教學配套課件：機床電氣控制技術(shù)

機床電氣控制技術(shù)第1章交直流電機基礎(chǔ)1.1機床電氣控制概述1.2直流電機基礎(chǔ)1.3交流電機基礎(chǔ)下一頁返回第2章機床常用電器及選擇2.1常用電工工具介紹2.2低壓電器的基本知識2.3開關(guān)電器2.4主令電器2.5熔斷器上一頁下一頁返回第2章機床常用電器及選擇2.6低壓斷路器2.7接觸器2.8繼電器2.9電動機的保護環(huán)節(jié)2.10低壓電器常見故障分析上一頁下一頁返回第3章機床電氣控制的基本環(huán)節(jié)3.1機床電氣原理圖及繪制3.2三相籠型異步電動機的啟動控制電路3.3三相籠型異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路3.4三相籠型異步電動機的制動控制電路3.5直流電動機控制電路3.6電液控制上一頁下一頁返回第4章普通機床電氣控制電路4.1普通車床電氣控制電路4.2普通銑床的電氣控制電路4.3普通鏜床電氣控制電路4.4M7130型臥軸矩臺平面磨床電氣控制電路4.5搖臂鉆床的電氣控制4.6組合機床電氣控制電路4.7機床電氣控制電路的設(shè)計上一頁下一頁返回第5章可編程序控制器5.1PLC概述5.2PLC的組成及工作原理5.3可編程序控制器的指令系統(tǒng)5.4OMRON系列PLC介紹5.5西門子S7-200系列PLC介紹5.6PLC組成的控制系統(tǒng)設(shè)計5.7PLC應用舉例上一頁下一頁返回第6章數(shù)控機床電氣控制電路分析6.1數(shù)控機床控制系統(tǒng)的組成6.2數(shù)控機床控制系統(tǒng)6.3進給運動控制(插補)6.4數(shù)控機床的發(fā)展6.5TK1640數(shù)控車床電氣控制電路的特點分析6.6XK714A數(shù)控銑床電氣控制電路特點分析6.7XH714立式加工中心電氣控制電路特點分析上一頁返回第1章交直流電機基礎(chǔ)1.1機床電氣控制概述1.2直流電機基礎(chǔ)1.3交流電機基礎(chǔ)返回1.1機床電氣控制概述1.1.1本課程的性質(zhì)和基本要求機床電氣控制是機械專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。本課程的主要內(nèi)容是介紹機床電氣控制系統(tǒng)中電器元件的基本結(jié)構(gòu)和工作原理、機床電氣線路圖分析、電氣線路設(shè)計和應用的基礎(chǔ)理論和基本知識。本課程內(nèi)容涉及面較廣，不僅局限于金屬切削機床，也適用于其他機械設(shè)備。機床是機械制造中的主要加工設(shè)備，它的質(zhì)量、自動化程度以及應用先進技術(shù)的狀況直接反映了機械工業(yè)的發(fā)展水平，機床加工自動化對提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量和減輕體力勞動起著重要的作用。現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展進步為生產(chǎn)過程自動化的進一步發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。下一頁返回1.1機床電氣控制概述控制技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機技術(shù)等領(lǐng)域中的一些最新研究成果在機床控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。從采用的電氣控制系統(tǒng)的先進性、復雜性來看，機床是機械制造行業(yè)的各種機械設(shè)備中最典型的代表。作為一個機械工程技術(shù)人員，必須要掌握與機床電氣控制有關(guān)的基本理論。通過學習本門課程，學生應達到下列各項基本要求:①熟悉機床電氣控制的基礎(chǔ)理論及控制方法;②熟悉機床常用的電器元件及其選用;③熟悉機床控制電路的基本環(huán)節(jié)、控制邏輯及其基本的設(shè)計方法;④熟悉常用的機床電路，并具備一定的機床電路故障分析及處理能力;上一頁下一頁返回1.1機床電氣控制概述⑤初步掌握可編程序控制器的工作原理、指令系統(tǒng)、編程特點和方法，能合理選擇控制設(shè)置，能根據(jù)用戶生產(chǎn)工藝過程控制的要求編制控制程序，經(jīng)調(diào)試后可應用于生產(chǎn)過程。1.1.2機床電氣控制的發(fā)展隨著科學技術(shù)的發(fā)展，對生產(chǎn)工藝過程不斷提出新的要求，機床電氣控制裝置也不斷更新。在控制方法上，主要是從手動控制到自動控制;在控制功能上，從簡單到復雜;在操作上，由笨重到輕巧;從控制原理上，由單一的有觸點硬接點的繼電控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)為以微處理器為中心的軟控制系統(tǒng)。新的控制理論和新的電器及電子器件的出現(xiàn)，不斷地推動著機床電氣控制技術(shù)的發(fā)展。上一頁下一頁返回1.1機床電氣控制概述在20世紀20年代至30年代，主要采用繼電器—接觸器的控制方式。這種控制方式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護方便、抗干擾能力強。因此被廣泛地應用于各類機床和機械設(shè)備，采用這種控制方式不僅可以方便地實現(xiàn)生產(chǎn)工藝過程自動化，而且還可以實現(xiàn)集中控制和遠程控制。目前，繼電器一接觸器控制仍然是我國機床和其他機械設(shè)備最基本的電氣控制方式之一。繼電器一接觸器控制系統(tǒng)的缺點是:由于采用固定接線方式，所以在進行程序控制時，不易改變控制邏輯程序，靈活性差;由于繼電控制采用有觸點開關(guān)方式，所以動作頻率不允許過高，觸點壽命短、易損壞。上一頁下一頁返回1.1機床電氣控制概述20世紀40年代至50年代，出現(xiàn)了磁放大器—電動機控制系統(tǒng)，這是一種閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，通過反饋作用可以自動進行調(diào)整，對偏差進行糾正，系統(tǒng)的控制精度、控制速度等性能指標都有提高。20世紀60年代出現(xiàn)了晶體管—晶閘管控制，發(fā)展到20世紀70年代形成了集成電路放大器一晶閘管控制。由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)不僅使調(diào)速性能得到較大改善，而且減少了機電設(shè)備和占地面積，減少了損耗，提高了經(jīng)濟性。在20世紀70年代后期，隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展和運用，出現(xiàn)了采用軟件手段來實現(xiàn)各種程序控制的功能，以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器—可編程序控制器利用微處理器的基本邏輯運算功能來進行控制編程，這種器件完全能適應惡劣的工業(yè)環(huán)境。上一頁下一頁返回1.1機床電氣控制概述由于它兼?zhèn)淞擞嬎銠C控制系統(tǒng)和繼電控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點，目前在工業(yè)控制中展現(xiàn)出了強勁的發(fā)展勢頭，已被世界各國作為一種標準化通用裝置普遍用于工業(yè)控制。為了解決占機械加工總量80%左右的單件和小批量生產(chǎn)自動化，以提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低勞動強度，在20世紀50年代出現(xiàn)了數(shù)控機床，它是一種具有廣泛通用性的高效率自動化機床。如今它綜合應用了電子技術(shù)、檢測技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制和機床結(jié)構(gòu)設(shè)計等技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的最新技術(shù)成果，在一般數(shù)控機床的基礎(chǔ)上，發(fā)展成為附帶自動換刀和自適應等功能的復雜數(shù)控系列產(chǎn)品。上一頁下一頁返回1.1機床電氣控制概述它能對多道工序的工件進行連續(xù)加工，節(jié)省了夾具，縮短了定位，對刀等輔助時間，提高了工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，成功地取代了以往靠模板、凸輪、專用夾具、刀具等來實現(xiàn)順序加工的自動機床、組合機床和專用機床。隨著計算機應用技術(shù)地迅速發(fā)展，數(shù)控機床的應用日益廣泛，進一步推動了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，因此產(chǎn)生了自動編程系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)(CNC)、計算機群控系統(tǒng)(DNC)和柔性制造系統(tǒng)(FMS)。上一頁下一頁返回1.1機床電氣控制概述FMS是把一組數(shù)控機床與工件、刀具、夾具等用自動傳遞連接起來，并在計算機的統(tǒng)一控制下形成一整套管理和制造相結(jié)合的生產(chǎn)體系。這就組成了計算機群控自動線，或稱柔性制造系統(tǒng)。當今的計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)和設(shè)計制造一體化(CAD/CAM)代表了機械制造自動化的一個新的發(fā)展階段，實現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計到制造的全部自動化。上一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)直流電機是一種能將直流電能與機械能進行相互轉(zhuǎn)換的電氣裝置，包括直流電動機與直流發(fā)電機兩大類。能將直流電能轉(zhuǎn)換成機械能的稱直流電動機;能將機械能轉(zhuǎn)換成直流電能的則稱直流發(fā)電機。直流電機的主要優(yōu)點是調(diào)速范圍廣，平滑性、經(jīng)濟性及啟動性能好，抗過載能力較大，廣泛用于對調(diào)速性能要求較高的生產(chǎn)機械。因此在冶金、船舶、紡織、高精度機床加工等大中型工業(yè)企業(yè)中都大量地采用直流電機拖動。直流電機的主要缺點是存在換向問題。因此其制造工藝復雜、價格昂貴、維護技術(shù)要求較高。下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)1.2.1直流電機結(jié)構(gòu)及其原理直流電機是一種旋轉(zhuǎn)電器，主要完成直流電能與機械能的轉(zhuǎn)換。能將直流電能轉(zhuǎn)換成機械能的旋轉(zhuǎn)電器稱直流電動機或稱其工作于直流電動狀態(tài);而將機械能轉(zhuǎn)換成電能的旋轉(zhuǎn)電器，則稱為直流發(fā)電機或稱其工作于直流發(fā)電狀態(tài)。直流電動機和直流發(fā)電機在結(jié)構(gòu)上沒有根本區(qū)別，只是由于工作原理不同，從而得到相反的能量轉(zhuǎn)換過程。1.直流電機的結(jié)構(gòu)(1)直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機在結(jié)構(gòu)上可概括地分為靜止和轉(zhuǎn)動兩大部分。