《常用电动机与电器设备》课件

《常用电动机与电器设备》本课件旨在全面介绍常用电动机与电器设备的基础知识、工作原理、选型应用及维护保养。通过学习本课程，学员将能够掌握各类电动机的特性，熟悉常用电器设备的构造与功能，提升电气安全意识，并了解电气节能技术，为实际工作奠定坚实基础。课程简介本课程是一门理论与实践相结合的课程，旨在为学员提供常用电动机与电器设备的全面认识。课程内容涵盖电动机的工作原理、分类、选型、安装调试及维护，以及常用电器设备（如接触器、继电器、断路器、熔断器）的构造、工作原理和应用。此外，还将介绍电气安全基础知识和电气节能技术，培养学员的安全意识和节能意识。适用对象电气工程技术人员、机电维修人员、自动化工程师、相关专业学生等。学习方式课堂讲授、案例分析、实验演示、在线学习等多种方式相结合。课程目标1知识目标掌握各类电动机的工作原理、结构特点和应用范围；熟悉常用电器设备的构造、功能和使用方法；了解电气安全基础知识和电气节能技术。2能力目标能够根据实际需求选择合适的电动机和电器设备；能够进行电动机的安装、调试和维护；能够诊断和排除常见的电气故障；能够运用电气节能技术，提高能源利用效率。3素质目标培养安全用电意识，遵守电气安全规程；树立节能环保意识，积极推广电气节能技术；培养严谨细致的工作作风和解决实际问题的能力。课程内容概要1电动机概述电动机的定义、工作原理、分类及常用类型。2常用电动机类型异步电动机、同步电动机、直流电动机的结构、特性、起动、调速及应用。3电动机的选型、安装与调试电动机选型原则、考虑因素、安装注意事项及调试步骤。4电气控制设备概述低压电器、高压电器、电气控制原理图及常用电器设备。5常用电器设备接触器、继电器、断路器、熔断器的工作原理、类型及应用。6电气安全基础知识安全用电原则、触电急救及电气设备维护保养。7电气节能技术节能电动机、变频调速技术及智能控制系统。电动机概述电动机是将电能转换为机械能的电气设备。它利用电磁感应原理，通过电磁力驱动转子旋转，从而实现能量转换。电动机广泛应用于工业、农业、交通运输、家用电器等各个领域，是现代社会不可或缺的重要设备。应用广泛工业生产、交通运输、家用电器等领域。能量转换将电能转换为机械能。核心部件定子、转子、绕组等。电动机的定义电动机，也称为马达，是一种将电能转化为机械能的旋转电机。它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成的。电动机种类繁多，但其基本结构都包含定子和转子两部分。定子产生磁场，转子在磁场中受力旋转。能量转换器将电能转换为机械能的关键设备。核心组成主要由定子和转子构成，实现电磁能量转换。电动机的工作原理电动机的工作原理基于电磁感应定律和电磁力定律。当通电导体放置在磁场中时，会受到电磁力的作用。电动机通过定子绕组产生旋转磁场，该磁场作用于转子绕组，产生感应电流，进而产生电磁力，驱动转子旋转。旋转磁场的频率和转子旋转的速度决定了电动机的转速。电磁感应核心物理现象，驱动电动机运转。旋转磁场定子产生，驱动转子旋转的关键。电动机的分类电动机可以根据不同的标准进行分类。按照工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。交流电动机又可分为异步电动机和同步电动机。按照结构和用途的不同，还可以分为鼠笼式电动机、绕线式电动机、调速电动机、伺服电动机等。分类标准主要类型特点工作电源直流电动机、交流电动机直流/交流供电，特性不同交流电机类型异步电动机、同步电动机转速与电源频率关系不同常用电动机类型：异步电动机异步电动机，又称感应电动机，是利用电磁感应原理工作的交流电动机。其转子绕组中没有直接接入电源，而是通过定子绕组产生的旋转磁场感应出电流，从而产生电磁力驱动转子旋转。异步电动机结构简单、运行可靠、维护方便，是工业生产中最常用的电动机类型。电磁感应转子电流由定子磁场感应产生。结构简单运行可靠，维护方便。应用广泛工业生产中最常用的电动机类型。异步电动机的结构异步电动机主要由定子和转子两部分组成。定子包括定子铁芯、定子绕组和机座等部件。