任务一直流电机认知与运行控制

目录任务一直流电机认知与运行控制任务二

变压器认知与参数测定任务三

异步电动机认知与运行控制任务四

其它电机认知与运行控制任务五

电动机维修知识要点磁路中的基本概念磁路基本定律铁心线圈与电磁铁直流电动机工作原理直流电机的分类与结构直流电机的换向直流电动机的机械特性直流电动机的起动直流电动机的反转直流电动机的制动直流电动机的调速任务一直流电机认知与运行控制技能目标能正确使用工具完成直流电动机拆卸与安装能正确运用电器元件和导线及工具，完成直流电动机控制的接线，并试运行正常任务一直流电机认知与运行控制关联知识1磁路关联知识2直流电机结构与原理关联知识3直流电机电力拖动关联知识4常用低压电器元件技能训练任务一直流电机认知与运行控制

1.1磁路中的基本概念1.1.1磁路在通电螺线管内腔的中部，电流产生的磁力线平行于螺线管的轴线，磁场线渐进螺线管两端时变成散开的曲线，曲线在螺线管外部空间相接。如果将一根长铁心插入通电螺线管中，并且让铁心闭合，则泄漏到空间的磁力线很少。关联知识1磁路

1.1磁路中的基本概念1.1.2主磁通和漏磁通当线圈中通以电流后，大部分磁力线沿铁心、衔铁和工作气隙构成回路，这部分磁通称为主磁通；还有一部分磁通，没有经过气隙和衔铁，而是经空气自成回路，这部分磁通称为漏磁通。

1.1磁路中的基本概念

磁感应强度、磁导率与磁场强度1.磁通Φ

单位：Wb2.磁感应强度B

单位：T

在均匀磁场中：B=ΦAWb/m2

3.磁场强度H

单位：A/m——磁通密度

1.1磁路中的基本概念

磁动势通电线圈产生的磁通

与线圈的匝数N和线圈中所通过的电流I的乘积成正比。把通过线圈的电流I与线圈匝数N的乘积，称为磁动势，也叫磁通势，即F=NI

磁阻磁阻就是磁通通过磁路时所受到的阻碍作用，用Rm表示。磁路中磁阻的大小与磁路的长度l成正比，与磁路的横截面积S成反比，并与组成磁路的材料性质有关。因此有

铁磁物质磁化特性

1.1磁路中的基本概念

铁磁物质磁化特性a）磁化前b）磁化后磁性物质的高导磁性被广泛应用于变压器和电机中。磁滞性B的变化总是滞后于H的变化BHOHmBm

剩磁－Hm

矫顽磁力Br

－Hc－BmHc－Br磁滞回线BHO基本磁化曲线1.1磁路中的基本概念(1)

硬磁物质

B－H

曲线宽，Br大、Hc大。用于制造永磁铁。(2)

软磁物质

B－H

曲线窄，Br小、Hc小。用于制造变压器、电机和电器等的铁心。(3)矩磁物质

B－H

曲线形状接近矩形，Br大、Hc小。用于计算机中，作记忆单元。

按磁滞回线的不同，磁性物质可分为1.1磁路中的基本概念1.3

铁心线圈与电磁铁铁心线圈的电磁关系有两种，一种是用直流来励磁，另一种是用交流励磁。直流励磁的铁心线圈，磁通恒定、电流I的大小只与线圈电阻R有关，功率损耗也只有I

2R，即所谓铜损。而交流铁心线圈的功率损耗，除铜损ΔPCu=I2R外，还有铁心被反复磁化而产生的所谓铁损ΔPFe，铁损是由磁滞性和铁心中涡流产生的。交流铁心线圈也是变压器与交流电机的基础。NS－U＋2.1

