電機(jī)與電氣控制技術(shù)（第2版）目

錄第3章直流電動(dòng)機(jī)mm.ppt第4章常用控制電機(jī)mm.ppt第5章常用低壓電器mm.ppt第6章電氣控制電路基本環(huán)節(jié)mm.ppt第7章典型設(shè)備的電氣控制電路mm.ppt第8章電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)mm.ppt第1章磁路與變壓器mm第2章異步電動(dòng)機(jī)mm3.1直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理3.2直流電動(dòng)機(jī)的工作原理第3章直流電動(dòng)機(jī)第3章直流電動(dòng)機(jī)3.3直流電動(dòng)機(jī)特性分析3.4直流電動(dòng)機(jī)的控制技術(shù)自學(xué)提示

本章以直流電動(dòng)機(jī)為主要內(nèi)容，介紹其工作原理、機(jī)械特性、啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)等。通過(guò)本章學(xué)習(xí)，要求：

了解直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、直流電機(jī)的分類及用途，銘牌數(shù)據(jù)。熟悉各類直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況、機(jī)械特性、換向問(wèn)題及改善換向的方法。掌握直流電機(jī)的機(jī)械特性分析方法，啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速的控制原理。

與交流電機(jī)相比，直流電機(jī)的最大弱點(diǎn)就是存在電流的換向問(wèn)題，消耗有色金屬較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，運(yùn)行中的檢修和維護(hù)也比較困難。因此直流電機(jī)使用的廣泛程度遠(yuǎn)比不上交流電機(jī)。作為直流電源的直流發(fā)電機(jī)雖已逐步被晶閘管整流裝置所取代，但在電鍍、電解方面仍被繼續(xù)使用。而直流電動(dòng)機(jī)因?yàn)槠湔{(diào)速性能較好、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，過(guò)載能力強(qiáng)，仍然得到對(duì)啟動(dòng)和調(diào)速要求較高的大型軋鋼設(shè)備、大型精密機(jī)床、礦井卷?yè)P(yáng)機(jī)、市內(nèi)電車及汽車拖拉機(jī)電路等場(chǎng)合的廣泛應(yīng)用。在控制系統(tǒng)中，直流測(cè)速電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用也非常廣泛。3.1直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

直流電機(jī)是依據(jù)電磁感應(yīng)原理及導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力這兩條基本原理制造的。因此，從結(jié)構(gòu)上看，任何電機(jī)都包括磁路和電路兩部分。3.1.1直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)組成直流電機(jī)結(jié)構(gòu)組成圖小型直流電機(jī)剖面結(jié)構(gòu)圖

顯然，直流電機(jī)主要結(jié)構(gòu)有定子、轉(zhuǎn)子兩大部分組成。1.定子

直流電機(jī)的定子包括：

機(jī)座既可用來(lái)作為安裝電機(jī)所有零件的外殼，又是聯(lián)系各磁極的導(dǎo)磁鐵軛。

主磁極的作用是產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)。由主磁極鐵芯和主磁極繞組兩部分組成，用螺釘固定在機(jī)座內(nèi)壁。換向極的作用是改善換向，換向極繞組套在換向極鐵芯上，換向極的數(shù)目與主磁極相等。電刷裝置由電刷、刷握、刷桿和刷桿座組成，其作用是引入或引出直流電壓和直流電流。2.轉(zhuǎn)子

直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子包括：轉(zhuǎn)軸的作用是用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，一般用合金鋼鍛壓而成。電樞鐵心是電機(jī)磁路的一部分，也是承受電磁力作用的部件。電樞鐵心固定在轉(zhuǎn)子支架或轉(zhuǎn)軸上，沿鐵心外圓均勻地分布有槽，在槽內(nèi)嵌放電樞繞組。電樞繞組的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和通過(guò)電流產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。直流電機(jī)的電樞繞組是直流電機(jī)的主要電路部分。換向器由許多換向片組成，換向片間用云母片絕緣，是直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)特征，其作用是機(jī)械整流。在直流電動(dòng)機(jī)中，它將外加的直流電流逆變成繞組內(nèi)的交流電流。3.1.2直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)

每臺(tái)直流電機(jī)上面都有一塊銘牌，銘牌數(shù)據(jù)是生產(chǎn)廠家根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)和試驗(yàn)所得的一組反映電機(jī)性能的主要數(shù)據(jù)。銘牌上標(biāo)注有各種額定數(shù)據(jù)，說(shuō)明該直流電機(jī)的型號(hào)、規(guī)格、性能，是用戶合理選擇和正確使用直流電機(jī)的依據(jù)。

額定功率指直流電機(jī)按規(guī)定工作方式運(yùn)行時(shí)，能向負(fù)載提供的輸出功率。直流電動(dòng)機(jī)的額定功率是指電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的有效機(jī)械功率。單位為千瓦（kW）。1.額定功率指額定輸出時(shí)電機(jī)接線端子間的電壓。單位為伏【V】。2.額定電壓指電機(jī)按照規(guī)定的工作方式運(yùn)行時(shí)，電機(jī)繞組允許流過(guò)的最大安全電流。單位為安【A】。

3.額定電流指電機(jī)在額定電壓、額定電流和額定輸出功率時(shí)，直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。單位為轉(zhuǎn)/分【r/min】。

4.額定轉(zhuǎn)速此外，直流電機(jī)的額定數(shù)據(jù)還有工作方式、勵(lì)磁方式、額定勵(lì)磁電壓、額定溫升、額定效率等。額定值是選用或使用電機(jī)的主要依據(jù)，一般希望電機(jī)按額定值運(yùn)行。但實(shí)際上，電機(jī)運(yùn)行時(shí)的各種數(shù)據(jù)可能與額定值不同，它們由負(fù)載的大小來(lái)確定。若電機(jī)的電流正好等于額定值，稱為滿載運(yùn)行；若電機(jī)的電流超過(guò)額定值，稱為過(guò)載運(yùn)行；若比額定值小得多，稱為輕載運(yùn)行。長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行將使電機(jī)過(guò)熱，降低電機(jī)壽命甚至損壞；長(zhǎng)期輕載運(yùn)行使電機(jī)的容量不能充分利用。兩種情況都將降低電機(jī)的效率，都是不經(jīng)濟(jì)的。故在選擇電機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的要求，盡可能使電機(jī)運(yùn)行在額定值附近。

一臺(tái)Z252型直流電動(dòng)機(jī)，已知其銘牌數(shù)據(jù)為：PN=13kW，UN=220V，ηN=0.86，nN=3000r/min。試求該直流電動(dòng)機(jī)的P1N，IN和TN。

例例根據(jù)已知銘牌數(shù)據(jù)，可求得額定輸入功率為

額定電流為

額定電磁轉(zhuǎn)矩為

直流電機(jī)的定子都包含哪幾部分？各部分作用如何？

何謂直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)？其中的額定功率，是電功率還是機(jī)械功率？

在直流電動(dòng)機(jī)中，電樞所加電壓已是直流，為什么還要加裝換向器？如果直流電機(jī)沒(méi)有換向器，還能轉(zhuǎn)動(dòng)嗎？直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子都包含哪幾部分？各部分作用如何？

直流電動(dòng)機(jī)工作原理是建立在電磁力和電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)上。下圖所示為直流電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化模型。3.2直流電動(dòng)機(jī)的工作原理簡(jiǎn)化模型中，左右兩極相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的工作主磁極，單匝線圈相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的電樞繞組，當(dāng)電樞中通入直流電時(shí)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。電樞轉(zhuǎn)動(dòng)方向可用左手定則判斷。

圖示N和S為直流電機(jī)的一對(duì)定子磁極；電樞繞組用一個(gè)單匝線圈來(lái)表示；線圈的兩個(gè)引出端分別連在兩個(gè)換向片上，換向片上壓著電刷A和B。

3.2.1直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理U+_NSAB轉(zhuǎn)動(dòng)原理歸納

當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組與直流電源連通時(shí)，根據(jù)左手定則可判斷出兩個(gè)線圈有效邊在磁場(chǎng)中所受電磁力的作用，兩電磁力對(duì)軸形成一個(gè)力矩，在電磁力矩的作用下，電樞便按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)起來(lái)。FIiFn直流電動(dòng)機(jī)的工作原理動(dòng)畫(huà)演示

直流電動(dòng)機(jī)中的反電動(dòng)勢(shì)

電動(dòng)機(jī)電樞在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電樞載流導(dǎo)體要與定子主磁極相切割，切割速度方向由電樞轉(zhuǎn)動(dòng)方向決定，如圖示：

顯然，電動(dòng)機(jī)電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電流與電源提供的電樞電流方向總是相反的。因此，把電樞中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為反電動(dòng)勢(shì)，用Ea表示。

載流導(dǎo)體切割磁場(chǎng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電流方向可用右手定則判斷：Iv

當(dāng)軸上的機(jī)械負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、電動(dòng)勢(shì)、電流及電磁轉(zhuǎn)矩將自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)負(fù)載的變化，保持新的平衡。例如當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，軸上的機(jī)械轉(zhuǎn)矩增大，平衡被打破，動(dòng)力矩小于阻力矩，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)速下降導(dǎo)致切割速度減小，反電動(dòng)勢(shì)減小，則電樞電流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，直至達(dá)到新的平衡，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速重新穩(wěn)定。

直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，與機(jī)械負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩T2及空載損耗轉(zhuǎn)矩T0相平衡。電磁轉(zhuǎn)矩公式：

直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩式中KT是直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)，Φ是每極下工作磁通，Ia是電樞電流。3.2.2直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式是指直流電機(jī)勵(lì)磁繞組和電樞繞組之間的連接方式。不同勵(lì)磁方式的直流電機(jī)，其特性有很大差異。因此，勵(lì)磁方式是選擇直流電機(jī)的重要依據(jù)。直流電機(jī)的勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)四種類型。

他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組由獨(dú)立的直流電源供電，勵(lì)磁電流If的大小只取決于勵(lì)磁電源的電壓和勵(lì)磁回路的電阻，與直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓的大小及負(fù)載無(wú)關(guān)。用永久磁鐵作主磁極的電機(jī)可視為他勵(lì)電動(dòng)機(jī)。并勵(lì)電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)。勵(lì)磁電流一般為額定電流的5%，要產(chǎn)生足夠大的磁通，需要有較多的匝數(shù)。所以并勵(lì)繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線較細(xì)。并勵(lì)發(fā)電機(jī)電壓建立的首要條件就是其磁極必須有剩磁。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組相串聯(lián)，如圖所示。勵(lì)磁電流與電樞電流相同，數(shù)值較大，因此，串勵(lì)繞組匝數(shù)很少，導(dǎo)線較粗。

