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26襄樊安能热电有限公司电工技术培训电气施工图一、电气一次系统图电气系统图是指一次设备按一定次序连接成的电路图，又称主接线图或者主电路。这里所指的一次设备主要指发电机、变压器、导线、开关设备、用电设备等，它们流过的电流都是一次电流或主电流。（大电流、发热及散热，强度大等特点）电气系统图只表示各元件的连接关系，不表示元件的具体形状、安装位置、接线方法。为简明起见，电气系统图往往采用单线图，只有某些380220V低压配电系统才部分采用三线图或三相四线图，电气系统图可以反映一项大工程的供电关系，也可以反映某一小区域、小工程的供电关系，甚至是某一用电设备的供电关系。二、电气二次接线图、原理图 将二次设备按照一定次序连接起来的线路图，称为二次接线图，这里的二次设备是指对一次设备进行监视、测量、保护与控制的设备。原理接线图主要用来反映二次设备、装置与系统(如继电保护、电气测量、信号、自动控制等)工作原理的图纸，它通常有整体式和展开式两种表达方式。二次接线的特点是线径小，不会发热，但是控制线路复杂，接线要求更加具有可靠性。三、电气平面布置图 电气平面布置图包括动力、照明两种。主要反映了动力、照明线路的敷设位置、敷设方式、导线穿管种类、线管管径、导线截面及导线根数，同时还标出各种用电设备(灯具、电动机、电风扇、插座)、配电箱、控制开关等的安装数量、型号、相对位置及安装高度，并附加必要的施工说明。 四、各种支架的加工图和安装图 电气线路敷设离不开金属支架的支撑和固定，金属支架因场合不同，有各种不同类型的结构和安装方式，在看图时应该先看仔细，把大小尺寸、孔的位置等搞清楚才能加工合格产品。电工学基础知识一、电路的组成和运行状态电路是指电流从电源经导线到用电设备、又经导线回到电源的电流通路。一般的电气设备都可以归结为一个电路来分析。最简单的电路由电源、负载和导线、开关等四个基本部分组成，而且三者必须连接成一个闭合回路，负载才能正常工作。（画图说明）负载是一种将电能转换成其他形式能量的装置，在电路图中用符号 表示，文字符号用RL表示。而在电气施工图中，则用国家标准规定的图例符号表示各类不同的负载；例如灯泡，电磁线圈，电动机等等。导线用来传输和分配电能，一般用铜、铝等金属制成。开关是用来控制电路的状态或者调节电流大小的，例如：电风扇调速器，电源可以分为交流电源和直流电源两大类，直流电的定义为电流的大小和方向是不变化的，交流电则是电流的大小和方向随着时间的变化而变化，在电路图中分别用符号“”和“一”表示，或用字母AC和DC来标注。还有一种大小变化，但方向不变的电流则称为脉动直流。平滑的直流电才是理想的直流电源。例如滤波就是把脉动直流变为平滑直流电的过程。理想电源是指内阻为零的电源，任何电源可以看做为一个理想电源和等效内阻R0的串联等效图，不同的电源区别在于电动势不同和内阻的不同。电路有断路、通路和短路三种状态。开关断开或电路中有开断的地方都会使电路处于断路状态。或者称为开路。合上开关，电路中有电流通过，并且使电气设备运行在额定值及其容许范围内，这种状态称为通路。这是设备要求的正常状态。短路是指电源被一个电阻非常小接近于零的导体所接通，也就是电源没有经过正常的负载而回路，因此电路中就会产生很大的电流。短路是一种事故状态，由于短路电流很大，会使短路电流通过的电源、开关、导线等损坏，必须及时制止，因此一般电路中都设有短路保护元件，如熔断器、空气开关等。二、交流电的概念大小和方向都随时间变化的电压、电流或电动势叫做交流电压、交流电流或交流电动势，简称交流电。经常遇到的交流电都是按正弦规律变化的，故称为正弦交流电。图3-11是交流电压呈正弦变化的波形图。以下结合波形图来介绍反映交流电特性的几个参数。（画图分析） (1)周期T。交流电重复变化一周(即发电机转动一周通过2弧度)所需要的时间称为周期。交流电的周期是一个常数，单位为s。(2)频率f。交流电每秒变化的周数，单位为Hz。其它单位还有KHz, MHz和GHz。频率表示交流电交变的快慢。频率与周期为倒数关系，即：T1/f。一般说交流电时用频率单位。还有一个衡量交流电波形变化快慢的单位是波长，L 300000Km / f。单位是米。 (3)角频率。交流电交变的快慢也可以用每秒钟走过的弧度来表示，称为角频率，单位是rad/s,因为交流电走过2弧度所花的时间为一个周期T秒，所以角频率应为 2/T 2f (4)电压最大值Um。正弦交流电压随时间变化所出现的最大值，也称为幅值或峰值。对某一个已定的交流电压来说，Um是一个不变的值。（峰值和峰峰值的关系） (5)瞬时值。交流电在任一瞬间的数值，其值是时间的函数。 (6)相位、初相角和相位差。除比较两个频率相同的交流电的幅值大小外，尚须比较哪个先到零值或最大值，即所谓的相位或相角。两个相同频率的正弦量的初相角之差称为它们的相位差，（分析图312，画图说明超前、滞后，同相位和倒相四种关系） (7)交流电的有效值。