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)其靜止的部分稱為定子;轉(zhuǎn)動的部分稱為轉(zhuǎn)子(電樞)，這兩部分由空氣隙分開，其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。①定子部分。定子由主磁極、機座、換向極、端蓋及電刷等裝置組成。主磁極:其作用是產(chǎn)生恒定的主磁場，由主磁極鐵芯和套在鐵芯上的勵磁繞組組成。鐵芯的上部叫極身，下部叫極靴。極靴的作用是減小氣隙磁阻，使氣隙磁通沿氣隙均勻分布。鐵芯通常用低碳鋼片沖壓疊成。其目的是為了減小勵磁渦流損耗。機座:其作用有兩個，一是作為各磁極間的磁路，這部分稱為定子的磁扼;二是作為電機的機械支撐。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)換向極:換向極的作用是改善直流電機的換向性能，消除直流電機帶負載時換向器產(chǎn)生的有害火花。換向極的數(shù)目一般與主磁極數(shù)目相同，只有小功率的直流電機不裝換向極或裝設(shè)只有主磁極數(shù)一半的換向極。電刷裝置:其作用有兩個，一是使轉(zhuǎn)子繞組與電機外部電路接通;二是與換向器配合，完成直流電機外部直流電與內(nèi)部交流電的互換。②轉(zhuǎn)子部分。轉(zhuǎn)子是直流電機的重要部件。由于感生電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩都是在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的，是機械能和電磁能轉(zhuǎn)換的樞紐，因此直流電機的轉(zhuǎn)子也稱為電樞。電樞主要由電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸等組成。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)電樞鐵芯:其作用有兩個，一是作為磁路的一部分;二是將電樞繞組安放在鐵芯的槽內(nèi)。為了減小由于電機磁通變化產(chǎn)生的渦流損耗，電樞鐵芯通常采用0.35~0.5mm硅鋼片沖壓疊成。電樞繞組:電樞繞組的作用是產(chǎn)生感生電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩。從而實現(xiàn)電能和機械能的相互轉(zhuǎn)換。它是由許多形狀相同的線圈按一定的排列規(guī)律連接而成。每個線圈的兩個邊分別嵌在電樞鐵芯的槽里，在槽內(nèi)的這兩個邊，稱為有效邊。換向器:換向器是直流電機的關(guān)鍵部件，它與電刷配合，在直流電機中能將電樞繞組中的交流電動勢或交流電流轉(zhuǎn)變成電刷兩端的直流電動勢或直流電流。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)2.直流電動機工作原理直流電動機是根據(jù)載流導體在磁場中受力這一基本原理工作的。直流電動機的工作原理是建立在電磁力基礎(chǔ)理論上的，通過電磁關(guān)系，將電能轉(zhuǎn)換成機械能。這一理論有兩個基本的條件，一是要有恒定的磁場，二是在磁場中的導體要有電流。直流電動機要想將電能轉(zhuǎn)換成機械能，拖動負載工作，首先要在勵磁繞組上通入直流勵磁電流，產(chǎn)生所需要的磁場，再通過電刷和換向器向電樞繞組通入直流電流，提供電能，于是電樞電流在磁場的作用下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動。圖1-2所示為直流電動機工作原理模型。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)把電刷A,B接到一直流電源上，電刷A接電源的正極，電刷B接電源的負極，此時在電樞線圈中將有電流流過。根據(jù)畢-薩電磁力定律可知導體每邊所受電磁力的大小為其中:I為導體中流過的電流，單位為A;f為電磁力，單位為N。導體受力方向由左手定則確定。在圖1-2(a)所示情況下，位于N極下的導體ab的受力方向為從右向左，而位于S極下的導體cd的受力方向為從左向右。該電磁力與轉(zhuǎn)子半徑之積即為電磁轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩的方向為逆時針。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)當電磁轉(zhuǎn)矩大于阻力矩時，線圈按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。當電樞旋轉(zhuǎn)到圖1-2(b)所示位置時，原來位于S極下的導體cd轉(zhuǎn)到N極下，其受力方向變?yōu)閺挠蚁蜃?而原來位于N極下的導體ab轉(zhuǎn)到S極下，導體ab受力方向變?yōu)閺淖笙蛴?，該轉(zhuǎn)矩的方向仍為逆時針方向，線圈在此轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。這樣雖然導體中流通的電流為交變的，但N極下的導體受力方向和S極下導體所受力的方向并未發(fā)生變化，電動機在此方向不變的轉(zhuǎn)矩作用下轉(zhuǎn)動。實際直流電動機的電樞并非單一線圈，磁極也并非一對。電動機的啟動是指電動機接通電源后，由靜止狀態(tài)加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)電動機啟動瞬間(n=0)的電磁轉(zhuǎn)矩稱為啟動轉(zhuǎn)矩，此時所對應的電流稱為啟動電流，分別用Tst、Ist表示。啟動轉(zhuǎn)矩為如果他勵直流電動機在額定電壓下直接啟動，由于啟動瞬間n=0，電樞電動勢E=0，故啟動電流為上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)對直流電動機的啟動，一般有如下要求:①要有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩;②啟動電流要限制在一定的范圍內(nèi);③啟動設(shè)備要簡單、可靠。為了限制啟動電流，他勵直流電動機通常采用電樞回路串入電阻啟動或降低電樞電壓的啟動方式。1.2.2電樞回路串電阻啟動1.啟動過程上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)啟動前應使勵磁回路的調(diào)節(jié)電阻Rsf=0，這樣勵磁電流If和磁通Φ最大，電樞回路串入啟動電阻Rst，在額定電壓下的啟動電流為啟動電阻Rst的值應保證Ist不大于允許值，對于普通直流電動機，一般要求Ist≤(1.5~2)IN。在Tst的作用下，電動機開始轉(zhuǎn)動并逐漸加速，隨著轉(zhuǎn)速的逐漸升高，電樞電動勢(反電動勢)Ea逐漸增大，電樞電流逐漸減小，電磁轉(zhuǎn)矩也隨之減小，轉(zhuǎn)速上升的加速度逐漸變緩。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)為了縮短啟動時間，隨著電動機轉(zhuǎn)速的提高，應逐級切除啟動電阻，最后使電動機的轉(zhuǎn)速達到額定值。一般串入的啟動電阻為2~5級，在啟動過程中逐級切除。啟動電阻的級數(shù)越多，啟動過程就越平穩(wěn)。但級數(shù)越多，所需的設(shè)備投資越大，設(shè)備維護的工作量越大。圖1-3是采用三級電阻啟動時電動機的電路原理及其機械特性。分級啟動電阻的計算?，F(xiàn)以圖1-3為例，推導各級啟動電阻的計算公式。設(shè)圖中對應于轉(zhuǎn)速為n1,n2,n3時的電樞電動勢分別為Ea1、Ea2、Ea3，則圖1-3中b,c,d,e,f,g各點的電壓平衡方程式如式(1-5)所示。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)比較式(1-5)中的六式可得上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)將啟動過程中的最大電流I1與切換電流I2之比定義為啟動電流比(也稱啟動轉(zhuǎn)矩比)β，則在已知β和電樞電阻Ra的前提下，各級串聯(lián)電阻值可按式(1-7)中各式計算。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)若已知啟動電阻的級數(shù)m，啟動電流比β可按式(1-8)計算。若已知啟動電流比β，也可利用式(1-8)求出啟動電阻的級數(shù)m，必要時應修改β值使m為整數(shù)。計算各級啟動電阻的步驟如下:①估算或查出電樞電阻Ra;②根據(jù)過載倍數(shù)選取最大轉(zhuǎn)矩T1對應的最大電流I1;③選取啟動級數(shù)m;上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)④計算啟動電流比β⑤計算轉(zhuǎn)矩T2=T1/β，檢驗T2≥(1.1~1.3)TL是否成立，如果不滿足，應另選T1或m值，并重新計算，直至滿足該條件為止。電樞電阻Ra可用實測的方法求得，也可用式(1-9)進行估算過載倍數(shù)λT用于描述電動機的過載能力，對于直流電動機過載倍數(shù)λT為最大電流與額定電流之比上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)2.降壓啟動當直流電源電壓可調(diào)時，可以采用降壓方法啟動。啟動時，以較低的電源電壓啟動電動機，啟動電流便隨電壓的降低而減小。隨著電動機轉(zhuǎn)速的上升，反電動勢逐漸增大，再逐漸提高電源電壓，使啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩保持在一定的數(shù)值上，從而保證電動機按需要的加速度升速?？烧{(diào)壓的直流電源，在過去多采用直流的發(fā)電機一電動機組，現(xiàn)正被晶閘管整流電源取代。降壓啟動雖然需要專用電源，設(shè)備投資較大，但啟動平穩(wěn)，啟動過程中能量損耗小，因而得到了廣泛應用。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)1.2.3直流電動機的制動根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩Tem和轉(zhuǎn)速n方向之間的關(guān)系，可以把電機分為兩種運行狀態(tài)。當Tem與n同方向時，稱為電動運行狀態(tài)，簡稱電動狀態(tài);當Tem與n反方向時，稱為制動運行狀態(tài)，簡稱制動狀態(tài)。電動狀態(tài)時，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩;制動狀態(tài)時，電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩。他勵直流電動機的制動有能耗制動、反接制動和回饋制動三種方式。1.能耗制動圖1-4是能耗制動的接線圖。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)開關(guān)S接電源側(cè)為電動狀態(tài)運行，此時電樞電流Ia、電樞電動勢Ea、轉(zhuǎn)速n及驅(qū)動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩Tem的方向如圖1-4所示。初始制動時，因為磁通保持不變、電樞存在慣性，其轉(zhuǎn)速，*不能馬上降為零，而是保持原來的方向旋轉(zhuǎn)，于是n和Ea，的方向均不改變。制動運行時動能轉(zhuǎn)換成電能，并消耗在電阻(Ra+RB)上，直到電動機停止轉(zhuǎn)動為止，所以這種制動方式稱為能耗制動。能耗制動時的機械特性，就是在U=0、條件下的一條人為機械特性，即

