汽车电工电子课件：直流电应用分析

2024/6/161高职高专改革创新示范教材2024/6/162高职高专改革创新示范教材

项目一直流电路的常用分析方法知识目标能力目标掌握直流电动机的电势方程式，转矩方程式和电压平衡方程式；掌握电动机的机械特性，特别是人工机械特性；掌握电动机起动，制动，调速的各种方法和应用场所；了解用机械特性来分析电动机运行状态的方法；了解常用控制电机的应用场合；熟悉直流电机控制电路中常用电器元件的结构、原理和工作过程。

能能根据使用要求正确选择直流电动机的种类、结构形式、额定功率、额定电压、额定转速；能根据使用要求正确选用继电器、接触器、按钮开关等低压电路电器元件；能正确设计简单的直流电机控制电路解决现实问题；会查阅有关技术资料和工具书。相关外文资料。养成独立思考问题的好习惯，具备团队协作精神2024/6/163

任务导入手动开关控制电动窗帘电路引导问题1:2024/6/164福特汽车车窗玻璃升降器控制电路引导问题2:2024/6/165项目任务：尝试分析串励直流电机启动、调速、正反转控制电路将串励直流电机正反转控制电路工作过程的分析结果填写在相应横线上：

2024/6/166任务分析对引导问题1、引导问题2和任务1中电路的分析可以发现什么呢？本质仍是直流电路引导问题1、2为直流电机正反转控制工作的情况项目任务与引导问题1、2相比无太大变化，是实现串励直流电机正反转控制的电路，但添加了直流电机的启动、调速等功能本任务目的：希望大家通过对串励直流电机启动、调速和正反转控制电路的分析，不仅掌握电路的工作实现过程，而且了解和熟悉电路中经常用到的各种电器元件及其特性，并为以后能够独立运用这些元件设计组成自己所需要的功能电路奠定基础。2024/6/167知识准备1、图中常用电气符号及标识标准----具体看书表2-1表2-1任务1所示电路图中电气符号及其含义序号名称图形符号文字符号1串励直流电动机

QF2断路器

2024/6/16883

接触器动合主触点

KM

接触器动断主触点

接触器动合辅助触点

接触器动断辅助触点

一般接触器线圈

序号名称图形符号文字符号2024/6/1694

（得电）延时闭合的动合触点

KT

（得电）延时断开的动合触点

（断电）延时断电的动断触

（断电）延时闭合的动断触点

缓慢吸合继电器线圈

缓慢释放继电器线圈序号名称图形符号文字符号2024/6/1610序号名称图形符号文字符号5电压继电器动合触点

KV电压继电器动断触点

过电压线圈欠电压线圈2024/6/16116

电流继电器动合触点

KI电流继电器动断触点

过电流线圈欠电流线圈 序号名称图形符号文字符号2024/6/16127

中间继电器动合触点

KA中间继电器动断触点

按钮动合触点（启动按钮）8SB按钮动断触点（停止按钮熔断器FU序号名称图形符号文字符号2024/6/16132、图中常用电气元件特性认识※直流电动机1）直流电动机的工作原理结构中：A、B为电刷；E、F为两个半环的换向器图2-6直流电动机工作原理图注意：电刷压在换向片上，换向片和电源固定联接，线圈无论怎样转动，总是上半边的电流向里，下半边的电流向外2024/6/1614电流具体路径为：

结合上图和提示，想想：永磁式直流电动机的工作过程,描述如下;问答互动2024/6/1615根据电磁感应定律，线圈切割磁力线会产生感应电动势，因此电动机工作过程中线圈同时也会产生感应电动势，相当于在发电.图2-7电动机工作过程中发电产生反电动势的工作原理图2024/6/1616电机运行方式E与I的方向ET转矩之间的关系电路方程发电机相同电源电动势阻转矩T1=T+T0

E=U+IaRa电动机相反反电动势驱动转矩T=TL+T0

U=E+IaRa请大家把发电机的工作原理与电动机的工作原理图进行对比，并将二者之间的区别和联系说明如下：问答互动2024/6/16172）直流电动机的主要组成部件知识准备图2-8汽车发动机启动直流电动机的结构及主要部件直流电机主要由定子、转子、刷盖、驱动盖和外壳等组成。2024/6/1618表2-2直流电机励磁方式分类他励

励磁回路的电流由外电源供给，与电枢回路没有电的联系。并励

励磁回路与电枢回路是并联的。励磁回路两端的电压就是电枢回路两端的电压。串励

励磁回路与电枢回路是串联的。励磁回路的电流与电枢回路的电流相等。复励

主极有两个励磁绕组，其一与电枢绕组并联，另一个和电枢绕组串联。2024/6/16193）直流电动机的主要参数直流电动机的主要参数是指直流电机的铭牌数据，即标注在电机铭牌上的数据，也可理解为电机工作的额定值，它是正确合理使用电机的依据。电机制造厂按照国家标准，根据电机的设计和试验数据，规定了电机的正常运行状态和条件，通常称之为额定运行情况。凡表征电机额定运行情况的各种数据，称为额定值。2024/6/1620参数1：电枢反电动势E

根据电动机在外加电压的作用下旋转工作，同时旋转的线圈切割磁力线又在发电输出电动式，结合图2-X可知电枢电动势E与外加电压U之间有如下关系：图2-9电枢电动势E与外加电压UU：外加电压；Ra：绕组电阻

