電動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要本文所研究的是交流異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)及機(jī)械特性的測(cè)量。交流異步電動(dòng)機(jī)是各行各業(yè)中使用最廣泛的電動(dòng)機(jī)。因?yàn)槠錁?gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，效率較高，價(jià)格低廉以成為各種輕、重工業(yè)企業(yè)不可缺少的機(jī)電設(shè)備。從廣義上講電動(dòng)機(jī)就是電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)電設(shè)備。在它的發(fā)展歷程中，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的時(shí)期。電動(dòng)機(jī)的總類也繁多，按用途可分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)；按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)又可分為鼠籠式電動(dòng)機(jī)和線繞式電動(dòng)機(jī)等等。由于各種電動(dòng)機(jī)的參數(shù)有所不同，使用時(shí)的選擇性也較多。因此在使用電動(dòng)機(jī)之前，了解其參數(shù)及機(jī)械特性對(duì)正確使用電動(dòng)機(jī)和提高電動(dòng)機(jī)的使用率都是十分必要的。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我所選用的是實(shí)驗(yàn)室某交流異步電動(dòng)機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)要求的測(cè)定和計(jì)算。關(guān)鍵詞：交流異步電動(dòng)機(jī)；參數(shù)；機(jī)械特性AbstractThis paper studied the exchange of AC asynchronous motor parameters and the measurement of mechanical properties. AC asynchronous motor is the most widely used in various sectors of the motor. Because of its simple structure, reliable operation, high efficiency and low prices to a variety of light and heavy industrial enterprises of the electrical and mechanical equipment indispensable. In broad terms the motor is converted into mechanical energy of the electrical and mechanical equipment. In the course of its development, after a long period of time. The general category of motor has many uses can be divided into the drive by using electric motors and motor control; according to the structure of the rotor can be divided into motor and wound squirrel-cage motors and so on.As a result of a variety of different electrical parameters, use is also more selective at the time. Therefore, before using the electric motor, its parameters and mechanical properties of the proper use of electric motors and electric motors to improve the utilization rate is very necessary. During the graduation project, I selected a laboratory as a standard asynchronous motor for the determination of experimental and computational requirements.Key words: AC induction motor; parameters; mechanical properties目錄1緒論11.1交流異步電動(dòng)機(jī)的使用及優(yōu)點(diǎn)11.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況22總體設(shè)計(jì)方案43電路及相關(guān)設(shè)備簡(jiǎn)介63.1交流異步電動(dòng)機(jī)63.1.1交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及各部分的作用63.1.2交流異步電動(dòng)機(jī)的工作原理63.1.3交流異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性83.1.4交流異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)電路83.1.5交流異步電動(dòng)機(jī)的控制123.1.6變壓器123.1.7三相調(diào)壓器143.1.8電樞反應(yīng)163.2直流電動(dòng)機(jī)173.2.1直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造173.2.2直流電動(dòng)機(jī)工作原理173.2.3直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)183.2.4直流電動(dòng)機(jī)四種勵(lì)磁方式各及自的特點(diǎn)183.2.5兩個(gè)定理和兩個(gè)定則183.2.6整流濾波203.3儀器儀表203.3.1電橋203.3.2功率表213.3.3轉(zhuǎn)速表214電動(dòng)機(jī)的參數(shù)及機(jī)械特性測(cè)量234.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備234.2實(shí)驗(yàn)步驟264.2.1靜態(tài)法264.2.2直流電壓法264.2.3電橋法274.2.4堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)274.2.5機(jī)械特性測(cè)量285測(cè)量數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)誤差分析325.1測(cè)量數(shù)據(jù)325.2數(shù)據(jù)及誤差分析345.2.1二瓦特計(jì)法測(cè)功率分析345.2.2.數(shù)據(jù)分析355.2.3誤差分析355.3調(diào)試分析35結(jié)論37致謝38參獻(xiàn)考文39 35 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1緒論1.1交流異步電動(dòng)機(jī)的使用及優(yōu)點(diǎn)電能是現(xiàn)代社會(huì)最主要的能源之一，電機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備。在機(jī)械、冶金、石油、煤炭、化學(xué)、航空、交通、農(nóng)業(yè)以及其他各種工業(yè)中，電動(dòng)機(jī)被廣泛的使用著。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度不斷提高，需要采用各種各樣的控制電動(dòng)機(jī)作為自動(dòng)化系統(tǒng)的元件，人造衛(wèi)星的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，電機(jī)也是不可缺少的。此外在國(guó)防、文教、醫(yī)療及日常生活中（現(xiàn)代化的家電工業(yè)中）電機(jī)愈來(lái)愈廣泛的使用起來(lái)。各種電動(dòng)機(jī)中使用最廣的是交流異步電動(dòng)機(jī)（又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)）。