（1-11）上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)可見，能耗制動時的機械特性是一條通過坐標原點的直線，其理想空載轉(zhuǎn)速為零，其斜率與電動狀態(tài)下電樞串電阻RB時人為特性的斜率相同，如圖1-5中直線BC所示。能耗制動時，電動機工作點的變化情況可用機械特性曲線說明。設(shè)制動前工作點在固有特性曲線A點處，其n>0,Tem>0，Tem為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。開始制動時，因n不突變，工作點將沿水平方向躍變到能耗制動特性曲線上的B點。在B點，n>0，Tem<0電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩，于是電動機開始減速工作點沿BO方向移動。(1)反抗性負載若負載性質(zhì)為反抗性負載，到達O點轉(zhuǎn)速為零，制動過程結(jié)束。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)(2)位能性負載若負載性質(zhì)為位能性負載，過O點后電動機進入反轉(zhuǎn)，并且反向轉(zhuǎn)速逐漸升高，到C點達到穩(wěn)定運行。減小制動電阻，可以增大制動轉(zhuǎn)矩，縮短制動時間，提高工作效率。但制動電阻太小，將會造成制動電流過大，通常限制最大制動電流不超過2~2.5倍的額定電流。選擇制動電阻的原則是即上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)其中:Ea為制動瞬間(制動前電動狀態(tài)時)的電樞電動勢。如果制動前電動機處于額定運行，則能耗制動操作簡單，但隨著轉(zhuǎn)速的下降，電動勢減小，制動電流和制動轉(zhuǎn)矩也隨之減小，制動效果變差。若為了使電動機能更快地停轉(zhuǎn)，可以在轉(zhuǎn)速降到一定程度時，切除一部分制動電阻，使制動轉(zhuǎn)矩增大，從而加強制動作用。2.反接制動反接制動分為電壓反接制動和倒拉反轉(zhuǎn)反接制動兩種方式。(l)電壓反接制動上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)電壓反接制動時的接線圖如圖1-6所示。開關(guān)S投向“電動”側(cè)時，電樞接正極性的電源電壓，此時電動機處于電動狀態(tài)運行。進行制動時，開關(guān)S投向“制動”側(cè)，此時電樞回路串入制動電阻Ra后，接上極性相反的電源電壓，即電樞電壓由原來的正值變?yōu)樨撝?。反向電樞電流IaB產(chǎn)生很大的反向電磁轉(zhuǎn)矩TemB，從而產(chǎn)生很強的制動作用。電動狀態(tài)時，電樞電流的大小由U與Ea之差決定，而反接制動時，電樞電流的大小由U與Ea之和決定，因此反接制動時電樞的電流是非常大的。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)電壓反接制動時的機械特性曲線是在條件下的一條人為特性曲線，即或可見，其特性曲線是一條通過點，斜率為的直線，如圖1-7中線段BC所示。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)(2)倒拉反轉(zhuǎn)反接制動倒拉反轉(zhuǎn)反接制動只適用于位能性恒轉(zhuǎn)矩負載。以起重機下放重物為例，圖1-8(a)標出了正向電動狀態(tài)(提升重物)時電動機的各物理量方向，此時電動機工作在圖1-8(C)固有特性上的A點。如果在電樞回路中串入一個較大的電阻RB，將得到一條斜率較大的人為特性，便可實現(xiàn)倒拉反轉(zhuǎn)反接制動，如圖1-8(c)中的直線n0D所示。3.回饋制動上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)電動狀態(tài)下運行的電動機，在某種條件下(如電動機拖動機車下坡時)會出現(xiàn)運行轉(zhuǎn)速n高于理想空載轉(zhuǎn)速n0的情況，此時Ea>U，電樞電流反向，電磁轉(zhuǎn)矩的方向也隨之改變，由驅(qū)動轉(zhuǎn)矩變成制動轉(zhuǎn)矩。從能量傳遞方向看，此時電動機處于發(fā)電狀態(tài)，將機械能變換成電能回饋給電網(wǎng)，因此稱這種狀態(tài)為回饋制動狀態(tài)?；仞佒苿訒r的機械特性方程式與電動狀態(tài)時相同，只是運行在特性曲線上不同的區(qū)段而已。正向回饋制動時的機械特性曲線位于第二象限，反向回饋制動時位于第四象限，如圖1-9中的n0DA段和-n0DB段。電力拖動系統(tǒng)出現(xiàn)回饋制動狀態(tài)有以下幾種情況。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)(1)電壓反接制動時的回饋制動(2)電車下坡時的回饋制動(3)降低電樞電壓調(diào)速時的回饋制動(4)調(diào)磁調(diào)速過程中出現(xiàn)的回饋制動如圖1-11所示。回饋制動時，由于有功率回饋到電網(wǎng)，因此與能耗制動和反接制動相比，回饋制動是比較經(jīng)濟的。4.直流電動機的反轉(zhuǎn)直流電動機的轉(zhuǎn)向是由電樞電流方向和主磁場方向確定的，要改變其轉(zhuǎn)向，一是改變電樞電流的方向，二是改變勵磁電流的方向(即改變主磁場的方向)。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)如果同時改變電樞電流和勵磁電流的方向，則電動機的轉(zhuǎn)向不會改變。改變直流電動機的轉(zhuǎn)向，通常采用改變電樞電流方向的方法，具體就是改變電樞兩端的電壓極性，或者說把電樞繞組兩端換接，而很少采用改變勵磁電流方向的方法。1.2.4直流電動機調(diào)速電力拖動系統(tǒng)的調(diào)速可以采用機械調(diào)速、電氣調(diào)速或二者配合起來調(diào)速。通過改變傳動機構(gòu)速比進行調(diào)速的方法稱為機械調(diào)速;通過改變電動機參數(shù)進行調(diào)速的方法稱為電氣調(diào)速。本節(jié)只介紹他勵直流電動機的電氣調(diào)速。改變電動機的參數(shù)就是人為地改變電動機的機械特性，從而使負載工作點發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速隨之變化。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)可見，在調(diào)速前后，電動機必然運行在不同的機械特性上。根據(jù)他勵直流電動機的轉(zhuǎn)速公式(式1一17)可知:因此，他勵直流電動機具有三種調(diào)速方法:調(diào)壓調(diào)速、電樞串聯(lián)電阻調(diào)速和調(diào)磁調(diào)速。為了評價各種調(diào)速方法的優(yōu)缺點，對調(diào)速方法提出了一定的技術(shù)經(jīng)濟指標，稱為調(diào)速指標。1.調(diào)速指標的評價上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)評價調(diào)速性能好壞的指標有以下四個方面。(1)調(diào)速范圍調(diào)速范圍是指電動機在額定負載下可能運行的最高轉(zhuǎn)速nmax與最低轉(zhuǎn)速nmin之比，通常用D表示，即不同的生產(chǎn)機械對電動機的調(diào)速范圍有不同的要求。要擴大調(diào)速范圍，必須盡可能地提高電動機的最高轉(zhuǎn)速和降低電動機的最低轉(zhuǎn)速。電動機的最高轉(zhuǎn)速受到電動機的機械強度、換向條件、電壓等級方面的限制，而最低轉(zhuǎn)速則受到低速運行時轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性的限制。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)(2)靜差率(相對穩(wěn)定性)轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性是指負載變化時，轉(zhuǎn)速變化的程度。轉(zhuǎn)速變化小，其相對穩(wěn)定性好。轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性用靜差率δ表示。當電動機在某一機械特性上運行時，由理想空載增加到額定負載，電動機的轉(zhuǎn)速降落與理想空載轉(zhuǎn)速n0之比，就稱為靜差率。顯然，電動機的機械特性越硬，其靜差率越小，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性就越高。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)靜差率與調(diào)速范圍兩個指標是相互制約的。若對靜差率這一指標要求過高，即δ值越小，則調(diào)速范圍D就越小;反之，若要求調(diào)速范圍D越大，則靜差率δ也越大，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性也就越差。不同的生產(chǎn)機械，對靜差率的要求不同，普通車床要求δ<30%，而高精度的造紙機則要求δ<0.1%。在保證一定靜差率指標的前提下，要擴大調(diào)速范圍，就必須減小轉(zhuǎn)速降落△nN，即必須提高機械特性的硬度。

