教案-變壓器與電動機(jī).doc

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電工基礎(chǔ) 課 教 案 項 目 名 稱 任務(wù)一?變壓器與電動機(jī) 鏈接一：變壓器 鏈接二：變壓器的工作原理 鏈接三：常用變壓器 授課教師 開課范圍 授 課 時 間 授課 班級 授課 類型 新授課 課時 40分鐘 教學(xué)目標(biāo) 知識目標(biāo)： 1、了解變壓器的基本構(gòu)造、種類和常用變壓器 2、掌握變壓器的構(gòu)造原理，掌握變壓器的電壓變換、電流變換和阻抗變換關(guān)系 3、了解變壓器的額定值及檢驗方法 4、理解單相電動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點、分類及應(yīng)用。 5、了解常用低壓電器的分類和作用 技能目標(biāo)： 1、能讀識變壓器的額定值， 2、掌握判斷變壓器繞組通斷及區(qū)分一次、二次繞組的方法。 情感目標(biāo)： 教學(xué)重點 1、變壓器的構(gòu)造原理 2、變壓器的電壓變換、電流變換和阻抗變換關(guān)系 3、讀識變壓器的額定值，并掌握判斷變壓器繞組通斷及區(qū)分一次、二次繞組的方法。 教學(xué)難點 課前準(zhǔn)備 教學(xué)方法 課外作業(yè) 教學(xué)后記 教學(xué) 環(huán)節(jié) 教 學(xué) 內(nèi) 容 師生活動 & 新 授 課 & 課 后 小 結(jié) & 課 后 作 業(yè) & 課后 回 顧 & 鏈接一： 變壓器的用途、種類和構(gòu)造 一、用途和種類 變壓器是利用互感原理工作的電磁裝置，它的符號如下圖所示，T 是它的文字符號。 用途：變壓器可以變換電壓，還可以變換電流（如變流器、大電流發(fā)生器），變換阻抗（如電子技術(shù)中的輸入、輸出變壓器），改變相位（如改變繞組的連接方法來改變變壓器的極性）。還具有隔離高壓和直流的作用。 變壓器是輸配電、電子技術(shù)和電工測量中的十分重要的電氣設(shè)備。 種類：變壓器的種類很多，一般變壓器可按用途、結(jié)構(gòu)、相數(shù)分類。 1、按用途可分為：輸配電用的電力變壓器 電解用的整流變壓器 特殊使用用的調(diào)壓、整流變壓器 電子技術(shù)中的輸入、輸出變壓器 用于測量的電壓互感器、鉗形電流表等。 2、按繞組結(jié)構(gòu)可分為：雙繞組變壓器 多繞組變壓器 自耦變壓器。 3、按相數(shù)可分為：單相變壓器 三相變壓器 多相變壓器。 4、按調(diào)壓方式不同：無激磁調(diào)壓變壓器 有載調(diào)壓變壓器。 5、按冷卻方式不同：可分為干式變壓器、油浸自冷變壓器、油浸風(fēng)冷變壓器、強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器和充氣式變壓器。 二、變壓器的基本構(gòu)造 變壓器主要由鐵心和繞組兩部分構(gòu)成。 1、鐵心是變壓器的磁路通道，是用磁導(dǎo)率較高且相互絕緣的硅鋼片疊裝而成，以便減少渦流和磁滯損耗。每一片硅鋼片的厚度為0.35～0.5mm，表面涂有絕緣漆。按其構(gòu)造形式可分為心式和殼式兩種。 2、繞組是變壓器的電路部分。是用漆包線、紗包線或絲包線繞成。與電源相連的繞組叫一次繞組，也叫原繞組、原邊或初級線圈；與負(fù)載連接的繞組叫二次繞組，也叫副繞組、副邊或次級線圈。 3、油箱是變壓器的外殼，里面充滿油。變壓器里的油，既起冷卻作用，又起絕緣作用。較大容量的變壓器還有絕緣套管、分接開關(guān)、儲油柜、吸濕器、安全通道、氣體繼電器、凈油器和溫度計等附件。 & 鏈接二：變壓器的工作原理 變壓器是按電磁感應(yīng)原理工作的，一次繞組接在交流電源上，在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，從而在一次、二次繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，如下圖3所示。 一、電壓變換 原邊繞組接上交流電壓，鐵心中產(chǎn)生的交變磁通同時通過一次、二次繞組，一次、二次繞組中交變的磁通可視為相同。 　　設(shè)一次繞組匝數(shù)為 N1 ，二次繞組匝數(shù)為 N2 ，磁通為Ф，感應(yīng)電動勢為： （忽略線圈內(nèi)阻） 上式中 K 稱為變壓比。由此可見：變壓器一次、二次繞組的端電壓之比等于匝數(shù)比。 如果 N1 < N2，K < 1，電壓上升，稱為升壓變壓器。 如果 N1 > N2，K > 1，電壓下降，稱為降壓變壓器。 二、電流變換 根據(jù)能量守恒定律，變壓器輸出功率與從電網(wǎng)中獲得功率相等，即 P1 = P2 ，由交流電功率的公式可得： U1I1 cosψ1= U2I2 cosψ2 cosψ1：原邊繞組電路的功率因數(shù) cosψ2：副邊繞組電路的功率因數(shù) ψ1、ψ2相差很小，故 可見，變壓器工作時一次、二次繞組的電流跟繞組的匝數(shù)成反比。高壓繞組通過的電流小，用較細(xì)的導(dǎo)線繞制；低壓繞組通過的電流大，用較粗的導(dǎo)線繞制。這是在外觀上區(qū)別變壓器高、低壓饒組的方法。 