它使用方便、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)牢固，但功率因數(shù)較低，調(diào)速也較困難。大容量低轉(zhuǎn)速的動(dòng)力機(jī)常用同步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)不但功率因數(shù)高，而且其轉(zhuǎn)速和負(fù)載大小無(wú)關(guān)，只決定于電網(wǎng)頻率。工作較穩(wěn)定。在要求寬范圍調(diào)速的場(chǎng)合多用直流電動(dòng)機(jī)。但它有換向器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，維護(hù)困難，不適于惡劣環(huán)境。20世紀(jì)70年代以后，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)漸趨成熟，設(shè)備價(jià)格日益降低，已開(kāi)始得到使用 。電動(dòng)機(jī)在規(guī)定工作制式（連續(xù)式、短時(shí)運(yùn)行制、斷續(xù)周期運(yùn)行制）下所能承擔(dān)而不至引起電機(jī)過(guò)熱的最大輸出機(jī)械功率稱為它的額定功率，使用時(shí)需注意銘牌上的規(guī)定。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)需注意使其負(fù)載的特性和電機(jī)的特性相匹配，避免出現(xiàn)飛車或停轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法很多，能適應(yīng)不同生產(chǎn)機(jī)械速度變化的要求。一般電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)其輸出功率會(huì)隨轉(zhuǎn)速而變化。從能量消耗的角度看，調(diào)速大致可分兩種：1保持輸入功率不變。通過(guò)改變調(diào)速裝置的能量消耗，調(diào)節(jié)輸出功率以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。2控制電動(dòng)機(jī)輸入功率以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中交流異步電動(dòng)機(jī)的種類和型號(hào)越來(lái)越多，而且各種機(jī)械電子設(shè)備和家用電器等所需要的電機(jī)型號(hào)也不同，因此在選用交流異步電動(dòng)機(jī)之前了解其參數(shù)和機(jī)械特性是十分必要的。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，所選擇的課題是交流異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)及機(jī)械特性的測(cè)量，我選用的是實(shí)驗(yàn)室的某臺(tái)鼠籠式交流異步電動(dòng)機(jī)為測(cè)試對(duì)象，以進(jìn)行所需要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)定和計(jì)算。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況在1821年英國(guó)科學(xué)家法拉第首先證明可以把電力轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。最先制成電動(dòng)機(jī)的人，據(jù)說(shuō)是德國(guó)的雅可比。他于1834年前后制成了一種簡(jiǎn)單的裝置：在兩個(gè)U型電磁鐵中間，安裝一個(gè)六臂輪，每臂帶兩根棒型磁鐵。通電后，棒型磁鐵和U型磁鐵之間產(chǎn)生相互吸引和排斥作用，帶動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)。后來(lái)，雅可比做了一個(gè)大型的裝置，并安裝在小艇上，用320個(gè)丹尼爾電池供電，1838年小艇在易北河上首次航行，時(shí)速只有2.2km/h。和此同時(shí)，美國(guó)的達(dá)文波特也成功地制出了驅(qū)動(dòng)印刷機(jī)的電動(dòng)機(jī)，印刷過(guò)美國(guó)電學(xué)期刊電磁和機(jī)械情報(bào)。但這兩種電動(dòng)機(jī)都沒(méi)有多大商業(yè)價(jià)值，用電池作電源，成本太大、不實(shí)用。直到第一臺(tái)實(shí)用直流發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)世，電動(dòng)機(jī)才行了廣泛使用。1870年比利時(shí)工程師格拉姆發(fā)明了直流發(fā)電機(jī)，在設(shè)計(jì)上，直流發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)很相似。后來(lái)，格拉姆證明向直流發(fā)動(dòng)機(jī)輸入電流，其轉(zhuǎn)子會(huì)象電動(dòng)機(jī)一樣旋轉(zhuǎn)。于是，這種格拉姆型電動(dòng)機(jī)大量制造出來(lái)。效率也不斷提高。和此同時(shí)，德國(guó)的西門子接制造更好的發(fā)電機(jī)，并著手研究由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛，于是西門子公司制成了世界電車。1879年，在柏林工業(yè)展覽會(huì)上，西門子公司不冒煙的電車贏得觀眾的一片喝彩。西門子電機(jī)車當(dāng)時(shí)只有3馬力，后來(lái)美國(guó)發(fā)明大王愛(ài)迪生試驗(yàn)的電機(jī)車已達(dá)1215馬力。但當(dāng)時(shí)的電動(dòng)機(jī)全是直流電機(jī)，只限于驅(qū)動(dòng)電車。1888年南斯拉夫出生的美國(guó)發(fā)明家特斯拉發(fā)明了交流電動(dòng)機(jī)。它是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成，又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用交流電，無(wú)需整流，無(wú)火花，因此被廣泛使用于工業(yè)的家庭電器中，交流電動(dòng)機(jī)通常用三相交流供電。1902年瑞典工程師丹尼爾森首先提出同步電動(dòng)機(jī)構(gòu)想。同步電動(dòng)機(jī)工作原理同感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一樣，由定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，便轉(zhuǎn)子繞組用直流供電，轉(zhuǎn)速固定不變，不受負(fù)載影響。因此同步電動(dòng)機(jī)特別適用于鐘表，電唱機(jī)和磁帶錄音機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)是直流激磁，工作特性接其激磁繞組的接線方式不同而有區(qū)別。串激電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，適用于牽引和起重，并激電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨負(fù)載大小而變動(dòng)較小，且可以調(diào)節(jié)，可用為定速或調(diào)速之用，復(fù)激電動(dòng)機(jī)兼有以上兩種激磁方式發(fā)動(dòng)機(jī)的特性。交流換向器電動(dòng)機(jī)，即轉(zhuǎn)子具有換向器的交流電動(dòng)機(jī)。因它既可用于交流 又可用于直流，故稱作交直流兩用電動(dòng)機(jī)或通用電動(dòng)機(jī)，多用于家用電器。電動(dòng)機(jī)作為重要的動(dòng)力裝置，已被廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國(guó)防軍事設(shè)施以及日常生活中。直流電動(dòng)機(jī)其調(diào)速在過(guò)去一直占統(tǒng)治地位，但由于本身結(jié)構(gòu)原因，例如換向器的機(jī)械強(qiáng)度不高，電刷易于磨損等，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)向高速大容量化發(fā)展的要求。而交流電動(dòng)機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格低廉，而且堅(jiān)固耐用，慣量小，運(yùn)行可靠等優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了極廣泛的使用，也正在發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。