直流电机工作原理

直流电动机工作原理NS＋U－关联知识2

直流电机结构与原理

NSNS＋U－＋U－电刷换向片直流电动机工作原理直流电流交流电流电磁转矩(拖动转矩)机械负载克服反电动势做功

电磁关系换向Φ旋转NS2.1.2直流发电机工作原理NS－E＋－E＋输出直流电原动机感应电动势、电流电磁转矩（阻转矩）做功

电磁关系Φ换向2.2直流电机的结构（a）

直流电机主要分为定子和转子两大部分。定、转子之间存在的间隙称为气隙。

定子定子是电机的静止部分，主要用来产生磁场。它主要包括:

（1）主磁极主磁极包括铁心和励磁绕组两部分。主磁极总是N、S两极成对出现。

（2）换向极换向极也由铁心和绕组构成。2.2直流电机的结构

（3）电刷装置电刷装置由电刷、刷握、压紧弹簧和刷杆座等组成。

（4）机座和端盖

转子转子是电机的转动部分，转子的主要作用是感应电动势，产生电磁转矩，是机械能变为电能（发电机）或电能变为机械能（电动机）的枢纽。它主要包括:

（1）电枢电枢又包括铁心和绕组两部分。

（2）换向器

（3）转轴在转轴上安装电枢和换向器。

气隙静止的磁极和旋转的电枢之间的间隙称为气隙。+Ua－+Uf－他励并励串励复励1.直流电动机按励磁方式分类MIfIaM+U－IIfIaM+U－IIaMIaIf+U－I2.3直流电机的励磁方式直流电机运行时，随着电枢和换向器的旋转，电枢绕组的元件将依次地由一个支路转入另一个支路，元件中的电流将改变方向，这个过程称为换向。

直流电机的换向过程

下图表示一个单叠绕组的换向过程。电刷不动，绕组和换向片以速度n自右向左运动。2.4直流电机的换向

影响换向的电磁原因实际上在换向过程中，由于电流的变化，要产生感应电动势，它会影响电流的换向。

1.电抗电动势eX2.切割电动势eV

由于电抗电动势和切割电动势的存在，它们将在换向元件中产生附加电流Iad。以弧光放电的方式转化成热能，散失在空气中，因而在电刷与换向器之间出现火花。

改善换向的方法

1.安装换向极

2.选择合适的电刷，增加电刷与换向片之间的接触电阻2.5

直流电机中的基本物理量

关联知识3

直流电机的电力拖动3.1他励直流电动机的机械特性电动机的机械特性是指电动机的转速n与其转矩（电磁转矩）之间的关系，即曲线。机械特性是电动机性能的主要表现，它与运动方程相联系，在很大程度上决定了拖动系统稳定运行和过渡过程的性质及特点。必须指出，机械特性中的转矩是电磁转矩，它与电动机轴上的输出转矩是不同的，其间差一个空载转矩。只是由于在一般情况下，空载转矩与电磁转矩或负载转矩相比较小，在一般工程计算中可以略去，而粗略地认为电磁转矩与轴上的输出转矩相等。机械特性方程式直流电动机的机械特性方程式，可根据直流电动机的基本方程导出。即利用电流表示的机械特性方程为

利用电磁转矩表示的机械特性方程为

直流他励电动机固有机械特性与串电阻机械特性对比直流他励电动机降低电压时的人为机械特性

直流他励电动机减弱磁通时的人为机械特性电动机起动瞬间，起动转矩和起动电流分别为

起动时由于转速为零，电枢电动势为零，而且电枢电阻很小，所以起动电流将达很大值。

过大的起动电流将引起电网电压下降、影响电网上其它用户的正常用电、使电动机的换向恶化；同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机构。一般直流电动机不允许直接起动。