三、阻抗變換 設(shè)變壓器一次側(cè)輸入阻抗為 |Z1| ，二次側(cè)負(fù)載阻抗為 |Z2| ，則 可見，二次繞組側(cè)接上負(fù)載|Z2|時，相當(dāng)于電源接上阻抗為 K2|Z2|的負(fù)載。變壓器的這種阻抗變換特性，在電子線路中常用來實現(xiàn)阻抗匹配和信號源內(nèi)阻相等，使負(fù)載上獲得最大功率。 例題：有一電壓比為 220/110 的降壓變壓 器，如果次級接上R=55的電阻，求變壓器一次側(cè)的輸入阻抗。 解 1：二次側(cè)電流： 一次側(cè)電流： 輸入阻抗 解 2：變壓比： 輸入阻抗： & 鏈接三：常用變壓器 一、重點介紹幾種常用變壓器： 單相電源變壓器、電力變壓器、調(diào)壓變壓器 1、單相電源變壓器 在電子設(shè)備中經(jīng)常用到，它能將交流220伏的電壓轉(zhuǎn)換成電子設(shè)備所需的交流電壓，經(jīng)整流、濾波電路后產(chǎn)生各種直流電壓工電路使用。 2、電力變壓器 能將一個系統(tǒng)的交流電壓和電流轉(zhuǎn)換成另一個系統(tǒng)的電壓和電流的電力設(shè)備，用在三相制輸電系統(tǒng)中的配電線路中，是一種三相電源變壓器。也是一種多繞組變壓器。 三相電源變壓器的高壓繞組采用星形連接用字母“Y”或“YN”（有中線）表示；抵押繞組采用星形連接是用字母“y”“yn”（有中線）表示。 3、儀用變壓器 常用的有鉗形電流表和電壓互感器 4、調(diào)壓變壓器 試驗中所用的調(diào)壓變壓器能再0——250伏范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電壓，常見的自耦變壓器。 自耦變壓器一次、二次繞組有一部分是共用的，它們之間不僅有磁耦合，還有電的關(guān)系。 自耦變壓器 特點：因一次電流I1和二次電流I2的相位差接近180，所以，共用繞組部分（N2）的電流I很小。這部分繞組所用導(dǎo)線的橫截面積比普通變壓器大大減小，從而變壓器就具有質(zhì)量輕，體積小，繞組間銅損耗小、效率較高的特點。 二、變壓器的額定值和檢驗 1、變壓器的額定值 變壓器的運(yùn)行分為：空載運(yùn)行、有負(fù)載運(yùn)行 制造工廠所擬定的滿負(fù)荷運(yùn)行情況稱為額定運(yùn)行，額定運(yùn)行條件稱為變壓器的額定值。 額定容量：指變壓器二次繞組側(cè)最大視在功率，以V.A（伏安）或KV.A（千伏安表示） 額定一、二次電壓：額定一次電壓時指接到變壓器一次繞組的電壓的規(guī)定值；額定二次電壓是指變壓器空載時，一次繞組側(cè)加上額定電壓后，接到變壓器二次繞組側(cè)兩端的電壓。 額定電流：指規(guī)定的滿載電流值。 注意：在實際使用中 1、 要分清原、副邊，按額定電壓正確安裝，防止損壞絕緣或過載； 2、 防止變壓器繞組短路，燒毀變壓器。 3、 工作溫度不能過高，電力變壓器要有良好的冷卻設(shè)備。 2、變壓器的檢查 步驟和方法： 第一步：外觀檢測： 通過觀察變壓器的外觀來檢查其是否有明顯異常情況。 第二步：絕緣性能檢查： 用兆歐表來檢查變壓器各繞組間、各繞組到鐵心之間的絕緣電阻值。 第三步：繞組線圈通斷檢查： 各繞組引腳均有對應(yīng)的電阻值，若某個繞組線圈的電阻值無窮大，說明繞組有斷路性故障。 第四步：判別繞組： 觀察標(biāo)有220伏字樣的一般是一次繞組；另線細(xì)、匝數(shù)多、電阻大的是高壓繞組；線粗、匝數(shù)少、電阻小的是低壓繞組。 第五步：檢查判別各繞組的同名端： 常通過觀察標(biāo)示和用實驗的方法來判定變壓器的同名端。 第六步：短路性故障的初步判別： 普通小型變壓器發(fā)生短路故障后的主要癥狀是發(fā)熱嚴(yán)重和二次繞組輸出電壓失常。線圈內(nèi)部匝間短路點越多，短路電流越大，變壓器的發(fā)熱就越嚴(yán)重。存在短路故障的變壓器，其空載電流值將遠(yuǎn)大于滿載電流的10%，檔短路嚴(yán)重時，變壓器的空載加電后幾十秒內(nèi)便會迅速發(fā)熱，用手觸摸鐵心會有燙手的感覺，此時不用測量空載電流便可斷定變壓器油短路點存在。 1、變壓器的工作原理 2、變換交流電壓 3、變換交流電流 4、變換交流阻抗 5、變壓器的額定值與檢查 1、變壓器主要由哪幾部分構(gòu)成？變壓器的主要作用時說明？ 2、變壓器的各種原理是什么？ 3、變壓器的分類方法有哪些？ 引導(dǎo)并講解 講解 舉例講解 講解，適當(dāng)舉例 講解 舉例練習(xí) 提問 講解 電工基礎(chǔ) 課 教 案 項 目 名 稱 任務(wù)二 單相交流異步電動機(jī) 鏈接一： 單相交流異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu) 鏈接二： 單相交流異步電動機(jī)的分類及應(yīng)用 授課教師 開課范圍 授 課 時 間 授課 班級 授課 類型 新授課 課時 40分鐘 教學(xué)目標(biāo) 知識目標(biāo)： 1、熟悉單相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu) 2、掌握單相異步電動機(jī)應(yīng)用 技能目標(biāo)： 情感目標(biāo)： 教學(xué)重點 1、單相異步電動機(jī)的分類 2、單相異步電動機(jī)應(yīng)用 教學(xué)難點 單相異步電動機(jī)應(yīng)用 課前準(zhǔn)備 教學(xué)方法 項目教學(xué)法 課外作業(yè) 教學(xué)后記 教學(xué) 環(huán)節(jié) 教 學(xué) 內(nèi) 容 師生活動 & 新 授 課 & 課 后 作 業(yè) & 課后 回 顧 & 鏈接一：單相交流異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu) 單相異步電動機(jī)只需單相交流電源供電，因而應(yīng)用非常廣泛。