2總體設(shè)計(jì)方案本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中需要完成的是通過(guò)經(jīng)典的測(cè)試方法測(cè)量交流異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)及機(jī)械特性，并以實(shí)驗(yàn)室某一型號(hào)交流異步電動(dòng)機(jī)為測(cè)量對(duì)象。一測(cè)量電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，分別通過(guò)直流法、交流法、電橋法測(cè)量及堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。二測(cè)量電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，通過(guò)D-F系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)機(jī)在空載和加載情況下分別測(cè)量和計(jì)算，并繪制其機(jī)械特性曲線。三除交流電動(dòng)機(jī)外還涉及到直流電動(dòng)機(jī)、三相調(diào)壓器、單相調(diào)壓器、整流濾波、電橋、使用功率表、轉(zhuǎn)速表等儀器儀表及相關(guān)內(nèi)容。電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)量如圖2.1。圖2.1交流電動(dòng)機(jī)的參數(shù)測(cè)量D-F系統(tǒng)測(cè)量電動(dòng)機(jī)空載和加載時(shí)的械特性如圖2.2。圖2.2 D-F系統(tǒng)測(cè)量電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3電路及相關(guān)設(shè)備簡(jiǎn)介3.1交流異步電動(dòng)機(jī)3.1.1交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及各部分的作用一般電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，定子是靜止不動(dòng)的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。另外還有端蓋、風(fēng)扇、罩殼、機(jī)座、接線盒等。定子的作用是用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)和作電動(dòng)機(jī)的機(jī)械支撐。電動(dòng)機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座三部分組成。定子繞組鑲嵌在定子鐵心中，通過(guò)電流時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)電能量轉(zhuǎn)換。機(jī)座的作用主要是固定和支撐定子鐵心。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，因內(nèi)部損耗而發(fā)生的熱量通過(guò)鐵心傳給機(jī)座，再由機(jī)座表面散發(fā)到周圍空氣中。為了增加散熱面積，一般電動(dòng)機(jī)在機(jī)座外表面設(shè)計(jì)為散熱片狀。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心也是作為電動(dòng)機(jī)磁路的一部分。轉(zhuǎn)子繞組的作用是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)電流而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)軸是支撐轉(zhuǎn)子的重量，傳遞轉(zhuǎn)矩，輸出機(jī)械功率的主要部件。圖3.1鼠籠式交流異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)3.1.2交流異步電動(dòng)機(jī)的工作原理1旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)定子三相繞組通入三相交流電即可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。當(dāng)三相電流不斷地隨時(shí)間變化時(shí)，所建立的合成磁場(chǎng)也不斷地在空間旋轉(zhuǎn)，如圖3.2所示。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向和三相電流的相序一致，任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)。圖3.2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)若定子每相繞組由P個(gè)線圈串聯(lián)，繞組的始端之間互差360/P，將形成P對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）可用下式表示：n=60f/P。定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)切割轉(zhuǎn)子繞組，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其方向由“右手螺旋定則”確定。由于轉(zhuǎn)子繞組自身閉合，便有電流流過(guò)，并假定電流方向和電動(dòng)勢(shì)方向相同，如圖3.3：圖3.3電磁力產(chǎn)生轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生電磁力，其方向由“左手螺旋定則”判斷。該力對(duì)轉(zhuǎn)軸形成轉(zhuǎn)矩(稱電磁轉(zhuǎn)矩)，并可見(jiàn)，它的方向和定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(即電流相序)一致，于是，電動(dòng)機(jī)在電磁轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動(dòng)下，順著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)，且一定有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。有轉(zhuǎn)速差是異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的必要條件，異步的名稱也由此而來(lái)。電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T和機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2相等，即T=T2。2轉(zhuǎn)差率旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率。描述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速相差的程度。3.1.3交流異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系,機(jī)械特性是電動(dòng)機(jī)力學(xué)性能的主要表現(xiàn)。T-S的曲線圖如下力圖左；T-n的曲線圖如下圖右，即為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線。圖3.4機(jī)械特性圖在機(jī)械特性圖中，存在兩個(gè)工作區(qū)：穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)和不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。在機(jī)械特性曲線的AB段，當(dāng)復(fù)的損壞，還有可能導(dǎo)致觸電、火災(zāi)等危險(xiǎn)。短路保護(hù)應(yīng)該滿足以下要求：一是必須在很短的時(shí)間內(nèi)切斷電源；二是當(dāng)電機(jī)正常啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)誤動(dòng)作。常用的短路保作用在電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)能適應(yīng)負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行，故為穩(wěn)定區(qū)。