中职《电工知识与用电安全》项目03

《电工知识及用电安全》项目三主要电气设备安全项目导入：用电动机来拖动工作机械运动的这种方式称为电力拖动。它通常由电动机、控制电器、保护电器及生产机械的传动装置组成。由于各行业的生产机械动作各异，对电动机的要求也各异，但不管怎样复杂，其电力拖动部分均由一些基本控制线路组成。电气设备的安全使用是一个非常重要的课题，涉及的内容很广泛。本项目主要的目的和任务是使学生获得有关三相异步电动机的工作原理、低压电器动作原理、电机连续控制和安全使用与维护方面的相关知识与技能。认识三相异步电动机认识低压电器目录CONTENT12认识三相异步电动机任务一学习目标●了解三相异步电动机的结构、铭牌参数。●理解三相异步电动机工作原理。●掌握电动机选用与维护安全。●熟悉电机构造、铭牌。●知道电机安全技术措施。任务描述通过学习三相异步电动机的结构、旋转磁场、三相异步电动机的转动原理，认识电动机的铭牌数据，知道电机安全技术措施。本任务通过三相交流异步电动机的星形与三角形接线的操作训练，让学生掌握三相交流异步电动机的工作原理及相关知识，获得正确使用三相交流异步电动机的技能。电动机是把电能转换成机械能的动力设备。一般电动机可分为直流电动机和交流电动机两大类。认识三相异步电动机一、三相异步电动机的基本结构三相交流异步电动机由两个基本部分组成:定子和转子。1.定子定子是电动机的固定部分,定子由定子铁芯、定子绕组和机座等组成。(1)机座由铸铁或钢板焊成。机座有两个作用:一是作为电机磁路系统中的一部分;二是用来固定定子绕组及端盖,起保护和散热作用。(2)定子铁芯是电动机的磁路部分。整个铁芯被固定在铸铁机座内,由0.5mm厚的硅铜片冲叠而成,每片之间互相绝缘,目的减少减小铁损(涡流和磁滞损耗)。定子铁芯内圆开有许多小槽用来嵌放定子绕组。(3)定子绕组是电动机的电路部分。三相定子绕组在空间互差120°电角度。镶嵌在定子槽内,10kW以下交流电机一般镶嵌单层绕组,大容量电机采用双层。三相绕组有六个引出线,可以接成Y连接和△连接。2.转子转子是电动机的旋转部分,由转子铁芯,转子绕组和转轴等组成。(1)转子铁芯磁路的一部分。由0.5mm厚的硅钢片叠成。铁芯外圆冲有许多均匀的槽用于嵌放转子绕组。(2)转子绕组分笼型和绕线型两种。笼型转子绕组:由铜条或铸铝构成。去掉转子铁芯,外形像笼子,为了节省铜材料,小型异步电机多采用铸铝转子绕组。绕线式转子绕组:绕线转子的铁芯与笼型相同,不同的是在转子的铁芯槽内嵌置对称三相绕组并作星形连接。三个绕组的末端相连,各相绕组首端通过滑环和电刷引到相应的接线盒内,可以和外部的变阻器相接,串入电阻后可改变电动机的机械特性。绕线转子异步电动机的转子结构。二、三相异步电动机的工作原理(一)原理分析重点利用电磁感应定律、左手定则、右手定则、分析电机工作原理。e=B×Lv电动生磁:导线中流过的电流,就会产生的磁场。磁动生电:导体运动切割磁力线,感应出电动势(右手定则)。电磁生力:通电导体在磁场里,会受到力的作用,受力方向与电流方向和磁感线方向有关(左手定则):f=B×Li(二)三相异步电动机的旋转磁场当在三相异步电动机三相对称定子绕组U1U2、V1V2、W1W2中通入三相对称交流电流iu、iv、iw,它们将产生各自的交变磁场,三个交变磁场将合成一个两极旋转磁场。转子便会旋转起来,转子转动的先决条件是在定子和转子之间的气隙中产生旋转磁场。为了研究方便,规定:各绕组电流参考方向为从首端U1、V1、W1流入,从末端U2、V2、W2流出。(三)工作原理当三相异步电机接入三相交流电源时,三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势(定子旋转磁动势)并产生旋转磁场。该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流。根据电磁力定律,载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用,形成电磁转矩,驱动转子旋转,当电动机轴上带机械负载时,便向外输出机械能。电机的转速(转子转速)小于旋转磁场的转速,从而叫为异步电机。(四)结论旋转磁场的磁极对数p与定子绕组的空间排列有关。通过适当的安排,可以制成两对、三对或更多对磁极的旋转磁场。旋转磁场转速(又称同步转速)为: n1=60f/p(r/min)式中:n1———旋转磁场转速,又称同步转速,转每分(r/min);

f———三相交流电源的频率,Hz;

p———旋转磁场的磁极对数。不同磁极对数旋转磁场的转速磁极对数(p)12345旋转磁场转速n1（r·min-1）300015001000750600对旋转磁场形成过程分析还可知,旋转磁场转向与通入电动机定子绕组的电流相序有关。若要使旋转磁场反转,只需把三根电源线中的任意两根对调,旋转磁场与原来旋转方向相反。电动机转子转速n2总是以低于旋转磁场的转速n1,即n2<n1。异步电动机的同步转速n1与转子转速n2之差,转速差(n1-n2)与n1之比称为异步电动机的转差率,用s表示：s=n1-n2/n1