如，小型機(jī)床、輕工設(shè)備、醫(yī)療機(jī)械、家用電器、電動工具、農(nóng)用水泵、儀器儀表等眾多領(lǐng)域。 優(yōu)點：使用方便、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、價格低廉、維護(hù)方便等等，與三相異步電機(jī)相比，缺點為體積稍大、性能稍差。 一 、基本結(jié)構(gòu) 單相異步電動機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋、軸承和外罩等組成。 1、定子：由鐵心和線圈繞組組成。鐵心一般由0.5mm的硅鋼片疊壓而成，鐵心槽內(nèi)嵌著兩套獨(dú)立的繞組。繞組分為主繞組和副繞組，主繞組又稱工作繞組，副繞組又稱起動繞組或輔助繞組。 2、轉(zhuǎn)子：也由鐵心和繞組組成。其中鐵心也由0.5mm的硅鋼片疊壓而成，將沖有齒槽的轉(zhuǎn)子鐵心疊裝后壓入轉(zhuǎn)軸。繞組常為鑄鋁籠型。 3、端蓋：由鑄鐵制成，起著容納軸承、支撐和定位轉(zhuǎn)子繞組端部的作用。 4、軸承：按電動機(jī)容量和種類的不同，有滾動軸承和滑動軸承兩類。華東軸承又分為軸瓦和含油軸承。 5、外殼：作用是罩住電動機(jī)的釘子和轉(zhuǎn)子，使其不受機(jī)械損傷，并防止灰塵和雜物侵入。 鏈接二：單相交流異步電動機(jī)的分類及應(yīng)用 一、分類： 1、電阻分相啟動式電動機(jī) 電阻分相啟動式電動機(jī)的副繞組導(dǎo)線線徑細(xì)，匝數(shù)少，電阻大，電感量小，使副繞組呈電阻性電路，嵌在定子槽的內(nèi)層；主繞組導(dǎo)線線徑粗，匝數(shù)多，電阻小，電感量大，呈電感性電路，嵌在定子槽的外層。當(dāng)接通交流電源時，主、副繞組同時通入電流，由于兩繞組的電感和電阻的阻抗不相同，使通過兩繞組的電流滯后于電壓的角度也不同。這樣就使電流在通過兩繞組時變?yōu)榫哂邢辔徊畹膬上嚯娏?。以實現(xiàn)主、副繞組電流間的相位差，所以，稱為單相電阻啟動異步電動機(jī)。這兩相電流可產(chǎn)生橢圓形的旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組相互作用，使轉(zhuǎn)子啟動旋轉(zhuǎn)起來。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的70%-80%時，由啟動元件將副繞組切斷，使電動機(jī)繼續(xù)運(yùn)行到額定轉(zhuǎn)速，電機(jī)便由主繞組工作。 特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，運(yùn)行可靠，但它的啟動轉(zhuǎn)矩小，啟動電流大，過載能力差，功率因數(shù)和效率也都不高。它多用在小功率的機(jī)械上。如：冰箱、鼓風(fēng)機(jī)等 2、電容分相啟動式電動機(jī) 其副繞組上通過離心式啟動開關(guān)串聯(lián)了一個較大容量的電容器，使副繞組呈電容性；主繞組仍保持電感性。啟動時，副繞組中的電流相位超前主繞組電路電流90，電路圖如下： 特點：啟動性能好，啟動電流小，但它的空載電流較大，功率因數(shù)和效率都不高，并要與適當(dāng)?shù)碾娙萜ヅ?。適用于要求啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小的機(jī)械，如：小型空氣壓縮機(jī)、木工機(jī)械等。 3、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動機(jī) 電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動機(jī)的副繞組串聯(lián)了一個較小容量的電容器。其電路圖如下： 特點：具有較好的運(yùn)行特性，其功率因數(shù)、效率和過載能力均比其他類型的單相電動機(jī)高，且省去了啟動裝置。它使用于啟動比較容易的機(jī)械。 4、電容啟動和運(yùn)轉(zhuǎn)式電動機(jī) 電容啟動和運(yùn)轉(zhuǎn)式電動機(jī)的副繞組上串聯(lián)了一個大電容的啟動電容器C2和一個小容量的運(yùn)行電容器C1，啟動時兩個電容器并聯(lián)工作，使副繞組呈電容性電路有利于提高啟動轉(zhuǎn)矩，電路圖如下： 特點：啟動轉(zhuǎn)矩大，運(yùn)轉(zhuǎn)性能好，功率因數(shù)高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。