機(jī)械特性曲線的BC段，因電動(dòng)機(jī)工作在該區(qū)段時(shí)其電磁轉(zhuǎn)矩不能自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化，故為不穩(wěn)定區(qū)。3.1.4交流異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)電路1短路保護(hù)短路是由于絕緣損壞、接線錯(cuò)誤等原因?qū)е码娏鲝姆钦Ｂ窂搅鬟^(guò)的現(xiàn)象。瞬時(shí)短路電流可能達(dá)到電機(jī)額定電流的幾十倍甚至上百倍，如果不能及時(shí)切斷電源，則有可能造成電機(jī)不可修護(hù)裝置有熔斷器和斷路器。2過(guò)流保護(hù)過(guò)電流是指電動(dòng)機(jī)的工作電流超過(guò)其額定值，如果時(shí)間久了，就會(huì)使電機(jī)過(guò)熱損壞電機(jī)，因此需要采取保護(hù)措施。過(guò)電流時(shí)，電流仍由正常路徑流通，其值比短路電流值要小。過(guò)電流一般是由于負(fù)載過(guò)大或是啟動(dòng)不正確。為了避免影響電動(dòng)機(jī)正常工作，過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作值應(yīng)該比正常啟動(dòng)電流略大一些。過(guò)電流保護(hù)也要求保護(hù)裝置能瞬時(shí)動(dòng)作。過(guò)電流保護(hù)一般采用過(guò)電流繼電器。3過(guò)載保護(hù)電動(dòng)機(jī)過(guò)載是指其工作電流超過(guò)額定值使繞組過(guò)熱。引起過(guò)載的原因很多，如負(fù)載的突然增加、電源電壓降低、電動(dòng)機(jī)軸承磨損等。過(guò)載和過(guò)流類似，但也有差別。主要的不同在于動(dòng)作效應(yīng)的不同。過(guò)電流是由電磁效應(yīng)來(lái)引發(fā)保護(hù)裝置動(dòng)作，針對(duì)電流的瞬時(shí)大?。欢^(guò)載保護(hù)則是由電流的熱效應(yīng)，即電流對(duì)時(shí)間的累積結(jié)果來(lái)引發(fā)保護(hù)裝置動(dòng)作。一般情況下同一電路中，過(guò)載保護(hù)動(dòng)作電流值要比過(guò)電流小，而這兩者又均比上面提到的短路保護(hù)動(dòng)作電流值小。值得注意的是，短路保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)和過(guò)載保護(hù)是不能互相代替的。過(guò)載保護(hù)應(yīng)采用熱繼電器或電動(dòng)機(jī)保護(hù)器作為保護(hù)元件。4失壓保護(hù)如果電動(dòng)機(jī)在正常工作時(shí)突然掉電，那么在電源電壓恢復(fù)時(shí)，就可能自行啟動(dòng)，造成人身事故或機(jī)械設(shè)備損壞。為防止電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的自行啟動(dòng)或電器元件自行投入工作而設(shè)置的保護(hù)，稱為失壓保護(hù)。采用接觸器和按鈕控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)制動(dòng)就具有失壓保護(hù)功能。如果正常工作中電網(wǎng)電壓消失，接觸器會(huì)自動(dòng)釋放而切斷電動(dòng)機(jī)電源。5欠壓保護(hù)電動(dòng)機(jī)或電器元件在有些使用場(chǎng)合，當(dāng)電網(wǎng)電壓降到額定電壓的60%80%時(shí)，就要求能自動(dòng)切除電源而停止工作，這種保護(hù)稱為欠電壓保護(hù)。電動(dòng)機(jī)在電網(wǎng)電壓降低時(shí)，其轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩都將降低甚至堵轉(zhuǎn)。在負(fù)載一定的情況下，一方面電動(dòng)機(jī)電流增大，而其增加幅度還不足以使熔斷器和熱繼電器動(dòng)作，因此必須要采取欠壓保護(hù)措施。除了利用接觸器本身的欠電壓保護(hù)作用之外，還可以采用低壓斷路器或?qū)ｉT的電磁式電壓繼電器來(lái)進(jìn)行欠電壓保護(hù)，其方法是將電壓繼電器線圈跨接在電源上，其動(dòng)合觸頭串接在接觸器控制回路中。當(dāng)電網(wǎng)電壓低于指定值時(shí)，電壓繼電器動(dòng)作使接觸器釋放。6過(guò)壓保護(hù)當(dāng)由于某種原因使得電動(dòng)機(jī)電源電壓超過(guò)其額定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)的定子電流增大，使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱增多，時(shí)間久了就會(huì)造成電動(dòng)機(jī)損壞。如果電壓比額定值高很多，則電動(dòng)機(jī)定子電流就會(huì)超出額定值許多而可能燒壞電機(jī)。因此，需要進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)。最常見(jiàn)的過(guò)電壓保護(hù)裝置是過(guò)電壓繼電器。電源電壓一旦過(guò)高，過(guò)電壓繼電器的常閉觸頭就立即動(dòng)作，從而控制接觸器及時(shí)斷開(kāi)電源。過(guò)電壓繼電器的動(dòng)作電壓整定值一般可為電動(dòng)機(jī)額定電壓的1.051.2倍。7斷相保護(hù)異步電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，如果電源任一相突然斷路，電動(dòng)機(jī)就處于斷相運(yùn)行。此時(shí)電動(dòng)機(jī)實(shí)際上是在單相電源下運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)定子電流會(huì)增大，轉(zhuǎn)速要下降甚至?xí)罗D(zhuǎn)，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)燒壞電機(jī)。實(shí)踐表明，斷相運(yùn)行是使電動(dòng)機(jī)損壞的主要原因之一，因此應(yīng)進(jìn)行斷相保護(hù)。引起電動(dòng)機(jī)斷相運(yùn)行的原因很多，如熔斷器一相熔體燒斷，電動(dòng)機(jī)繞組一相斷路、一相接觸不良或松脫，電源一相線路斷開(kāi)等，其中尤以熔斷器一相燒斷的情況最為常見(jiàn)。斷相運(yùn)行時(shí)，線路電流和電動(dòng)機(jī)繞組連接因斷相形式不同而不同；電動(dòng)機(jī)負(fù)載越大，故障電流也越大。斷相運(yùn)行時(shí)，通?？梢愿鶕?jù)電流或電壓發(fā)生的變化特征檢測(cè)出斷相信號(hào)來(lái)構(gòu)成斷相保護(hù)裝置。斷相保護(hù)有很多方法，如用帶斷相保護(hù)的熱繼電器，采用電壓繼電器，采用欠電流繼電器，斷絲電壓保護(hù)，采用專門為斷相運(yùn)行而設(shè)計(jì)的斷相保護(hù)繼電器。8.相序保護(hù)一般情況下，電動(dòng)機(jī)工作的接線順序是有規(guī)定的，如果由于某種原因，導(dǎo)致相序發(fā)生錯(cuò)亂，電動(dòng)機(jī)將無(wú)法正常工作甚至損壞。相序保護(hù)就是為了防止這類事故發(fā)生。相序保護(hù)可采用相序繼電器，當(dāng)電路中相序和指定相序不符時(shí)，相序繼電器將觸發(fā)動(dòng)作，切斷控制電路的電源從而達(dá)到切斷電動(dòng)機(jī)電源、保護(hù)電動(dòng)機(jī)的目的。9溫度保護(hù)在電動(dòng)機(jī)電流沒(méi)有超過(guò)額定值時(shí)，由于通風(fēng)不良、環(huán)境溫度過(guò)高、啟動(dòng)次數(shù)過(guò)于頻繁等原因，電動(dòng)機(jī)也會(huì)過(guò)熱。這種情況下用以上的過(guò)流保護(hù)或過(guò)載保護(hù)都不能解決問(wèn)題，因此需要直接反映溫度變化的熱保護(hù)器。溫度保護(hù)通?？刹捎脺囟壤^電器。溫度繼電器主要有雙金屬片和熱敏電阻式兩種，它們都被直接埋置在發(fā)熱部位。溫度保護(hù)和過(guò)載保護(hù)都是利用溫度來(lái)觸發(fā)保護(hù)，但并不完全相同。過(guò)載保護(hù)是因?yàn)殡娏鏖L(zhǎng)時(shí)間超出額定值使得繼電器升溫觸發(fā)保護(hù)；而溫度保護(hù)是由于散熱不良，環(huán)境溫度過(guò)高等因素使得電機(jī)過(guò)熱從而觸發(fā)保護(hù)。溫度保護(hù)被觸發(fā)時(shí)，電動(dòng)機(jī)中的電流值有可能是正常的，因此過(guò)載保護(hù)不一定會(huì)起作用。溫度保護(hù)和過(guò)載保護(hù)也是不能互相替代的。