大学电工技术-电子教案-项目七

第页1教学目标知识目标：了解电路中常用的低压控制电器的结构、工作原理；了解三相异步电动机的结构、工作原理，掌握有关三相异步电动机的简单计算；了解三相异步电动机复杂继电控制的方法。能力目标：掌握识别常用低压控制电器型号的方法；掌握常用低压控制电器的检修方法；掌握电气图纸的识读；掌握三相异步电动机的点动控制方法；掌握三相异步电动机的直接起停控制方法；掌握三相异步电动机正反转控制的方法。素质目标：沟通、协作能力；观察、信息收集能力；分析总结能力。良好的职业道德和严谨的工作作风教学重点常用低压控制电器的检修方法，三相异步电动机的电路连接教学难点三相异步电动机的直接起停控制方法及正反转控制方法教学手段理实一体实物讲解小组讨论、协作教学学时14教学内容与教学过程设计注释项目七低压电器及三相异步电动机的控制任务一常用低压控制电器的故障分析与检修〖任务目标〗了解电路中常用的低压控制电器的结构、工作原理；掌握识别常用低压控制电器型号的方法；掌握常用低压控制电器的检修方法。〖知识链接〗一、主令电器（一）按钮1.按钮的外形、结构及符号按钮一般有按钮帽、复位弹簧、动触点、静触点和外壳等组成。按钮根据触点结构的不同，可分为常开按钮、常闭按钮和复合按钮等几种。2.按钮的工作原理当按下按钮时，动触点与上面的静触点分开（称常闭触点断开），而与下面的静触点接通（称常开触点闭合）。当松开按钮时，按钮复位，在弹簧的作用下动触点恢复原位，即常开触点恢复断开，常闭触点恢复闭合。3.按钮型号含义（1）按钮型号含义如下所示。（2）按钮颜色代表的意义。4.按钮的选择与使用（1）根据使用场合，选择按钮的型号和形式。（2）按工作状态指示和工作情况的要求，选择按钮和指示灯的颜色。（3）按控制回路的需要，确定按钮的触点形式和触点的组数。（4）按钮用于高温场合时，易使塑料变形老化而松动，引起接线螺钉间相碰短路，可在接线螺钉处加套绝缘塑料管来防止短路。（5）带指示灯的按钮因灯泡发热，长期使用易使塑料灯罩变形，应降低灯泡电压，延长使用寿命。5.按钮的常见故障及修理方法按钮的常见故障及修理方法见表7-2。明确任务。说一说你见过的按钮。根据表格内容，熟悉按钮常见故障及修理方法。第页2（二）行程开关1.行程开关的工作原理撞块式和滚轮式行程开关的工作原理相同。撞块式行程开关撞块要由运动机械来撞压。撞块在常态时（未受压时），其常闭触点闭合，常开触点断开。撞块受压时，常闭触点先断开，常开触点后闭合。撞块被释放时，常开和常闭触点均复位。2.行程开关型号含义3.行程开关的选择与使用（1）根据控制回路的电压和电流选择采用何种系统的行程开关。（2）根据机械与行程开关的传力与位移关系选择合适的头部结构形式。（3）行程开关安装时位置要准确，否则不能达到位置控制和限位的目的。（4）应定期检查行程开关，以免触头接触不良而达不到行程和限位控制的目的。4.行程开关的常见故障及修理方法行程开关的常见故障及修理方法见表7-3。（三）万能转换开关常用的万能转换有LW5和LW6两个系列。万能转换开关由很多层触点底座叠装而成，每层底座内装有1对(或3对)触点和1个装在转轴上的凸轮，操作时手柄带动转轴和凸轮一起旋转，凸轮推动触点，从而达到换接电路的目的。二、接触器1.交流接触器1）交流接触器结构及符号（1）电磁机构。电磁机构包括线圈和铁心(静铁心和动铁心)两部分。（2）触点系统。所谓触点的常开和常闭，是指电磁系统未通电动作前触点的原始状态。常开和常闭触点是由衔铁通过杠杆连同动作的。当电磁线圈通电时，常闭触点首先断开，继而常开触点闭合；电磁线圈断电时，常开触点首先恢复断开，继而常闭触点恢复闭合。两种触点在改变工作状态时，先后有个时间差，尽管这个时间差很短，但对分析电路的控制原理是很重要的。2）接触器的工作原理2.直流接触器直流接触器主要用于远距离接通和分断额定电压440V、额定电流600A以下的直流电路或频繁地操作和控制直流电动机的一种控制电器。直流接触器主要由电磁机构和触点系统组成。