適用于大功率的機(jī)械，如：空調(diào)、空壓機(jī)等。 1、 單相交流異步電動機(jī)的主要組成部分有那些？ 2、 電阻分相式電動機(jī)主要用在那些地方？ 3、電容啟動和運(yùn)轉(zhuǎn)式電動機(jī)主要適用哪些場所？ 引導(dǎo)并講解 講解 舉例講解 講解，適當(dāng)舉例 講解 舉例練習(xí) 提問 講解 電工基礎(chǔ) 課 教 案 項 目 名 稱 任務(wù)三 三相異步電動機(jī) 鏈接一： 三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 鏈接二： 三相異步電動機(jī)的工作原理 鏈接三：三相異步電動機(jī)的銘牌 授課教師 開課范圍 授 課 時 間 授課 班級 授課 類型 新授課 課時 40分鐘 教學(xué)目標(biāo) 知識目標(biāo)： 1、 2、 技能目標(biāo)： 情感目標(biāo)： 教學(xué)重點 1、 2、 3、 教學(xué)難點 課前準(zhǔn)備 教學(xué)方法 課外作業(yè) 教學(xué)后記 教學(xué) 環(huán)節(jié) 教 學(xué) 內(nèi) 容 師生活動 & 新 授 課 & 課 后 作 業(yè) & 課后 回 顧 & 鏈接一：三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 三相異步電動機(jī)是一種把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能并輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩，從而帶動其他機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的動力設(shè)備。 三相異步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、運(yùn)行可靠的特點，與同容量的其他電動機(jī)比重量輕、成本低、價格便宜，因此得到廣泛的應(yīng)用。 一 、基本結(jié)構(gòu) 三相異步電動機(jī)主要由定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動部分）兩個基本部分組成。定子和轉(zhuǎn)子彼此由空氣隙隔開，為了增強(qiáng)磁場，空氣隙盡可能的小，一般為0.3～1.5mm，電動機(jī)的容量越大，空氣隙就越大。 如下圖： 1、定子（固定部分），它由機(jī)座、定子鐵心和三相繞組等組成。機(jī)座由鑄鐵或鑄鋼制成，機(jī)座內(nèi)裝有用0.5mm厚、表面絕緣的硅鋼片疊制而成的筒形鐵心，鐵心的內(nèi)圓周表面沖有均勻的平行槽，在槽中放置了對稱三相繞組。 三相異步電動機(jī)的定子繞組共有3組對稱繞組，六個引線端組成；分別固定在接線盒內(nèi)的接線柱上，各相繞組的始端分別用U1、V1、W1表示；末端用U2、V2、W2表示。并按電動機(jī)銘牌上的說明接成星形或三角形。如下圖所示： 星形接法 三角形接法 機(jī)座的主要作用是固定定子鐵心和端蓋。 2、轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組組成。 轉(zhuǎn)子鐵心是由互相絕緣的硅鋼片疊成圓柱形固定在轉(zhuǎn)軸上，其表面沖有均勻分布的平行槽，用來嵌放轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子的鐵心槽內(nèi)放置有粗銅條或鋁條，銅條的兩端用短路環(huán)焊接起來，其形狀與鼠籠相似，因此叫做鼠籠式轉(zhuǎn)子。 100 kW以下的鼠籠式電動機(jī)通常采用鑄鋁式，即把鋁熔化后澆注到轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，同時將轉(zhuǎn)子端部的短路環(huán)和冷卻電機(jī)的風(fēng)扇也一起用鋁鑄成，這種方法既簡單又節(jié)省銅材。 繞線式轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組相似，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)三相對稱繞組。轉(zhuǎn)子的三相繞組通常接成星形，三個繞組的始端分別接到固定在轉(zhuǎn)軸上的彼此絕緣的三個銅制滑環(huán)。在各環(huán)上用彈簧壓著碳制電刷，通過電刷使轉(zhuǎn)子繞組與變阻器接通。繞線式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)如圖示。 繞線式轉(zhuǎn)子的特點是：轉(zhuǎn)子繞組通過滑環(huán)和電刷與變阻器接通，可以改變異步電動機(jī)的起動性能或調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。在正常工作情況下，轉(zhuǎn)子繞組是短路的，不接入變阻。具有良好的啟動性能，適用于需要在負(fù)載重的情況下起動且需要頻繁起動的生產(chǎn)機(jī)械。 