(3)調(diào)速的平滑性在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多，就認為調(diào)速越平滑，相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比稱為平滑系數(shù)，用φ表示:上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)φ值越接近1，則平滑性越好，當φ=1時，稱為無級調(diào)速。當調(diào)速不連續(xù)，級數(shù)有限時，稱為有級調(diào)速。

(4)調(diào)速的經(jīng)濟性調(diào)速的經(jīng)濟性主要指調(diào)速設(shè)備的投資、運行效率及維修費用等。2.調(diào)速方法(1)電樞回路串接電阻調(diào)速電樞回路串接電阻調(diào)速的原理及調(diào)速過程可用圖1-12說明。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)從圖中可以看出，串入的電阻值越大，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速就越低。調(diào)速過程中轉(zhuǎn)速n和電流L。隨時間的變化規(guī)律如圖1-13所示。電樞串接電阻調(diào)速的優(yōu)點是設(shè)備簡單，操作方便。缺點如下:①電阻只能分段調(diào)節(jié)，所以調(diào)速的平滑性差;②低速時特性曲線斜率大，靜差率大，所以轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性差;③輕載時調(diào)速范圍小，額定負載時調(diào)速范圍一般為D<2;④損耗較大，效率較低。所串接電阻越大，損耗越大，效率越低，所以這種調(diào)速方法是不太經(jīng)濟的。因此，電樞回路串接電阻調(diào)速的方式多用于對調(diào)速性能要求不高的生產(chǎn)機械上，如起重機、電車等。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)(2)降低電源電壓調(diào)速電動機的工作電壓不允許超過額定電壓，因此電樞電壓只能在額定電壓以下進行調(diào)節(jié)。降低電源電壓調(diào)速的原理及調(diào)速過程如圖1-14所示。從圖中可以看出，電壓越低，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速越低。降壓調(diào)速的特點為:①電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)無級調(diào)速;②調(diào)速前后機械特性曲線的斜率不變，硬度較高，負載變化時，速度穩(wěn)定性好;③無論輕載還是負載，調(diào)速范圍相同，一般可達D=2.512;上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)④電能損耗較小;⑤需要一套電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)的直流電源，設(shè)備投資較大。

(3)減弱磁通調(diào)速額定運行的電動機，其磁路已基本飽和，即使勵磁電流增加很大，磁通也增加很少，從電機的性能考慮也不允許磁路過飽和。因此，改變磁通只能從額定值往下調(diào)，調(diào)節(jié)磁通調(diào)速即是弱磁調(diào)速。其調(diào)速原理及調(diào)速過程如圖1-15所示。減弱磁通調(diào)速的特點:①控制方便，能量損耗小，設(shè)備簡單，且調(diào)速平滑性好;上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)②雖然弱磁升速后電樞電流增大，電動機的輸入功率增大，但由于轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也增大，電動機的效率基本不變，因此弱磁調(diào)速的經(jīng)濟性比較好;③機械特性的斜率變大，特性變軟;④因為升速范圍不可能很大，一般D<2.為了擴大調(diào)速范圍，常常把降壓和弱磁兩種調(diào)速方法結(jié)合起來。在額定轉(zhuǎn)速以下采用降壓調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以上采用弱磁調(diào)速。3.調(diào)速方式與負載類型的配合(1)電動機的容許輸出與充分利用上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)電動機的容許輸出是指電動機在某一轉(zhuǎn)速下長期可靠工作時所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩和功率。容許輸出的大小主要取決于電動機的發(fā)熱，而電動機的發(fā)熱又主要取決于電樞電流。因此，在一定的轉(zhuǎn)速下，額定電流所對應的輸出轉(zhuǎn)矩和功率便是電動機的容許輸出轉(zhuǎn)矩和功率。所謂電動機的充分利用，是指在一定的轉(zhuǎn)速下，電動機的實際輸出轉(zhuǎn)矩和功率達到了它的容許輸出值，即電樞電流達到了額定值。正確地使用電動機，應當使電動機既滿足負載的要求，又使其得到充分利用，即保證電動機總是處于額定電流下工作。對于不調(diào)速的電動機，通常都工作在額定狀態(tài)，電樞電流為額定值，所以恒轉(zhuǎn)速運行的電動機一般都能得到充分利用。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)但是，當電動機調(diào)速時，在不同的轉(zhuǎn)速下，電樞電流能否總是保持為額定值，即電動機能否在不同的轉(zhuǎn)速下都得到充分利用，這需要進一步研究。事實上，在調(diào)速狀態(tài)下電動機能否充分利用與調(diào)速方式和負載類型的配合有關(guān)。

(2)恒轉(zhuǎn)矩與恒功率調(diào)速方式以電動機在不同轉(zhuǎn)速下都能得到充分利用為條件，可以把他勵直流電動機的調(diào)速分為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速兩種方式。電樞串電阻調(diào)速和降壓調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，而弱磁調(diào)速屬于恒功率調(diào)速方式。①恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。電樞串電阻調(diào)速和降壓調(diào)速時，磁通保持不變，如果在不同轉(zhuǎn)速下保持電流不變，即電動機得到充分利用，則電動機的容許輸出轉(zhuǎn)矩和功率分別為:上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)其中:C1為常數(shù)。由此可見，電樞串接電阻和降壓調(diào)速時，電動機的容許輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比，而容許輸出轉(zhuǎn)矩為恒值，故稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。②恒功率調(diào)速。恒功率調(diào)速時，磁通Φ是變化的，在不同轉(zhuǎn)速下，若保持不變，則電動機的容許輸出轉(zhuǎn)矩和功率分別為:上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)式中，C2為常數(shù)。由此可見，恒功率調(diào)速時，電動機的容許輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，而且容許輸出功率為恒值，故稱之為恒功率調(diào)速方式。

(3)調(diào)速方式與負載類型的配合上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)作為一種理想情況，調(diào)速運行的電動機其實際輸出的轉(zhuǎn)矩和功率應按圖1-17所示的規(guī)律變化，在整個調(diào)速范圍內(nèi)的不同轉(zhuǎn)速時，電動機都能得到充分利用。①恒轉(zhuǎn)矩負載配恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。此時電動機的額定轉(zhuǎn)速為系統(tǒng)的最高轉(zhuǎn)速，如圖1-18(a)所示。②恒功率負載配恒功率調(diào)速方式。恒功率調(diào)速時，轉(zhuǎn)速是從額定轉(zhuǎn)速往上調(diào)的，故電動機的額定轉(zhuǎn)速為系統(tǒng)的最低轉(zhuǎn)速，如圖1-18(b)所示。③恒轉(zhuǎn)矩負載配恒功率調(diào)速方式。恒轉(zhuǎn)矩負載配恒功率調(diào)速方式，顯然此時的負載轉(zhuǎn)矩特性曲線與電動機的容許輸出轉(zhuǎn)矩特性曲線不可能重合。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)為了滿足負載轉(zhuǎn)矩的需要，二者的特性配合只能如圖1-19(a)所示，即使電動機容許輸出轉(zhuǎn)矩的最小值(此時轉(zhuǎn)速最高)等于恒定的負載轉(zhuǎn)矩?？梢?，恒轉(zhuǎn)矩負載配恒功率調(diào)速方式時，只有在最高轉(zhuǎn)速這一點上電動機才被充分利用。而在低于最高轉(zhuǎn)速時，電動機的實際輸出小于容許輸出，電動機沒有充分利用。④恒功率負載配恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。恒功率負載，其轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比變化;恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式時，電動機的容許輸出轉(zhuǎn)矩為常數(shù)。顯然，此時的負載轉(zhuǎn)矩特性曲線與電動機的容許輸出轉(zhuǎn)矩特性曲線也是不能重合的。為了滿足負載的需要，二者的特性配合只能使恒定的容許輸出轉(zhuǎn)矩等于變化的負載轉(zhuǎn)矩的最大值(此時轉(zhuǎn)速最低)。上一頁下一頁返回1.2直流電機基礎(chǔ)可見，恒功率負載在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式時，只有在最低轉(zhuǎn)速時電動機才被充分利用，如圖1-19(b)所示。⑤風機型負載與兩種調(diào)速方式的配合。風機型負載和兩種調(diào)速方式的特性配合如圖1-20所示。因為負載轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速n的升高而增大，為了使電動機在最高轉(zhuǎn)速時(所需要的轉(zhuǎn)矩最大)仍能滿足負載的需要，應使上一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)交流電機主要分為同步電機和感應電機兩大類，在它們的工作原理和運行性能上有很大差別。同步電機的轉(zhuǎn)速與電源頻率之間有著嚴格的關(guān)系，感應電機的轉(zhuǎn)速雖然也與電源頻率有關(guān)，但不像同步電機那樣嚴格。同步電機主要用作發(fā)電機，目前交流發(fā)電機幾乎都是采用同步發(fā)電機。感應電機則主要用作電動機，大部分生產(chǎn)機械用感應電動機作為原動機。1.3.1三相感應電動機的工作原理及結(jié)構(gòu)1.三相感應電動機的工作原理在圖1-21中，N極與S極是一對磁極，在兩個磁極相對的空間里裝有一個能夠轉(zhuǎn)動的圓柱形鐵芯，在鐵芯外圓槽內(nèi)嵌放有導體，導體兩端各用一圓環(huán)把它們連接成一整體。下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)

