的云母片不得高出换向器的表面，凹下深度为1~1.5mm。3）检查刷握。刷握应牢固而精确地固定在刷架上，各刷握之间的距离应相等，刷距偏差不超过1mm。4）检查刷握的下边缘与换向器表面的距离、电刷在刷握中装配的尺寸要求、电刷与换向片的吻合接触面积。

直流电动机修理后的检查和实验962）绕组直流电阻的测量采用直流双臂电桥来测量，每次应重复测量三次，取其算术平均值。测得的各绕组的直流电阻值，应与制造厂或安装时最初测量的数据进行比较，相差不得超过2%3）确定电刷中性线常采用的方法有以下三种：（1）感应法。将毫伏表或检流计接到电枢相邻的两极下的电刷上，将励磁绕组经开关接至直流低压电源上。使电枢静止不动，接通或断开励磁电源时，毫伏表将会左右摆动，移动电刷位置，找到毫伏表摆动最小或不动的位置，这个位置就是中性线位置。（2）正反转发电机法。将电机接成他励发电机运行，使输出电压接近额定值。保持电机的转速和励磁电流不变，使电机正转和反转，慢慢移动电刷位置，直到正转与反转的电枢输出电压相等，此时的电刷位置就是中性位置。直流电动机修理后的检查和实验975）电刷压力弹簧的压力。一般电机应为12~17kPa；经常受到冲击振动的电机应为20—40kPa。同一电机内各电刷的压力。一般电机内各电刷的压力与其平均值的偏差不应超过10%。6）检查电机气隙的不均匀度。当气隙在3mm以下时，其最大容许偏差值不应超过其算术平均值的20%；当气隙在3mm以上时，偏差不应超过算术平均值的10%。测量时可用塞规在电枢的圆周上检测各磁极下的气隙，每次在电机的轴向两端测量。2．实验项目1）绝缘电阻测试对500V以下的电机，用500V的摇表分别测各绕组对地及各绕组与绕组之间的绝缘电阻，其阻值应大于0.5MΩ。

直流电动机修理后的检查和实验982）绕组直流电阻的测量采用直流双臂电桥来测量，每次应重复测量三次，取其算术平均值。测得的各绕组的直流电阻值，应与制造厂或安装时最初测量的数据进行比较，相差不得超过2%3）确定电刷中性线常采用的方法有以下三种：（1）感应法。将毫伏表或检流计接到电枢相邻的两极下的电刷上，将励磁绕组经开关接至直流低压电源上。使电枢静止不动，接通或断开励磁电源时，毫伏表将会左右摆动，移动电刷位置，找到毫伏表摆动最小或不动的位置，这个位置就是中性线位置。

直流电动机修理后的检查和实验99（3）正反转电动机法。对于允许可逆运行的直流电动机，在外加电压和励磁电流不变的情况下，使电动机正转和反转，慢慢移动电刷位置，直到正转与反转的转速相等，此时电刷的位置就是中性线位置。4）耐压实验在各绕组对地之间和各绕组之间，施加频率为50Hz的正弦交流电压。施加的电压值为：对1KW以下、额定电压不超过36V的电机，加500V+2倍额定电压，历时1min不击穿为合格；对1KW以上、额定电压在36V以上的电动机，加1000V+2倍额定电压，历时1min不击穿为合格。5）空载试验应在上述各项试验都合格的条件下进行。将电机接入电源和励磁，使其在空载下运行一段时间，观察各部位，看是否有过热现象、异常噪声、异常振动或出现火花等，初步鉴定电机的接线、装配和修理的质量是否合格。

直流电动机修理后的检查和实验100（6）负载试验一般情况可以不进行此项试验。必要时可结合生产机械来进行。负载试验的目的是考验电动机在工作条件下的输出是否稳定。对于发电机主要是检查输出电压、电流是否合格；对电动机，主要是看转矩、转速等是否合格。同时，检查负载情况下各部位的温升、噪声、振动、换向以及产生的火花等是否合格。(7）超速试验目的是考核电动机的机械强度及承受能力。一般在空载下进行，使电动机超速达120%的额定转速，历时2min，机械结构没有损坏及没有残余变形为合格。

