項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)任務(wù)一單相變壓器的使用與維護(hù)一、單相變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器作為一種靜止的電氣設(shè)備，其基本結(jié)構(gòu)主要是鐵芯、繞組及其他部件。圖１－１所示為變壓器的組成結(jié)構(gòu)。１.鐵芯———變壓器的磁路部分鐵芯主要由鐵芯柱和鐵軛兩部分構(gòu)成，鐵芯柱上套裝變壓器繞組線圈，鐵軛起連接鐵芯柱使磁路閉合的作用。１）鐵芯材料下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)對(duì)鐵芯的要求是導(dǎo)磁性能要好，因此為了減小磁阻、減小交變磁通在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗，變壓器的鐵芯大多采用０.３５ｍｍ的薄硅鋼片疊裝而成。硅鋼片分為熱軋硅鋼片和冷軋硅鋼片兩類，冷軋硅鋼片的導(dǎo)磁性能較好，鐵耗較小，是目前制作變壓器鐵芯的主要材料。２）鐵芯結(jié)構(gòu)按照繞組套入鐵芯的形式，變壓器的鐵芯可以分為心式和殼式兩種基本形式。心式：繞組分裝在兩個(gè)鐵芯柱上。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、用鐵量較少、散熱條件較好，適用于容量大、電壓高的變壓器,如圖１-２（ａ）所示。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)殼式：繞組裝在同一個(gè)鐵芯上，繞組呈上下纏繞或里外纏繞，機(jī)械強(qiáng)度好，但制造工藝復(fù)雜，且外層繞組需用的銅線較多，適用于小型特殊變壓器，如圖１－２（ｂ）所示。２.繞組———變壓器的電路部分繞組是變壓器的電路部分，它主要由絕緣良好的銅或鋁的漆包線、紗包線或絲包線繞制而成的，對(duì)繞組的電氣、耐熱、機(jī)械等性能均有嚴(yán)格的要求，以保證變壓器安全運(yùn)行。在變壓器中，接到高壓側(cè)的繞組稱為高壓繞組，接到低壓側(cè)的繞組稱為低壓繞組。高低壓繞組按安放形式的不同可分為同心式繞組和交疊式繞組。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)（１）同芯式繞組：高、低壓線圈繞在同一鐵芯柱上，同心排列。一般高壓線圈排在外側(cè)，低壓線圈排在內(nèi)側(cè)，這樣有利于對(duì)鐵芯的絕緣。變壓器高、低壓繞組與鐵芯之間都留有一定的絕緣間隙，并以絕緣筒（一般采用木紙或鋼紙板絕緣圓筒）隔開，如圖１－３（ａ）所示。同芯式繞組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，國(guó)產(chǎn)電力變壓器均采用這種結(jié)構(gòu)。（２）交疊式繞組：又稱為餅式繞組，是把變壓器的高、低壓繞組分別繞成若干個(gè)“餅式”繞組，高、低壓“餅式”繞組交替地套裝在鐵芯柱上，如圖１－３（ｂ）所示。為便于絕緣，鐵芯柱兩端靠近鐵軛外總是套裝低壓繞組。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)交疊式繞組因其結(jié)構(gòu)比較牢固，電氣上易構(gòu)成多條支路并聯(lián)，但絕緣較復(fù)雜，主要應(yīng)用于低電壓、大電流的變壓器上，如電爐變壓器、電焊變壓器等。３.其他部件（１）油箱：由于存在變壓器鐵芯損耗與繞組損耗，這些損耗會(huì)使鐵芯與繞組發(fā)熱，影響變壓器的安全工作，因此，通常將裝好的變壓器鐵芯、繞組浸入變壓器油中進(jìn)行冷卻。另外變壓器油具有良好的絕緣作用。為了增加散熱面積，容量較大的變壓器，常采用帶有鋼管散熱器的外殼幫助散熱，這稱為油浸自冷式；裝有散熱風(fēng)扇協(xié)助散熱的，稱為油浸風(fēng)冷式；裝設(shè)油泵強(qiáng)迫使油在冷卻器中循環(huán)冷卻的，稱為強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻式。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)（２）儲(chǔ)油柜：儲(chǔ)油柜也稱為油枕，裝置在油箱上方，通過連通管與油箱連通，起到保護(hù)變壓器油的作用。（３）氣體繼電器（也稱為瓦斯繼電器）：氣體繼電器安裝在油箱和儲(chǔ)油柜的連接管道中間，是變壓器內(nèi)部故障的保護(hù)裝置。當(dāng)變壓器內(nèi)部絕緣被擊穿或匝間短路時(shí)，變壓器油和其他絕緣物分解氣體，氣壓增大，沖擊氣體繼電器，使其接點(diǎn)動(dòng)作，通過控制保護(hù)回路，及時(shí)發(fā)出故障信號(hào)或切除電源。（４）安全氣道（也稱為防爆管）：安全氣道是裝置在較大容量變壓器油箱頂上的一個(gè)鋼質(zhì)長(zhǎng)筒，下筒口與油箱連通，上筒口以玻璃板封口，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，壓力達(dá)到一定程度時(shí)，就把薄玻璃沖破，釋放變壓器內(nèi)部的壓力，防止變壓器爆炸。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)（５）絕緣套管：絕緣套管裝置在變壓器油箱蓋上面，以確保變壓器的引出線與油箱絕緣。（６）分接開關(guān)：分接開關(guān)裝置在變壓器油箱蓋上面，通過調(diào)節(jié)分接開關(guān)來改變?cè)@組的匝數(shù)，從而使副繞組的輸出電壓可以調(diào)節(jié)，以避免副繞組的輸出電壓因負(fù)載變化而過分偏離額定值，調(diào)節(jié)范圍為±５％。４.變壓器的分類（１）按照用途分，主要有電力變壓器、調(diào)壓變壓器、儀用互感器（如測(cè)量用電流互感器和電壓互感器）、供特殊電源用的變壓器（如整流變壓器、電爐變壓器、電焊變壓器、脈沖變壓器）。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)（２）按照繞組數(shù)目分，主要有雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器、自耦變壓器。（３）按照相數(shù)分，主要有單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。（４）按照冷卻方式分，主要有干式變壓器、充氣式變壓器、油浸式變壓器（按照冷卻條件，又可細(xì)分為自冷變壓器、風(fēng)冷變壓器、水冷變壓器、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷變壓器）。（５）按照調(diào)壓方式分，主要有無載調(diào)壓變壓器、有載調(diào)壓變壓器、自動(dòng)調(diào)壓變壓器。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)（６）按容量大小分，主要有小型變壓器、中型變壓器、大型變壓器和特大型變壓器。５.變壓器的銘牌數(shù)據(jù)為了保證變壓器的正常使用，在每臺(tái)變壓器的外殼上都附有銘牌，標(biāo)志其型號(hào)和主要參數(shù)。變壓器的銘牌數(shù)據(jù)主要包括以下內(nèi)容：（１）額定容量ＳＮ。ＳＮ是指變壓器的視在功率，表示變壓器在額定條件下的最大輸出功率。對(duì)于三相變壓器，額定容量是指三相容量之和。（２）額定電壓。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)額定電壓標(biāo)志銘牌上的各繞組在空載、額定分接下端電壓的保證值，其單位為Ｖ和ＫＶ。三相變壓器額定電壓為線電壓。（３）額定電流。額定電流是根據(jù)額定容量和額定電壓計(jì)算出的電流。（４）額定頻率。我國(guó)規(guī)定變壓器的額定頻率為５０Ｈｚ。二、單相變壓器的工作原理單相變壓器是指接在單相交流電源上，用來改變單相交流電壓的變壓器，其功率一般都比較小，主要應(yīng)用于機(jī)床設(shè)備控制電路、安全照明電路以及各種家用電器的電源適配器中。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)圖１－４所示是單相變壓器的工作原理，其中閉合鐵芯由絕緣硅鋼片疊合而成，原線圈（初級(jí)線圈）匝數(shù)用Ｎ１表示、副線圈（次級(jí)線圈）匝數(shù)用Ｎ２表示、輸入／輸出電壓和電流分別為Ｕ１、Ｉ１和Ｕ２、Ｉ２。當(dāng)變壓器的一次側(cè)繞組加上交流電壓時(shí)，該繞組中就會(huì)有交流電流流過，于是在鐵芯磁路中就產(chǎn)生了交變磁通，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，一次側(cè)和二次側(cè)繞組中都將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其大小分別為：上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)１.變壓器空載運(yùn)行———變壓器原邊接電源，副邊不接負(fù)載的狀態(tài)根據(jù)圖１－４，忽略變壓器一、二次側(cè)繞組的電阻和漏磁通及鐵芯的損耗時(shí)，原、副線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與輸入、輸出電壓相等，因此綜合式（１－１）和式（１－２）可知這說明變壓器一、二次側(cè)電壓比約等于變壓器一、二次側(cè)繞組的匝數(shù)比。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)變壓器通過改變一、二次側(cè)繞組的匝數(shù)比，就可以很方便地改變輸出電壓的大小。２.變壓器負(fù)載運(yùn)行———變壓器原邊接電源，副邊接負(fù)載的狀態(tài)圖１－５所示為單相變壓器負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)示意。當(dāng)變壓器的原邊繞組接上電源，副邊繞組接上負(fù)載后，副邊繞組中有電流Ｉ２流過，變壓器工作時(shí)，若電源電壓不變，鐵芯中的主磁通Φ也基本不變。因此，當(dāng)變壓器接入負(fù)載后，一次側(cè)繞組的磁動(dòng)勢(shì)Ｉ１Ｎ１和二次側(cè)繞組的磁動(dòng)勢(shì)Ｉ２Ｎ２與變壓器空載時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)Ｉ０Ｎ１基本相等，即上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)式（１－４）可以簡(jiǎn)化為：若不考慮式（１－５）中的符號(hào)，則有Ｉ１Ｎ１＝Ｉ２Ｎ２，即3.變壓器匹配運(yùn)行變壓器不僅具有電壓變換和電流變換的作用，還具有阻抗變換的作用。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)變壓器一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組的阻抗值分別如式（１－７）和式（１－８）所述：由此可以看出變壓器一次側(cè)、二次側(cè)繞組的阻抗比為：上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)在電子電路中，為了獲得較大的功率輸出，往往對(duì)輸出電路的輸出阻抗與所接的負(fù)載阻抗有一定的要求。因此可以通過改變變壓器一次側(cè)、二次側(cè)繞組的匝數(shù)比，改變變壓器一、二次側(cè)的阻抗比，進(jìn)而獲得所需的阻抗匹配。任務(wù)二三相變壓器的使用與維護(hù)一、三相變壓器的結(jié)構(gòu)三相變壓器由三臺(tái)單相變壓器按一定的方式組合而成，其鐵芯如圖１－６所示，當(dāng)三相繞組通入三相對(duì)稱交流電流時(shí)，其所產(chǎn)生的三相主磁通也是對(duì)稱的，即每相磁路都以其他兩相的鐵芯柱作為閉合回路。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)三相變壓器有三個(gè)高壓繞組，分別為１Ｕ、１Ｖ、１Ｗ相；有三個(gè)低壓繞組，分別為２ｕ、２ｖ、２ｗ相。同相繞組套在同一個(gè)鐵芯柱上。二、三相變壓器的銘牌銘牌是裝在變壓器外殼上的金屬標(biāo)牌，上面標(biāo)有型號(hào)、容量、額定值等參數(shù)，是用戶安全、經(jīng)濟(jì)、合理地使用變壓器的依據(jù)。三相變壓器的銘牌如圖１－７所示。１.型號(hào)型號(hào)可以表示變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、額定容量和高壓側(cè)的電壓等級(jí)。型號(hào)中各個(gè)符號(hào)的含義如圖１－８所示。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)２.額定電壓Ｕ１Ｎ／Ｕ２Ｎ在三相變壓器中，額定電壓是指線電壓。Ｕ１Ｎ是指變壓器一次側(cè)繞組的額定電壓；Ｕ２Ｎ是指一次側(cè)繞組為額定電壓時(shí)，二次側(cè)繞組的開路電壓，即Ｕ２０。圖１－７中變壓器銘牌的額定電壓Ｕ１Ｎ／Ｕ２Ｎ分別為１０ｋＶ／４００Ｖ。３.額定電流Ｉ１Ｎ／Ｉ２Ｎ在三相變壓器中，額定電流是指線電流。Ｉ１Ｎ／Ｉ２Ｎ是指變壓器一次側(cè)、二次側(cè)繞組連續(xù)運(yùn)行所允許通過的最大電流，即在某種冷卻方式和額定溫升條件下允許的滿載電流值。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)圖１－７中變壓器銘牌所示的額定電流Ｉ１Ｎ／Ｉ２Ｎ分別為２８.