如圖1-21所示，如在某種因素的作用下，使磁極以n1的速度逆時針方向旋轉(zhuǎn)，形成一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子導體就會切割磁力線而產(chǎn)生感應電動勢e。用右手定則可以判定，在轉(zhuǎn)子上半部分的導體中，感應電動勢的方向為，下半部分導體的感應電動勢方向為⊙。在感應電動勢的作用下導體中就有電流i，若不計電動勢與電流的相位差，則電流i與電動勢e同方向。載流導體在磁場中將受到電磁力的作用，由左手定則可以判定電磁力f的方向。電磁力f所形成的電磁轉(zhuǎn)矩T使轉(zhuǎn)子以n的速度旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向與磁場的旋轉(zhuǎn)方向相同，這就是感應電動機的基本工作原理。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1之差稱為轉(zhuǎn)差△n，轉(zhuǎn)差與磁場轉(zhuǎn)速n1、之比，稱為轉(zhuǎn)差率s。轉(zhuǎn)差率s是決定感應電動機運行情況的一個基本數(shù)據(jù)，也是感應電動機一個很重要的參數(shù)。2.三相感應電動機的結(jié)構(gòu)和其他旋轉(zhuǎn)電機一樣，感應電動機也是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)定子與轉(zhuǎn)子之間為氣隙，感應電動機的氣隙比其他類型的電機要小得多，一般為0.25~2.0mm，氣隙的大小對感應電動機的性能影響很大。(1)定子部分①機座。感應電動機的機座起固定和支撐定子鐵芯的作用，一般用鑄鐵鑄造而成。根據(jù)電動機防護方式、冷卻方式和安裝方式的不同，機座的形式也不同。②定子鐵芯。由厚0.5mm的硅鋼片沖片疊壓而成，鐵芯內(nèi)圓有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組，沖片上涂有絕緣漆(小型電動機也有不涂漆的)作為片間絕緣，以減少渦流損耗，感應電動機的定子鐵芯是電動機磁路的一部分。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)③定子繞組。三相感應電動機的定子繞組是一個三相對稱繞組，它由三個完全相同的繞組所組成，每個繞組即為一相，三個繞組在空間相差120°電角度，每相繞組的兩端分別用u1-u2,v1-v2,w1-w2表示，可以根據(jù)需要接成星形或三角形。(2)轉(zhuǎn)子部分①轉(zhuǎn)子鐵芯。作用與定子鐵芯相同，一方面作為電動機磁路的一部分，方面用來放置轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子鐵芯也是用厚0.5mm的硅鋼片疊壓而成，套在電動機軸上。②轉(zhuǎn)子繞組。感應電動機的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線型與籠型兩種型式，根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組的不同，分為繞線型感應電動機和籠型感應電動機。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)繞線型轉(zhuǎn)子繞組是一個三相繞組，一般接成星形，三根引出線分別接到電動機軸上的三個與其絕緣的集電環(huán)上，通過電刷裝置與外電路相連接。可以在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻以改善電動機的運行性能，如圖1-22所示?；\型繞組在轉(zhuǎn)子鐵芯的每一個槽中插入一根銅條，在銅條兩端各用一銅環(huán)(稱為端環(huán))，把導條連接起來，稱為銅排轉(zhuǎn)子，如圖1-23(a)所示。也可用鑄鋁的方法，把轉(zhuǎn)子導條和端環(huán)、風扇葉片用鋁液一次澆鑄而成，稱為鑄鋁轉(zhuǎn)子，如圖1-23(b)所示。100kW以下的感應電動機一般采用鑄鋁轉(zhuǎn)子。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)籠型繞組因其結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運行可靠，得到廣泛應用。包括端蓋、風扇等。端蓋除了起防護作用外，在端蓋上還裝有軸承，用以支撐電動機軸。風扇則用來通風冷卻。圖1-24和圖1-25分別表示籠型感應電動機和繞線型感應電動機的結(jié)構(gòu)圖。1.3.2三相感應電動機的機械特性

1.固有機械特性的分析三相感應電動機的固有機械特性是指感應電動機工作在額定電壓和額定頻率條件下，按規(guī)定的接線方式接線，定、轉(zhuǎn)子外接電阻為零時n與Tem的關(guān)系。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)圖1-26為感應電動機的固有特性曲線，對于一定的電動機，在某一轉(zhuǎn)差率sm時，轉(zhuǎn)矩有一最大值Tm、sm，稱為臨界轉(zhuǎn)差率，整個機械特性可看作由兩部分組成。①H-P部分(轉(zhuǎn)矩由0~Tm，轉(zhuǎn)差率由0~sm)。在這一部分隨著轉(zhuǎn)矩T的增加，轉(zhuǎn)速降低，根據(jù)電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件，稱這部分為可靠穩(wěn)定運行部分或稱為工作部分(電動機基本上工作在這一部分)。感應電動機的機械特性的工作部分接近于一條直線，只是在轉(zhuǎn)矩接近于最大值時，彎曲較大，故一般在額定轉(zhuǎn)矩以內(nèi)，可看作直線。②P-

A部分(轉(zhuǎn)矩由Tm~,Tst

轉(zhuǎn)差率由sm~1)。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)在這一部分隨著轉(zhuǎn)矩的減小，轉(zhuǎn)速也減小，機械特性曲線為一曲線，稱為機械特性的曲線部分，只有當電動機帶動通風機負載時，才能在這一部分穩(wěn)定運行;而對恒轉(zhuǎn)矩負載或恒功率負載，在這一部分不能穩(wěn)定運行，因此有時候也稱這一部分為非工作部分。

2.人為機械特性的分析人為機械特性是人為地改變電機參數(shù)或電源參數(shù)而得到的機械特性，三相感應電動機的人為機械特性種類很多.(1)降低定子電壓時的人為機械特性由圖1-27可見，當電動機在某一負載下運行時，若降低電壓，將使電動機轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子電流將因此增大，從而引起定子電流的增大。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)若電動機電流超過額定值，則電動機最終溫升將超過容許值，導致電動機壽命縮短，甚至使電動機燒壞。如果電壓降低過多，致使最大轉(zhuǎn)矩Tm小于總的負載轉(zhuǎn)矩時，則會發(fā)生電動機停轉(zhuǎn)事故。(2)轉(zhuǎn)子電路中串接對稱電阻時的人為機械特性如圖1-28所示。轉(zhuǎn)子電路串接附加電阻，適用于繞線型感應電動機的啟動和調(diào)速。三相感應電動機的人為機械特性的種類很多，除了上述兩種外，還有改變定子極對數(shù)、改變電源頻率的人為特性等，這部分內(nèi)容將在后面討論感應電動機的各種運行狀態(tài)時再進行分析。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)1.3.3三相感應電動機的啟動1.三相籠型感應電動機的啟動三相籠型感應電動機有直接啟動和降壓啟動兩種方式。

(1)直接啟動直接啟動也稱為全壓啟動。啟動時，電動機定子繞組直接承受額定電壓。這種啟動方法最簡單，也不需要復雜的啟動裝置，但是，這時啟動的電流較大，一般可達額定電流的4~7倍。過大的啟動電流對電動機本身和電網(wǎng)電壓的波動均會帶來不利影響，一般直接啟動只允許在小功率電動機中使用(PN≤7.5kW)(2)降壓啟動上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)降壓啟動的目的是限制啟動電流，通過啟動裝置使定子繞組承受的電壓小于額定電壓，待電動機轉(zhuǎn)速達到某一數(shù)值時，再使定子繞組承受額定電壓，使電動機在額定電壓下穩(wěn)定工作。①電阻降壓或電抗降壓啟動。圖1-29為電阻降壓啟動的原理圖，電動機啟動時在定子電路中串接電阻，這樣就降低了加在定子繞組上的電壓，從而也就減小了啟動電流。②星形-三角形(Y-△)啟動。用這種啟動方法的感應電動機，必須是定子繞組正常接法為“△”的電機。在啟動時，先將三相定子繞組接成星形，待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定時，再改接成三角形，圖1-30為星形一三角形啟動線路的原理圖。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)