直流电动机修理后的检查和实验101直流电机实现直流电能与机械能相互转换的电气设备。有直流电动与直流发电机两种基本类型，将直流电能转换成机械能的的称直流电动机，将机械能转换成电能的称直流发电机。直流电机的基本工作原理理论基础是电磁定律，利用旋转的电枢导体切割磁场产生感应电电势，通电的电枢导体在磁场中受到电磁力作用，从而完成电能与机械能的转换。直流电机的磁场主磁场与电枢反应磁场两类，是直流电机能量转换的基础。主磁极励磁的方式可分为三类，他励（并励）方式的机械特性较硬，串励方式的直流电机机械特性较软，而复励特性界于前两种特性之间。小结102小结电枢感应电势与电磁转矩是直流电机的两个重要参数。电压平衡方程、转矩平衡方程、功率平衡方程是分析计算直流电机主要基础。直流电动机的工作特性、机械特性是直流电动机拖动运行的基础，他励直流电动机固有特性较硬，改变特性的人为方法有三种，即电枢串电阻的人为特性，为一蔟放射曲线特性；降低电枢电压的人为特性为一组与固有特性平行曲线；改变磁通的人为特性，特性曲线较软。直流电动机的起动要限制起动电流在其允许值之内，常用的起动方法有电枢串电阻起动与减压起动两种。103小结直流电动机的调速有三种，电枢串电阻调速，降低电枢电压调速，弱磁调速。电枢串电阻调速与降低电枢电压调速属于恒转矩调速性质，在基速以下调速；弱磁调速属于恒功率调速性质，在基速以上调速。直流电动机的电气制动方法有三种。能耗制动将动能转变成电能，大部分消耗在电枢回路电阻上，能实现快速停车制动；反接制动包含了电源反接制和倒拉反接制动，其能量关系为，电动机将机械能发电，电网仍在供电，大部分能量消耗在回路电阻中；回馈制动则是电动机的转速超过理想空载转速，电动机将机械能发电并馈送回电网。104任务目标（1）了解交流伺服电动机的结构。（2）掌握交流伺服电动机的工作原理。（3）掌握交流伺服电动机的常见故障并能及时排除故障。１.交流伺服电动机的结构交流伺服电动机是两相异步电动机定子槽内嵌有两套相位差900空间电角度的定子绕组，一套为励磁绕组，另一套为控制绕组。转子：有鼠笼式绕组、空心杯转子两类项目八伺服电动机

任务一交流伺服电动机

模块四控制电机

交流伺服电动机结构交流杯形伺服电动机1励磁绕组；2控制绕组；3内定子；4外定子；5转子；2．基本工作原理问题在于一旦转动起来以后，当控制电压减到零时，此时相当于运行中的单相异步电动机，电动机不会停下来，称为“自转”，这是交流伺服电动机不允许的。控制电压为零特性控制电压不为零特性交流伺服电机机械特性3．控制方式（1）幅值控制，这种控制是通过改变控制电压的幅值来改变电动机速度。而控制电压与励磁电压的相位差始终保持在900。当控制电压的幅值增加时，转速也增大。（2）相位控制，保持控制电压的幅值不变，改变控制电压的相位，电动机的速度也相应改变。当控制电压与励磁电压的相位差增大时，转速也增大。（3）幅-相控制，同时改变幅值与相位来达到改变转速的目的。二．常见故障及排除任务目标（1）了解直流伺服电动机的结构。（2）掌握直流伺服电动机的工作原理。（3）掌握直流伺服电动机的常见故障并能及时排除故障。任务二直流伺服电动机

1．基本结构直流伺服电动机的结构与普通小型直流电动机相同，由定子和转子两部分组成。定子的作用是建立磁场，励磁方式可分为他励式和永磁式。永磁式直流伺服电动机，不需要励磁绕组和励磁电源，结构简单，特别适用于小功率的场合。转子铁心与普通电动机一样，用硅钢片冲制叠压而成，在表面上开有槽，用来嵌放电枢绕组，经换向器和电刷与外电路相连。2．工作原理当将直流电压通入直流伺服电动机时，其转速就由所加的信号控制电压决定。若信号电压加在电枢绕组两端，称为电枢控制；若信号电压加在励磁绕组两端，则称为磁场控制

