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电机控制技术电机控制技术模块一模块一 变压器的使用、拆装与检测变压器的使用、拆装与检测模块二模块二 三相异步电动机控制线路的装调与维护三相异步电动机控制线路的装调与维护模块三模块三 单相异步电动机的使用与检修单相异步电动机的使用与检修模块四模块四 直流电动机控制线路的装调与维护直流电动机控制线路的装调与维护模块五模块五 控制电动机的使用与维护控制电动机的使用与维护模块六模块六 典型机床电气控制线路的装调典型机床电气控制线路的装调任务任务1 单相变压器的拆装与检测单相变压器的拆装与检测任务任务2 互感器的使用互感器的使用任务任务3 三相变压器的使用与检测三相变压器的使用与检测技能点变压器的拆装变压器的测试知识点单相变压器的结构单相变压器的工作原理单相变压器的额定值变压器的常见故障及原因任务任务任务任务1 1 单相变压器的拆装与检测单相变压器的拆装与检测单相变压器的拆装与检测单相变压器的拆装与检测变压器分为单相和三相两种，其中单相变压器的功率较小，主要应用于机床设备控制电路、安全照明电路以及各种家用电器的电源适配器中。变压器最主要的功能是改变交流电压，下图所示为机床安全照明电路，变压器T将单相交流电压220V变换为36V，供白炽灯L用电，S为照明控制开关，熔断器FU作短路保护。在生产实践中经常遇到变压器烧毁、绕组断路或短路的情况，需要自己动手将损坏的绕组拆除，用新的漆包线在原铁心上重新绕制一个参数相同的变压器来更换故障变压器。任务提出任务提出要完成本任务，需要具备交流电和电磁感应的基础知识以及使用万用表、兆欧表和千分尺的测量技能。学习并掌握单相变压器的结构、工作原理、拆装与测试技能，并按照以下步骤实施：拆卸变压器，测量并记录绕组的线径和匝数；重新制作变压器绕组，组装变压器并进行绝缘处理。在拆解变压器过程中，要注意硅钢片的叠压方式，以便恢复铁心原状。由于新绕组漆包线的线径及绕制匝数必须与原绕组相同，所以在拆解时要做好记录。变压器组装后要进行绝缘处理和测试，只有在输出电压符合额定值和绝缘电阻达到要求时，该变压器才算维修成功。任务分析任务分析1.铁心 铁心构成了变压器的磁路。铁心由薄硅钢片叠成。铁心由铁心柱和铁轭两部分构成。铁心包围绕组的变压器称为壳式变压器，如下图所示，这类变压器的机械强度好，铁心易散热。一、单相变压器的结构一、单相变压器的结构变压器的主要部分是铁心以及绕在铁心上的高压绕组和低压绕组。铁心叠片的形式根据变压器容量大小有所不同，小型变压器为了简化工艺和减小气隙，常采用E字形、F字形或C字形硅钢片交替叠压而成，如下图所示。小型变压器铁心的硅钢片绕组是变压器的电路部分，绕组由漆包线绕制而成。其高压绕组必须置于外层，低压绕组置于里层，以增加高压绕组与铁心之间的安全距离，如下图所示。2.2.绕组绕组 与电源相连的绕组称为一次绕组简称为原边（匝数用N1表示），与负载相连的绕组称为二次绕组简称为副边（匝数用N2表示）。根据副边是否连接负载，变压器可分为空载运行和负载运行。为了分析方便，把忽略绕组直流电阻、铁心损耗、漏磁通和磁饱和影响的变压器称为理想变压器。二、单相变压器的工作原理二、单相变压器的工作原理变压器空载运行是指变压器原边接电源，副边不接负载的状态。当原边与交流电源u1接通时便有电流i0流过一次绕组，在铁心中产生主磁通m，从而在一次绕组、二次绕组中分别产生感应电动势e1和e2，如下图所示。u1与i0的参考方向一致，i0、e1、e2的参考方向与m的参考方向之间符合右手螺旋法则。1.1.变压器空载运行变压器空载运行理想变压器空载运行（1）空载电流i0。变压器空载运行时流过原边的电流称为空载电流，理想变压器的空载电流主要产生铁心中的磁通，所以空载电流也称为空载励磁电流。（2）电压和感应电动势的关系。因为理想变压器不考虑绕组的直流电阻和铁心的损耗，所以原边的电压平衡方程式为上式说明原边中的感应电动势等于电源电压大小，即U1=E1；在相位上，与 反相位，也称为反电动势。二次绕组的电压为U02，由于二次绕组空载时无电流输出，所以二次绕组的电压平衡方程式为：上式说明二次绕组输出电压大小等于感应电动势，即U02=E2；并且 与 同相位。根据电磁感应定律可推导出变压器一次绕组、二次绕组中感应电动势大小分别为：（3）感应电动势的大小式中，E感应电动势有效值，V；f频率，Hz；m主磁通，Wb。上式表示感应电动势的大小与电源频率f、绕组匝数N及铁心中的主磁通的幅值m成正比。