Y-△啟動操作方便，啟動設(shè)備簡單，應用較廣泛，但它僅適用于正常運轉(zhuǎn)時定子繞組接成三角形的電動機。為此，對于一般用途的小型感應電動機。當容量大于4kW時，定子繞組的正常接法都采用三角形。2.三相繞線型感應電動機的啟動(1)轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻啟動當啟動時，在轉(zhuǎn)子電路中接入啟動電阻器，借以提高啟動轉(zhuǎn)矩，同時轉(zhuǎn)子電阻增加也限制了啟動電流。為了在整個啟動過程中得到比較大的加速轉(zhuǎn)矩，并使啟動過程平滑，與直流他勵電動機的啟動一樣，將啟動電阻分成幾級，在啟動過程中逐步切除，以減小轉(zhuǎn)子電路附加電阻。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)圖1-31為繞線型感應電動機啟動時的接線圖和特性曲線。啟動電阻通常用高電阻系數(shù)合金或鑄鐵電阻片制成，在大容量電動機中，也有用水電阻的。(2)轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器啟動繞線型感應電動機用轉(zhuǎn)子串接啟動電阻的啟動方法可以增大啟動轉(zhuǎn)矩，減小啟動電流，但是若要在啟動過程中始終保持有較大的啟動轉(zhuǎn)矩，使啟動平穩(wěn)，就必須增加啟動級數(shù)，這就會使啟動設(shè)備復雜化。為此可以采用在轉(zhuǎn)子電路中串入頻敏變阻器的啟動方法。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)所謂頻敏變阻器，實質(zhì)上就是一個鐵耗很大的三相電抗器，從結(jié)構(gòu)上看，它像一個沒有二次繞組的三相心式變壓器，只是它的鐵芯不是用硅鋼片而是用厚30~50mm的鋼板疊成，以增大鐵芯損耗，三個繞組分別繞在三個鐵芯柱上，并且接成星形，然后接到轉(zhuǎn)子滑環(huán)上。如圖1-32所示。當電動機啟動時，轉(zhuǎn)子頻率較高，f2=f1，頻敏變阻器的鐵耗就大，因此，等效電阻Rm，也較大。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)在啟動過程中，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的上升，轉(zhuǎn)子頻率逐步降低，頻敏變阻器的鐵耗和相應的等效電阻Rm也就隨之而減小，這就相當于在啟動過程中逐漸切除轉(zhuǎn)子電路串入的電阻，啟動結(jié)束后，轉(zhuǎn)子頻率很低(f2=1~3Hz)，頻敏變阻器的等效電阻和電抗都很小，于是可將頻敏變阻器切除，轉(zhuǎn)子繞組直接短路。因為等效電阻R，是隨著頻率的變化而自動變化的，因此稱為頻敏變阻器(相當于一種無觸點的變阻器)。在啟動過程中，它能夠自動、無級地減小電阻，如果頻敏變阻器的參數(shù)選擇恰當，可以在啟動過程中保持啟動轉(zhuǎn)矩不變，這時的機械特性如圖1-33中曲線2所示，曲線1為固有特性。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)頻敏變阻器結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，使用維護方便，因此應用日益廣泛，但與轉(zhuǎn)子串電阻的啟動方法相比，由于頻敏變阻器還具有一定的電抗，在同樣的啟動電流下，啟動轉(zhuǎn)矩要小些。1.3.4三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動是指在運行過程中其產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向相反的運行狀態(tài)。根據(jù)能量傳送關(guān)系可分為能耗制動、反接制動和回饋制動三種。1.能耗制動將運行的三相異步電動機定子繞組斷開，接入直流電源，串入適當轉(zhuǎn)子電阻，這時的電動機處于能耗制動運行狀態(tài)，如圖1-34所示。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)斷開定子三相交流電源，定子旋轉(zhuǎn)磁場消失。當定子輸入直流電時，在電動機中產(chǎn)生恒磁場，由于轉(zhuǎn)子在動能作用下轉(zhuǎn)動，切割恒定磁場，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子感應電動勢，從而產(chǎn)生感應電流(可由右手定則判斷);轉(zhuǎn)子電流與磁場的作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反(可由左手定則判斷)。其特性曲線如圖1-35所示。三相異步電機在能耗制動過程中，利用轉(zhuǎn)子的動能進行發(fā)電，并在轉(zhuǎn)子的阻抗中以熱的形式消耗掉。能耗過程中，由于定子磁場固定，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n，所以轉(zhuǎn)差△n=n,轉(zhuǎn)差率,轉(zhuǎn)子感應電動勢頻率上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)定子直流勵磁電流越大，磁場越強，感應電勢越大，轉(zhuǎn)子電流越大，制動電磁轉(zhuǎn)矩越大，制動效果越好。2.反接制動反接制動分為電源反接制動和倒拉反接制動兩種。(1)電源反接制動電源反接制動是通過改變運行中的電動機的相序來實現(xiàn)的，即將定子繞組的任意兩相對調(diào)。如圖1-36所示，設(shè)三相異步電動機正向運轉(zhuǎn)，將正向開關(guān)KM1斷開，接通KM2，由于改變了相序，旋轉(zhuǎn)磁場的方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，所以電動機進入反接制動運行狀態(tài)。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)由于在反接制動中，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的相對速度n1+n很高，感應電動勢很大，轉(zhuǎn)子電流也很大。為了限制電流，常在轉(zhuǎn)子回路串接比較大的電阻。電源反接制動的優(yōu)點是制動迅速，但不經(jīng)濟，電能消耗大，有時還會出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，所以要與機械制動相配合。制動過程中的能量關(guān)系:定子三相交流電源供電，電動機本身將動能發(fā)電，消耗在轉(zhuǎn)子回路的電阻中，以熱的形式散發(fā)。(2)倒拉反接制動圖1-37為繞線型感應電動機轉(zhuǎn)子串電阻的人為機械特性，如果負載為位能性負載，負載轉(zhuǎn)矩為Tz，則電動機將穩(wěn)定工作在特性的c點。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)此時電磁轉(zhuǎn)矩方向與電動工作狀態(tài)時相同，而轉(zhuǎn)向與電動工作狀態(tài)時相反，電動機處于制動工作狀態(tài)，這時轉(zhuǎn)差率所以也屬于反接制動。倒拉反接制動時的機械特性就是電動機工作狀態(tài)時的機械特性曲線在第四象限的延長部分。不論是兩相反接制動還是倒拉反接制動，電網(wǎng)仍繼續(xù)向電網(wǎng)輸送功率，同時還輸入機械功率(倒拉反接制動是位能負載作功，兩相反接時則是轉(zhuǎn)子的動能作功)，這兩部分功率都消耗在轉(zhuǎn)子電阻上，所以，反接制動時，能量損耗是很大的。2.變頻調(diào)速上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)1.3.5交流電動機調(diào)速從式(1-25)三相異步電動機的轉(zhuǎn)速關(guān)系可知異步電動機調(diào)速有三種基本方法，即改變磁極對數(shù)p調(diào)速;改變電源頻率f1調(diào)速;改變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速。簡稱變極調(diào)速、變頻調(diào)速和變轉(zhuǎn)差調(diào)速。1.變極調(diào)速改變磁極對數(shù)就可改變?nèi)喈惒诫妱訖C同步轉(zhuǎn)速，從而達到調(diào)速的目的。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)常用的方法是通過改變定子繞組的接法，從而改變繞組電流的方向，達到改變磁極對數(shù)的目的。采用改變磁極對數(shù)調(diào)速的電動機多為籠型電動機，轉(zhuǎn)子極數(shù)會隨著定子極數(shù)的改變而改變，如圖1-38所示。結(jié)論:只要改變“半相繞組”電流方向，就可使極對數(shù)減少到一半，即可使2對減少到1對;4對減少到2對;8對減少到4對等。注意:變極調(diào)速連接成YY形，為了不改變原先的相序，保持轉(zhuǎn)速不變，就必須交換相序，即將任意兩個接線端交換。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)隨著電子技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，使得異步電動機變頻調(diào)速發(fā)展迅速。在實踐應用中，往往要求在調(diào)速范圍內(nèi)，具有恒轉(zhuǎn)矩能力。根據(jù)只要保持磁通恒定，就可以保證恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，所以在變頻調(diào)速時，常要同步調(diào)節(jié)電源電壓的大小。3.變轉(zhuǎn)差調(diào)速凡是可以改變?nèi)喈惒诫妱訖C轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方法，都可稱為變轉(zhuǎn)差調(diào)速。常見的在繞線型電動機改變定子電源電壓、改變轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速，串級調(diào)速等都是變轉(zhuǎn)差調(diào)速。上一頁下一頁返回1.3交流電機基礎(chǔ)(1)改變定子電源電壓調(diào)速主要用于籠型異步電動機，由于最大轉(zhuǎn)矩和啟動轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，例如當電壓降到50%時，而最大轉(zhuǎn)矩和啟動轉(zhuǎn)矩降到了25%，所以這種調(diào)速方式的啟動力與帶負載能力都是較低的。(2)改變轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速這種調(diào)速方式只適用于繞線型異步電動機，通過變電阻，達到變轉(zhuǎn)差調(diào)速的目的。其調(diào)速特性如圖1-41所示。上一頁返回圖1-1直流電機結(jié)構(gòu)返回圖1-2直流電動機工作原理返回圖1-3他勵直流電動機三級電阻啟動返回圖1-4能耗制動接線圖返回圖1-5能耗制動機械特性返回圖1-6電壓反接制動接線圖返回圖1-7電壓反接制動時的機械特性曲線返回圖1-8倒拉反轉(zhuǎn)反接制動返回圖1-9回饋制動機械特性返回圖1-11調(diào)磁調(diào)速時產(chǎn)生回饋制動返回圖1-12電樞回路串接電阻調(diào)速機械特性曲線返回圖1-13恒轉(zhuǎn)矩負載時電樞串電阻調(diào)速返回圖1-14降低電源電壓調(diào)速返回圖1-15減弱磁通調(diào)速返回圖1-16恒轉(zhuǎn)矩負載時弱磁調(diào)速返回圖1-17他勵電動機調(diào)速時的允許輸出轉(zhuǎn)矩和允許輸出功率曲線返回圖1-18調(diào)速方式與負載類型的理想配合返回圖1-19調(diào)速方式與負載類型的不適當配合返回圖1-20風機型負載和兩種調(diào)速方式的特性配合返回圖1-21三相交流電動機工作原理返回圖1-22繞線型轉(zhuǎn)子繞組與外加變阻器的連接返回圖1-23籠型轉(zhuǎn)子繞組返回圖1-24籠型感應電動機的結(jié)構(gòu)圖返回圖1-25繞線型感應電動機的結(jié)構(gòu)圖返回圖1-26感應電動機的固有機械特性曲線返回圖1-27感應電動機降低電壓時的人為機械特性曲線返回圖1-28轉(zhuǎn)子電路中串接對稱電阻時的

