《電機與電氣控制技術項目教程》1項目1：直流電機的應用與維護2項目2：?變壓器的應用與維護3項目3：交流電機的應用4項目4：三相異步電動機的電氣控制5項目5：典型機械設備的電氣控制全套可編輯PPT課件

本課件是可編輯的正常PPT課件項目一直流電機的應用與維護本課件是可編輯的正常PPT課件目錄CONTENTS任務一認識直流電機任務二直流電動機的調速任務三直流電動機的起動、反轉和制動任務四直流電動機的使用、維護與檢修本課件是可編輯的正常PPT課件任務一認識直流電機本課件是可編輯的正常PPT課件任務分析直流電機是實現直流電能與機械能之間相互轉換的電力機械,按照用途可以分為直流電動機和直流發電機兩類。其中將機械能轉換成直流電能的電機稱為直流發電機,如圖1-1所示;將直流電能轉換成機械能的電機稱為直流電動機,如圖1-2所示。直流電機是工礦、交通、建筑等行業中的常見動力機械,是機電行業人員的重要工作對象之一。電氣控制技術人員必須熟悉直流電機的結構、工作原理和性能特點,掌握主要參數的分析計算,并能正確熟練地使用直流電機。本課件是可編輯的正常PPT課件任務目標了解直流電機的特點、用途和分類;熟悉直流電機的基本工作原理;認識直流電機的外形和內部結構,熟悉各部件的作用;了解直流電機銘牌中型號和額定值的含義,掌握額定值的簡單計算;會進行直流電動機的檢測、接線和簡單操作。本課件是可編輯的正常PPT課件知識鏈接一、直流電機的特點和用途1.直流電機的特點2.直流電機的用途本課件是可編輯的正常PPT課件1.直流電機的特點直流電機與交流電機相比,具有優良的調速性能和起動性能。直流電動機具有寬廣的調速范圍,平滑的無級調速特性,可實現頻繁的無級快速起動、制動和反轉;過載能力強,能承受頻繁的沖擊負載;能滿足自動化生產系統的各種特殊運行要求。而直流發電機則能提供無脈動的大功率直流電源,且輸出電壓可以精確地調節和控制。但直流電機也有它明顯的缺點:一是制造工藝復雜,消耗有色金屬較多,生產成本高;二是運行時由于電刷與換向器之間容易產生火花,因而可靠性較差,維護比較困難。所以其在一些對調速性能要求不高的領域中已被交流變頻調速系統所取代。但是在某些要求調速范圍大、調速性好、精密度高、控制性能優異的場合,直流電機的應用目前仍占有較大的比重。本課件是可編輯的正常PPT課件2.直流電機的用途由于具有良好的起動和調速性能,直流電動機常應用于對起動和調速有較高要求的場合,如大型可逆式軋鋼機、礦井卷揚機、賓館高速電梯、龍門刨床、電力機車、內燃機車、地鐵列車、城市電車、電動自行車、造紙機、船舶機械、大型精密機床和大型起重機等,如圖1-3所示。本課件是可編輯的正常PPT課件直流發電機主要用作各種直流電源,如直流電動機電源、化學工業中所需的低電壓大電流的直流電源、直流電焊機電源等,如圖1-4所示。本課件是可編輯的正常PPT課件二、直流電機的基本結構1.定子部分2.轉子部分3.氣隙本課件是可編輯的正常PPT課件直流電機由兩個主要部分組成:一是靜止部分,稱為定子,主要用來產生磁通;二是轉動部分,稱為轉子(通稱電樞),是機械能變換為電能(發電機)或電能變換為機械能(電動機)的樞紐。在定子與轉子之間有一定的間隙,稱為氣隙。圖1-5所示為直流電機的主要部件,圖1-6所示為直流電機的剖面圖。下面簡要介紹直流電機主要部件的結構及其作用。本課件是可編輯的正常PPT課件1.定子部分1)主磁極2)換向極3)電刷裝置4)機座本課件是可編輯的正常PPT課件1)主磁極主磁極由磁極鐵心和勵磁繞組組成。當勵磁繞組中通入直流電流后,鐵心中即產生勵磁磁通,并在氣隙中建立勵磁磁場。勵磁繞組通常用圓形或矩形絕緣導線制成一個集中的線圈,套在磁極鐵心外面。磁極鐵心一般用1~1.5mm厚的低碳鋼板沖片疊壓鉚接而成,主磁極鐵心柱體部分稱為極身,靠近氣隙一端較寬的部分稱為極靴,極身與極靴交界處形成一個突出的肩部,用以支撐住勵磁繞組。整個主磁極用螺桿固定在機座上。主磁極總是N、S兩極成對出現。用p表示電機的極對數,圖1-6中的極對數p=2,即有2對主磁極,此電機常稱為4極電機。本課件是可編輯的正常PPT課件2)換向極換向極由鐵心和換向極繞組組成,當換向極繞組通過直流電流后,它所產生的磁場對電樞磁場產生影響,目的是改善換向,使電刷與換向片之間的火花減小。換向極繞組總是與電樞繞組串聯,它的匝數少、導線粗。換向極鐵心通常用厚鋼板疊制而成,用螺桿安裝在相鄰兩主磁極之間的機座上。直流電機功率很小時,換向極數可以減少為主磁極數的一半,甚至不裝換向極。本課件是可編輯的正常PPT課件3)電刷裝置在直流電機中,為了使電樞繞組和外電路連接起來,必須裝設固定的電刷裝置。電刷裝置由電刷、刷握、刷桿和刷桿座組成。電刷是用石墨等做成的導電塊,放在刷握內,用彈簧壓指將它壓觸在換向器上。刷握用螺釘夾緊在刷桿上,用銅絞線將電刷和刷桿連接,刷桿裝在刷桿座上,彼此絕緣,刷桿座裝在端蓋上。本課件是可編輯的正常PPT課件4)機座機座一方面用來固定主磁極、換向極和端蓋等,所以要求它有一定的機械強度;另一方面作為電機磁路的一部分(稱為磁軛),因此,又要求它有較好的導磁性能。機座一般用鑄鋼或鋼板焊接制成。本課件是可編輯的正常PPT課件2.轉子部分1)電樞鐵心2)電樞繞組3)換向器本課件是可編輯的正常PPT課件1)電樞鐵心電樞鐵心是主磁路的一部分,同時要安放電樞繞組。由于電機運行時,電樞與氣隙磁場間有相對運動,鐵心中也會產生感應電動勢而出現渦流和磁滯損耗。為了減少損耗,電樞鐵心通常用厚度為0.5mm、表面涂絕緣層的圓形硅鋼沖片疊壓而成。沖片圓周外緣均勻地沖有許多齒和槽,槽內可安放電樞繞組,有的沖片上還沖有許多圓孔,以形成改善散熱的軸向通風孔。本課件是可編輯的正常PPT課件2)電樞繞組電樞繞組的作用是產生感應電動勢和通過電流產生電磁轉矩,實現機電能量轉換。繞組通常用漆包線繞制而成,嵌入槽內后,用槽楔壓緊;線圈伸出槽外的端接部分用無緯玻璃絲帶扎緊。本課件是可編輯的正常PPT課件3)換向器換向器的作用是與電刷一起將直流電動機輸入的直流電流轉換成電樞繞組內的交變電流,或是將直流發電機電樞繞組中的交變電動勢轉換成輸出的直流電壓。換向器是一個由許多燕尾狀的梯形銅片間隔絕緣云母片排列而成的圓柱體,每片換向片的一端有高出的部分,上面銑有線槽,供電樞繞組引出端焊接用。本課件是可編輯的正常PPT課件3.氣隙氣隙是電機磁路的重要部分。它的路徑雖然很短,但由于氣隙磁阻遠大于鐵心磁阻(一般小型電機的氣隙為0.7~5mm,大型電機為5~10mm),對電機性能有很大的影響。本課件是可編輯的正常PPT課件三、直流電機的工作原理1.直流發電機的工作原理2.直流電動機的工作原理3.直流電機的可逆原理本課件是可編輯的正常PPT課件1.