10漏電保護(hù)為了防止直接接觸電擊事故和間接接觸電擊事故，防止電氣線路或電氣設(shè)備接地故障引起電氣火災(zāi)和電氣設(shè)備損壞事故，低壓配電系統(tǒng)應(yīng)該具有漏電保護(hù)裝置。漏電保護(hù)根據(jù)工作零線是否穿過(guò)電流感應(yīng)器，分為零序電流保護(hù)和剩余電流保護(hù)。零序電流保護(hù)和剩余電流保護(hù)的基本原理都是基于基爾霍夫電流定律：流入電路中任一節(jié)點(diǎn)的復(fù)電流的代數(shù)和等于零。不同之處是，零序電流保護(hù)檢測(cè)的是各相線中電流的矢量和，而剩余電流保護(hù)檢測(cè)的是各相線還有零線中的電流矢量和。理論上來(lái)說(shuō)，三相線負(fù)載平衡且電路正常工作的情況下，各相線電流矢量和應(yīng)該為零。但是在實(shí)際的產(chǎn)品制造中，由于生產(chǎn)工藝、使用條件及電源品質(zhì)等因素的制約，理想的三相完全平衡的負(fù)載不大可能存在，其三相電流的矢量和不為零而且很容易達(dá)到漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流值例如30mA。因此，“負(fù)載三相平衡”這個(gè)概念只具理論意義。3.1.5交流異步電動(dòng)機(jī)的控制1.啟動(dòng)控制三相異步電動(dòng)機(jī)從接通電源開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速逐漸上升直到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，這一過(guò)程稱為啟動(dòng)。按照啟動(dòng)方式不同，它可以分為直接啟動(dòng)和降壓?jiǎn)?dòng)。直接啟動(dòng)的啟動(dòng)電流大，對(duì)供電變壓器影響較大，容量較大的鼠籠異步電動(dòng)機(jī)一般都采用降壓?jiǎn)?dòng)。降壓?jiǎn)?dòng)就是將電源電壓適當(dāng)降低后，再加到電動(dòng)機(jī)的定子繞組上進(jìn)行啟動(dòng)，待電機(jī)啟動(dòng)結(jié)束或?qū)⒁Y(jié)束時(shí)，再使電動(dòng)機(jī)的電壓恢復(fù)到額定值。這樣做的目的主要是為了減小啟動(dòng)電流，但是因?yàn)榻祲?，電?dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也將降低。因此，降壓?jiǎn)?dòng)僅適用于空載或輕載啟動(dòng)。2.正反轉(zhuǎn)控制根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，只要把接到三相異步電動(dòng)機(jī)的三相交流電源線中的任意兩相對(duì)調(diào)，即可以實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。正反轉(zhuǎn)控制方法主要有以下四種：手動(dòng)控制、接觸器互鎖控制、按鈕互鎖控制、接觸器和按鈕雙重互鎖控制。3.制動(dòng)控制三相電動(dòng)機(jī)在切斷電源后，由于慣性，總要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能完全停止。有時(shí)候，要求電機(jī)在斷電后能迅速停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這就需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)。制動(dòng)方法大致可分機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)兩類。常用的機(jī)械制動(dòng)裝置有電磁抱閘和電磁離合器兩種。電氣制方法有反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)、回饋制動(dòng)和電容制動(dòng)等。4.變頻調(diào)速控制調(diào)速就是指讓電動(dòng)機(jī)在同一負(fù)載下能得到不同的轉(zhuǎn)速，以滿足實(shí)際需要。改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有三種可能：一是變頻調(diào)速，二是變極調(diào)速，三是變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。在交流異步電動(dòng)機(jī)的諸多調(diào)速方法中，變頻調(diào)速的性能最好，其特點(diǎn)是調(diào)速范圍大、穩(wěn)定性好、運(yùn)行效率高。3.1.6變壓器1變壓器的工作原理變壓器是利用電磁感應(yīng)原理，從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能或傳輸信號(hào)的一種電器是電能傳遞或作為信號(hào)傳輸?shù)闹匾?，如圖3.5所示。圖3.5變壓器工作原理變壓器可將一種電壓的交流電能變換為同頻率的另一種電壓的交流電能，主要部件是一個(gè)鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。和電源相連的項(xiàng)圈，接受交流電能，稱為一相繞組。和負(fù)載相連的項(xiàng)圈，送出交流電能，稱為二次繞組。設(shè)：電壓向量電流向量電動(dòng)勢(shì)向量砸數(shù)一次繞組U1I1E1N1二次繞組U2I2E2N2同時(shí)交鏈一次，二次繞組的磁通量的相量為m，該磁通量稱為主磁通。圖各物理量的參考方向確定。圖3.6變壓器原理圖2變壓器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介鐵心：鐵心是變壓器中主要的磁路部分。通常由含硅量較高，厚度為 0.35 或 0.5 mm，表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成，鐵心分為鐵心柱和鐵軛倆部分，鐵心柱套有繞組；鐵軛閉合磁路之用，鐵心結(jié)構(gòu)的基本形式有心式和殼式兩種。繞組：繞組是變壓器的電路部分，它是用紙包的絕緣扁線或圓線繞成。變壓器的基本原理是電磁感應(yīng)原理，現(xiàn)以單相雙繞組變壓器為例說(shuō)明其基本工作原理（如上圖）：當(dāng)一次側(cè)繞組上加上電壓1時(shí)，流過(guò)電流1，在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通1，這些磁通稱為主磁通，在它作用下，兩側(cè)繞組分別感應(yīng)電勢(shì)1，2，感應(yīng)電勢(shì)公式為：E=4.44fNm式中：E-感應(yīng)電勢(shì)有效值 f-頻率 N-匝數(shù) m-主磁通最大值由于二次繞組和一次繞組匝數(shù)不同，感應(yīng)電勢(shì)E1和E2大小也不同，當(dāng)略去內(nèi)阻抗壓降后，電壓1和2大小也就不同。當(dāng)變壓器二次側(cè)空載時(shí)，一次側(cè)僅流過(guò)主磁通的電流（0），這個(gè)電流稱為激磁電流。當(dāng)二次側(cè)加負(fù)載流過(guò)負(fù)載電流2時(shí)，也在鐵芯中產(chǎn)生磁通，力圖改變主磁通，但一次電壓不變時(shí)，主磁通是不變的，一次側(cè)就要流過(guò)兩部分電流，一部分為激磁電流0，一部分為用來(lái)平衡2，所以這部分電流隨著2變化而變化。當(dāng)電流乘以匝數(shù)時(shí)，就是磁勢(shì)。上述的平衡作用實(shí)質(zhì)上是磁勢(shì)平衡作用，變壓器就是通過(guò)磁勢(shì)平衡作用實(shí)現(xiàn)了一、二次側(cè)的能量傳遞。3.1.7三相調(diào)壓器1簡(jiǎn)介 “三相調(diào)壓器”又稱“晶閘管電力調(diào)整器”“可控硅電力調(diào)整器”或簡(jiǎn)稱“電力調(diào)整器”?！熬чl管”又稱“可控硅”（SCR）是一種四層三端半導(dǎo)體器件，把它接在電源和負(fù)載中間，配上相應(yīng)的觸發(fā)控制電路板，就可以調(diào)整加到負(fù)載上的電壓、電流和功率?！熬чl管調(diào)整器”主要用于各種電加熱裝置（如電熱工業(yè)窯爐、電熱干燥機(jī)、電熱油爐、各種反應(yīng)罐、反應(yīng)釜的電加熱裝置）的加熱功率調(diào)整，既可以“手動(dòng)”調(diào)整，又可以和電動(dòng)調(diào)節(jié)儀表、智能調(diào)節(jié)儀表、PLC以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱溫度的恒值或程序控制。注：三相調(diào)壓器對(duì)應(yīng)三相負(fù)載使用。2三相調(diào)壓器特點(diǎn)“可控硅調(diào)壓器”通過(guò)對(duì)電壓、電流和功率的精確控制，從而實(shí)現(xiàn)精密控溫。