復(fù)勵(lì)電機(jī)至少有兩個(gè)勵(lì)磁繞組，一個(gè)是串勵(lì)繞組，另一個(gè)是并勵(lì)或他勵(lì)繞組。并勵(lì)繞組起主要作用，匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)；串勵(lì)繞組起輔助作用。匝數(shù)少，導(dǎo)線粗。

直流電動(dòng)機(jī)有哪些勵(lì)磁方式？應(yīng)用得較多的有哪幾種？

直流電動(dòng)機(jī)的電樞繞組中通過(guò)的電流是直流嗎？為什么？

為什么說(shuō)直流電動(dòng)機(jī)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是反電動(dòng)勢(shì)？這個(gè)反電動(dòng)勢(shì)與發(fā)電機(jī)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有何不同？

直流電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)有電動(dòng)機(jī)輸出功率、電壓、電樞電流、轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩、輸出轉(zhuǎn)矩和效率等。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性即是指這些參數(shù)間的變化關(guān)系。電動(dòng)機(jī)各參數(shù)之間的關(guān)系可由電動(dòng)勢(shì)平衡方程式和轉(zhuǎn)矩平衡方程式來(lái)確定。

3.3.1直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性

電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的端電壓應(yīng)滿足下面的關(guān)系式：1.電動(dòng)勢(shì)的平衡方程式3.3直流電動(dòng)機(jī)特性分析

式中ΔU是直流電動(dòng)機(jī)的電樞壓降。對(duì)串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)來(lái)講，電流流過(guò)電樞時(shí)，引起的電壓降為：

式中的Ra是電樞電路的銅耗電阻，Rm是磁系統(tǒng)電路的電阻。對(duì)于永磁式直流電動(dòng)機(jī)，則有：

電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為：

2.轉(zhuǎn)矩平衡方程

式中電磁轉(zhuǎn)矩T是由通過(guò)電樞電路的電流與電動(dòng)機(jī)總磁通量相互作用而產(chǎn)生的。式中CT為電機(jī)結(jié)構(gòu)常數(shù)，電磁轉(zhuǎn)矩與磁通量Φ及電樞電路上的電流Ia成正比。

空載電磁轉(zhuǎn)矩T0是因電動(dòng)機(jī)上的軸承、電刷和整流環(huán)間的摩擦、電樞和磁系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)以及銅損耗而形成的阻轉(zhuǎn)矩。空載阻轉(zhuǎn)矩T0的數(shù)值可以用沒(méi)有負(fù)載時(shí)的電動(dòng)機(jī)功率P0來(lái)計(jì)算。空載功率是能保持額定轉(zhuǎn)速時(shí)的最低電壓與電流的乘積。

直流電動(dòng)機(jī)的空載損耗P0很小，大約只是額定輸出功率的2%~3%，故空載阻轉(zhuǎn)矩也為輸出轉(zhuǎn)矩的2%~3%。

直流電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩T2的大小取決于直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載的大小。

3.3.2直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指時(shí)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T之間的關(guān)系，以常用的他勵(lì)電動(dòng)機(jī)為例，說(shuō)明其機(jī)械特性。

直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞中的反電動(dòng)勢(shì)為

若將電磁轉(zhuǎn)矩公式代入上式即可得到電機(jī)轉(zhuǎn)速另一形式

其中的n0為空載轉(zhuǎn)速，C是一常數(shù)，反映了電機(jī)特性曲線斜率。直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：

圖示他勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性曲線是一條略向下傾斜的直線，這種機(jī)械特性稱為硬特性。TnTL0n0nN

并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性通常認(rèn)為和他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性差別不大，都屬于硬特性。

串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性較軟，因?yàn)榇畡?lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流與電樞電流相同，當(dāng)負(fù)載增大時(shí)勵(lì)磁電流隨之增大，磁通量與勵(lì)磁電流成正比增大，電磁轉(zhuǎn)矩變化也較大，其機(jī)械特性是一條隨負(fù)載增大，轉(zhuǎn)速下降很快的軟特性。TnTL0n0nN

如果串勵(lì)電動(dòng)機(jī)輕載或空載，轉(zhuǎn)速將達(dá)很高，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成飛車事故。因此，串勵(lì)機(jī)不允許在空載或輕載下運(yùn)行。

復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性介于他勵(lì)機(jī)和串勵(lì)電動(dòng)機(jī)之間。

一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，已知其銘牌數(shù)據(jù)為：PN=15kW，UN=110V，ηN=0.83，nN=1800r/min，Ra=0.05Ω，Rf=25Ω。試求：該直流電機(jī)的額定電流IN，勵(lì)磁電流If，電樞電流Ia，反電動(dòng)勢(shì)Ea及額定電磁轉(zhuǎn)矩TN。

例例根據(jù)已知銘牌數(shù)據(jù)，可求得額定輸入功率為

額定電流為

額定電磁轉(zhuǎn)矩為

勵(lì)磁電流為

電樞電流為

反電動(dòng)勢(shì)為

何謂直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性？何謂直流電機(jī)的機(jī)械特性？

各種勵(lì)磁方式不同的直流電動(dòng)機(jī)，哪些屬于硬特性？哪些屬于軟特性？

直流電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)械時(shí)，與交流電動(dòng)機(jī)的情況類似，生產(chǎn)機(jī)械也有對(duì)啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速性能的要求。他勵(lì)機(jī)和并勵(lì)機(jī)在拖動(dòng)中應(yīng)用得最為廣泛，因此我們將以他勵(lì)機(jī)或并勵(lì)機(jī)為例介紹直流電動(dòng)機(jī)的上述控制過(guò)程。3.4.1直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)1.直接啟動(dòng)

直接啟動(dòng)是在不采取任何限流措施的情況下，電樞繞組直接接額定電壓的啟動(dòng)方法。直接啟動(dòng)瞬間，由于電機(jī)電樞轉(zhuǎn)速n=0，所以把電動(dòng)勢(shì)Ea=0，則此時(shí)加額定電壓時(shí)電樞的啟動(dòng)電流為：3.4直流電動(dòng)機(jī)的控制技術(shù)

由于電樞電阻的數(shù)值通常很小，此時(shí)啟動(dòng)電流可達(dá)額定電流的10~20倍，超出額定電流這么多的啟動(dòng)電流可能在換向器上產(chǎn)生火花而損壞換向器，因此是不允許的。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩正比于啟動(dòng)電流，所以直接啟動(dòng)時(shí)其啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也很大，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸在直接啟動(dòng)時(shí)會(huì)受到較大的機(jī)械沖擊作用，可能造成機(jī)械性損傷。因此，直接啟動(dòng)方法只允許用于容量很小的直流電動(dòng)機(jī)中。

2.電樞回路串電阻啟動(dòng)為了限制啟動(dòng)電流，可在電樞回路中串入適當(dāng)?shù)南蘖麟娮鑂st。這時(shí)剛一啟動(dòng)瞬間的電流為：

在啟動(dòng)過(guò)程中，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷升高，可逐漸切除啟動(dòng)電阻，直到正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)全部切除。

3.降壓?jiǎn)?dòng)直流電動(dòng)機(jī)在有可調(diào)電源的情況下，也可以采用降壓?jiǎn)?dòng)，以限制啟動(dòng)電流。隨著轉(zhuǎn)速的升高，電壓也隨之調(diào)高，直到額定電壓下穩(wěn)定運(yùn)行。這種方法大多用于直流發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)組。其優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)電流小，可平滑啟動(dòng)，能耗低。

要改變直流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，必須改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向，由可知，電磁轉(zhuǎn)矩的方向由主磁通和電樞電流共同決定，只要其中任意一項(xiàng)改變方向，都能使電磁轉(zhuǎn)矩反向，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。由于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組電感較大，換接時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的自感電壓，造成操作的極不安全。因此在實(shí)際使用中通常采用的方法是改變電樞電流達(dá)到反轉(zhuǎn)目的。

3.4.2直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)根據(jù)公式U＝E+IaRa

Ea＝Ce

nT＝CT

Ia

1.調(diào)

：調(diào)速過(guò)程↘E↘Ia↗T（Ia的影響大于

）↗n↗E↗

只能升速，適合恒功率負(fù)載，需用調(diào)磁電動(dòng)機(jī)。2.調(diào)U：調(diào)速過(guò)程U↘Ia↘T↘n↘E↘Ia↗T↗

調(diào)速幅度大、性能好，應(yīng)用較廣的調(diào)速方法。調(diào)壓采用晶閘管可控整流電路。3.4.3直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速3.4.4直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)1.能耗制動(dòng)制動(dòng)時(shí)電樞繞組從電網(wǎng)中斷開(kāi)，并立即與制動(dòng)電阻Rbk相連。此時(shí)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁不變，電動(dòng)機(jī)因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，并在電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3.4.4直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)1.能耗制動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電流向制動(dòng)電阻反向供電，產(chǎn)生反向的電磁轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在整個(gè)制動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)靠生產(chǎn)機(jī)械慣性力的拖動(dòng)而發(fā)電，將生產(chǎn)機(jī)械儲(chǔ)存的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，并消耗在繞組及電阻上，直到電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)為止，故稱為能耗制動(dòng)。2.反接制動(dòng)所謂反接制動(dòng)，就是在電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，電樞電壓反向接在電樞兩端，使其與反電動(dòng)勢(shì)同向，在電樞中就會(huì)立即產(chǎn)生很大的反向電樞電流和很大的反向電磁轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)生很強(qiáng)的制動(dòng)作用，使電動(dòng)機(jī)迅速停車。

倒拉反接制動(dòng)下放重物時(shí)，接觸器KM線圈斷電釋放使常開(kāi)觸頭打開(kāi)，電樞電路串入較大電阻Rbk。此時(shí)T<TL，轉(zhuǎn)速n反向成為負(fù)值，反電動(dòng)勢(shì)Ea也反向成為負(fù)值，電樞電流Ia成為正值，電磁轉(zhuǎn)矩保持提升時(shí)的原方向，即與轉(zhuǎn)速方向相反，電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。此運(yùn)行狀態(tài)是由于位能性負(fù)載轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)而形成的，因此稱為倒拉反接制動(dòng)。3.回饋制動(dòng)在電動(dòng)機(jī)車下坡、起重機(jī)下放重物等場(chǎng)合，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可能超過(guò)理想空載轉(zhuǎn)速，此時(shí)電樞的反電動(dòng)勢(shì)增高而大于電樞端電壓，造成電樞電流的反向，使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，發(fā)電狀態(tài)下的電磁轉(zhuǎn)矩成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，限制轉(zhuǎn)速的繼續(xù)升高。這時(shí)電動(dòng)機(jī)將負(fù)載的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能回送給電網(wǎng)，因此稱之為回饋制動(dòng)。回饋制動(dòng)方法經(jīng)濟(jì)性較好。3.4.5直流電動(dòng)機(jī)的常見(jiàn)故障處理1.換向故障