直流發電機的工作原理如圖1-7所示,N、S是一對在空間固定不動的磁極(可以是永久磁鐵,也可以是電磁鐵),abcd是安裝在可以轉動的圓柱體上的一個線圈,線圈兩端分別接到兩個相互絕緣的半圓形銅環(稱為換向片)上,換向片分別與固定不動的電刷(A和B)相接。這樣,旋轉著的線圈可以通過換向片、電刷與外電路接通。本課件是可編輯的正常PPT課件當原動機帶著電樞沿逆時針方向旋轉時,線圈兩個有效邊ab和cd將切割磁力線而產生感應電動勢,方向按右手定則確定。如圖1-7所示,導體ab中的電動勢方向由b指向a,導體cd中的電動勢則由d指向c,從整個線圈來看,電動勢的方向為d指向a,故外電路中的電流自換向片1流至電刷A,經過負載,流至電刷B和換向片2,進入線圈。此時,電流流出處的電刷A為正電位,用“+”表示,電流流入線圈處的電刷B則為負電位,用“-”表示,即電刷A為正極,電刷B為負極。當線圈轉過90°時,兩個線圈的有效邊ab、cd位于磁場物理中性面上,導體的運動方向與磁力線平行,不切割磁力線,因此感應電動勢為零。雖然兩電刷同時與兩換向片相接,把線圈短路,但線圈中無電動勢和電流。本課件是可編輯的正常PPT課件當線圈轉過180°時,線圈有效邊中的電動勢方向改變,在S極下為a→b,在N極下為c→d。由于此時電刷A和電刷B所接觸的換向片已經互換,因此電刷A仍為正極,電刷B仍為負極,輸出電流的方向不變。由以上分析可得出直流發電機的工作原理:當原動機帶動直流發電機電樞旋轉時,在電樞繞組中產生方向交變的感應電動勢,通過電刷和換向器的作用,在電刷兩端輸出方向不變的直流電動勢。本課件是可編輯的正常PPT課件2.直流電動機的工作原理直流電動機在機械構造上與直流發電機完全相同,圖1-8所示是直流電動機的工作原理圖。電樞不用外力驅動,把電刷A、B接到直流電源上,假定電流從電刷A流入線圈,沿a→b→c→d方向,從電刷B流出。載流線圈在磁場中將受到電磁力的作用,其方向按左手定則確定,ab邊受到向上的力,cd邊受到向下的力,形成電磁轉矩,結果使電樞沿逆時針方向轉動,如圖1-8(a)所示。如圖1-8(b)所示,當電樞轉過90°時,線圈中雖無電流和力矩,但其在慣性的作用下繼續旋轉。如圖1-8(c)所示,當電樞轉過180°時,電流仍然從電刷A流入線圈,沿d→c→b→a方向,從電刷B流出。與圖1-8(a)比較,通過線圈的電流方向改變,但兩個線圈邊受電磁力的方向沒有改變,即電動機只朝一個方向旋轉。若要改變其轉向,必須改變電源的極性,使電流從電刷B流入,從電刷A流出。本課件是可編輯的正常PPT課件由以上分析可得直流電動機的工作原理:當直流電動機接入直流電源時,借助于電刷和換向器的作用,直流電動機電樞繞組中流過方向交變的電流,從而使電樞產生恒定方向的電磁轉矩,保證了直流電動機朝一定的方向連續旋轉。綜上所述,不論是直流發電機還是直流電動機,換向器可以使正電刷A始終與經過N極下的導體相連,負電刷B始終與經過S極下的導體相連,故電刷之間的電壓是直流電,而線圈內部的電流則是交變的,所以換向器是直流電機中換向的關鍵部件。通過換向器和電刷的作用,把直流發電機線圈中的交變電動勢整流成電刷間的方向不變的直流電動勢;把直流電動機電刷間的直流電流變成線圈內的交變電流,以確保電動機沿恒定方向旋轉。本課件是可編輯的正常PPT課件3.直流電機的可逆原理比較直流發電機與直流電動機的結構和工作原理,可以發現:一臺直流電機既可以作為發電機運行,也可以作為電動機運行,只是其輸入輸出的條件不同。如果在電刷兩端加上直流電源,將電能輸入電樞,則從電機軸上輸出機械能,驅動生產機械工作,這時直流電機將電能轉換為機械能,工作在電動機狀態。如果用原動機驅動直流電機的電樞旋轉,從電機軸上輸入機械能,則從電刷兩端可以引出直流電動勢,輸出直流電能,這時直流電機將機械能轉換為直流電能,工作在發電機狀態。同一臺電機,既能做發電機運行,又能做電動機運行的原理,稱為電機的可逆原理。本課件是可編輯的正常PPT課件四、直流電機的勵磁方式1.他勵方式2.并勵方式直流電機在進行能量轉換時,不論是將機械能轉換為電能的發電機,還是將電能轉換為機械能的電動機,都以氣隙中的磁場作為媒介。除了采用磁鐵制成主磁極的永磁式直流電機之外,直流電機都是通過在勵磁繞組中通以勵磁電流產生磁場的。勵磁繞組獲得電流的方式稱為勵磁方式。根據勵磁支路和電樞支路的相互關系,有他勵、自勵(并勵、串勵和復勵)兩種勵磁方式。本課件是可編輯的正常PPT課件1.他勵方式他勵方式中,電樞繞組和勵磁繞組電路相互獨立,電樞電壓與勵磁電壓彼此無關,接線圖如圖1-9所示。本課件是可編輯的正常PPT課件2.并勵方式1)串勵方式2)復勵方式本課件是可編輯的正常PPT課件并勵方式中,電樞繞組和勵磁繞組是并聯關系,由同一電源供電,接線圖如圖1-10所示。本課件是可編輯的正常PPT課件1)串勵方式串勵方式中,電樞繞組與勵磁繞組是串聯關系,接線圖如圖1-11所示。本課件是可編輯的正常PPT課件2)復勵方式復勵電機的主磁極上有兩部分勵磁繞組,其中一部分與電樞繞組并聯,另一部分與電樞繞組串聯。當兩部分勵磁繞組產生的磁通方向相同時,稱為積復勵,反之稱為差復勵,接線圖如圖1-12所示。本課件是可編輯的正常PPT課件五、直流電機出線端子的標志電機每個繞組的出線端子都有明確的標志,用字母標注在接線柱旁或引出導線的金屬牌上。直流電機出線端標志如表1-1所示。本課件是可編輯的正常PPT課件六、直流電機的銘牌數據與系列每一臺電機上都有一塊銘牌,上面列出一些具體的數據,稱為額定值。這是電機制造廠按照國家標準和該電機的特定情況規定的電機額定運行狀態時的各種運行數據,也是對用戶提出的使用要求。如果電機使用時處于輕載狀態(即負載遠小于額定值),則電機能持續正常運行,但效率低、不經濟。如果電機運行超出額定值,則稱為過載,將縮短電機的使用壽命甚至可能損壞。根據負載條件合理選用電機,使其運行數據接近額定值才會既經濟合理,又可以使電機可靠地工作,并且具有優良的性能。表1-2是一臺直流電機的銘牌。本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件七、直流電機的參數計算直流電動機在電樞表面均勻分布的繞組中通入直流電流后,與電動機定子磁場相互作用產生電磁力形成電磁轉矩,使其轉子旋轉。1.電磁轉矩2.電樞電動勢3.電磁功率4.電動勢平衡方程式5.功率平衡方程式6.轉矩平衡方程式本課件是可編輯的正常PPT課件1.電磁轉矩在直流電動機中,電磁轉矩是由電樞電流與合成磁場相互作用而產生的電磁力所形成的。根據電磁力定律,作用在電樞繞組中每一根導體上的平均電磁力為對于給定的電動機,磁感應強度B與每極的磁通Φ成正比;每根導體中的電流與從電刷流入的電樞電流成正比;導線長度l在電動機制成后是一個常量。所以直流電動機的電磁轉矩T的大小可表示為式中,CT