交流电路中的电压、电流都随时间而变化，描述和计算很不方便。所以借用一个与直流电做功等效的不变量来表示交流电压、电流的大小，这个等效的不变量就称为交流电的有效值用U和I表示。通过理论推导和计算，最大值为有效值的2倍， 三、简单正弦交流电路在正弦交流电路中，电阻、电感、电容是三个基本参数，电阻指纯电阻，它是耗能元件，如灯泡，电烙铁，电炉等等。电感的结构主要是线圈和磁芯组成，电感分为空心电感、有芯电感。电感的单位是亨利，（H）对于一个空芯电感，当一个铁芯靠近它时，其电感量会增加，当一个铜芯靠近它时，其电感量会减小，这就是谐振电路中的“铜升铁降”效应。所以线路板中可调电感有磁芯或者铜芯两种。电感在通电时是先有电压后有电流，相位上电压超前电流90度，而在断电时其电流不会马上消失，这是因为流过电感的电流不能发生突变。电感的自感电流方向总是要阻碍电流的变化方向。所以电感可以用来滤波。电容的模型结构就是两个彼此绝缘的极板。电容器的大小与极板的对应面积大小，极板间距离和极板之间的介质材料有关系，电容器的单位为法拉，F，还有uF, PF等。电容通电时先有电流后有电压。相位上电压滞后电流90度。电容器具有其两端的电压不能突然变化的特点，所以可以用来滤波。一般设备断电后电容器可能还会存在电压，所以要先对里面的电容器进行放电。以避免触电危险。电感和电容是储存、转换电能的元件。它们阻碍交流电流通过的能力，分别用电阻、感抗和容抗表示。具体的作用和相关公式见表32。分析该表可以得到以下的结论： 四、三相交流电的概念 实际运用中，电力都是以三相交流电的方式产生、输送、分配和使用的。这是因为三相输电比较经济，三相交流电机性能较好。单相交流电就是三相交流电的一相，是从三相交流电力系统中分接出来的。(1)三相交流电源。在电工技术上，把大小相等、频率相同、相位相差120度电角度的三相电压称为对称的三相电压。能提供这种电压的电源称为三相电源。(2)线电压和相电压的关系。用UL表示三相电源的线电压，Uph表示三相电源的相电压，它们之间的关系为 UL 3 UPh实际对称三相电源的线电压UL380V，其各相电压Uph3801.717220V。 (3)负载的接法。负载有三相和单相之分。三相负载又有星形和三角形两种接法。三相负载接于电源的示意图。单相负载接于电源的电路如图316所示。事实上，单相接法完全等效于分散的星形接法，只是各相负载并不一定相等。在实际工程中，对于380220V低压系统，即使是负载完全相等，也绝对不能取消中性线。这是因为中线具有平衡各相电压的作用。一个系统要合理分配保证各相负荷基本平衡，所以零线不光要接线牢靠，也不允许在零线上安装开关和保险等装置。电子技术基础知识一、半导体的基本概念 1什么是半导体 物质按导电能力强弱不同可分为导体、半导体和绝缘体三大类。半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。目前，制造半导体器件用得最多的是硅和锗两种材料。由于硅和锗是原子规则排列的单晶体，因此用半导体材料制成的半导体管通常也称为晶体管。利用半导体的掺杂特性，可制成N型和P型两种杂质半导体。二、PN结及其单向导电性1。PN结把P型半导体和N型半导体用特殊的工艺使其结合在一起，就会在交界处形成一个特殊薄层，该薄层称为，“PN结”，如图：11所示。PN结是制造半导体二极管、半导体三极管、场效应管等各种半导体器件的基础。 2PN结的单向导电性PN结具有单向导电特性，这可以通过下面的实验来验证， 实验电路如图12所示：其中PN结用一只具有一个PN结的二极管来代替，HL为指示灯泡，R为电路的限流电阻，GB为直流电源，S为电路的开关。 (1)PN结加正向电压正向导通 如图12a所示， 当电源正极接P区， 负极接N区，此时的外加电压称为“正向电压”，或称“正向偏置”，简称“正偏”。开关S闭合后指示灯泡HL亮，说明此时PN结电阻很小，像导体一样很容易导电，这种现象称为“正向导通”。 (2)PN结加反向电压反向截止 把电源的正负极对调后如图l2b所示。这时电源负极接P区，正极接N区，此时的外加电压称为“反向电压”，或称“反向偏置”，简称“反偏”。开关S闭合后指示灯泡UL不壳，说明此时PN结电阻很大，像绝缘体一样不能导电，这种现象称为“反向截止”。由以上实验可知：PN结加正向电压导通，加反向电压截止，这是PN结的重要特性“单向导电性”。即电流只能由P结流向N结。半导体二极管 二极管的结构、符号和分类1结构和符号 半导体二极管又叫晶体二极管简称二极管，它的内部由一个PN结构成，外部引出两个电极，从P区引出的电极为二极管的正极，又叫阳极，用A表示；从N区引出的电极为二极管的负极，又叫阴极，用K表示。然后再将其封装在管壳内，如图l一3a所示。二极管有一个PN结、两个电极。其主要特性是单向导电性。电路图形符号如图13L所示，文字符号用V表示。图形符号中箭头的方向表示二极管正向导通时电流的方向，正常工作时电流由正极流向负极。