中職電工電子基礎(chǔ)教案3：第三章 常用電氣設(shè)備基本知識電子教案

1、教 案任課教師龍愛忠授課班級17秋機(jī)電一體化5年一貫制班課時安排2個課時專業(yè)、層次中職課題內(nèi)容 常用電氣設(shè)備基本知識3-1 磁場與電磁感應(yīng)教學(xué)重點磁現(xiàn)象磁場和磁感線磁通與磁感強(qiáng)度教學(xué)難點電流的磁場課程目標(biāo)了解什么是磁現(xiàn)象，能判斷通電導(dǎo)線周圍磁感線繞行的方向課的類型新授課教學(xué)策略通過多媒體教學(xué)方法與手段講授、實踐等教 學(xué) 過 程 設(shè) 計教學(xué)過程及時間分配教 學(xué) 內(nèi) 容時間分配組織教學(xué)1、點名檢查學(xué)生出勤情況。2、填寫教學(xué)記錄表。5min導(dǎo)入新課電與磁之間存在著內(nèi)在聯(lián)系而不可分割，幾乎所有電氣設(shè)備的工作原理都與電和磁緊密相關(guān)。3min新課講授一、簡單的磁現(xiàn)象1、磁體鐵礦石(Fe304)能吸引鐵、鉆

2、、鎳等物質(zhì)，這種礦石叫做天然磁鐵。物體能吸弓1鐵、鉆、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)，叫做磁性。具有磁性的物體叫做磁體。能夠長期保持磁性的磁體永磁體。永磁體有天然磁體和人造磁體兩種。人造磁體通常是用鋼或某些合金制成的，有條形、針形、蹄形等形狀，如圖3-1所示。圖3-1 人造磁體2、磁極磁體兩端的磁性最強(qiáng)，中間最弱，如圖3-2所示。磁體上磁性最強(qiáng)的部分日q做磁極。每個磁體都有兩個磁極。兩個磁極的極性分別為N極和S極。圖3-2 磁極磁極間存在著相互作用力磁力。同性磁極相互排斥，異性磁極相互吸引。3、磁化原來沒有磁性的鐵棒，靠近磁鐵時，在磁鐵的作用下能獲得磁性，這種使原來沒有磁性的物體得到磁性的過程叫做磁化。二、磁

3、場和磁感線磁體周圍空間存在著磁場，磁體問的相互作用是通過磁場發(fā)生的。磁場的方向可以用磁感線表示。所謂磁感線，就是在磁場中畫出的一些曲線，曲線上每一點的切線方向就是該點的磁場方向。鐵屑在磁場中被磁化，圖3-3是馬蹄形磁鐵的磁感線。磁鐵周圍的磁感線，從磁鐵的N極出來，回到磁鐵的S極。 圖 3-3 馬蹄形磁感線三、電流的磁場一個小磁針放在通電導(dǎo)線旁，小磁針就會轉(zhuǎn)動，見圖3-4；說明，不僅磁體能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場。電流越大，則其周圍空間的磁場越強(qiáng)。判斷通電導(dǎo)線周圍磁感線繞行方向的方法，可用右手螺旋定則。 圖3-4電流磁場使小磁針轉(zhuǎn)動判斷通電導(dǎo)線周圍磁感線繞行方向的方法，可用右手螺旋定則。1、直

4、電流的磁場握住直導(dǎo)線，讓大拇指指示電流方向，成握狀的四個手指指示的是磁感線的繞行方向。如圖3-5所示。2、環(huán)形電流的磁場讓成握狀的四個手指指示環(huán)形電流的方向，大拇指所指示的是環(huán)內(nèi)磁感線的方向。如圖3-6所示。 圖3-5直電流磁場 圖3-6環(huán)形電流磁場3、螺線管電流的磁場讓成握狀的四個手指指示螺線管電流的方向，大拇指所指示的是螺線管內(nèi)磁感線的方。如圖3-7所示。 圖3-7 螺線管電流的磁場四、磁通與磁感強(qiáng)度1、磁通穿過某一面積的磁感線數(shù)目，叫做通過該面積的磁通量，簡稱磁通，用由表示，單位為Wb f韋伯，。當(dāng)磁極插向線圈時，線圈中的磁通增大；當(dāng)磁極拔離線圈時，線圈中的磁通減少。磁感強(qiáng)度磁場中各點的