定子铁芯用于安装定子绕组，定子绕组是电动机的电路部分，通过通电产生旋转磁场。转子包括转子铁芯、转子绕组和转轴等部件。转子绕组是电动机的感应部分，通过感应电流产生电磁力。定子产生旋转磁场的核心部件，包含铁芯和绕组。转子在磁场中受力旋转，包含铁芯、绕组和转轴。异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性主要包括转速、转矩、电流、功率因数等。异步电动机的转速略低于同步转速，且随着负载的增加而略有下降。转矩随着电流的增加而增加，但达到一定值后会下降。功率因数随着负载的增加而提高。了解这些工作特性有助于合理选择和使用异步电动机。转速转矩本图展示了异步电动机转速和转矩随负载变化的关系。异步电动机的起动方法异步电动机的起动电流很大，直接起动会对电网造成冲击。因此，需要采用合适的起动方法来降低起动电流。常用的起动方法包括直接起动、自耦变压器起动、星三角起动、软起动器起动等。不同的起动方法适用于不同的场合，需要根据实际情况选择。直接起动简单经济，适用于小功率电动机。自耦变压器起动降低起动电压，减小起动电流。星三角起动适用于正常运行为三角形连接的电动机。异步电动机的调速方法异步电动机的转速调节可以通过改变电源频率、改变极对数、改变转子电阻等方法实现。变频调速是目前最常用的调速方法，它通过改变电源频率来实现转速的无级调节。改变极对数可以实现转速的分级调节。改变转子电阻适用于绕线式异步电动机。变频调速改变电源频率，实现无级调速。改变极对数改变电机极对数，实现分级调速。改变转子电阻适用于绕线式异步电动机，改变转子回路电阻。常用电动机类型：同步电动机同步电动机是一种转子转速与电源频率严格同步的交流电动机。其转子绕组需要接入直流电源励磁，以产生恒定的磁场。同步电动机的转速恒定、功率因数可调，常用于对转速稳定性要求较高的场合，如精密机床、纺织机械等。转速恒定1功率因数可调2需直流励磁3同步电动机的结构同步电动机的结构与异步电动机类似，也主要由定子和转子两部分组成。但同步电动机的转子绕组需要接入直流电源励磁，因此转子结构较为复杂。根据转子结构的不同，同步电动机可分为凸极式同步电动机和隐极式同步电动机。定子与异步电动机类似，产生旋转磁场。转子需要接入直流电源励磁，结构较复杂。同步电动机的工作特性同步电动机的主要特点是转速恒定，不受负载变化的影响。但同步电动机的起动转矩较小，需要采用特殊的起动方法。此外，同步电动机的功率因数可以通过调节励磁电流来改变，可以实现超前、滞后或unity功率因数运行。1转速恒定不受负载变化影响，转速稳定。2起动转矩小需要采用特殊的起动方法。3功率因数可调通过调节励磁电流改变功率因数。同步电动机的应用同步电动机常用于对转速稳定性要求较高的场合，如精密机床、纺织机械、大型水泵等。此外，同步电动机还可以用作同步调相机，通过调节励磁电流来改善电网的功率因数。精密机床纺织机械大型水泵常用电动机类型：直流电动机直流电动机是一种使用直流电源供电的电动机。其工作原理基于电磁力定律，通过电枢绕组通电后在磁场中受到电磁力的作用，驱动转子旋转。直流电动机具有调速性能好、起动转矩大等优点，但结构复杂、维护量大，适用于对调速性能要求较高的场合，如电动车、电梯等。1调速性能好2起动转矩大3结构复杂直流电动机的结构直流电动机主要由定子、转子、电刷和换向器等部件组成。定子包括主磁极、换向极和机座等部件，用于产生磁场。转子包括电枢铁芯、电枢绕组和转轴等部件，用于产生电磁力。电刷和换向器用于将直流电源引入电枢绕组，并实现电流的换向。定子产生磁场，主要部件为主磁极和换向极。转子产生电磁力，主要部件为电枢铁芯和电枢绕组。电刷和换向器引入直流电源，实现电流换向。直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理基于电磁力定律。当电枢绕组通电后，在磁场中受到电磁力的作用，该电磁力驱动转子旋转。换向器的作用是使电枢绕组中的电流方向随转子位置的变化而不断改变，从而保证电磁力方向不变，使转子能够持续旋转。电磁力定律电动机运转的基础。