机电设备概论教案6动力源

1、课 堂 教 学 教 案授课章节名称动力源课型新授授 课 日 期11年 10 月 14日 第7周课时数2教 学 目 标1)了解动力源的类型、特点2）掌握动力源的选择原则。教 学 重 点掌握动力源的选择原则教 学 难 点掌握动力源的选择原则教 学 方 法多媒体教学使 用 教 具多媒体课 外 作 业P36 课后作业教 学 后 记教学过程教学环节教师活动学生活动引入新课PPT总结练习作业复习：设备的分类任何机电设备都是由设备的本体和设备的功能实现部分组成的。设备的本体是设备的基础部分，对设备其它部分起到连接、固定和承载的作用，将设备构成一个整体。设备的机体、壳体、支架、外观装饰都属于设备的本体。对于设

2、备的本体，除了要求符合美观实用的要求外，更重要的是要满足质量、刚度、工作精度、工作稳定性等方面的要求。传统机电设备的功能实现部分一般可以分为原动部分、传动部分、工作部分。原动部分是设备的动力来源，如机电设备中的电动机。工作部分是完成预定功能的终端部分，如普通车床的主轴、拖析，升降机的平台，洗衣机的波轮等等。传动部分则是中间环节，负责把原动部分的运动和动力传递给工作部分，一般通过机械传动和液压、气压传动来实现。现代机电设备技术越来越先进，功能越来越强大，它们的构成也发生了很大的变化，对原动部分和工作部分提出了新的要求，传动部分在很大程度上实现了机、电、液一体化。现代机电设备的功能实现部分不仅有原

3、动部分、传动部分、工作部分，还有包括自动检测技术、自动控制技术的控制系统。机电设备的各个组成部分相辅相成，密不可分的。但对于每一组成部分来讲，又有着本身的工作特点和结构形式。熟悉机电设备的基本构成，有助于我们深入、系统地分析机电设备的结构特点、工作原理，进而正确地使用、维护和维修机电设备。3.1 动力源 动力源的类型任何机电设备的工作都离不开动力。电能、风能、热能、化学能等都可以作为机电设备的动力。机电设备中最常见的动力源是电动机。在现代机电设备中，电动机已经不单纯是能量的提供者，它在自动控制系统中还具有检测、反馈、执行等方面的作用。电动机广泛用于各种机械加工设备、农业机械、家用电器等各种机电

4、设备中。电动机的输出功率有百万分之几瓦到一千兆瓦以上，转速有数天一转到每分钟几十万转，品种和规格越来越多，可适用于高山、平原、高温、低温、陆地、水下或其他液体中等的各种各样的工作环境。下面就在机电设备中应用最广泛的动力源电动机的分类、特点、性能及适用范围加以介绍。电动机的分类、性能、特点及适用范围1、电动机的分类电动机是根据电磁感应原理和电磁力原理工作的，它将输入的电能转换为机械能并输出，驱动机械部分运转。使用、维护、维修机电设备都必须了解电动机的类型和性能。电动机的品种很多，可按不同的方法分类：（1）按电动机输入电流类型：可分为直流电动机和交流电动机。交流电动机又可分为同步电动机和异步电动机

5、，如图3-1所示。 交流电动机 直流电动机图3-1电动机（2）按电动机相数：可分为单相电动机和多相（常用三相）电动机。接在单相电源上的电动机称为单相电动机，接在三相电源上的电动机称为三相电动机，如图3-2所示。 单相电动机 多相电动机图3-2 单相、多相电动机（3）按电动机的容量或尺寸大小：可分为大、中、小、微型电动机。2、电动机的性能及适用范围（1）直流电动机直流电动机有以下的特性：1）直流电动机调速范围大，速度变化较平滑，可以做到精确调速，而且调速方法比较简单，具有优良的调速性能。例如，他励直流电动机，只需改变电枢电压，便可方便地实现恒转矩调速。2）直流电动机过载能力大，可承受频繁的冲击负