換向火花是電刷與換向器間的電弧放電現(xiàn)象，是換向不良的明顯標(biāo)志。微小火花不會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)，火花嚴(yán)重時(shí)能造成電樞繞組部分或全部短路而損壞電動(dòng)機(jī)。產(chǎn)生火花的原因通常可分為三類：電磁原因、機(jī)械原因和負(fù)載與環(huán)境原因。

環(huán)火是惡性事故，出現(xiàn)環(huán)火時(shí)，正、負(fù)極電刷之間有電弧飛越，換向器表面出現(xiàn)一圈弧光，此時(shí)電弧的高溫和具有的能量不僅會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞換向器和電刷，不會(huì)造成電樞電路的短路，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及操作和維修的人員安全。

處理這類問(wèn)題的方法：更換換向片間絕緣；注意維修保養(yǎng)，保持清潔；清除短路、開(kāi)焊和過(guò)電壓；改善換向。造成這些故障的原因是：①繞組過(guò)熱的主要原因是通風(fēng)散熱不良；過(guò)載或匝間短路。②匝間短路的主要原因常因絕緣老化引起；長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行；過(guò)電壓以及受到?jīng)_撞損壞使匝間絕緣受損。③定子繞組接地的原因主要由絕緣受損；線圈、鐵心等槽口的尖毛刺對(duì)地?fù)舸焕@組受潮絕緣電阻過(guò)低等。④絕緣電阻下降的主要原因是繞組絕緣受潮；絕緣表面積有粉塵、油污；化學(xué)腐蝕氣體影響等。⑤勵(lì)磁繞組極性接錯(cuò)，使電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩減小，造成啟動(dòng)困難。換向極繞組極性錯(cuò)接，會(huì)造成換向困難，換向火化大。2.繞組故障與原因

運(yùn)行時(shí)繞組常見(jiàn)故障有：繞組過(guò)熱、匝間短路、接地、絕緣電阻下降以及極性接錯(cuò)等。直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法中，最常用的啟動(dòng)方法是什么？

何謂直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)？起重機(jī)中常采用哪種制動(dòng)方法？

直流電動(dòng)機(jī)的常見(jiàn)故障有哪些？其中換向故障又包括哪些？調(diào)速和電動(dòng)機(jī)的速度變化是否同一個(gè)概念？直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能和交流電動(dòng)機(jī)相比如何？共有哪幾種調(diào)速方法？END謝謝大家！END謝謝大家！4.1伺服電動(dòng)機(jī)4.2測(cè)速發(fā)電機(jī)第4章常用特種電機(jī)第4章常用特種電機(jī)4.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自學(xué)提示

控制用的特種電機(jī)分為測(cè)量元件和執(zhí)行元件。測(cè)量元件包括旋轉(zhuǎn)變壓器，交、直流測(cè)速發(fā)電機(jī)等；執(zhí)行元件主要有交、直流伺服電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，要求：

了解伺服電動(dòng)機(jī)、測(cè)速發(fā)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等特種電機(jī)的結(jié)構(gòu)組成和用途熟悉伺服電動(dòng)機(jī)、測(cè)速發(fā)電機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等特種電機(jī)的性能掌握伺服電動(dòng)機(jī)、測(cè)速發(fā)電機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等特種電機(jī)的工作原理常用特種電機(jī)概述

常用特種電機(jī)也稱為控制電機(jī)，在結(jié)構(gòu)上、性能上、基本用途上或工作原理上均與傳統(tǒng)電機(jī)不同，體積和輸出功率通常較小，有的特種電機(jī)或精密電機(jī)在設(shè)計(jì)方法上有較大特點(diǎn)。這些特種電機(jī)的外徑一般小于130mm。

從工作原理來(lái)看，特種電機(jī)突破了傳統(tǒng)電機(jī)理論的范疇。如超聲波電機(jī)是利用驅(qū)動(dòng)部分（壓電陶瓷元件的超聲波振動(dòng)）和移動(dòng)部分之間的動(dòng)摩擦力而獲得運(yùn)轉(zhuǎn)力的一種新原理電機(jī)；微波電動(dòng)機(jī)是一種能夠接受并將微波轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的新型電機(jī)；靜電電機(jī)則是利用電場(chǎng)和電荷之間的動(dòng)力制成的一種超微電機(jī)；此外還有光熱電機(jī)、仿生電機(jī)、記憶合金電機(jī)等。其中超聲波電機(jī)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段。4.1伺服電動(dòng)機(jī)

伺服電動(dòng)機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。伺服電動(dòng)機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件，它將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)矩或速度輸出，以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)分有直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類。

伺服電動(dòng)機(jī)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中，其轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向受控制電壓的控制以驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象。自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的性能要求如下：（1）調(diào)速范圍寬；（2）機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性為線性；（3）無(wú)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象；（4）快速響應(yīng)。伺服電動(dòng)機(jī)概述4.1.1直流伺服電動(dòng)機(jī)

永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的磁極由永久磁鐵制成，不需要?jiǎng)?lì)磁繞組和勵(lì)磁電源。

伺服電機(jī)分為交流伺服電機(jī)和直流伺服電機(jī)兩類，其中直流伺服電動(dòng)機(jī)輸出功率較大，交流伺服電動(dòng)機(jī)的輸出功率較小。按照勵(lì)磁方式的不同，直流伺服電動(dòng)機(jī)可分為：

電磁式的直流伺服電動(dòng)機(jī)，一般采用他勵(lì)結(jié)構(gòu)，磁極由勵(lì)磁繞組構(gòu)成，通過(guò)單獨(dú)的勵(lì)磁電源供電。

空心杯式直流伺服電動(dòng)機(jī)由于其力能指標(biāo)較低，目前已很少采用。

直流伺服電動(dòng)機(jī)按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，又可分為：

無(wú)槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是直徑較小的細(xì)長(zhǎng)型圓柱鐵芯，通過(guò)耐熱樹(shù)脂將電樞繞組固定在鐵芯上，具有散熱好、性能指標(biāo)高、快速性好的特點(diǎn)。

直流伺服電動(dòng)機(jī)又分有無(wú)刷式和有刷式兩種類型：

無(wú)刷伺服機(jī)體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動(dòng)平滑，力矩穩(wěn)定。控制復(fù)雜，容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免維護(hù)，效率很高，運(yùn)行溫度低，電磁輻射很小，長(zhǎng)壽命，可用于各種環(huán)境。

直流伺服電動(dòng)機(jī)又分有無(wú)刷式和有刷式兩種類型：

有刷直流伺服機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，但需要維護(hù)，且維護(hù)不方便（換碳刷），易產(chǎn)生電磁干擾，對(duì)環(huán)境也有要求。因此通常用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。直流伺服機(jī)的控制方式恒磁電壓控制電壓

在電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組上加上恒壓勵(lì)磁，將控制電壓作用于電樞繞組來(lái)進(jìn)行控制稱為電樞控制，如圖示。

實(shí)用中由于電樞控制方式，其回路中電感小，響應(yīng)快，性能好，因此廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中。

在電動(dòng)機(jī)的電樞繞組上施加恒壓，將控制電壓作用于勵(lì)磁繞組來(lái)進(jìn)行控制的方法稱磁場(chǎng)控制。由于磁場(chǎng)控制性能不如電樞控制，因此工程實(shí)際中很少采用。直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性表達(dá)式

式中，Ce為電勢(shì)常數(shù)；CT為轉(zhuǎn)矩常數(shù)；Ra為電樞回路電阻。

電樞控制方式時(shí)，由于直流伺服電動(dòng)機(jī)的磁路一般不飽和，我們可以不考慮電樞反應(yīng)，認(rèn)為主磁通Φ大小不變。直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性分析

伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，指控制電壓一定時(shí)轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩變化的關(guān)系。

由圖示機(jī)械特性曲線可知，在伺服機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩T一定，磁通不變時(shí)，控制電壓Uc高，轉(zhuǎn)速n也高，轉(zhuǎn)速n的增加與控制電壓的增加成正比；當(dāng)Uc＝0時(shí)，n＝0，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。要改變直流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，可通過(guò)改變控制電壓Uc的極性來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以直流伺服電動(dòng)機(jī)具有可控性。

直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好，調(diào)整范圍大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，效率高。缺點(diǎn)是電樞電流較大；電刷和換向器維護(hù)工作量大；接觸電阻不穩(wěn)定；電刷與換向器之間的火花有可能對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。n0TUC1UC2UC3UC1UC2UC3>>機(jī)械特性n0UCT0=0T1T2T2T1T3>>

調(diào)節(jié)特性UC1UC2

直流伺服電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于火花機(jī)、機(jī)械手和精確的機(jī)器等。直流伺服電動(dòng)機(jī)若同時(shí)配置2500P/R高分析度的標(biāo)準(zhǔn)編碼器及測(cè)速器，或加配減速箱，更可為機(jī)械設(shè)備帶來(lái)可靠的準(zhǔn)確性及高扭力。直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能也非常好，在單位重量和體積下，輸出功率最高，大于相應(yīng)交流電機(jī)的輸出功率，且多級(jí)結(jié)構(gòu)的力矩波動(dòng)小。4.1.2交流伺服電動(dòng)機(jī)

交流伺服電動(dòng)機(jī)又稱為兩相異步電動(dòng)機(jī)，在結(jié)構(gòu)上類似于單相異步電動(dòng)機(jī)，其定子鐵心中安放著空間相差90o電角度的兩相繞組，一相稱為勵(lì)磁繞組，一相稱為控制繞組。如圖示：

交流伺服電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，勵(lì)磁繞組接單相交流電壓，控制繞組接控制信號(hào)電壓，要求兩相電壓要同頻率。

籠型轉(zhuǎn)子體積較大，氣隙小，所需的勵(lì)磁電流小，功率因數(shù)較高，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度大，但快速響應(yīng)性能稍差，低速運(yùn)行也不夠平穩(wěn)。1.交流伺服機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)空心杯形轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式

非磁性空心杯形轉(zhuǎn)子的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小且具有較大的電阻。優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)快、運(yùn)行平穩(wěn)。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣隙大，空載電流大，功率因數(shù)較低。

交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與具有啟動(dòng)繞組的單相異步電動(dòng)機(jī)相似。2.交流伺服機(jī)的工作原理

交流伺服電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，勵(lì)磁繞組通入恒定交流電壓，控制繞組由伺服放大器供電通入控制電壓，兩個(gè)電壓的頻率相同，在相位上相差90o電角度。這樣，兩個(gè)繞組共同作用在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)以后，斷開(kāi)起動(dòng)繞組，電動(dòng)機(jī)仍然能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。