电枢绕组通电产生电磁力，驱动转子旋转。换向器作用改变电流方向，保证转子持续旋转。直流电动机的调速方法直流电动机的调速方法主要包括改变电枢电压、改变励磁磁通和改变电枢回路电阻等方法。改变电枢电压可以实现转速的无级调节，且调速范围广。改变励磁磁通可以实现转速的升速或降速调节。改变电枢回路电阻可以实现转速的降速调节。改变电枢电压无级调速，范围广。改变励磁磁通升速或降速调节。改变电枢回路电阻降速调节。直流电动机的维护直流电动机的维护主要包括定期检查、清洁、润滑和更换易损件等。定期检查电刷的磨损情况，及时更换磨损的电刷。定期清洁换向器表面，保持其光滑清洁。定期润滑轴承，减少摩擦。定期检查绕组的绝缘情况，防止绝缘老化。1检查电刷定期检查磨损情况，及时更换。2清洁换向器保持表面光滑清洁。3润滑轴承减少摩擦，延长寿命。4检查绕组绝缘防止绝缘老化，确保安全运行。电动机的选型电动机的选型是电气设计的重要环节。合理的电动机选型可以保证设备的安全可靠运行，提高生产效率，降低能源消耗。电动机选型需要综合考虑负载特性、工作环境、供电条件、经济性等因素，选择合适的电动机类型、功率、转速等参数。1安全可靠保证设备安全可靠运行的首要条件。2提高效率选择合适的电动机，提高生产效率。3降低能耗合理选型，降低能源消耗。电动机选型原则电动机选型应遵循以下原则：满足负载要求、保证安全可靠、经济合理、维护方便。满足负载要求是指电动机的功率、转速等参数应与负载的特性相匹配。保证安全可靠是指电动机应具有足够的过载能力和防护等级。经济合理是指电动机的成本和运行费用应综合考虑。维护方便是指电动机的结构应简单，易于维护和更换。1满足负载要求2保证安全可靠3经济合理电动机选型考虑因素电动机选型需要考虑以下因素：负载特性、工作环境、供电条件、经济性。负载特性包括负载的类型、功率、转速、转矩、起动转矩、过载能力等。工作环境包括温度、湿度、海拔高度、粉尘、腐蚀性气体等。供电条件包括电压、频率、容量等。经济性包括电动机的成本、运行费用、维护费用等。负载特性工作环境供电条件经济性电动机的安装与调试电动机的安装与调试是保证电动机正常运行的关键环节。安装前应检查电动机的型号、规格、外观等是否符合要求。安装过程中应注意对中、找平、紧固等环节。调试过程中应检查电动机的绝缘电阻、电压、电流、转速、温升等是否符合标准。安装前检查型号、规格、外观等。安装过程中对中、找平、紧固等。调试过程中绝缘电阻、电压、电流、转速、温升等。电动机的安装注意事项电动机的安装应注意以下事项：选择合适的安装位置，保证通风良好、环境干燥。安装基础应牢固可靠，能承受电动机的重量和振动。电动机与负载的连接应平稳可靠，避免产生过大的振动和噪音。电动机的接地应良好，保证安全用电。选择安装位置通风良好、环境干燥。安装基础牢固可靠，能承受重量和振动。连接平稳避免过大振动和噪音。电动机的调试步骤电动机的调试步骤包括：检查绝缘电阻、检查电源电压、检查接线是否正确、空载试运行、带载试运行。检查绝缘电阻应使用兆欧表测量，确保绕组绝缘良好。检查电源电压应符合电动机的额定电压。检查接线是否正确，避免发生短路或缺相。空载试运行应观察电动机的运行是否平稳、噪音是否正常。带载试运行应观察电动机的转速、电流、温升等是否符合标准。1检查绝缘电阻确保绕组绝缘良好。2检查电源电压符合电动机额定电压。3检查接线避免短路或缺相。4空载试运行观察运行是否平稳、噪音是否正常。5带载试运行观察转速、电流、温升等是否符合标准。电气控制设备概述电气控制设备是用于控制和保护电气设备的各种电器元件和装置。它包括低压电器、高压电器、控制继电器、保护继电器、传感器、控制器等。电气控制设备广泛应用于工业自动化、电力系统、建筑电气等领域，是实现电气设备自动化控制的重要组成部分。核心功能控制和保护电气设备。主要组成低压电器、高压电器、继电器、传感器、控制器等。应用领域工业自动化、电力系统、建筑电气等。低压电器低压电器是指额定电压在1000V及以下的电器设备。它包括接触器、继电器、断路器、熔断器、开关、按钮、指示灯等。低压电器主要用于控制和保护低压电气设备，如电动机、照明、配电等。