為與電動機結構有關的常數,稱為轉矩系數;Φ為每極磁通,Wb;Ia

為電樞電流,A。由上式可知,直流電動機的電磁轉矩與每極磁通和電樞電流的乘積成正比。電磁轉矩的方向由左手定則判定。直流電動機的電磁轉矩T與轉速n及軸上輸出功率P的關系式為本課件是可編輯的正常PPT課件2.電樞電動勢當電樞轉動時,電樞繞組中的導體在不斷切割磁力線,因此每根載流導體中將產生感應電動勢,其平均值為E=Blv,其方向由右手定則判定,如圖1-13所示。將此圖與圖1-8對照可以看出該電動勢的方向與電樞電流的方向相反,因而稱為反電動勢。對于給定的直流電動機,磁感應強度B與每極磁通Φ成正比,導體的運動速度v與電樞的轉速n成正比,而導體的有效長度和繞組匝數都是常數,因此直流電動機兩電刷間總的電樞電動勢Ea

的大小為式中,Ce

為與電動機結構有關的另一常數,稱為電動勢系數。本課件是可編輯的正常PPT課件由此可知,直流電動機在旋轉時,電樞電動勢Ea的大小與每極磁通Φ和電動機轉速n的乘積成正比,它的方向與電樞電流方向相反,在電路中起著限制電流的作用。本課件是可編輯的正常PPT課件3.電磁功率以上分析的電磁轉矩和電樞電動勢是直流電機的兩個重要因素,在直流電機的機電能量轉換中起著至關重要的作用。直流發電機是將機械能轉換成電能的電磁裝置。當直流發電機在原動機輸入的機械功率產生的拖動轉矩的作用下逆時針勻速旋轉時,發電機電樞繞組的載流導體將受到電磁轉矩的作用,而且電磁轉矩的方向與拖動轉矩的方向相反,是制動轉矩。如果這時原動機不繼續輸入機械功率,則發電機轉速將下降,直至為零,也就不能輸出電能了。為了使發電機繼續輸出電能,原動機應不斷地向發電機軸上輸入機械功率,以產生拖動轉矩去克服電磁轉矩,保持發電機恒速運轉,從而向外輸出電功率。本課件是可編輯的正常PPT課件由此可知,電磁轉矩作為拖動轉矩的阻轉矩來吸收原動機的機械功率,并通過電磁感應作用將其轉換成電功率。原動機為克服電磁轉矩所輸入的這部分機械功率,可表示為電磁轉矩與機械角速度的乘積。由于是電磁轉矩,因此克服所消耗的這部分機械功率稱為電磁功率,用Pem表示,即本課件是可編輯的正常PPT課件上式表明,機械功率屬性的電磁功率全部轉換為電功率屬性的電磁功率EaIa。由此可見,發電機中的電磁轉矩在機電能量轉換過程中起著至關重要的作用,是機電能量轉換得以實現的必要因素。有了電磁轉矩,才迫使發電機從原動機吸收大部分機械功率,并通過電磁感應作用將其轉變為電功率。電磁功率是聯系機械能量和電磁能量的橋梁,在電磁能量與機械能量的工程計算中有著非常重要的意義。同理,直流電動機在機電能量轉換過程中,為了連續轉動而輸出機械能,電源電壓也必須不斷向電動機輸入電能,將電功率屬性的電磁功率EaIa

轉變為機械功率,反電動勢Ea

在此也起著至關重要的作用。本課件是可編輯的正常PPT課件4.電動勢平衡方程式圖1-14所示為他勵直流電動機的結構示意圖和電路圖。電樞電動勢為反電動勢,與電樞電流方向相反;電磁轉矩為拖動轉矩,與電動機轉速的方向一致;TL

為負載轉矩;T0

為空載轉矩,與電動機轉速的方向相反。由基爾霍夫定律可知,在電動機電樞電路中存在如下回路電壓方程式。式中,U為電樞電壓;Ia

為電樞電流;Ra為電樞回路內電阻。本課件是可編輯的正常PPT課件5.功率平衡方程式電動機在機電能量轉換中,同樣遵循能量守恒定律,因此它不可能將輸入的電功率全部轉換成機械功率,在轉換過程中總有一部分能量不能被利用,這部分能量稱為損耗。直流電動機的損耗按產生的性質可分為機械損耗、鐵心損耗、銅耗和附加損耗四種,下面分別討論各種損耗產生的原因及影響損耗大小的因素。1)機械損耗Pm2)鐵心損耗PFe3)銅耗PCu4)附加損耗PS本課件是可編輯的正常PPT課件1)機械損耗Pm電動機旋轉時,必須克服摩擦阻力,因此產生機械損耗。其中有軸與軸承摩擦損耗,電刷與換向器摩擦損耗,以及轉動部分與空氣的摩擦損耗等。機械損耗與電動機轉速的高低有關。當電動機的轉速變化不大時,可認為機械損耗基本不變,即為不變損耗。本課件是可編輯的正常PPT課件2)鐵心損耗PFe當直流電動機旋轉時,電樞鐵心中因磁場反復變化而產生的磁滯損耗和渦流損耗稱為鐵心損耗。在轉速和氣隙磁密變化不大時,可認為鐵心損耗也是不變的,即為不變損耗。以上分析了機械損耗Pm

和鐵心損耗PFe。這兩種損耗在直流電動機已經轉起來,但還沒有帶負載時就有,即空載時就已經存在。因此,這兩種損耗合稱空載損耗P0,即兩者都是不變損耗。本課件是可編輯的正常PPT課件3)銅耗PCu當直流電動機運行時,在電樞回路中有電樞電流流過,把該電流在電樞繞組的電阻上產生的損耗稱為銅耗。由于電動機運行時,電樞電流隨負載的變化而變化,因此電動機中的銅耗為可變損耗。4)附加損耗PS附加損耗又稱雜散損耗,電樞齒槽的存在、電樞反應的影響等都會產生附加損耗。注意:附加損耗很難計算和測定,一般靠經驗估算。對有補償繞組的電機,附加損耗可取為0.5%PN;而對無補償繞組的電機,附加損耗可取1%PN。本課件是可編輯的正常PPT課件上式表明,輸入的電功率有很小一部分被電樞繞組消耗(電樞銅耗),而大部分作為電磁功率轉換成機械功率。從上面的分析可知:當電動機轉動時,還要克服各類摩擦引起的機械損耗、電樞鐵心損耗及附加損耗,所以電磁功率轉變出來的機械功率,一小部分消耗在機械損耗和鐵心損耗上,大部分從電動機軸上輸出,故電動機輸出的機械功率為本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件一般中小型直流電動機的效率為75%~85%,大型直流電動機的效率為85%~94%。勵直流電動機的功率平衡關系可用功率流程圖來表示,如圖1-15所示。本課件是可編輯的正常PPT課件6.轉矩平衡方程式經過上述分析可知,要使直流電動機處于穩定運行狀態,即轉速恒定,就必須使加在電動機軸上的所有轉矩保持平衡。而電動機穩定運行時,作用在電動機軸上的轉矩有三個:一個是電磁轉矩T,方向與轉速n相同,為拖動轉矩或驅動轉矩;一個是電動機空載損耗轉矩T0,即電動機空載運行時的阻轉矩,方向總與轉速n方向相反,為制動轉矩;還有一個是軸上所帶生產機械的負載轉矩TL,即電動機軸上的輸出轉矩,也可視為制動轉矩。因此可得電動機穩定運行時的轉矩平衡關系式為拖動轉矩等于總的制動轉矩,即本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件生產任務單本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件任務二直流電動機的調速本課件是可編輯的正常PPT課件任務分析直流電動機的最大優點是具有線性的機械特性,調速性能優異,因此其廣泛應用于對調速性能要求較高的電氣自動化系統中。要了解、分析和掌握直流電動機的調速方法,首先要掌握直流電動機的機械特性,了解生產機械的負載特性。直流電動機有三種不同的人為機械特性,所對應的就是三種不同性能的調速方法,分別應用于不同的場合。因此,熟悉機械特性是基礎,掌握調速方法是目的。知道了各種調速方法的性能特點后,就可以根據實際生產機械負載的工藝要求選擇一種最合適的調速方法,發揮直流電動機的最大效益。本課件是可編輯的正常PPT課件任務目標熟悉他勵直流電動機機械特性方程的表達式;掌握他勵直流電動機機械特性的特點;了解生產機械的負載特性;了解直流電動機穩定運行條件;熟悉他勵直流電動機調速的目的;理解他勵直流電動機調速指標的含義;重點掌握直流電動機的三種調速方法;學會直流電動機調速方法的操作。本課件是可編輯的正常PPT課件知識鏈接一、直流電機的特點和用途1.機械特性的一般表達式2.他勵直流電動機的固有機械特性3.他勵直流電動機的人為機械特性直流電動機的機械特性是指在穩定運行情況下,電動機的轉速與電磁轉矩之間的關系,即n=f(T)。機械特性是電動機的主要特性,是分析電動機起動、調速、制動等問題的重要工具。下面以他勵直流電動機為例討論機械特性。本課件是可編輯的正常PPT課件1.機械特性的一般表達式本課件是可編輯的正常PPT課件2.他勵直流電動機的固有機械特性本課件是可編輯的正常PPT課件3.他勵直流電動機的人為機械特性改變電壓、電阻、磁通當中一個或幾個就得到人為機械特性。他勵直流電動機的人為機械特性有三種:電樞回路串電阻、改變電源電壓、改變磁通。1)電樞回路串電阻的人為機械特性2)改變電源電壓的人為機械特性3)改變磁通的人為機械特性本課件是可編輯的正常PPT課件1)電樞回路串電阻的人為機械特性保持U=UN、Φ=ΦN