二极管是电子线路经常使用的器件，2类型二极管的分类方法有很多种，常见的有整流二极管，发光二极管，光敏二极管，变容二极管，稳压二极管等等。二极管的伏安特性 为了直观地说明二极管的性质，通常使用二极管两端的电压与通过二极管的电流之间的关系曲线，即二极管的伏安特性曲线，如图15所示。 在图15所示的坐标图中，位于第一象限的曲线表示二极管的正向特性，位于第三象限的曲线表示二极管的反向特性。 1正向特性 所谓正向特性是指给二极管加正向电压(二极管正极接高电位，负极接低电位)时的特性。当正向电压小于某一数值(该电压称为“死区电压”，又称为阀值电压。硅管为05v，锗管为03 v)时，通过二极管的电流很小，几乎为零。当正向电压超过死区电压时，电流随电压的升高而明显增加，此时二极管进入导通状态。二极管导通后，二极管两端的电压几乎不随电流的变化而变化，此时二极管两端的电压称为导通管压降，用UT表示，硅管为07 v，锗管为03V。 二极管正向电压未达到死区电压时，并不能导通，只有在正向电压达到或超过死区电压时，二极管才能导通。 2反向特性所谓反向特性是指给二极管加反向电压(二极管正极接低电位，负极接高电位)时的特性。 当反向电压小于某值(此电压称为反向击穿电压Ubr)时，反向电流很小，并且几乎不随反向电压而变化，该反向电流叫反向饱和电流，简称“反向电流”，用IR表示。通常硅管的反向电流在几十微安以下，锗管的反向电流可达几百微安。在应用时，反向电流IR越小，二极管的热稳定性越好，质量越高。 当反向电压增加到反向击穿电压UBR时，反向电流会急剧增大，这种现象称为“反向击穿”。反向击穿破坏了二极管的单向导电性，如果没有限流措施，二极管很可能因电流过大而损坏。稳压二极管正是利用了这种反向的特性来稳压的。（正向亦可稳压，例如硅管正向为0.7V稳压管） 无论硅管还是锗管，即使工作在最大允许电流下，二极管两端的电压降一般也都在07 v以下，二极管是利用其内阻的变化来保持端电压不变的。这是由二极管的特殊结构所决定的。所以，在使用二极管时，电路中应该串联限流电阻，以免因电流过大而损坏二极管。（发光管，稳压管） 不同材料、不同结构的二极管电压、电流特性曲线形状基本相似，都不是直线，故二极管是非线性元件。（而电阻类元件的伏安特性曲线是直线，故称为线性元件） 三、二极管的主要参数 二极管的主要参数是选择和使用二极管的依据，为了保证二极管安全可靠地工作，选用二极管时主要考虑两个个参数，最大正向电流Ifm和最高反向工作电压Urm。（Urm大约为反向击穿电压Ubr的一半或者三分之一） 1二极管的识别 一般可根据二极管的外部标志来识别二极管的管脚极性，例如色环标记等等。2二极管的检测 在实际工作中，有些二极管外部没有特殊的标志，常用万用表的电阻挡，通过测试二极管正、反向电阻来判断二极管的管脚极性及质量。测小功率二极管时，一般用Rl k挡或R100挡进行测试，不允许用Rl挡和Rl0k挡进行测量，否则会造成被测二极管损坏。为什么不能用万用表的Rl档和Rl0 k档测量小功率二极管的正、反向电阻呢？主要因为R1档位的电流较大，（表电池用旧了首先该档位不能欧姆调零了）而R10K档位的内部电池电压较高，对于小功率和耐压低的二极管将可能造成损坏。测量的方法是，调好工作档后，将两表笔短接调先进行欧姆调零，此时指针万用表的黑表笔接表内电池的正极，红表笔接表内电池的负极，不可与表面板上“+”“一”接线端混淆。（对于数字万用表来说，红表笔接的是表内电池的正极） (1)好坏的判断 两次测量读数的R值相差越大越好，如果测量两次R值都根大二极管内部开路，如果正、反向电阻均为零二极管内部已击穿。两次读数相差不大二极管质量不好，不能使用。 (2)极性的判断 若测得两次中阻值较小的那次，则黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的是二接管的负极数字万用表有专用的二极管档位，有显示的那次红笔为正极，显示值为二极管的管压降。半导体三极管基础知识 话筒将声音信号转换成微弱的电信号，经放大电路放大后，变成大功率的电信号，推动扬声器，再还原为较强的声音信号。放大电路又称为放大器，是指能把微弱的电信号转变为较强电信号的电子电路。放大器的核心元件(即放大元件)主要是半导体三极管和场效应管等。 一、三极管的结构、符号和类型1结构和符号 三极管的结构如图22所示：在一块极薄的硅或锗基片上经过特殊的加工工艺制作出两个PN结，对应的三个半导体区分别称为发射区、基区和集电区，从三个区引出的三个电极分别为：发射极、基极和集电极，分别用符号E、B、C或e、b、c表示。发射区与基区之间的PN结称为发射结，集电区与基区之间的PN结称为集电结。按照两个PN结的组合方式不同，三极管分为NPN型和PNP型两大类，其结构和图形符号如图22所示，文字符号用V表示。图形符号中，箭头方向表示发射结正向偏置时发射极电流的方向，箭头朝外的是NPN型三极管，箭头朝内的是PNP型三极管。 