1额定电压1000V及以下。2主要功能控制和保护低压电气设备。3常见类型接触器、继电器、断路器、熔断器等。高压电器高压电器是指额定电压在1000V以上的电器设备。它包括断路器、隔离开关、互感器、避雷器等。高压电器主要用于控制和保护高压电气设备，如变压器、高压电动机、输电线路等。高压电器对安全性和可靠性要求较高。1额定电压高2安全性要求高3可靠性要求高电气控制原理图电气控制原理图是用于描述电气控制系统工作原理的图形符号和文字说明。它可以清晰地表达电气控制系统的组成、连接和控制逻辑。电气控制原理图是电气设计、安装、调试和维护的重要依据。图形符号用于表示电气元件。文字说明用于描述元件的功能和连接关系。重要依据电气设计、安装、调试和维护。常用电器设备：接触器接触器是一种用于频繁接通和分断电路的电器设备。它主要由电磁机构、触头系统和灭弧装置等组成。接触器广泛应用于电动机控制、照明控制、电力控制等领域，具有寿命长、操作频率高等优点。频繁接通分断适用于频繁操作的场合。主要组成电磁机构、触头系统、灭弧装置。接触器的工作原理接触器的工作原理是：当电磁机构的线圈通电时，产生电磁力，吸引衔铁带动触头动作，使常开触头闭合，常闭触头断开，从而实现电路的接通和分断。当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在弹簧的作用下复位，触头恢复到原始状态。线圈通电产生电磁力。衔铁动作带动触头动作。触头状态改变实现电路接通或分断。接触器的类型接触器可以根据不同的标准进行分类。按照触头的类型，可分为交流接触器和直流接触器。按照用途，可分为电动机接触器、照明接触器、电力电容器接触器等。按照灭弧方式，可分为空气式接触器、真空接触器、固体介质接触器等。不同的接触器适用于不同的场合，需要根据实际需求选择。分类标准主要类型特点触头类型交流接触器、直流接触器适用于交流/直流电路用途电动机接触器、照明接触器专门用于控制电动机/照明接触器的应用接触器广泛应用于电动机控制、照明控制、电力控制等领域。在电动机控制中，接触器用于起动、停止、正反转、调速等控制。在照明控制中，接触器用于控制照明电路的开关。在电力控制中，接触器用于控制电力电容器的投切，改善电网的功率因数。电动机控制照明控制电力控制常用电器设备：继电器继电器是一种用于控制电路的电器设备。它利用电磁机构将输入信号转换为输出信号，实现对电路的控制。继电器广泛应用于自动控制、保护、测量等领域，具有控制范围广、可靠性高等优点。1控制电路2转换信号3应用广泛继电器的工作原理继电器的工作原理是：当输入信号（如电压、电流）达到设定值时，继电器的电磁机构动作，吸引衔铁带动触头动作，使常开触头闭合，常闭触头断开，从而改变输出电路的状态。当输入信号消失时，电磁机构释放衔铁，触头恢复到原始状态。输入信号达到设定值。电磁机构动作吸引衔铁。触头状态改变改变输出电路状态。继电器的类型继电器可以根据不同的标准进行分类。按照工作原理，可分为电磁继电器、热继电器、时间继电器、固态继电器等。按照用途，可分为控制继电器、保护继电器、测量继电器等。不同的继电器适用于不同的场合，需要根据实际需求选择。分类标准主要类型特点工作原理电磁继电器、热继电器基于电磁/热效应用途控制继电器、保护继电器用于控制/保护电路继电器的应用继电器广泛应用于自动控制、保护、测量等领域。在自动控制中，继电器用于实现逻辑控制、时序控制、位置控制等。在保护中，继电器用于实现过载保护、短路保护、过压保护、欠压保护等。在测量中，继电器用于实现电压测量、电流测量、频率测量等。自动控制保护测量常用电器设备：断路器断路器是一种用于接通、分断和保护电路的电器设备。它能够在正常情况下接通和分断电路，在故障情况下（如过载、短路）迅速切断电路，保护电气设备和人身安全。断路器广泛应用于电力系统、工业配电、建筑电气等领域。1接通分断电路2过载短路保护3安全可靠断路器的工作原理断路器的工作原理是：当电路正常时，断路器的触头闭合，电路接通。当电路发生过载或短路时，过电流脱扣器或短路脱扣器动作，使断路器的触头迅速断开，切断电路，从而实现保护。