2024/6/1621电枢反电动势（因为E与通入的电流方向相反，所以叫反电势）

外加电压其中:KE：与电机结构有关的常数ϕ：磁通（韦伯）

n：电动机转速，（r/min，转/每分）

E（伏）可见，当外加电压一定时，电机转速与磁通量成反比，也即：通过改变磁通ϕ，可实现调速。注：以上两公式反映的概念：①电枢反电动势的大小和磁通量、转速成正比，若想改变E，只能改变Ra或n②若忽略绕组中的电阻，则U≈E=KEϕn2024/6/1622参数2：电磁转矩T：其中：KT：与线圈的结构有关的常数，其数值与线圈匝数，磁极的对数等有关

ϕ：线圈所处位置的磁通；Ia：电枢绕组中的电流；由转矩公式可知：①产生转矩的条件：必须有励磁磁通和电枢电流。①改变电机旋转的方向：改变电枢电流的方向或者改变磁通的方向。电磁转矩T为驱动转矩，在电机运行时，必须和外加负载和空载损耗的阻转矩相平衡，即；其中：TL：负载转矩T0：空载转矩2024/6/1623转矩平衡过程：当负载转矩（TL）发生变化时，通过电机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁转矩自动调整，以实现新的平衡。从而达到新的平衡点，与原平衡点相比，新的平衡点体现出：Ia、P都有所增加（这里应该是P还是T呢，应该？）设外加电枢电压U一定，T=TL+T0(平衡)，这时，若TL突然增加，则具体调整过程为：2024/6/1624参数3：额定功率P指电动机输出转轴上输出的机械功率，单位为W或kW。参数4：额定电压UN

指在额定工作条件下，电动机输入端的平均电压，额定电压的单位为V。参数5：额定电流指电机在额定电压下，运行于额定功率时的电流值。单位为A。参数6：额定转速指对应于额定电压、额定电流、电机运行于额定功率时所对应的转速。单位为r／min。参数6：额定温升指电机允许的温升的限值，主要决定于电机的绝缘材料的绝缘等级。2024/6/16254）直流电动机的机械特性机械特性是直流电动机最重要的运行特性，它反映了电机转速与转矩之间的关系，是分析研究电机启动、调速和制动的重要依据。设磁通和电流成正比，即则

2024/6/1626据此公式做出T-n曲线图2-10串励直流电动机机械特性曲线综上分析可知，串励直流电动机具有如下特性：①T=0时，在理想情况下，n趋于无穷大。但实际上负载转矩不会为0，不会工作在T=0的状态，但空载时T很小，n很高，因此，串励直流电动机不允许空载运行，以防转速过高。②随转矩的增大，n下降得很快，这种特性属软机械特性。2024/6/1627图2-11他励、并励电动机的机械特性曲线他励电动机和并励电动机的机械特性一样，直接给出其机械特性图如图2-11所示2024/6/1628实际生产生活的应用中，直流电动机特性类型的选择：①恒转矩的生产机械(TL一定，和转速无关）要选硬特性的电动机，如：金属加工、起重机械等。②恒功率负载（P一定时，T和n成反比），要选软特性电机拖动。如：电气机车等。问答互动请大家根据图和查阅资料说明其特点，并与串励直流电动机的特性进行比较：

2024/6/16295）直流电动机的调速方法与异步电动机相比，直流电动机结构复杂，价格高，维护不方便，但它的最大优点是调速性能好，不仅调速均匀平滑，可以无级调速，而且调速范围大，调速比可达200（他励式）以上（调速比等于最大转速和最小转速之比）。直流电机调速的根本目的是改变生产机械的工作速度，提高生产率，具体方法有机械方法、电气方法、机械电气配合等方法。调速指标具体包括调速范围D、静差率δ%、平滑性、和调速时的允许输出等。

知识准备2024/6/1630以他励直流电动机的转速特性为例说明调节直流电动机转速的常用方法。注：n和ϕ有关，在U一定的情况下，改变ϕ可改变n。在励磁回路中串上电阻Rf，，改变Rf大小调节励磁电流，从而改变ϕ的大小。If的调节有两种情况：但在额定情况下，ϕ已接近饱和，If再加大，对ϕ影响不大，所以这种增加磁通的办法一般不用减弱磁通是常用的调速方法。第一种：第二种：2024/6/1631综上所述，直流电动机的常用调速方法有以下三种：（1）调节电枢端电压U，即改变电枢电源电压；降压方向，从ne向下调，其特点是：①工作时电枢电压一定，电压调节时，不允许超过UN，所以调速只能下调。②可得到平滑、无级调速。③调速幅度较大。（2）调节励磁磁通Φ，即改变励磁回路的调节电阻Rfj

以改变励磁电流If；弱磁调速，从ne向上调，其特点是，当减小磁通调速时，具有：①调速平滑，可做到无级调速，但只能向上调，受机械本身强度所限，n不能太高。②调的是励磁电流（该电流比电枢电流小得多），调节控制方便。2024/6/1632（3）在电枢回路中串联调节电阻Rtj，并调节电枢外串电阻Rtj；从ne向下调，其特点是：①这种调速方法耗能较大，只能用于小型直流机。②串励电机也可以用类似的方法调速。在要求调速范围很大的场合，