２７Ａ／７２１.７Ａ。４.額定容量ＳＮＳＮ是指變壓器的視在功率，表示變壓器在額定條件下的最大輸出功率。三相變壓器的額定容量ＳＮ＝Ｕ２ＮＩ２Ｎ。圖１－７中變壓器銘牌所示的額定容量為５００ｋＶＡ。５.短路電壓短路電壓又稱為阻抗電壓。它表示在額定電流時(shí)變壓器阻抗壓降的大小。通常用它與額定電壓Ｕ１Ｎ的百分比來表示。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)６.額定溫升額定溫升是變壓器在額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)允許超過周圍環(huán)境溫度的值。通常周圍環(huán)境溫度設(shè)為４０℃。此外，變壓器銘牌上還標(biāo)有相數(shù)（３）、頻率（５０Ｈｚ）、額定效率（９８.６％）、連接組別（Ｙｙｎ０）等參數(shù)。三、三相變壓器一次側(cè)繞組的連接三相變壓器一次側(cè)、二次側(cè)繞組根據(jù)不同需要，可以有星形和三角形兩種接法。一次側(cè)繞組星形接法用Ｙ表示，三角形接法用Ｄ表示。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)二次側(cè)繞組星形接法用ｙ表示，有中線時(shí)用ｙｎ表示，三角形接法用ｄ表示。三相變壓器一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組的首端分別用Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１和ｕ１、ｖ１、ｗ１標(biāo)記，末端分別用Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２和ｕ２、ｖ２、ｗ２標(biāo)記。三相變壓器一次側(cè)繞組的連接形式如圖１－９所示。１.星形接法將三個(gè)繞組的末端連在一起，再將三個(gè)繞組的首端引出箱外，其接線如圖１－９（ａ）所示。２.三角形接法上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)將三個(gè)繞組的各相首尾相連構(gòu)成一個(gè)閉合回路，把三個(gè)連接點(diǎn)接到電源上去，如圖１－９（ｂ）、圖１－９（ｃ）所示。四、三相變壓器的連接組別三相變壓器一次側(cè)、二次側(cè)繞組不同的接法，形成了不同的連接組別，也反映出不同的一次側(cè)、二次側(cè)線電壓之間的相位關(guān)系。現(xiàn)以Ｙｙｎ０連接組別的三相變壓器為例，說明三相變壓器連接組別的判斷方法，如圖１－１０所示。在圖１－１０中，同一鐵芯柱上的兩個(gè)繞組，不管它們屬于哪一相，只要兩個(gè)首端是同名端，則相電動(dòng)勢(shì)同相位；若兩個(gè)首端是異名端，則相電動(dòng)勢(shì)相位相反。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)根據(jù)相電動(dòng)勢(shì)的這種關(guān)系及三相對(duì)稱的原理，畫出一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組各個(gè)相電動(dòng)勢(shì)相量以及對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)相量和。Ｙｙｎ０表示高壓側(cè)為星形連接，低壓側(cè)為帶中線的星形連接，高壓側(cè)與低壓側(cè)的線電壓同相位。變壓器輸出為三相四線制，適用于同時(shí)有動(dòng)力負(fù)載和照明負(fù)載的場(chǎng)合。任務(wù)三特種變壓器的使用與維護(hù)在交流供電系統(tǒng)中運(yùn)行的是高電壓和大電流，為了監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行和記錄用電量，需要測(cè)量電壓和電流參數(shù)值。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)但如果直接使用電壓表和電流表進(jìn)行測(cè)量，不僅操作起來很危險(xiǎn)，而且由于被測(cè)數(shù)值相差巨大，比如電流大小范圍可從幾安培到上萬安培，所需要的儀表規(guī)格將很繁多。因此在實(shí)際生產(chǎn)中并不采取直接測(cè)量電壓和電流的方法，而是通過互感器按一定比例降低為標(biāo)準(zhǔn)值后間接測(cè)量。一、電流互感器電流互感器屬于儀用互感器的范疇，主要用來與儀表和繼電器等低壓電器組成二次回路，對(duì)一次回路進(jìn)行測(cè)量、控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)，主要用于電網(wǎng)中的大電流測(cè)量。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)在結(jié)構(gòu)上電流互感器與普通單相變壓器相似，它也有鐵芯和一次側(cè)繞組、二次側(cè)繞組，但它的一次側(cè)繞組匝數(shù)只有一匝或幾匝，導(dǎo)線橫截面較大，串聯(lián)在被測(cè)電路中。二次側(cè)繞組匝數(shù)很多，導(dǎo)線橫截面很小，與電流表串聯(lián)構(gòu)成閉合回路，電流互感器的外形和測(cè)量電路如圖１－１１所示。由變壓器的工作原理可知，若電流互感器二次側(cè)繞組的電流表讀數(shù)為Ｉ２，則一次側(cè)電路的被測(cè)電流Ｉ１為上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)在使用電流互感器時(shí)的注意事項(xiàng)如下：（１）二次側(cè)不允許開路，否則電流互感器處于空載運(yùn)行狀態(tài)，一次側(cè)繞組通過的電流稱為勵(lì)磁電流，它使鐵芯中的磁通和鐵耗猛增，導(dǎo)致鐵芯發(fā)熱燒壞繞組；另外電流互感器產(chǎn)生很大的磁通，使二次側(cè)繞組中感應(yīng)出很高電壓，危及人身安全或破壞繞組絕緣。（２）二次側(cè)繞組中裝卸儀表時(shí)，必須先將二次側(cè)繞組短路。（３）二次側(cè)必須可靠接地，以保證工作人員及設(shè)備的安全。二、電壓互感器電壓互感器屬于儀用互感器的范疇，主要用于電網(wǎng)中大電壓的測(cè)量。其結(jié)構(gòu)和普通降壓變壓器一樣，但它的變壓比更準(zhǔn)確。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)電壓互感器的一次側(cè)接高電壓，二次側(cè)接電壓表，電壓互感器的外形與測(cè)量電路如圖１－１２所示。由變壓器的工作原理可知，若電壓互感器二次側(cè)繞組的電壓表讀數(shù)為Ｕ２，則一次電路的被測(cè)電壓Ｕ１為電壓互感器二次側(cè)所接的電壓表刻度實(shí)際上已經(jīng)被放大了Ｋ倍，按圖１－１２接線可以直接讀出一次側(cè)的被測(cè)數(shù)值。在使用電壓互感器時(shí)的注意事項(xiàng)如下：上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)（１）二次側(cè)不允許短路，否則當(dāng)二次側(cè)繞組短路時(shí)，將產(chǎn)生很大的短路電流，導(dǎo)致電壓互感器燒壞。（２）電壓互感器應(yīng)具有一定的額定容量，使用時(shí)，二次側(cè)不宜接過多的儀表，否則超過電壓互感器的額定值，使電壓互感器內(nèi)部阻抗壓降增大，影響測(cè)量的精確度。（３）二次側(cè)必須可靠接地，以保證工作人員及設(shè)備的安全。三、自耦變壓器自耦變壓器的“耦”是電磁耦合的意思，普通的變壓器是通過原、副邊線圈電磁耦合來傳遞能量，原、副邊沒有直接的電的聯(lián)系，而自耦變壓器的原、副邊有直接的電的聯(lián)系，它的低壓線圈就是高壓線圈的一部分，由于調(diào)節(jié)電壓方便，其在實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)中被廣泛使用。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)自耦變壓器接線圖如圖１－１３所示。由變壓器的工作原理可知，自耦變壓器的電壓比為：由式（１－１２）可知，只要改變自耦變壓器的匝數(shù)Ｎ２，即可調(diào)節(jié)其輸出電壓的大小。自耦變壓器既可以實(shí)現(xiàn)升壓也可以實(shí)現(xiàn)降壓，當(dāng)作為降壓變壓器使用時(shí)，從繞組中抽出一部分線匝作為二次繞組；當(dāng)作為升壓變壓器使用時(shí)，外施電壓只加在繞組的—部分線匝上。上一頁下一頁返回項(xiàng)目一變壓器的使用與維護(hù)自耦變壓器的特點(diǎn)如下：（１）是單線圈變壓器，一、二次側(cè)共用一個(gè)繞組。（２）是一、二次側(cè)繞組既有磁耦合，又有電聯(lián)系的變壓器。（３）二次側(cè)功率部分通過磁耦合關(guān)系得到，一部分直接從電源得到。（４）具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省用銅量、效率比一般變壓器高等優(yōu)點(diǎn)。（５）缺點(diǎn)是一次側(cè)、二次側(cè)電路中有電的聯(lián)系，可能發(fā)生把高電壓引入低繞組的危險(xiǎn)事故，很不安全，因此要求在使用時(shí)必須正確接線，且外殼必須接地。上一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝子項(xiàng)目一初識(shí)直流電機(jī)任務(wù)一直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)與銘牌直流電機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛采用，如電動(dòng)自行車、電動(dòng)叉車、電動(dòng)汽車、電動(dòng)牽引車、電動(dòng)玩具及電動(dòng)工具等。了解和掌握直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理是非常重要的。一、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電機(jī)是直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的總稱。直流電機(jī)是可逆的，即一臺(tái)直流電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，又可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。當(dāng)用作發(fā)電機(jī)時(shí)，其將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；當(dāng)用作電動(dòng)機(jī)時(shí)，其將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝直流電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子（電樞）兩大部分構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖１－２３所示。１.定子部分定子的主要作用是產(chǎn)生主磁場(chǎng)并作為機(jī)械支撐，它主要由主磁極、換向（磁）極、機(jī)座和電刷裝置組成。圖１－２４所示為定子的結(jié)構(gòu)剖面圖。１）主磁極主磁極是一種電磁鐵，它的主要作用是產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)。圖１－２５所示是主磁極的裝配圖。主磁極的鐵芯用１～１.５ｍｍ厚的低碳鋼板沖片疊壓緊固而成。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝把事先繞制好的勵(lì)磁繞組套在主極鐵芯外面，整個(gè)主磁極再用螺釘固定在機(jī)座的內(nèi)表面。各主磁極上的勵(lì)磁繞組連接必須使通過勵(lì)磁電流時(shí)，相鄰磁極的極性呈Ｎ極和Ｓ極交替的排列，為了讓氣隙磁密沿電樞圓周方向的氣隙空間里分布得更加合理一些，鐵芯下部（稱為極靴）比套繞組的部分（稱為極身）寬。這樣也可使勵(lì)磁繞組牢固地套在鐵芯上。２）換向極換向極又稱附加極或間極，其作用是改善直流電機(jī)的換向性能，消除直流電機(jī)帶負(fù)載時(shí)換向器產(chǎn)生的有害火花。換向極是由鐵芯和套在鐵芯上的換向極繞組組成的。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝鐵芯常用整塊鋼板或厚鋼板制成，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。換向極的數(shù)目一般與主磁極的數(shù)目相同，只有小功率的直流電機(jī)不裝換向極或裝設(shè)只有主磁極數(shù)目一半的換向極。３）機(jī)座機(jī)座是直流電機(jī)的外殼，一方面用來固定主磁極、換向極和端蓋等，另一方面也是電機(jī)磁路的一部分，這部分磁路稱為定子磁軛。為了保證良好的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)磁性能，機(jī)座一般采用鑄鋼制造或用厚鋼板卷制焊接而成。４）電刷裝置上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝電刷裝置的作用是固定電刷，并使電刷與旋轉(zhuǎn)的換向器保持滑動(dòng)接觸，將轉(zhuǎn)子繞組與外電路接通，使電流經(jīng)電刷輸入轉(zhuǎn)子或從轉(zhuǎn)子輸出。