并且憑借其先進(jìn)的數(shù)字控制算法，優(yōu)化了電能使用效率。對(duì)節(jié)約電能起了重要作用?！翱煽毓枵{(diào)壓器”采用德國(guó)原裝進(jìn)口：SEMIKRON（西門康 SKKT 系列可控硅模塊），先進(jìn)的數(shù)字控制技術(shù)，改善了電網(wǎng)功率因數(shù)可以有效節(jié)省用電量；具有移相觸發(fā)和過(guò)零觸發(fā)。雙重工作模式，撥動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)即可輕松實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換；多種控制信號(hào)輸入：開(kāi)關(guān)量觸點(diǎn)，電流信號(hào)：DC4-20 mA、DC0-10 mA，電壓信號(hào)：DC1-5 V、DC0-10V；適用于多種類型負(fù)載：恒阻性負(fù)載、變阻性負(fù)載、感性負(fù)載（變壓器一次側(cè)）；具有完善的自我檢測(cè)，齊全的故障保護(hù)功能，確保安全穩(wěn)定運(yùn)行；輸入、輸出端口均采用光電隔離技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，安全性能高；通訊功能強(qiáng)大標(biāo)準(zhǔn) Modbus RTU 通信協(xié)議，方便聯(lián)機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制；內(nèi)置報(bào)警蜂鳴器，無(wú)須任何額外接線就能輕松實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。3三相調(diào)壓器的使用“三相調(diào)壓器”廣泛使用于以下領(lǐng)域：電爐工業(yè)：退火爐，烘干爐，淬火爐，燒結(jié)爐，坩堝爐，隧道爐，熔爐，箱式電爐，井式電爐，熔化電爐，滾動(dòng)電爐，真空電爐，臺(tái)車電爐，淬火電爐，時(shí)效電爐，罩式電爐，氣氛電爐，烘箱，實(shí)驗(yàn)電爐，熱處理，電阻爐，真空爐，網(wǎng)帶爐，高溫爐，窯爐，電爐。 機(jī)械設(shè)備：包裝機(jī)械，注塑機(jī)械，熱縮機(jī)械，擠壓機(jī)械，食品機(jī)械，回火設(shè)備，塑料加工，紅外加熱。玻璃工業(yè)：玻璃纖維，玻璃成型，玻璃融化，玻璃印制，浮法玻璃生產(chǎn)線，退火槽。汽車工業(yè)：噴涂烘干，熱成型。節(jié)能照明：隧道照明，路燈照明，攝影照明，舞臺(tái)燈光?；瘜W(xué)工業(yè)：蒸餾蒸發(fā)，預(yù)熱系統(tǒng)，管道加熱，石油化工，溫度補(bǔ)償。3.1.8電樞反應(yīng)對(duì)稱負(fù)載時(shí)，電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)主極磁場(chǎng)基波產(chǎn)生的影響，這種現(xiàn)象稱為電樞反應(yīng)，當(dāng)電樞繞組中沒(méi)有電流通過(guò)時(shí)，由磁極所形成的磁場(chǎng)稱為主磁場(chǎng)，近似按正弦規(guī)律分布。當(dāng)電樞繞組中有電流通過(guò)時(shí)，繞組本身產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，稱為電樞磁場(chǎng)。電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的作用將使主磁場(chǎng)發(fā)生畸變。產(chǎn)生電樞反應(yīng)。1.純電阻性負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)電樞磁場(chǎng)的電動(dòng)勢(shì)和電流相位相同，電樞磁場(chǎng)使主磁場(chǎng)發(fā)生畸變，一半加強(qiáng)，一半削弱。2.純電感性負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)電樞磁場(chǎng)的電流滯后于電動(dòng)勢(shì)90度，電樞磁場(chǎng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)和主磁場(chǎng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向相反，因此削弱了主磁場(chǎng)電動(dòng)勢(shì)，這就是為什么三相電路中含有電感性元件時(shí)電壓下降的原因；這時(shí)叫做縱軸去磁電樞反應(yīng)。3.純電容性負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)電樞磁場(chǎng)的電流超前于電動(dòng)勢(shì)90度，因電樞磁場(chǎng)和主磁場(chǎng)成90度，電樞磁場(chǎng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)和主磁場(chǎng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向相同，因此加強(qiáng)了主磁場(chǎng)電動(dòng)勢(shì)，這就是為什么三相電路中含有電容性元件時(shí)端電壓上升的原因，這時(shí)叫做縱軸輔助磁電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)對(duì)直流電機(jī)的工作影響很大，使磁極半邊的磁場(chǎng)加強(qiáng)；另半邊的磁場(chǎng)減弱，負(fù)載越大，電樞反應(yīng)引起的磁場(chǎng)畸變?cè)綇?qiáng)烈，其結(jié)果將破壞電樞繞組元件的正常換向，易引起火花，使電機(jī)工作條件惡化。同時(shí)電樞反應(yīng)將使極靴尖處磁通密集，造成換向片間的最大電壓過(guò)高，也易引起火花甚至造成電機(jī)環(huán)火。削弱電樞反應(yīng)影響的方法:加裝附加磁極以便使畸變的磁通得以補(bǔ)償。對(duì)大型電機(jī)，在主磁極的頂部加裝補(bǔ)償繞組可使磁通分布畸變得以修正。3.2直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)就是將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的電機(jī)。3.2.1直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造直流電動(dòng)機(jī)分為兩部分：定子和轉(zhuǎn)子。記住定子和轉(zhuǎn)子都是由那幾部分構(gòu)成的，需要注意的是不要把換向極和換向器弄混淆了。 定子包括：主磁極，機(jī)座，換向極，電刷裝置等。 轉(zhuǎn)子包括：電樞鐵芯，電樞繞組，換向器，軸和風(fēng)扇等。3.2.2直流電動(dòng)機(jī)工作原理直流電動(dòng)機(jī)大致使用了“通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的作用”的原理，勵(lì)磁線圈兩個(gè)端線同有相反方向的電流，使整個(gè)線圈產(chǎn)生繞軸的扭力，使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)。要使電樞受到一個(gè)方向不變的電磁轉(zhuǎn)矩，關(guān)鍵在于：當(dāng)線圈邊在不同極性的磁極下，如何將流過(guò)線圈中的電流方向及時(shí)地加以變換， 即進(jìn)行所謂“換向”。為此必須增添一個(gè)叫做換向器的裝置，換向器配合電刷可保證每個(gè)極下線圈邊中電流始終是一個(gè)方向，就可以使電動(dòng)機(jī)能連續(xù)的旋轉(zhuǎn),這就是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。圖3.7直流電動(dòng)機(jī)工作原理3.2.3直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)1.調(diào)速性能好。所謂“調(diào)速性能”，是指電動(dòng)機(jī)在一定負(fù)載的條件下，根據(jù)需要，人為地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。直流電動(dòng)機(jī)可以在重負(fù)載條件下，實(shí)現(xiàn)均勻、平滑的無(wú)級(jí)調(diào)速，而且調(diào)速范圍較寬。2.起動(dòng)力矩大。可以均勻而經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。