上述几种方法总是同时兼用的。

当电源电压可调时，

则利用降低电源电压使转速降低，

利用增加励磁回路调节电阻使转速增高。

当电源电压恒定时，

则利用增加电枢回路调节电阻使转速降低，

利用增加励磁回路调节电阻使转速升高。2024/6/16336）直流电动机的使用启动是指电动机从静止状态过渡到稳速的过程叫启动过程，电机的启动性能有以下几点要求：(1)启动时电磁转矩要尽可能大，以利于克服启动时的阻转矩。(2)启动时电枢电流要尽可能的小。(3)电动机有较小的转动惯量和在加速过程中保持足够大的电磁转矩，以利于缩短启动时间。在启动的最初瞬间，

因为转速n=0，

反电势Ea=0，

故电动机的端电压Ua全部降落在电枢电阻Ra上，此时的电枢电流称为电动机的启动电流初始值。2024/6/1634对于功率为几千瓦的动力用直流电动机，

其启动电流初始值将达到正常运行时允许电流值的十几倍，

由于启动电流过大，

使电动机的过电流保护装置动作，

切断电源，

以致不能启动；而且很大的启动电流导致很大的线路压降，

以致影响电源上的其他用户，

因此启动电流不容许太大。

一般均采用电枢回路串联电阻的办法来限制启动电流，

但也不能限制得过小，

以致于过多地影响启动转矩，

故一般把启动电流限制在允许电流值的

1.5～2倍以内。

2024/6/1635注意：直流机在启动和工作时，励磁电流一定要接通，不能让它断开，而且启动时要满励磁。否则，磁路中只有很少的剩磁，可能产生以下事故：（1）若电动机原本静止，由于励磁转矩而ϕ→0电机将不能启动，因此，反电动势为零，电枢电流会很大，电枢绕组有被烧毁的危险。（2）如果电动机在有载运行时磁路突然断开，则可能不满足的要求，电动机必将减速或停转，使更大，也很危险。（3）如果电机空载运行，可能造成飞车。2024/6/16367)直流电动机的反转电动机的转动方向由电磁力矩的方向确定，改变电动机的转向，就必须改变电磁转矩的方向。根据左手定则可知改变电磁转矩的方向有两种方法：（1）改变励磁电流的方向。（2）或改变电枢电流的方向。注意:磁通和电流的方向只能改变其中的一个。8)直流电动机的制动制动是指从某一稳定转速开始减速到停止或限制位能负载下降速度的一种运转状态。直流电动机制动的常用方法有发电反馈制动、反接制动和能耗制动三种，具体如表2-3所示：

2024/6/1637表2-3

直流电动机常用制动方法比较制动形势反接制动能耗制动发电反馈制动电路形式

实现条件电枢电压或电枢电势反向形式1:电源反接制动，改变电枢电压U的方向所产生的制动形式2:倒拉反接制动,改变电枢电势方向所产生的制动.将电枢电压突然降为零，串一外接电阻使电枢短接，此时由于惯性电枢仍然保持原方向继续旋转，感应电动势方向也不变，电动机变成发电机，电枢电流的方向与感应电动势相同，产生的电磁转矩T与转向相反，起制动作用。外部作用使电动机的转速n大于其理想空载转速no，这时电动机变成发电机，电磁转矩成为阻转矩，从而限制电机转速过分升高。2024/6/1638特点适当选择电枢电路中的附加电阻，可以得到低的转速，保证安全，但转速稳定性较差制动时的机械能转变为电能使外接电阻发热而消耗，称之为“能耗”，稳定性好，电动机不可能反向起动。(1))利用位能转矩带动电动机发电，将机械能变成电能，向电源馈送(2)重物下放时电动机的转速仍高于理想空载转速，运行不太安全。应用如起重机的重物下降时，电枢反转，电势反向。此时，位能负载转矩TL使重物下放，电动机转矩TM反对重物下放-----制动。要求迅速准确停车的场合；重物恒速下放。特殊情况下，例如汽车下坡、吊车下放重物时，在重力的作用下n>n0。（n0理想空载转速）2024/6/1639※熔断器熔断器因其结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻，主要串接于被保护电路的首端用来短路和严重过载保护。1)常用的低压熔断器常用的低压熔断器有插入式、螺旋式、无填料封闭管式、填料封闭管式等几种，如RC1、RL1、RT0系列等，其型号的含义如下：2024/6/16402)熔断器的选用熔断器的选用主要应考虑熔断器的种类、额定电压、熔断器额定电流等级和熔体的额定电流。额定电压应根据所保护电路的电压来选择。注：熔体电流的选择是熔断器选择的核心。作用：短路和严重过载保护应用：串接于被保护电路的首端优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻2024/6/1641※按钮开关1）按钮开关的组成结构

按钮开关，一种用来短时接通或分断小电流电路的手动控制电器。外形和结构，如图2-12所示。图2-12按钮开关的组成结构及电路符号主要由按钮帽、复位弹簧、常开触头、常闭触头、接线桩、外壳等组成。2024/6/16422）按钮开关的型号、含义不同结构形式的按钮，分别用不同的字母表示：如K－开启式；S－防水式；H－保护式；F－防腐式；J－紧急式；X－旋钮式；Y－钥匙式；D－带指示灯式；DJ－紧急式带指示灯。3)按钮开关的选用应根据使用场合、被控制电路所需触头数目及按钮帽的颜色等方面综合考虑。2024/6/1643※直流接触器1）直流接触器的组成结构直流接触器的结构、工作原理与交流接触器基本相同，其结构如图2-13所示。主要由电磁系统、触头系统、灭弧装置等三大部分组成。电磁系统由线圈、静铁心、动铁心组成。铁心与交流接触器不同，采用整块铸钢或铸铁制成；线圈匝数较多，电阻大，铜损大，发热较多。为使其散热良好，常将其做成长而薄的圆筒状；磁路中通常夹有非磁性垫片，以减小剩磁影响。图2-13直流接触器的结构2024/6/1644（1）触头系统