電刷裝置由電刷、刷握、壓緊彈簧以及匯流條等構(gòu)成。２.轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩，它主要由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇組成。圖１－２６所示為轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)。１）電樞鐵芯電樞鐵芯作用有兩個(gè)，一個(gè)是作為主磁路的主要部分；另一個(gè)是嵌放電樞繞組。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝通常用０.３５～０.５ｍｍ厚的涂有絕緣漆的硅鋼片的沖片疊壓而成，固定在轉(zhuǎn)軸上。２）電樞繞組電樞繞組是由許多按一定規(guī)律排列和連接的線圈組成的，它是直流電機(jī)的主要電路部分，是通過電流和感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)以實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵性部件，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流和電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生，機(jī)械能和電能的相互轉(zhuǎn)換都在這里進(jìn)行。３）換向器換向器也是直流電機(jī)的重要部件。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝在直流發(fā)電機(jī)中，它的作用是將繞組內(nèi)的交變電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為電刷端上的直流電動(dòng)勢(shì)；在直流電動(dòng)機(jī)中，它將電刷上所通過的直流電流轉(zhuǎn)換為繞組內(nèi)的交變電流。換向器由多個(gè)相互絕緣的換向片組成，換向片之間用云母絕緣。二、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式與銘牌１.直流電機(jī)的勵(lì)磁方式直流電機(jī)的勵(lì)磁方式是指勵(lì)磁繞組中勵(lì)磁電流的獲得方式。直流電機(jī)的運(yùn)行特性與它的勵(lì)磁方式有很大的關(guān)系。直流電機(jī)的勵(lì)磁方式可以分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)。復(fù)勵(lì)又可分為積復(fù)勵(lì)和差復(fù)勵(lì)。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝直流電機(jī)的勵(lì)磁方式如圖１－２７所示，圖中Ｉｆ為勵(lì)磁電流，Ｉａ為電樞電流。１）他勵(lì)直流電機(jī)他勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁電源和電樞電源分別為獨(dú)立電源，這兩個(gè)電源的電壓可以相同也可以不同。他勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁電流與電樞電流無關(guān)，不受電樞回路的影響。他勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性較硬，適用于精密加工的直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)。２）并勵(lì)直流電機(jī)并勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁電源與電樞電源由同一電源供電，與他勵(lì)方式相比，其可節(jié)省一個(gè)直流電源。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝并勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性基本上與他勵(lì)直流電機(jī)相同，機(jī)械特性較硬，一般用于恒壓拖動(dòng)系統(tǒng)。中小型直流電動(dòng)機(jī)多采用并勵(lì)方式。３）串勵(lì)直流電機(jī)串勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)后，再接于直流電源。為了減小勵(lì)磁繞組的電壓降和銅耗，勵(lì)磁繞組通常用截面積較大的導(dǎo)線繞成，且匝數(shù)較少。串勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性較軟，主要應(yīng)用于電動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)。４）復(fù)勵(lì)直流電機(jī)復(fù)勵(lì)直流電機(jī)有兩個(gè)勵(lì)磁繞組，即并勵(lì)繞組和串勵(lì)繞組。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝若串勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)與并勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)方向相同，則稱為積復(fù)勵(lì)；若兩個(gè)磁通勢(shì)方向相反，則稱為差復(fù)勵(lì)。積復(fù)勵(lì)直流電機(jī)具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，機(jī)械特性較軟，介于并勵(lì)直流電機(jī)與串勵(lì)直流電機(jī)之間。它多用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求較大，轉(zhuǎn)速變化不大的場(chǎng)合。差復(fù)勵(lì)直流電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，機(jī)械特性較硬，一般用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求較小的小型恒壓拖動(dòng)系統(tǒng)中。２.直流電機(jī)的銘牌每臺(tái)直流電機(jī)的機(jī)座表面上都有一塊銘牌，上面標(biāo)注了電機(jī)的額定參數(shù)，它是正確選擇和合理使用電機(jī)的依據(jù)。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝某直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)見表１－９。１）型號(hào)如型號(hào)Ｚ３－９５的含義為：“Ｚ”表示一般用途的直流電機(jī)，“３”表示第三次改型設(shè)計(jì)，數(shù)字“９”代表機(jī)座號(hào)，“５”表示鐵芯長(zhǎng)度。２）額定功率額定功率指電機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的輸出功率，對(duì)發(fā)電機(jī)來說是指線端輸出的電功率，等于額定電壓與額定電流的乘積，即ＰＮ＝ＵＮＩＮ；對(duì)電動(dòng)機(jī)來說是指其軸上輸出的機(jī)械功率，等于額定電壓與額定電流之積再乘以額定效率，即ＰＮ＝ηＮＵＮＩＮ。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝額定功率的單位為Ｗ或ｋＷ。３）額定電壓額定電壓用ＵＮ表示，指在額定運(yùn)行狀態(tài)下，直流發(fā)電機(jī)的輸出電壓或直流電動(dòng)機(jī)的輸入電壓，單位為Ｖ。４）額定電流額定電流用ＩＮ表示，是指額定負(fù)載時(shí)允許電機(jī)長(zhǎng)期輸入（電動(dòng)狀態(tài)）或輸出（發(fā)電狀態(tài)）的電流，單位為Ａ。５）額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速用ｎＮ表示，是指電機(jī)在額定電壓和額定負(fù)載時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度，單位為ｒ／ｍｉｎ。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)，若各個(gè)物理量都與它的額定值一樣，就稱為額定運(yùn)行狀態(tài)或額定工況。在額定狀態(tài)下，直電機(jī)能可靠地工作，并具有良好的性能。但實(shí)際應(yīng)用中，直流電機(jī)不總是運(yùn)行在額定狀態(tài)。如果流過直流電機(jī)的電流小于額定電流，稱為欠載運(yùn)行；超過額定電流，稱為過載運(yùn)行。長(zhǎng)期過載或欠載運(yùn)行都不好。長(zhǎng)期過載運(yùn)行有可能因過熱而損壞電機(jī)；長(zhǎng)期欠載運(yùn)行，電機(jī)沒有得到充分利用，效率降低，不經(jīng)濟(jì)。為此選擇電機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的要求，盡量讓電機(jī)工作在額定狀態(tài)。任務(wù)二直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的工作原理是基于電磁感應(yīng)定律和電磁定律。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝直流電機(jī)是根據(jù)載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力這一基本原理工作。直流發(fā)電機(jī)是根據(jù)切割磁場(chǎng)的導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)這一基本原理工作。一、直流電動(dòng)機(jī)工作原理分析圖１－２８所示是一臺(tái)最簡(jiǎn)單的直流電動(dòng)機(jī)的模型。定子是兩個(gè)在空間上固定的主磁極Ｎ和Ｓ。在主磁極之間，有一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈，就是轉(zhuǎn)子，有效邊為ａｂ和ｃｄ，接到換向片上。為了使線圈與外電路接通，換向器與空間固定的電刷Ａ、Ｂ相接觸。當(dāng)電刷Ａ接直流電源的正極，電刷Ｂ接直流電源的負(fù)極時(shí)，電流將從電刷Ａ通過換向片流入線圈ａｂｃｄ，并從電刷Ｂ流出。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝Ｎ極下線圈有效邊的電流方向是ａ→ｂ，Ｓ極下線圈有效邊的電流方向是ｃ→ｄ。根據(jù)電磁力定律，線圈ａｂ邊和ｃｄ邊將分別受到電磁力的作用，電磁力的方向可按左手定則確定。在圖示瞬時(shí)，線圈ａｂ邊的受力方向?yàn)樽杂蚁蜃螅悖溥叺氖芰Ψ较蜃宰笙蛴?，兩個(gè)電磁力對(duì)轉(zhuǎn)軸形成逆時(shí)針方向作用的力矩，即電磁轉(zhuǎn)矩。在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子將按照逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了１８０°后，導(dǎo)體ｃｄ轉(zhuǎn)到Ｎ極下，導(dǎo)體ａｂ轉(zhuǎn)到Ｓ極下時(shí)，由于直流電源供給的電流方向不變，仍從電刷Ａ流入，經(jīng)導(dǎo)體ｃｄ、ａｂ后，從電刷Ｂ流出。這時(shí)導(dǎo)體ｃｄ的受力方向變?yōu)閺挠蚁蜃?，?dǎo)體ａｂ的受力方向是從左向右，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍為逆時(shí)針方向。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝因此，電樞一經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于換向器配合電刷對(duì)電流的換向作用，直流電流交替地由導(dǎo)體ａｂ和ｃｄ流入，使線圈邊只要處于Ｎ極下，其中通過電流的方向便是由電刷Ａ流入的方向，而在Ｓ極下時(shí)，總是從電刷Ｂ流出的方向。這就保證了每個(gè)極下線圈邊中的電流始終是一個(gè)方向，從而形成一種方向不變的轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。這就是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。二、直流發(fā)電機(jī)工作原理分析直流發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)化模型如圖１－２９所示。當(dāng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞以恒速ｎ逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，在線圈邊ａｂ和ｃｄ中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向可以用右手定則確定。