3.接触器的选择与使用（1）选择接触器类型。（2）选择接触器主触点的额定电压。（3）选择接触器主触点的额定电流。（4）选择接触器吸引线圈的电压。（5）选择接触器的触点数量及触点类型。（6）接触器的安装多为垂直安装，其倾斜角不得超过5°，否则会影响接触器的动作特性；安装有散热孔的接触器时，应将散热孔放在上下位置，以降低线圈的温升。（7）接触器安装与接线时应将螺钉拧紧，以防振动松脱。（8）接线器的触头应定期清理，若触头表面有电弧灼伤时，应及时修复。4.接触器的常见故障及修理方法接触器的常见故障及修理方法见表7-4。三、继电器1.中间继电器中间继电器的主要用途有两个：一是当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间教师讲解如何选用行程开关。教师讲解接触器的选择与使用。第页3继电器来控制，用中间继电器作为执行元件，这时中间继电器可被看成是一级放大器；二是当其他继电器或接触器触点数量不够时，可利用中间继电器来切换多条电路。2.电流继电器根据电流值的大小而动作的继电器称为电流继电器。根据实际应用的要求，电流继电器可分为过电流继电器和欠电流继电器。图7-12所示为电磁式通用继电器的典型结构示意图，在这种继电器的磁系统上装设不同的线圈，便可制成过电流、欠电流、过电压、欠电压等继电器。（1）过电流继电器在正常工作时（2）欠电流继电器是当通过线圈的电流降低到某一整定值时（3）型号及含义。图7-12电磁式继电器构造3.电压继电器根据电压大小而动作的继电器称为电压继电器。电压继电器的线圈并联在被测量的电路中，此时，继电器所反映的是电路中电压的变化，电压继电器的电磁机构及工作原理与接触器类似。4.热继电器热继电器是利用电流的热效应来推动动作机构，使触点系统闭合或分断的保护电器，主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。热继电器的形式有许多种，其中以双金属片式用得最多。1）两相结构的热继电器2）三相结构的热继电器3）热继电器的选用（1）热继电器的类型选择。（2）根据电动机的额定电流选择热继电器的规格。（3）根据需要的整定电流值选择热元件的电流等级。4）热继电器的型号及含义5）热继电器的常见故障及修理方法热继电器的常见故障及修理方法见表7-5。5.时间继电器1）空气阻尼式时间继电器JS7-A系列时间继电器主要由以下几部分组成。（1）电磁机构。电磁机构由线圈、铁心和衔铁组成。（2）触点系统。触点系统由两对瞬动触点(一常开一常闭)和两对延时触点(一常开一常闭)组成。瞬动触点和延时触点分别是两个微动开关。（3）气室。气室为一空腔，内装一成型橡皮薄膜，随空气的增减而移动，气室顶部的调节螺钉可调节延时时间。（4）传动机构。传动机构由推板、活塞杆、杠杆及各种类型的弹簧等组成。（5）基座。基座由金属钢板制成，用以固定电磁机构和气室。集合实物讲解不同类型的继电器。根据表格内容，了解热继电器常用故障及修理方法。第页42）晶体管式时间继电器具有机械结构简单、延时范围广、精度高、返回时间短、消耗功率小、耐冲击、调节方便和寿命长等优点。3）选用时间继电器的注意事项（1）根据系统的延时范围和精度选择时间继电器的类型和系列。（2）根据控制线路的要求选择时间继电器的延时方式(通电延时或断电延时)。（3）根据控制线路电压选择时间继电器吸引线圈的电压。4）时间继电器的常见故障及修理方法以气囊式时间继电器为例，其常见故障及修理方法见表7-6。6.速度继电器1）速度继电器的结构及工作原理2）型号及含义任务二三相异步电动机点动控制电路的连接〖任务目标〗了解三相异步电动机的结构、工作原理，了解掌握有关三相异步电动机的简单计算；掌握电气图纸的识读；掌握三相异步电动机的点动控制方法。〖知识链接〗一、三相交流异步电动机的结构1.定子1）定子铁心定子铁心是电机磁路的—部分，由于异步电动机中的磁场是旋转的，定子铁心中的磁通为交变磁通。