变压比的定义是变压器原边电源电压与副边输出电压之比，因为，所以（4）变压比K上式说明绕组的电压与匝数成正比，在原边匝数不变的情况下，只要改变副边的匝数就能改变输出电压的数值，这就是变压器的变压原理。变压器负载运行是变压器一次绕组接电源，二次绕组接负载Z的工作状态，如下图所示，二次绕组电流i2流过负载Z，此时一次绕组电流从空载电流i0增加到i1。如果负载阻抗变化，则i2变化，i1也随着变化。换句话说，变压器二次绕组所消耗的功率增加（减少）时，一次绕组从电源处取得的功率也随着增加（减少）。2.2.变压器负载运行变压器负载运行对于理想变压器来说，一次绕组与二次绕组的视在功率相等，即上式说明变压器也具有改变电流作用，其一次绕组与二次绕组电流有效值之比等于变压比的倒数。在功率一定时，绕组电流与绕组电压成反比，即高压绕组电流小，低压绕组电流大。1.额定电压U1N/U2NU1N是指变压器原边的额定电压；U2N是指原边加额定电压时，副边的开路电压，即U02。单位为V。2.额定电流I1N/I2NI1N/I2N是指变压器原边、副边绕组连续运行所允许通过的电流，即在规定的环境温度和冷却条件下允许的满载电流值。单位为A。3.额定容量SNSN是指变压器的视在功率，表示变压器在额定条件下的最大输出功率。单相变压器额定容量SN=U2NI2N，单位为VA。三、单相变压器的额定值三、单相变压器的额定值4.额定频率fNfN是指变压器的电源频率，我国规定额定频率为50Hz。对于常用单相变压器，其原边电压多为220V（家用电器）或380V（工厂电器），副边电压多为9V36V，称为降压变压 器。有 的 进 口 设 备 要 求 电 源 电 压 为 110V，可 使 用220V/110V的降压变压器。对于降压变压器来说，其原边电流小，副边电流大，所以原边绕组线径较细，副边绕组线径较粗，可以此来分辩原、副边绕组。1.变压器烧毁故障。引起变压器烧毁故障的原因大多是超过变压器的额定值；或将小功率变压器接入大负载，引起变压器电流过载。2.变压器绕组断路故障。引起变压器绕组断路故障的原因有绕组引出线接线不良、受到机械损伤等。3.变压器绕组短路故障。引起变压器绕组短路故障的主要原因是绝缘下降，高压打火所致。4.变压器绕组绝缘电阻下降故障。受潮是引起绝缘电阻下降故障的主要原因。其次是变压器过流过热后造成绝缘漆碳化也会使绝缘电阻下降。四、变压器的常见故障及原因四、变压器的常见故障及原因任务任务1 单相变压器的拆装与检测单相变压器的拆装与检测任务任务2 互感器的使用互感器的使用任务任务3 三相变压器的使用与检测三相变压器的使用与检测技能点电流互感器的连接与测量方法电压互感器的连接与测量方法知识点电流互感器电压互感器电流互感器和电压互感器的特点比较任务任务2 2 互感器的使用互感器的使用在交流供电系统中运行的是高电压和大电流，为了监视系统运行和记录用电量，需要测量电压和电流参数值。但如果直接使用电压表和电流表进行测量，不仅操作起来很危险，而且由于被测数值相差巨大，比如电流大小范围可从几安培到上万安培，所需要的仪表规格将很繁多。因此在实际生产中并不采取直接测量电压和电流的方法，而是通过互感器按一定比例降低为标准值后间接测量。本任务即是通过互感器测试单相交流电压和较大功率的负载电流。任务提出任务提出已准备好电压互感器和电流互感器各1台，与互感器配套的电压表和电流表各1块，负载为电炉。互感器虽然是一种特殊的变压器，但其构造及工作原理与普通单相变压器相似。要完成本任务，必须掌握互感器的特点、工作原理及使用方法，能根据电路参数选择合适的互感器和配套的仪表。其连线方式也与单相变压器相似，即一次绕组接电源，二次绕组接测量仪表。由于互感器一次绕组连接的是高电压和大电流，因此在操作过程中必须严格遵守电工实习操作规则。任务分析任务分析电压互感器的作用是将高电压测量变成标准低电压测量，电流互感器的作用是将大电流测量变成标准小电流测量。利用互感器不仅使测量仪表与高电压、大电流隔离，从而保证仪表和人身的安全，而且可用同一规格的仪表测量各种大小不同的数值，大大简化了测量仪表的规格。相关知识相关知识电流互感器在结构上与普通单相变压器相似，它也有铁心和一次绕组、二次绕组，但它的一次绕组匝数只有一匝或几匝，导线横截面较大，串联在被测电路中。二次绕组匝数很多，导线横截面很小，与电流表串联构成闭合回路，电流互感器的外形和测量电路如下图所示，图中单根绝缘导线从互感器孔中穿过，相当于一次绕组只有1匝。