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝如圖瞬時(shí)，線圈ａｂ處于Ｎ極下，其電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)椋狻?，并通過換向片引到電刷Ａ，因此Ａ刷的極性為正，線圈ｃｄ邊處于Ｓ極下，電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)橛桑洹?，所以電刷Ｂ的極性為負(fù)。當(dāng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)過１８０°后，線圈ｃｄ邊電動(dòng)勢(shì)的方向變?yōu)椋恪?，ａｂ邊的電?dòng)勢(shì)方向變?yōu)椋帷狻ｋm然兩個(gè)線圈邊的電動(dòng)勢(shì)方向都發(fā)生了改變，但由于ｃｄ邊通過換向片變?yōu)榕c電刷Ａ接觸，電刷Ａ仍為正極性。同理，可分析出電刷Ｂ仍為負(fù)極性。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝隨著轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)，線圈的每個(gè)有效邊交替切割Ｎ極和Ｓ極磁力線而感應(yīng)出交變電動(dòng)勢(shì)，但由于進(jìn)入到Ｎ極下的線圈邊總是和電刷Ａ相接觸，進(jìn)入到Ｓ極下的線圈邊總是和電刷Ｂ相接觸，因此電刷Ａ始終是正極性，電刷Ｂ始終是負(fù)極性，所以在電刷Ａ、Ｂ之間引出的是方向不變的直流電動(dòng)勢(shì)。任務(wù)三直流電機(jī)的機(jī)械特性一、直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩１.直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，轉(zhuǎn)子繞組中每根導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如下：上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組由許多導(dǎo)體按照一定規(guī)律連接，每并聯(lián)支路所有導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都是疊加的，即轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)等于并聯(lián)支路中每根導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的線速度ｖ與轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速ｎ成正比。根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)、繞指規(guī)律和電磁感應(yīng)的有關(guān)知識(shí)可以寫出轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為：直流電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向在實(shí)際中由右手定則判定。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝它是由磁場(chǎng)方向和轉(zhuǎn)速方向來確定的，只要改變其中一個(gè)量的方向，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向就會(huì)改變。當(dāng)直流電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與電樞電流的實(shí)際方向相反，電機(jī)吸收電網(wǎng)電能，故稱這時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為反電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)直流電機(jī)運(yùn)行于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與電樞電流的實(shí)際方向相同，電樞繞組通過電刷輸出電能。２.直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Ｔｅ是由轉(zhuǎn)子繞組通入直流電后，在主磁場(chǎng)的作用下使得轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)體受到力Ｆ的作用而形成的。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝根據(jù)電磁力定律，轉(zhuǎn)子繞組通入直流電后，每根有效導(dǎo)體受到的電磁力可以表示為：直流電機(jī)受到的電磁轉(zhuǎn)矩Ｔｅ是由所有有效的導(dǎo)體所受電磁力共同產(chǎn)生的，正比于電磁力Ｆ，根據(jù)電磁感應(yīng)的有關(guān)知識(shí)推導(dǎo)出電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式為：二、直流電機(jī)的平衡方程式１.電動(dòng)勢(shì)平衡方程式上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝他勵(lì)直流電機(jī)的運(yùn)行等效電路圖如圖１－３０所示。由基爾霍夫電壓定律可知：２.功率平衡方程式由電動(dòng)勢(shì)平衡方程式（１－５０）可得電樞銅耗上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝所以三、直流電機(jī)的機(jī)械特性分析１.他勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性將公式Ｅａ＝Ｃｅ

?ｎ代入Ｕ＝Ｅａ＋ＩａＲａ，得出轉(zhuǎn)速特性方程式為：將公式Ｔｅ＝Ｃｍ?Ｉａ代入式（１－５３）可得機(jī)械特性方程：上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝假定電源電壓Ｕ、磁通Φ、轉(zhuǎn)子回路電阻Ｒ都為常數(shù)，則式（１－５４）可以寫為２.他勵(lì)直流電機(jī)的固有機(jī)械特性在Ｕ＝ＵＮ，Φ＝ΦＮ，Ｒａｄ＝０的條件下，電機(jī)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性。根據(jù)固有機(jī)械特性的定義，可得固有特性方程為：上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝固有特機(jī)械特性曲線是一條斜率為的直線，如圖１－３１所示。３.他勵(lì)直流電機(jī)的人為機(jī)械特性在固有機(jī)械特性方程式中，當(dāng)電壓Ｕ、磁通Φ、轉(zhuǎn)子回路電阻中任意一個(gè)參數(shù)改變而獲得的特性，稱為直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性，以下分別加以討論。１）轉(zhuǎn)子回路串接電阻Ｒａｄ時(shí)的人為機(jī)械特性上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝在Ｕ＝ＵＮ，Φ＝ΦＮ，Ｒ＝Ｒａ＋Ｒａｄ即在保持電壓及磁通不變的條件下，轉(zhuǎn)子回路串接電阻Ｒａｄ時(shí)，人為機(jī)械特性方程式為：由此可見，通過在轉(zhuǎn)子回路串接適當(dāng)?shù)碾娮?，可以改變機(jī)械特性曲線的硬度。這將有助于分析直流電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串接電阻起動(dòng)和調(diào)速的原理。２）改變轉(zhuǎn)子電壓Ｕ時(shí)的人為機(jī)械特性上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝在Φ＝ΦＮ，Ｒ＝Ｒａ的條件下，改變轉(zhuǎn)子電壓Ｕ時(shí)的人為機(jī)械特性方程式為：由式（１－５８）可知，在改變轉(zhuǎn)子電壓時(shí)，特性曲線的斜率保持不變，但與ｎ軸的交點(diǎn)隨著電壓成正比而變化。一般要求外加電壓不超過電機(jī)的額定值，所以只能減小轉(zhuǎn)子電壓。因此人為機(jī)械特性如圖１－３３所示，其是一組斜率不變的、低于固有特性的平行線。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝３）改變磁通Φ時(shí)的人為機(jī)械特性一般電機(jī)在額定磁通下運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的磁路已接近飽和，因此，改變磁通實(shí)際上只能減弱磁通。在Ｕ＝ＵＮ，Ｒ＝Ｒａ時(shí)，減弱磁通時(shí)的人為機(jī)械特性方程式為：由式（１－５９）可以看出，特性方程與ｎ軸的交點(diǎn)和斜率與磁通成反比，減弱磁通時(shí)，ｎ軸交點(diǎn)升高，斜率增加，如圖１－３４所示。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝任務(wù)四直流電機(jī)的拆裝一、直流電機(jī)的拆卸步驟（１）拆去接至電機(jī)的所有連線；（２）拆除電機(jī)的地腳螺栓；（３）拆除與電機(jī)相連接的傳動(dòng)裝置；（４）拆去軸承端的聯(lián)軸器或帶輪；（５）拆去換向器端的軸承外蓋；（６）打開換向器端的視察窗，從刷盒中取出電刷，再拆下刷桿上的連接線；上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝（７）拆下?lián)Q向器端的端蓋，取出刷架；（８）用紙或布把換向器包好；（９）對(duì)于小型直流電機(jī)，可先把后端蓋固定螺栓松掉，用木槌敲擊前軸端，有后端蓋螺孔的用螺栓擰入螺孔，使端蓋止口與機(jī)座脫開，把帶有端蓋的電機(jī)轉(zhuǎn)子從定子內(nèi)小心地抽出；（10）對(duì)于中型直流電機(jī)，可將后端軸承蓋拆下，再卸下后端蓋；（１１）將電樞小心地抽出，防止損傷繞組和換向器；（１２）如發(fā)現(xiàn)軸承有異?，F(xiàn)象，可將軸承卸下。電機(jī)電樞、定子的零部件如有損壞，則繼續(xù)拆卸，并重點(diǎn)檢查和修復(fù)換向裝置。直流電機(jī)的拆卸分解如圖１－３５所示。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝二、直流電機(jī)的裝配步驟（１）清理零部件；（２）定子裝配；（３）裝軸承內(nèi)蓋及熱套軸承；（４）裝刷架于前端蓋內(nèi)；（５）將帶有刷架的端蓋裝到定子機(jī)座上；（６）將機(jī)座立放，機(jī)座在上，端蓋在下，并將電刷從刷盒中取出來，吊掛在刷架外側(cè)；（７）將轉(zhuǎn)子吊入定子內(nèi)，使軸承進(jìn)入端蓋軸承孔；（８）裝端蓋及軸承外蓋；上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝（９）將電刷放入刷盒內(nèi)并壓好；（１０）裝出線盒及接引出線；（１１）裝其余零部件；（１２）安裝好電機(jī)。三、拆裝時(shí)的注意事項(xiàng)（１）拆下刷架前，要作好標(biāo)記，便于安裝后調(diào)整電刷中性線的位置；（２）抽出電樞時(shí)要仔細(xì)，不要碰傷換向器及繞組；（３）取出的電樞必須放在木架或木板上，并用布或紙包好；（４）擰緊端蓋螺栓時(shí)，必須按對(duì)角線上下左右逐步擰緊；上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝（５）拆卸前對(duì)原有配合位置作一些標(biāo)記，以便組裝時(shí)恢復(fù)原狀；（６）測(cè)量電阻時(shí)必須注意：應(yīng)采用蓄電池或直流穩(wěn)壓電源；繞組中流過的電流一般不應(yīng)超過繞組額定電流的２０％；電流表和電壓表的讀數(shù)應(yīng)很快地同時(shí)讀出。子項(xiàng)目二直流電機(jī)的控制任務(wù)一直流電機(jī)的起動(dòng)與反轉(zhuǎn)要正確使用一臺(tái)電機(jī)，首先碰到的問題是怎樣把它開動(dòng)起來，要使電機(jī)起動(dòng)過程達(dá)到最優(yōu)要求，應(yīng)考慮的問題包括以下幾個(gè)方面：（１）起動(dòng)電流的大??；（２）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小；上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝（３）起動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短；（４）起動(dòng)過程是否平滑，即加速是否均勻；（５）起動(dòng)過程中的能量損耗和發(fā)熱量的大??；（６）起動(dòng)設(shè)備是否簡(jiǎn)單和可靠性如何。一、直流電機(jī)的起動(dòng)所謂電機(jī)的起動(dòng)，是指電機(jī)接通電源后，轉(zhuǎn)速由零上升到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的過程。對(duì)直流電機(jī)起動(dòng)的要求是，在保證起動(dòng)轉(zhuǎn)矩足夠大的前提下，盡量減小起動(dòng)電流。