繞線式與鼠籠式電動機(jī)在結(jié)構(gòu)上有所不同，但工作原理是相同的。 3、其他部件：電動機(jī)的其他部件有端蓋、軸承蓋、軸承、風(fēng)扇、風(fēng)扇罩、接線板和接線盒等。端蓋用于支撐轉(zhuǎn)子并遮蓋電動機(jī)內(nèi)部，一般由鑄鐵制成、固定在機(jī)座上。端蓋中間是軸承，每一個軸承的內(nèi)外側(cè)都有軸承蓋，防止?jié)櫥屯饬骱突覊m進(jìn)人軸承。風(fēng)扇用于冷卻電動機(jī)，一般裝在轉(zhuǎn)子的軸后端，外罩風(fēng)扇罩，風(fēng)扇罩用螺釘固定在機(jī)座上。接線板在接線盒內(nèi)，定子繞組的引出線固定在接線板的接線柱上。 為了適應(yīng)各種工作環(huán)境的需要，異步電動機(jī)的外殼可以制成開啟式、封閉式、防護(hù)式、防爆式等不同形式。其外殼有遮蓋裝置，可以防水滴、鐵削或其他雜物落人電動機(jī)內(nèi)部。防護(hù)式電動機(jī)常用在水泵和鼓風(fēng)機(jī)上。封閉式電動機(jī)完全封閉，內(nèi)部與外部隔離，能防止灰塵、鐵削、水滴或其他飛揚(yáng)物侵入電動機(jī)內(nèi)部。它除與防護(hù)式電動機(jī)有相同的用途外，還適用于灰塵多和水土飛濺的地方，如磨床、銑床，車床和球磨機(jī)等。 電動機(jī)的外殼上制有散熱片：防爆式電動機(jī)有嚴(yán)密的封閉結(jié)構(gòu)，外殼具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度。一旦有爆炸性氣體侵人電動機(jī)內(nèi)部而發(fā)生爆炸時，電動機(jī)外殼能承受爆炸時的壓力，火花不會竄出外面而引起外界氣體爆炸。凡是有爆炸性氣體的工作場所，如礦山、化工車間及石油運(yùn)輸和冶煉等場所，都必須采用防爆式電動機(jī)。 鏈接二：三相異步電動機(jī)的工作原理 一、原理： 三相異步電動機(jī)的定子中的三個對稱繞組通入對稱三相交流電后，就會在電動機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生一個與三相交流電的相序方向一致的旋轉(zhuǎn)磁場。在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，進(jìn)而載流的轉(zhuǎn)子繞組受到旋轉(zhuǎn)磁場的電磁力的作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子按旋轉(zhuǎn)磁場方向運(yùn)動，其轉(zhuǎn)速n略小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0 ，故稱為“異步”電動機(jī)。 磁極對數(shù)為P的電動機(jī)，交流電每變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場只轉(zhuǎn)動P分之一周。則旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0 （又稱作是同步轉(zhuǎn)速）為 n0 =60f/p 任意對調(diào)兩相電源線，就可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)向。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的差稱為轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率，用字母s表示： S=(n0 -n)/n0 *100% S稱為電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率，是表征電動機(jī)性能的參數(shù)之一，電動機(jī)起動瞬間，轉(zhuǎn)速n=0，而轉(zhuǎn)差率最大，s=1；當(dāng)異步電動機(jī)空載時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n接近于轉(zhuǎn)速 n0，而轉(zhuǎn)差率最小，約等于0；故三相異步電動機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)差率一般取值為0.02～0.06之間。 n =(1-s) n0 根據(jù)轉(zhuǎn)差率的大小和正負(fù),異步電機(jī)有三種運(yùn)行狀態(tài)： 二、三相異步電動機(jī)的銘牌 每臺電機(jī)的基座上都有一個銘牌，標(biāo)記著電動機(jī)的型號、各種額定值和連接方法等，如下圖所示： 三相異步電動機(jī) 型號 Y112M-4 額定功率 4KW 額定接法 380/220V 額定電流 8.8A 接法 Y/△ 額定轉(zhuǎn)速 1440r/min 額定頻率 50HZ 絕緣等級 E XX電機(jī)廠 X年X月X日 1、銘牌的意義 電動機(jī)的銘牌上標(biāo)示著電動機(jī)在正常運(yùn)行時的額定數(shù)據(jù)。 （1）型號：表示電動機(jī)系列品種、性能、防護(hù)結(jié)構(gòu)形式、轉(zhuǎn)子類型等產(chǎn)品代號。 