因此，凡是在重負(fù)載下起動(dòng)或要求均勻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的機(jī)械，例如大型可逆軋鋼機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、電力機(jī)車、電車等，都用直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。3.2.4直流電動(dòng)機(jī)四種勵(lì)磁方式各及自的特點(diǎn)直流電動(dòng)機(jī)的性能和它的勵(lì)磁方式密切相關(guān)，通常直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式有四種：直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)、直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)和直流復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。掌握四種方式各自的特點(diǎn)： 1.直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組和電樞沒(méi)有電的聯(lián)系，勵(lì)磁電路是由另外直流電源供給的。因此勵(lì)磁電流不受電樞端電壓或電樞電流的影響。 2.直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī) 并勵(lì)繞組兩端電壓就是電樞兩端電壓，但是勵(lì)磁繞組用細(xì)導(dǎo)線繞成，其匝數(shù)很多，因此具有較大的電阻，使得通過(guò)他的勵(lì)磁電流較小。 3.直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組是和電樞串聯(lián)的，所以這種電動(dòng)機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)隨著電樞電流的改變有顯著的變化。為了使勵(lì)磁繞組中不致引起大的損耗和電壓降，勵(lì)磁繞組的電阻越小越好，所以直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)通常用較粗的導(dǎo)線繞成，他的匝數(shù)較少。 4.直流復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的磁通由兩個(gè)繞組內(nèi)的勵(lì)磁電流產(chǎn)生。3.2.5兩個(gè)定理和兩個(gè)定則1電磁感應(yīng)定理在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體將會(huì)感應(yīng)電勢(shì)，若磁場(chǎng)、導(dǎo)體和導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向三者互相垂直，則作用導(dǎo)體中感應(yīng)的電勢(shì)大小為： e = Blv。符號(hào)物理量單位B磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度Wb/ m2v導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度米/秒l導(dǎo)體有效長(zhǎng)度me感應(yīng)電勢(shì)V圖3.8電勢(shì)的方向有右手定則2電磁力定律 載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中將會(huì)受到力的作用，若磁場(chǎng)和載流導(dǎo)體互相垂直 (見(jiàn)下圖)，作用在導(dǎo)體上的電磁力大小為：f = Bli。符號(hào)物理量單位i導(dǎo)體中的電流Al導(dǎo)體有效長(zhǎng)度mf電磁力N圖3.9力的方向有左手定則3.2.6整流濾波1整流電路二極管具有單向?qū)щ娦?，利用這一特性可以組成整流電路，整流電路是電力電子電路中出現(xiàn)最早的一種，它將交流電變?yōu)橹绷麟?，使用十分廣泛，電路形式多種多樣，各具特色?？蓮母鞣N角度對(duì)整流電路進(jìn)行分類，主要分類方法有：按組成器件可分為不可控、半控、全控三種；按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路和零式電路；按交流輸入相數(shù)分為單相電路和多相電路；按變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向，又分為單拍電路和雙拍電路。2濾波電路整流電路的輸出電壓不是純粹的直流，從示波器觀察整流電路的輸出，和直流相差很大，波形中含有較大的脈動(dòng)成分，稱為紋波。為獲得比較理想的直流電壓，需要利用具有儲(chǔ)能作用的電抗性元件（如電容、電感）組成的濾波電路來(lái)濾除整流電路輸出電壓中的脈動(dòng)成分以獲得直流電壓。常用的濾波電路有無(wú)源濾波和有源濾波兩大類。無(wú)源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波(包括倒L型、LC濾波、LC型濾波和RC型濾波等)。有源濾波的主要形式是有源RC濾波，也被稱作電子濾波器。直流電中的脈動(dòng)成分的大小用脈動(dòng)系數(shù)來(lái)表示，此值越大，則濾波器的濾波效果越差。脈動(dòng)系數(shù)(S)=輸出電壓交流分量的基波最大值輸出電壓的直流分量半波整流輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)為S=1.57，全波整流和橋式整流的輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)SO67。對(duì)于全波和橋式整流電路采用C型濾波電路后，其脈動(dòng)系數(shù)S=1(4(RLCT-1)。(T為整流輸出的直流脈動(dòng)電壓的周期。)3.3儀器儀表3.3.1電橋電橋的概念：用比較法測(cè)量各種量（如電阻、電容、電感等）的儀器。最簡(jiǎn)單的是由四個(gè)支路組成的電路。各支路稱為電橋的“臂”。如圖電路中有一電阻為未知（R2），一對(duì)角線中接入直流電源U，另一對(duì)角線接入檢流計(jì)G。可以通過(guò)調(diào)節(jié)各已知電阻的值使G中無(wú)電流通過(guò)，則電橋平衡，未知電R2R1R4/R3。常用的有惠登斯電橋和凱爾文電橋。圖3.10電橋示意圖3.3.2功率表功率表里有兩個(gè)線圈，電壓線圈和電流線圈，他們都是利用電磁感應(yīng)原理，把功率表加到電路中，電路中電壓電流按一定比例感應(yīng)到功率表的電壓電流線圈側(cè)，這個(gè)比例就是我們測(cè)量時(shí)選擇的功率表檔位(它是電壓線圈變比和電流線圈變比的乘積)。而功率就可以根據(jù)表計(jì)顯示值(是電壓線圈感應(yīng)到的電壓和電流線圈感應(yīng)到的電流的乘積)乘以檔位得到。3.3.3轉(zhuǎn)速表1轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表的分類轉(zhuǎn)速表可分為離心式轉(zhuǎn)速表、磁性轉(zhuǎn)速表、電動(dòng)式轉(zhuǎn)速表、磁電式轉(zhuǎn)速表、閃光式轉(zhuǎn)速表、電子式轉(zhuǎn)速表六種，具有各自獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和原理，既代表著不同時(shí)期的技術(shù)發(fā)展水平，也體現(xiàn)人類認(rèn)識(shí)自然的階段性發(fā)展過(guò)程。2離心式轉(zhuǎn)速表畢業(yè)設(shè)計(jì)中使用的是LZ-30手持式離心轉(zhuǎn)速表，它是利用離心力和拉力的平衡來(lái)指示轉(zhuǎn)速。 離心式轉(zhuǎn)速表是最傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速測(cè)量工具，是利用離心力原理的機(jī)械式轉(zhuǎn)速表；測(cè)量精度一般在12級(jí)，一般就地安裝。一只優(yōu)良的離心式轉(zhuǎn)速表不但有準(zhǔn)確直觀的特點(diǎn)，還具備可靠耐用的優(yōu)點(diǎn)。但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。4電動(dòng)機(jī)的參數(shù)及機(jī)械特性測(cè)量4.