。具体电枢控制接线原理图。直流伺服电动机工作原理图３.型号参数

JSF-60-40-30-DF-100

JSF:无刷直流伺服电动机。

60：电动机的外径，单位：mm。

40：额定功率，以10Ｗ为单位，即额定功率为400Ｗ。

30：额定转速，以100为单位，即额定转速为3000rpm。Ｄ：额定电压，Ａ：24Ｖ；Ｂ：36Ｖ；Ｃ：48Ｖ；Ｄ：72Ｖ。Ｆ：装配选项，Ｋ：键槽；Ｆ：扁平轴；Ｓ：光轴；Ｇ：减速机；Ｐ：特殊制作。

100：编码器分辨率。步进电动机的结构和分类反应式步进电动机工作原理

项目9步进电动机

任务一步进电动机的基本结构及工作原理

步进电动机的结构和分类

（1）按运动方式可分为旋转步进电动机直线步进电动机平面步进电动机(2)工作原理可分为反应式永磁式三相反应式步进电动机的结构

反应式步进电动机工作原理分析步进电动机就可按一定步进角一步一步旋转运动。从一相通电，换到另一相通电称做一拍。这三相（不同于三相交流电的三相），依次通电的运行方式，称为三相单三拍运行方式。即U→V→W（一周期通电三拍运行方式）。如果U、V两相同时通电，转子轴线将转到U、V两相的合成轴线上，如此按两两通电循环下去，称为三相双三拍运行方式。即UV→VW→WU（一周期通电三拍运行方式）。如果按单双组合方式通电，即U→UV→V→VW→W→WU，即一周期通电六拍，有三个单拍，三个双拍。其步距角为三拍的一半，此称为三相六拍运行方式。反应式步进电动机的工作原理步距角的计算设转子齿数为Zr，N拍反应式步进电机每一齿距为3600/Zr，而每一拍转过的角度是齿距的1/N，因此可知步距角:三、型号表示

1．反应式步进电动机型号的表示型号为110BF3的电动机其含义如下：

110：表示电动机的外径（单位为mm）；

BF：表示反应式步进电动机；

3：表示定子绕组为三相。

2．混合式步进电动机型号的表示型号为55BYG4步进电动机其含义如下：

55：表示电动机的外径为55mm;

BYG：表示为混合式步进电动机；

4：表示励磁绕组的相数为四相。任务一同步电机概述同步电机是一种交流电机，其工作原理是转子转速恒等于电枢旋转磁场的转速，即转子转速与电枢电流的频率之间存在一种严格不变的关系。二、任务目标（1）了解同步电机的结构。（2）了解同步电机的工作原理。项目十同步电机