由交流伺服機(jī)的工作原理可知，在控制繞組斷開(kāi)后電動(dòng)機(jī)仍然能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為“自轉(zhuǎn)”。伺服電動(dòng)機(jī)的“自轉(zhuǎn)”狀態(tài)在正常工作時(shí)是不能允許的。如何消除交流伺服機(jī)的“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象呢？

因此，消除“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象的方法是增加伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻。左圖示為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻較小、臨界轉(zhuǎn)差率Sm<1時(shí)的機(jī)械特性右圖示是轉(zhuǎn)子電阻較大、臨界轉(zhuǎn)差率Sm≥1時(shí)的機(jī)械特性自轉(zhuǎn)現(xiàn)象嚴(yán)重自轉(zhuǎn)現(xiàn)象基本消除3.交流伺服機(jī)的控制方式

改變加在控制繞組上的電壓大小和相位，能夠改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的大小和方向。①幅值控制改變控制電壓的幅值來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使得相位始終保持不變。②相位控制改變控制電壓的相位,從而改變控制電流與勵(lì)磁電流之間的相位角來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。③幅相控制同時(shí)改變控制電壓的幅值及控制電流與勵(lì)磁電流之間的相位角來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。交流伺服機(jī)的用途機(jī)床、印刷設(shè)備、包裝設(shè)備、紡織設(shè)備、激光加工設(shè)備、機(jī)器人、自動(dòng)化生產(chǎn)線等對(duì)工藝精度、加工效率和工作可靠性等要求相對(duì)較高的設(shè)備，一般都會(huì)涉及到伺服電動(dòng)機(jī)。圖示為數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以機(jī)床移動(dòng)部件的機(jī)械位移為直接控制目標(biāo)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，也稱位置隨動(dòng)系統(tǒng)，系統(tǒng)接收來(lái)自插補(bǔ)器的步進(jìn)脈沖，經(jīng)過(guò)變換放大后轉(zhuǎn)化為機(jī)床工作臺(tái)的位移。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的性能有哪些要求？

交流伺服電動(dòng)機(jī)有哪幾種控制方式？

常用的控制電機(jī)有哪些？自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)常用特種電機(jī)的要求有哪些？為什么要求交流伺服電動(dòng)機(jī)有較大的電阻？

4.2測(cè)速發(fā)電機(jī)

測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種測(cè)量轉(zhuǎn)速的信號(hào)元件，它將輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出，通常要求其輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。

交流測(cè)速發(fā)電機(jī)有空心杯轉(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)、籠式轉(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)和同步測(cè)速發(fā)電機(jī)3種。

直流測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種微型直流發(fā)電機(jī)，其定子和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與直流發(fā)電機(jī)基本相同。

按照測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)的不同，可分為直流和交流兩大類：自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)測(cè)速發(fā)電機(jī)的主要要求：①輸出電壓與速度保持嚴(yán)格的線性關(guān)系，且不隨外界條件的改變而變化；②電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性要小，以保證反應(yīng)迅速；③輸出電壓對(duì)轉(zhuǎn)速的變化反應(yīng)靈敏，測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性的斜率要大；④對(duì)無(wú)線電通信干擾小、噪聲小、重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且使用可靠。

測(cè)速發(fā)電機(jī)耦合在電動(dòng)機(jī)軸上作為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋元件，其輸出電壓作為轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)送回到放大器的輸入端。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速給定電壓，使系統(tǒng)能自動(dòng)調(diào)節(jié)到所要求的轉(zhuǎn)速。4.2.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)

直流測(cè)速發(fā)電機(jī)包括永磁式和電磁式兩種類型。

電磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)采用他勵(lì)式，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且因勵(lì)磁受電源、環(huán)境等因素的影響，輸出電壓變化較大，所以用得不多。

永磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)采用高性能永久磁鋼勵(lì)磁，受溫度變化的影響較小，輸出變化小、斜率高、線性誤差小。這種電機(jī)在80年代因新型永磁材料的出現(xiàn)而發(fā)展較快。直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理恒定磁場(chǎng)中，當(dāng)被測(cè)機(jī)械拖動(dòng)測(cè)速發(fā)電機(jī)以轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電樞繞組與磁場(chǎng)相切割，電刷兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Eao為：Eao=CeФ0n

=Ken當(dāng)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，電樞電流為零，由于空載時(shí)的輸出電壓就是空載感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所以輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。

直流測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種微型直流發(fā)電機(jī)。因此工作原理與一般直流電動(dòng)機(jī)基本相同。電樞電動(dòng)勢(shì)的極性與電樞繞組的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)。改變電樞繞組的旋轉(zhuǎn)方向，電樞電動(dòng)勢(shì)的極性相應(yīng)改變。可見(jiàn)，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)的輸出電壓U與轉(zhuǎn)速n仍成正比。

負(fù)載時(shí)，電樞電流不為零，輸出電壓為：

式中電樞電流：

因此，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓：

直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性如圖示：

測(cè)速發(fā)電機(jī)空載時(shí)，相當(dāng)于RL＝∞，電樞電流Ia＝0，此時(shí)輸出電壓U＝Ea，當(dāng)負(fù)載電阻RL逐漸減小時(shí)，電樞電流Ia逐漸增大，如果轉(zhuǎn)速n恒定，輸出電壓U下降越多，特別在高速時(shí)，當(dāng)RL減小時(shí)線性誤差將增加。

可見(jiàn)，測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性的曲線斜率隨負(fù)載電阻RL的減小而降低。

實(shí)際上，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間并不是嚴(yán)格保持正比關(guān)系，而是輸出特性曲線圖中的虛線。產(chǎn)生非線性誤差的原因主要有：電樞反應(yīng)、電刷接觸壓降、溫度的影響等。4.2.2交流測(cè)速發(fā)電機(jī)

異步測(cè)速發(fā)電機(jī)分有鼠籠轉(zhuǎn)子感應(yīng)測(cè)速發(fā)電機(jī)和空心杯轉(zhuǎn)子測(cè)速發(fā)電機(jī)兩種類型，其中鼠籠式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但性能較差；空心杯式轉(zhuǎn)子感應(yīng)測(cè)速發(fā)電機(jī)因其性能較好，是目前應(yīng)用最廣泛的一種交流測(cè)速發(fā)電機(jī)。交流測(cè)速發(fā)電機(jī)同步測(cè)速發(fā)電機(jī)：永磁式、感應(yīng)子式和脈沖式。異步測(cè)速發(fā)電機(jī)：空心杯式、鼠籠式和同步式。

同步式測(cè)速發(fā)電機(jī)定子輸出繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和頻率都隨轉(zhuǎn)速n的變化而變化，因此不宜用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中。1.空心杯轉(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)

空心杯形轉(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)為了減少轉(zhuǎn)子漏電抗、增加其電阻，轉(zhuǎn)子通常由非鐵磁材料硅錳青銅制成為空心薄壁圓筒。此外，為了減少磁路的磁阻，在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置有固定的內(nèi)定子。

空心杯型轉(zhuǎn)子電阻比伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻更大一些，杯壁厚度一般為0.2～0.3mm。（1）結(jié)構(gòu)原理

空心杯式異步測(cè)速發(fā)電機(jī)的定子上嵌放有空間位置上相差90o電角度的兩相繞組，一相繞組作為勵(lì)磁繞組N1，另一相繞組作為輸出繞組N2。圖中黃色所示的內(nèi)鐵心是由硅鋼片制成的鐵心，用來(lái)減小磁路的磁阻。小型測(cè)速發(fā)電機(jī)的兩個(gè)繞組均嵌放在內(nèi)定子上；而機(jī)座在外徑36mm以上的測(cè)速發(fā)電機(jī)中，勵(lì)磁繞組嵌放在外定子上，輸出繞組嵌放在內(nèi)定子上，以便調(diào)整兩相繞組的相對(duì)位置，使剩余電壓最小。當(dāng)測(cè)速發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓為u1，勵(lì)磁電流為i1時(shí)，在勵(lì)磁繞組的軸線方向產(chǎn)生的交變脈動(dòng)磁通為Φ1，Φ1正比于電源電壓u1。u1u2N1N2Φ1

當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，勵(lì)磁后由杯形轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與輸出繞組軸線垂直，輸出繞組不感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因此輸出繞組上沒(méi)有電壓輸出。交流測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)u1u2N1N2i1Φ10

當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由杯形轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)與輸出繞組軸線重合，輸出繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正比于杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子頻率和勵(lì)磁電壓頻率相同，與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。同時(shí)，轉(zhuǎn)子切割磁場(chǎng)

產(chǎn)生的磁通Φ2總是與磁通Φ10垂直，與輸出繞組N2的軸線方向一致。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)u1N1u2N2ni1Φ10Φ2當(dāng)磁通Φ2交變時(shí)，就要在輸出繞組N2中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出電壓U2，其值正比于Φ2，即：將Φ2∝Φ1n代入上式，則將Φ1∝U1代入上式，則

即勵(lì)磁繞組加電源電壓U1后，電機(jī)以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)，測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出繞組將產(chǎn)生輸出電壓U2，其值與轉(zhuǎn)速n成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)向相反時(shí)，由于轉(zhuǎn)子中的切割電勢(shì)、電流及其產(chǎn)生的磁通相位都與原來(lái)相反，因而輸出電壓U2的相位也與原來(lái)相反。顯然，異步測(cè)速發(fā)電機(jī)可以較為精確地將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)速的目的。（2）輸出特性

異步交流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性是指當(dāng)轉(zhuǎn)軸上有轉(zhuǎn)速信號(hào)n輸入時(shí)，定子輸出電壓的大小和相位隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系，稱為輸出特性。0nU2

理想的測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓正比于它的轉(zhuǎn)速，即U2＝Kn。

但是，測(cè)速發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間并不是嚴(yán)格的線性關(guān)系，而是非線性的。

測(cè)速發(fā)電機(jī)工作時(shí)，勵(lì)磁電流和磁通Φ都隨轉(zhuǎn)速n的變化而發(fā)生變化，由于Φ1并非常數(shù)，因此輸出電壓U2與轉(zhuǎn)速n實(shí)際上不成線性關(guān)系。交流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓與轉(zhuǎn)速有什么關(guān)系？若轉(zhuǎn)向改變，其輸出電壓有何變化?