触头系统包括主触头和辅助触头。主触头一般做成单极或双极，并且采用滚动接触的指形触头；辅助触头的通断电流较小，常采用点接触的桥式触头。（2）灭弧装置灭弧装置主要由磁吹线圈、灭弧罩、灭弧角等组成。主触头在断开直流大电流时，也会产生强烈的电弧，由于直流电弧的特殊性，一般采用磁吹式灭弧。靠磁吹力的作用将电弧拉长，在空气中迅速冷却，使电弧迅速熄灭，因此称它为磁吹灭弧。图2-14灭弧装置的结构2024/6/16452）直流接触器的型号、含义主要用于控制直流用电设备。常用的有CZ0、CZ1、CZ2、CZ3、CZ5系列产品，其型号的含义如下：2024/6/1646※继电器在机电控制系统中，虽然利用接触器作为电气执行元件可以实现最基本的自动控制，但对于稍复杂的情况就无能为力。在极大多数的机电控制系统中，需要根据系统的各种状态或参数进行判断和逻辑运算，然后根据逻辑运算结果去控制接触器等电气执行元件，实现自动控制的目的。这就需要能够对系统的各种状态或参数进行判断和逻辑运算的电器元件，这一类电器元件就称为继电器。继电器实质上是一种传递信号的电器，它是一种根据特定形式的输入信号转变为其触点开合状态的电器元件，主要起到信号转换和传递作用，其触点容量较小。所以，通常接在控制电路中用于反映控制信号，而不能像接触器那样直接接到有一定负荷的主回路中。这也是继电器与接触器的根本区别。2024/6/1647一般来说，继电器由承受机构、中间机构和执行机构三部分组成。承受机构反映继电器的输入量，并传递给中间机构，与预定的量（整定量）进行比较，当达到整定量时（过量或欠量），中间机构就使执行机构动作，其触点闭合或断开，从而实现某种控制目的。1）继电器的分类及基本型号（1）类型：继电器的种类很多按它反映信号的种类可分为：电流、电压、速度、压力、温度等；按动作原理分为：电磁式、感应式、电动式和电子式；按动作时间分为瞬时动作和延时动作。电磁式继电器有直流和交流之分，它们的重要结构和工作原理与接触器基本相同，它们各自又可分为电流、电压、中间、时间继电器等。继电器的分类具体如表2-4所示。2024/6/1648表2-4常用继电器的分类方法分类方式名称代号定义按作用原理分类

直流电磁继电器

控制电流为直流的电磁继电器。按触点负载大小分为微功率、弱功率、中功率和大功率四种。交流电磁继电器

控制电流为交流的电磁继电器。按线圈电源频率高低一般分磁保持继电器（双稳态继电器）

利用永久磁铁或具有很高剩磁特性的零件，使电磁继电器的衔铁在其线圈断电后仍能保持在线圈通电时的位置上的继电器。按外形尺寸分类微型继电器W最长边尺寸不大于超小型继电器C最长边尺寸大于小型继电器X最长边尺寸大于2024/6/1649按触点负载分类

微功率继电器W小于弱功率继电器R0.2中功率继电器Z2大功率继电器Q10A按防护特征分类

密封继电器M采用焊接或其它方法，将触点和线圈等密封在金属罩内，其泄漏率较低的继电器塑封继电器F采用封胶的方法，将触点和线圈等密封在塑料罩内，其泄漏率较高的继电器防尘罩继电器F用罩壳将触点和线圈等封闭加以防护的继电器敞开继电器

不用防护罩来保护触点和线圈等的继电器按触点形式

分类

常开继电器H只有常开触点形式的继电器常闭继电器D只有常闭触点形式的继电器转换继电器Z具有转换触点形式的继电器2024/6/1650按用途分类

通讯继电器

（包括高频继电器）

在通讯设备中使用的继电器，该类继电器触点负载范围从低电平到中等电流，可靠性要求极高。通用继电器（家电、机器设备）

在家用电器中使用的继电器，要求安全性能高。机床中使用的继电器，触点负载功率大，寿命长。电力继电器

在电力系统中使用的继电器，触点负载功率大，磁保持型较多。汽车继电器

在汽车中使用的继电器，该类继电器切换负载功率大，温度范围宽，抗冲击、抗振性要求高。2024/6/1651表2-5常用继电器的基本型号序号名称基本型号第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分主体外形符号短划线序号防护特征1直流电磁继电器

微功率JW(继微)弱功率JR(继弱)中功率JZ(继中)大功率JQ(继强)2交流电磁继电器JL(继流)W(微型)M(密封)3磁保持继电器JM(继脉)C(超小型)--------F(封闭)2024/6/16524混合式继电器见注(3)X(小型)

5固体继电器JG(继固)

6高频继电器JP(继频)7同轴射频继电器JPT(继频同)8稳度继电器JU(继温)9特种继电器JT(继特)注意:

