《电机控制》教案.docx

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1、电机控制与维修教案授课教师：总第1、2课时课题任务一认识三相异步电动机课时2授课班级授课时间年月曰第节教学目的：1、掌握三相异步电动机的基本结构、分类和用途。2、掌握三相交流异步电机的基本结构。3、理解三相交流异步电机的铭牌和额定值。4、三相交流异步电动机定子绕组的连接。教学难点及重点：重点：三相交流异步电机的结构难点：三相交流异步电动机定子绕组的连接教学过程：一、三相异步电动机的种类及用途1.根据防护形式分类及用途结构形式特点适用场合开启式开启式电动机的定子两侧与端盖上都有很大的通风口，其散热条件好，价格便宜，但灰尘、水滴、铁屑等杂物容易从通风口进入电动机内部适用于清洁、干燥的工作环镜防护式

2、防护式电动机在机座下面有通风口，散热较好，可防止水滴、铁屑等杂物从与垂直方向成小于45。角的方向落入电动机部，防止潮气和灰尘的侵入适用于比较干燥、少尘、无腐蚀性和爆炸性气体的工作环镜封闭式封闭式电动机的机座和端盖上均无通风孔，是完全封闭的.这种电动机仅靠机座表面散热，散热条件不好封闭式电动机多用于灰尘多、潮湿、易受风雨、有腐蚀性气体、易引起火灾势各种较恶劣的工作坏境。密封式电动机能防止外部的气体或液体进入其内部因此适用于在液体中工作的生产机械，如潜水泵等防爆式防爆式电动机是在封闭式结构的基础上制成隔摩爆式，机壳有足够的强度适用于有易燃、易爆气体的工作环境，如有瓦斯的煤矿井下、油库、煤气站等2.

3、根据转子形式分类及用途结构形式特点适用场合笼型普通笼式机械特性硬、启动转矩不大、调速时需要调速设备调速性能要求不高的各种机床、水泵、通风机（与变频器配合使用可方便地实现电动机的无级调速）高启动转矩笼型（多速）启动转矩大有多挡转速（24速）带冲击性负载的机械，如剪床、冲床、锻压机；静止负载或惯性负载较大的机械，如压缩机、粉碎机、小型起进机要求有级速的机床、电梯、冷却塔等绕线式机械特性硬（转子串电阻后变软）、启动转矩大、调速方法多、调速性能和启动性能好要求有一定的调速范围、调速性能较好的机械，如桥式起重机：启动、制动频繁且对启动、制动转矩要求高的生产机械，如起重机、矿井提升机、压缩机、不可逆轧钢机

4、二、三相异步电动机的结构（一）、三相异步电动机组成三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的基本结构大致相同,它们都是由定子（固定部分）和转子（旋转部分）及其他附件所组成。三相交流异步电动机构件分解图1 .定子三相异步电动机的定子一般包括机座、定子铁芯和定子绕组等部件。机座定子铁芯定子绕组定子铁芯、三相定子绕组三相定子绕组分别引出6个端子接在电动机外壳的接线盒里，其中，Ui、Vl、Wl为三相绕组的首端，U2、V2、W2为三相绕组的末端。三相定子绕组根据电源电压和绕组额定电压的大小连接成Y（星）形或（三角）形，三相绕组的首端接三相交流电源，如图1-5所示。（C）星形连接接线实物图1-5三相

5、交流异步电动机定子绕组的连接2 .转子转子是电动机的旋转部分,三相异步电动机的转子是将旋转磁场能转化为转子导体上的电动势能而最终转化为机械能的环节，主要由转轴、转子铁芯和转子绕组等部件构成。三相异步电动机的转轴三相异步电动机的转子三相异步电动机的笼型转子绕组三相异步电动机的绕线式转子绕组三相绕线式异步电动机的电刷装置绕线转子与外电阻接线图三、三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机THREE-PHASEASYNCHRONOUSMOTOR机座号TYPEY160L-4|编号SER.No.功率(XJTPuT15KW电流CURRENT30.3A380V转速SPEEDl460r/min50Hz工作制RAT

6、lNGSI嗓LW82dB（八）防护等级PROTECTloNIP44绝缘瞰LAnoNB级I重量WEIGHTkg标准编号S三MRDJBmO39120021出厂日期DATE201上海昌盛压缩机制造有限公司SHANGHAICHANGSHENGAIRCOMPRESSORCO.,LTD.三相异步电动机的铭牌型号是电动机类型、规格的代号，以型号YlOOL2为例，其中：Y一般用途三相笼型异步电动机；100机座中心高度100mm；L机座长度代号（S短机座，M中机座，L投机座）；2磁极个数（磁极对数Rl）。Y异步电动机；IP44封闭式；IP23防护式；W户外；F-化工防腐用；Z冶金起重；Q高启动转轮；D多速；B防

7、爆；R-绕线式；CT电磁调速；X高效率；H高转差率。教学后记:授课教师：总第3、4课时课题三相异步电动机的拆装课时2授课班级授课时间年月曰第节教学目的：1、知道工具仪表的选择2、掌握三相异步电动机的拆装教学难点及重点：1、重点：三相异步电动机的拆装2、难点：教学过程：一、工具仪表的选择选择所需的工具和设备如下表:序号分类名称型号规格数置单位1工具仪表电工常用工具1套2外圆卡圈钳1把3内圆卡圈钳1把4自制扳手1把5木锤1把6铁锤1把7拉拔器1个8汽油喷灯1个9铜棒1根10万用表MF47型或MF30型1块11钳形电流表301-A1块12转速表1块13兆欧表500V1块14设备材三相异步电动机Y11