不變,只在電樞回路中串入電阻Rpa的人為機械特性,稱為電樞回路串電阻的人為機械特性,特性方程為與固有機械特性相比,電樞回路串電阻的人為機械特性的特點為:理想空載轉速n0

不變,與固有機械特性相同;由于電樞回路串入電阻,斜率變大,機械特性變軟。圖1-18所示是不同Rpa時的一組人為機械特性。本課件是可編輯的正常PPT課件觀察特性曲線可知,改變電阻Rpa,可使電動機的轉速發生變化,因此電樞回路串電阻的方法可以用于調速。本課件是可編輯的正常PPT課件2)改變電源電壓的人為機械特性當Φ=ΦN,電樞回路不串接電阻,即Rpa=0,改變電源電壓的人為機械特性方程為由于受到絕緣強度的限制,電源電壓只能從電動機額定電壓UN

向下調節。與固有機械特性相比,改變電源電壓的人為機械特性的特點為理想空載轉速n0

正比于電壓U,U下降時,n0

成正比減小;特性曲線斜率β不變。本課件是可編輯的正常PPT課件圖1-19所示為改變電源電壓的一組人為機械特性曲線,它是一組平行直線。因此,改變電源電壓也可用于調速,U越低,轉速越低。本課件是可編輯的正常PPT課件3)改變磁通的人為機械特性保持電動機的電樞電壓U=UN,電樞回路不串電阻(即Rpa=0)時,改變磁通的人為機械特性方程式為由于電機設計時,ΦN

處于磁化曲線的膝部,接近飽和段,因此,磁通只可從ΦN

向下調節,也就是調節勵磁回路串接的可變電阻Rpf使其增大,從而減小勵磁電流If,減小磁通Φ。與固有機械特性相比,改變磁通的人為機械特性的特點是:理想空載轉速與磁通成反比,減弱磁通Φ,n0

升高;斜率β與磁通的平方成反比,減弱磁通使斜率增大。本課件是可編輯的正常PPT課件圖1-20所示為一組減弱磁通的人為機械特性曲線。隨著減弱Φ,n0

升高,曲線斜率變大。若用于調速,則Φ越小,轉速越高。本課件是可編輯的正常PPT課件二、生產機械的負載轉矩特性1.恒轉矩負載特性2.恒功率負載特性3.通風機型負載特性不同生產機械的負載轉矩隨轉速的變化而變化的規律不同,對此用負載轉矩特性來表征,即生產機械的轉速與負載轉矩之間的關系。各種生產機械的負載轉矩特性大致可分為以下三類。本課件是可編輯的正常PPT課件1)反抗性恒轉矩負載2)位能性恒轉矩負載1.恒轉矩負載特性恒轉矩負載就是負載轉矩的大小為一恒定值,與轉速的大小無關,它包括反抗性恒轉矩負載和位能性恒轉矩負載兩種。本課件是可編輯的正常PPT課件1)反抗性恒轉矩負載反抗性恒轉矩負載的特點是:負載轉矩的大小不變,而負載轉矩的方向始終與生產運動的方向相反,總是阻礙電動機運轉;當電動機的旋轉方向改變時,負載轉矩的作用方向也隨之改變,永遠是阻力矩;特性曲線總在第一或第三象限,如圖1-21所示。具有這類特性的生產機械常見的有軋鋼機、機床的平移機構和皮帶運輸機等。本課件是可編輯的正常PPT課件2)位能性恒轉矩負載位能性恒轉矩負載的特點是:負載轉矩由重力作用產生,不論生產機械運動的方向是否發生改變,負載轉矩的大小和方向始終不變。這種負載轉矩特性曲線始終在第一或第四象限,如圖1-22所示。例如,起重設備提升重物時,負載轉矩為阻力矩,無論是提升重物還是下放重物,負載轉矩的方向不變,但轉速方向發生改變。本課件是可編輯的正常PPT課件2.恒功率負載特性恒功率負載的特點是:當轉速變化時,負載從電動機吸收的功率為恒定值,此時的負載功率值為可見,負載轉矩與轉速成反比。在實際中,一些機床切削加工,粗加工時,切削量大,切削阻力大,負載轉矩大,用低速切削;精加工時,切削量小,切削阻力小,負載轉矩小,用較高的速度切削。本課件是可編輯的正常PPT課件恒功率負載的特性曲線如圖1-23所示。本課件是可編輯的正常PPT課件3.通風機型負載特性通風機型負載的特點是:負載轉矩的大小與轉速的平方成正比,即式中,K為比例常數。常見的通風機型負載有鼓風機、水泵、液壓泵和油泵等,負載特性曲線如圖1-24所示。以上是三類典型的負載特性,而實際生產機械的負載特性常為幾種類型負載的綜合。例如,起重設備提升重物時,電動機除受到位能性負載轉矩外,還要克服系統機械摩擦所造成的反抗性負載轉矩,所以電動機軸上的負載轉矩應是上述兩種負載轉矩之和。本課件是可編輯的正常PPT課件電力拖動系統是指由電動機拖動生產機械,并且通過傳動機構帶動生產機械完成一定工藝要求的系統。在電力拖動系統中,電動機作為原動機,生產機械作為負載,把電動機帶動生產機械運轉的方式稱為電力拖動。三、電力拖動系統的穩定運行本課件是可編輯的正常PPT課件電力拖動系統一般由電動機、生產機械的工作機構、傳動機構、控制設備及電源五部分組成,如圖1-25所示。本課件是可編輯的正常PPT課件電源為電動機和控制設備提供電能;電動機作為原動機,通過傳動機構帶動生產機械完成某一生產任務;控制設備是由各種控制電氣元件、可編程控制器組成的,用以控制電動機的工作狀態,從而實現對電動機的自動控制。常見的電力拖動系統有洗衣機、水泵、機床、電梯等。穩定運行是指電力拖動系統在某種外界因素的擾動下,離開原來的平衡狀態,當外界因素消失后,仍能恢復到原來的平衡狀態,或在新的條件下達到新的平衡狀態。此處的“擾動”一般指負載的微小變化或電網電壓的波動。電動機在電力拖動系統中運行時,會使系統出現穩定運行和不穩定運行兩種情況。本課件是可編輯的正常PPT課件電力拖動系統是由電動機和生產機械負載構成的,為了分析方便,常把電動機的機械特性曲線和負載轉矩特性曲線畫在同一個坐標系中,如圖1-26所示。當系統以轉速nA

恒速運行時,電動機的電磁轉矩T與負載轉矩TL

相等,稱為靜態或平衡狀態?？梢?只要兩條特性曲線有交點,就是平衡狀態,而平衡是否穩定則取決于兩種特性是否配合。本課件是可編輯的正常PPT課件圖1-27所示為他勵直流電動機存在較強電樞反應時,其機械特性與恒轉矩負載配合的情況。當電樞電流較大,即電磁轉矩較大時,由于電樞反應的去磁作用較強,轉速隨轉矩的增加而升高,機械特性上翹。此時,若電網電壓從U1

