第4章電機與低壓電器實用汽車電工電子技術知識目標1.了解三相異步電動機的基本結構及工作原理。2.了解單相異步電動機的結構與使用。3.熟悉常用低壓電器的結構及用途。4.了解三相交流發(fā)電機的結構及工作原理。技能目標1.能拆裝三相異步電動機。2.能對簡單的電機控制電路進行檢修。3.識別常見低壓電器及電路符號。交流電動機電機的分類電動機：電能轉換成機械能發(fā)電機：其他形式的能量轉換成電能異步機同步機三相、單相鼠籠式、繞線式4.1三相異步電動機的基本結構定子（固定部分）

轉子（旋轉部分）兩個基本部分：三相籠型異步電動機的結構

機座定子繞組銘牌數據出線端子定子定子鐵心

定子繞組

機座

作用是作為異步電動機主磁通磁路的一部分及安放定子繞組，由表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成，為了安放定子繞組，在定子鐵心內圓開有均勻分布的槽

是異步電動機定子的電路部分，是三相對稱繞組，它由三個完全相同的繞組所組成，每個繞組即一相，三個繞組在空間相差120o電角度機座的作用是支撐定子鐵心，轉子通過軸承、端蓋固定在機座上，所以要求它有足夠的機械強度，并具有一定的散熱能力

轉子轉子鐵心

轉子繞組

轉軸

作用也是組成電機主磁路的一部分及安放轉子繞組，由外圓沖有均勻槽口、互相絕緣的硅鋼片疊壓而成，中、小型電機的轉子鐵心一般都直接固定在轉軸上分為籠型轉子和繞線式轉子兩種,籠型轉子常用裸銅條插入轉子槽中，銅條兩端用短路環(huán)焊接起來；線繞式轉子也是一個對稱三相繞組，通常接成星形，其三根引出線分別與固定在轉軸上相互絕緣的滑環(huán)相連轉軸的作用是支撐轉子鐵心，輸出轉矩，所以它必須有足夠的機械強度和剛度，以防斷裂并保證氣隙均勻。轉軸一般用中碳鋼制成，軸伸端有鍵槽，以固定帶輪或聯軸器鼠籠式轉子轉軸軸承轉子繞線式轉子

鐵心繞組轉軸4.2三相異步電動機的工作原理演示實驗（右手定則）（左手定則）B:磁感應強度v:切割速度l:導線長度磁極旋轉導線切割磁力線產生感應電動勢閉合導線產生電流通電導線在磁場中受力

1.線圈跟著磁鐵轉→兩者轉動方向一致異步

2.線圈比磁場轉得慢結論4.2.1

旋轉磁場1.旋轉磁場的產生

在三相異步電動機的定子鐵心中放有三相對稱繞組，在該三相對稱繞組中通入三相對稱交流電流，就可產生一“旋轉磁場”代替演示實驗中的磁鐵。AXYCBZAXBYCZ合成磁場方向：向下參考方向：繞組始端到末端的方向AXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其他電流角度下的磁場方向

可見，當定子繞組中通入三相電流后，它們共同產生的合成磁場是隨著電流的交變而在空間不斷地旋轉著，這就是旋轉磁場。

2.旋轉磁場的轉向

當通入定子繞組的三相電流的相序為A-B-C時，旋轉磁場的轉向與這個順序是一致的，可見磁場的轉向與定子繞組中的電流相序有關。旋轉方向取決于三相電流的相序。改變電機旋轉方向的方法：換接其中兩相4.2.2旋轉磁場的轉速AXYCBZAXYCBZAXYCBZ

旋轉磁場的轉速決定于磁場的極數，在一對極的情況下，當電流交變一次時，磁場恰好在空間旋轉了一周。N0=60f（r/min）

旋轉磁場具有兩對極時，當電流從ωt=0°到ωt=60°經歷了60°時，磁場在空間僅旋轉了30°。比P=1時轉速慢了一半，即N0=60f/2（r/min）

所以，旋轉磁場的轉速n0決定于電流頻率f1和磁場的極對數p，可推出：極對數每個電流周期磁場轉過的空間角度同步轉速4.2.3電動機的旋轉原理

在電動機定子繞組中通入三相對稱交流電流后，產生旋轉磁場。

旋轉磁場的磁力線切割轉子導條，導條中就感應出電動勢。

在電動勢的作用下，閉合的導條中就有電流，該電流與旋轉磁場相互作用，使轉子導條受到電磁力作用。由電磁力產生電磁轉矩，轉子就轉動起來。電動機轉速和旋轉磁場同步轉速的關系電動機轉速:電機轉子轉動方向與磁場旋轉的方向一致，但