測(cè)速發(fā)電機(jī)的作用是什么？

直流測(cè)速發(fā)電機(jī)使用時(shí)，為什么轉(zhuǎn)速不能過(guò)高，負(fù)載電阻不能過(guò)小?直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓與轉(zhuǎn)速有什么關(guān)系？若轉(zhuǎn)向改變，對(duì)輸出電壓有什么影響？4.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱脈沖電動(dòng)機(jī)，半導(dǎo)體技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使步運(yùn)電動(dòng)機(jī)在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。特別是一些工作難度大、要求速度快、精度要求高的場(chǎng)合，如機(jī)械加工、包裝機(jī)械、食品機(jī)械、辦公設(shè)備、繪圖機(jī)、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備、自動(dòng)記錄儀表等，均廣泛應(yīng)用著步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的案例步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分類

是混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)的一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，分有兩相和五相兩種：兩相步進(jìn)角一般為1.8度，五相步進(jìn)角一般為0.72度。目前感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。（1）永磁式

永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積都較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度。（2）反應(yīng)式

反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家在80年代就淘汰了這種步進(jìn)電機(jī)。（3）感應(yīng)子式4.3.1感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子鐵芯都由硅鋼片疊壓而成。電動(dòng)機(jī)的定子極靴和轉(zhuǎn)子外圓均勻分布著很多小齒，定子磁極有三相勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開(kāi)。

感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子上有均勻分布的6個(gè)磁極，每?jī)蓚€(gè)相對(duì)的磁極上有同一相控制繞組，同一相控制繞組可以并聯(lián)或串聯(lián)；轉(zhuǎn)子鐵芯上沒(méi)有繞組，外圓上有與定子磁極相對(duì)應(yīng)的小齒。4.3.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在定子上具有均勻分布的6個(gè)磁極，磁極上繞有繞組。兩個(gè)相對(duì)的繞組組成一相，共有三相繞組。步進(jìn)電機(jī)的定子繞組連接方式是Y形；轉(zhuǎn)子由無(wú)繞組的硅鋼片疊成，通常有幾十個(gè)小齒，齒與齒之間的夾角稱齒距角。

感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)的反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相比，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點(diǎn)，而定子激磁只需提供變化的磁場(chǎng)而不必提供磁材料工作點(diǎn)的耗能，因此該電機(jī)效率高，電流小，發(fā)熱低。1、需要理解的幾個(gè)概念“一拍”

指一相控制繞組輸入一個(gè)脈沖信號(hào)后，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)作，轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度后到達(dá)一個(gè)新的位置。步距角θ指一拍下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度。三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制方式三相單三拍、三相雙三拍、三相單六拍、三相雙六拍步進(jìn)電機(jī)的控制拍數(shù)轉(zhuǎn)子齒數(shù)三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制方式三相單三拍：其中“三相”指步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子繞組為三相；“單”指每一拍只有一相繞組通電；“三拍”是指經(jīng)過(guò)三次切換，控制繞組的通電狀態(tài)完成一個(gè)循環(huán)。三相雙三拍：其中“雙”指步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每一拍有兩相繞組通電。三相六拍：其中“六拍”指步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)六次切換，控制繞組的通電狀態(tài)完成一個(gè)循環(huán)。2.三相單三拍工作方式

以三相單三拍控制方式中通電順序按照U→V→W→U時(shí)進(jìn)行分析。第一拍：U相控制繞組通電，V、W兩相控制繞組不通電

轉(zhuǎn)子總是要轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置，也就是磁路上總的空氣隙最小的位置，所以在該磁場(chǎng)的作用下，使轉(zhuǎn)子的1、3齒分別與定子的U和U'產(chǎn)生的兩個(gè)磁極對(duì)齊，使轉(zhuǎn)子位于起始位置。

轉(zhuǎn)子齒1和3與定子U相磁級(jí)軸線對(duì)齊時(shí)，轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)。第二拍：V相控制繞組通電，U、W兩相控制繞組不通電；

轉(zhuǎn)子總是要轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置，也就是磁路上總的空氣隙最小的位置，所以在該磁場(chǎng)的作用下，使轉(zhuǎn)子的2、4齒分別與定子的V’和V產(chǎn)生的兩個(gè)磁極對(duì)齊，轉(zhuǎn)子由起始位置順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了30°，進(jìn)入圖示新位置。轉(zhuǎn)子齒2和4與定子V相磁級(jí)軸線對(duì)齊時(shí)，轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)。第三拍：W相控制繞組通電，U、V兩相控制繞組不通電；

磁力線總是通過(guò)磁阻最小的路徑閉合，轉(zhuǎn)子受到磁阻轉(zhuǎn)矩的作用又旋轉(zhuǎn)了30°。

轉(zhuǎn)子齒1和3與定子W相磁級(jí)軸線對(duì)齊時(shí)，轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

三相單三拍通電方式輪流給各相控制繞組通電時(shí)，轉(zhuǎn)子在磁阻轉(zhuǎn)矩的作用下一拍一拍的轉(zhuǎn)動(dòng)，每拍脈沖可使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。其轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖的頻率。

三相單三拍控制方式通電順序按照U→W→V→U時(shí)進(jìn)行：UU’V’VW’W1234第一拍：U相控制繞組通電，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)到圖示起始位置。第二拍：W相控制繞組通電第三拍：V相控制繞組通電

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以每一拍30°的步距角隨輸入脈沖順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。第四拍：完成一個(gè)通電循環(huán)。U相控制繞組再次通電，

三相單三拍控制方式通電順序按照U→V→W→U時(shí)進(jìn)行：UU’V’VW’W1234第一拍：U相控制繞組通電，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)到圖示起始位置。第二拍：V相控制繞組通電第三拍：W相控制繞組通電

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以每一拍30°的步距角隨輸入脈沖逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。顯然，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向由通電順序決定。第四拍：完成一個(gè)通電循環(huán)，U相控制繞組再次通電。

三相單三拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，每1拍轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角，每3拍轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角，每12拍轉(zhuǎn)一周，其通電順序與旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系可用下表表示。

反應(yīng)式三相單三拍步進(jìn)電機(jī)由于每次只有一相通電，轉(zhuǎn)子在平衡位置附近來(lái)回?cái)[動(dòng)，運(yùn)行不穩(wěn)定，且在切換瞬間，轉(zhuǎn)子易失去自鎖能力而造成失步（即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)與拍數(shù)不相等）。因此，實(shí)用中很少采用。3.三相雙三拍工作方式

以三相雙三拍控制方式中通電順序按照UV→VW→WU→UV時(shí)進(jìn)行分析。1234UU’V’VW’W

結(jié)論：旋轉(zhuǎn)方向逆時(shí)針。第一拍：UV兩相控制繞組通電，電機(jī)轉(zhuǎn)到圖示起始位置。第二拍：VW兩相繞組通電第三拍：WU兩相繞組通電第四拍：完成一個(gè)通電循環(huán)，UV兩相繞組再次通電。4.三相六拍工作方式UU’V’VW’W1234通電順序：U→UV→V→VW→W→WU→U

結(jié)論：逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，每一步轉(zhuǎn)過(guò)15°。4.三相六拍工作方式UU’V’VW’W1234通電順序：U→UW→W→WV→V→VU→U

結(jié)論：順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，每一步轉(zhuǎn)過(guò)15°。

三相六拍通電方式的步進(jìn)電機(jī)，其通電順序與旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系如下表所示：

三相六拍通電方式在切換過(guò)程中始終能夠保證有一相持續(xù)通電，力圖使轉(zhuǎn)子保持原有位置。因此，這種通電工作方式較三相單三拍通電工作方式平穩(wěn)。每輸入一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)，若脈沖電源的頻率為f，則步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速：

或

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一臺(tái)具有三相繞組、轉(zhuǎn)子有4個(gè)齒的步進(jìn)電機(jī)，采用六拍通電方式，若電脈沖的頻率為200步/秒，求電機(jī)的轉(zhuǎn)速。例解

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)模型的步距角太大，難于滿足生產(chǎn)中小位移量的要求，為了減小步距角，實(shí)際中將轉(zhuǎn)子和定子磁極都加工成多齒結(jié)構(gòu)，步距角多為3度和1.5度，以提高機(jī)加工的精度和工作穩(wěn)定性。

為產(chǎn)生小步距角，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子均做成多齒結(jié)構(gòu)，圖中轉(zhuǎn)子有40個(gè)齒，定子仍是6個(gè)磁極，每個(gè)磁極上設(shè)有五個(gè)齒。5.小步距角的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)下圖所示小步距角的步進(jìn)電機(jī)，采用三相六拍工作方式，欲使其轉(zhuǎn)速為200r/min，電脈沖的速率應(yīng)為多少？

步距角電脈沖的速率

由以上分析可知，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、精確度高、起動(dòng)靈敏、停車準(zhǔn)確等性能。此外，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于電脈沖頻率，并與頻率同步。

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)需配置專用電源供電，電源的作用是讓電動(dòng)機(jī)的控制繞組按照特定的順序通電，這個(gè)專用電源稱為驅(qū)動(dòng)電源。步進(jìn)電機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的基本要求如下：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源①驅(qū)動(dòng)電源的相數(shù)、通電方式和電壓、電流都能滿足步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的需要；②要滿足步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)頻率和運(yùn)行頻率的要求；③能最大限度地抑制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的振蕩；④工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)；⑤成本低、效率高、安裝和維護(hù)方便。

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源主要由脈沖發(fā)生器、脈沖分配器和脈沖放大器（也稱功率放大器）三部分組成。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的組成

實(shí)際上，常采用微機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行加減速控制，升速時(shí)，使脈沖串逐漸加密，減速時(shí)，使脈沖串逐漸疏稀，以改變輸出時(shí)鐘脈沖的時(shí)間間隔。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與哪些因素有關(guān)？如何改變其轉(zhuǎn)向？步進(jìn)電機(jī)采用三相六拍方式供電與采用三相三拍方式相比，有什么優(yōu)缺點(diǎn)？？

步距角為1.5o/0.75o的磁阻式三相六極步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子有多少個(gè)齒？若頻率為2000Hz，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是多少？問(wèn)題與思考END謝謝大家！END謝謝大家！5.1常用低壓電器的基本知識(shí)5.2開(kāi)關(guān)電器和主令電器第5章常用低壓電器第5章常用低壓電器5.3低壓控制電器5.4熔斷器5.5低壓執(zhí)行電器自學(xué)提示

低壓電器是組成低壓控制線路的基本器件。掌握常用低壓電器的結(jié)構(gòu)原理和正確使用，理解控制線路最基本的控制環(huán)節(jié)，是分析電氣控制線路工作原理以及維修的關(guān)鍵。要求：了解各種低壓控制電器、保護(hù)電器的名稱、規(guī)格及結(jié)構(gòu)組成。熟悉各種低壓主令、控制、保護(hù)電器的電路圖符號(hào)、文字符號(hào)及用途。掌握各種低壓電器的動(dòng)作原理，控制、保護(hù)電路中選擇低壓電器的原則。5.1常用低壓電器的基本知識(shí)5.1.1低壓電器的發(fā)展