波動至U2,瞬時轉速nA

不能突變,電磁轉矩突變為TB,則有TB>TL,使系統加速。本課件是可編輯的正常PPT課件當系統的轉速增加到太高時,電樞電流太大,換向困難,電動機過熱,機械強度不夠,會使電動機毀壞,可見,A點不是穩定運行點。從上面對于是否穩定運行的分析可以看出,在電力拖動系統中,電動機的機械特性與負載轉矩特性有交點,即T=TL,僅僅是系統穩定運行的必要條件。系統要穩定運行,還需要兩種特性配合恰當。電力拖動系統穩定運行的充分必要條件是在T=TL

處,有對恒轉矩負載,因為dTL/dn=0,所以平衡穩定的充分必要條件是在T=TL

處,有由以上分析可以得到:下斜的機械特性與恒轉矩負載配合,系統能夠穩定運行;上翹的機械特性與恒轉矩負載配合,系統不能穩定運行。本課件是可編輯的正常PPT課件四、他勵直流電動機的調速1.調速指標2.電樞回路串電阻調速3.降壓調速4.弱磁調速本課件是可編輯的正常PPT課件在工業生產中,有大量的生產機械為了滿足生產工藝要求,需要改變工作速度。例如,金屬切削機床,由于工件的材料和精度的要求不同,工作速度也就不同;又如軋鋼機,因軋制不同品種和不同厚度的鋼材,要采取不同的最佳速度。這種人為地改變電動機速度以滿足生產工藝要求的操作過程稱為調速。調速可用機械方法、電氣方法或機械電氣相結合的方法,本節只討論電氣調速。電氣調速是人為地改變電動機的參數,使電力拖動系統運行于不同的人為機械特性上,從而在相同的負載下得到不同的運行速度。本課件是可編輯的正常PPT課件這不同于負載變化使電動機在同一條特性上發生的轉速變化。根據機械特性方程式人為改變電樞電壓U、電樞回路總電阻R和主磁通Φ都可以改變轉速n。所以,調速的方法有電樞回路串電阻調速、降壓調速和弱磁調速三種。本課件是可編輯的正常PPT課件1)調速范圍2)調速的相對穩定性3)調速的平滑性4)調速的經濟性1.調速指標本課件是可編輯的正常PPT課件1)調速范圍調速范圍是指電動機在額定負載時所能達到的最高轉速與最低轉速之比,用D表示,即由上式可知,要擴大調速范圍D,必須提高nmax和降低nmin,但nmax受到電動機的機械強度和換向條件的限制,nmin受到相對穩定性的限制。本課件是可編輯的正常PPT課件2)調速的相對穩定性相對穩定性是指負載轉矩變化時,轉速隨之變化的程度,工程上常用靜差率δ%來表示相對穩定性。靜差率表示電動機在某一機械特性上運行時,由理想空載到額定負載所出現的轉速降與理想空載轉速之比,用百分數表示為顯然,在相同的n0

情況下,電動機的機械特性越硬,靜差率越小,相對穩定性就越好。本課件是可編輯的正常PPT課件3)調速的平滑性調速的平滑性是指兩個相鄰調速級的轉速之比,用φ表示。φ值越接近1,調速平滑性越好。在一定的調速范圍內,調速的級數越多,則調速的平滑性越好。不同的生產機械對調速的平滑性要求不同。本課件是可編輯的正常PPT課件4)調速的經濟性調速的經濟性包括調速設備的初投資、調速時電能的損耗、運行時的維修費用。本課件是可編輯的正常PPT課件2.電樞回路串電阻調速他勵直流電動機電樞串接電阻調速的機械特性如圖1-28所示。從圖中可以看出,串入的電阻越大,曲線的斜率越大,機械特性越軟。本課件是可編輯的正常PPT課件設電樞未串接電阻Rpa時,電動機穩定運行在固有機械特性的a點上,電阻Rpa1接入電樞電路瞬間,因轉速不能突變,工作點從a點換入人為機械特性的b點,這時,電樞電流減小,電磁轉矩減小,T<TL,電動機減速,電樞電動勢減小,電流Ia

回升,T增大,直到T=TL,電動機在低速的c點穩定運行。電樞回路串電阻調速的特點如下:(1)串入電阻后轉速只能降低,由于機械特性變軟,靜差率變大,特別是低速運行時,負載稍有變動,電動機轉速波動大,因此調速范圍受到限制。(2)調速平滑性不高。(3)由于電樞電流大,調速電阻消耗的能量較多,不夠經濟。(4)調速方法簡單,設備投資少。這種調速方法適用于小容量電動機的調速,如起重設備和運輸牽引裝置。注意:調速電阻不能用起動變阻器代替,因為起動變阻器是短時使用的,而調速變阻器是連續工作的。本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件3.降壓調速降壓調速的機械特性曲線如圖1-29所示。本課件是可編輯的正常PPT課件設電動機穩定運行在a點,突然將電樞電壓從U1

降至U2,因機械慣性,轉速不能突變,電動機由a點過渡到b點,此時T<TL,電動機立即減速,n↓→Ea↓→Ia↑→T↑,直到c點T=TL,電動機以較低的轉速穩定運行。在降壓幅度較大時,如從U1

突降到U3,電動機由a點過渡到d點,此時成為回饋制動。當電動機減速至e點時,Ea=U,電動機重新進入電動狀態繼續減速直至f點,T=TL,電動機以更低的轉速穩定運行。降壓調速的特點如下:(1)無論是高速還是低速,機械特性硬度不變,調速性能穩定,故調速范圍廣。(2)電源電壓能平滑調節,故調速平滑性好,可實現無級調速。(3)降壓調速是通過減小輸入功率來降低轉速的,低速時,損耗減小,調速經濟性好。(4)調壓電源設備較復雜。降壓調速的性能好,目前被廣泛用于自動控制系統中,如軋鋼機、龍門刨床等。本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件4.弱磁調速弱磁調速的機械特性曲線如圖1-30所示。本課件是可編輯的正常PPT課件設電動機在A點穩定運行,當突然將磁通從Φ1

降至Φ2

時,轉速來不及變化,則電動機運行由A點過渡至B點,在B點T>TL,電動機立即加速,n↑→Ea↑→Ia↓→T↓,直到C點T=TL,電動機以新的較高的工作速度穩定運行。弱磁調速的特點如下:(1)弱磁調速機械特性較軟,受電動機換向條件和機械強度的限制,轉速調高幅度不大,調速范圍D=1~2。(2)調速平滑,可以實現無級調速。(3)在功率較小的勵磁回路中調節,能量損耗小。(4)控制方便,控制設備投資少。弱磁調速平滑性好,調速設備投資少,電能損耗小,一般與降壓調速配合使用,適用于與恒功率負載配合。本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件任務三直流電動機的起動、反轉和制動本課件是可編輯的正常PPT課件任務分析使用電動機時,首先碰到的問題是怎樣使它起動起來。要使電動機起動的過程達到最優,主要應考慮以下幾個方面的問題:起動電流的大小;起動轉矩的大小;起動設備是否簡單。電動機驅動的生產機械,常常需要改變運動方向,如起重機、刨床、軋鋼機等,這就需要電動機能快速地實現正反轉運行。某些生產機械除了需要電動機提供驅動力矩外,還要電動機在必要時提供制動力矩,以便限制轉速或快速停車。例如,電車下坡和剎車時,起重機下放重物時,機床反向運動開始時,都需要電動機進行制動。因此,掌握直流電動機起動、反轉和制動的方法,對電氣技術人員是很重要的。任務目標了解直流電動機起動時存在的問題;掌握直流電動機常用的起動方法;掌握直流電動機的反轉方法;熟悉直流電動機的制動方法;學會直流電動機常用起動、反轉和制動方法的操作。知識鏈接一、他勵直流電動機的起動1.生產機械對直流電動機的起動的要求2.起動條件3.起動方法電動機要工作時,轉子總是從靜止狀態開始轉動,轉速逐漸上升,最后達到穩定運行狀態的,由靜止狀態到穩定運行狀態的過程稱為起動。電動機在起動過程中,電樞電流、電磁轉矩、轉速都隨時間變化,起動是一個過渡過程。開始起動的一瞬間,轉速等于零,這時的電樞電流稱為起動電流,用Ist表示;對應的電磁轉矩稱為起動轉矩,用Tst表示。1.生產機械對直流電動機的起動的要求生產機械對直流電動機的起動有下列要求:(1)起動轉矩足夠大,這樣電動機才能順利起動。(2)起動電流不可太大。(3)起動設備操作方便,起動時間短,運行可靠,成本低廉。2.起動條件(1)Ist≤(2~2.5)IN,換向最大電流為(2~2.5)IN。(2)Tst≥(1.1~1.2)TN。1)全壓起動2)減壓起動3)電樞回路串電阻起動3.起動方法1)全壓起動全壓起動是將直流電動機的電樞上直接加上額定電壓的起動方式。起動瞬間電動機轉速n=0,電樞繞組感應電動勢Ea=CeΦn=0,由電動勢平衡方程U=Ea+IaRa