同步电机同步电机基本结构同步电机基本结构同步电机由定子铁心、定子绕组、机座和转子中的磁极铁心与励磁绕组组成。根据励磁方式的不同又分为直流励磁和永磁式两种。同步电机工作原理同步电动机的转子做成凸极式的，安装在磁极铁心上面的磁场线圈是相互串联的，接成具有交替相反的极性，并有两根引线连接到装在轴上的两只滑环上面。磁场线圈是由一只小型直流发电机或蓄电池来激励，在大多数同步电动机中，直流发电机是装在电动机轴上的，用以供应转子磁极线圈的励磁电流。由于这种同步电动机不能自动起动，所以在转子上还装有鼠笼式绕组而作为电动机起动之用。鼠笼绕组放在转子的周围，结构与异步电动机相似。当在定子绕组通上三相交流电源时，电动机内就产生了一个旋转磁场，鼠笼绕组切割磁力线而产生感应电流，从而使电动机旋转起来。电动机旋转之后，其速度慢慢增高到稍低于旋转磁场的转速，此时转子磁场线圈经由直流电来激励，使转子上面形成一定的磁极，这些磁极就企图跟踪定子上的旋转磁极，这样就增加电动机转子的速率直至与旋转磁场同步旋转为止。同步电机同步电机运行方式发电机：是最主要的运行方式。电动机：是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。补偿机：同步电动机的电流在相位上是超前于电压的，即同步电动机是一个容性负载。为此，在很多时候，同步电动机是用以改进供电系统的功率因数的，接于电网作为同步补偿，这时电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。同步电机同步电机的起动①异步起动法：在电动机主磁极极靴上装设笼型起动绕组。起动时，先使励磁绕组通过电阻短接，而后将定子绕组接入电网。依靠起动绕组的异步电磁转矩使电动机升速到接近同步转速，再将励磁电流通入励磁绕组，建立主极磁场，即可依靠同步电磁转矩，将电动机转子牵入同步转速。②辅助电动机起动法：通常选用与同步电动机同极数的感应电动机（容量约为主机的10～15%）作为辅助电动机，拖动主机到接近同步转速，再将电源切换到主机定子，励磁电流通入励磁绕组，将主机牵入同步转速。同步电机型号参数以TDMK118/56-10为例说明同步电动机型号表示方法。T：同步电机。D：电动机。M：配套磨机。K：配套矿山机械。118：定子铁心外径1180mm。10：磁极数。功率800KW，电压6000V。同步电机任务二永磁同步电动机永磁同步电机是同步电机的一种形式之一，其定子结构没有变化，只是转子的结构和材料发生了较在的变化。由于电机效率高、功率密度高和体积小等优点广泛应用于新能源电动汽车领域。（1）了解永磁同步电机的基本结构。（2）掌握永磁同步电机的工作原理。永磁同步电机永磁同步电动机的结构永磁同步电机永磁同步电动机的结构定子永磁同步电机永磁同步电动机的结构表面凸出式永磁转子永磁同步电机永磁同步电动机的结构表面嵌入式永磁转子永磁同步电机永磁同步电动机的结构内埋式永磁转子永磁同步电机永磁同步电动机的结构径向式布置的转子永磁同步电机永磁同步电动机的结构内埋径向式布置的转子永磁同步电机永磁同步电动机的结构内埋径向式布置的转子永磁同步电机异步起动永磁同步电动机的结构异步起动永磁同步电动机采用变频调速器大大增加了电机成本，在不需要调速的场合，直接用三相交流电供电的方法，在永磁转子上加装笼型绕组。有笼型绕组的永磁转子在接通电源旋转磁场一建立，就会在笼型绕组感生电流，转子就会像交流异步电动机一样起动旋转，当转速接近旋转磁场的同步转速时就会跟上同步旋转。这就是异步起动永磁同步电动机，是近些年开始普及的节能电机。为了安装笼型绕组，在转子铁心叠片圆周上冲有许多安装导电条的槽（孔），槽的形状可为方形、圆形或类似普通转子的嵌线槽。永磁同步电机异步起动永磁同步电动机的结构异步起动永磁同步电动机采用变频调速器大大增加了电机成本，在不需要调速的场合，直接用三相交流电供电的方法，在永磁转子上加装笼型绕组。有笼型绕组的永磁转子在接通电源旋转磁场一建立，就会在笼型绕组感生电流，转子就会像交流异步电动机一样起动旋转，当转速接近旋转磁场的同步转速时就会跟上同步旋转。这就是异步起动永磁同步电动机，是近些年开始普及的节能电机。为了安装笼型绕组，在转子铁心叠片圆周上冲有许多安装导电条的槽（孔），槽的形状可为方形、圆形或类似普通转子的嵌线槽。永磁同步电机异步起动永磁同步电动机的结构为了安装笼型绕组，在转子铁心叠片圆周上冲有许多安装导电条的槽（孔），槽的形状可为方形、圆形或类似普通转子的嵌线槽，永磁同步电机异步起动永磁同步电动机的结构异步起动永磁同步电动机采用变频调速器大大增加了电机成本，在不需要调速的场合，直接用三相交流电供电的方法，在永磁转子上加装笼型绕组。有笼型绕组的永磁转子在接通电源旋转磁场一建立，就会在笼型绕组感生电流，转子就会像交流异步电动机一样起动旋转，当转速接近旋转磁场的同步转速时就会跟上同步旋转。这就是异步起动永磁同步电动机，是近些年开始普及的节能电机。为了安装笼型绕组，在转子铁心叠片圆周上冲有许多安装导电条的槽（孔），槽的形状可为方形、圆形或类似普通转子的嵌线槽。永磁同步电机永磁同步电动机的结构异步起动永磁同步电动机的结构永磁同步电机永磁同步电动机的结构异步起动永磁同步电动机笼型转子结构同步电机永磁同步电机的基本工作原理