(1)最长边尺寸大于50毫米的继电器无第二部分--外形符号,敞开使继电器无第五部分--防护特征符号；(2)交直流两用的电磁继电器机采用二极管对线圈进行瞬态抑制或反向极性保护的直流电磁继电器均按直流电磁继电器类编制类型号。(3)混合式继电器的基本型号为组合的电磁继电器基本型号中的外形符号之后加标字母H（混）。2024/6/16532)继电器的型号、含义3)继电器的选用原则(1)首先，先了解必要的条件，具体有：①控制电路的电源电压，能提供的最大电流；②被控制电路中的电压和电流；③被控电路需要几组、什么形式的触点。如：JZC–32F

J---继电器Z---中功率C---超小型32---序号

F---封闭型2024/6/1654

选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。控制电路应能给继电器提供足够的工作电流，否则继电器吸合是不稳定的。(2)其次，查阅有关资料确定使用条件后，可查找相关资料，找出需要的继电器的型号和规格号。若手头已有继电器，可依据资料核对是否可以利用。(3)最后考虑尺寸是否合适。(4)注意器具的容积。若是用于一般用电器，除考虑机箱容积外，小型继电器主要考虑电路板安装布局。对于小型电器，如玩具、遥控装置则应选用超小型继电器产品。2024/6/16551、电磁继电器1)电磁继电器的工作原理电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流、较低的电压去控制较大电流、较高的电压的一种“自动开关”。电磁继电器只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。

这样的吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用，还可以实现远距离控制和自动化控制。2024/6/1656图2-15电磁继电器的工作原理请根据图示说明电磁继电器的工作原理：

问答互动2024/6/16572)电磁继电器的结构

电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成的，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。

对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：

继电器线圈未通电时,处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

图2-165脚继电器的外观及其内部电路2024/6/16583)电磁继电器的技术参数(1)额定工作电压：是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可是交流电压，也可以是直流电压。(2)直流电阻：是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万用表测量。(3)吸合电流：是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。(4)释放电流：是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。(5)触点切换电压和电流：是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。2024/6/16592、电压继电器电压继电器是根据电压信号工作的，根据线圈电压的大小来决定触点动作。电压继电器线圈的匝数多而线径细，使用时其线圈与负载并联。按线圈电压的种类可分为交流电压继电器和直流电压继电器；按动作电压的大小又可分为过电压继电器和欠电压继电器。①过电压继电器：

对于过电压继电器，当线圈电压为额定值时，衔铁不产生吸合动作。只有当线圈电压高出额定电压达105～120％Ue时衔铁才产生吸合动作，所以称为过电压继电器。

交流过电压继电器在电路中起过压保护作用。而直流电路中一般不会出现波动较大的过电压现象，因此，在产品中没有直流过电压继电器。2024/6/1660②欠电压继电器：对于欠电压继电器，当线圈电压达到或大于线圈额定值时，衔铁吸合动作。当线圈电压低于线圈额定电压至30～50％Ue时衔铁立即释放，所以称为欠电压继电器。

欠电压继电器有交流欠电压继电器和直流欠电压继电器之分，在电路中起欠压保护作用。正常情况下，低电压继电器始终是吸合的，而过电压继电器始终是断开的。1）电压继电器的型号、含义常用的有JT4P系列，其型号的含义如下：2024/6/16612）电压继电器运用与选用失压、欠压保护：为防止电动机停电后自起动，造成人身事故或设备损坏以及在负载一定的情况下，由于电压下降不仅将引起电流增大，而且还会造成继电器触点抖动，常设置失压、欠压保护，采用低电压继电器实现。过压保护：设备的过压将可能引起绝缘下降，设备损坏，常采用过电压继电器实现过压保护功能，而且通常还带有时限动作。

选用时主要根据电源电压、控制线路所需触头的种类和数量来选择，具体参见前述继电器的选用原则。2024/6/16623、电流继电器1）特点：电流继电器是根据电流信号工作的，根据线圈电流的大小来决定触点动作。电流继电器的线圈的匝数少而线径粗，使用时其线圈与负载串联。按线圈电流的种类可分为交流电流继电器和直流电流继电器；按动作电流的大小又可分为过电流继电器和欠电流继电器。①过电流继电器：对于过电流继电器，工作时负载电流流过线圈，一般选取线圈额定电流（整定电流）等于最大负载电流。当负载电流不超过整定值时，衔铁不产生吸合动作。当负载电流高出（直流：70～300％Ie，交流：110～400％Ie）整定电流时衔铁产生吸合动作，所以称为过电流继电器。过电流继电器在电路中起过流保护作用。应用：主要用于频繁、重载起动的场合作为电动机的过载和短路保护。特别是对于冲击性过流具有很好的保护效果。2024/6/1663②欠电流继电器：对于欠电流继电器，当线圈电流达到或大于动作电流值时，衔铁吸合动作。当线圈电流低于动作电流值时衔铁立即释放，所以称为欠电流继电器。正常工作时，由于负载电流大于线圈动作电流，即使是30～65％线圈电流，衔铁也处于吸合状态。当电路的负载电流降至线圈释放电流值10～20％以下时，衔铁释放。欠电流继电器在电路中起欠电流保护作用。应用：在交流电路中需要欠电流保护的情况比较少见，所以产品中没有交流欠电流继电器。而在某些直流电路中，欠电流会产生严重的不良后果，如运行中的直流他励电机的励磁电流，因此有直流欠电流继电器。2024/6/1664电流型继电器基本状态：正常情况下，欠电流继电器始终是吸合的，而过电流继电器始终是断开的。电流型继电器保护过程：电流型保护的基本原理是将保护电器检测的信号，经过变换或放大后去控制被保护对象，当达到整定值时，保护电器动作。主要保护的类型有：过流、过载、短路和断相等。短路保护：设备的绝缘损坏、负载短接、接线错误等故障均会引起短路，通常采用熔断器保护；过流保护：区别于短路保护的另一种电流保护，一般采用过流继电器（KOA）实现。2024/6/1665过载保护：过载指电动机运行电流大于其额定电流。引起过载的原因很多，如负载的突然增加、缺相运行以及电网电压降低等，长期处于过载将引起电动机过热，使其温升超过允许值而损坏绝缘。过载保护要求保护电器具有反时限特性，过载倍数不同，动作时间不同。通常采用热继电器（FR）与接触器（KM）配合动作的方法完成。断相保护：电网故障、一相熔断器熔断均会引起缺相，此时定子电流增大，造成电动机绝缘下降，绕组烧毁。专门为断相保护而设计了断相保护热继电器。2024/6/16662）过电流继电器的型号、含义常用的过电流继电器有JT4、JL12及JL14等系列，其型号的含义如下：3）过电流继电器的选用原则