Y: 異步電動機(jī) 114：中心高度（mm） M： 基座類別 4： 級數(shù) （2）額定功率PN：指電動機(jī)在額定運(yùn)行情況下轉(zhuǎn)軸輸出的機(jī)械功率，單位為kW。 （3）額定電壓UN：指電動機(jī)正常工作情況下加在定子繞組上的線電壓，單位為V。 （4）額定電流IN；指電動機(jī)額定電壓下額定輸出時定子電路的線電流，單位為A。 （5）接法：指電動機(jī)定子三相繞組的連接方法，一般有Y形和△形兩種接法，視電源額定電壓情況而定。220V/380V，Δ/Y，電源電壓為220V時用Δ接法，電源電壓為380V時用Y接法。 （6）額定頻率fN：指電動機(jī)所接電源的頻率，我國電網(wǎng)額定頻率為50 Hz。 （7）額定轉(zhuǎn)速nN：指電動機(jī)在額定電壓、額定頻率和額定輸出功率的情況下轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。通常額定轉(zhuǎn)速比同步轉(zhuǎn)速低2%~6%。二極電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為2950r/min左右，四極電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1450r/min左右。 （8）絕緣等級：指電動機(jī)所采用的絕緣材料按它的耐熱程度規(guī)定的等級。常用絕緣材料的級別及其最高允許溫度。 在發(fā)電機(jī)等電氣設(shè)備中，絕緣材料是最為薄弱的環(huán)節(jié)。絕緣材料尤其容易受到高溫的影響而加速老化并損壞。不同的絕緣材料耐熱性能有區(qū)別，采用不同絕緣材料的電氣設(shè)備其耐受高溫的能力就有不同。因此一般的電氣設(shè)備都規(guī)定其工作的最高溫度。電動機(jī)的絕緣等級是指其所用絕緣材料的耐熱等級，分Y、A、E、B、F、H、C級。允許溫升是指電動機(jī)的溫度與周圍環(huán)境溫度相比升高的限度。 絕緣等級 Y級 A級 E級 B級 F級 H級 C級 極限溫度（℃） 90 105 120 130 155 180 180以上 電機(jī)的絕緣等級決定于它所采用的絕緣材料的耐熱等級。若一臺電機(jī)主要部件的絕緣結(jié)構(gòu)采用不同耐熱等級的絕緣材料，其絕緣等級按絕緣材料的最低耐熱等級考核。 1、 三相異步電動機(jī)的基本構(gòu)造有那些？ 2、 三相異步電動機(jī)的釘子繞組有那些接法？ 3、 三相異步電動機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)差率一般為多少？ 引導(dǎo)并講解 講解 舉例講解 講解，適當(dāng)舉例 講解 舉例練習(xí) 提問 講解 電工基礎(chǔ) 課 教 案 項 目 名 稱 任務(wù)四 三相異步電動機(jī)的控制 鏈接一： 三相異步電動機(jī)的常用材料 鏈接二： 三相異步電動機(jī)的控制 授課教師 開課范圍 授 課 時 間 授課 班級 授課 類型 新授課 課時 40分鐘 教學(xué)目標(biāo) 知識目標(biāo)： 1、掌握常用材料的特點及選用原則 技能目標(biāo)：正確識讀電動機(jī)連續(xù)控制電路的原理圖，能夠按照電路圖設(shè)計器材布置圖和接線圖。 情感目標(biāo)： 教學(xué)重點 1、 掌握常用材料 2、 掌握電動機(jī)的控制原理 教學(xué)難點 電動機(jī)的控制原理 課前準(zhǔn)備 教學(xué)方法 課外作業(yè) 教學(xué)后記 教學(xué) 環(huán)節(jié) 教 學(xué) 內(nèi) 容 師生活動 & 新 授 課 & 課 后 作 業(yè) & 課后 回 顧 & 鏈接一：三相異步電動機(jī)的控制材料 常把電動機(jī)帶動生產(chǎn)機(jī)械的系統(tǒng)稱為電力拖動，其主要任務(wù)就是實現(xiàn)對電動機(jī)的各種控制盒保護(hù)。常用一下控制器材： 低壓 電器 配電 電器 控制 電器 開關(guān) 熔斷器 …… 接觸器 繼電器 起動器 …… 時間繼電器 熱繼電器 …… 1、刀閘開關(guān) 功能：電源隔離，或小容量電路不頻繁起動的控制開關(guān)。 控制對象：380V， 5.5kW 以下小電機(jī) 電路符號 安裝要點： （1）膠蓋閘刀開關(guān)安裝時，瓷底座應(yīng)與地面垂直，手柄向上推合閘，不準(zhǔn)倒裝和平裝，以免造成誤合閘二引發(fā)危險。 （2）接線時，螺釘應(yīng)緊固到位，電源進(jìn)線必須接閘刀上方的靜觸片接線柱上，負(fù)載引線接在熔斷器一邊的接線柱上。 （3）轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)安裝在控制箱內(nèi)，其操作手柄最好伸出控制箱的前面或側(cè)面。 