人為機械特性返回圖1-29電阻降壓啟動接線圖返回圖1-30電動機的星形-三角形

(Y-△)啟動接線圖返回圖1-31繞線型感應電動機啟動時的接線圖和特性曲線返回圖1-32轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器啟動返回圖1-33串接頻敏變阻器啟動機械特性曲線返回圖1-34三相異步電動機能耗制動返回圖1-35能耗制動特性返回圖1-36三相異步電動機電源反接制動返回圖1-37繞線型感應電動機轉(zhuǎn)子串電阻的人為機械特性返回圖1-38改變定子繞組的接法以改變定子極數(shù)返回圖1-41改變轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速返回第2章機床常用電器及選擇2.1常用電工工具介紹2.2低壓電器的基本知識2.3開關(guān)電器2.4主令電器2.5熔斷器下一頁返回第2章機床常用電器及選擇2.6低壓斷路器2.7接觸器2.8繼電器2.9電動機的保護環(huán)節(jié)2.10低壓電器常見故障分析上一頁返回2.1常用電工工具介紹常用電工工具是指一般專業(yè)電工經(jīng)常使用的工具。2.1.1驗電筆1.驗電筆的結(jié)構(gòu)維修電工使用的低壓驗電筆又稱測電筆(簡稱電筆)，是檢驗導線、電器是否帶電的一種常用工具。檢測范圍為50~500V，有鋼筆式和螺釘旋具式兩種，它們由氖管、電阻、彈簧和筆身等組成，如圖2-1所示。使用低壓驗電筆時，必須按照圖2-2所示的握法操作。2.功能及使用低壓驗電筆還有如下幾個用途。下一頁返回2.1常用電工工具介紹①在220/380V三相四線制系統(tǒng)中，可檢查系統(tǒng)故障或三相負荷不平衡。不管是相間短路、單相接地、相線斷線、三相負荷不平衡，中性線上均出現(xiàn)電壓，若驗電筆燈亮，則證明系統(tǒng)故障或負荷嚴重不平衡。②檢查相線接地。在三相三線制系統(tǒng)(Y接線)中，用驗電筆分別觸及三相時，發(fā)現(xiàn)氖燈兩相較亮，一相較暗，表明燈光暗的一相有接地現(xiàn)象。③用以檢查裝置外殼漏電。當電氣裝置的外殼(如電動機、變壓器)有漏電現(xiàn)象時，則驗電筆氖燈發(fā)亮;如果外殼原是接地的，氖燈發(fā)亮則表明接地保護斷線或有其他故障(接地良好時氖燈不亮)。④用以檢查電路接觸不良。當發(fā)現(xiàn)氖燈閃爍時，表明回路接頭接觸不良或松動，或是兩個不同申氣系統(tǒng)相互干擾。上一頁下一頁返回2.1常用電工工具介紹⑤用以區(qū)分直流、交流及直流電的正負極。驗電筆通過交流電時，氖燈的兩個電極同時發(fā)亮。驗電筆通過直流電時，氖燈的兩個電極中只有一個發(fā)亮。這是因為交流正負極交變，而直流正負極不變形成的。把驗電筆連接在直流電的正負極之間，氖燈亮的那端為負極。人站在地上，用驗電筆觸及正極或負極，氖燈不亮，證明直流不接地;否則，直流接地。3.使用注意事項在使用中要防止金屬體筆尖觸及皮膚，以避免觸電，同時也要防止金屬體筆尖處引起短路事故。驗電筆只能用于380V/220V系統(tǒng)。驗電筆使用前需在帶電體上驗證其是否良好。上一頁下一頁返回2.1常用電工工具介紹2.1.2鋼絲鉗鋼絲鉗又稱老虎鉗，這是電工應用最頻繁的工具。1.鋼絲鉗的結(jié)構(gòu)鋼絲鉗包括鉗頭和鉗柄及鉗柄絕緣柄套，絕緣柄套的耐壓為500V。鉗頭包括鉗口、齒口、刀口、鍘口四部分，其結(jié)構(gòu)如圖2-3(a)所示。2.鋼絲鉗的功能鉗口用來彎絞或鉗夾導線線頭，齒口用來代替扳手用來緊固或松起螺母，刀口用來剪切導線、掀起鐵釘或剖切導線絕緣層，鍘口用來剪切電線芯線和鋼絲等較硬金屬線，如圖2-3(b)、(C)、(d)、(e)所示。上一頁下一頁返回2.1常用電工工具介紹3.鋼絲鉗的規(guī)格以鉗身長度計有160mm,180mm,200mm三種規(guī)格。鋼絲鉗質(zhì)量檢驗:絕緣柄套外觀良好;無破損，整體外觀良好;目測鉗口密合不透光;鉗柄在張開范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動靈活，不能沿垂直鉗身方向運動者為佳。4.使用注意事項①鋼絲鉗使用前應檢查絕緣柄套外觀是否完好，耐壓是否可靠，絕緣柄套破損的鋼絲鉗不能使用。②用以切斷導線時，必須單根進行，不能將相線和中性線或不同相的相線同時在一個鉗口處切斷，以免發(fā)生事故;不能將鋼絲鉗當榔頭和撬杠使用;愛護絕緣柄套。上一頁下一頁返回2.1常用電工工具介紹③使用鋼絲鉗剪切時要刀口朝向內(nèi)側(cè)，便于控制剪切部位。④不能用鉗頭代替手錘作為敲打工具，以免變形。鉗頭的軸銷應經(jīng)常加機油潤滑，保證其開閉靈活。2.1.3尖嘴鉗1.尖嘴鉗的結(jié)構(gòu)尖嘴鉗有鉗頭和鉗柄及鉗柄上套有耐壓為500V的絕緣套等部分。其外形如圖2-4所示。2.尖嘴鉗的功能上一頁下一頁返回2.1常用電工工具介紹尖嘴頭部細長呈圓錐形，接近端部的鉗口上有一段菱形齒紋，由于它的頭部尖而長，因而適應在較窄小的工作環(huán)境中夾持輕而小巧的工件或線材，或剪切、彎曲細導線。3.尖嘴鉗的規(guī)格根據(jù)鉗頭的長度尖嘴鉗可分為短鉗頭(鉗頭為鉗子全長的1/5)和長鉗頭(鉗頭為鉗子全長的2/5)兩種。規(guī)格以鉗身長度計，有125mm、140mm、160mm、180mm、200mm五種。2.1.4斜口鉗斜口鉗又稱斷線鉗，其頭部扁斜。其外形如圖2-5所示。上一頁下一頁返回2.1常用電工工具介紹1.斜口鉗的結(jié)構(gòu)斜口鉗有鉗頭、鉗柄和鉗柄上套有耐壓為1000V絕緣套等部分，其特點是剪切口與鉗柄成一定角度。質(zhì)量檢驗與鋼絲鉗相似。2.斜口鉗的功能斜口鉗用以剪斷較粗的導線和其他金屬絲，還可直接剪斷低壓帶電導線。在工作場所比較狹窄的地方和設(shè)備內(nèi)部，用以剪切薄金屬片、細金屬絲;或剖切導線絕緣層。3.抖口鉗的規(guī)格斜口鉗常用規(guī)格有125mm,140mm,160mm,180mm,200mm五種。上一頁下一頁返回2.1常用電工工具介紹2.1.5螺釘旋具螺釘旋具又稱螺絲刀或起子，是用來緊固或拆卸帶槽螺釘?shù)某Ｓ霉ぞ摺?.螺釘旋具的結(jié)構(gòu)螺釘旋具由金屬桿頭和絕緣柄組成。按金屬桿頭部分的形狀(又稱刀品形狀)，可分為“十”字形、“一”字形和多用型螺釘旋具。其外形如圖2-6所示。2.螺釘旋具的功能螺釘旋具是用來旋動頭部帶“一”字形或“十”字形槽口的螺釘?shù)氖钟霉ぞ?。上一頁下一頁返?.1常用電工工具介紹使用時，應按螺釘?shù)囊?guī)格選用合適的旋具刀口。任何“以大代小，以小代大”使用，均會損壞螺釘或電氣元器件。電工不可使用金屬桿直通柄根的旋具，必須使用帶有絕緣套管的旋具。為了避免金屬桿觸及皮膚及鄰近帶電體，宜在金屬桿上套裝絕緣套管。3.螺釘旋具的規(guī)格以其在絕緣柄外金屬桿的長度和刀口尺寸計有:50x3(5),65x3(5),75x4(5)、100x4、100x6、100x7、125x7、125x8、125x9、150x7(8)幾種規(guī)格，尺寸單位為mm。另外，還有一種組合式螺釘旋具，它配有多種規(guī)格的“一”字頭和“十”字頭，以方便更換，具有較強的靈活性。上一頁下一頁返回2.1常用電工工具介紹4.使用注意事項①使用時應選擇帶絕緣手柄的螺釘旋具。②嚴禁用小螺釘旋具去擰大螺釘。③不得將其當鑿子或撬杠使用。螺釘旋具的使用方法如圖2-7所示。2.1.6剝線鉗1.剝線鉗的結(jié)構(gòu)剝線鉗由鉗頭和手柄兩部分組成，鉗頭由壓線口和切口組成，分有直徑為0.5~3mm的多個切口，以適應不同規(guī)格芯線的剝、削。其外形如圖2-8所示。上一頁下一頁返回2.1常用電工工具介紹2.剝線鉗的功能剝線鉗是電工專用的剝離導線頭部的一段表面絕緣層的工具。使用時切口大小應略大于導線芯線直徑，否則會切斷芯線。它的特點是使用方便，剝離絕緣層不傷線芯，適用芯線橫截面積為6mm2以下的絕緣導線。3.剝線鉗的規(guī)格剝線鉗常用規(guī)格有140mm,180mm兩種。4.使用注意事項不允許帶電剝線。上一頁下一頁返回2.1常用電工工具介紹2.1.7電工刀1.電工刀的結(jié)構(gòu)電工刀也是電工常用的工具之一，是一種切削工具，其外形如圖2-9所示，由刀身和刀柄兩部分組成。2.電工刀的功能電工刀主要用于剝、削導線絕緣層，剝、削木樺等。有的多用電工刀還帶有手鋸和尖錐，用于電工材料的切割。3.電工刀的規(guī)格電工刀有一用、兩用、多用之分，常見規(guī)格為:1號刀柄長115mm,2號刀柄長105mm,3號刀柄長95mm。上一頁下一頁返回2.1常用電工工具介紹電工刀的用途是割、削6mm2以上電線的絕緣層、棉紗絕緣索等。4.使用注意事項使用時應刀口朝外，以免傷手。用畢，隨即把刀身拆入刀柄。因為電工刀柄不帶絕緣裝置，所以不能帶電操作，以免觸電。上一頁返回2.2低壓電器的基本知識2.2.1低壓電器低壓電器是指在交流50Hz(或60Hz)、額定電壓1200V以下及直流額定電壓1500V以下的電路中，起通斷、保護、控制或調(diào)節(jié)作用的電器(簡稱電器)，如各種刀開關(guān)、按鈕、繼電器、接觸器等。低壓電器作為基本器件，廣泛應用于輸配電系統(tǒng)中，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸和國防工業(yè)中起著極其重要的作用。1.低壓電器分類(1)按動作原理分類按動作原理可將電器分為手動電器和自動電器。下一頁返回2.2低壓電器的基本知識①手動電器:這類電器的動作是由工作人員手動操縱的，如刀開關(guān)、組合開關(guān)及按鈕等。②自動電器:這類電器是按照操作指令或參量變化信號自動動作的，如接觸器、繼電器、熔斷器和行程開關(guān)等。(2)按用途和所控制的對象分類①低壓控制電器:主要用于設(shè)備電氣控制系統(tǒng)，用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器，如接觸器、繼電器、電動機啟動器等。②低壓配電電器:主要用于低壓配電系統(tǒng)中，用于電能的輸送和分配的電器，如刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器和自動開關(guān)、低壓斷路器等。上一頁下一頁返回2.2低壓電器的基本知識③低壓主令電器:主要用于自動控制系統(tǒng)中發(fā)送動作指令的電器，如按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。④低壓保護電器:主要用于保護電源、電路及用電設(shè)備，使它們不致在短路、過載等狀態(tài)下運行遭到損壞的電器，如熔斷器、熱繼電器等。⑤低壓執(zhí)行電器:主要用于完成某種動作或傳送功能的電器，如電磁鐵、電磁離合器等。(3)按執(zhí)行機能分按其執(zhí)行機能還可分為有觸點電器和無觸點電器兩類。①有觸點電器具有可分離的動觸點和靜觸點，利用觸點的接觸和分離來實現(xiàn)電路的通斷控制。上一頁下一頁返回2.2低壓電器的基本知識②無觸點電器沒有可分離的觸點，主要利用半導體器件的開關(guān)效應來實現(xiàn)電路的通斷控制。