选用过电流继电器保护小容量直流电动机和绕线式转子异步电动机时，其线圈的额定电流一般可按电动机长期工作额定电流来选择；对于频繁起动的电动机的保护，继电器线圈的额定电流可选大一级。2024/6/16674、中间继电器1）特点：中间继电器是用来转换和传递控制信号的元件，它的输入信号是线圈的通电与断电信号，输出信号为触点的动作。其本质仍是电压继电器，但还具有触头多（多至六对或更多）、触头能承受的电流较大（额定电流5A～10A）、动作灵敏（动作时间小于0.05s）等特点，以扩展前级继电器触点或触点负载容量，起到中间放大的作用。2）中间继电器的技术参数：中间继电器的主要技术参数有额定电压、额定电流、触点对数以及线圈电压种类和规格等。2024/6/16683）中间继电器的型号、含义中间继电器，常用的交流中间继电器有JZ7系列，直流中间继电器有JZ12系列，交、直流两用的中间继电器有JZ8系列，其型号的含义如下：4）中间继电器的选用原则选用中间继电器，主要依据控制电路的电压等级，同时还要考虑所需触头数量、种类及容量是否满足控制线路的要求。选用时要注意线圈的电压种类和规格应和控制电路相一致。2024/6/16695、时间继电器1）特点：时间继电器是一种从得到输入信号（线圈的通电或断电）开始，经过一个预先设定的时间延后才输出信号（触点的闭合或断开）的继电器。2）类型：（1）按其工作原理不同可分为电磁式时间继电器、空气阻尼式时间继电器、电子式时间继电器、电动式时间继电器。（2）根据延时方式的不同，可分为通电延时继电器和断电延时继电器。①通电延时继电器接受输入信号后，延迟一定的时间输出信号才发生变化。而当输入信号消失后，输出信后瞬时复位。②断电延时继电器接受输入信号后，瞬时产生输出信号。而当输入信号消失后，延迟一定的时间输出信号才复位。2024/6/1670图2-17JS7-A系列空气阻尼式时间继电器结构原理图1-线圈2-铁心3-衔铁4-反力弹簧5-推板6-活塞杆7-塔形弹簧8-弱弹簧9-橡皮膜10-空气室壁11-调节螺钉12-进气孔13-活塞14、16-微动开关15-杠杆

a-通电延时型b-断电延时型）3）结构及外形（1）结构2024/6/1671（2）外形图2-17时间继电器组成与外观4）时间继电器的选用原则主要考虑控制回路所需要的延时触头的延时方式（通电延时还是断电延时）、瞬动触头的数量、线圈电压等，根据不同的使用条件选择不同类型的时间继电器。2024/6/16721）热继电器工作原理：热继电器利用电流的热效应原理实现动作。当其测量元件被加热到一定程度时动作，能够根据过载电流的大小自动调整动作时间，具有反时限保护特性，过载电流越大，动作时间越短，在出现电动机不能承受的过载时切断电源，为电动机提供过载保护。2）热继电器组成：热继电器由热元件、触头、动作机构、复位按钮和整定电流装置五部分组成的热元件由双金属片及绕在双金属片外面的电阻丝组成，双金属片由两种热膨胀系数不同的金属片复合而成。2024/6/1673表2—6热继电器原理、结构表

热继电器工作原理热继电器内部结构热继电器结构与外观1-热元件2-双金属片3-导板4-触点1-电流调节凸轮；2-片簧（2a，2b）；3-手动复位按钮

4-弓簧片；5-主金属片；6-外导板；7-内导板；8-常闭静触点；9-动触点；10-杠杆；11-常开静触点（复位调节螺钉）12-补偿双金属片；13-推杆；14-连杆；15-压簧6、热继电器2024/6/16743）热继电器的选用原则热继电器的选用主要是根据电动机的额定电流来确定其型号和热元件的电流等级。2）热继电器的型号、含义热继电器用于对电动机和其它用电设备进行过载保护。常用的有JR0、JR1、JR2、JR16等系列，2024/6/1675任务实施【任务技能准备】1、常用电工工具认识