低壓電器是指交流1200V、直流1500V以下的配電電器、控制、保護(hù)電器或設(shè)備，是成套電氣設(shè)備的基本組成元件。“十二五”以來(lái)，我國(guó)電力基本建設(shè)繼續(xù)保持較大投資規(guī)模，新一輪農(nóng)村電網(wǎng)改造升級(jí)工程及農(nóng)村電網(wǎng)改造投資3000多億元的舉措，對(duì)低壓電器行業(yè)今后的拓展均是很大的機(jī)遇。加上智能電網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入全面實(shí)施階段，總投資規(guī)模接近4萬(wàn)億元。這些數(shù)字均可表明電器行業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展?jié)摿薮蟆?.1.1低壓電器的發(fā)展1.低壓電器產(chǎn)品的智能化

將不同功能的模塊按不同的需求組合成模塊化組合電器，是當(dāng)今低壓電器行業(yè)的發(fā)展方向。

現(xiàn)代化電站和工礦企業(yè)中，已廣泛采用電子計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)與之相配套的低壓斷路器提出了高性能、智能化的要求。2.低壓電器產(chǎn)品的電子化

現(xiàn)代化企業(yè)采用PC控制系統(tǒng)代替由電氣－機(jī)械元件組成的系統(tǒng)，已是機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的主流。3.低壓電器產(chǎn)品的組合化、模塊化5.1.2低壓電器的分類1.按動(dòng)作方式分（1）手動(dòng)電器：依靠外力直接操作來(lái)進(jìn)行切換的電器，如：（2）自動(dòng)電器：依靠指令或物理量變化自動(dòng)動(dòng)作的電器，如：2.按用途分類（1）低壓配電電器：如（2）低壓控制電器：用于各種控制電路和系統(tǒng)的電器，如：

對(duì)這類電器的要求是：分?jǐn)嗄芰?qiáng)、限流效果好、動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好。對(duì)這類電器的要求是：有一定的通斷能力，且耐受操作頻率高、電氣壽命和機(jī)械壽命長(zhǎng)。（3）低壓主令電器：如

對(duì)這類電器的要求是：耐受操作頻率高、電器機(jī)械壽命長(zhǎng)和抗沖擊性能好。

對(duì)這類電器的要求是：可靠性高、反應(yīng)靈敏、具有一定的通斷能力。

（4）低壓保護(hù)電器：如

對(duì)這類電器的要求是：可靠性高、反應(yīng)靈敏、具有一定的通、斷能力。（5）低壓執(zhí)行電器：如5.1.3低壓電器的電磁機(jī)構(gòu)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)1.電磁機(jī)構(gòu)

電磁式低壓電器的應(yīng)用最為普遍。電磁機(jī)構(gòu)是電磁式低壓電器的感測(cè)部件，通常由電磁線圈、鐵芯（靜鐵芯）和銜鐵（動(dòng)鐵芯）三部分組成。

電磁式低壓電器的作用是將電磁能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能量，帶動(dòng)觸頭動(dòng)作使之閉合或斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)電路的接通或分?jǐn)唷＃?）結(jié)構(gòu)形式

閉合開(kāi)關(guān)，鐵芯線圈通電，鐵芯和銜鐵被磁化，銜鐵在電磁吸力作用下產(chǎn)生機(jī)械位移使銜鐵向下吸合，動(dòng)、靜觸頭閉合；

打開(kāi)開(kāi)關(guān)，鐵芯線圈失電，鐵芯和銜鐵失磁，銜鐵釋放，觸頭打開(kāi)。（2）工作原理2.執(zhí)行機(jī)構(gòu)

電磁系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由靜觸頭和動(dòng)觸頭構(gòu)成的，起接通和分?jǐn)嚯娐返淖饔茫虼吮仨毦哂辛己玫慕佑|性能。

觸頭的結(jié)構(gòu)形式主要有橋式觸頭和指形觸頭，橋式觸頭在接通與斷開(kāi)時(shí)由兩個(gè)觸頭共同完成，有利于滅弧，這類結(jié)構(gòu)觸頭的接觸形式一般是點(diǎn)接觸和面接觸。指形觸頭在接通或斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦，能去掉觸頭表面的氧化膜，從而減小觸頭的接觸電阻，指形觸頭多采用線接觸。3.電弧的產(chǎn)生和滅弧方法

當(dāng)用開(kāi)關(guān)電器斷開(kāi)電流時(shí)，如果電路電壓不低于12～20伏，電流不小于80mA~1A時(shí)，電器的觸頭間便會(huì)產(chǎn)生電弧。

電弧是一種能量集中、溫度很高、亮度很強(qiáng)的放電現(xiàn)象。電弧可能燒壞觸頭及觸頭附近的其他部件。如果電弧長(zhǎng)期不滅，將會(huì)引起電器被燒毀甚至爆炸，危機(jī)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，造成重大損失。所以，切斷電路時(shí)，必須盡快熄滅電弧。（1）電弧的產(chǎn)生

電弧的產(chǎn)生通常經(jīng)歷以下4個(gè)物理過(guò)程。

①?gòu)?qiáng)電場(chǎng)發(fā)射：電弧的形成是觸頭間中性質(zhì)子被游離的過(guò)程。觸頭分離時(shí)，觸頭間距離很小，電場(chǎng)強(qiáng)度很高，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)3×106V/m時(shí)，陰極表面的電子就會(huì)被電場(chǎng)力拉出而形成觸頭空間的自由電子。這種游離方式稱為強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射。

②撞擊電離：從陰極表面發(fā)射出來(lái)的自由電子和觸頭間原有的少數(shù)電子，在電場(chǎng)力的作用下向陽(yáng)極作加速運(yùn)動(dòng)，途中不斷地和中性原子相碰撞。當(dāng)電子的運(yùn)動(dòng)速度足夠高，電子的動(dòng)能足夠大時(shí)就可能從中性原子中撞擊出電子，形成新的自由電子和正離子，這一過(guò)程稱為撞擊電離。（1）電弧的產(chǎn)生

③熱電子發(fā)射：新形成的自由電子也向陽(yáng)極作加速運(yùn)動(dòng)，同樣地會(huì)與中性原子碰撞而發(fā)生撞擊電離。撞擊電離連續(xù)進(jìn)行的結(jié)果是觸頭間充滿了電子和正離子，具有很大的電導(dǎo)，在外加電壓下，介質(zhì)被擊穿而產(chǎn)生電弧，電路再次被導(dǎo)通。觸頭間電弧燃燒的間隙稱為弧隙。電弧形成后，弧隙間的高溫使陰極表面的電子獲得足夠的能量而向外發(fā)射，形成熱電子發(fā)射。

④高溫游離：在高溫的作用下，氣體中中性原子的不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)速度增加。當(dāng)電弧溫度達(dá)到或超過(guò)3000℃時(shí)，氣體分子發(fā)生強(qiáng)烈的不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)并造成相互碰撞，中性原子被游離而形成電子和正離子，這種因高溫使分了撞擊所產(chǎn)生的游離稱為高溫游離。

電弧的存在延長(zhǎng)了開(kāi)關(guān)電器開(kāi)斷故障電路的時(shí)間，加重了電力系統(tǒng)短路故障的危害；電弧產(chǎn)生的高溫，將使觸頭表面熔化和蒸化，燒壞絕緣材料；電弧易造成飛弧短路和傷人或引起事故。（2）滅弧方法①電動(dòng)力吹弧：電弧在電動(dòng)力作用下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，叫電動(dòng)力吹弧。由于電弧在周圍介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)，它起著與氣吹的同樣效果，從而達(dá)到熄弧的目的。

②磁吹滅弧：在觸頭電路中串入磁吹線圈，該線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)由導(dǎo)磁夾板引向觸頭周圍。磁吹線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與電弧電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互疊加，導(dǎo)致電弧下方的磁場(chǎng)強(qiáng)于上方的磁場(chǎng)。在下方磁場(chǎng)作用下，電弧受到力F的作用被吹離觸頭，經(jīng)引弧角引進(jìn)滅弧罩，使電弧熄滅。這種方法常用于直流滅弧裝置中。

除以上幾種滅弧方法，還有窄縫滅弧、介質(zhì)滅弧、多斷口滅弧等多種滅弧方法，在此不一一贅述。（2）滅弧方法③柵片吹弧：利用將電弧分為多個(gè)串聯(lián)的短弧的方法來(lái)滅弧。由于受到電磁力的作用，電弧從金屬柵片的缺口處被引入金屬柵片內(nèi)，一束長(zhǎng)弧就被多個(gè)金屬片分割成多個(gè)串聯(lián)的短弧。這種滅弧方法廣泛應(yīng)用于低壓控制電器。

試述柵片滅弧原理。

高壓電器和低壓電器是根據(jù)什么來(lái)劃分的？低壓電器是如何定義的。觸頭的接觸形式有哪幾種？結(jié)構(gòu)形式又有哪幾種？

什么是撞擊電離？5.2開(kāi)關(guān)電器和主令電器

開(kāi)關(guān)電器的作用主要對(duì)電動(dòng)機(jī)工作的大電流電路進(jìn)行隔離、轉(zhuǎn)換、接通和分?jǐn)啵欢髁铍娖鞯淖饔弥饕脕?lái)接通或斷開(kāi)小電流的電動(dòng)機(jī)控制電路。

刀開(kāi)關(guān)的主要作用是隔離電源，也可作為不頻繁通、斷電路的開(kāi)關(guān)控制。5.2.1低壓開(kāi)關(guān)電器1.刀開(kāi)關(guān)

組合開(kāi)關(guān)主要用于機(jī)床設(shè)備的電源引入開(kāi)關(guān)。三極組合開(kāi)關(guān)有三對(duì)靜觸頭和三個(gè)動(dòng)觸頭，分別裝在三層絕緣底板上。靜觸頭一端固定在膠木盒內(nèi)，另一端伸出盒外，以便和電源或負(fù)載相連接。三個(gè)動(dòng)觸頭是兩個(gè)磷銅片或硬紫銅片和消弧性能良好的絕緣鋼紙板鉚合而成，和絕緣墊板一起套在附有手柄的絕緣方桿上，每次可使絕緣方軸按正或反方向作90°轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)三個(gè)動(dòng)觸頭分別與三對(duì)靜觸頭接通或斷開(kāi)，完成電路的通斷動(dòng)作。2.組合開(kāi)關(guān)

組合開(kāi)關(guān)又稱為轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，是由多節(jié)觸點(diǎn)組合而成的一種刀開(kāi)關(guān)。與普通閘刀開(kāi)關(guān)的區(qū)別是轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)用動(dòng)觸片代替閘刀，操作手柄在平行于安裝面的平面內(nèi)可左右轉(zhuǎn)動(dòng)。3.斷路器

