电机与电气控制技术

绪论

0.1电机及电力拖动系统概述

0.1.1电机

0.1.2电力拖动

0.2电气控制

0.3本课程的性质、任务和内容·

0.4课程目标

0.5本课程的特点及学习方法

第1章 变压器的使用…

1.1变压器的基本工作原理和结构

1.1.1变压器的基本工作原理

1.1.2变压器的基本结构

1.1.3变压器的铭牌

1.2变压器的运行特性

1.2.1变压器的外特性

1.2.2电压变化率·

1.2.3变压器的损耗

1.2.4变压器的效率和效率特性

1.3三相变压器

1.3.1三相变压器的磁路系统

1.3.2三相变压器的联结组别

1.4变压器的并联运行

1.4.1并联运行的理想状态

1.4.2变压器并联运行的条件

1.5其他用途的变压器

1.5.1自耦变压器

1.5.2仪用互感器

1.5.3电焊变压器

项目1电力变压器的运行维护

任务1电力变压器的容量选择

任务2变压器的维护

变压器的异常情况处理

任务3

任务4亦F果行中常见故障分析

小结

习题1

第2章直流电机

2.1直流电机的结构

2.1.1定子

2.1.2转子

2.2直流电机的基本工作原理

2.2.1直流发电机的工作原理

2.2.2直流电动机的工作原理

2.2.3直流电机铭牌数据及主要系列

2.3直流电机的电枢绕组·

2.3.1电枢绕组基本知识

2.3.2单叠绕组·

2.4直流电机的电枢电动势和电磁转矩

2.4.1直流电机的电枢电动势

2.4.2直流电机的电磁转矩

2.5直流电机的换向·

2.5.1换向概述

2.5.2改善换向的方法

2.6直流发电机·

2.6.1直流发电机的励磁方式

2.6.2直流发电机的基本方程式

2.7直流电动机…

2.7.1直流电动机的工作原理

2.7.2他励直流电动机的工作特性

项目2直流电动机的运行维护与故障处理

任务1直流电动机的保养

任务2直流电动机的运行与维护

任务3直流电动机常见故障及处理

小结

习题2

第3章直流电动机的电力拖动

3.1电力拖动系统的运动方程

3.1.1运动方程式

3.1.2负载转矩特性

3.2他励直流电动机的机械特性

3.2.1机械特性的表达式

3.2.2固有机械特性和人为机械特性

3.2.3电力拖动系统稳定运行的条件

3.3他励直流电动机的启动…

3.3.1电枢回路串电阻启动

3.3.2降压启动

3.4他励直流电动机的制动

3.4.1能耗制动

3.4.2反接制动·

3.4.3回馈制动

3.4.4直流电动机的反转

3.5他励直流电动机的调速

3.5.1调速指标的评价…

3.5.2调速方法

小结

习题3

第4章三相异步电动机

4.1三相异步电动机的基本结构

4.1.1定子部分

4.1.2转子部分

4.2三相异步电动机的工作原理

4.2.1旋转磁场的产生

4.2.2三线异步电动机的工作过程

4.3三相异步电动机的铭牌

4.4交流电机的绕组

4.4.1交流绕组的基本知识

4.4.2三相单层绕组

4.4.3三相双层绕组

项目3三相异步电动机的试验

任务1试验准备

任务2测量三相绕组的直流电阻

任务3绝缘电阻的测定

任务4空载电流的测量

项目4三相异步电动机的操作

……

项目7接触器联锁正反转控制线路的安装调试

任务1完成项目准备工作

任务2控制线路安装

任务3控制线路调试

任务4考核评价

10.4时间继电器自动控制星形-三角形（Y-D）降压启动线路

10.4.1Y-D降压启动过程

10.4.2Y-D降压启动注意事项

项目8Y-D降压启动控制线路的安装调试

10.5制动控制线路…

10.5.1电磁抱闸制动器制动·

10.5.2反接制动控制线路…

10.5.3能耗制动控制线路

项目9能耗制动控制线路的安装调试

10.6电气控制线路的故障检查方法·

10.6.1故障查询…

10.6.2通电检查法

10.6.3断电检查法

10.6.4电压检查法

10.6.5电阻检查法

10.6.6短接检査法

小结…

习题10

附录维修电工国家职业标准

参考文献

绪论

0.1电机及电力拖动系统概述

0.1.1电机

历经百年的发展，电机的应用领域已非常广泛。电机是生产、传输、分配及应用电能的主要设备，是国民经济中主要的耗电大户。目前我国工业能耗约占总能耗的70%，其中电机能耗约占工业能耗的60%～70%。电力拖动系统则是在现代化生产过程中，为了实现各种生产工艺过程所必不可少的传动系统，是生产过程电气化、自动化的重要前提。