异步起动同步电动机工作原理

永磁同步电机的原理如下：由电网供电（频率不变）的永磁同步电动机的转子会安装有笼型绕组，在电动机的定子绕组中通入三相电流后就会在电动机的定子绕组中形成旋转磁场，从而在笼型绕组中产生感生电流、电磁转矩，转子就会像交流异步电动机一样起动旋转，当转速接近旋转磁场的转速时就会跟上同步旋转。所以可以把永磁同步电机的起动过程看成是由异步起动阶段和牵入同步阶段组成的。在异步起动的开始阶段，电动机的转速是从零开始逐渐增大的。在起动过程中，起动转矩，只有异步转矩是驱动性电动机就是以这转矩来得以加速的，其他的转矩大部分以制动性质为主。在电动机的速度由零增加到接近定子的磁场旋转转速时，在永磁体脉振转矩的影响下永磁同步电机的转速有可能会超过同步转速，而出现转速的超调现象。但经过一段时间的转速振荡后，最终在同步转矩的作用下而被牵入同步运行。同步电机永磁同步电机的基本工作原理

无笼型起动绕组同步电动机工作原理

现代变频调速用永磁同步电动机，通常不会在转子上不安装笼型绕组。这种电动机不能直接通入工频的三相交流电起动，因转子惯量大，磁场旋转太快，静止的转子根本无法跟随磁场起动旋转，所以这种永磁同步电动机的电源采用变频调速器提供，起动时变频器输出频率从0开始连续升高到工作频率，电动机转速随着变频器输出频率的升高而同步升高。只要改变变频器输出频率即可改变电动机的转速，是一种很好的变频调速电动机。同步电机永磁同步电型号以TYC22－3000Z－180M－2为例说明同步电动机型号表示方法。TYC：永磁同步电动机。22：额定功率，22KW。3000：同步转速，3000r/min。Z:铸铝或铸铁机座。180：中心高，180mm。M：中号机座。2：磁极数。任务六自动往复循环控制模块五三相异步电动机的拖动控制与典型电路任务四按钮互锁的正反转控制任务五双重互锁的正反转控制任务二单向旋转控制电路任务三接触器互锁的正反转控制电路项目十三相异步电动机的典型控制电路

任务一低压电器与电气控制基本知识149任务七顺序控制电路

任务八电动机的多地控制电路任务九笼型电动机的Y—Δ降压起动任务十三相异步电动机的反接制动

任务十一三相异步电动机的能耗制动任务十二电气控制电路的常见故障与维修

150

本模块将介绍常用控制电器的基本原理，结构要求及使用特点；常用控制电路的分析方法。

151任务一低压电器与电气控制基础知识低压电器的基础接触器

继电器熔断器低压断路器与低压开关152按动作方式分为如下两类型:自动电器非自动电器按用途可分为三类:控制电器保护电器执行电器主令电器

低压电器的基础153控制电器

用来控制电动机的起动、制动、调速等动作的电器。如接触器、继电器、磁力起动器等。154保护电器用来保护电动机和生产机械，保证其安全运行。如熔断器、电流继电器、热继电器、欠压继电器等。155执行电器用来完成某种动作或传送功能的电器。如电磁铁、电磁离合器、步进电动机、伺服电动机等。156主令电器用于自动控制系统中发送动作指令的电器。如按钮、转换开关、行程开关等。157电磁式电器的基本结构电磁系统由铁心（衔铁）、静铁心、电磁线圈组成，是各种电磁式电器的感受部件，输人的是电压或电流信号，其主要作用是将输入电压或电流信号通过电磁关系转换成机械力，带动触点动作。