为了减小磁场在铁心中引起的涡流及磁滞损耗，定子铁心由导磁性能较好的0.35～0.5mm厚、表面具有绝缘层(涂绝缘漆或硅钢片表面具有氧化膜绝缘层)的硅钢片叠压而成。定子铁心叠片内圆冲有均匀分布的一定形状的槽，用以嵌放定子绕组。2）定子绕组定子绕组是电机的电路部分，由许多线圈按一定的规律连接而成。小型异步电动机的定子绕组由高强度漆包圆铜线或铝线绕制而成；大、中型异步电机的定子绕组用截面较大的扁铜线绕制成型，再包上绝缘。2.机座机座是电动机的外壳，用以固定和支撑定子铁心及端盖，机座应具有足够的强度和刚度，同时还应满足通风散热的需要。3.转子1)转子铁心2)转子绕组转子绕组根据结构不同分为笼型和绕线型两种。二、三相交流异步电动机的工作原理（一）旋转磁场的产生1.定子的旋转磁场2.旋转磁场的转速旋转磁场的转速n0取决于电源频率和电动机的磁极对数p。旋转磁场的转速亦称同步转速。3.旋转磁场的方向以常用的JS7-A系列时间继电器为例，讲解空气阻尼式时间继电器。以JYl型速度继电器为例，讲解结构及工作原理。教师讲解三相交流异步电动机的工作原理。第页5图7-36旋转磁场的反向旋转旋转磁场的旋转方向与三相电源的相序一致。要使旋转磁场反转，只要改变电源的相序，即只要把接到三相绕组始端上的任意两根电源线对调，就可以实现旋转磁场的反转。改变异步电动机的转向，就是根据这一原理来实现的。4.旋转磁场的特点(1)在对称的三相绕组中，通入三相电流，可以产生在空间旋转的合成磁场。(2)磁场的旋转方向与电流的相序一致。(3)旋转磁场的转速(即同步转速)与电流频率有关，改变电流的频率可以改变旋转磁场的转速（变频调速利用的就是这个原理）。（二）三相异步电动机的转动原理图7-37异步电动机的转动原理三、三相交流异步电动机的电磁转矩和机械特性（一）异步电动机电磁转矩1.电磁转矩电磁转矩是指电动机由于电磁感应作用，从转子转轴上输出的作用力矩。它是衡量三相异步电动机带负载能力的一个重要指标。2.异步电动机的转矩特性图7-38异步电动机的转矩特性曲线（二）异步电动机的机械特性1.机械特性第页6为了更直接地表示电磁转矩T和转速n之间的关系，可根据转速n与转差率s的关系，将曲线T=f(s)变换为n=f(s)曲线，这种曲线称为异步电动机的机械特性，如图7-39所示。图7-39异步电动机机械特性曲线2.额定转矩和过载能力当异步电动机在额定状态下运行时，从其转轴上以转矩的形式输出动力，此时的转矩为额定转矩。从物理学受力平衡的角度出发，电机在匀速运行时，电机的电磁转矩必与电机的负载阻力转矩相平衡，经过推导，可以得出异步电动机额定转矩为TN≈9550（PN/nN）四、三相异步电动机的铭牌和技术数据1.型号2.额定功率额定功率指电动机在额定工作状态下运行时转轴上所能输出的机械功率，单位为瓦（W）或千瓦（kW）。3.额定电压额定电压指电动机在额定工作状态下运行时定子绕组规定使用的线电压，单位为伏（V）或千伏（kV）。按我国国家标准规定，电动机的电压等级分为220V、380V、3kV、6kV和10kV五级。4.接法接法指电动机三相定子绕组的连接方式，一般有三角形和星形两种。5.额定电流额定电流指电动机在额定工作状态下运行时电源输入电动机绕组的线电流，单位为安（A）。若铭牌上标有两个电流值，则表示定子绕组在两种不同接法时的输入线电流。6.频率频率指输入电动机的交流电频率，单位是Hz。国际上有50Hz和60Hz两种标准的频率，我国采用50Hz频率的交流电。7.功率因数功率因数指电动机在额定状态下运行时电源输入电动机的有功功率与视在功率的比值。电动机空载运行时功率因数很低，约为0.2。满载运行时，功率因数较高，一般为0.75～0.92。8.效率效率指电动机在额定状态下运行时电动机轴上输出的机械功率与电源输入的电功率的比值。结合例7-2讲解。请学生说一说电动机铭牌上各参数的含义。第页79.转速电动机在额定状态下运行时的转速，以每分钟的转数表示（r/min）。10.温升与绝缘等级温升与绝缘等级都是用来表示电动机的允许发热限