电工与电子技术基础课件第四章工作机械的基本电气控制线路

交流电磁铁的铁心端面上嵌 有短路环，主要目的是用以 消除电磁系统在交流电过零 点时产生的振动和噪音。
（2）触头系统
交流接触器的触头按接触情况可 分为点接触、线接触和面接触三 种，如图4－20所示。
若按触头的结构形式划分，可分为 桥式触头和指形触头两种，如图4 －21所示。
若按触头的通断能力来分，又可分 为主触头和辅助触头，
图4-3 未装绕组的定子、转子冲片
定子绕组构成电动机的电路部分，由三 相对称绕组组成。它的主要作用是通入 三相对称交流电，产生旋转磁场。三相 绕组的各相绕组匝数相等，几何尺寸相 同，且彼此间相互独立，按空间互差 120°的电角度嵌放在定子槽内，并与铁 心绝缘。
定子绕组在槽内嵌放完毕后，按规 律接好线，把三相绕组的六个出线 端引到电动机机座的接线盒内，可 按需要将三相绕组接成星形连接或 三角形连接，如图4-4所示。
图4-4 定子三相绕组的接线方法 a）绕组接法 b）出线盒接法
2．转子
转子是电动机的旋转部分，它主要由转 子铁心、转子绕组和转轴等部分组成。
转子铁心也是构成电动机磁路的一部分， 一般用0.5㎜厚互相绝缘的硅钢片冲制叠 压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的槽， 用来安置转子绕组，转子铁心固定在转轴 或转子支架上。为了改善电动机的起动及 运行性能，笼型异步电动机转子铁心一般 采用斜槽结构。
电
动
动
机
机
各种电动机外型
步进电动机
直流电动机
三相异步电 动机
直流伺服 电动机
交流伺服 电动机
二、三相笼型异步电动机的基本结构
图4-2 三相笼型异步电动机的组成
图4-2 三相笼型异步电动机的组成
1．定子
定子是电动机不旋转（静止） 的部分，它主要由定子铁心、定 子绕组和机座等部件组成。其中 定子铁心是电动机磁路的一部分 并能放置定子绕组，它所使用的 材料是用厚0.35～0.5㎜，表面涂 有绝缘漆或氧化膜的硅钢片冲片 叠装而成；目的是为了减小定子 铁心中的涡流损耗和磁滞损耗， 提高导磁能力。铁心片的内圆冲 有均匀分布的槽，以嵌放定子绕 组，如图4-3所示。
当熔体熔断后，应判断其熔断原因是属于短 路还是非短路所造成的，属短路状态不能立 即更换熔体。
简易判断方法：观察已熔断的熔体，在断口 处有明显可见的凝结状态金属球（断口比熔 体面积大），属短路故障，若断口处小于或 等于熔体原截面，一般为非短路故障。
五、接触器
1．接触器的结构 用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。
电路符号
结 构
1
符 号
2 3
SB
1 43
SB
按钮帽
复位弹簧
支柱连杆
常闭静触头
2
桥式静触头
4
常开静触头
外壳
SB
名 常闭按钮 称 (停止按钮)
常开按钮 (起动按钮)
复合按钮
四、熔断器
分类：最常用的熔断器 有瓷插式和螺旋式两种。
用途：用于低压线路中的
短路保护。
组成：主要由瓷盖、底座、动
1．瓷插式熔断器
作用：用来接通或断开电动机 或其他设备的主电路
构成：主要由电磁铁和触点两部分组成， 触点又可分为主触点和辅助触点。
技术指标： 额定工作电压、电流、触 点数目等
分类：接触器一般分 为交流接触器和直流 接触器。
它主要在机床电气自动控制中用 于频繁地接通和分断大电流主电 路，具有动作迅速、操作方便和 便于远距离控制等优点。
转子绕组的作用是产生感生电动势 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。笼型转子绕组一 般采用铸铝或铜条焊接而成，如图4-5 和如图4-6所示。
图4-5 笼型铸铝转子结构
a）铸铝转子绕组
b）铸铝转子
图4-6 笼型铜条转子结构
a）铜条转子绕组
b）铜条转子
三、三相笼型异步电动机的工作原理
技能目标
1.学会正确使用三相四线制电路，能对电动机进 行星形和三角形联结。 2．学会常用常用低压电器的结构、工作原理和 用途，并根据工作环境正确选用。 3．能根据电路图正确安装、调试电气控制电路。 4．会使用万用表检查电路，分析和排除电路故 障。
我们把用电动机来拖动工作机械运动的方式 称为电力拖动
f p
式中：n1—— 旋转磁场的转速，也称 同步转速，单位为 r/min（转/分） f —— 三相交流电频率，单位为Hz P —— 磁极对数。
3．三相异步电动机的转动原理
转子导体受到电磁力F的作用， 形成一个顺时针方向的电磁转矩， 驱动转子顺时针旋转，与定子的 旋转磁场方向相同。这就是三相 笼型异步电动机的转动原理。