虽然发射区和集电区半导体类型一样，但发射区的掺杂浓度比集电区高，在几何尺寸上，集电区面积比发射区大，它们并不对称，因此，发射极和集电极不能互换。（对换后放大倍数很小） 三极管的功率大小不同，它们的体积和封装形式也不一样。 2类型三极管种类很多，按不同的分类方法可分为多种，目前我国生产的NPN型三极管管多采用硅材料，PNP型三极管管多采用锗材料。二、三极管的电流放大作用 1。三极管的工作电压三极管要实现放大作用，必须满足一定的外部条件，即发射结加正向电压，集电结加反向电压。由于NPN型和PNP型三极管极性不同，所以外加电压的极性也不同，如下图所示。 对于NPN型三极管，c、b、e三个电极的电位必须符合；UcUbUe；对于PNP型三极管，电源的极性与NPN型三极管相反，c、b、c三个电极的电位应符合：UcUbUe。 2三极管的电流放大作用 以NPN型三极管为例， 实验电路接成如图24所示。电路接通后，三极管各电极都有电流通过，即流入基极的电流Ib、流入集电极的电流Ic和流出发射极的电流Ie。通过调节电位器Rb的阻值，可调节基极的偏压，从而调节基极电流Ib的大小。每取一个Ib值，从毫安表中都可读出集电极电流Ic和发射电流Ie的相应值， 通过对实验数据的分析，可以发现三极管三个电极的电流具有Ie = Ib+Ic。而IeIc，且IcIb。 集电极与基极电流关系Ic= Ib。集电极电流为基极电流的倍，一般为几十或几百，只要用很小的基极电流，就可以控制较大的集电极电流三个电极电流之间的关系。三个电流中，Ie最大，Ic其次，Ib最小Ie和Ic相差不大，它们远比Ib大得多 综合以上情况，可以得出结论： 三极管电流放大作用的条件是；发射结加正向电压，集电结加反向电压。 三极管电流放大的实质是：用较小的基极电流控制较大的集电极电流。三极管三个电极电流之间的关系符合基尔霍夫第一定律。 即流入三极管各个极的电流等于流出各个极电流。四、三极管的主要参数 三极管的特性除了用特性曲线来描述外，还可以用有关参数来表示。这些参数反映了三极管的性能和安全运用范围，是正确使用和合理选择三极管的依据。三极管的参数较多，这里只介绍几个主要的参数，共射极直流电流放大系数HFE，共射极交流电流放大系数，集电极一基极间的反向饱和电流Icbo，集电极一发射极间反向饱和电流Iceo，集电极最大允许电流Icm，集电极发射极间的反向击穿电压UCEO，集电极最大允许耗散功率Pcm。 五、三极管的识别和简单测试 1三极管的识别 三极管的三根引脚分布是有一定规律的，根据这一规律，可以非常方便地识别管脚极性。 2三极管的测试 利用万用表判别三极管的管型、管脚和极性，估测值。测小功率管时，一般选用Rx100挡或RXl k挡；测大功率管时可选用RXl0K挡。晶闸管 硅晶体闸流管(简称晶闸管，曾称可控硅)，是一种大功率半导体器件，主要用于强电领域的整流、逆变(将直流变为交流)、开关和调压，下面简单介绍其原理和在整流方面的应用。1晶闸管的原理 普通晶闸管是由P1一N1一P2-N2四层半导体，三个P-N结构成的器件。从n区引出的电极称阳极(A)，从N2区引出的电极叫阴极(K)，由P2区引出的电极称门极(G，或称控制极)。 (1)当G极开路时，无论正向运用还是反向运用，晶闸管都不导通，只有很小的漏电电流。这是因为在电流通道上总有P-N结处于反向偏置状态。（灯不亮） (2)晶闸管导通条件。正向运用(A极接电源正级，K极接负极)；G极加上足够的正电压Ug，以至有足够的电流Ig注入晶闸管。Ug和Ig分别称触发电压和触发电流。满足以上条件晶闸管便会导通。（灯泡发光） 1)晶闸管导通后，触发信号不再起作用，除去触发信号后晶闸管仍然维持导通。2)晶闸管从导通变为阻断(不导通)状态的条件。降低晶闸管电源电压或者反向运用，使得晶闸管电流小于维持电流IH，晶闸管便会自动关断。VRRM-反向重复峰值电压 VDRM正向重复峰值电压VRSM-反向不重复峰值电压的测试 VDSM-正向不重复峰值电压 2单相可控整流电路中的使用 单相半波可控整流的电路图 在T0-Tl时刻，晶闸管虽然承受正向电压，但G极没有触发信号，故不导通。T0-T1时刻对应的a角称控制角。G极触发脉冲信号在Tl时刻出现，晶闸管导通。脉冲信号消失，晶闸管仍能维持导通，直到u2的正半周电压接近零(晶闸管的通态电流小于维持电流)时晶闸管自动关断，T1-T2时刻对应的角称导通角。 触发信号由专门的触发电路产生，显然控制触发信号出现的时刻就能控制晶闸管的导通角，就能控制整流电路的输出电压，进而对电气设备进行控制，如控制电动机的转速等等。第二节 常见电气设备、器件、材料知识 电 动 机 一、直流电动机的结构 直流电动机具有静止和转动两大部分。直流电动机的静止部分称为定子，由主磁极、换向极、机座和电刷装置等组成；转动部分称为转子，又叫电枢，由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇叶片等组成。