異步電動機無轉矩轉子與旋轉磁場間沒有相對運動無轉子電動勢（轉子導體不切割磁力線）無轉子電流提示：如果異步電動機運行中:轉差率：電動機起動瞬間:（轉差率最大）4.2.4轉差率同步轉速：旋轉磁場的轉速4.2.5異步電動機的工作過程空載運行

空載運行指電動機的定子繞組接到三相電源，電動機軸上未帶機械負載的運行狀態(tài)。

負載運行負載運行指電動機的定子繞組接到三相電源，電動機軸上帶機械負載的運行狀態(tài)。4.3三相異步電動機的銘牌型號

磁極數(極對數p=2)例如：Y112M－4

用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數。機座長度代號機座中心高（mm）三相異步電動機教材表4-2中列出了各種電動機的系列代號。異步電動機產品名稱代號產品名稱異步電動機繞線式異步電動機防爆型異步電動機高起動轉矩異步電動機新代號漢字意義老代號Y異異繞異爆異起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO（1）額定功率PN額定功率是指電動機在額定運行時軸上輸出的機械功率P2，它不等于從電源吸取的電功率P1。鼠籠電動機

=72％~93％1.技術數據例如：380/220V、Y/是指線電壓為380V時采用Y聯結；線電壓為220V時采用聯結。說明：一般規(guī)定，電動機的運行電壓不能高于或低于額定值的5%。因為在電動機滿載或接近滿載情況下運行時，電壓過高或過低都會使電動機的電流大于額定值,從而使電動機過熱。（2）額定電壓UN電動機在額定運行時定子繞組上應加的線電壓有效值。

三相異步電動機的額定電壓有380V、3000V及6000V等多種。（3）額定電流IN例如：Y/6.73/11.64A

表示星形聯結下電動機的線電流為6.73A；三角形聯結下線電流為11.64A。兩種接法下相電流均為6.73A。電動機在額定運行時定子繞組的線電流值。（4）額定轉速nN電動機在額定電壓、額定負載下運行時的轉速。（5）額定頻率fN表示電動機定子繞組所接電源的頻率。

2.接法接線盒定子三相繞組的聯結方法。通常V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U1Y聯結W1U1V1W2U2V2聯結4.絕緣等級

指電機絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分為Y、A、E、B、F、H、C七級，Y級最低(90oC)，C級最高(＞

180oC)。3.防護方式表示電動機外殼防護的方式為封閉式電動機。5.工作制指電動機在額定條件下，允許連續(xù)使用的時間，一般有連續(xù)、短時和斷續(xù)三種。

案例4.1拆裝一臺三相交流異步電動機，熟悉三相交流異步電動機的結構。三相異步電動機一臺、兆歐表、常用電工工具、活動扳手、手錘、紫銅棒、木錘、拉具等

工具

三相異步電動機一臺、兆歐表、常用電工工具、活動扳手、手錘、紫銅棒、木錘、拉具等。

操作步驟拆除電動機外部連接導線，做好線頭對應的連接標記；

用硬物或油漆在端蓋與機座止口處做好明顯標記；

有聯軸器的電動機要做好電動機軸伸端與聯軸器上的尺寸標記，再用拉具拉下聯軸器；把軸承的外蓋螺栓松下,卸下軸承外蓋；

清除電動機內部的灰塵和雜物，若軸承潤滑油已臟，則需更換潤滑油脂

；測量電動機各繞組的對地絕緣電阻

；重新裝配好電動機，按所做標記校正電刷的位置

。注意：軸承若無需更換，不必拆卸取出

裝配時，擰緊端蓋螺母時，必須四周用力均勻，按對角線上下左右擰緊，不能先將一個螺母擰緊后再擰另一個螺母。

單相異步電動機的容量一般在750W以下，與同容量的三相異步電動機相比，它的體積較大，運行性能較差，但是它結構簡單、成本低廉、運行可靠、維修方便，通常廣泛應用在小容量的場合，如家用電器（電風扇、電冰箱、洗衣機等）、空調設備、電動工具（如油泵、砂輪機）、醫(yī)療器械及輕工設備中。4.4單相異步電動機采用單相交流電源供電的電動機稱為單相異步電動機。洗衣機電機油煙機電機電動車電機家用空調電機