5、磁感強(qiáng)度的大小，等于通過在該點的、與磁感線垂直的單位面積上的磁通，即 磁感強(qiáng)度B的單位為T(特斯拉，。B為常數(shù)時，表示勻強(qiáng)磁場，其磁感線是互相平行的同向直線，且疏密均勻。 10min10min 5min15min20min10min作業(yè)練習(xí)題教學(xué)反思任課教師龍愛忠授課班級17秋機(jī)電一體化5年一貫制班課時安排1個課時專業(yè)、層次中職課題內(nèi)容 常用電氣設(shè)備基本知識3-2 電磁感應(yīng)教學(xué)重點磁場對電流的作用力教學(xué)難點電磁感應(yīng)課程目標(biāo)會求安培力、能使用左手定則判斷力的方向、以及電磁感應(yīng)的應(yīng)用課的類型新授課教學(xué)策略通過多媒體教學(xué)方法與手段講授、實踐等教 學(xué) 過 程 設(shè) 計教學(xué)過程及時間分配教 學(xué) 內(nèi) 容時間

6、分配組織教學(xué)1、點名檢查學(xué)生出勤情況。2、填寫教學(xué)記錄表。5min導(dǎo)入新課提問引入：1、為什么一些鈔票或郵票上含有特殊的磁化油墨？2、發(fā)電機(jī)如何把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?、飯卡為什么能存儲每個人的信息？5min新課講授一、磁場對電流的作用力1、安培力磁場過蹩塑乏至電導(dǎo)線的作用力通常叫做安培力，用F表示。在勻強(qiáng)磁場中當(dāng)電流方向與磁場強(qiáng)度方向垂直時，安培力的表達(dá)式為F=BIL (N) 式中 B磁場強(qiáng)度，TI流過磁場中導(dǎo)線的電流大小，A；L導(dǎo)線在磁場中的長度，m。當(dāng)磁場方向與電流方向平行時，磁場對通電導(dǎo)線沒有力的作用。2、左手定則安培力的方向可以用左手定則來判斷，方法如圖3-8所示。其中手心對著N極，四

7、指指向電流方向，則大拇指所指的方向就是安培力方向。 圖3-8 左手定測二、電磁感應(yīng)1、電磁感應(yīng)現(xiàn)象穿過閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時，閉合回路中就產(chǎn)生了電流，這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，而產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。圖3-9中，當(dāng)磁鐵插入或拔出線圈時，由于線圈的磁通改變了，靈敏電流討靈敏電流計指針就會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。圖39鐵磁插入線圈或者拔出線圈時產(chǎn)生的感應(yīng)電磁感應(yīng)感應(yīng)電流方向，方法如圖3-10中所示。其中，手心對著N極，四指指向感應(yīng)電流方向，則大拇指所指的方向就是導(dǎo)體運動的方向。圖3-10 右手定則電磁感應(yīng)定律閉合回路中有了感應(yīng)電流，表明回路中有電動勢存在，這個電動勢叫做感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢的方向與感應(yīng)電流

8、的方向是一致的。感應(yīng)電動勢的大小為式中，N為線圈的匝數(shù)。3、自感與互感線圈由于本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象對叫自感。自感電動勢的方向是：當(dāng)電流增大時，自感電動勢與線圈中原來的電流反向；當(dāng)電流減少時， 自感電動勢與線圈中原來的電流同向。線圈中的電流發(fā)生變化，而使附近的另一個線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象互感。10min10min10min5min5min作業(yè)練習(xí)題教學(xué)反思任課教師龍愛忠授課班級17秋機(jī)電一體化5年一貫制班課時安排2個課時專業(yè)、層次中職課題內(nèi)容 常用電氣設(shè)備基本知識3-3 變壓器教學(xué)重點變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的分類 教學(xué)難點變壓器的工作原理 課程目標(biāo)掌握變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作