定子、转子之间的空气间隙(气隙)是电动机磁路的一部分，由主磁极所建立的磁场的磁感应强度在气隙中按一定的形状分布。图3-39是直流电动机的剖面图。二、直流电动机的运行原理 直流电动机按励磁方式的不同可分为他励和自励两类。他励指励磁回路和电枢分别用两组不同的直流电源供电；自励指励磁回路和电枢用同一个直流电源供电。自励又分为并励、串励、复励三种。下面介绍他励直流电动机的机械特性，启动、反转、制动等运行特性。(一)机械特性由于电流与磁通的相互作用产生转矩使电枢旋转并加速运转起来，电动机负载增加，转矩增大时，转速下降并不大，这种机械特性称为“硬特性”。 (二)直流电动机的启动 电动机的启动是指电动机接通电源后由静止状态逐渐加速到稳定运行的过程。基本要求是：启动转矩要足够大，（带动负载要求）启动电流不能过大，（对电网的影响小）启动速度不能过快。常用的启动方法有三种：直接启动、变阻器启动和降压启动。 1直接启动 直接启动就是将电动机直接投入到额定电压的电源上启动。该方法的启动电流很大，一般不采用。小功率电机允许直接启动。 2变阻器启动 变阻器启动方式就是启动前在电枢电路中串联一个启动变阻器，以限制转子绕组中的电流，从而降低了启动电流。在启动过程中，随着转速的上升，再逐步将启动变阻器一级一级地切除，该方法的缺点是启动电阻上消耗大量电能。 3降压启动 降压启动就是通过降低电动机的电枢端电压来限制启动电流的一种启动方式。通常容量较大和经常启动的电动机多采用该方式。降压启动要有一套专门直流发电机组作为电动机的电源，通过调节直流发电机的励磁电流来控制发电机的端电压，从而达到降压的目的，其缺点是设备投资大。 (三)直流电动机的反转 要改变电动机的旋转方向，就要改变电动机的电磁转矩方向。转矩决定于磁通由与电枢电流相互作用，要改变转矩方向，使电动机反方向旋转，有两种方法。一是改变磁通(即改变励磁电流)的方向，二是改变电枢电流的方向。 对不同励磁方式的直流电动机，改变旋转方向的方法，原则上都相同。但他励(或并励)直流电动机实用上常采用改变电枢电压极性的方法来实现电机的反转。（串励电机换向改变内接法） (四)直流电动机的制动 为使电动机尽快停转，或从高速运行降低到低速运行，需要在电动机轴上施加一个与转向相反的制动转矩，称为制动。制动的方法有机械制动法(如用抱闸，例如普通双缸洗衣机的脱水桶部分报闸)和电气制动法。电气制动就是使电动机自身产生的电磁转矩与旋转方向相反，以阻止电机转动，达到快速停转目的。电气制动方法有能耗、反接、再生制动三种。1能耗制动 把正在运行的电动机从电源上断开，再接上一外加电阻组成回路，维持其励磁不变，称为能耗制动，如图3-42所示。 此时，电枢电流因反电动势成为电枢回路的电源而反向，而磁通方向未变，电磁转矩将随着电流的反向而改变方向，成为制动转矩。制动过程中，电动机靠系统的动能发电，并把电能消耗在电枢回路内阻及。和附加电阻Rf上，故称为能耗制动。（电动自行车中的电磁制动分析）2反接制动 把正在运转的电动机电枢两端突然反接，并维持其励磁电流方向不变，即为反接制动，如图3-43所示。突然断开正转接触器K1并闭合反转接触器K2，把电枢的电源反接并接人附加电阻Rf。由于电枢反接，电枢电流反向，则转矩也因之反向。但由于电动机惯性作用，转速仍为正，转速与转矩反向，因而属制动状态。反向制动的电流很大，所以在回路串入限流电阻Rf。反接制动转矩很大，其制动作用比能耗制动的作用更加强烈，制动得更快。制动结束应该立即停止反向供电。以防止电动机反转。 三、三相异步电动机的结构组成 三相异步电动机由定子和转子两个主要部分构成，定子和转子之间有一个很小的气隙。 (一)定子 定子是电动机静止不动的部分，主要用来产生旋转磁场。它由定子铁心、定子绕组、机座、端盖及接线盒等部件组成。 定子铁心由互相绝缘的硅钢片叠压而成，其内圆周上有槽，用来置放定子的三相绕组。定子铁心是电动机磁路的一部分。定子的三相绕组是电动机定子的电路部分。 定子绕组由3个彼此独立的绕组构成，按电动机磁极对数p的多少，在空间位置上依次相隔360(pX3)120p机械角。定子绕组的6个出线端固定在机座外壳的接线盒内，可根据需要按铭牌说明接成三角形或星形。一般4KW以下的小功率的电动机都接成了Y型接法，故引出线只有三个，对于多速电机，引出线为6个或者9个。绕组出线端标志见表310。当出线端顺序与三相电源的相序一致时，从轴伸端(指电动机转轴带动机械负荷一端)看，电动机旋转方向是顺时针方向。机座用铸铁或钢板制成，起固定定子铁心、定子绕组和用两个端盖支承转子的作用。 (二)转子 转子是电动机的转动部分。它在定子旋转磁场的作用下产生感应电流而受力转动，并输出转距。它由转子绕组和转轴等部分组成。 转子铁心是由叠压而成的硅钢片圆柱体，直接套在转轴上或者套在轴上的转子支架上。异步电动机的转子绕组有鼠笼型转子和绕线型转子两种类型。常见的鼠笼型转子就是用铝整体浇注在转子上的，象一个鼠笼一样而得名的，绕线型则是象直流电动机的转子一样用漆包线绕制而成的。异步电动机的转轴，由成型的圆钢加工而成。