பைடு நூலகம் 工作原理 弹簧
线圈 铁芯 衔铁 电动机
~~
主触点
动作过程 线圈通电
衔铁被吸合
辅助 触点闭合 触点
M
接通电源
3~
当接触器线圈断电后或电压显著下降时， 由于电磁吸力消失或过小，衔铁在反作用 弹簧力的作用下复位，带动各触头恢复到 原始状态。
（3）灭弧装置
图4-21 触头的三种接触形式 图4-22 触头的结构形式
接触器在分断大电流电路时，在动、静触头之间会产生较 大的电弧，它不仅会灼伤触头，缩短触头的使用寿命，延 长电路的分断时间，而且严重时甚至会造成弧光短路或引 起火灾事故。因而20A以上的接触器中主触头上均装有陶 土灭弧罩，以迅速切断触头分断时所产生的电弧。
（5）额定转速（1440r/min）
运行时，转轴上输出的机械功率， 电动机在额定状态下运行时的转
单位为W或kW。
速，单位为r/min。
（3）额定电流（8.8A）
（6）接法（ △ ）
电动机在额定工作状况下运行时定 子电路输入的线电流，单位为A。
（4）额定电压（380V）
电动机正常运行时的电源线电压， 单位为V。
组成框图
电源
控制设备
电动机 传动机构 工作机构
图4-1 电力拖动设备组成框图
第一节 三相笼型异步电动机
一、电动机的用途和分类 电动机是根据电磁感应原理，将电能转换成机械能，并 输出机械转矩的动力设备。
电动机分类
按电源不同
交
直
流
流
电
电
动
动
机
机
按工作原理
同
异
步
步
电
电
动
动
机
机
按电源相数
单
三
相
相
异
异
步
步
电
外形
结构
图4-20 交流接触器的结构和工作原理
工作原理
交流接触器一般由电磁系统、触头系统、 灭弧装置及辅助部件等组成。
（1）电磁系统
交流接触器的电磁系统主要由线圈、 铁心（静铁心）和衔铁（动铁心）三 部分组成。
其作用是利用电磁线圈的通电或断电， 使衔铁和铁心吸合或释放，从而带动动 触头与静触头闭合或断开，实现接通或 断开电路的目的。
五、三相笼型异步电动机的铭牌
每台电动机上都有一块铭牌，铭牌上简要标出 了一些主要技术数据，供正确选用电动机之用。
（1）型号
三相异步电动机
Y— 112 M—4
机座中心高度（112mm）
磁极数（4 极） 机座长度代号（中机座）
（2）额定功率（4.0kW）
电动机在额定工作状态下，即额定 电压，额定负载和规定冷却条件下
转子的转速小于同步转速，即
n<n1，也就是说，转子转速与旋 转磁场转速是异步的，所以也叫
异步电动机。
正常运行时转子的转速n称为额 定转速，一般额定转速为同步 转速的95%~98%。
图4-9 三相异步电动机的转动原理
四、旋转磁场的转向
图4-10 旋转磁场转向的改变
电动机的转向是由接入三相绕组的电流相序决定 的，只要调换电动机任意两相绕组所接的电源接线 （相序），旋转磁场即反向转动，电动机也随之反转。
各相电流的瞬时表达式
iU Im sin t iV Im sin(t 120 ) iW Im sin(t 120 )
图4-8 三相（两极）定子绕组的旋转磁场的形成
从这几个图中可以看出，随着 交流电一周的结束，三相合成 磁场刚好顺时针旋转了一周。
旋转磁场产生必须要具备以 下两个条件
（1）三个绕组必须对称， 在定子铁心的空间位置上互 差1200电角。
同时又具有开关的功能，故 障电路。若在低压断路器中加装有漏电保护
又称为自动空气开关（俗称 装置，则称为“漏电断路器”，它除了具备
“空开”），
低压断路器的功能外，还多了漏电保护（漏
电自动跳闸）的功能。
外型
结构
符号
低压断路器有DZ5系列和DZ10 系列，其中DZ5系列为小电流系 列，其额定电流为10～50A； DZ10系列为大电流系列，其额 定电流等级有100A、250A和 600A三种。
（2）封闭式开关熔断器组
组成：主要由刀开关、瓷插式熔断器、 操作机构和钢板（或铸铁）外壳等组成，
操作机构具有两个特点
一是采用储能合闸方式，在手柄转轴与底 座间装有速断弹簧，以执行合闸或分闸， 在速断弹簧的作用下，动触刀和静触刀分 离，使电弧迅速拉长而熄灭
二是具有机械联锁，当铁壳打开时，刀 开关被卡住，不能操作合闸。铁壳合上， 操作手柄使开关合闸后，铁壳不能打开。
三、主令电器
用途：主令电器是在自动控制系统 中发出指令或信号的操纵电器。
按钮
分类：主令电器有按 钮和位置开关等。
用途：按钮是用来发手动“指令”去 控制接触器、继电器的电器
常开(动合)按钮
常闭(动断)按钮
SB
SB
电路符号
外型图
复合按钮： 常开按钮和常闭按钮做在一起。
SB
外型