刀開關(guān)的選用原則： （1）根據(jù)電壓和技術(shù)選擇 （2）根據(jù)額定電壓選擇： 控制電阻性負(fù)載時，IF≧∑IL (IF:是開關(guān)的額定電流、IL是負(fù)載電流) 控制電感性負(fù)載時，IF≧2.5Imax+∑IL 2、熔斷器 作用：主要用于短路保護(hù) 電路符號 熔斷器的選用原則： （1） 先確定熔體的規(guī)格 （2） 根據(jù)熔體選擇熔斷器，且熔斷器的額定電流應(yīng)大于或等于熔體的額定電流 熔體額定電流的選擇原則： （1）照明電路和其他非電感設(shè)備： （2）單臺電動機(jī)：IF≧（1.5～2.5）IL （3）多臺電動機(jī)：IF≧（1.5～2.5）Imax+∑IL 3、主令開關(guān) 是指在電器自動控制系統(tǒng)中用來發(fā)出指令的電器，主要用于接通和分段控制電路。常見的有按鈕開關(guān)盒行程開關(guān)。 （1）按鈕開關(guān) 用來短時間接通或斷開小電流的手動主令開關(guān)。其電路符號如下： 常開(動合)按鈕 常閉(動斷)按鈕 復(fù)合按鈕 按鈕開關(guān)的選用，主要考慮： ①根據(jù)使用場所開關(guān)種類 ②根據(jù)用途選擇合適的形式和樹木 ③根據(jù)工作狀態(tài)指示要求選擇按鈕開關(guān)和指示燈的顏色 （2）行程開關(guān) 也稱位置開關(guān)或限位開關(guān)，作用于按鈕開關(guān)相同，但不用不用手去控制觸點的動作。 主要用于控制機(jī)械的運(yùn)動方向、行程大小和位置保護(hù)。其電路符號如下： 常開（動合）觸頭 常閉（動斷）觸頭 行程開關(guān)主要根據(jù)動作要求、安裝位置及觸點數(shù)量進(jìn)行選用 4、接觸器： 相當(dāng)于一種自動的電磁開關(guān)，主要是李穎電磁力的作用時觸點閉合和斷開來分?jǐn)嘟恢绷髦麟娐泛痛笕萘靠刂齐娐?，并能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的操作與自動控制。其動作過程為： 線圈通電→銜鐵被吸合→觸頭閉合→電機(jī)接通電源 接觸器有關(guān)符號： ① ② ③ 接觸器的選用原則： （1） 根據(jù)所控制的電動機(jī)或負(fù)載電流類型選擇接觸器的類型 （2） 主觸點額定電流的選擇：IF≧∑IL （3） 線圈電壓的選擇 接觸器的安裝要求： （1） 工作環(huán)境要求清潔、干燥 （2） 安裝接觸器時，其地面應(yīng)與地面垂直，傾斜度小于5，安裝位置不得收到劇烈震動。 （3） 在連接線路時，導(dǎo)線排列應(yīng)整齊規(guī)范。 5、繼電器： 繼電器和接觸器的工作原理一樣。主要區(qū)別在于，觸發(fā)器 的主觸頭可以通過大電流，而繼電器的 觸頭只能通過小電流。 所以，繼電器只能用于控制電路中。 （1）熱繼電器 是對電動機(jī)和其他用電設(shè)備進(jìn)行過載保護(hù)的控制電器。它不能用作短路保護(hù)。 功能：過載保護(hù) 工作原理：發(fā)熱元件接入電機(jī)主電路，若長時間過載，雙金屬片被烤熱。因雙金屬片的下層膨脹系數(shù)大，使其向上彎曲，扣板被彈簧拉回，常閉觸頭斷開。 熱繼電器的選用原則：熱繼電器的技術(shù)參數(shù)主要有額定電壓、額定電流、整定電流和熱元件規(guī)格。選用時，一般只考慮額定電流和整定電流這兩個參數(shù)。 （2）時間繼電器 時間繼電器是一種利用電磁原理或機(jī)械原理實現(xiàn)延時控制的控制電器。它的種類很多，有空氣阻尼型、電動型和電子型等。 時間繼電器的選用原則： 先根據(jù)控制電路的要求選擇時間繼電器的延時方式（通電延時和斷電延時），再根據(jù)控制電路的電壓選擇時間繼電器線圈的電壓，使兩者電壓相符。 1、 膠蓋閘刀開關(guān)安裝時有那些注意事項？ 2、 安裝熔斷器時電源進(jìn)線應(yīng)接在那個接線柱上？ 3、 能否用按鈕開關(guān)來直接控制電動機(jī)的起點和停止？為什么？ 4、 熱繼電器的主要作用是什么？時間繼電器的主要作用是什么？ 5、 三相異步電動機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)電路的保護(hù)裝置有那些？什么是自鎖和互鎖？ 鏈接二：三相異步電動機(jī)的控制 一、安裝電動機(jī)的單向連續(xù)運(yùn)行控制電路 按圖安裝單向起動控制電路(如實訓(xùn)圖7-2-1所示， JX為接線端子板) ①按元件明細(xì)表將所需器材配齊并檢驗元件質(zhì)量。 ②在控制板上按躅安裝除電動機(jī)以外的所有電氣元件。 ③按圖示走線方法進(jìn)行板前明線布線和套編碼套管。 ④接圖檢驗控制板布線的正確性。 ⑤接電源、電動機(jī)等控制板外部的導(dǎo)線。 ⑥經(jīng)檢查后，通電試車。 ⑦拆去外接線，評分。 四、注意事項 1、檢驗元件質(zhì)量 應(yīng)在不通電的情況下，用萬用表、蜂嗚器等檢查各觸點的分、合情況是否良好。檢驗接觸器時，應(yīng)拆卸滅弧罩．用手同時按下3對主觸點并用力均勻；若不拆卸滅弧罩檢驗時，調(diào)整旋具切忌用力過猛，以防觸點變形。同時應(yīng)檢查接觸器線圈電壓與電源電壓是否相符。 2、安裝電氣元件 必須按圖安裝，同時應(yīng)做到： ①組合開關(guān)、螺旋熔斷器的受電端子應(yīng)安裝在控制板外側(cè)，并使熔斷器的電源進(jìn)線接在瓷底座的下接線座上，負(fù)載線接在上接線座上。 ②各元件的安裝位置應(yīng)整齊、勻稱、間距合理和便于更換元件。 ③緊固各元件時應(yīng)用力均勻，緊固程度適當(dāng)。在緊周熔斷器、接觸器等易碎裂元件時，應(yīng)用手按住元件一邊輕輕搖動，一邊用旋具輪流旋緊對角線的螺釘，直至手感搖不動后再適當(dāng)旋緊些即可。 3、板前明線布線 布線時，應(yīng)符合平直、整齊、緊貼敷設(shè)面、走線合理及接點不得松動等要求。其原則是： ①走線通道應(yīng)盡可能少,同一道中的沉底導(dǎo)線，按主、控電路分類集中，單層平行密排，并緊貼敷設(shè)面。 ②同一平面的導(dǎo)線應(yīng)高低一致或前后一致，不能交叉。當(dāng)必須交叉時，該根導(dǎo)線應(yīng)在接線端子引出時，水平架空跨越，但必須走線合理。 ③布線應(yīng)橫平堅直，變換走向應(yīng)垂直。 ④導(dǎo)線與接線端子或線樁連接時，應(yīng)不壓絕緣層、不反圈及不露銅過長。并做到同一元件、同一回路的不同接點的導(dǎo)線間距離保持一致。 ⑤一個電氣元件接線端子上的連接導(dǎo)線不得超過2根，每個接線端子板上的連接導(dǎo)線一般允許連接1根。 ⑥布線時，嚴(yán)禁損傷線芯和導(dǎo)線絕緣。 ⑦如果線路簡單可不套編碼套管。 4、自檢 用萬用表進(jìn)行檢查時，應(yīng)選用電阻擋的適當(dāng)倍率，并進(jìn)行漏接短路故障。 ①檢查控制電路，可將表筆分別搭在L1、L2線端上，讀數(shù)應(yīng)為“∞”，按下SB2 時讀數(shù)應(yīng)為按觸器線圈的直流電阻阻值。 ②檢查主電路,可以手動來代替接觸器主， 3、 通電試車 通電前必須征得教師同意，并由教師接通電源L1、L2、L3，教師應(yīng)現(xiàn)場監(jiān)護(hù)。 ①學(xué)生合上電源開關(guān)QS后，允許用萬用表或測電筆等檢查主、控電路的熔體是否完好，但不得對線路接線是否正確進(jìn)行帶電檢查。 ②第一次按下按鈕時，應(yīng)短時點動，以觀察線路和電動機(jī)運(yùn)行有無異常。 ③試車成功率以通電后第一次按下按鈕時計算。 ④出現(xiàn)故障后，學(xué)生應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行檢修，若需帶電檢查時，必須有老師監(jiān)護(hù)，并做好本課題的實習(xí)時間記錄。 ⑤實習(xí)課題應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)完成。 6、熱繼電器使用注意事項 ①熱繼電器的整定電流必須接按電動機(jī)的額定電流自行調(diào)節(jié)。絕不允許彎折雙金屬片。 ②一般熱繼電器應(yīng)置于手動復(fù)位的位置上，若需自動復(fù)位時，可將復(fù)位調(diào)節(jié)螺絲以順時針方向向里旋足。 ③熱繼電器因電動機(jī)過載動作后，若再次啟動電動機(jī)，必須待熱元件冷卻后，才能使熱繼電器復(fù)位，一般復(fù)位時間：對自動復(fù)位需5min；手動復(fù)位需2min 。 7、起動注意事項 在起動電動機(jī)時，必須在按下起動按鈕SB2的同時，還應(yīng)按在SB1上，以保證萬一出現(xiàn)現(xiàn)故障立即接下SB1，防止事故擴(kuò)大。 二、安裝電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路 1、按實訓(xùn)圖7-2-2（電氣原理圖）給定負(fù)載選擇并檢查電氣元件。 2、接實訓(xùn)圖7-2-3（器材布置圖）布置固定電氣元件，安裝元件應(yīng)牢固。 3、根據(jù)實訓(xùn)圖7-2-2和實訓(xùn)圖7-2-3自行畫出安裝接線闊，走線應(yīng)合理。 4、按自畫安裝接線圖在木質(zhì)安裝板上進(jìn)行明線板前布線，導(dǎo)線壓接規(guī)范、緊固，線芯裸露不得過長，線頭均按順時針方向套在緊固螺釘上進(jìn)行壓接，并按規(guī)定套齊編碼套管。 5、查線路無誤后，通電試運(yùn)轉(zhuǎn)。 6、其他要求參照實訓(xùn)任務(wù)1。 四、注意事項 1、兩個接觸器不能同時吸合，否則會出現(xiàn)主電源的相間短路。 2、為實現(xiàn)該功能，在控制電路上必須加裝互鎖電路，具體接線方法是：將KM2的一對動斷觸點串接在KM2的線圈回路中，將KM2的一對動斷觸點串接KM1的線圈回路中，實現(xiàn)接觸器互鎖的功能（在接線時，不要錯將接觸器互鎖的動斷觸點接到自身的線圈同路中去，這樣會造成接觸器無法正常吸合）。 3 、在主電路換相時，應(yīng)注意只能對換兩相，若是在接觸器進(jìn)線側(cè)換相，出線側(cè)就不應(yīng)再換，否則電動機(jī)只能單方向運(yùn)轉(zhuǎn)，不能實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)功能。 4、通電試車前的檢查。 ①將萬用表置于R100擋，兩表筆接于控制電源線上，接下SB2(或SB1)按鈕，萬用表應(yīng)指示出一個接觸器的線圈直流電阻值。 ②按下SB1，萬用表指針指向“∞”。 ③檢查完畢，確認(rèn)互鎖正確，方可通電試車。 引導(dǎo)并講解 講解 舉例講解 講解，適當(dāng)舉例 講解 舉例練習(xí) 提問 講解