9、原理、分類課的類型新授課教學(xué)策略通過多媒體教學(xué)方法與手段講授、實踐等教 學(xué) 過 程 設(shè) 計教學(xué)過程及時間分配教 學(xué) 內(nèi) 容時間分配組織教學(xué)1、點名檢查學(xué)生出勤情況。2、填寫教學(xué)記錄表。5min導(dǎo)入新課提問引入：變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理是什么樣的呢？3min新課講授變壓器的基本結(jié)構(gòu)雖然變壓器種類繁多，用途各異，電壓等級和容量不同，但變壓器的基本結(jié)構(gòu)大致相同。最簡單的變壓器是由一個閉合的軟磁鐵心和兩個套在鐵心上又相互絕緣的繞組所構(gòu)成，如圖圖311 單相變壓器的結(jié)構(gòu)及符號 a 芯式變壓器 b 殼式變壓器 c變壓器符號繞組又稱線圈，是變壓器的電路部分。與交流電源相接的繞組叫做一次繞組，簡稱一次；與負(fù)

10、載相接的繞組叫做二次繞組，簡稱二次，如圖3-11所示。二、變壓器的工作原理 3-14變壓器工作原理示意圖如圖314所示是單相變壓器工作原理示意圖。為了分析問題方便。規(guī)定：凡與一次有關(guān)的各量，在其符號右下角標(biāo)以“1”，而與二次有關(guān)的各量，在其符號右下角標(biāo)以“2”。如一、二次電壓：電流、匝數(shù)及電動勢分別用、，、，、，、表示。3-14變壓器工作原理示意圖當(dāng)變壓器一次接人交流電源以后，在一次繞 組中就有交流電流流過，于是在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，稱為主磁通。它隨著電源頻率而變化，主磁通集中在鐵心內(nèi)；極少一部分在繞組外閉合，稱為漏磁通，它一般很小，可忽略不計。所以L可以認(rèn)為一、二次繞組同時受主磁通作用。根據(jù)

11、電磁感應(yīng)定律，一、二次繞組都將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如果二次接有負(fù)載構(gòu)成閉合回路，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。變壓器通過一、二次繞組的磁耦合把電源的能量傳送給負(fù)載。 1、變壓器變壓原理 設(shè)一、二次的匝數(shù)分別為和，忽略漏磁通和一、二次直流電阻的影響。由于一、二次繞組同時受主磁通的作用，在兩個繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和的頻率與電源的頻率相同。若主磁通隨時間的變化率為/，則由電磁感應(yīng)定律可得一、二次繞組的感應(yīng)電動勢為： 變壓器一、二次的端電壓與感應(yīng)電動勢在數(shù)值上是近似相等的，所以在考慮了上面兩個式子，以及不考慮相位關(guān)系，只考慮它們的大小，則可以得到一、二次電壓有效值之間如下關(guān)系： 式中 一次交流電壓的有效值(V)；

12、二次交流電壓的有效值 (V)；一次繞組的匝數(shù)； 一二次繞組的匝數(shù)； 一、二次的電壓比，或稱匝數(shù)比。公式(31)表明變壓器一、二次繞組的電壓比等于它們的匝數(shù)出。當(dāng)1時，則，這種變壓器是降壓變壓器；當(dāng)1時，則，這種變壓器是升壓變壓器。因此，只要選擇一、二次繞組的不同匝數(shù)比，就可以滿足升壓或降壓的要求。三、變壓器的分類 1、按相數(shù)分：1） HYPERLINK /item/%E5%8D%95%E7%9B%B8%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 單相變壓器：用于單相 HYPERLINK /item/