为了限制起动电流，他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻或降低电枢电压起动。3.2

直流电动机的起动起动条件：1、起动转矩要足够大，2、起动电流不要太大，直流他励电动机电枢电路串三级电阻起动直流他励电动机降压起动电动机的转动方向由电磁力矩的方向确定。（1）改变励磁电流的方向。（2）或改变电枢电流的方向。改变直流电机转向的方法：3.3直流电动机的反转闭合电源开关QS。励磁绕组得电，电机具备启动条件。正转：按下启动按钮SB1，KM1线圈通过KM2的常闭触点得电自锁，同时KM1常开触点闭合，电动机电枢绕组接通正向电源，电动机正转。反转：先按下停止按钮SB3，使KM1线圈断电，KM1主触点断开，电动停转。再按下SB2，KM2线圈得电自锁，其常开主触点闭合，接通电动机的反向电源相序，电动机反转。3.4.1能耗制动制动方法：电气制动：能耗制动、反接制动、倒拉反接制动、回馈制动电阻RB的作用是限制电源反接制动时电枢的电流过大。机械制动、电气制动。3.4直流电动机的制动反接制动适合于要求频繁正、反转的电力拖动系统，先用反接制动达到迅速停车，然后接着反向启动并进入反向稳态运行，反之亦然。若只要求准确停车的系统，反接制动不如能耗制动方便。3.4.2反接制动直流电动机的调速：由机械特性方程：可知，他励直流电动机有3种方法可以调速：（1）电枢回路串入调节电阻。（2）改变电枢电压；（3）改变励磁电流，即改变磁通；3.5直流电动机的调速这种调速方法耗能较大，只用于小型直流机。串励电机也可用类似的方法调速。电枢回路串入调节电阻调速在电枢中串入电阻，使

n

、

n0不变，即电机的特性曲线变陡（斜率变大），在相同力矩下，n

nn0RaRa+

RT其中，3.5.2改变电枢电压调速由转速特性方程知：调电枢电压U，n0变化，斜率不变，所以调速特性是一组平行曲线。nn0"n0'n0电压降低T其中，由该式可知，n和

有关，在U一定的情况下，改变

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

的大小。3.5.3改变磁通调速其中，M他励UfIfIaU关联知识4常用低压电器元件

线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。为防止铁心振动，需加短路环。一种用于频繁地接通或断开交、直流主电路、大容量控制电路等大电流电路的自动切换电器。4.1接触器励磁电源磁通Φ电磁吸力F静触头动触头工作原理接触器的符号

主触点串联在主电路内，而把它的辅助触点、线圈串联接在控制电路内KM常闭辅助触点线圈KM主触点KM常开辅助触点KM接触器的型号额定电压

交流接触器：127、220、380、500V直流接触器：110、220、440V交流接触器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A直流接触器：40、80、100、150、250、400、600A额定电流

吸引线圈额定电压交流接触器：36、110（127）、220、380V直流接触器：24、48、220、440V接触器的主要参数作用：控制、放大、联锁、保护和调节分类：按用途分：控制和保护继电器按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力按动作时间分：瞬时、延时继电器特点：额定电流不大于5A根据电量或非电量输入信号的变化，来接通或断开控制电路，实现对电路的自动控制和对电力装置实行保护的自动控制电器。4.2继电器（a）电流继电器

（b）电压继电器

（c）中间继电器

(a)电流继电器(b)电压继电器(c)中间继电器欠电流继电器KAI<KAKA过电流继电器>IKAKAKA电流继电器欠电压继电器U<KV过电压继电器>U电压继电器KVKVKVKV中间继电器作用：电动机的过载保护利用双金属片受热弯曲去推动杠杆使触头动作热继电器型式：双金属片式

热敏电阻式易熔合金式结构：由发热元件、双金属片和触头及动作机构等部分组成。作用：按整定时间长短通断电路分类：按构成原理分：电磁式电动式空气阻尼式晶体管式数字式按延时方式分：通电延时型断电延时型

时间继电器(a)

(b)(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)(a)线圈一般符号(b)通电延时线圈(c)断电延时线圈(d)通电延时闭合动合（常开）触点(e)通电延时断开动断（常闭）触点（f）断电延时断开动合（常开）触点（g）断电延时闭合动断（常闭）触点（h）瞬动触点时间继电器符号作用：根据速度