在测量高压线路电流时，由于两个绕组之间电隔离，尽管原边电压很高，但副边电压很低，操作人员和仪表都很安全。一、电流互感器一、电流互感器1.1.电流互感器的工作原理电流互感器的工作原理电流互感器测量电路(a)外形图(b)接线图(c)符号图电流互感器既然用来变流，那么它最主要的参数就是电流比。电流互感器一次侧额定电流I1与二次侧额定电流I2之比称为额定电流比，用KI表示，即KI=I1/I2电流互感器一次侧额定电流标准值有：1、5、10、15、20、30、40、50、60、75、100、160、200、315、400、16000、20000、25000A共33个电流等级。二次侧额定电流标准值为1A和5A两种。使用5A的通用电流表与配套的电流互感器，就可以测量小至几安培，大至几万安培的电流。电流互感器的型号如下图所示。2.2.电流互感器的型号电流互感器的型号左起第一位字母L表示电流互感器；第二位字母：D表示贯穿单匝式，F表示贯穿复匝式，M表示母线式，Q表示绕组式，C表示瓷箱式；第三位字母：Z表示浇注绝缘，C表示瓷绝缘，W表示户外装置，K表示塑料外壳式；第四位字母：D表示差动保护，J表示接地保护或加大容量；第五位数字表示设计序号。电流互感器型号电流互感器型号可按铭牌上标注的额定电流、准确度、电压等级等项选用。（1）电流互感器的准确度等级有0.2，0.5，1.0，3.0和5.0五级。例如0.5级表示在额定电流时，误差最大不超过0.5%，等级数字越大，误差越大。（2）电流互感器一次侧电压等级可分为0.5KV，10KV，15KV，35KV等，低电压测量均使用0.5KV。3.3.电流互感器的选用电流互感器的选用1.电压互感器的工作原理电压互感器的结构和普通降压变压器一样，但它的变压比更准确。电压互感器的一次侧接高电压，二次侧接电压表，电压互感器的外形与测量电路如下图所示。二、电压互感器二、电压互感器电压互感器测量电路(a)外形图(b)接线图(c)符号图 由于电压表的内部阻抗很大，所以电压互感器近似运行在二次侧开路的空载状态，即由此可知，电压互感器一次侧电压的数值等于二次侧电压表的读数乘以电压互感器的额定电压比Ku。电压互感器二次侧所接的电压表刻度实际上已经被放大了Ku倍，按上图接线可以直接读出一次侧的被测数值。电压互感器的型号如下图所示。左起第一位字母J表示电压互感器；第二位字母：D表示单相，S表示三相，C表示串级式；第三位字母：J表示油浸式，G表示干式，Z表示浇注绝缘式；第四位字母：J表示接地保护；第五位数字表示设计序号。例如，JDG0.5型表示为单相干式电压互感器，额定电压为500V。电压互感器分五种准确等级：0.01级和0.02级用于试验室的精密测量或电表校验使用；0.5和1级一般用于发配电设备的测量和保护；计量应用0.2、0.5级，3级用于非精密测量。2.2.电压互感器的型号电压互感器的型号电压互感器的型号电压互感器的选用与电流互感器的选用类同，电压互感器二次侧额定电压为100V，一次侧额定电压为电力系统规定的电压等级。例：设交流电压约为10KV，应该怎样测量？答：选用10KV的电压互感器和刻度为10KV的交流电压表，这个电压表上标明应配套使用10000/100的电压互感器，按上图接线就可由电压表的指示直接读出电压值。3.3.电压互感器的选用电压互感器的选用三、电流互感器和电压互感器的特点比较三、电流互感器和电压互感器的特点比较任务任务1 单相变压器的拆装与检测单相变压器的拆装与检测任务任务2 互感器的使用互感器的使用任务任务任务任务3 3 三相变压器的使用与检测三相变压器的使用与检测三相变压器的使用与检测三相变压器的使用与检测技能点技能点三相变压器一次、二次绕组首尾端的判别按规定的连接组别连接三相变压器的绕组三相变压器一次侧、二次侧电压的测试知识点知识点三相变压器的结构三相变压器的铭牌三相变压器一次绕组的连接三相变压器的连接组别三相变压器常见故障的检查与处理任务任务3 3 三相变压器的使用与检测三相变压器的使用与检测现代电力系统普遍依靠三相变压器进行高压输电和低压配电，例如在低压供电系统中广泛使用10KV/400V三相变压器，因此三相变压器工作正常与否直接与企业生产和居民生活密切相关。为了确保变压器安全运行，工作人员既要做好日常维护与测量工作，还要具备一但发生故障，能够迅速判断故障原因和性质，正确处理和排除故障的能力。本任务对一台未标明端子的三相变压器先进行首尾端判别，然后按要求的连接组别进行连接，最后进行通电测量。