低壓斷路器具有操作安全，分?jǐn)嗄芰^高，兼有多種保護(hù)功能，動(dòng)作值可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，而且當(dāng)電路中一旦發(fā)生故障觸頭自動(dòng)分離，故障排除一般不需要更換部件，因此應(yīng)用極為廣泛，是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電機(jī)控制系統(tǒng)中常用的重要保護(hù)電器之一。

斷路器即低壓自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，分為框架式DW系列和塑殼式DZ系列兩大類。在電路發(fā)生過(guò)載、短路及失壓或欠壓時(shí)，低壓斷路器均能自動(dòng)分?jǐn)嚯娐贰５蛪簲嗦菲鞯慕Y(jié)構(gòu)原理圖低壓斷路器的三副主觸頭串聯(lián)在被保護(hù)的三相主電路中，由于搭鉤鉤住彈簧，使主觸頭保持閉合狀態(tài)。當(dāng)線路正常工作時(shí)，電磁脫扣器中線圈所產(chǎn)生的吸力不能將它的銜鐵吸合。當(dāng)線路發(fā)生短路時(shí)，電磁脫扣器的線圈吸力增大，將銜鐵吸合，同時(shí)杠桿沿支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，把多搭鉤頂上去，在彈簧作用下，切斷主觸頭，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。當(dāng)線路電壓下降或失壓時(shí)，欠電壓脫扣器的吸力減小或失去吸力，銜鐵釋放在彈簧拉力下撞擊杠桿，把搭鉤頂開(kāi)切斷主觸頭，實(shí)現(xiàn)了欠電壓保護(hù)。熱脫扣器利用雙金屬片受熱彎曲的作用，在過(guò)載時(shí)雙金屬片彎曲向上頂開(kāi)搭鉤，實(shí)現(xiàn)了過(guò)載保護(hù)。低壓斷路器結(jié)構(gòu)說(shuō)明及短路保護(hù)作用當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)線圈電流驟增，銜鐵吸合過(guò)程中撞擊擋塊，使搭鉤脫離向上，電路斷開(kāi)，起到短路保護(hù)作用低壓斷路器的斷路保護(hù)作用演示當(dāng)電路發(fā)生斷路時(shí)線圈電流為零，銜鐵釋放過(guò)程中撞擊擋塊，使搭鉤脫離向上，電路斷開(kāi)，起到斷路保護(hù)作用低壓斷路器的過(guò)載保護(hù)演示當(dāng)電路發(fā)生過(guò)載時(shí)雙金屬片受熱彎曲，頂住擋桿向上，使搭鉤脫離電路斷開(kāi)，起到過(guò)載保護(hù)作用。漏電保護(hù)斷路器斷路器有黃色標(biāo)志時(shí)表示帶有漏電保護(hù)功能。當(dāng)電路或電器絕緣受損發(fā)生對(duì)地短路時(shí)，若電流大于斷路器的漏電保護(hù)整定值時(shí)，斷路器自動(dòng)斷開(kāi)切斷電路。這種斷路器一般安裝于每戶配電箱的插座回路上或全樓總配電箱的電源進(jìn)線上。低壓配電系統(tǒng)中設(shè)漏電保護(hù)器是防止人身觸電事故的有效措施之一，也是防止因漏電引起電氣火災(zāi)和電氣設(shè)備損壞事故的技術(shù)措施。但安裝漏電保護(hù)器后并不等于絕對(duì)安全，運(yùn)行中仍應(yīng)以預(yù)防為主，并應(yīng)同時(shí)采取其他防止觸電和電氣設(shè)備損壞事故的技術(shù)措施。5.2.2主令電器

主令電器主要用來(lái)控制電力系統(tǒng)中的小電流電路，用小電流電路的通、斷達(dá)到切換電力拖動(dòng)系統(tǒng)主電路的目的。主令電器應(yīng)用廣泛，種類繁多。

1.控制按鈕

控制按鈕不能直接通、斷主電路，只能連接在控制電路中依靠手動(dòng)“指令”控制接觸器、繼電器的線圈通電和斷電，進(jìn)而控制主電路的通、斷。按鈕的產(chǎn)品外形圖控制按鈕的結(jié)構(gòu)與動(dòng)作原理啟動(dòng)按鈕SBSB停止按鈕按鈕結(jié)構(gòu)原理圖及圖符號(hào)復(fù)位彈簧按鈕盒常閉觸點(diǎn)常開(kāi)觸點(diǎn)連接導(dǎo)片按鈕帽行程開(kāi)關(guān)的作用是將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生改變，即按一定行程自動(dòng)停車、反轉(zhuǎn)、變速或循環(huán)。用來(lái)控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)或?qū)崿F(xiàn)安全保護(hù)。2.位置開(kāi)關(guān)（行程開(kāi)關(guān)）（1）行程開(kāi)關(guān)常用的行程開(kāi)關(guān)有兩種類型：直動(dòng)式（按鈕式）和旋轉(zhuǎn)式。其結(jié)構(gòu)基本相同。由操作頭、傳動(dòng)系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)和外殼組成，主要區(qū)別在傳動(dòng)系統(tǒng)。行程開(kāi)關(guān)的動(dòng)作原理STST動(dòng)斷觸頭動(dòng)合觸頭行程開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)原理圖及圖符號(hào)

當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的擋鐵壓到位置開(kāi)關(guān)的滾輪上時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)杠桿連同轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪撞動(dòng)撞塊使得常閉的動(dòng)斷觸頭斷開(kāi)，常開(kāi)的動(dòng)合觸頭閉合；擋鐵移開(kāi)后，復(fù)位彈簧使其復(fù)位。行程開(kāi)關(guān)的動(dòng)作原理演示按鈕式行程開(kāi)關(guān)的動(dòng)作原理演示

接近開(kāi)關(guān)是利用位移傳感器對(duì)接近物體的敏感特性達(dá)到控制開(kāi)關(guān)通或斷的一種電器，又稱為無(wú)觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)。接近開(kāi)關(guān)除能完成行程控制和限位保護(hù)外，還是一種非接觸型的檢測(cè)裝置，用作檢測(cè)零件尺寸和測(cè)速等，也可用于變頻計(jì)數(shù)器、變頻脈沖發(fā)生器、液面控制和加工程序的自動(dòng)銜接等。（2）接近開(kāi)關(guān)

與行程開(kāi)關(guān)相比，接近開(kāi)關(guān)具有定位精度高、工作可靠、壽命長(zhǎng)、功耗低、操作頻率高以及能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。但在使用接近開(kāi)關(guān)時(shí)，仍要用有觸點(diǎn)繼電器作為輸出器。

萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是用手柄帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸和凸輪推動(dòng)觸頭接通或斷開(kāi)。由于凸輪的形狀不同，當(dāng)手柄處在不同位置時(shí)，觸頭的吻合情況不同，從而達(dá)到轉(zhuǎn)換電路的目的。3.萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)

萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)由多組相同結(jié)構(gòu)的觸點(diǎn)組件疊裝而成的多回路控制電器。它由操作機(jī)構(gòu)、定位裝置、觸點(diǎn)、接觸系統(tǒng)、轉(zhuǎn)軸、手柄等部件組成。萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)主要適用于交流50Hz、額定工作電壓380V及以下、直流壓220V及以下,額定電流至160A的電氣線路中，可用于直接控制小容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和換向。4.主令控制器

主令控制器主要用于電氣傳動(dòng)裝置中，適用于頻繁對(duì)電路進(jìn)行接通和切斷，按一定順序分合觸頭，達(dá)到發(fā)布命令或其它控制線路聯(lián)鎖、轉(zhuǎn)換的目的。

主令控制器一般由觸頭系統(tǒng)、操作機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)軸、齒輪減速機(jī)構(gòu)、凸輪、外殼等幾部分組成。

主令控制器的動(dòng)作原理與萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)相同，都是靠凸輪來(lái)控制觸頭系統(tǒng)的關(guān)合。但與萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)相比，主令控制器的觸點(diǎn)容量大些，操縱檔位也較多。

主令控制器的選用原則：主要根據(jù)所需操作位置數(shù)、控制電路數(shù)、觸頭閉合順序以及長(zhǎng)期允許電流大小來(lái)選擇。在起重機(jī)控制中，由于主令控制器是與磁力控制盤(pán)配合使用的，所以應(yīng)根據(jù)磁力控制盤(pán)型號(hào)來(lái)選擇相應(yīng)的主令控制器。組合開(kāi)關(guān)和主令控制器有什么相同之處和不同之處？

開(kāi)關(guān)電器和主令電器在用途上有什么顯著不同？

試述行程開(kāi)關(guān)的作用及其主要組成部分。

試述低壓斷路器有哪些保護(hù)功能？5.3低壓控制電器

低壓控制電器是用于控制電路和控制系統(tǒng)的電器，此類電器要求有較強(qiáng)的負(fù)載通斷能力。低壓控制電器的操作頻率較高，所以要求具有一定的電氣和機(jī)械壽命。5.3.1交流接觸器

交流接觸器是一種適用于遠(yuǎn)距離頻繁接通和分?jǐn)嘟恢绷髦麟娐泛涂刂齐娐返淖詣?dòng)控制電器。其主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可用于其他電力負(fù)載，如電熱器、電焊機(jī)等。

交流接觸器除具有控制電動(dòng)機(jī)主電路的通、斷功能，還具有欠壓、失壓保護(hù)功能。按其觸頭控制方式，可分為交流接觸器和直流接觸器，兩者之間的差異主要是滅弧方法不同。我國(guó)常用的CJ10-20型交流接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。（1）電磁系統(tǒng)交流接觸器的結(jié)構(gòu)組成鐵芯、銜鐵通電線圈KM（2）觸頭系統(tǒng)三對(duì)主觸頭兩對(duì)輔助常開(kāi)觸點(diǎn)KM輔助常開(kāi)KM兩對(duì)輔助常閉觸點(diǎn)輔助常閉KM由三對(duì)體積較大的常開(kāi)觸頭組成，用于通斷電動(dòng)機(jī)主電路的工作電流。

輔助觸頭用于通斷控制電路的小電流，輔助常開(kāi)觸頭一般起自鎖或連鎖作用；輔助常閉觸頭一般起互鎖作用。線圈圖符號(hào)文字符號(hào)交流接觸器工作原理鐵芯通電線圈銜鐵及其固定在銜鐵上的動(dòng)觸頭支撐彈簧靜觸點(diǎn)輔助常閉觸點(diǎn)輔助常開(kāi)觸點(diǎn)三對(duì)常開(kāi)主觸頭