為使電動機能自行起動和改善運行性能，除工作繞組（又稱主繞組）外，在定子上還安裝一個輔助的起動繞組（又稱副繞組）。兩個繞組在空間相距900或一定的電角度。

與三相感應電動機相似，單相異步電動機包括定子和轉子兩大部分。轉子結構都是籠型的，定子鐵心由硅鋼片疊壓而成。定子鐵心上嵌有定子繞組。

單相感應電動機正常工作時，一般只需要單相繞組即可，但單相繞組通以單相交流電時產生的磁場是脈動磁場，單相運行的電動機沒有起動轉矩。單相異步電動機的結構及特點1）定子具有空間不同相位的2個繞組。

2）兩相繞組中通入不同相位的交流電流，分相產生旋轉磁場。

3）電容器C配得合適，可使超前900→圓形旋轉磁勢，TS↑，IS↓。超前900電容分相式異步電動機原理圖

4.4.1電容分相式單相異步電動機

特點：起動轉距較大，起動電流也較大，應用在空氣壓縮機、電冰箱、水泵、電扇(70W)等滿載起動的場合。應用最普遍旋轉磁場的產生

4.4.2罩極式單相異步電動機

罩極式單相異步電動機

罩極式單相異步電動機結構較簡單，其定子大多做成凸極式的，由硅鋼片疊壓而成，轉子仍為籠形。一般有二極和四極兩種，在每個極面的1/3~1/4處開有小槽，在較小磁極上套有銅短路環(huán)，就好像把這部分的磁極罩起來一樣，所以稱為罩極電動機。罩極式單相異步電動機不能改變轉向，它的起動轉矩較分相式單相異步電動機的小，一般用在空載或輕載起動的臺扇、排風機等設備中。案例4.2拆裝一臺單相異步電動機，熟悉單相異步電動機的結構。工具

單相異步電動機一臺、兆歐表、常用電工工具、活動扳手、手錘、紫銅棒、木錘、拉具等。

操作步驟同【案例4.1】4.5常用低壓電器手動電器自動電器刀開關組合開關按鈕……接觸器繼電器行程開關……由操作人員手動操縱按照指令、信號或某個物理量的變化而自動動作額定電壓等級在交流1200V、直流1500V以下的電器

1.閘刀開關控制對象：380V，5.5kW以下小電動機

考慮到電動機較大的起動電流，刀閘的額定電流值一般選擇：（3～5）異步電動機額定電流電路符號QS2.鐵殼開關

鐵殼開關外形鐵殼開關與閘刀開關的不同之處是將熔斷器和刀片與刀座等安裝在薄鋼板制成的防護外殼內在鐵殼內部裝有速斷彈簧，用以加快刀片與刀座分斷速度，減少電弧3.組合開關

組合開關外形組合開關也稱為轉換開關，它是一種手動電器。組合開關的結構主要由靜觸點、動觸點和絕緣手柄組成。

組合開關一般在電氣設備中，用作不頻繁地接通和分斷電路，接通電源和負載，控制小容量三相異步電動機的正、反轉及Y-△起動等用途。4.按鈕常開(動合)按鈕電路符號SB復合按鈕：常開按鈕和常閉按鈕做在一起。電路符號SB常閉(動斷)按鈕電路符號SB作用：接通或斷開控制電路復位彈簧支柱連桿常閉靜觸頭橋式靜觸頭常開靜觸頭外殼4SBSBSB結構符號名稱常閉按鈕(停止按鈕)常開按鈕(起動按鈕)復合按鈕1234123按鈕帽5.熔斷器符號FU熔斷器額定電流IF的選擇(1)電燈、電爐等電阻性負載IF>IL(3)頻繁起動的電動機(2)單臺電動機用于低壓線路中的短路保護。

常用的熔斷器有插入式熔斷器、螺旋式熔斷器、管式熔斷器和有填料式熔斷器。6.交流接觸器用來接通或斷開電動機或其他設備的主電路。構成：主要由電磁鐵和觸點兩部分組成，觸點又可分為主觸點和輔助觸點。交流接觸器的外形與結構