如果在任务实施过程中发现变压器存在故障，则需要排除故障。任务提出任务提出为实施任务准备一台小功率三相变压器，其一次绕组为Y形连接，额定线电压为380V；二次绕组为yn形连接，额定线电压为62V，相电压为36V。完成本任务需要具备三相交流电的知识，懂得线电压与相电压的数量关系和相位关系，能绘出三相电压相量图。通过相关知识学习和掌握三相变压器的结构、铭牌数据和常见故障的判别与处理。在任务实施过程中掌握判别三相绕组首尾端的技能，并按要求的连接组别连接三相变压器，最后对三相变压器一次侧、二次侧电压进行测量。由于要测量高电压，在操作过程中必须严格遵守电工实习操作规则。任务分析任务分析一、三相变压器的结构一、三相变压器的结构三相变压器由三台单相变压器按一定的方式组合而成。三相变压器的铁心如右图所示，当三相绕组通入三相对称交流电流时，所产生的三相主磁通也是对称的，即每相磁路都以其他两相的铁心柱作为闭合回路。三相变压器有三个高压绕组，分别为1U、1V、1W相。有三个低压绕组，分别为2u、2v、2w相。同相绕组套在同一个铁心柱上。相关知识相关知识三相变压器的结构铭牌是装在变压器外壳上的金属标牌，上面标有型号、容量、额定值等参数，是用户安全、经济、合理使用变压器的依据。三相变压器的铭牌如图所示。二、三相变压器的铭牌二、三相变压器的铭牌三相电力变压器的型号1.型号型号可以表示变压器的结构特点、额定容量和高压侧的电压等级。例如型号为S9500/10，S表示三相油浸自冷式铜绕组变压器，9表示设计序号，500表示额定容量为500KVA，10表示高压侧等级为10KV。型号中各个符号含义如图所示。2.额定电压U1N/U2N在三相变压器中，额定电压是指线电压。U1N是指变压器一次绕组的额定电压；U2N是指一次绕组为额定电压时，二次绕组的开路电压，即U20。上图中所示变压器铭牌的额定电压U1N/U2N分别为10KV/400V。3.额定电流I1N/I2N在三相变压器中，额定电流是指线电流。I1N/I2N是指变压器一次、二次绕组连续运行所允许通过的最大电流，即在某种冷却方式和额定温升条件下允许的满载电流值。上图中所示变压器铭牌的额定电流I1N/I2N分别为28.27A/721.7A。4.额定容量SNSN是指变压器的视在功率，表示变压器在额定条件下的最大输出功率。三相变压器的额定容量SN=U2NI2N。上图中所示变压器铭牌的额定容量为500KVA。5.短路电压短路电压又称为阻抗电压。它表示在额定电流时变压器阻抗压降的大小。通常用它与额定电压U1N的百分比来表示。6额定温升额定温升是变压器在额定运行状态时允许超过周围环境温度的值。通常周围环境温度设为40。此外，变压器铭牌上还标有相数3、频率50Hz、额定效率98.6%、连接组别Yyn0等参数。三相变压器一次、二次绕组根据不同需要，可以有星形和三角形两种接法。一次绕组星形接法用Y表示，三角形接法用D表示。二次绕组星形接法用y表示，有中线时用yn表示，三角形接法用d表示。三相变压器一次绕组和二次绕组的首端分别用U1、V1、W1和u1、v1、w1标记，末端分别用U2、V2、W2和u2、v2、w2标记。三、三相变压器一次绕组的连接三、三相变压器一次绕组的连接三相变压器一次绕组的连接1.星形接法将三个绕组的末端连在一起，再将三个绕组的首端引出箱外，其接线如图（a）所示。2.三角形接法将三个绕组的各相首尾相连构成一个闭合回路，把三个连接点接到电源上去，如图（b）、图（c）所示。因为首尾连接的顺序不同，可分为正相序（见图b）和反相序（见图c）两种接法。三相变压器一次、二次绕组不同的接法，形成了不同的连接组别，也反映出不同的一次、二次线电压之间的相位关系。以Yyn0连接组别的三相变压器为例，说明三相变压器连接组别的判断方法。四、三相变压器的连接组别四、三相变压器的连接组别Yyn0连接组别Yyn0连接组别在图中，同一铁心柱上的两个绕组，不管它们属于哪一相，只要两个首端是同名端，则相电动势同相位；若两个首端是异名端，则相电动势相位相反。根据相电动势的这种关系及三相对称的原理，画出一次绕组和二次绕组各个相电动势相量以及对应的线电动势相量和。Yyn0表示高压侧为星形连接，低压侧为带中线的星形连接，高压侧与低压侧的线电压同相位。变压器输出为三相四线制，适用于同时有动力负载和照明负载的场合。1.三相变压器常见故障的检查以小型三相电源变压器为例，检查步骤及说明如下：2.三相变压器常见故障的处理五、三相变压器常见故障的检查与处理五、三相变压器常见故障的检查与处理一、准备工作一、准备工作1.