x100%或n2=（1-s）n1转差率是异步电动机的一个重要参数。电动机在起动瞬间,n=0,s=1转差率最大;空载运行时,n接近于同步转速,转差率s最小。一般情况下,异步电动机额定转差率SN=0.02~0.06。三、三相异步电动机的铭牌参数电动机和其他电气设备一样,会在其铭牌上表明各种参数和运行条件。这对于正确使用电动机是有指导意义的。能够正确理解铭牌上参数的意义,是熟练技术人员必须具备的素质之一。三相异步电动机的铭牌。认识低压电器任务二学习目标●低压开关与熔断器识别使用。●接触器与继电器的识别和使用。●认识各种低压电器设备。●正确连接电动机连续控制电路。任务描述

本任务要求学生熟悉刀开关、熔断器、按钮、交流接触器、热继电器等低压电器的结构和功能;并能够识读控制电路图，合理布置、正确连接电动机连续控制电路。认识低压电器一、低压电器的基本知识1.低压电器低压电器通常是指工作在交流电压1200V及以下,直流电压1500V及以下电路中,起接通、切断、保护、控制或调节作用的电气设备。2.低压电器的分类(1)按低压电器动作方式分类手动控制电器:这类电器是由工作人员手动的,如刀开关、按钮等。自动控制电器:这类电器是按照指令、信号或某个物理量的变化而自动动作的,如继电器、接触器、行程开关等。

(2)按低压电器用途分类低压控制电器:这类电器主要用于电气控制系统,如接触器、继电器等。低压配电电器:这类电器主要在低压配电系统中,对系统进行控制和保护,如刀开关、熔断器、热继电器等。(3)按低压电器的执行机理分类有触点电器:有触点电器具有动触点和静触点,利用触点的接触和分离来实现电路的通断,如继电器、接触器等。无触点电器:无触点电器没有触点,主要利用晶体管的开关效应及导通或截止来实现电路的通断,如接近开关。二、常用的低压电器1.闸刀开关闸刀开关是结构最简单、应用最广泛的一种手动低压电器。闸刀开关的结构特点是以刀片与刀座分别为动、静触点。按刀片数量的不同,闸刀开关可分为单刀、双刀和三刀三种。闸刀开关的主要作用是隔离电源,以便对负载设备进行维修、更换熔体、对不工作的设备切断电源;闸刀开关还可以作小容量异步电动机的非频繁启动控制开关,一般限定电动机的容量不能大于7.5kW。因闸刀开关具有结构简单、价格便宜、使用维护方便等优点,故应用很广。常用于照明线路的控制开关。2.熔断器熔断器是一种简单、方便的短路保护电器。为了防止电动机在运行过程中可能出现的短路故障,因此需要在电动机的电路中安装熔断器。当过大的短路电流流过易熔合金制成的熔体时,熔体迅速熔断,达到保护电路及电气设备的目的。熔断器由熔体和外壳组成,常见的熔断器的结构。3.按钮按钮开关简称按钮,它是一种最简单的手动电器。按钮与接触器的吸引线圈相配合,可以远距离控制电机。按钮的结构如图3-10所示,按钮由动触片、静触片、按钮帽和弹簧组成。在未按下按钮帽时,上面的一对静触片被动的接通而处于闭合状态,称为动断(常闭)触点;下面的一对静触片未被动触片接通而处于断开状态,称为动合(常开)触点。用手按下按钮帽时,动触点下移,于是动断触点先断开,下面的动合触点后闭合,松开按钮帽时,在复位弹簧作用下,动触点自动复位,使得动合触点先断开,动断触点后闭合。这种按钮称为复合按钮。使用时可根据需要只选动合触点或动断触点,或两者同时选用。

4.交流接触器交流接触器是利用电磁吸力工作的自动控制电器。它主要用来接通和断开电动机或其他设备的主电路,它可以频繁地动作,每小时可以开闭几百次。5.热继电器在控制电路中,应该有必要的保护措施。除了短路保护外,还需要考虑电动机的过载保护问题。熔断器通常只能作短路保护,不能用作过载保护。目前常用的过载保护电器是热继电器。它利用电流的热效应而动作,用来保护电动机,以免电动机因过载而损坏。(三)电动机电气控制图看图和看懂图是电工的一项基本技能,也是进行电气设备安装、维护和检修的前提条件。电气控制系统图一般有三种:电气原理图、电器位置图和电气安装接线图。1.电气原理图电气原理图目的是便于阅读和分析控制线路,应根据结构简单、层次分明清晰的原则,采用电器元件展开形式绘制。它包括所有电器元件的导电部件和接线端子,但并不按照电器元件的实际布置位置来绘制,也不反映电器元件的实际大小。2.电气位置图电气位置图详细绘制出了电气设备零部件的安装位置,主要用于安装接线的检修。图中各电器代号应与有关电路图和电器清单上所有元器件代号相同。3.电气安装接线图电气接线图,是根据电气设备和电器元件的实际位置和安装情况绘制的,只用来表示电气设备和电器元件的位置、配线方式和接线方式,而不明显表示电气动作原理,主要用于安装接线、线路的检查维修和故障处理。任务实施连接电机连续控制电路连接电动机控制电路,