可知:起動電流Ist為起動轉矩Tst為從例1-6可以看出,由于電樞電阻阻值很小,額定電壓下直接起動的起動電流很大,通?？蛇_額定電流的10~20倍,起動轉矩也很大。過大的起動電流引起電網電壓下降,影響其他用電設備的正常工作,同時電動機自身的換向器產生劇烈的火花。過大的起動轉矩可能會使軸上受到不允許的機械沖擊,所以全壓起動只限于容量很小的直流電動機。對于常規的他勵電動機,為了限制起動電流,可以采用減壓起動和電樞回路串電阻的起動方法。起動前,應將勵磁回路的可變電阻調至零,使勵磁電流最大,以保證勵磁磁通為最大值,這樣在電樞電流不太大時能產生足夠大的起動轉矩。2)減壓起動減壓起動是起動前將施加在電動機電樞兩端的電源電壓降低,以減小起動電流。為了獲得足夠的起動轉矩(Tst>TL),起動時電流通常限制在(1.5~2)IN

內,則起動電壓應為隨著轉速的上升,電動勢也逐漸增大,起動轉矩減小。為使保持在范圍,即保證有足夠大的起動轉矩,起動過程中電路電壓U必須不斷升高。直到電壓升至額定電壓,電動機進入穩定運行狀態,起動過程結束。隨著電力電子技術的發展,目前多用晶閘管整流裝置自動控制起動電壓。3)電樞回路串電阻起動電樞回路串電阻起動時,電源電壓為額定值且恒定不變,在電樞回路中串接一起動電阻,以達到限制起動電流的目的。二、他勵直流電動機的反轉1.改變勵磁電流方向2.改變電樞電壓極性任務一曾討論到要使電動機反轉,必須改變電磁轉矩的方向,而電磁轉矩的方向由磁通方向和電樞電流的方向決定。所以,只要將磁通和電樞電流任意一個參數改變方向,電磁轉矩即改變方向。在自動控制系統中,通常直流電動機的反轉實施方法有以下兩種。1.改變勵磁電流方向保持電樞兩端電壓極性不變,將勵磁繞組反接,使勵磁電流反向,磁通即改變方向。2.改變電樞電壓極性保持勵磁繞組兩端的電壓極性不變,將電樞繞組反接,電樞電流即改變方向。由于他勵直流電動機的勵磁繞組匝數多,電感大,勵磁電流從正向額定值變到負向額定值的時間長,反向過程緩慢,而且在勵磁繞組反接斷開瞬間,繞組中將產生很大的自感電動勢,可能造成絕緣擊穿,所以實際應用中大多采用改變電樞電壓極性的方法來實現電動機的反轉。但在電動機容量很大、對反轉速度要求不高的場合,因勵磁電路的電流和功率小,為了減小控制電器的容量,可采用改變勵磁電流方向的方法實現電動機的反轉。三、他勵直流電動機的制動1.能耗制動2.反接制動3.回饋制動許多生產機械,為了提高生產率和產品質量,保證人身、設備安全,要求電動機能迅速、準確地停車或迅速反向;有些設備要求限制電動機的轉速在一定的數值以內,如起重機下放重物、電車下坡等。他勵直流電動機的電氣制動是使電動機產生一個與旋轉方向相反的電磁轉矩,阻礙電動機轉動。在制動過程中,要求電動機制動迅速、平滑、可靠、能量損耗少。常用的電氣制動有能耗制動、反接制動和回饋制動三種,下面分別進行分析討論。1.能耗制動能耗制動是指把正處于運行狀態的他勵直流電動機的電樞從電網上切除,并接到一個外加的制動電阻上構成閉合回路。能耗制動圖如圖1-31所示。制動時,接觸器KM線圈斷電釋放,其常開觸點斷開,切斷電樞電源;常閉觸點閉合,電樞接入制動電阻,電動機進入制動狀態。電動機制動開始瞬間,由于慣性作用,轉速仍保持原電動狀態時的方向和大小,電樞電動勢也保持原電動狀態時的大小和方向,但由于此時電樞電壓U=0,因此電樞電流為電樞電流為負值,其方向與原電動狀態時的電樞電流相反,稱為制動電流,由此產生的電磁轉矩也與轉速方向相反,稱為制動轉矩。在制動過程中,電動機把拖動系統的動能轉變為電能并消耗在電樞回路的電阻上,故稱為能耗制動。1)電樞反接制動2)倒拉反接制動2.反接制動反接制動有電樞反接制動和倒拉反接制動兩種方式。1)電樞反接制動電樞反接制動是將電樞反接在電源上,同時電樞回路要串接制動電阻,控制電路如圖1-32所示。電樞電源反接瞬間,轉速n因慣性不能突變,電樞電動勢Ea

亦不變,但電樞電壓反向,此時電樞電流Ia

為上式表明制動時電樞電流反向,那么電磁轉矩也反向,與轉速方向相反,起制動作用,電動機處于制動狀態。在電磁轉矩T與負載轉矩TL

的共同作用下,電動機轉速迅速下降。2)倒拉反接制動這種制動方法一般應用于提升重物轉為下放重物的情況下,控制電路與機械特性如圖1-33所示。電動機提升重物時,接觸器KM常開觸點閉合,電動機運行在固有機械特性的a點(電動狀態),如圖1-33(b)所示。下放重物時,將KM觸點打開,電樞電路內串接較大電阻,這時電動機轉速不能突變,工作點從a點轉入對應的人為機械特性b點上。由于T<TL,電動機減速沿曲線下降至c點。在c點,n=0,此時仍有T<TL,在負載重物的作用下,電動機被倒拉而反轉,重物下放。由于n反向(負值),Ea

也反向(負值),電樞電流為電樞電流是正值,所以電磁轉矩保持原方向,與轉速方向相反,電動機運行在制動狀態。此運行狀態是由于位能負載轉矩拖動電動機反轉而形成的,所以稱為倒拉反接制動。電動機過c點后,仍有T<TL,電動機反向加速,使Ea