直流電機(jī)的起動(dòng)方法有：全壓起動(dòng)、降壓起動(dòng)、轉(zhuǎn)子回路串接電阻起動(dòng)。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝１.全壓起動(dòng)全壓起動(dòng)就是直流電機(jī)在額定電壓下直接起動(dòng)。起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流為：２.減壓起動(dòng)在電機(jī)起動(dòng)瞬間，ｎ＝０，Ｅａ＝０，Ｉ＝Ｕ/Ｒａ。如果降低電源電壓，就可以減小起動(dòng)電流。隨著轉(zhuǎn)速的上升，反電動(dòng)勢(shì)Ｅａ逐漸增大，將電源電壓逐步升到額定值，使電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝在整個(gè)起動(dòng)過程中，利用自動(dòng)控制裝置，使電壓連續(xù)升高，保持轉(zhuǎn)子電流為最大允許電流，從而使系統(tǒng)在較大的加速轉(zhuǎn)矩下迅速起動(dòng)。這是一種比較理想的起動(dòng)方法。降壓起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是既限制了起動(dòng)電流，起動(dòng)過程又平穩(wěn)、能量損耗又小。其缺點(diǎn)是必須有單獨(dú)的可調(diào)壓直流電源，起動(dòng)設(shè)備復(fù)雜、初期投資大，多用于要求經(jīng)常起動(dòng)的場(chǎng)合和大中型電機(jī)的起動(dòng)，實(shí)際使用的直流伺服系統(tǒng)多采用這種起動(dòng)方法。目前，廣泛應(yīng)用的是大功率半導(dǎo)體器件所組成的可控整流電源，它不僅可以用于直流電機(jī)的調(diào)速，而且還可用于降壓起動(dòng)。３.轉(zhuǎn)子回路串接電阻起動(dòng)上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝這種起動(dòng)方式是在直流電機(jī)起動(dòng)時(shí)，電樞繞組兩端加額定電樞電壓，在電機(jī)的電樞回路中串入合適的起動(dòng)電阻；隨著起動(dòng)過程的進(jìn)行，逐漸地將串接在電樞回路中的電阻逐級(jí)切除，直到電樞回路中的電阻只剩下電樞本身的電阻為止。直流電機(jī)電樞串接電阻起動(dòng)電路如圖１－３６所示。為什么要將起動(dòng)電阻分段切除？這是因?yàn)楫?dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來后，產(chǎn)生了反電動(dòng)勢(shì)Ｅａ，這時(shí)的電機(jī)起動(dòng)電流應(yīng)為：上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝二、直流電機(jī)的反轉(zhuǎn)直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為Ｔｅ＝ＣｍΦＩａ，由上式可知，要使直流電機(jī)反轉(zhuǎn)，只要改變電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方向，電機(jī)就可以反向運(yùn)行。改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向有兩種方法：一個(gè)是電樞繞組兩端極性不變，而將勵(lì)磁繞組反接；另一個(gè)是勵(lì)磁繞組極性不變而將電樞繞組反接。如果兩者同時(shí)改變，則電磁轉(zhuǎn)矩的方向不變。任務(wù)二直流電機(jī)的調(diào)速為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，工作機(jī)械的運(yùn)行速度不可能是單一的。應(yīng)按照工作機(jī)械的要求人為地調(diào)節(jié)拖動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行速度。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝所謂直流電機(jī)的調(diào)速，是指人為地改變電機(jī)的相關(guān)電氣參數(shù)，使其轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，從而達(dá)到預(yù)定的轉(zhuǎn)速。他勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性方程為：由上面的方程式可知，要使電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，有以下的三種方式：（１）改變電樞電壓調(diào)速；上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝（２）改變轉(zhuǎn)子回路電阻調(diào)速；（３）改變磁通調(diào)速。一、改變電樞電壓調(diào)速調(diào)速前，電機(jī)穩(wěn)定工作在圖１－３７所示的固有機(jī)械特性曲線１的ａ點(diǎn)上。這時(shí)如加在轉(zhuǎn)子兩端的電壓降低，在此瞬間電機(jī)的轉(zhuǎn)速由于慣性作用而來不及變化，電動(dòng)勢(shì)Ｅａ也來不及變化。由式（１－６０）可知，轉(zhuǎn)子電流Ｉａ將減小，這必將導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩Ｔｅ變小，電動(dòng)機(jī)將從ａ點(diǎn)瞬時(shí)過渡到人為機(jī)械特性曲線２的ｂ點(diǎn)。這時(shí)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速將下降。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝在轉(zhuǎn)速下降的同時(shí)，電動(dòng)勢(shì)Ｅａ也隨之減小，轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩又重新增大。當(dāng)轉(zhuǎn)子電流及電磁轉(zhuǎn)矩增加到原來與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡的數(shù)值時(shí)，電機(jī)便穩(wěn)定在人為機(jī)械特性曲線２的ｃ點(diǎn)上。如果轉(zhuǎn)子電壓下降幅度較大，使Ｕ＜Ｅａ，Ｉａ為負(fù)值，電機(jī)便過渡到回饋發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，從固有機(jī)械特性曲線１的ａ點(diǎn)瞬時(shí)過渡到另一人為機(jī)械特性曲線３的ｂ′點(diǎn)。這時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)能將變?yōu)殡娔芑仞侂娋W(wǎng)。電機(jī)在電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)速下降。隨后，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化沿著人為機(jī)械特性曲線３，從ｂ′點(diǎn)過渡到ｄ點(diǎn)，并以轉(zhuǎn)速ｎｄ的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行于ｄ點(diǎn)。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝這種調(diào)速方法的主要優(yōu)點(diǎn)有：電壓調(diào)節(jié)可以很細(xì)，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，平滑性很好；由于特性沒有軟化，相對(duì)穩(wěn)定性較好；可以調(diào)節(jié)至較低的轉(zhuǎn)速，因此調(diào)速范圍較廣；調(diào)速過程能量損耗較小。二、改變轉(zhuǎn)子回路電阻調(diào)速在調(diào)速前，電機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行于圖１－３８所示的固有機(jī)械特性曲線１的ａ點(diǎn)，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為ｎＮ，轉(zhuǎn)子電流為ＩＮ，由于轉(zhuǎn)速不能躍變，反電動(dòng)勢(shì)Ｅａ＝ＣｅΦＮ也不會(huì)躍變，轉(zhuǎn)子電流將隨著電阻的串入而減小，使電磁轉(zhuǎn)矩Ｔｅ＝ＣｍΦＩａ減小，這時(shí)運(yùn)行點(diǎn)由固有特性曲線的ａ點(diǎn)過渡到人為特性曲線２的ｂ點(diǎn)。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝這時(shí)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速將沿著特性曲線２下降，在轉(zhuǎn)速下降的同時(shí)，電動(dòng)勢(shì)Ｅａ隨之減小，轉(zhuǎn)子電流及電磁轉(zhuǎn)矩又重新增大。當(dāng)轉(zhuǎn)子電流及電磁轉(zhuǎn)矩增加到原來與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡的數(shù)值時(shí)，電機(jī)便穩(wěn)定運(yùn)行在轉(zhuǎn)速較額定值低的人為機(jī)械特性曲線２的ｃ點(diǎn)上。這種調(diào)速方法的缺點(diǎn)是：由于所串接電阻體積大，只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，調(diào)速的平滑性差；低速時(shí)，特性較軟，穩(wěn)定性較差；因?yàn)檗D(zhuǎn)子電流不變，電阻損耗隨電阻成正比變化，轉(zhuǎn)速越低，需串入的電阻越大，電阻損耗越大，效率越低。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝但這種調(diào)速方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，適于作短時(shí)調(diào)速，在起重和運(yùn)輸牽引裝置中得到廣泛的應(yīng)用。三、改變磁通調(diào)速改變磁通調(diào)速的過程如圖１－３９所示。當(dāng)磁通減弱時(shí)，其電磁轉(zhuǎn)矩的大小不僅取決于磁通，還與電樞電流密切相關(guān)；磁通減小，導(dǎo)致電樞反電動(dòng)勢(shì)減小，電樞電流增大，所以電磁轉(zhuǎn)矩反而增大；當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩超過負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)的工作點(diǎn)由固有機(jī)械特性曲線上的ａ點(diǎn)過渡到人為機(jī)械特性曲線上的ｂ點(diǎn)，在ｂ點(diǎn)，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)轉(zhuǎn)速沿著人為機(jī)械特性曲線升高，升高到ｃ點(diǎn)時(shí)，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等，電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝改變磁通調(diào)速方法的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速級(jí)數(shù)多，平滑性好；控制設(shè)備體積小，投資少，能量損耗小。其主要缺點(diǎn)是只能使轉(zhuǎn)速升高而不能降低。因?yàn)檎９ぷ鲿r(shí)，?＝?Ｎ，磁路已趨飽和，所以只能采取弱磁調(diào)速的方法。而弱磁使轉(zhuǎn)速升高又受到換向和機(jī)械強(qiáng)度的限制，因此該方法在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。任務(wù)三直流電機(jī)的制動(dòng)一、制動(dòng)的概念生產(chǎn)機(jī)械的制動(dòng)，可以通過機(jī)械和電氣兩種基本方式來實(shí)現(xiàn)，通常這兩種方法是配合使用的，以下重點(diǎn)分析直流電機(jī)電氣制動(dòng)的方法、特性和使用特點(diǎn)。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝電氣制動(dòng)是指電機(jī)運(yùn)行時(shí)，其電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向相反時(shí)的工作狀態(tài)。因此此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)運(yùn)行的電機(jī)而言，起到了阻礙的作用，故稱為電氣制動(dòng)，或稱為制動(dòng)工作狀態(tài)。由于在電氣制動(dòng)的工作狀態(tài)下，電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成了電能，所以也被稱為發(fā)電狀態(tài)。