主要介绍常用电工工具的用途、规格及使用注意事项。表2-6常用电工工具的用途、规格及使用注意事项工具名称工具结构外观工具用途钢丝钳

钢丝钳，又称为钳子，钢丝钳的用途是夹持或折断金属薄板以及切断金属丝（导线）。2024/6/1676尖嘴钳

尖嘴钳的头部尖细，适应于狭小的工作空间或带电操作低压电气设备；尖嘴钳也可用来剪断细小的金属丝。它适应于电气仪表制做或维修。电工刀

电工刀适用于电工在装配维修工作中割削导线绝缘外皮，以及割削木桩和割断绳索等。螺丝刀

螺丝刀又称“起子”，螺钉旋具等。其头部形状有一字形和十字形两种。2024/6/1677剥线钳

剥线钳用来剥削截面积2以下塑料或橡胶绝缘导线的绝缘层，由钳口和手柄两部分组成。低压验电器（试电笔）

低压验电器又称试电笔，是检验导线、电器和电气设备是否带电的一种常用工具。2024/6/16782、电路制作基本操作工艺（1）线头绝缘层剥削操作工艺导线类型剥削工艺导线类型剥削工艺塑料硬线绝缘层可用钢丝钳或电工刀剖削橡套软电缆绝缘层用电工刀从端头任意两芯线缝隙中割破部分护套层。然后把割破已分成两片的护套层连同芯线（分成两组）一起进行反向分拉来撕破护套层，直到所需长度。再将护套层向后扳翻，在根部分别切断。表2-7线头绝缘层剥削操作工艺2024/6/1679塑料软线绝缘层剖削除用剥线钳外，仍可用钢丝钳直接剖削截面为2及以下的导线，方法与用钢丝钳剖削塑料硬线绝缘层相同。铅包线护套层和绝缘层铅包线绝缘层分为外部铅包层和内部芯线绝缘层。剖削时先用电工刀在铅包层上切下一个刀痕，再用双手来回扳动切口处，将其折断，将铅包层拉出来。内部芯线的绝缘层的剖削与塑料硬线绝缘层的剖削方法相同。花线绝缘层花线的结构比较复杂，多股铜质细芯线先由棉纱包扎层裹捆，接着是橡胶绝缘层，外面还套有棉织管（即保护层）。剖削时先用电工刀在线头所需长度处切割一圈拉去，然后在距离棉织管

2024/6/1680（2）导线连接操作工艺对导线连接的基本要求(1)接触紧密，接头电阻小，稳定性好。与同长度同截面积导线的电阻比应不大于１。(2)接头的机械强度应不小于导线机械强度的80%。(3)耐腐蚀。对于铝与铝连接，如采用熔焊法，主要防止残余熔剂或熔渣的化学腐蚀。对于铝与铜连接，主要防止电化腐蚀。在接头前后，要采取措施，避免这类腐蚀的存在。

(4)接头的绝缘层强度应与导线的绝缘强度一样。2024/6/1681表2-8导线连接操作工艺

单股铜芯线的直接连接

单股铜芯线与多股铜芯线的分支连接2024/6/1682多股铜芯导线的直接连接

多股铜芯线的分支连接2024/6/1683线头

与螺钉平压式接线桩的连接

铝芯

导线

的连接2024/6/1684导线与

针孔接线柱的连接2024/6/1685（3）导线绝缘层的恢复工艺绝缘导线的绝缘层，因连接需要被剥离后，或遭到意外损伤后，均需恢复绝缘层；而且经恢复的绝缘性能不能低于原有的标准。在低压电路中，常用的恢复材料有黄蜡布带、聚氯乙烯塑料带和黑胶布等多种。2024/6/1686图2-17导线绝缘层的恢复工艺

对接接点绝缘层的恢复具体操作如图2-17所示。2024/6/1687技能操作任务注意：参照安装步骤及工艺要求、技能准备中的知识要求进行练习，经指导教师审阅合格后才能动手实施。2024/6/1688操作任务实施（1）操作步骤步骤1：按表2-9配齐所有电器元件，并检验元件质量。表2-9串励直流电动机启动、调速控制线路安装所需工具、仪器和设备2024/6/1689步骤2：根据任务1所示电路图，牢固安装各电器元件，并进行正确布线。电源开关及启动变阻器的安装位置要接近电动机和被拖动的机械，以便在控制时能看到电动机和被拖动机械的运行情况。步骤3：自检。安装完毕的控制线路板，必须经过认真检查以后，才允许通电试车，以防止错接、漏接造成不能正常工作或短路事故。步骤4：检查无误后通电试车。其操作顺序是:①合上电源开关QF前，让启动变阻器RS的手轮置于最左端的0位，RP的阻值调到0。②合上电源开关QF。2024/6/1690表2-10测量结果③慢慢转动启动变阻器手轮8，使手轮从0位逐步转至5位，逐级切除启动电阻。在每切除一级电阻后要停留数秒钟，用转速表测量其转速填入表2-8。用钳形电流表测量电枢电流以观察电流的变化情况。2024/6/1691④调节调速变阻器RP，在逐渐增大其阻值时，要注意测量电动机转速，其转速不能超过电动机的最高转速2000r/min。测量结果填入表2-9。⑤停转时，切断电源开关QF，将调速变阻器RP的阻值调到零，并检查启动变阻器RS是否自动返回起始位置。表2-11