當(dāng)交流接觸器線圈通入交流電后，鐵芯和銜鐵均被磁化，銜鐵克服彈簧張力向下吸合。固定在銜鐵上的所有動(dòng)觸點(diǎn)隨之向下移動(dòng)，輔助常閉觸點(diǎn)打開(kāi)、三對(duì)主觸頭和輔助的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。當(dāng)電磁線圈失電后，鐵芯和銜鐵也隨即失磁，銜鐵在彈簧張力下復(fù)位，使常開(kāi)打開(kāi)、常閉閉合。斷電后鐵芯和銜鐵即刻失磁，銜鐵在彈簧張力下復(fù)位，各動(dòng)觸點(diǎn)隨之復(fù)位。工作原理交流接觸器的工作原理動(dòng)畫(huà)演示交流接觸器的選用原則①按照極數(shù)和電流的種類確定接觸器；②根據(jù)接觸器所控制負(fù)載的工作任務(wù)來(lái)選擇相應(yīng)使用類別的接觸器；③根據(jù)負(fù)載功率和操作情況來(lái)確定接觸器主觸頭的電流等級(jí)；④根據(jù)接觸器主觸頭接通與分?jǐn)嘀麟娐冯妷旱燃?jí)來(lái)決定接觸器的額定電壓；⑤接觸器吸引線圈的額定電壓應(yīng)由所接控制電路電壓確定；⑥接觸器觸頭數(shù)和種類應(yīng)滿足主電路和控制電路的要求。5.3.2電磁式繼電器

電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器類似，也是由電磁機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn)系統(tǒng)等組成，其結(jié)構(gòu)原理如圖所示。電磁式繼電器和接觸器的主要區(qū)別在于：接觸器只有在一定的電壓信號(hào)下才動(dòng)作，而電磁式繼電器可對(duì)多種輸入量的變化做出反應(yīng)；接觸器的主觸點(diǎn)用來(lái)控制大電流電路，輔助觸點(diǎn)控制小電流電路，電磁式繼電器沒(méi)有主觸點(diǎn)，只有切換小電路的輔助觸頭；接觸器通常帶有滅弧裝置，繼電器沒(méi)有滅弧裝置。

中間繼電器通常用于繼電保護(hù)與自動(dòng)控制系統(tǒng)中的控制回路中起傳遞中間信號(hào)的作用，以增加小電流的控制回路中的觸點(diǎn)數(shù)量及容量。圖示為中間繼電器產(chǎn)品及電路圖符號(hào)。

中間繼電器沒(méi)有主觸點(diǎn)，因?yàn)檫^(guò)載能力比較小，因此只能用于控制電路中。中間繼電器的輔助觸頭數(shù)量比較多。新國(guó)標(biāo)對(duì)中間繼電器的定義是K，老國(guó)標(biāo)是KA。1.中間繼電器

電磁式電壓繼電器實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”，在電路中起自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。電磁式電壓繼電器主要用于發(fā)電機(jī)、變壓器和輸電線的繼電保護(hù)裝置中，作為過(guò)電壓保護(hù)或低電壓閉鎖的啟動(dòng)原件。

當(dāng)過(guò)電壓繼電器的電壓升至等于或大于整定值時(shí)，繼電器就動(dòng)作：動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)；當(dāng)電壓降低到0.8倍整定值時(shí)，繼電器就返回，動(dòng)合觸點(diǎn)斷開(kāi)，動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合。對(duì)于低電壓繼電器，當(dāng)電壓降低到整定電壓時(shí)，繼電器就動(dòng)作，動(dòng)合觸點(diǎn)斷開(kāi)，動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合。2.電磁式電壓繼電器

電磁式電流繼電器也是瞬時(shí)動(dòng)作型，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)二次回路繼電保護(hù)裝置線路中，作為過(guò)電流啟動(dòng)元件或欠電流保護(hù)元件。

以過(guò)流繼電器為例說(shuō)明電流繼電器的動(dòng)作原理：當(dāng)通過(guò)電流繼電器的電流升至整定值或大于整定值時(shí)，電流繼電器動(dòng)作，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)。當(dāng)電流降低到0.8倍整定值時(shí)，繼電器就返回，動(dòng)合觸點(diǎn)斷開(kāi)，動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合。3.電磁式電流繼電器5.3.3時(shí)間繼電器

時(shí)間繼電器是一種利用電磁原理或機(jī)械原理實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制的控制電器，種類很多，有空氣阻尼式、電動(dòng)式和電磁式等。

空氣阻尼式時(shí)間繼電器又稱為氣囊式時(shí)間繼電器，它是根據(jù)空氣壓縮產(chǎn)生的阻力來(lái)進(jìn)行延時(shí)的，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，延時(shí)范圍大（0.4~180s），但延時(shí)精確度低。

電動(dòng)式時(shí)間繼電器的原理與鐘表類似，它是由內(nèi)部電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)而獲得延時(shí)的。這種繼電器延時(shí)精度高，延時(shí)范圍寬（0.4~72h），但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，價(jià)格很貴。

晶體管式時(shí)間繼電器又稱為電子式時(shí)間繼電器，它是利用延時(shí)電路來(lái)進(jìn)行延時(shí)的。這種繼電器精度高，體積小。

電磁式時(shí)間繼電器延時(shí)時(shí)間短，通常只有0.3~1.6s，但它結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，通常用在斷電延時(shí)場(chǎng)合和直流電路中。

通電型觸點(diǎn)斷電型觸點(diǎn)瞬時(shí)觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)常開(kāi)觸點(diǎn)常開(kāi)觸點(diǎn)延時(shí)觸點(diǎn)常開(kāi)通電后延時(shí)閉合斷電后延時(shí)閉合的常閉觸點(diǎn)常閉通電后延時(shí)斷開(kāi)斷電后延時(shí)斷開(kāi)的常開(kāi)觸點(diǎn)

在機(jī)床控制電路中，經(jīng)常采用JS7-A空氣阻尼式時(shí)間繼電器。時(shí)間繼電器可分為通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型兩種類型。其觸點(diǎn)形式及圖符號(hào)如下表所示。工作原理鐵芯線圈銜鐵擋板重錘氣室活塞連桿機(jī)構(gòu)空氣調(diào)整鏍釘杠桿及支點(diǎn)通電延時(shí)閉合的常開(kāi)觸點(diǎn)通電瞬時(shí)打開(kāi)的常閉觸點(diǎn)JS7-A空氣阻尼式時(shí)間繼電器，是利用空氣阻尼的原理來(lái)獲得延時(shí)的。主要由電磁系統(tǒng)、氣室及觸點(diǎn)系統(tǒng)組成。

線圈通電時(shí)，電磁力克服彈簧的反作用力而迅速將銜鐵向下吸合，銜鐵帶動(dòng)杠桿延時(shí)使常閉觸點(diǎn)分?jǐn)啵ｉ_(kāi)觸點(diǎn)閉合。通電延時(shí)型時(shí)間繼電器動(dòng)作原理動(dòng)畫(huà)演示斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器動(dòng)作原理動(dòng)畫(huà)演示

熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理切斷電路以起過(guò)載保護(hù)的電器設(shè)備。(1)串接在電動(dòng)機(jī)主電路中的三個(gè)發(fā)熱元件熱繼電器的結(jié)構(gòu)組成FR(2)串接在電動(dòng)機(jī)控制電路中的常閉觸點(diǎn)FR5.3.4熱繼電器熱繼電器的工作原理

熱繼電器的發(fā)熱元件繞在雙金屬片上，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，過(guò)大的電流產(chǎn)生熱量，使雙金屬片彎曲推動(dòng)連鎖機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使常閉觸點(diǎn)打開(kāi)，導(dǎo)致控制電路斷電，電動(dòng)機(jī)主電路隨之?dāng)嚯姡_(dá)到過(guò)載保護(hù)的目的。正常工作常閉觸點(diǎn)閉合過(guò)載時(shí)常閉觸點(diǎn)打開(kāi)熱繼電器的動(dòng)作原理動(dòng)畫(huà)演示熱繼電器的選擇原則

熱繼電器主要用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)，在選用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體使用條件、工作環(huán)境、電動(dòng)機(jī)型式及其運(yùn)行條件和要求、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)情況和負(fù)荷情況綜合考慮。①原則上應(yīng)使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性，或者在電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性之下，同時(shí)在電動(dòng)機(jī)短時(shí)過(guò)載和啟動(dòng)的瞬間，熱繼電器應(yīng)不受影響（即不動(dòng)作）。

對(duì)于正反轉(zhuǎn)和通斷頻繁的特殊工作制電動(dòng)機(jī)，不宜采用熱繼電器作為過(guò)載保護(hù)裝置，而應(yīng)使用埋入電動(dòng)機(jī)繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來(lái)保護(hù)。②當(dāng)熱繼電器起保護(hù)長(zhǎng)期工作制或間斷長(zhǎng)期工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，一般按電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)選用。③當(dāng)熱繼電器保護(hù)反復(fù)短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，熱繼電器僅有一定范圍的適應(yīng)性。5.3.5速度繼電器

速度繼電器反接制動(dòng)時(shí)，其轉(zhuǎn)子磁極與被控制電動(dòng)機(jī)同軸，其觸頭串在控制電路中，與接觸器、中間繼電器配合實(shí)現(xiàn)反接制動(dòng)。

速度繼電器主要用于三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)的控制電路中，其任務(wù)是當(dāng)三相電源的相序改變以后，產(chǎn)生與實(shí)際轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生制動(dòng)力矩。速度繼電器動(dòng)作演示

速度繼電器的轉(zhuǎn)子是一個(gè)永久磁鐵，與電動(dòng)機(jī)或機(jī)械軸連接，隨著電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。定子導(dǎo)體切割磁場(chǎng)感應(yīng)電流，成為截流導(dǎo)體后在磁場(chǎng)中受力，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。定子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)杠桿，杠桿推動(dòng)觸點(diǎn)，使之閉合與分?jǐn)唷?/p>

當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，速度繼電器的制動(dòng)常開(kāi)觸點(diǎn)分?jǐn)啵瑥亩袛嚯娫矗闺妱?dòng)機(jī)制動(dòng)狀態(tài)結(jié)束。

熱繼電器在電動(dòng)機(jī)電路中起什么作用？它能起短路保護(hù)作用嗎？交流接觸器結(jié)構(gòu)上有何特點(diǎn)？試述其工作原理。電磁繼電器結(jié)構(gòu)上和交流接觸器有何相同？有何不同？它們的工作原理相同嗎？

時(shí)間繼電器在電路中的作用是什么？

速度繼電器通常在電動(dòng)機(jī)電路中起什么作用？它是依據(jù)什么原理工作的？

5.4熔斷器

熔斷器簡(jiǎn)稱保險(xiǎn)，是最簡(jiǎn)便有效的短路保護(hù)裝置。

低壓熔斷