13、%E8%B4%9F%E8%8D%B7 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 負(fù)荷和三相變壓器組。2） HYPERLINK /item/%E4%B8%89%E7%9B%B8%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 三相變壓器：用于三相系統(tǒng)的升、降電壓。2、按冷卻方式分：1） HYPERLINK /item/%E5%B9%B2%E5%BC%8F%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%

14、E5%99%A8/_blank 干式變壓器：依靠 HYPERLINK /item/%E7%A9%BA%E6%B0%94 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 空氣對流進(jìn)行自然冷卻或增加風(fēng)機(jī)冷卻，多用于高層建筑、高速收費站點用電及局部照明、電子線路等小容量變壓器。2） HYPERLINK /item/%E6%B2%B9%E6%B5%B8%E5%BC%8F%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 油浸式變壓器：依靠油作冷卻介質(zhì)、如油浸自冷、油浸風(fēng)冷、油

15、浸水冷、強(qiáng)迫油循環(huán)等。3、按用途分：1） HYPERLINK /item/%E7%94%B5%E5%8A%9B%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 電力變壓器：用于輸配電系統(tǒng)的升、降電壓。2）儀用變壓器：如 HYPERLINK /item/%E7%94%B5%E5%8E%8B%E4%BA%92%E6%84%9F%E5%99%A8 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 電壓互感器、 HYPERLINK /item/%E7%94%B5%E6%B5%

16、81%E4%BA%92%E6%84%9F%E5%99%A8 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 電流互感器、用于測量儀表和 HYPERLINK /item/%E7%BB%A7%E7%94%B5%E4%BF%9D%E6%8A%A4%E8%A3%85%E7%BD%AE t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 繼電保護(hù)裝置。3）試驗變壓器：能產(chǎn)生高壓，對 HYPERLINK /item/%E7%94%B5%E6%B0%94%E8%AE%BE%E5%A4%87 t /item/%E5%8F%98%E5%8E

17、%8B%E5%99%A8/_blank 電氣設(shè)備進(jìn)行 HYPERLINK /item/%E9%AB%98%E5%8E%8B%E8%AF%95%E9%AA%8C t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 高壓試驗。4） HYPERLINK /item/%E7%89%B9%E7%A7%8D%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 特種變壓器：如電爐變壓器、整流變壓器、調(diào)整變壓器、電容式變壓器、移相變壓器等。4、按繞組形式分：1） HYPERLINK /it

18、em/%E5%8F%8C%E7%BB%95%E7%BB%84%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 雙繞組變壓器：用于連接電力系統(tǒng)中的兩個電壓等級。2） HYPERLINK /item/%E4%B8%89%E7%BB%95%E7%BB%84%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 三繞組變壓器：一般用于電力系統(tǒng)區(qū)域 HYPERLINK /item/%E5%8F%98%E7%94%B5%E7%AB

19、%99 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 變電站中，連接三個電壓等級。3）自耦變電器：用于連接不同電壓的電力系統(tǒng)。也可做為普通的升壓或降后變壓器用。5、按鐵芯形式分：1） HYPERLINK /item/%E8%8A%AF%E5%BC%8F%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 芯式變壓器：用于高壓的電力變壓器。2） HYPERLINK /item/%E9%9D%9E%E6%99%B6%E5%90%88%E9%87%91%E5%8F%98%E

20、5%8E%8B%E5%99%A8 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 非晶合金變壓器：非晶合金鐵芯變壓器是用新型 HYPERLINK /item/%E5%AF%BC%E7%A3%81%E6%9D%90%E6%96%99 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 導(dǎo)磁材料，空載電流下降約80%，是節(jié)能效果較理想的配電變壓器，特別適用于農(nóng)村電網(wǎng)和發(fā)展中地區(qū)等 HYPERLINK /item/%E8%B4%9F%E8%BD%BD%E7%8E%87 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%