电磁系统158基本工作原理当线圈通电后，→产生电磁场，磁通经过衔铁、静铁心、工作气隙形成闭合回路，→产生电磁吸引力→当电磁吸力超过衔铁的反作用复位弹簧的拉力→将衔铁吸下→与衔铁相连的触头动作。159交流电磁铁通入的是单相交流电，由于电流有过零点，故电磁力也有过零点，这就造成了衔铁的振动，产生噪声，降低了工作的可靠性。为了消除振动，所以在交流铁心上安装短路环.160触点系统触点是一切有触点电器的执行部件，用来接通和断开电路按其结构形式可作为桥式触头和指式触头。161灭弧装置——灭弧罩由耐弧陶土、在棉水泥或耐弧塑料制成。利用灭弧罩与电弧接触冷却使电弧熄灭。——灭弧栅灭弧栅片由许多镀铜薄钢片组成。利用栅片与电弧接触，使电弧被栅片分隔冷却，从而达到灭弧的目的。——磁吹灭弧基本的原理是利用吹磁线圈产生的电磁力引导电弧与弧罩接触，达到冷却灭弧目的。——多纵缝灭弧利用纵缝灭弧罩，引导电弧进处纵缝冷却灭弧。162基本结构:接触器163触点及符号:接触器线圈、

主触头、常开辅助触头、d常闭辅助触头164通常采用的交流接触器:

接触器a、CJ10-40b、CJ10-60c、CJ10-120165接触器的选择参数及选择原则：接触器（1）额定电压指主触头额定电压，应等于负载额定电压。通常分级为：交流接触器有380、660、1140V；直流接触器有220、440、660V。（2）额定电流指主触头额定电流，应与负载额定电流一致。CJ20系列交流接触器的电流等级有10、32、80、125、200、315、400、630A；CZ18直流接触器电流等级有40、80、160、315、630、1000A。（3）电磁线圈额定电压交流线圈电压等级有36、127、220、380V；直流线圈电压等级有24、48、110、220V。（4）触头数目其常开、常闭触头数目应能满足控制需求。（5）额定操作频率

通常交流接触器为600次/h；直流接触器为1200次/h

。166继电器1．电磁式继电器2．时间继电器3.热继电器4．速度继电器1671．电磁式继电器:1底座2反力弹簧3、4调节螺丝钉5非磁性垫片6衔铁7铁心8电磁线圈9触头168

（1）电磁式电流继电器电流继电器线圈与负载串联，用来反映的是负载电流，故线圈匝数少，导线粗，阻抗小。电流继电器可按电流参量来控制控制电动机的运行，又可对电动机进行欠流、过流保护。过流继电器：在电流正常工作时，不动作，当电流超过整定过流值时，继电器动作，（常闭触头断开，常开触头闭合）。过流继电器整定值一般为1.1～4倍额定电流。欠流继电器：在正常工作时，继电器动作（衔铁吸合），当低于整定值时，则衔铁释放，触头复原。169（2）电压继电器电压式继电器反映的是电压信号。使用时，电压继电器线圈与负载并联，其线圈匝数多，径细，常用的有欠（零）压继电器和过电压继电器。过电压继电器：电路正常工作时，过电压继电器不动作，当电路超过某一整定值时（105%～120%），过电压继电器吸合动作，对电器实现过压保护。欠电压（零）继器：电路正常工作时继电器吸合，当电压降到某一整定值时（30%～50%），欠电压继电器释放，实现欠压保护。而零压保护是电路电压降到（5%～25%）时，释放。（3）中间继电器中间继电器实质是电压继电器，但具有较多的触头，触头容量也较大，动作灵敏。用于控制中的中间逻辑转换。1702．时间继电器a、通电延时b、断电延时171时间继电器图形符号1723.热继电器热继电器是一种利用电流的热效应原理来进行工作的保护电器。主要用于电动机的过载保护。1双多属片；2线圈；3导板；4推杆；5凸轮；6弹簧；7复位按钮；8静触头；9动触头；10接线端173常用的熔断器类型:瓷揷式(RC)熔断器1动触头；2熔体；3瓷插件；4静触头；5瓷座174常用的熔断器类型