6、载，能实现频繁的无级快速起动、制动和反转，以满足生产过程中各种不同的特殊运动要求。3）直流电动机的主要缺点是结构复杂、维护工作量大、价格高。直流电动机按励磁方式可分为：永励、并励、串励、复励、稳定并励、他励六种类型。此外，它还可按转速、电流、电压、用途、工作定额以及防护等级、安装结构型式和通风冷却方式等进行分类。直流电动机适合于调速范围宽且需要精确调速的场合，以及对运行有特殊要求的自动控制系统。但因直流电动机有机械换向器，需要经常维护，在不允许中断工作或维修环境恶劣的地方不宜使用。又由于电刷和换向器之间会产生火花，在易燃易爆或高粉尘、高腐蚀的环境中，直流电动机的使用受到限制。（2）同步电动机同

7、步电动机（如图3-3所示）是一种交流电动机，其转速与旋转场的转速同步，即转子转速n与电网频率f之间有恒定的比例关系（n=60f/p,p为电动机的极对数）。同步电动机性能特点有如下几个方面： 图3-3 同步电动机1）转速恒定。电网频率一定时，同步电动机的转速不随负载的大小变化而改变。2）功率因数可调。调节其励磁电流，在超前的功率因数下运行，可改善电动机的功率因数。3）效率高。异步电动机功率因数相对较低，工作效率也低，而相应的同步电动机效率较高。低速时，同步电动机这一优点更为明显。4）运行稳定性高，当电网电压降低或电动机过负荷时，调节励磁可以保证电动机的运行稳定性。（3）异步电动机异步电动机（如图

8、3-4所示）也是一种交流电动机，其转子转速与旋转磁场的转速不同步，存在着转差，即这种电动机负载时的转速与所接电网频率之比不是恒定关系。异步电动机的使用最为广泛。在电网总负荷中，异步电动机占60%左右。在各种动力系统中，90%左右采用异步电动机作为动力源。 图3-4异步电动机异步电动机的特性如下：1）普通异步电动机的定子绕组接交流电网，转子绕组不需与其它电源连接，因此具有结构简单，制造、使用、维护方便，运行可靠及质量较小、成本较低等优点。2）异步电动机有较高的运行效率和较好的工作特性，在空载到满载整个负载变化范围内都接近恒速运行，能满足大多数生产机械的要求。3）便于派生成各种防护型式，以适应不同

9、环境条件的需要。4）它的缺点是运行时从电网吸收无功励磁功率，使电网的功率因数降低。交流电动机的规格、品种、系列繁多，分类较为复杂。表3-2为常用小型交流电动机的技术数据及用途。（4）小功率电动机小功率电动机是指电动机转速折算在1500r/min时，最大连续功率不超过1.1kW的电动机。它应用于机械加工设备、医疗器械、音响影视设备、日用电器、电动工具、办公自动化设备等各种机电设备之中。小功率电动机同样也有异步电动机、同步电动机、直流电动机和交流换向器电动机之分。它的主要特点如下：1）主要用于专用用途或特殊用途的机电设备上。2）采用单相电源或低压直流电源供电。 3）电动机适宜自动化和大批量生产。4

10、）结构简单、体积小、质量小、价格低、振动和噪声小、安全性好。（5）微特电机微特电机指工作原理、结构、性能、作用、使用条件和运动方式与常规电机不同，以及体积、输出功率很大或很小的电动机。例如，在雷达扫描跟踪、工业机器人控制、数控机床控制中都使用微特电机，如图3-5所示。 图3-5 微特电机微特电机按其功能大体分为：1）测位用微特电机它能将机械角度或直线位移进行直接指示，并变换成电压信号。2）测速用微特电机它能将机械转速变换成电压信号或脉冲数字信号。3）执行用微特电机它能快速而正确执行步繁变化的位置和速度指令，带动负载完成所要求的动作。4）放大用微特电机它能对输入量或反馈量进行变换、校正和放大，以控制执行用微特电机的运动。电动机的选择原则交流电动机虽然起动、制动及调速性能不如直流电动机，但结构简单，价格便宜，维护工作量小。所以，在选择电动机种类时，应考虑以下几方面问题：（1）不需调速的机械，无论是长时工作、短时工作或重复短时工作的机械，都应