21、99%A8/_blank 負(fù)載率較低地方。3） HYPERLINK /item/%E5%A3%B3%E5%BC%8F%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 殼式變壓器：用于大電流的特殊變壓器，如電爐變壓器、 HYPERLINK /item/%E7%94%B5%E7%84%8A%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 電焊變壓器；或用于 HYPERLINK /item/%E7%94%B5%E5%A

22、D%90%E4%BB%AA%E5%99%A8 t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 電子儀器及電視、 HYPERLINK /item/%E6%94%B6%E9%9F%B3%E6%9C%BA t /item/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8/_blank 收音機(jī)等的電源變壓器15min10min20min20min作業(yè)練習(xí)題教學(xué)反思任課教師龍愛忠授課班級17秋機(jī)電一體化5年一貫制班課時安排3個課時專業(yè)、層次中職課題內(nèi)容 常用電氣設(shè)備基本知識3-4 電動機(jī)教學(xué)重點定子旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的作用電動機(jī)的啟動、反轉(zhuǎn)、制動三相

23、籠式異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動機(jī)使用要點 教學(xué)難點三相籠式異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 課程目標(biāo)熟悉電動機(jī)的使用特點，了解運轉(zhuǎn)原理、應(yīng)用中基本的保護(hù)知識。 課的類型新授課教學(xué)策略通過多媒體教學(xué)方法與手段講授、實踐等教 學(xué) 過 程 設(shè) 計教學(xué)過程及時間分配教 學(xué) 內(nèi) 容時間分配組織教學(xué)1、點名檢查學(xué)生出勤情況。2、填寫教學(xué)記錄表。5min導(dǎo)入新課提問引入：大家生活中有沒有見過電動機(jī)，對于電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理大家清楚嗎?3min新課講授一、電動機(jī)概述電動機(jī)（Motor）是把 HYPERLINK /item/%E7%94%B5%E8%83%BD/889532 t /item/%E7%94%B5%E5

24、%8A%A8%E6%9C%BA/_blank 電能轉(zhuǎn)換成 HYPERLINK /item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E8%83%BD/537228 t /item/%E7%94%B5%E5%8A%A8%E6%9C%BA/_blank 機(jī)械能的一種設(shè)備。它是利用通電 HYPERLINK /item/%E7%BA%BF%E5%9C%88/6244981 t /item/%E7%94%B5%E5%8A%A8%E6%9C%BA/_blank 線圈（也就是 HYPERLINK /item/%E5%AE%9A%E5%AD%90/9205822 t /item/%E7%94%B5%E5%8A%A

25、8%E6%9C%BA/_blank 定子繞組）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子（如鼠籠式閉合鋁框）形成磁電動力旋轉(zhuǎn) HYPERLINK /item/%E6%89%AD%E7%9F%A9/430391 t /item/%E7%94%B5%E5%8A%A8%E6%9C%BA/_blank 扭矩。電動機(jī)按使用電源不同分為直流電動機(jī)和交流電動機(jī)，電力系統(tǒng)中的電動機(jī)大部分是 HYPERLINK /item/%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5%E6%9C%BA/9952200 t /item/%E7%94%B5%E5%8A%A8%E6%9C%BA/_blank 交流電機(jī)，可以是同步電機(jī)或者是異

26、步電機(jī)（電機(jī)定子磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速）。電動機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通電導(dǎo)線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和磁感線（磁場方向）方向有關(guān)。電動機(jī)工作原理是磁場對電流受力的作用，使電動機(jī)轉(zhuǎn)動。二、三相籠式異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 三相籠式異步電動機(jī)主要是由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，如圖315所示。圖3-15鼠籠式異步電動機(jī)主要結(jié)構(gòu)1軸承蓋 2端蓋 3接線盒 4散熱肋5轉(zhuǎn)子軸 6轉(zhuǎn)子 7風(fēng)扇 8 罩殼 9軸承 10基座三相異步電動機(jī)的定子部分包括機(jī)座、定子鐵心和定子繞組。機(jī)座用鑄鐵或鑄鋼制成。它支承著定子鐵心。定子鐵心由互相絕緣的硅鋼片疊制而成，內(nèi)圓有槽孔，定子繞組嵌在槽內(nèi)，如圖316所示。