根據(jù)運(yùn)行電路和能量傳遞的不同，電氣制動(dòng)可以分為能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)三種方式。二、能耗制動(dòng)上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝能耗制動(dòng)的方法是將正在運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端從電源斷開（勵(lì)磁繞組仍接電源），并立刻在轉(zhuǎn)子兩端接入一制動(dòng)電阻Ｒｚ，這樣電機(jī)就從電動(dòng)狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)，將其動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑陔娮枭?，故稱為能耗制動(dòng)。他勵(lì)直流電機(jī)能耗制動(dòng)的原理和機(jī)械特性如圖１－４０所示。圖１－４０ａ所示為電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行，開關(guān)合在１的位置。電動(dòng)勢(shì)、電流、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向方向如圖中所示。如將開關(guān)倒合到２的位置，電動(dòng)機(jī)被切斷電源而接入一個(gè)制動(dòng)電阻Ｒｚ。這時(shí)在系統(tǒng)慣性作用下，電機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁仍然保持不變。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝在電動(dòng)勢(shì)作用下，變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)，把旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)所貯存的動(dòng)能變?yōu)殡娔埽脑谥苿?dòng)電阻和轉(zhuǎn)子內(nèi)阻中。由于此時(shí)作用于電動(dòng)機(jī)的電網(wǎng)電壓Ｕ＝０，則電機(jī)的電流為：能耗制動(dòng)狀態(tài)原理如圖１－４０（ｂ）所示。在能耗制動(dòng)時(shí)，因Ｕ＝０，則ｎ０＝０，電機(jī)的機(jī)械特性方程式為：上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝圖１－４０（ｃ）中還繪出了不同制動(dòng)電阻時(shí)的機(jī)械特性?？梢钥闯?，在一定的轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)子總電阻越大，制動(dòng)電流和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩越小。因此，在轉(zhuǎn)子電路中串接不同的電阻，可滿足不同的制動(dòng)要求。能耗制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：制動(dòng)減速較平穩(wěn)可靠，控制電路較簡(jiǎn)單，當(dāng)轉(zhuǎn)速減至零時(shí)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也減小到零，便于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車。其缺點(diǎn)是：制動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速下降成正比地減小，影響到制動(dòng)效果。能耗制動(dòng)適用于不可逆運(yùn)行，制動(dòng)減速要求較平穩(wěn)的情況。三、反接制動(dòng)上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝電源反接制動(dòng)原理如圖１－４１所示，當(dāng)接觸器ＫＭ１觸點(diǎn)閉合時(shí)，電機(jī)以電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)方向和電動(dòng)勢(shì)方向如圖中實(shí)線箭頭所示，電流Ｉａ和電磁轉(zhuǎn)矩Ｔｅ的方向用虛線箭頭表示。若將開關(guān)投向２的位置，這時(shí)加在轉(zhuǎn)子繞組兩端的電源電壓極性便和電機(jī)運(yùn)行時(shí)相反，因?yàn)檫@時(shí)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)向不變，電動(dòng)勢(shì)方向不變。于是外加電壓與電動(dòng)勢(shì)方向相同，這樣，轉(zhuǎn)子電流為：轉(zhuǎn)子電流Ｉａ變?yōu)樨?fù)值，電磁轉(zhuǎn)矩Ｔｅ的方向也發(fā)生變化，起到制動(dòng)作用，使轉(zhuǎn)速迅速下降。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝因?yàn)橹苿?dòng)時(shí)接于電機(jī)的電源電壓符號(hào)改變，所以電源反接的機(jī)械特性方程式為：電源反接過程的機(jī)械特性曲線如圖１－４１（ｂ）所示。在制動(dòng)前，電機(jī)運(yùn)行在固有特性曲線的ａ點(diǎn)上，當(dāng)串入電阻Ｒｚ并將電源反接的瞬間，電機(jī)工作點(diǎn)變到電源反接的人為特性曲線２的ｂ點(diǎn)上，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Ｔｅ變?yōu)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)矩，這使電機(jī)工作點(diǎn)沿特性曲線２開始減速。上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝當(dāng)轉(zhuǎn)速降至零時(shí)，如果是反抗性負(fù)載，當(dāng)Ｔｅ≤ＴＬ時(shí)，電動(dòng)機(jī)便停止旋轉(zhuǎn)；當(dāng)Ｔｅ＞ＴＬ時(shí)，在反向的電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，電機(jī)將反向起動(dòng)，進(jìn)入反向電運(yùn)行狀態(tài)。要避免電機(jī)反轉(zhuǎn)，必須在ｎ＝０的瞬間切斷電源，并使機(jī)械抱閘動(dòng)作，以保證電動(dòng)機(jī)準(zhǔn)確停車。反接制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較恒定，制動(dòng)作用比較強(qiáng)烈，制動(dòng)快。其缺點(diǎn)是：所產(chǎn)生的沖擊電流大，需串入相當(dāng)大的電阻，故能量損耗大，轉(zhuǎn)速為零時(shí)，若不及時(shí)切斷電源，會(huì)自行反向加速。這種方法適用于要求正反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)中，它可使系統(tǒng)迅速制動(dòng)，并隨之立即反向起動(dòng)。四、回饋制動(dòng)上一頁下一頁返回項(xiàng)目二直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)與拆裝電機(jī)由電動(dòng)狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)，把外力輸入的機(jī)械能變成電能回饋給電網(wǎng)，因此電機(jī)的這種運(yùn)行狀態(tài)稱作為回饋制動(dòng)?；仞佒苿?dòng)適用于位能負(fù)載的穩(wěn)定高速下降，在調(diào)速過程開始可能出現(xiàn)過渡性回饋制動(dòng)狀態(tài)?；仞佒苿?dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：不需要改接線路即可從電動(dòng)狀態(tài)自行轉(zhuǎn)換到制動(dòng)狀態(tài)，將軸上的機(jī)械功率變?yōu)殡姽β史答伝仉娋W(wǎng)，簡(jiǎn)便、可靠而經(jīng)濟(jì)。其缺點(diǎn)是只有當(dāng)ｎ＞ｎ０時(shí)才能產(chǎn)生回饋制動(dòng)，故不能用來使電機(jī)停車，所以其應(yīng)用范圍較窄。上一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)子項(xiàng)目一初識(shí)三相交流異步電機(jī)任務(wù)一三相交流異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和銘牌一、三相交流異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)三相交流異步電機(jī)主要由兩大部分組成，一是固定不變的部分，簡(jiǎn)稱為定子；二是可以自由旋轉(zhuǎn)的部分，簡(jiǎn)稱為轉(zhuǎn)子。在定子和轉(zhuǎn)子之間還有一個(gè)很小的氣隙。此外，三相交流異步電機(jī)還有端蓋、軸承和風(fēng)扇等部件，具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖１－４４所示。三相交流異步電機(jī)只有定子繞組與交流電源連接，轉(zhuǎn)子是自行閉合的。下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)雖然定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組在電路上是分開的，但兩者卻在同一磁路上。１.定子三相交流異步電機(jī)的定子主要由定子鐵芯、定子繞組和機(jī)座等構(gòu)成。１）定子鐵芯定子鐵芯是電機(jī)主磁路的一部分，用來放置定子繞組。為了減小交變磁場(chǎng)在鐵芯中的磁滯和渦流損耗，定子鐵芯通常采用導(dǎo)磁性能良好、厚度為０.３５～０.５ｍｍ硅鋼片沖制涂漆疊壓而成。為了放置定子繞組，硅鋼片的內(nèi)圓表面沖有均勻分布的槽，如圖１－４５所示。上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)２）定子繞組定子繞組是電機(jī)定子的電路部分，其作用是通入三相對(duì)稱交流電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。定子繞組是使用絕緣銅線繞制而成的，三相繞組對(duì)稱地嵌放在定子鐵芯槽內(nèi)。三相交流異步電機(jī)定子繞組是一個(gè)三相對(duì)稱繞組，它由三個(gè)完全相同的繞組所組成，每個(gè)繞組即一相，三個(gè)繞組在空間相差１２０°電角度。三相交流異步電機(jī)定子繞組的三個(gè)首端Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１和三個(gè)末端Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２，都是從機(jī)座上的接線盒中引出的，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的容量和需要，定子繞組可以接成星形（）或三角形（△），具體接線圖如圖１－４６所示。上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)３）機(jī)座機(jī)座是電機(jī)的外殼和支架，它的作用是固定和保護(hù)定子鐵芯、定子繞組，并支撐端蓋，所以要求機(jī)座具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，中小型電機(jī)機(jī)座一般采用鑄鐵鑄造，大型電機(jī)的機(jī)座采用鋼板焊接而成。２.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是三相交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，它是在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下獲得一定的轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)起來的。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等組成。１）轉(zhuǎn)子鐵芯上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯是電機(jī)主磁路的一部分，通常由厚度為０.３５～０.５ｍｍ的硅鋼片疊壓而成。中小型異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯一般都直接固定在轉(zhuǎn)軸上，而大型異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯則套在轉(zhuǎn)子支架上，然后把支架固定在轉(zhuǎn)軸上。２）轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，它是轉(zhuǎn)子的一部分。它的作用是在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，由此獲得一定的電磁轉(zhuǎn)矩。