它的作用是支撑转子铁心和传递转矩，因此有一定的强度要求。 (三)气隙 定子和转子之间的气隙是电动机磁路的构成部分，为减少励磁电流，提高功率因数，气隙越小越好。四、三相交流电动机的运行原理 (一)旋转磁场 旋转磁场是一种极性和大小不变，并以一定转速按一定方向不断旋转的磁场。在三相异步电动机中，当对称的三相绕组中流过三相电流时就会产生旋转磁场，三相异步电动机就是靠旋转磁场来工作的。旋转磁场的转速公式为： nl60f/p 式中 n1旋转磁场的转速，又称同步转速，rmin； f电流的频率，Hz； P磁极对数。 当电源频率f一定时，旋转磁场的同步转速n1取决于定子旋转磁场的磁极对数。所以电动机的调速要么是改变磁极对数，比如改变接线的双速或者三速电机，要么就是改变电源的频率，例如变频器调速技术。 (二)三相异步电动机的作用过程 把一个闭合的单线圈放人三相电流产生的旋转磁场中，（初始模型为马蹄磁铁旋转，中心的铝框也随之转动）结果发现该线圈会自动旋转起来。它之所以能旋转，是因为导体和旋转磁场有相对运动，磁动生电。导体中便产生电动势。由于线圈是闭合的，因此，感应电动势又在导体中产生了与电动势方向一致的电流，其方向由右手定则来判断。电流和磁场的相互作用产生电磁力F。它的方向由左手定则来判断。由电磁力F产生的电磁转矩，使得闭合线圈沿着旋转磁场的方向旋转起来。 闭合线圈的旋转方向和旋转磁场的旋转方向是一致的。如想改变闭合线圈的旋转方向，只需改变旋转磁场的旋转方向即可。闭合线圈的旋转速度小于旋转磁场的速度。如果两者速度相同的话，它们之间就不会有相对运动，导体也就不会产生感应电动势和感应电流及电磁转矩。这就是异步电动机名称的由来。由于异步电动机作用原理的基础是电磁感应，故异步电动机又称为感应电动机。同步电动机虽然转子是和旋转磁场一致的，但是它的转子不是利用感应的，而是另外有转子的励磁电源或者转子是永磁铁结构的。(三)三相异步电动机的机械特性1 什么是异步电动机的转差率，旋转磁场的同步转速S1与转子转速S2之差，它与同步转速S1的比值称为异步电动机的转差率S，即：S = （n1 n2）/n1 2机械特性分析 三相异步电动机的电磁转矩M与转差率S的关系称为转矩特性。三相异步电动机的转速n与电磁转矩M的关系称为机械特性。它们分别如图3-44和图3-45所示。从图中可以看出特性曲线的几个特殊的工作点，(1)启动点A。对应于n0(s1)，M Mqd(启动转矩)，启动电流Iqd(47)In。(2)额定工作点B。对应于nnN，ssn，MMN，IIN。长期运转的电动机总是等于或小于额定转矩的， (3)同步转速点H(空载状态)。对应于n = n0，s0，M0，I0。H点是电动状态与再生制动状态的转折点。(4)最大转矩点P。此时电动机的转矩是它所产生的最大转矩MMij，（临界最大转矩）这是电动机由启动状态进入额定转速状态的一个转折点。分析讨论：三相异步电动机转子堵转时的危害？（相当于工作在启动点，过流烧毁） (四)电动机的控制 三相异步电动机的运行控制包括启动、反向和制动等部分。 1启动 电动机的启动是指电动机从接通电源到电动机达到额定转速的全过程。一般衡量电动机启动特性的好坏，主要有三个方面：启动电流尽可能小；启动转矩尽可能大；启动设备简单、经济。 (1)笼型异步电动机启动。分额定电压直接启动和降压启动两种。直接启动是将额定电压直接加在电动机上，使电动机启动，又叫全压启动。直接启动时启动电流比较大，一般受电源容量的限制。为保证电动机在启动时，不致使电网有太大的波动，可根据以下经验公式判断 启动电流和额定电流可以在产品说明书上查到。一般容量在180kVA以上的电源，75kW以下的电动机允许采用全压启动。 降压启动是将电源电压适当降低，然后加在电动机的定子绕组上启动，可以降低启动电流。待电动机转速升高后，再使电动机恢复至额定值。降压启动有以下几种方法：Y启动法；自耦降压启动器启动法；在定子电路中串入电阻(或电抗)启动。 (2)绕线型异步电动机的启动。绕线型异步电动机启动时，在其转子电路中接入变阻器以减少启动电流，同时又提高了启动转矩。在启动过程中，随电机转速的上升，逐步减小电阻器的阻值，最后完全切除。常用的变阻器有启动变阻器和频敏变阻器两种。 2反向 三相异步电动机的转动方向与旋转磁场方向是一致的。要改变电动机的转动方向，必须改变旋转磁场的转动方向，而旋转磁场的转动方向取决于通入定子绕组三相电流的相序。只要将电动机接到电源上的三根引线中任意两根的接头对调，就能使电动机反转，对于稍大功率的电动机，其方向控制可用可逆磁力启动器控制。 3制动 电动机制动是指电动机迅速降低转速到停止转动的一段过程。有机械制动和电气制动两种。(1)机械制动。常用的机械制动装置是电磁抱闸装置，由制动电磁阀和闸瓦制动器组成。其闸轮与电动机同轴。当电动机通电启动运行时，制动电磁铁的线圈同时通电。制动电磁阀的衔铁被吸合，克服弹簧拉力而将制动杆向上移动，使制动器的闸瓦与闸轮松开，电动机以正常运转。