的大小通断电路结构：定子、转子和触头原理：与异步电动机类似速度继电器1.螺钉2.反力弹簧3.常闭触点4.动触点5.常开触点6.返回杠杆7.杠杆8.定子导体9.定子10.转轴11.转子熔断器的结构及工作原理熔断器是最常用的保护电器。它主要由熔管（熔座）和熔体等部分组成。熔断器是根据电流的热效应原理来工作的。熔体一般由熔点较低的合金制成，使用时串接在被保护线路中，当线路发生过载或短路时，熔体中流过极大的短路电流，熔体产生的热量使自身熔化而切断电路，从而达到了保护线路及电气设备的目的。4.3熔断器熔断器的表示方法自动空气开关自动空气开关又称低压断路器，在电气线路中起接通、断开和承载额定工作电流的作用，并能在线路和电动机发生过载、短路、欠电压的情况下进行可靠的保护。自动开关的主要由触点系统、机械传动机构和保护装置组成。4.4开关和按钮1实践内容

直流电动机的拆卸与装配。2主要设备工具小功率直流电动机，1台；配套直流电源，1台；直流电压表，1块；直流电流表，1块；兆欧表，1块；电工工具（含顶拔器、活扳手、榔头、螺丝刀、紫铜棒、钢套筒、毛刷、钳子、螺丝刀）1套。3方法及步骤

拆装直流电动机的基本操作程序为：切断电源→做好标记→拆卸端盖→拆卸电刷→拆卸轴承外盖→抽出电枢→检查电机各部件→各部件质量检测和清理无故障后再进行重新装配→装配完成后，测试空载电流大小及对称性，最后带负载运行。（1）观察直流电动机的结构，抄录电动机的铭牌数据，将有关数据填入表中。（2）用手拨动电动机的转子，观察其转动情况是否良好。（3）拆装直流电动机。将拆装有关情况记入表中，在拆卸后，测量绝缘电阻和绕组直流电阻。技能训练1直流电机拆装1实践内容直流电动机启动与正反转控制线路安装接线与调试。2.主要设备工具2.1直流电源容量2KW、输出电压220V的直流电源。可用整流的方法或用交流电动机带动直流发电机的方法获得直流电源。2.2设备工具电工工具1套（验电笔、一字和十字旋具、钢丝钳、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳等）。2.3仪表MF30型万用表、5050型兆欧表、636转速表、MG20（或MG21）型电磁系钳形电流表。

技能训练2

直流电动机启动与正反转控制2

方法及步骤1.配齐所有器件，并检验器件质量。2.参照并励直流电动机启动与正反控制线路图，首先进行线路编号，然后在控制板上合理布置和牢固安装各电器元件，并贴上醒目的文字符号。3.在控制板上进行布线和套号码管。4.安装直流电动机。5.连接控制板外部的导线。6.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。7.检查无误后通电试车。3注意事项1.通电试车前，要认真检查励磁回路的接线，必须保证连接可靠，以防止电动机运行时出现因励磁回路断路失磁引起“飞车”事故。2.启动时，应使调速变阻器短接，使电动机在满磁情况下启动；启动变阻器要逐级切换，不可越级切换或一扳到底。3.直流电源若采用单相桥式整流器供电时，必须外接电抗器。4.通电试车时，必须有指导老师在现场监护，如遇异常情况，应立即断开电源开关。1实践内容直流电动机调速控制线路安装接线与调试。2主要设备工具2.1直流电源容量2KW、输出电压220V的直流电源。可用整流的方法或用交流电动机带动直流发电机的方法获得直流电源。2.2工具电工工具1套（验电笔、一字和十字旋具、钢丝钳、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳等）。2.3仪表MF30型万用表、5050型兆欧表、636转速表、MG20（或MG21）型电磁系钳形电流表。

技能训练3