27、圖316定子繞組是定子的電路部分，由三相對稱繞組組成。三相繞組的各相彼此獨立，按互差120的電角度嵌放在定子槽內(nèi)，并與定子鐵心絕緣。定子繞組的首端分別用U1，V1，W1表示，而繞組的末端分別用U2，V2，W2表示。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等部分組成。轉(zhuǎn)子鐵心是由外圓有槽孔的硅鋼片疊制而成，槽內(nèi)放置銅條(或鑄鋁)。鐵心兩端分別用導(dǎo)電的端環(huán)將槽內(nèi)的銅條連接 三、演示實驗 為子說明三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子是怎樣旋轉(zhuǎn)起來的，先做二個演示實驗。318電動機(jī)旋轉(zhuǎn)原理如圖3318電動機(jī)旋轉(zhuǎn)原理由上述實驗可知，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的首要條件是要有一個旋轉(zhuǎn)磁場。四、定子旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生實際的籠式異步電動機(jī)中，旋轉(zhuǎn)磁場是由定

28、子繞組中的三相交流電產(chǎn)生的。如果三相異步電動機(jī)的定子鐵心中放有三相對稱繞組U1一U2，V1一V2，W1一W2，并呈星形(Y)聯(lián)結(jié)，接人三相對稱電源時，三相對稱繞組中有電流通過，即：圖319三相對稱電流波形圖三相對稱電流的波形圖如圖319所示。規(guī)定交流電正半周時，電流從繞組首端流人，尾端流出；負(fù)半周時，電流從繞組末端流入，首端流出。流人以符號表示，流出以符號圖319三相對稱電流波形圖圖320 三相電流產(chǎn)生的磁場三相繞組的合成磁場隨著時間的推移而不斷改變方向形成旋轉(zhuǎn)磁場，如圖320所示。 當(dāng)=0時，U相繞組電流=0；V相繞組電流為負(fù)半周，按規(guī)定電流是從末端V2流入，從首端V1流出；W相繞組電流為正

29、半周，電流是從繞組首端W1流人，從末端W2流出。根據(jù)右手螺旋定則可以判定，互相電流的合成磁場的N極在正上方，S極在正下方，如圖3-20a所示。當(dāng)=90時，為正半周；電流從繞組首端U1流人，由末端U2流出；V相和W相電流和都是負(fù)半周，電流分別從繞組末端V2和W2流人，從首端V1和W1流出。三相電流的合成磁場如圖320b所示，可以看出合成磁場的軸線沿順時針方向轉(zhuǎn)了90。此刻，磁場的N極在右方，S極在左方。當(dāng)=180時，U相繞組電流=0；V相繞組電流為正半周，按規(guī)定電流是從首端V1流入，從末端V2流出；W相繞組電流為負(fù)半周，電流是從繞組末端W2流入，從首端W1流出。可以判定，量相電流的合成磁場的N極

30、在正下方，S極在正上方，如圖320c所示。三相電流的合成磁場的軸線又沿順時針方向轉(zhuǎn)了90。 從上面分析可知，當(dāng)異步電動機(jī)定子繞組分別通人對稱三相交流電后，在定子空間能產(chǎn)生一個隨時間延續(xù)的旋轉(zhuǎn)磁場。在如圖319所示中，每相定子繞組只有二個線圈，三相繞組的首端之間空間角相差120。合成磁場有兩個磁極，也稱一對磁極。對一對磁極來說，在三相交流電流變化一周時，磁場在空間旋轉(zhuǎn)一周。當(dāng)交流電流的頻率為2 Hz，磁場轉(zhuǎn)速為2 r/s；當(dāng)交流電流頻率為3 Hz時，磁場轉(zhuǎn)速為3 r/s；以此類推，當(dāng)交流電流的頻率為Hz時，則磁場的轉(zhuǎn)速為r/s。通常旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速都折合成每分鐘多少轉(zhuǎn)，這樣一對磁極旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速(