当切断电动机电源时，制动电磁铁线圈同时断电，电磁吸力消失，衔铁与铁心分离，在弹簧的作用下，使闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机迅速停止转动。 (2)电气制动。常用的电气制动有能耗制动和反接制动两种。能耗制动是把处于转动状态下的电动机的定子绕组从三相交流电源上断开，而接到直流电源上，则电动机便进入能耗制动状态。当定子绕组通以直流后，直流在定子内形成一固定磁场，转子由于惯性仍在旋转，在转子中产生感应电势和电流，该电磁转矩的方向与转速的方向相反，成为制动转矩。能耗制动能量消耗小，制动平稳，无冲击， 但需要直流电源，主要应用于要求平稳准确停车的场合。当异步电动机在稳定运转时，将其定子两相反接，就能达到反接制动的目的。定子两相反接的瞬间，旋转磁场的方向改变，此时电动机的转矩为负。它与负载转矩相互作用，转差率远大于1，从而使电动机速度迅速下降。当转速接近零时，应立即切断电源，否则，电动机将反转。反接制动线路简单，制动力大，制动效果好，但由于制动过程中冲击大，制动电流大，不宜在频繁制动的场合下使用 三相异步电动机的铭牌 如某三相异步电动机铭牌如下， (1) 型号。 型号用来表示电动机的种类和形式， 由汉语拼音字母、 国际通用符号和阿拉伯数字组成。 如Y160M - 6 中： Y产品代号， 三相异步电动机； 160机座中心高160 mm； M机座长度代号 （M表示中机座， S表示短机座， L表示长机座）；6磁极数。 (2) 额定功率。 额定功率为电动机在额定状态下运行时， 转子轴上输出的机械功率，单位为kW。 (3) 额定电压和接法。额定电压指定子绕组按铭牌上规定的接法连接时应加的线电压值。(4) 额定电流。 额定电流指电动机在额定运行情况下， 定子绕组取用的线电流值。 (5) 额定转速。 额定转速为电动机在额定运行状态时的转速， 单位为 r/min。 (6) 额定频率。 额定频率指额定电压的频率， 国产电动机均为 50 Hz。 (7) 温升及绝缘等级。 绝缘等级是电动机定子绕组所用的绝缘材料的等级。 温升是电动机运行时绕组温度允许高出周围环境温度的数值。例如A级的最高温度为105，C级为大于180. (8) 工作方式。工作方式即电动机的运行方式。按负载持续时间的不同，国家标准把电动机分成三种工作方式： 连续工作制（S1）、 短时工作制（S2）和断续周期工作制(S3)。 异步电动机的故障分析、诊断与处理电动机的故障大体归纳为电磁的原因和机械的原因两个方面。常见故障分析、诊断与处理如下：1.异步电动机不能起动： 1.1电动机不能起动，有被拖动机械卡住、起动设备故障和电动机本体故障及其它方面原因： 处理方法：当电动机不能起动的故障时，可使用万用表测量三相电压，若电压太低，应设法提高电压，原因可能有：电源线太细，起动压降太大，应更换粗导线。三角形接线错接成星形接线，又是重载起动，应按三角形接法起动。送电电压太低，应增高电压，达到要求的电压等级。若三相电压不平衡或缺相，说明故障发生在起动设备上。若三相电压平衡，但电动机转速较慢并有异常声响，这可能是负荷太重，拖动机械卡住。此时应断开电源，盘动电动机转轴，若转轴能灵活均衡地转动，说明是负荷过重；若转轴不能灵活均衡地转动，说明是机械卡阻。若三相电压正常而电机不转，则可能是电机本体故障或卡阻严重，此时应使电动机与拖动机械脱开，分别盘动电动机和拖动机械的转轴，并单独起动电动机，即可知道故障所在，作相应的处理。 1.1.1当确定为起动设备故障时，要检查开关，接触器各触头及接线柱的接触情况；检查热继电器过载保护触头的开闭情况和工作电流的调整值是否合理；检查熔断器熔体的通断情况，对熔断的熔体在分析原因后应根据电动机起动状态的要求重新选择；若起动设备内部接线有错，则应按照正确接线改正。 1.1.2 当确定为电动机本体故障时，则应检查定，转子绕组是否接地或轴承是否损坏。绕组接地或局部匝间短路时，电动机虽能起动但会引起熔体熔断而停转，短路严重时电动机绕组很快就会冒烟。 检查绕组接地常采用的方法:用兆殴表检查绕组的对地绝缘电阻，若存在接地故障，兆殴表指示值为零。绕组短路:通常用双臂电桥测直阻的平衡情况，对于绕组接地、匝间短路的处理通常都是重新绕制绕组。 1.1.3其它原因 由于轴承损坏而造成电动机转轴窜位、下沉、转子与定子磨擦乃至卡死时，应更换轴承。 若在严冬无保温，环境较差场所的电动机，应检查润滑脂。 2、鼠笼式电动机起动后转速低于额定值 2.1电动机运行时的转速降低： 2.1.1电源电压；如端电压降低，则电机起动转矩减小，转速降低。若检查是电压太低，则应提高电源电压。电动机接线错误，绕组应是三角形接线而错接成星形的也会使相电压降低。 2.1.2转子电阻；若鼠笼转子导条断裂或开焊，表现为转速和起动转矩下降。导条断裂和开焊，首先可进行直观检查，也可借助于仪表检查。直观检查:就是查看鼠笼导条有没有电弧灼痕，有无断裂和细小裂纹，端环连接是否良好。