设备三相小功率变压器1台，额定电压为380V/62V。电源为三相380V，由三相开关控制。2.工具和材料电工工具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），1.5V电池1个，开关1个。3.测量仪表MF30型万用表、直流电桥、5050型兆欧表。任务实施任务实施1.三相绕组首尾端的判别2.三相变压器的绕组连接二、操作步骤与要领二、操作步骤与要领当三相变压器一次、二次绕组的首尾端确定后，按图所示将绕组连接为Yyn0组别。需要注意的是，不管是星形连接还是三角形连接，如果一侧有一相首尾接反了，三相磁通就不对称，会引起空载电流急剧增加，产生严重事故，这是不允许的。测试电路参考上图。（1）将三相变压器一次侧首端U1、V1、W1分别与电源相线L1、L2、L3连接，二次侧空载。（2）用万用表交流电压挡位500V，100V，100V量程分别测量和记录一次侧线，二次侧线，二次侧相电压，正常值应为380V，62V，36V左右。测量结果记录在表中，如测量结果偏差较大，应找出偏差原因，排除故障后重新进行测量。3.3.三相变压器一次侧、二次侧电压的测试三相变压器一次侧、二次侧电压的测试一次侧、二次侧电压测量结果任务评价任务评价评分标准见表1-3-3。思考与练习思考与练习1三相变压器铭牌上主要参数有哪些？2.三相变压器绕组有几种连接方式？3如何按Yyn0连接组别连接三相变压器？此种连接方式适合什么样的负载？4.说明三相变压器首尾端判别的重要性。任务任务任务任务1 1 三相异步电动机的拆装与检测三相异步电动机的拆装与检测三相异步电动机的拆装与检测三相异步电动机的拆装与检测任务任务任务任务2 2 三相异步电动机点动控制线路的装调三相异步电动机点动控制线路的装调三相异步电动机点动控制线路的装调三相异步电动机点动控制线路的装调任务任务任务任务3 3 三相异步电动机自锁控制线路的装调三相异步电动机自锁控制线路的装调三相异步电动机自锁控制线路的装调三相异步电动机自锁控制线路的装调任务任务任务任务5 5 三相异步电动机自动往返控制线路的装调三相异步电动机自动往返控制线路的装调三相异步电动机自动往返控制线路的装调三相异步电动机自动往返控制线路的装调任务任务任务任务6 6 三相异步电动机顺序控制线路的装调三相异步电动机顺序控制线路的装调三相异步电动机顺序控制线路的装调三相异步电动机顺序控制线路的装调任务任务任务任务4 4 三相异步电动机正反转控制线路的装调三相异步电动机正反转控制线路的装调三相异步电动机正反转控制线路的装调三相异步电动机正反转控制线路的装调任务任务任务任务7 7 三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机YY降压启动控制线路的装调降压启动控制线路的装调降压启动控制线路的装调降压启动控制线路的装调任务任务任务任务8 8 三相异步电动机能耗制动控制线路的装调三相异步电动机能耗制动控制线路的装调三相异步电动机能耗制动控制线路的装调三相异步电动机能耗制动控制线路的装调任务任务任务任务9 9 三相双速异步电动机控制线路的装调三相双速异步电动机控制线路的装调三相双速异步电动机控制线路的装调三相双速异步电动机控制线路的装调任务任务任务任务11 11 变频器面板操作调速控制线路的装调变频器面板操作调速控制线路的装调变频器面板操作调速控制线路的装调变频器面板操作调速控制线路的装调任务任务任务任务12 12 变频器模拟量调速控制线路的装调变频器模拟量调速控制线路的装调变频器模拟量调速控制线路的装调变频器模拟量调速控制线路的装调任务任务任务任务10 10 三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机/YY/YY变极调速控制线路的装调变极调速控制线路的装调变极调速控制线路的装调变极调速控制线路的装调任务任务任务任务13 13 变频器多段速控制线路的装调变频器多段速控制线路的装调变频器多段速控制线路的装调变频器多段速控制线路的装调任务任务1 三相异步电动机的拆装与检测三相异步电动机的拆装与检测技能点技能点三相异步电动机拆卸的操作步骤三相异步电动机装配的操作步骤三相异步电动机的简单测试知识点知识点三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的铭牌数据任务提出任务提出现代生产企业广泛使用电动机作为动力来源，驱动机械设备运转。