31、r/min)是： 如果每相繞組由兩個線圈串聯(lián)組成，則每相繞組的首端之間相差60空間角。如圖416所示，磁場有4個磁極，即有兩對磁極。可以看到，交流電流變化一周只轉(zhuǎn)過180。以此類推，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場具有任意磁極對數(shù)時，交流電流變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場在空間只能轉(zhuǎn)過1/周，字母表示旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)。因此，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速咒，與交流電頻率、磁極對數(shù)之間的關(guān)系為： 式中 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速(也叫做同步轉(zhuǎn)速)，r/min； 三相交流電源的頻率，Hz； 旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)。 圖321兩隊極及定子繞組公式(33)表明旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速隨磁極對數(shù)增加而降低。表3圖321兩隊極及定子繞組表31電源頻率為50 Hz時磁極對數(shù)與旋轉(zhuǎn)

32、磁場轉(zhuǎn)速的關(guān)系磁極對數(shù)123456旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速(r/min)3 0001 5001 000750600500五、旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的作用定子中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場將切割轉(zhuǎn)子銅條，此時可以把磁場看成不動，而認(rèn)為：轉(zhuǎn)子相對于磁場運動。假設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場是順時針方向旋轉(zhuǎn)，那么轉(zhuǎn)子相對于磁場，可看成是作逆時針方向轉(zhuǎn)動，如圖322所示。在轉(zhuǎn)子銅條中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，可用右手定則確定其方向。在轉(zhuǎn)子上半部的銅條中，感應(yīng)電流的方向指向讀者，在轉(zhuǎn)子下半部銅條中感應(yīng)電流的方向背離讀者。圖322鼠籠式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子中載有感應(yīng)電流的銅條與旋轉(zhuǎn)磁場作用，產(chǎn)生電磁力。根據(jù)左手定則判定：轉(zhuǎn)子上頂部銅條所受的力是指向右方，下底部銅條所受的

33、力是指向左方。這兩個力大小相等，方向相反，構(gòu)成電磁轉(zhuǎn)矩，于是轉(zhuǎn)子就跟隨旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)動起來，這就是三相籠式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速必定小于同步轉(zhuǎn)速。如果，則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間沒有相對運動，轉(zhuǎn)子上的鎘條不能切割磁感應(yīng)線，就不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，也就不能形成電磁轉(zhuǎn)矩，所以轉(zhuǎn)子不能以同步轉(zhuǎn)速運行。實際上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是小于同步轉(zhuǎn)速，即。也就是說，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速不同步，而是異步的，這就是異步電動機(jī)名稱的由來。 圖322鼠籠式轉(zhuǎn)子正常運行時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速稱為至相異步電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。比如有一種一對磁極的三相異步電動機(jī)，同步轉(zhuǎn)速為3 000 r/min，正常運行時的額定轉(zhuǎn)速為2 906 r

34、/min。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向是一致的。如果把按順時針方向旋轉(zhuǎn)叫做電動機(jī)的正轉(zhuǎn)，那么就把按逆時針方向旋轉(zhuǎn)叫做電動機(jī)的反轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向與通人定子繞組的三相交流電流的相序有關(guān)。如果把三相電源接到定子繞組首端的三根導(dǎo)線中的任意兩相對調(diào)位置，旋轉(zhuǎn)磁場則反轉(zhuǎn)，電動機(jī)也就跟著改變轉(zhuǎn)動方向。 六、啟動電動機(jī)接通電源后，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速從零達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的過程，叫做啟動。啟動時若加在電動機(jī)定子繞組上的電壓是電動機(jī)工作時的額定電壓，就稱為全壓啟動，如圖323所示。 圖323全啟動電路在剛啟動時，轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動，但旋轉(zhuǎn)磁場已經(jīng)產(chǎn)生。磁場以最大相對速度切割轉(zhuǎn)子銅條，在銅條中產(chǎn)生很大的感應(yīng)電流。與變壓器的原理相