借助于仪表检查:一种方法是在电动机运行时，看指示电动机定子电流的电流表。在鼠笼转子导条断裂或开焊故障时，电流表指针将来回摆动。对于未装设电流表的电动机，可将电动机的定子绕组串联电流表后接到15-20%Ue（Ue为额定电压）的三相交流电源上，（用三相自耦调压器调压），盘动电动机转轴，随着转子位置不同，定子电流会发生变化，指针突然下降处即导条断裂或开焊处。 2.2若检查是被拖动机械轻微卡住，使转轴转不灵活，也会使电动机勉强拖动负载而引起转速下降。 3、异步电动机运行时三相电流不平衡 造成电动机三相电流不平衡的主要原因： 3.1三相电压不平衡。若电源电压不平衡导致电动机运行时三相电流不平衡，可检查电源电压，做出处理。 3.2个别绕组匝间短路。将造成各相阻抗不相等,在三相平衡电压的作用下,使得三相电流不平衡。 3.3由于起动设备故障造成电动机三相电压不平衡。对于绕组重新绕制的电动机，除上述原因外，还可能是由于线圈接线有错误或部分线圈匝数有错误所造成。对错误接线应检查纠正。用双臂电桥测量各相绕组的直流电阻，若电阻值相差过大，则说明线圈匝数有误应重新绕制。 4、异步电动机运行时温升过高 电动机运行时温升过高。可按以下几方面进行检查和处理。 4.1过载运行引起温升过高。若经检查确定温升过高是由拖动机械皮带太紧和转轴运转不灵活引起，应会同机械维修人员适当地放松皮带，拆检机械设备，使转轴灵活，并应保持在额定负载状态下运行。 4.2工作环境恶劣引起温升过高。此时可搭简易凉棚遮阴或用鼓风机，风扇吹风。同时更应注意清除电动机本身风道的油污及灰尘，以改善自冷条件。 4.3电动机运行故障造成温升过高。电动机绕组有匝间短路及接地存在，或者因轴承运行中损坏，均会引起局部温升过高。这时打开电动机，目视鼻闻，有否烧焦。手摸，比较温度，找出短路处，分开短路部分。轴承损坏可更换轴承。 4.4由于鼠笼转子导条断裂、开焊造成的温升过高，对电机转子处理后投入运行。 4.5此外，电动机温升过高还与电动机电压过高或过低有关。 4.6重新绕制的电动机，由于绕制参数变化也可能会造成电动机在试运行时就发热。此时可测量电动机的三相空载电流，若大于额定值，则说明匝数不够，应予增加。 4.7正反转频繁或起动次数过多也可引起电机温升过高，这时应减少电机正反转和起动次数，或改用其他类型的电动机。 5、异步电动机运行时轴承过热 轴承运行中温度高于规定值85称发热。电动机运行时轴承过热，通常是因润滑不良、安装不良等原因造成的，当出现过热时，可从以下几方面查找原因并作相应的处理。 5.1.轴承润滑状态是否良好。当出现轴承热时，首先应拆开电动机两端的轴承盖，对润滑脂进行外观检查。润滑脂太脏有杂质侵入，或已干枯等都会造成轴承过热，可合理选用润滑脂进行更换。 5.2轴承室中润滑脂不宜过多或过少。润滑脂应占整个轴承室容积1/2-2/3为宜。 5.3轴承的安装必须具备适当的公差配合。轴承径向间隙的过大过小，内外套配合过松过紧都是造成电动机运行时轴承过热的原因。 5.4此外，联轴器安装不当，皮带太紧，电动机运转时有振动等都有可能使轴承发热。这时应调整联轴器，使两轴线在一直线上，在不影响转速的情况下适当放松皮带，电动机运转时的振动应消除。 6、异步电动机运行时有噪声 动机运行时有噪声，通常是由于起动设备故障，电动机装配不良及轴承损坏等原因所造成。 6.1起动设备主触头接触不良引起缺相运行，或电动机绕组一相断线，运行时会发出嗡嗡声。起动设备故障可进行处理。后者，则用万用表或直阻表检查电动机绕组，并酌情修复或重新绕制绕组。 6.2电动机装配不良常见的有两种情况。一是端盖与定子（或者轴承盖与端盖）的坚固螺钉四周紧固不均匀，以及装配止口四周啮合不均匀，造成端盖（或轴承盖）安装不正，影响了定转子的同心度，二是轴承内、外套与转轴、端盖轴孔配合太松，致使定子铁芯与转子相擦,应合理装配。 6.3轴承滚珠、滚柱、内外套和隔离架等严重磨损以及金属剥落，致使电动机运行时发出很大的金属撞击声和震动声，此时应更换轴承。另外，定子绕组重新绕制后绝缘纸未修剪而与转子相擦、联轴器松动或转轴变形等均可能发生噪声，遇有这些情况应查明原因后对症处理。 7、异步电动机运行时振动过大 电动机运行时振动过大，通常是由于电磁和机械两方面原因所引起。 7.1电源电压不对称、绕组短路及多路绕组中个别支路断路，或者定子铁芯装得不紧，鼠笼转子导条有较多的断裂或开焊等。这些电磁方面的原因会引起电动机运行时发生振动。电动机转轴弯曲、轴径成椭圆形或转轴及转轴上所附有的转动机件不平衡等，这些机械方面的原因也会引起电动机运行时发生振动。因此，当电动机发生振动过大时，可首先检查传动部件对电动机的影响，然后再脱开联轴器使电动机空转进行检查。 若电动机空转时振动并不大，这可能是由于电动机与所拖动机械的轴中心找得不准，也可能是电动机与所拖动机械间的振动引起电动机的振动。确定振动的原因后，即可会同机械维修人员重新校验，针对机械方面的缺陷进行处理。 7.2若电动机空转时振动较大，则原因在电动机本身。这时应切断电源，以