按照轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)形式的不同，可將轉(zhuǎn)子分為繞線型和籠型兩種，兩種轉(zhuǎn)子繞組類型的結(jié)構(gòu)如圖１－４７所示。上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)繞線型轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，是一個(gè)對(duì)稱三相繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)，三相轉(zhuǎn)子繞組通常接成星形，三個(gè)末端連接在一起，三個(gè)首端分別與轉(zhuǎn)軸上的三個(gè)集電環(huán)相連，通過集電環(huán)和電刷連接到外電路的變阻器上，以便改善電機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速性能。繞線型轉(zhuǎn)子繞組外電路電阻的接線如圖１－４８所示?；\型轉(zhuǎn)子繞組是由安放在轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)的裸導(dǎo)線和兩端的短路環(huán)連接而成，轉(zhuǎn)子繞組就像一個(gè)“鼠籠”的形狀，故稱為籠型轉(zhuǎn)子繞組。３）轉(zhuǎn)軸上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)軸是支撐轉(zhuǎn)子鐵芯和輸出轉(zhuǎn)矩的部件，它必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度，轉(zhuǎn)軸一般用中碳鋼車削而成，軸伸端銑有鍵槽，用來固定帶輪或聯(lián)軸器。３.氣隙三相交流異步電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣間隙稱為氣隙，一般僅為０.２～１.５ｍｍ，氣隙的大小對(duì)電機(jī)的性能影響極大，氣隙過大，則磁阻增大，電網(wǎng)提供的勵(lì)磁電流增大，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)降低；氣隙過小，會(huì)導(dǎo)致裝配困難、運(yùn)行不可靠及高次諧波磁場(chǎng)增強(qiáng)，從而使附加損耗增加，甚至?xí)闺姍C(jī)的起動(dòng)性能變差。電機(jī)的功率越大，氣隙就越大。上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)二、三相交流異步電機(jī)的銘牌三相交流異步電機(jī)的銘牌參數(shù)可以表示電機(jī)的性能、電氣特征和工作特性等主要指標(biāo)，每臺(tái)三相交流異步電機(jī)的機(jī)座表面上都有一塊銘牌，上面標(biāo)注電機(jī)的型號(hào)、額定參數(shù)、接線方式、防護(hù)等級(jí)、絕緣等級(jí)、生產(chǎn)日期、標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)及出廠編號(hào)等。下面以Ｙ１１２Ｍ－４型電機(jī)為例來說明銘牌數(shù)據(jù)的含義，如圖１－４９、圖１－５０所示。１.型號(hào)１）Ｙ系列其為一般用途的小型籠型全封閉自冷式三相交流異步電機(jī)。上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)Ｙ系列三相交流異步電機(jī)的額定電壓為３８０Ｖ，額定功率為５０Ｈｚ，功率范圍為０.５５～３１５ｋＷ，同步轉(zhuǎn)速為６００～３０００ｒ／ｍｉｎ。其主要用于金屬切削機(jī)床、通用機(jī)械、礦山機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械等，也可用于拖動(dòng)靜止負(fù)載或用于慣性負(fù)載較大的機(jī)械，如壓縮機(jī)、傳送帶、磨床、錘擊機(jī)、粉碎機(jī)、小型起重機(jī)等運(yùn)輸機(jī)械等。２）ＹＲ系列其為三相繞線型轉(zhuǎn)子異步電機(jī)。ＹＲ系列三相交流異步電機(jī)適用于電源容量小、不能用同容量籠型異步電機(jī)起動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械。上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)３）ＹＤ系列其為變極多速三相交流異步電機(jī)。４）ＹＱ系列其為高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的三相交流異步電機(jī)，適用于起動(dòng)靜止負(fù)載或慣性較大的機(jī)械，如壓縮機(jī)、粉碎機(jī)等。５）ＹＺ和ＹＺＲ系列其為起重和冶金用的三相交流異步電機(jī)。ＹＺ系列為籠型異步電機(jī)，ＹＺＲ系列為繞線型轉(zhuǎn)子異步電機(jī)。６）ＹＢ系列上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)其為防爆式籠型三相交流異步電機(jī)。７）ＹＣＴ系列其為電磁調(diào)速三相交流異步電機(jī)，主要用于紡織、印染、化工、造紙、船舶及要求變速的機(jī)械。２.額定頻率其為加在電機(jī)定子繞組上的允許頻率，國(guó)產(chǎn)異步電機(jī)的額定頻率為５０Ｈｚ。３.額定電壓其為定子三相繞組規(guī)定應(yīng)加的線電壓值，一般應(yīng)為３８０Ｖ。上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)４.額定電流其為電動(dòng)機(jī)軸上輸出額定功率時(shí)，定子電路取用的線電流。５.額定功率其為電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下長(zhǎng)期持續(xù)工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)不過熱，軸上所能輸出的機(jī)械功率。根據(jù)電機(jī)額定功率，可求出電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為：上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)６.額定轉(zhuǎn)速其為電機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。７.絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)是指電機(jī)內(nèi)部所用絕緣材料允許的最高溫度等級(jí)，它決定了電機(jī)工作時(shí)允許的溫升。各種絕緣等級(jí)對(duì)應(yīng)的溫度見表１－１３。三相交流電機(jī)采用哪種絕緣等級(jí)的材料，取決于電機(jī)的最高允許溫度，如環(huán)境溫度規(guī)定為４０℃，電機(jī)的溫升為９０℃，則最高允許溫度為１３０℃，這就需要采用Ｂ級(jí)絕緣材料。任務(wù)二三相交流異步電機(jī)的工作原理上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)三相交流異步電機(jī)是利用在定子繞組中通入對(duì)稱三相交流電所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)子繞組中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流相互作用而獲得一定的轉(zhuǎn)矩來運(yùn)行的。一、三相交流電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)圖１－５１所示是一臺(tái)最簡(jiǎn)單（每相１個(gè)線圈，共３個(gè)線圈，６個(gè)槽）的三相交流異步電機(jī)的定子繞組空間分布圖。三相定子繞組對(duì)稱地放置在定子槽內(nèi)，即三相繞組的首端Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１（或末端Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２）在空間位置上相差１２０°。三相繞組為星形連接，末端Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２相連，首端Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１連接到三相對(duì)稱電源上。上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)將三相對(duì)稱交流電流通入定子繞組，首先規(guī)定當(dāng)電流為正時(shí)，電流由繞組的首端流入，末端流出；當(dāng)電流為負(fù)時(shí)，電流由繞組的末端流入，首端流出。凡是電流流入端標(biāo)記為，凡是電流流出端標(biāo)記為☉。接入的三相交流電如圖１－５２所示。當(dāng)三相交流電流流入定子繞組時(shí)，各相電流均產(chǎn)生自己的交變磁場(chǎng)，同時(shí)也產(chǎn)生了合成磁場(chǎng)，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，那么如何產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的呢？現(xiàn)以三相正弦交流電為例，分析旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成過程。上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)（１）當(dāng)ωｔ＝０時(shí)，Ｕ相繞組內(nèi)沒有電流，Ｖ相繞組內(nèi)的電流為負(fù)值，這說明電流由Ｖ相繞組的末端Ｖ２流入，由首端Ｖ１流出；而Ｗ相繞組內(nèi)的電流為正，這說明電流是由Ｗ相繞組的首端Ｗ１流入，由末端Ｗ２流出。此時(shí)，運(yùn)用右手螺旋定則，可以確定這一時(shí)刻的合成磁場(chǎng)，如圖１－５３（ａ）所示。（２）當(dāng)ωｔ＝２/３π時(shí)，Ｕ相繞組內(nèi)的電流為正，這說明電流由Ｕ相繞組的首端Ｕ１流入，由末端Ｕ２流出；Ｖ相繞組內(nèi)沒有電流，Ｗ相繞組內(nèi)的電流為負(fù)值，這說明電流由Ｗ相繞組的末端Ｗ２流入，由首端Ｗ１流出；此時(shí)，合成磁場(chǎng)如圖１－５３（ｂ）所示，可以看出合成磁場(chǎng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了１２０°。上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)（３）當(dāng)ωｔ＝４/３π時(shí)，Ｕ相繞組內(nèi)的電流為負(fù)值，這說明電流由Ｕ相繞組的末端Ｕ２流入，由首端Ｕ１流出；Ｖ相繞組內(nèi)電流為正值，這說明電流由Ｖ相繞組的首端Ｖ１流入，由末端Ｖ２流出；Ｗ相繞組內(nèi)的電流為零；此時(shí)，合成磁場(chǎng)如圖１－５３（ｃ）所示，可以看出合成磁場(chǎng)順時(shí)針又旋轉(zhuǎn)了１２０°。（４）當(dāng)ωｔ＝２π時(shí)，Ｕ相繞組內(nèi)沒有電流，Ｖ相繞組內(nèi)的電流為負(fù)值，這說明電流由Ｖ相繞組的末端Ｖ２流入，由首端Ｖ１流出；而Ｗ相繞組內(nèi)的電流為正，這說明電流是由Ｗ相繞組的首端Ｗ１流入，由末端Ｗ２流出。此時(shí)，合成磁場(chǎng)如圖１－５３（ｄ）所示，可以看出合成磁場(chǎng)順時(shí)針又旋轉(zhuǎn)了１２０°。上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)綜上所述，從電流變化的起始位置ωｔ＝０到電流變化一個(gè)周期ωｔ＝２π時(shí)，合成磁場(chǎng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了３６０°，即電流變化一個(gè)周期，合成磁場(chǎng)在空間上旋轉(zhuǎn)一周。以上分析是針對(duì)一對(duì)磁極（兩極）的電機(jī)為例來分析旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的。隨著定子繞組中三相對(duì)稱交流電流的不斷變化，在定子繞組中所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)也在空間上不斷地旋轉(zhuǎn)。由兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)可以看出，電流變化一個(gè)周期時(shí)，合成磁場(chǎng)在空間上也旋轉(zhuǎn)一周，且旋轉(zhuǎn)方向與三相定子繞組中電流的相序有關(guān)。上述電機(jī)的定子繞組每相只有１個(gè)線圈，三相定子繞組共有３個(gè)線圈，它們被放置于定子鐵芯的６個(gè)槽內(nèi)。上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)當(dāng)通入三相對(duì)稱交流電流時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相當(dāng)于一對(duì)Ｎ、Ｓ磁極在旋轉(zhuǎn)。