由于供电系统采用三相交流电形式，同时三相交流异步电动机具有结构简单、价格低廉、维护容易、使用方便等优点，故三相交流异步电动机比其他类型的电动机应用更为广泛，其维修保养量也最大。现有小功率三相异步电动机一台，电工工具、拆装工具、材料、仪表均已准备好，本任务将对三相异步电动机进行拆解与装配，并且测试电动机绝缘电阻、空载电流与转速。任务分析任务分析在熟悉三相交流异步电动机的结构，掌握其工作原理，看懂电动机铭牌的基础上按以下步骤对电动机进行拆卸、装配和测试：打开端盖，抽出笼型转子；观察定子和转子的结构；组装三相异步电动机；三相异步电动机通电运行并测试相关数据。在拆卸和装配的过程中要注意保护定子绕组线圈的绝缘，在组装电动机的过程中要注意零部件的装配顺序。由于要测量高电压，在操作过程中必须严格遵守电工实习操作规则。相关知识相关知识一、三相异步电动机的基本结构一、三相异步电动机的基本结构三相交流异步电动机主要由定子（固定部分）和转子（旋转部分）两大部分构成。定子和转子之间的气隙一般为0.252mm。三相交流异步电动机的构件分解如下图所示。1.定子电动机的固定部分称为定子，包括机座、定子铁心和定子绕组等部件。定子铁心由硅钢片叠压成圆筒，片与片之间涂有绝缘漆以减少涡流损耗和磁滞损耗，定子铁心和转子铁心共同构成电动机的磁路。定子铁心内圆周表面有均匀分布的槽，用于嵌放定子绕组。机座与定子铁心如下图所示。三相交流异步电动机构件分解图三相定子绕组三相交流异步电动机的机座与定子铁心定子绕组的作用是通入三相交流电流，产生旋转磁场，是定子中的电路部分。异步电动机的定子绕组通常采用高强度的漆包线绕制而成，分为三相，即U相、V相和W相。它们分布在定子铁心槽内，彼此相隔120，如上图所示。三相定子绕组分别引出6个端子接在电动机外壳的接线盒里，其中U1、V1、W1为三相绕组的首端，U2、V2、W2为三相绕组的末端。三相定子绕组根据电源电压和绕组额定电压连接成Y（星）形或（三角）形，三相绕组的首端接三相交流电源，如下图所示。三相交流异步电动机的定子绕组连接方式2.转子转子转子是电动机的旋转部分，主要有转轴、转子铁心和转子绕组等部件构成。转子铁心一般是由0.5mm厚、表面绝缘的硅钢片叠成，转子铁心的外圆周表面有均匀分布的槽，用来嵌放转子绕组。转子绕组的作用是产生感应电动势和电流，并在旋转磁场的作用下产生电磁力矩而使转子转动。笼型转子绕组是由嵌放在转子铁心槽内的若干铜条构成，两端分别焊接在两个短接的端环上。如果去掉铁心，转子绕组的形状就像一个鼠笼，故称笼型转子。为了简化制造工艺，目前异步电动机大都在转子铁心槽中直接浇铸铝液，铸成笼型绕组，并在端环上铸出叶片，作为冷却风扇，如下图所示。三相交流异步电动机的笼型转子绕组二、三相异步电动机的工作原理二、三相异步电动机的工作原理1.旋转磁场的产生当电动机定子绕组通以三相交流电流时，三相定子绕组中的电流都将产生各自的磁场。由于电流随时间变化，其产生的磁场也将随时间变化，而三相电流产生的总磁场（合成磁场）是在空间旋转的，故称旋转磁场。下面来讨论旋转磁场的产生。U1、V1、W1和U2、V2、W2分别代表三相定子绕组的首端和末端。三相定子绕组的末端接到一起，首端U1、V1、W1接在三相对称交流电源上，绕组内便通入三相对称交流电流iu、iv、iw，三相交流电流在转子空间产生的磁场如图所示。转子空间旋转磁场的变化当电流从 t=0变化到t=120时，磁场在空间旋转了120。三相交流电流变化一个周期，2极（1对磁极）旋转磁场旋转360，即正好旋转1圈。若电源频率f=50Hz，则旋转磁场每分钟转速ns=60f=6050=3000r/min。当旋转磁场具有4极即2对磁极时，其转速仅为1对磁极时的一半，即ns=60f/2=6050/2=1500r/min。所以，旋转磁场的转速与电源频率和旋转磁场的磁极对数有关。当旋转磁场具有p对磁极时，旋转磁场的转速为：式中ns旋转磁场的转速（r/min）；f交流电源的频率（Hz）；p电动机定子绕组的磁极对数。2.三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理当电动机的三相定子绕组通入三相交流电流时，产生旋转磁场ns，此时转子为静止状态，所以转子导体作切割磁力线的相对运动，在闭合的转子导体中产生感生电动势和感生电流，感生电流的方向可用右手定则判别：上部转子导体中感生电流方向为流出纸面，下部转子导体中感生电流方向为流入纸面，如图所示。