增大,Ia

與T也相應增大,直到d點,T=TL,電動機以d點的速度勻速下放重物。3.回饋制動由于位能負載轉矩的影響使電力機車下坡或起重裝置下放重物時,電動機加速至轉速高于理想空載轉速,電樞電動勢大于電樞電壓,電樞電流的方向與電動機運行狀態相反,因而電磁轉矩T也與電動機運行狀態相反,即T與n反向,是制動轉矩。此時,電動機向電源回饋電能,運行于回饋制動狀態。本課件是可編輯的正常PPT課件任務四直流電動機的使用、維護與檢修本課件是可編輯的正常PPT課件任務分析經常性的維護和監視工作,是保證直流電動機正常運行的重要條件。除經常保持電動機清潔、不積塵土和油垢外,必須注意監視電動機運行中的換向火花、轉速、電流、溫升等的變化是否正常。因為直流電動機的故障都會反映在換向惡化和運行性能的異常變化上,做好直流電動機的維護與檢修工作,對提高生產效率、預防事故的發生具有非常重要的意義。任務目標了解直流電動機起動前的準備工作和起動、運行時應注意的事項;熟悉直流電動機的定期檢修內容和注意事項;了解直流電動機日常保養的相關知識;了解直流電動機的常見故障及處理方法。知識鏈接一、直流電機的特點和用途1.直流電動機的起動準備2.直流電動機的起動3.直流電動機的調速4.直流電動機停機1.直流電動機的起動準備直流電動機在安裝后投入運行前或長期擱置而重新投入運行前,需做下列起動準備工作。(1)用壓縮空氣吹凈附著于電動機內部的灰塵,新電動機應去掉在風窗處的包裝紙。檢查軸承潤滑脂是否潔凈、適量,潤滑脂占軸承室的2/3為宜。(2)用柔軟、干燥而無絨毛的布擦拭換向器表面,并檢查其是否光潔,如有油污,可蘸少許汽油擦拭干凈。(3)檢查電刷壓力是否正常均勻,電刷間壓力差不應超過10%,刷握的固定是否可靠,電刷在刷握內是否太緊或太松,電刷與換向器的接觸是否良好。(4)檢查刷桿座上是否標有電刷位置的記號。(5)用手轉動電樞,檢查是否阻塞或在轉動時是否有撞擊或摩擦聲。(6)檢查接地裝置是否良好。(7)用500V兆歐表測量繞組對機殼的絕緣電阻,如小于1MΩ則必須進行干燥處理。(8)檢查電動機引出線與勵磁電阻、起動器等連接是否正確,接觸是否良好。2.直流電動機的起動(1)檢查線路情況,起動器的彈簧是否靈活,接觸是否良好。(2)在恒壓電源供電時,需用起動器起動。閉合電源開關,在電動機負載下轉動起動器,在每個觸點上停留約2s,直至最后一點,轉動臂被電磁鐵吸住為止。(3)電動機在單獨的可調電源供電時,先將勵磁繞組通電,并將電源電壓降低至最小,然后閉合電樞回路接觸器,逐漸升高電壓,達到額定值或所需轉速。(4)電動機與生產機械用聯軸器分別連接,輸入小于額定電樞電壓的10%,確定電機與生產機械轉速方向是否一致,一致時表示接線正確。(5)電動機換向器端裝有測速發電機時,電動機起動后,應檢查測速發電機的輸出特性,該極性與控制屏極性應一致。(6)電動機起動完畢后,應觀察換向器上有無火花,火花等級是否超標。3.直流電動機的調速可采用恒功率弱磁向上調速,或調節勵磁電阻,直至轉速達到所需要的值,但轉速不得超過技術條件所允許的最高轉速。恒轉矩負載可以采用降壓或電樞回路串電阻向下調速。4.直流電動機停機(1)如為變速電動機,先將轉速降到最低值。(2)去掉電動機負載后切斷電源開關。(3)切斷勵磁回路,勵磁繞組不允許在停車后長期通額定電流。二、直流電動機的維護1.直流電動機的起動準備2.直流電動機的起動3.直流電動機的調速4.直流電動機停機直流電動機在使用過程中定期進行檢查時應注意下列事項:1.電動機的清潔電動機周圍應保持干燥,其內外部均不應放置其他物件。電動機的清潔工作每月不得少于一次,清潔時應用壓縮空氣吹凈內部的灰塵,特別是換向器、線圈連接線和引線部分。2.換向器的保養(1)換向器應是正圓柱形且具有光潔的表面,不應有機械損傷和燒焦的痕跡。(2)換向器在負載下經長期無火花運轉后,在表面產生一層褐色有光澤的堅硬薄膜,這是正?，F象,它能減少換向器的磨損,這層薄膜必須加以保護,不能用砂紙磨掉。(3)換向器表面出現粗糙、燒焦等現象時可用0號砂紙在旋轉著的換向器表面進行細致研磨。換向器表面出現過于粗糙不平、不圓或有部分凹進現象時應將換向器進行車削,車削速度不大于1.5m/s,車削深度及每轉進刀量均不大于0.1mm,車削時換向器不應有軸向位移。(4)換向器表面磨損很多時,或經車削后,發現云母片有凸出現象,應用銑刀將云母片銑成1~1.5mm的凹槽。(5)換向器車削或云母片下刻時,須防止銅屑、灰塵侵入電樞內部。因而要將電樞線圈端部及接頭片覆蓋。加工完畢后用壓縮空氣做清潔處理。3.電刷的使用(1)電刷與換向器的工作面應有良好的接觸,電刷壓力正常。電刷在刷握內應能滑動自如。電刷磨損或損壞時,應以牌號及尺寸與原來相同的電刷更換,并且用0號砂紙進行研磨,砂紙向電刷,背面緊貼換向器,研磨時隨換向器做來回移動。(2)電刷研磨后用壓縮空氣做清潔處理,再使電動機做空載運轉,然后以輕負載運轉1h,使電刷在換向器上得到良好的接觸面。4.軸承的保養(1)軸承在運轉時溫度太高,或發出有害雜音時,說明可能損壞或有外物侵入,應拆下軸承清洗檢查。當發現鋼珠或滑圈有裂紋損壞或軸承經清洗后使用情況仍未改變時,必須更換新軸承。軸承工作2000~2500h后應更換新的潤滑脂,但每年不得少于一次。(2)軸承在運轉時須防止灰塵及潮氣侵入,嚴禁對軸承內圈或外圈的任何沖擊。5.絕緣電阻(1)應經常檢查電動機的絕緣電阻。如果絕緣電阻小于1MΩ,應仔細清除絕緣表面的污物和灰塵,并用汽油、甲苯或四氯化碳清除,待其干燥后再涂絕緣漆。(2)必要時可采用熱空氣干燥法,用通風機將熱空氣送入電動機進行干燥,開始時絕緣電阻降低,然后升高,最后趨于穩定。6.通風系統應經常檢查定子溫升,判斷通風系統是否正常,風量是否足夠。如果溫升超過允許值,應立即停車檢查通風系統。(1)電動機未使用時應放置在通風干燥的倉庫中,下面墊干燥的木板更佳;電動機應遠離有腐蝕性的物質,電動機的軸伸端應涂防銹油。(2)從倉庫中取出電動機后,應用吹風機吹去表面的灰塵和雜物。(3)若是新電動機,要先打開風扇蓋,撕去粘在風扇蓋內的防塵紙,揭去包在換向器刷架上的覆蓋紙。(4)檢查換向器表面是否有油污等,如果有,可用棉紗蘸酒精擦凈。(5)仔細檢查每個電刷在刷握中松緊是否合適,刷握是否有松動,檢查刷握與換向器表面之間的距離是否合適。(6)檢查電刷的受壓大小是否合適,不合適應逐一調整。(7)用手轉動電動機軸,檢查電樞轉動是否靈活,有無異常響聲。(8)用500V兆歐表搖測每個繞組對地的絕緣電阻值;搖測各繞組之間的絕緣電阻值;若低于0.5MΩ,則應放入烘箱烘干。三、直流電動機的保養直流電動機的常見故障及其檢修方法如表1-4至表1-7所示。四、直流電動機的常見故障及其檢修方法思考與練習思考與練習思考與練習思考與練習思考與練習思考與練習思考與練習思考與練習思考與練習思考與練習思考與練習思考與練習思考與練習思考與練習思考與練習思考與練習思考與練習謝謝觀看本課件是可編輯的正常PPT課件項目二變壓器的應用與維護目錄CONTENTS任務一認識變壓器任務二單相變壓器的運行任務三三相變壓器的應用任務四特種變壓器的應用任務一認識變壓器任務分析變壓器是根據電磁感應原理制成的靜止電氣設備,它能將一種等級的交流電變換為同頻率的另一種等級的交流電。變壓器在許多領域得到廣泛的應用。例如,在電力系統中,電力變壓器起著重要的升壓或降壓作用;測量系統和自動控制系統中使用的互感器,可以將大電流變為小電流,高電壓變為低電壓;實驗室的調壓變壓器,可以任意調節電壓;用于電弧焊接的電焊變壓器,電源具有陡降特性;用于電子擴音電路的變壓器,可進行阻抗匹配;脈沖變壓器可以傳送脈沖波。名詞解釋電磁感應（Electromagneticinduction）現象是指放在變化磁通量中的導體，會產生電動勢。此電動勢稱為感應電動勢或感生電動勢，若將此導體閉合成一回路，則該電動勢會驅使電子流動，形成感應電流（感生電流）。任務目標了解變壓器的用途和分類;