电机是利用电磁感应原理工作的机械，他应用广泛，种类繁多，性能各异，分类方法也很多。主要有两种常用的分类方法：一种是按功能用途分，可分为发电机、电动机、变压器和控制电机四大类。发电机是将机械能转换为电能，电动机则是将电能转换为机械能，作为拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械，也是最主要的用电设备。变压器的作用是将一种电压等级的电能转换为另一种电压等级的电能。控制电机主要用于信号的变换与传递，在各种自动化控制系统中作为多种控制元件使用，如国防工业、数控机床、计算机外围设备、机器人和音像设备等均大量使用控制电机。

另一种分类方法是按照电机的结构或转速分类，可分为变压器和旋转电机。变压器为静止不旋转电机。

根据电源电流的不同旋转电机又分为直流电机和交流电机两大类，交流电机又分为同步电机和异步电机两类。

0.1.2电力拖动

用电动机作为原动机来拖动生产机械运行的系统，称为电力拖动系统。按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统两大类。电力拖动系统包

括：电动机、传动机构、生产机械、控制设备机电源五个部分，它们之间的关系如图0.2所示。

电动机把电能转换成机械能，通过传动机构把电动机的运动经过中间变速或变换运动方式后，再传给生产机械，驱动生产机械工作。生产机械是执行某一生产任务的机械设备，是电力拖动的对象。控制设备是由各种控制电机、电器、电子元件及控制计算机等组成，用以控制电动机的运动，从而对生产机械的运动实现自动控制。为了向电动机及电气控制设备供电，电

源是不可缺少的部分。

由于电力拖动具有控制简单，调节性能好、损耗小、经济、能实现远距离控制和自动控制等

一系列优点，因此大多数生产机械均采用电力拖动。

纵观电力拖动的发展过程，交、直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交流电出现以

前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式。19世纪末期，由于研制出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用。但随着生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步，对电力拖动在启动、制动、正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的、更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求，所以20世纪以来，在可逆、可调速与高精度的拖动技术领域中，相当时期内几乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。

20世纪60年代以后，随着电力电子技术的发展，半导体变流技术的交流调速系统得以实

现。尤其是70年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速、各种类型的变频调速、无换向器电动机调速等，使得交流电力拖动逐步具备了宽的调速范围、高的稳态精度、快的动态响应，以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。由于交流电力拖动具有调速性能优良、维修费用低等优点，现已广泛地应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。

0.2电气控制

不同产品的生产工艺不同，需要生产机械具有不同的动作，这就要求对拖动机械设备的电

动机进行控制。控制的方法很多，有电气控制、液压控制、气动控制和机械控制等等，也可以多种控制方式配合使用，但以电气控制最为普遍。

电气控制方式由手动逐步向自动控制方向发展，手动控制是利用刀开关、按钮等手动控制

电器，由操作人员操作实现电动机的启动、停止或正转、反转等动作；自动控制是利用自动装置来控制电动机，操作人员只是发出信号，监视生产机械的 ……

本书共分为十章，主要内容包括：变压器的使用；直流电机；直流电动机的电力拖动；三相异步电动机；三相异步电动机的电力拖动；驱动和控制电机等。