测量结果2024/6/1692（2）操作注意事项①串励电动机试车时，必须带20%～30%的额定负载，严禁空载或轻载启动运行，而且串励电动机和拖动的生产机械之间不要用带传动，以防止带断裂或滑脱引起电动机“飞车”事故。②调速变阻器RP要和励磁绕组并联。启动前，应把RP的阻值调到最大。调速时，RP的阻值逐渐调小，使电动机的转速逐渐升高，但其最高转速不得超过2000r/min。③直流电源若采用单相桥式整流器供电，必须外接15mH的电抗器。④通电试车时，必须有指导教师在现场监护，同时做到安全文明生产。如遇异常情况，应立即断开电源开关QF。⑤变阻器安装在有剧烈振动或强烈颠簸以及垂直方向侧斜5°以上的地方时，可能引起失压保护的误动作。特此提醒读者注意。2024/6/16931、电动机的选用方法电动机选用及其电气工程制图识读知识拓展电机选择的主要内容包括：电动机的种类、结构形式、额定电压、额定转速和额定功率的选择，其中额定功率的选择是最重要的。1）电动机选择的一般原则（1）选择在结构上与所处环境条件相适应的电动机，如根据使用场合的环境条件选用相适应的防护方式及冷却方式的电动机。2024/6/1694（2）选择电动机应满足生产机械所提出的各种机械特性要求。如速度、速度的稳定性、速度的调节以及启动、制动时间等。（3）选择电动机的功率能被充分利用，防止出现“大马拉小车”的现象。通过计算确定出合适的电动机功率，使设备需求的功率与被选电动机的功率相接近。（4）所选择的电动机的可靠性高并且便于维护。（5）互换性能要好，一般情况尽量选择标准电动机产品。（6）综合考虑电动机的极数和电压等级，使电动机在高效率、低损耗状态下可靠运行。2024/6/16952）电动机选择的主要步骤：（1）根据生产机械性能的要求，选择电动机的种类。（2）根据电动机和生产机械安装的位置和场所环境，选择电动机的结构和防护型式，（3）根据电源的情况，选择电动机额定电压。（4）根据生产机械所要求的转速以及传动设备的情况，选择电动机额定转速。（5）根据生产机械所需要的功率和电动机的运行方式，决定电动机的额定功率。（6）综合以上因素，根据制造厂的产品目录，选定一台合适的电动机。2024/6/16962、电气工程图识读简介1）电气技术中的文字符号和项目代号一个电气系统或一种电气设备通常都是由各种基本件、部件、组件等组成，为了在电气图上或其他技术文件中表示这些基本件、部件、组件，除了采用各种图形符号外，还须标注一些文字符号和项目代号，以区别这些设备及线路的不同的功能、状态和特征等。（1）文字符号文字符号通常由基本文字符号、辅助文字符号和数字组成。用于按提供电气设备、装置和元器件的种类字母代码和功能字母代码。2024/6/1697①基本文字符号基本文字符号可分为单字母符号和双字母符号两种。▲单字母符号单字母符号是英文字母将各种电气设备、装置和元器件划分为23大类，每一大类用一个专用字母符号表示，如“R”表示电阻类，“Q”表示电力电路的开关器件等。注：其中，“I”、“O”易同阿拉伯数字“1”和“0”混淆，不允许使用，字母“J”也未采用。电气图中常用的单字母符号如附录一表中所示。2024/6/1698▲双字母符号双字母符号是由附录二表中的一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成，其组合形式为：单字母符号在前、另一个字母在后。双字母符号可以较详细和更具体地表达电气设备、装置和元器件的名称。双字母符号中的另一个字母通常选用该类设备、装置和元器件的英文名词的首位字母，或常用缩略语，或约定俗成的习惯用字母。例如，“G”为同步发电机的英文名，则同步发电机的双字母符号为“GS”。电气图中常用的双字母符号如附录二表中所示。2024/6/1699②辅助文字符号辅助文字符号是用来表示电气设备、装置和元器件以及线路的功能、状态和特征的。如“ACC”表示加速，“BRK”表示制动等。辅助文字符号也可以放在表示种类的单字母符号后边组成双字母符号，例如“SP”表示压力传感器。若辅助文字符号由两个以上字母组成时，为简化文字符号，只允许采用第一位字母进行组合，如“MS”表示同步电动机。辅助文字符号还可以单独使用，如“OFF”表示断开，“DC”表示直流等。辅助文字符号一般不能超过三位字母。电气图中常用的辅助文字符号如附录三表中所示。2024/6/16100③文字符号的组合文字符号的组合形式一般为：基本符号+辅助符号+数字序号。例如，第一台电动机，其文字符号为M1；第一个接触器，其文字符号为KM1。④特殊用途文字符号在电气图中，一些特殊用途的接线端子、导线等通常采用一些专用的文字符号。例如，三相交流系统电源分别用“L1、L2、L3”表示，三相交流系统的设备分别用“U、V、W”表示。2024/6/16101（2）项目代号①项目代号的组成项目代号是有以识别图、图表、表格和设备上的项目种类，并提供项目的层次关系、实际位置等信息的一种特定的代码。每个表示元件或其组成部分的符号都必须标注其项目代号。在不同的图、图表、表格、说明书中的项目和设备中的该项目均可通过项目代号相互联系。完整的项目代号包括4个相关信息的代号段。每个代号段都用特定的前缀符号加以区别。2024/6/16102完整项目代号的组成如表2-10所示。代号段名称定义前缀符号示例第高层代号系统或设备中任何较高层次==S2第位置代号项目在组件、设备、系统或建筑物中的实际位置