通有感生电流的转子导体在磁场中受到磁场力的作用，于是，转子在电磁力产生的电磁转矩作用下与旋转磁场同方向旋转。三相异步电动机的转动原理图3.转差率转差率转子的转速始终小于旋转磁场的转速，这就是异步电动机名称的由来。通常将旋转磁场的转速ns与转子转速n的差和旋转磁场的转速ns之比称为转差率，即转差率是分析三相交流异步电动机工作特性的重要参数。电动机启动瞬间，s=1，转差率最大，启动过程中转差率越来越小。额定转差率很小，通常为0.0150.06之间。电动机的转速n与电源频率f、磁极对数p和转差率s的关系式为：4.三相异步电动机的反转三相异步电动机的反转电动机转子的转动方向与旋转磁场的方向相同，如果需要改变电动机转子的转动方向，必须改变旋转磁场的方向。旋转磁场的方向与通入定子绕组的三相交流电流的相序有关，因此，将定子绕组接入三相交流电源的导线任意对调两根，则旋转磁场改变转向，电动机也随之反转。三、三相异步电动机的铭牌数据三、三相异步电动机的铭牌数据每台三相异步电动机的机座上都有一块铭牌，如图所示。现以Y180M-4型三相异步电动机为例来说明铭牌上各个数据的含义。1.型号型号型号是电动机类型、规格的代号，以型号Y180M-4为例，其中Y一般用途三相笼型异步电动机。180机座中心高180mm。M机座长度代号（S短机座，M中机座，L长机座）。4磁极个数（磁极对数p=2）。2.接法接法接法是三相定子绕组的连接方式，有星形（Y）或三角形（）两种。3.额定功率额定功率P（kW）额定功率也称额定容量，是指在额定运行状态下，电动机转轴上输出的机械功率。4.额定电压额定电压U（V）额定电压是指电动机在正常运行时加到定子绕组上的线电压。常用的中小功率电动机额定电压为380V。5.额定电流I（A）额定电流是指电动机在额定条件下运行时，我国工业用交流电的频率为50Hz。6.额定转速n（r/min）额定转速是指电动机在额定电压、额定频率及输出额定功率时的转速。7.绝缘等级绝缘等级是指电动机定子绕组所用绝缘材料允许的最高温度等级，常用绝缘材料的等级及其最高允许温度如下：绝缘等级AEBFH最高允许温度（）105120130165180上述最高允许温度为环境温度（40）与允许温升之和。8.工作方式工作方式是对电动机在额定条件下持续运行时间的限制，以保证电动机的温升不超过允许值。电动机常用的工作方式有以下三种。（1）连续工作方式。在额定状态下可长期连续工作，如水泵、通风机等。（2）短时工作方式。只允许在规定时间内运行。短时工作方式分为10min，30min，60min，90min四种。（3）断续工作方式。电动机以间歇方式运行。如吊车、起重机等。任务任务任务任务1 1 三相异步电动机的拆装与检测三相异步电动机的拆装与检测三相异步电动机的拆装与检测三相异步电动机的拆装与检测任务任务任务任务2 2 三相异步电动机点动控制线路的装调三相异步电动机点动控制线路的装调三相异步电动机点动控制线路的装调三相异步电动机点动控制线路的装调任务任务任务任务3 3 三相异步电动机自锁控制线路的装调三相异步电动机自锁控制线路的装调三相异步电动机自锁控制线路的装调三相异步电动机自锁控制线路的装调任务任务任务任务5 5 三相异步电动机自动往返控制线路的装调三相异步电动机自动往返控制线路的装调三相异步电动机自动往返控制线路的装调三相异步电动机自动往返控制线路的装调任务任务任务任务6 6 三相异步电动机顺序控制线路的装调三相异步电动机顺序控制线路的装调三相异步电动机顺序控制线路的装调三相异步电动机顺序控制线路的装调任务任务任务任务4 4 三相异步电动机正反转控制线路的装调三相异步电动机正反转控制线路的装调三相异步电动机正反转控制线路的装调三相异步电动机正反转控制线路的装调任务任务2 三相异步电动机点动控制线路的装调三相异步电动机点动控制线路的装调技能点技能点三相异步电动机点动控制线路的装调与操作知识点知识点低压电器绘制、识读电气控制线路图的原则任务提出任务提出控制电动机运转或停止的线路称为电气控制线路，其中点动控制线路适用于对电动机作短时间运转的控制。如电动葫芦中的起重电动机控制，车床拖板箱快速移动电动机控制。本任务对如图所示三相异步电动机点动控制线路进行装调和操作，电动机点动控制操作为：用手按下按钮SB，电动机M得电运转；松手放开按钮SB，电动机M失电停止。点动控制线路图任务分析任务分析要掌握三相异步电动机点动控制线路的装调与操作技能，首先应该熟悉该控制线路所使用的器件功能，区分哪些是控制电器，哪些是保护电器，如何选择和使用这些电气器件。