电路正常触头闭合，电路接通。过载或短路脱扣器动作。触头断开切断电路，实现保护。断路器的类型断路器可以根据不同的标准进行分类。按照额定电压，可分为低压断路器和高压断路器。按照灭弧介质，可分为空气断路器、真空断路器、SF6断路器等。按照用途，可分为配电断路器、电动机保护断路器、漏电保护断路器等。不同的断路器适用于不同的场合，需要根据实际需求选择。分类标准主要类型特点额定电压低压断路器、高压断路器适用于低压/高压电路灭弧介质空气断路器、真空断路器采用不同的灭弧介质断路器的应用断路器广泛应用于电力系统、工业配电、建筑电气等领域。在电力系统中，断路器用于保护变压器、输电线路等。在工业配电中，断路器用于保护电动机、配电柜等。在建筑电气中，断路器用于保护照明、插座等。电力系统工业配电建筑电气常用电器设备：熔断器熔断器是一种用于保护电路的电器设备。它利用熔体的熔断来切断电路，从而实现保护。熔断器结构简单、成本低廉，但保护特性单一，适用于对保护特性要求不高的场合。保护电路1熔体熔断2结构简单3熔断器的工作原理熔断器的工作原理是：当电路发生过载或短路时，流过熔体的电流增大，使熔体发热并熔断，从而切断电路，实现保护。熔体的熔断时间和电流大小成反比，电流越大，熔断时间越短。过载或短路电流增大。熔体发热温度升高。熔体熔断切断电路，实现保护。熔断器的类型熔断器可以根据不同的标准进行分类。按照熔体的材料，可分为金属熔断器和石英砂熔断器。按照用途，可分为过电流保护熔断器和短路保护熔断器。按照结构，可分为螺旋式熔断器、插式熔断器和快速熔断器。不同的熔断器适用于不同的场合，需要根据实际需求选择。分类标准主要类型特点熔体材料金属熔断器、石英砂熔断器采用不同的熔体材料用途过电流保护熔断器、短路保护熔断器保护特性不同熔断器的应用熔断器广泛应用于低压配电、家用电器、电子设备等领域。在低压配电中，熔断器用于保护电线、电缆、开关等。在家用电器中，熔断器用于保护电机、变压器等。在电子设备中，熔断器用于保护集成电路、晶体管等。低压配电家用电器电子设备电气安全基础知识电气安全是电气工作人员必须掌握的基本知识。它包括安全用电原则、触电急救、电气设备维护保养等内容。加强电气安全教育，提高安全意识，可以有效预防电气事故的发生，保障人身安全和设备安全。1安全用电原则2触电急救3设备维护安全用电原则安全用电原则包括：不私拉乱接电线、不超负荷用电、不使用破损的电器设备、不湿手触碰电器设备、定期检查电器设备、发现异常及时处理。遵守安全用电原则是预防电气事故的基础。1不私拉乱接2不超负荷3不湿手触碰触电急救触电急救的步骤包括：迅速脱离电源、检查呼吸心跳、进行人工呼吸和胸外按压、拨打急救电话。迅速脱离电源是首要任务，可以使用绝缘工具或干布将触电者与电源分离。进行人工呼吸和胸外按压时，应按照正确的步骤进行，直到急救人员到达。1脱离电源迅速使用绝缘工具。2检查呼吸心跳判断生命体征。3人工呼吸胸外按压维持生命。4拨打急救电话寻求专业帮助。电气设备维护保养电气设备维护保养的目的是保证电气设备的安全可靠运行，延长设备的使用寿命。维护保养的内容包括：定期检查、清洁、润滑、紧固、更换易损件等。不同的电气设备有不同的维护保养要求，应根据设备说明书进行操作。1定期检查发现异常及时处理。2清洁润滑减少摩擦，防止腐蚀。3紧固更换保证连接可靠。电动机常见故障与排除电动机常见故障包括：不能起动、起动困难、转速异常、过热、振动、噪音、冒烟、异味等。不同的故障有不同的原因和排除方法，应根据具体情况进行分析和处理。例如，不能起动可能是电源故障、绕组断路、绕组短路等原因引起，应逐一检查排除。不能起动转速异常过热电器设备常见故障与排除电器设备常见故障包括：接触器不能吸合、继电器不能动作、断路器不能合闸、熔断器频繁熔断等。不同的故障有不同的原因和排除方法，应根据具体情况进行分析和处理。例如，接触器不能吸合可能是线圈断路、触头接触不良、电源电压过低等原因引起，应逐一检查排除。接触器继电器断路器熔断器电气节能技术电气节能技术是指通过采用先进的技术和措施，降低电气设备的能源消耗，提高能源利用效率