(4)按工作環(huán)境分類①一般用途的低壓電器:是指用于海拔高度不超過2000m，周圍環(huán)境溫度在-25℃~40℃，空氣相對濕度為90%，安裝傾斜度不大于5°，無爆炸危險的介質(zhì)及無顯著搖動和沖擊振動場合的低壓電器。②特殊用途的低壓電器:是指在特殊環(huán)境和工作條件下使用的各類低壓電器，通常是在一般用途低壓電器的基礎(chǔ)上派生而成的，如防爆電器、船舶電器、化工電器、熱帶電器、高原電器以及牽引電器等。上一頁下一頁返回2.2低壓電器的基本知識

2.低壓電器的組成低壓電器一般有兩個基本部分:一個是感受部分，它感受外界的信號，作出有規(guī)律的反應，在自動切換電器中，感受部分大多由電磁機構(gòu)組成，在手控電器中，感受部分通常為操作手柄等;另一個是執(zhí)行部分，如觸點連同滅弧系統(tǒng)，它根據(jù)指令，執(zhí)行電路接通、切斷等任務。對自動開關(guān)類的低壓電器，還具有中間(傳遞)部分，它的任務是把感受和執(zhí)行兩部分聯(lián)系起來，使它們協(xié)同一致，按一定的規(guī)律動作。但有些低壓電器工作時，觸點在一定條件下斷開電流時往往伴隨有電弧或火花，電弧或火花對斷開電流的時間和觸點的使用壽命都有極大的影響，特別是電弧，必須及時熄滅。上一頁下一頁返回2.2低壓電器的基本知識故有些低壓電器還有滅弧機構(gòu)，用于熄滅電弧。3.低壓電器的主要性能參數(shù)(1)額定絕緣電壓額定絕緣電壓是電器最大的額定工作電壓。它是由電器結(jié)構(gòu)、材料、耐壓等因素決定的名義電壓值。(2)額定工作電壓低壓電器在規(guī)定條件下長期工作時，能保證電器正常工作的電壓值，通常是指主觸點的額定電壓。有電磁機構(gòu)的控制電器還規(guī)定了吸引線圈的額定電壓。(3)額定發(fā)熱電流上一頁下一頁返回2.2低壓電器的基本知識在規(guī)定條件下，電器長時間工作，各部分的溫度不超過極限值時所能承受的最大電流值。(4)額定工作電流額定工作電流是保證電器能正常工作的電流值。同一電器在不同的使用條件下，有不同的額定電流等級。(5)通斷能力低壓電器在規(guī)定的條件下，能可靠接通和分斷的最大電流。通斷能力與電器的額定電壓、負載性質(zhì)、滅弧方法等有很大關(guān)系。上一頁下一頁返回2.2低壓電器的基本知識(6)電氣壽命低壓電器在規(guī)定條件下，不需修理或更換零件時的負載操作循環(huán)次數(shù)。(7)機械壽命低壓電器在需要修理或更換機械零件前所能承受的負載操作次數(shù)。上一頁返回2.3開關(guān)電器開關(guān)電器主要作隔離、轉(zhuǎn)換及接通和分斷電路用，多數(shù)用作機床電路的電源開關(guān)和局部照明電路的控制開關(guān)，有時也用來直接控制小容量電動機的啟動、停止和正、反轉(zhuǎn)。2.3.1刀開關(guān)刀開關(guān)又稱閘刀開關(guān)，它是一種手動控制器，結(jié)構(gòu)最簡單、一般用于不經(jīng)常操作的低壓電路中用作接通或切斷電源或用來將電路與電源隔離，有時也用來直接控制小容量電動機的啟動、停止和正、反轉(zhuǎn)。

1.刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)(1)開啟式負荷開關(guān)下一頁返回2.3開關(guān)電器開啟式負荷開關(guān)又名膠蓋刀開關(guān)，其結(jié)構(gòu)如圖2-10(a)所示，圖形和文字符號如圖2-10(b)所示。它由刀開關(guān)和熔斷器組合而成。包含有瓷底板、靜觸頭、角觸刀、瓷柄、熔體和膠蓋等。這種開關(guān)因其無專門的滅弧裝置易被電弧燒壞，因此不宜用于帶負載接通或分斷電路，也不宜用于頻繁分、合的電路。但其結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，常用作照明電路的電源開關(guān)，也用于5.5kW以下三相異步電動機不頻繁啟動和停止的控制。是一種結(jié)構(gòu)簡單而應用廣泛的電器。按極數(shù)不同刀開關(guān)分為單極、雙極和三極三種。常用的HK系列刀開關(guān)的額定電壓220V或380V，額定電流為10~60A不等。上一頁下一頁返回2.3開關(guān)電器對于照明和電熱負載，可選用額定電壓220V或