35、似，定子繞組相當(dāng)于變壓器的一次，轉(zhuǎn)子的銅條相當(dāng)于變壓器的二次。所以，在電動機(jī)啟動瞬間，定子繞組中要出現(xiàn)很大的啟動電流，一般全壓啟動時的啟動電流是額定電流的47倍。電動機(jī)在不頻繁啟動時，啟動時間很短；(只有13 s)圖323全啟動電路在實際工作中要盡量避免電動機(jī)的頻繁啟動。如車削加工時，使用摩擦離合器或電磁離合器將主軸與電動機(jī)轉(zhuǎn)軸分離，從而減少電動機(jī)的啟動和停車，避免啟動電流過大，影響電動機(jī)的使用壽命。一般說來，籠式異步電動機(jī)額定功率小于7.5 kW，或者額定功率大于7.5 kW且小于供電電源容量的20，都可以采用全壓啟動。如果線路不允許電動機(jī)全壓啟動，則采用降壓啟動的方式來限制啟動電流。降壓啟

36、動是利用啟動設(shè)備將電壓適當(dāng)降低后，加到電動機(jī)定子繞組上進(jìn)行啟動，待電動機(jī)啟動以后，再使電壓恢復(fù)到額定值。降壓啟動適用于空載或輕載下啟動。 常見的降壓啟動方法有4種：-在定子繞組中串聯(lián)電阻(或電抗器)的降壓啟動、自耦變壓器降壓啟動、延邊三角形降壓啟動、星形(Y)一三角形()變換降壓啟動。 七、反轉(zhuǎn)在生產(chǎn)上常需要電動機(jī)反轉(zhuǎn)，如圖324所示。當(dāng)開關(guān)向上合時，電動機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)開關(guān)向下合時，把接在電動機(jī)上的三相電源的U相和V相進(jìn)行對調(diào)，改變定子繞組中三相交流電流的相序，因此，旋轉(zhuǎn)磁場改變了轉(zhuǎn)向電動機(jī)即可實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。八、制動 制動就是在電動機(jī)切斷電源后，給它一個與轉(zhuǎn)動方向相反的轉(zhuǎn)矩，使它很快地減速或停車。如起

37、重機(jī)的吊鉤需要立即減速或停車以達(dá)到準(zhǔn)確定位，萬能銑床主軸迅速停轉(zhuǎn)等，都需要制動。制動的方法一般有機(jī)械制動和電力制動兩大類。 圖3-24三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理 圖3-25圖3-24三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理 圖3-25電磁抱閘制動原理電磁抱閘的工作原理如下：當(dāng)接通電源后，電磁抱閘的線圈得電而吸引銜鐵，克服了彈簧的拉力，迫使杠桿向上移動，使閘瓦和閘輪分開，此時電動機(jī)啟動，正常運轉(zhuǎn)。一旦電動機(jī)的電源被切斷，-電磁抱閘的線圈也同時失電。于是銜鐵被釋放，在彈簧拉力的作用下，閘瓦緊緊抱住閘輪，電動機(jī)被迅速制動而停車。 電磁抱閘方法在起重機(jī)械中被廣泛采用，這種制動方法不但可以準(zhǔn)確定位，而且在電動機(jī)突然斷電時，還可以避免重物自行掉落而產(chǎn)生事故。 電力制動常用的方法有反接制動和能耗制動。反接制動是依靠改變輸入電動機(jī)的電源相序，使定子繞組產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場，從而使轉(zhuǎn)子受到與原來轉(zhuǎn)動方向相反的