其次是看懂电气控制原理图，掌握分析电气原理图的方法，并在装调前根据器件实际布局绘制接线图，并按接线图进行装配和调试。最后进行通电操作，检查电动机是否按控制要求运行或停止。如果达不到控制要求，则进行检查和排除电路故障，直到达到预定的控制要求为止。相关知识相关知识一、低压电器一、低压电器1.组合开关组合开关属于控制电器，主要用作电源引入开关，如图所示为HZ10系列组合开关。组合开关有3对静触头，分别装在3层绝缘垫板上，并附有接线端伸出盒外，以便和电源及用电设备相接。3个动触头装在附有手柄的绝缘杆上，手柄每次转动90，带动3个动触头分别与3对静触头接通或断开。HZ10-10/3组合开关2.按钮按钮按钮属于控制电器，用来控制接触器线圈的通电或断电。如图所示为电气设备中常用按钮以及按钮的结构、电路符号与型号规格。按钮（1）分类与型号规格。按钮一般分为常开按钮、常闭按钮和复合按钮，其电路符号如图（b）所示。按钮的型号规格如图（c）所示，例如，LA102K表示为开启式两联按钮。按钮的额定电压为380V，额定电流为5A。（2）按钮的选用。停止按钮选用红色钮；启动按钮优先选用绿色钮，但也允许选用黑、白或灰色钮；一钮双用（启动/停止）不得使用绿、红色，而应选用黑、白或灰色钮。3.接触器接触器接触器属于控制电器，是依靠电磁吸引力与复位弹簧反作用力配合动作，而使触头闭合或断开的电磁开关，主要控制对象是电动机。常与熔断器、热继电器或断路器等配合使用。（1）结构。交流接触器的外形与结构如下图所示，接触器主要由电磁系统和触头系统组成。交流接触器采用双断点的桥式触头，有3对主触头，2对辅助常开触头和2对辅助常闭触头，辅助触头的额定电流均为5A。低压接触器的主、辅触头的额定电压均为380V。交流接触器（2）电路符号与型号规格。接触器的电路符号如图（e）所示。型号规格如图（f）所示。（3）交流接触器的工作原理。交流接触器的工作原理如下图所示。（4）交流接触器的选用。接触器主触头的额定电压应大于或等于被控制线路的额定电压。接触器主触头的额定电流应大于或等于电动机的额定电流。线圈额定电压应与控制电路的电压等级相同，通常选用380V或220V，若从安全考虑须用较低电压时也可选用36V或110V。交流接触器工作原理4.中间继电器中间继电器中间继电器属于控制电器，在电路中起着信号传递、分配等作用，因其主要作为转换控制信号的中间器件，故称为中间继电器。中间继电器的外形与电路符号如图所示。中间继电器与电路符号中间继电器的结构和动作原理与交流接触器相似，不同点是中间继电器只有辅助触头，触头的额定电压/电流为380V/5A。通常中间继电器有4对常开触头和4对常闭触头。中间继电器线圈的额定电压应与控制电路的电压等级相同。5.熔断器熔断器熔断器属于保护电器，使用时串联在被保护的电路中，其熔体在过流时迅速熔断切断电路，起到保护用电设备和线路安全运行的作用。熔断器在电动机控制线路中作短路保护。（1）外形、结构与电路符号）外形、结构与电路符号熔断器的外形与电路符号如图所示。熔断器外形与电路符号（2）主要技术参数）主要技术参数额定电压（V）指熔断器长期安全工作的电压。额定电流（A）指熔断器长期安全工作的电流。（3）熔体额定电流的选择）熔体额定电流的选择对于单台电动机，熔体额定电流应大于或等于电动机额定电流的1.52.5倍。对于多台电动机，熔体额定电流应大于或等于其中最大功率电动机的额定电流的1.52.5倍，再加上其余电动机的额定电流之和。对于启动负载重、启动时间长的电动机，熔体额定电流的倍数应适当增大，反之适当减小。二、绘制、识读电气控制线路图的原则二、绘制、识读电气控制线路图的原则电气控制线路常用电路图和接线图来表示。1.电路图电路图绘制和阅读电气控制线路图时应遵循以下原则：（1）电路图一般按电源电路、主电路、控制电路和辅助电路等绘制。电源电路画成水平线，三相交流电源按相序L1、L2、L3自上而下依次画出，中线N和保护地线PE在相线之下。主电路是指动力电路，由接触器的主触头和电动机等组成。主电路图要垂直画在电路图的左侧。控制电路起控制主电路的作用，由主令电器的触头和接触器的线圈等组成。（2）各电器的触头按电器未通电或电器未受外力作用的常态画出。（3）同一电器的各器件不按它们的实际位置画在一起，而是按其在线路中所起的作用分别画在不同电路中，但它们的动作是相互关联的，因此必须标注相同的文字符号。2.接线图接线图 接线图是根据电气设备和电器器件的实际位置和安装情况绘