認識單相變壓器的基本結構;理解單相變壓器的工作原理;了解變壓器銘牌的含義。知識鏈接一、變壓器的用途變壓器的基本用途是在交流電路中變電壓、變電流、變阻抗、變相位和電氣隔離。在同等容量的情況下,電壓越高,線路電流越小,則輸電線路上的壓降和功率損耗也就越小,同時可以減小輸電線的截面積,節省材料,達到減小投資和降低運行費用的目的。我國規定高壓輸電線路電壓為110kV、220kV、330kV、500kV等幾種,但發電廠的交流發電機受絕緣制造技術上的限制,難以達到如此高的電壓,因此發電機發出的電壓需經變壓器升高后再輸送。名詞解釋發電廠：并入電網運行的火力（燃煤、燃油、燃氣及生物質）、水力、核、風力、太陽能、地熱能、海洋能等發電廠（場、站）。從用電方面考慮,大都采用低壓用電,這一方面是為了用電安全,另一方面是為了使用電設備的絕緣等級降低,從而降低制造成本,因此又必須經降壓變壓器降壓,往往經幾次降壓后才可供用戶使用。電力系統多次升壓和降壓,變壓器的應用相當廣泛。另外,在測量系統中使用的儀用互感器,可將高電壓變換成低電壓,或將大電流變換成小電流,以隔離高壓和便于測量;在實驗室中使用的自耦變壓器,可調節輸出電壓的大小以滿足負載對電壓的不同要求;在電子線路中,有電源變壓器,還有用變壓器來耦合電路、傳遞信號、實現阻抗匹配等。名詞解釋絕緣等級是指電機(或變壓器)繞組采用的絕緣材料的耐熱等級。電機與變壓器中常用的絕緣材料等級為A、E、B、F、H五種。二、變壓器的分類1.按用途不同分類2.按繞組數目不同分類3.按冷卻方式和冷卻介質不同分類4.按鐵心結構不同分類5.按相數的不同分類6.按容量不同分類變壓器的種類很多,可以按用途、結構、冷卻方式、相數等進行分類。1.按用途不同分類(1)電力變壓器包括升壓變壓器(圖2-1)、降壓變壓器(圖2-2)、配電變壓器、廠用變壓器等。(2)特種變壓器包括電爐變壓器、整流變壓器、電焊變壓器、儀用互感器(又可分為電壓互感器和電流互感器)、高壓試驗變壓器、調壓變壓器和控制變壓器等。幾種常見特種變壓器的外形如圖2-3所示。2.按繞組數目不同分類變壓器按繞組數目不同可分為自耦變壓器(只有一個繞組)、雙繞組變壓器、三繞組變壓器和多繞組變壓器。名詞解釋自耦是電磁耦合的意思。電磁耦合是指兩個或兩個以上的電路元件或電網絡的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響,并通過相互作用從一側向另一側傳輸能量的現象。3.按冷卻方式和冷卻介質不同分類變壓器按冷卻方式和冷卻介質不同可分為干式變壓器(圖2-4)、油浸式變壓器(圖2-5,包括油浸自冷、油浸風冷、強迫油循環冷卻變壓器)、充氣式變壓器。4.按鐵心結構不同分類變壓器按鐵心結構不同可分為心式變壓器和殼式變壓器。5.按相數的不同分類變壓器按相數的不同可分為單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。6.按容量不同分類變壓器按容量大小通常分為小型變壓器(容量為10~630kVA)、中小型變壓器(容量為800~6300kVA)、大型變壓器(容量為8000~63000kVA)和特大型變壓器(容量在90000kVA及以上)。三、變壓器的基本結構1.鐵心2.繞組3.其他結構附件變壓器最主要的組成部分是鐵心和繞組,稱為器身,以及放置器身且盛滿變壓器油的油箱(油浸式變壓器)。此外,還有一些為確保變壓器運行安全的輔助器件。圖2-6所示為油浸式電力變壓器的基本結構。名詞解釋繞組是指構成與變壓器標注的某一電壓值相對應的電氣線路的一組線匝。各個副繞組的匝數不同，則其端電壓也不同，因此多繞組變壓器可以向幾個不同電壓的用電設備供電。在電力系統中最常用的是三繞組變壓器。1.鐵心鐵心是變壓器的磁路部分。為了減少鐵心內部的損耗(包括渦流損耗和磁滯損耗),鐵心一般用0.35mm厚的冷軋硅鋼片疊成。鐵心也是變壓器器身的骨架,它由鐵心柱、鐵軛和夾緊裝置組成。套裝繞組的部分為鐵心柱,連接鐵心柱形成閉合磁路的部分為鐵軛。變壓器的鐵心有心式和殼式兩類。繞組包圍著鐵心的變壓器稱為心式變壓器,其結構如圖2-7所示;鐵心包圍著繞組的變壓器稱為殼式變壓器,其結構如圖2-8所示。鐵心疊片的形式根據變壓器的大小有所不同。大中型變壓器的鐵心,一般都將硅鋼片裁成條狀,采用交錯疊片的方式組裝而成,使各層磁路的接縫互相錯開,這種方法可以減小氣隙和磁阻,如圖2-9所示。小型變壓器為了簡化工藝和減小氣隙,常采用E字形、F字形和C字形硅鋼片疊壓而成,如圖2-10所示。名詞解釋氣隙是電機定轉子之間的空隙。定子不轉，轉子需要轉動，所以氣隙是必須的，根據電機不同，氣隙大小也不同。一般來講，異步電機氣隙小，同步電機氣隙大。2.繞組繞組是變壓器的電路部分。它由漆包線或絕緣的扁銅線繞制而成,有同心式和交疊式兩種。同心式繞組是將高、低壓繞組套在同一鐵心柱的內外層。交疊式繞組的高、低壓繞組是沿軸向交疊放置的。同心式繞組結構簡單,絕緣和散熱性能好,在電力變壓器中得到廣泛采用;而交疊式繞組的引線比較方便,機械強度好,易構成多條并聯支路,因此常用于大電流變壓器中,如電爐變壓器、電焊變壓器等。變壓器中與電源相連的繞組稱為一次繞組、原繞組、原邊或初級繞組,與負載相連的繞組稱為二次繞組、副繞組、副邊或次級繞組。3.其他結構附件1)油箱2)儲油柜3)分接開關4)絕緣套管1)油箱油浸式變壓器的外殼就是油箱,它起著機械支撐、冷卻散熱和保護的作用。變壓器的器身放在裝有變壓器油的油箱內。變壓器油既是絕緣介質,又是冷卻介質,它使鐵心和繞組不被潮濕所侵蝕,同時通過變壓器油的對流,將鐵心和繞組所產生的熱量傳遞給油箱和散熱管,再向空氣中散發熱量。油箱有箱式和鐘罩式兩種。2)儲油柜儲油柜又稱油枕,它是安裝在油箱上面的圓筒形容器,通過連通管與油箱相連,柜內油面高度隨油箱內變壓器器身的熱脹冷縮而變動,保證器身始終浸在變壓器油中。3)分接開關變壓器運行時,為了使輸出電壓控制在允許的變化范圍內,通過分接開關改變一次繞組匝數,從而達到調節輸出電壓的目的。通常輸出電壓的調節范圍是額定電壓的5%。4)絕緣套管變壓器引出線從油箱內穿過油箱蓋時,通過瓷質絕緣套管,以使帶電的引出線與接地的油箱絕緣。四、變壓器的銘牌與額定值1.變壓器的型號及冷卻方式2.變壓器的銘牌3.變壓器的額定值1.變壓器的型號及冷卻方式變壓器的型號包括變壓器的結構性能特點的基本代號、額定容量和高壓側的電壓等級,其型號具體含義如圖2-11所示。2.變壓器的銘牌銘牌是裝在變壓器外殼上的金屬標牌,上面標有名稱、型號、功能、規格、出廠日期、制造廠等內容,是用戶安全、經濟、合理使用變壓器的依據。三相電力變壓器的銘牌如圖2-12所示。3.變壓器的額定值按照國家標準規定,標注在銘牌上的,代表變壓器在規定使用