螺旋式（RL）

方便使用于工业控制中;175常用的熔断器类型

螺旋式（RL）1底座；2熔体3瓷帽176常用的熔断器类型

填料式（RT）1铜圈；2熔断管；3管帽；4插座5垫圈；6熔体；7熔片177熔断器的选用（1）熔断器类型选择:应根据电路的要求、使用场合和安装条件选择。（2）额定电压的选择:其额定电压应大于或等于线路的工作电压。（3）熔断器额定电流的选择:其额定电流必须大于或等于熔体的额定电流。（4）熔体额定电流选择:①对电炉、照明等电阻性负载的保护，应等于或稍大于电路的工作电流。②保护单台电动机时，考虑到起动冲击，熔体额定电流应按下式计算：多台电动机时，熔体电流应按下式计算：

178

低压断路器与低压开关刀开关组合开关主令开关低压断路器179刀开关（HK）1出线座；2熔丝；3触刀座；40瓷底座；5进线座；6瓷柄；7触刀；180刀开关操作规程用（1）胶壳刀开关由手柄、熔丝、触刀座和底座组成，如图所示。胶壳使电弧不致飞出灼伤操作人员，防止极间电弧造成电源短路；熔丝起短路保护作用。刀开关安装时，手柄要向上，不得倒装或平装。若倒装时，手柄有可能因自动下滑而引起误合闸，造成人身事故。接线时，应将电源线接在上端，负载接在熔丝的下端。型号HK1、HK2等。181铁壳开关（型号HH4）1触刀；2夹座；3熔断器；4速断弹簧；5手柄

操作机构具有两个特点：一是采用储能合闸方式，在手柄转轴与底座间装有弹簧，以执行合闸与分闸，在速断弹簧的作用下，动触头与静触头分开，使电弧迅速拉长而熄灭；二是具有机械联锁，当铁盖打开时，刀开关被卡住，不能操作合闸。铁壳合上，操作规程手柄使开关合闸后，铁壳不能打开。

182刀开关选取原则：选取型式应根据控制的要求，安装条件，及安全需要来确定。刀的极数要与电源进线相数相等。刀开关的额定电压应与所控制的线路额定电压一致或略大于一点。刀开关的额定电流应等于或大于负载额定电流。183组合开关（型号HZ10系列）组合开关在机床电气控制中用作电源引入开关，也可用来直接控制小容量三相异步电动机非频率正反转。组合开关由动触头、静触头、方开转轴、手柄、定位机构及外壳组成。基动触头分别叠装在数层绝缘座内.转动手柄，每层的动触片随着方形手柄转动，并使静触片插入对应的动触片内，接通电路。184低压断路器结构低压断路器又称空气开关，多用于不频率地转换及起动电动机，对线路、电器设备及电动机实行保护，当发生严重过载、短路及欠电压时能自动切断电源，起到保护作用。185低压断路器结构低压断路器的主触头是靠手动操作或电动合闸的186低压断路器结构过流脱扣器线圈电器线圈与主电路串联。当电路发生短路，过流继电器脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣器机构动作，使主触头断开主电路。187低压断路器结构当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片向上弯曲，推动自由脱扣器机构动作，主触头断开主电路。188低压断路器结构正常工作电压情况下，欠压脱扣器衔铁被吸下，保持主触头闭合，当电路欠压时，欠压继电器衔铁被释放，使自由脱扣器动作（被顶开），合主电路断开，起到保护作用。189低压断路器结构分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断电的，在需要远距离控制时，按下起动按扭，使线圈通电衔铁带动自由脱扣器机构动作，使主触头断开。190主令开关（按钮、LA系列）起动按钮;停止按钮;复合按钮

常用的按钮按用途和结构的不同，可分为起动按钮、停止按钮和复合按钮等。起动按钮采用绿色钮帽，带有常开触头、当按下按钮帽，常开触头闭合，接通起动控制回路；手指松开，常闭触头断开。停止按钮采用红色钮帽，带有常闭触头，按下断开，松开时闭合。复合按钮带有联动的常开和常闭触头，手指按下钮帽时，先断开常闭触头，再闭合常开触头；手指松开，则常开触头和常闭触头先后复位。191行程开关（LX系列）a直动式b滚转式c微动式