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備1三相交流異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)J02-11-4，出品編號(hào)00070，0.6KW，380V，1.62A，50HZ，1380RPM，接法：星型 E級(jí)絕緣，18KG，標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)JB742-66，大連電機(jī)廠圖4.1實(shí)驗(yàn)室用交流異步電動(dòng)機(jī)2直流電動(dòng)機(jī)型號(hào)Z2-12， 產(chǎn)品編號(hào)1005， 結(jié)構(gòu)類型A101，勵(lì)磁方式：他，功率：0.6千瓦， 勵(lì)磁電壓：110伏， 工作方式：連續(xù)， 電流：3.82安培， 絕緣等級(jí)：定子E 電樞A，轉(zhuǎn)速：1500轉(zhuǎn)/分，重量：35公斤，標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)JB1104-68， 西安電機(jī)廠圖4.2實(shí)驗(yàn)用直流電機(jī)3調(diào)壓變壓器型號(hào)TDGC，最大電力1KVA，相速1，調(diào)速50圖4.3實(shí)驗(yàn)用調(diào)壓變壓器4單三相兩用調(diào)壓變壓器TSGC-720型，最大容量20KVA 50 ，儀器編號(hào)88005900，分類編號(hào)04100202圖4.4三相調(diào)壓器5電機(jī)整流電源板統(tǒng)一編號(hào)070214238圖4.5電機(jī)整流電源板6轉(zhuǎn)速表手持式離心轉(zhuǎn)速表LZ-30圖4.6轉(zhuǎn)速表7功率表8電流表9實(shí)驗(yàn)用燈箱圖4.7實(shí)驗(yàn)用燈箱10電橋QS-18型4.2實(shí)驗(yàn)步驟4.2.1靜態(tài)法在不通電的情況下，用數(shù)字萬(wàn)用表直接測(cè)電動(dòng)機(jī)三相繞組A,B,C中每任意兩相繞組的電阻值,分別記三組數(shù)據(jù)（單位:歐姆）如表4.1。表4.1靜態(tài)法測(cè)量的數(shù)據(jù)第一組第二組第三組AB24.926.323.7AC31.427.626.6BC35.227.227.14.2.2直流電壓法圖4.8通直流電測(cè)量如圖4.8接線，在電動(dòng)機(jī)三相繞組A,B,C的任意兩相繞組上通實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的15伏特直流電，分別用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)該兩相繞組之間的電壓和電流，記三組數(shù)據(jù)。表4.2通直流電測(cè)量的數(shù)據(jù)第一組第二組第三組電壓電流電壓電流電壓電流AC5.38V216.7mA5.47V217.5mA5.43V213.2mAAB5.33V217.1mA5.49V223.2mA5.36V229.3mABC5.39V216.8mA5.42V229.2mA5.62V221.1mA4.2.3電橋法通過(guò)電橋原理使用實(shí)驗(yàn)室電橋分別測(cè)電動(dòng)機(jī)三相繞組A，B，C中任意兩相繞組的電阻值，記三阻數(shù)據(jù)（單位：歐姆）。表4.3電橋測(cè)量的數(shù)據(jù)第一組第二組第三組AB2426.525.4AC29.526.326BC25.527.324.84.2.4堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)，通過(guò)儀器儀表測(cè)出某相繞組的功率，電壓，電流，通過(guò)公式計(jì)算算出電感值。（如圖4.9）圖4.9堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)電路圖測(cè)量數(shù)據(jù)如表4.4。表4.4堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)功率電壓電流50瓦特60伏特1.6安培4.2.5機(jī)械特性測(cè)量電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系，機(jī)械特性分為固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性。固有機(jī)械特性是指異步電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓及額定頻率下，電動(dòng)機(jī)按規(guī)定的接線方法接線，定子及轉(zhuǎn)子電路中不外接電阻（電抗或電容）時(shí)所獲得的機(jī)械特性曲線。異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T的數(shù)值是由某一轉(zhuǎn)速n（或s）下的電源電壓電壓U、電流頻率f1、定子極對(duì)數(shù)p、定子及轉(zhuǎn)子電路的電阻及阻抗（R1、R2、X1、X2）決定的。因此人為地改變這些參數(shù)，就可以得到不同的人為機(jī)械特性。機(jī)械特性的表達(dá)式有（物理表達(dá)式）、（參數(shù)表達(dá)式）、（實(shí)用表達(dá)式）和工程計(jì)算法。圖4.10空載測(cè)量電路圖1. 空載測(cè)量如圖連線，利用三項(xiàng)調(diào)壓器把電壓調(diào)到380V，記錄儀表上顯示的數(shù)據(jù)，通過(guò)轉(zhuǎn)速表測(cè)得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n，再利用三項(xiàng)調(diào)壓器把電壓調(diào)到360V、280V、220V、180V，記錄儀表上的數(shù)據(jù)和用轉(zhuǎn)速表測(cè)得轉(zhuǎn)速如表4.4。表4.4不加負(fù)載時(shí)的數(shù)據(jù)電壓功率表1功率表2電流轉(zhuǎn)速380V100W180W0.5A1470r/min360V82W160W0.47A1450r/min280V40W100W0.25A1410r/min220V20W60W0.14A1400r/min180V5W40W0.1A1380r/min圖4.11加負(fù)載測(cè)量電路圖2.加載測(cè)量如圖接線，利用調(diào)壓變壓器把直流電壓調(diào)到110伏，D-F系統(tǒng)接6盞燈并聯(lián)的燈箱作為負(fù)載，通過(guò)三項(xiàng)調(diào)壓器把交流電壓調(diào)到380伏，使用轉(zhuǎn)速表測(cè)得其轉(zhuǎn)速，從開(kāi)一盞燈依次開(kāi)到六盞等，并依次記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。然后通過(guò)三相調(diào)壓器把電壓調(diào)到其它數(shù)值，再依次從一盞燈開(kāi)到六盞燈并記錄其相關(guān)數(shù)據(jù)。表4.5 380V時(shí)依次加負(fù)載的數(shù)據(jù)交流部分直流部分電流功率1功率2電流轉(zhuǎn)速電壓10.6A50W240W0.4A1450r166.5V20.6A20W280W0.8A1420r171.8V30.7A20W320W1.2A1410r177.5V40.78A60W360W1.6A1400r183.1V50.85A100W400W1.95A1360r188.3V60.92A140W440W2.3A1350r194V表4.6 360V時(shí)依次加負(fù)載的數(shù)據(jù)交流部分直流部分電流功率1功率2電流轉(zhuǎn)速電壓10.5A40W210W0.4A1430r164.8V20.55A0W250W0.8A1380r170.3V30.6A40W290W1.2A1365r176V40.7A80W340W1.6A1350r181.6V50.8A120W380W1.9A1335r187.1V60.9A140W420W2.25A1320r195V表4.7 280V時(shí)依次加負(fù)載的數(shù)據(jù)交流部分直流部分電流功率1功率2電流轉(zhuǎn)速電壓10.28A20W110W0.35A1425r91V20.3A0W130W0.67A1410r176.3V30.32A20W150W0.9A1405r255.1V40.38A40W170W1.2A1400r331V50.41A50W190W1.5A1390r405V60.48A60W200W1.7A1380r474V表4.8 220V時(shí)依次加負(fù)載的數(shù)據(jù)交流部分直流部分電流功率1功率2電流轉(zhuǎn)速電壓10.2A5W80W0.32A1420r90V20.22A20W100W0.65A1400r173V30.3A40W120W0.95A1390r252V40.4A60W140W1.2A1380r324V50.48A80W160W1.5A1360r394V60.51A85W180W1.7A1350r457V表4.9 180V時(shí)依次加負(fù)載的數(shù)據(jù)交流部分直流部分電流功率1功率2電流轉(zhuǎn)速電壓10.18A15W65W0.35A1410r88V20.25A35W90W0.65A1400r172V30.35A50W120W0.95A1390r247V40.48A60W140W1.2A1380r318V50.6A80W165W1.45A1375r385V60.75A90W190W1.95A1350r447V