若每相繞組由兩個(gè)線圈串聯(lián)組成，定子鐵芯槽數(shù)則應(yīng)為１２個(gè)，每個(gè)線圈在空間上相隔６０°，如圖１－５４所示。當(dāng)ωｔ＝０時(shí)，Ｕ相繞組中無電流，Ｖ相繞組中電流為負(fù)，電流由Ｖ２′流入，由Ｖ１流出；Ｗ相繞組中的電路為正，電流由Ｗ１流入，由Ｗ２′流出。此時(shí)產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)如圖１－５５（ａ）所示。其他幾個(gè)時(shí)刻的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)如圖１－５５（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）所示。從圖中不難看出，四極電動(dòng)機(jī)（磁極對(duì)數(shù)ｐ＝２）的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在電流變化一個(gè)周期（３６０°）時(shí)，合成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間上只旋轉(zhuǎn)了１８０°。上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)二、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向１.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速電流變化一周時(shí)，兩極（ｐ＝１）的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)一周，若電流的頻率為ｆ１，即電流每秒變化ｆ１周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速也為ｆ１。通常轉(zhuǎn)速是以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)來計(jì)算的，若以ｎ１表示旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速（ｒ／ｍｉｎ），則ｎ１＝６０ｆ１。對(duì)于四極（ｐ＝２）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電流變化一周，合成磁場(chǎng)在空間只旋轉(zhuǎn)了１８０°（半周），則上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)上述兩式可以推廣到具有ｐ對(duì)磁極的異步電機(jī)，其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速（ｒ／ｍｉｎ）為：由此可見，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速ｎ１取決于電流的頻率ｆ１和電機(jī)磁極對(duì)數(shù)ｐ。我國(guó)的電源標(biāo)準(zhǔn)頻率為ｆ１＝５０Ｈｚ，因此不同磁極對(duì)數(shù)的電機(jī)所對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速也不同，見表１－１４。２.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間上的旋轉(zhuǎn)方向是由定子電流的相序決定的。上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)當(dāng)電流的相序?yàn)椋眨郑讜r(shí)，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針；如果將三相電源中的任意兩相對(duì)調(diào)，如調(diào)換Ｗ相與Ｖ相，則電流的相序變?yōu)椋眨祝郑藭r(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向就為逆時(shí)針。三、三相交流異步電機(jī)的工作原理１.轉(zhuǎn)動(dòng)原理當(dāng)向定子繞組通入對(duì)稱的三相交流電流時(shí)，便在氣隙中產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。假設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以ｎ１的速度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則靜止的轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間就有了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這相當(dāng)于磁場(chǎng)靜止而轉(zhuǎn)子繞組逆時(shí)針切割磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其方向可以用右手定則來確定，如圖１－５６所示。上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)子上半部分導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向是垂直紙面向外的，下半部分導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向是垂直紙面向里的。由于轉(zhuǎn)子電路通過滑環(huán)連接而構(gòu)成閉合回路，所以在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下產(chǎn)生了轉(zhuǎn)子電流Ｉ２，帶有轉(zhuǎn)子電流Ｉ２的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體因處于磁場(chǎng)之中，又與磁場(chǎng)相互作用，必將受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體所受電磁力的方向可以根據(jù)左手定則來確定。電磁轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向一致，這樣轉(zhuǎn)子就以一定的速度沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來。２.轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)從以上的分析可知，異步電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向一致，但轉(zhuǎn)速ｎ不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速ｎ１相等。因?yàn)楫a(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩需要轉(zhuǎn)子中存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速相等，兩者之間就沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將不能切割磁力線，則轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩都不存在，轉(zhuǎn)子就不可能以轉(zhuǎn)速ｎ旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)了。所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ｎ與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速ｎ１之間必須有差別，且ｎ＜ｎ１。這就是“異步”電機(jī)名稱的由來。另外，轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是通過電磁感應(yīng)作用而產(chǎn)生的，所以異步電機(jī)也稱為“感應(yīng)”電機(jī)。上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)同步轉(zhuǎn)速ｎ１與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ｎ之差稱為轉(zhuǎn)速差，轉(zhuǎn)速差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用ｓ表示，即轉(zhuǎn)差率是分析異步電機(jī)運(yùn)行情況的一個(gè)重要參數(shù)。任務(wù)三三相交流異步電機(jī)的機(jī)械特性三相交流異步電機(jī)的機(jī)械特性是分析電機(jī)起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)的基礎(chǔ)，是研究電機(jī)帶負(fù)載起動(dòng)能力和過載能力的理論基礎(chǔ)。一、三相交流異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)三相交流異步電機(jī)的機(jī)械特性是指加在定子繞組上的電壓和頻率為常數(shù)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ｎ與電磁轉(zhuǎn)矩Ｔ之間的關(guān)系。１.電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式由于三相交流異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生的，所以，電磁轉(zhuǎn)矩的大小與磁通量的大小及轉(zhuǎn)子電流的有功分量成正比，即２.電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式，沒有反映電磁轉(zhuǎn)矩的一些外部條件，如電源電壓Ｕ１、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ｎ２以及轉(zhuǎn)子電路參數(shù)之間的關(guān)系，為了能夠直接反映這些因素對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的影響，經(jīng)過推導(dǎo)（過程略），最后得出：若定子電路的外加電壓Ｕ１及其頻率ｆ１為定值，則Ｒ２和Ｘ２０均為常數(shù)，因此，電磁轉(zhuǎn)矩僅隨轉(zhuǎn)差率ｓ而改變。把不同的ｓ值（０～１）代入式（１－７３）中，便可繪制出轉(zhuǎn)矩曲線，如圖１－５７所示。上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)從特性曲線可以看出，當(dāng)ｓ＝１時(shí)，即起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)雖然最大，但是電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩并不是最大。３.電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式二、三相交流異步電機(jī)的機(jī)械特性１.固有機(jī)械特性分析上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)在電力拖動(dòng)中，為了便于分析，常把Ｔ＝ｆ（ｓ）曲線變換為ｎ＝ｆ（Ｔ）曲線，ｎ＝ｆ（Ｔ）曲線稱為電機(jī)的機(jī)械特性曲線，它反映了電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。若把Ｔ＝ｆ（ｓ）曲線中的橫坐標(biāo)ｓ換算成轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速ｎ，并按照順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過９０°，即可看到異步電機(jī)的機(jī)械特性曲線，如圖１－５８所示。機(jī)械特性曲線分為以下兩個(gè)區(qū)域：（１）ＡＢ區(qū)域：在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速ｎ較高，ｓ值較小。（２）ＢＣ區(qū)域：在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速ｎ較低，ｓ值較大。上一頁下一頁返回項(xiàng)目三三相交流異步電機(jī)當(dāng)電機(jī)穩(wěn)定工作在ＡＢ區(qū)域后，如果負(fù)載增大，此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，電磁轉(zhuǎn)矩上升，從而與增加后的負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持在新的平衡點(diǎn)上。如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增加超過了最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速將急劇下降，直到ｎ＝０“停車”為止。因此，電機(jī)的工作區(qū)域都是在曲線ＡＢ之間，稱此段為穩(wěn)定工作區(qū)，而ＣＢ區(qū)域則是