192电气控制系统图的绘制由按钮、开关、接触器、继电器等基础电器按一定的逻辑关系组成的电路称为电气控制线路。根据不同的电气工程需要，电器控制线路分为：电气原理图、安装接线图、电器布置图三种。193电气原理图电气原量图是用来详细表示电气元件或设备的基本组成和连接关系的一种电气图，根据电气工作原理而绘制的,具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点194电气安装图195电气元件安装接线图

1961．绘制电气原理图基本原则（1）电气原理图分为主电路和控制电路。主电路包括从电源到电动机的电路，是强电流通过的部分，通常用粗线条画在原理图的左边。控制电路是通过弱电流电路，一般由按钮、电器元件的线圈、触头等按一定的逻辑关系组成，通常用细线条绘制。（2）电气原理图中，所有电器元件的图形、文字符号必须用国家规定的统一标准。（3）采用电器元展开图的画法。同一元件的各部件可以不画在一起，但需要同一文字符号标出。若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号的下标，如KM1、KM2等。（4）所有的按钮、触头均按元外力或未通电时的状态（常开、常闭）画出。（5）控制电路的分支电路，原则上按照动作的先后顺序排列，两线交叉时的电气连接点须用黑点标出。197绘制安装接线图基本原则（1）各电器元件用规定的图形、文字符号绘制，同一电器元件各部件必须画在一起。各电器元件的位置应与实际安装位置一致。（2）不在同一控制柜或配电屏上电器元件的电气连接必须通过端子板进行。各电器元件的文字符号及端子板的编号应与原理图一致，并按原理图的接线进行连接。（3）走向相同的多根导线可用单线图表示。（4）画连接时，应标明导线的规格、型号、根数和穿线管的尺寸。198任务二单向旋转控制电路对于不同型号、不同功率、不同负载的异步电动机，常采用不同的起动方法，因而控制电路也不同，三相异步电动机一般采用:直接起动正反转控制降压起动控制制动控制199单向点动控制点动控制

200单向起动控制单向连续控制201任务三接触器互锁的正反转控制电路对于不同型号、不同功率、不同负载的异步电动机，常采用不同的起动方法，因而控制电路也不同，三相异步电动机一般采用:正反转控制202接触器互锁的正反转起动控制接触器互锁的正反转控制电路

KM1：正转控制回路，其主触头接通正序电源。KM2：反转控制回路，其主触头接通负序电源203任务四按钮互锁的正反转控制电路对于不同型号、不同功率、不同负载的异步电动机，常采用不同的起动方法，因而控制电路也不同，三相异步电动机一般采用:正反转控制204按钮互锁的正反转控制KM1：正转控制回路，其主触头接通正序电源。KM2：反转控制回路，其主触头接通负序电源按钮互锁的正反转控制电路

205任务五双重互锁的正反转控制电路对于不同型号、不同功率、不同负载的异步电动机，常采用不同的起动方法，因而控制电路也不同，三相异步电动机一般采用:正反转控制206双重互锁正反转控制三相异步电动机双重互锁正反控制电路

KM1：正转控制回路，其主触头接通正序电源。KM2：反转控制回路，其主触头接通负序电源207任务六自动往复控制电路对于不同型号、不同功率、不同负载的异步电动机，常采用不同的起动方法，因而控制电路也不同，三相异步电动机一般采用:正反转控制208自动往复控制三相异步电动机自动往复控制电路

KM1：正转控制回路，其主触头接通正序电源。KM2：反转控制回路，其主触头接通负序电源209任务七顺序控制电路在装有多台电动机的生产机械上，各电动机所起的作用不同，有时需要按一定的顺序起动才能保证操作过程的合理和工作的安全可靠。例如，在铣床上就要求先起动主轴电动机，然后才能起动进给电动机；又如摇臂钻床中摇臂的松开—移动—夹紧等动作是按一定的顺序完成的。这种顺序关系反映在控制线路上，称为顺序控制。210两台电动机的顺序控制211任务八电动机的多地控制电路有些生产机械，特别是大型机械设备，如铣床X62W主轴的控制采用了两地