8、2M-4或自定1台15低压断路器DZ10-250/3301个16多股软线BVR2.5若干米二、三相笼型异步电动机的拆装1 .拆卸前的准备工作(1)必须断开电源，拆除电动机与外部电源的连接线，并标好电源线在接线盒的相序标记，以免安装电动机时搞错相序。(2)清理施工现场环境。(3)熟悉电动机结构特点和检修技术要求。(4)准备好拆卸电动机的工具和设备。2 .三相异步电动机的拆卸教师演示(1)拆卸带轮(或联轴器)。(2)拆卸风罩。用旋具将风罩四周的3颗螺栓拧下并用力将风罩往外拔，即可使风罩脱离机。(3)拆卸风叶。取下风罩后，把风叶上的定位螺钉或销松脱取下，用木锤在风叶四周均匀地轻敲，风叶就可松脱下来。

9、4)拆卸端盖螺钉。选择适当扳手，先逐步松开前端盖紧固对角螺钉，并用紫铜棒均匀敲打前端盖有脐的部分;然后在后端盖与机座之间打好记号，拆卸后端盖螺。(5)拆卸后端盖。用木锤敲打轴伸端，使后端盖脱离机座，如图17（八）所示。当后端盖稍与机座脱开，即可把后端盖连同转子一起抽出机。(6)拆卸前端盖。用硬木条从后端伸入，顶住前端盖的内部敲打，松动后，用双手轻轻将前端盖取。(7)取下后端盖。用木锤均匀敲打后端盖四周，即可取下后端盖。(8)拆卸电动机轴承。根据轴承的规格，选用适宜的拉具，使拉具的脚爪紧扣在轴承内圈上，拉具的丝杠顶点对准转子轴的中心，缓慢均匀地扳动丝杠,轴承就会逐渐脱离转轴而被卸下。3 .三相

10、异步电动机的装配三相异步电动机的装配顺序与拆卸相反。在装配前应先清洗电动机内部的灰尘，清洗轴承并加足润滑油，然后按以下顺序进行操作。(1)在转子上安装轴承和后端盖。将轴承套在轴上，用紫铜棒将轴承压入轴颈，缓慢地敲入，切勿总是敲击一边，或敲轴承外圈，然后，将轴伸出端朝下垂直放置，在其断面上垫上木板，将后端盖套在后轴承上，用木锤敲打，把后端盖敲进。(2)安装转子。用手托住转子，将其慢慢移入定子中，以免损伤转子表面。(3)安装后端盖。先用木锤均匀敲打后端盖四周，然后用木锤小心敲打后端盖3个耳朵，使螺孔对准标记，并用螺钉固定后端盖。(4)安装前端盖。用木锤均匀敲击端盖四周，并调整至对准标记。调整的方法

11、与安完后端盖相同。然后用螺栓固定前端盖。(5)安装风扇和风罩。用木锤敲打风扇，用弹簧卡钳安装卡簧，然后将风罩上的螺主孔与机座上的螺母对准并将螺钉拧紧即可。(6)安装带轮(联轴器)。轻轻地用木锤敲打键棋，使其进入键槽，如图-30（八）所示。然后将带轮(联轴器)的键棋对准键槽并用木锤敲击进行安装。4 .接线根据电动机的铭牌进行接线。如果电动机是Y形接法，应按图31所示的接线图进行接线，即将接线盒中三相绕组尾端U2、V2、W2接线端短接，再将首端Ui、VnWl分别接三相电源的LnL2、L3o若电动机是形接法，应按图1-32所示的接线图进行接线，即将接线盒中三相绕组的Ui与W2、Vi与U2、Wl与V2

12、接线端短接，再将Ui、Vi、WI首端分别接三相电源的Li、L2、L3oY行接法接线图形接法接线图为了安全起见，一定要将电动机的接地线接好、接牢。将电源线的接地线接在电动机外壳接线柱上。5 .测量与试车(1)测量空载电流。当交流电动机空载运行时，用钳形电流表测量三相空载电流是否平衡。同时观察电动机是否有杂声、振动及其他较大的噪声，如果有应立即停车，进行检查。(2)测量电动机转速。用转速表测量电动机的转速并与电动机的额定转速进行比较。四、操作提示(1)拆卸带轮或轴承时，要正确使用拉具。(2)电动机解体前，要做好记号，以使组装。(3)端盖螺钉松动与紧回必须按对角线上下、左右依次旋动。(4)不能用手锤

13、直接敲打电动机的任何部位，只能用紫铜棒在垫好木块后再敲击或直接用木锤敲打。(5)抽出转子或安装转子时动作要小心，一边送一边接，不可擦伤定子绕组。(6)电动机装配后，要检查转子转动是否灵活，有无卡阻现象。(7)用转速表测量电动机的转速时一定要注意安全。教学后记:课题二相异步电动机的工作原理课时2授课班级授课时间年月曰第节教学目的：1、掌握三相异步也动机旋转磁场产生的条件。2、掌握三相异步电动机的工作原理。3、掌握三相异步电动机转差率的计算。4、了解三相异步电动机转差率与转子电路各物理量之间的关系。教学难点及重点：重点：三相异步电动机的工作原理。难点：各公式的应用。教学过程：一、三相异步电动机的工

14、作原理1 .旋转磁场的产生当电动机定子绕组通以三相交流电流时，三相定子绕组中的电流都将产生各自的磁场。由于电流随时间变化，其产生的磁场也将随时间变化，而三相电流产生的总磁场(合成磁场)是在空间旋转的，故称旋转磁场。以2极三相异步电动机为例分析旋转磁场的产生过程。2 .旋转磁场的旋转方向电动机的转向是由接入三相绕组的电流相序所决定的，只要调换电动机任意两相绕组所接的电源接线(相序)，旋转磁场即反向转动，电动机也随之反转。3 .旋转磁场的转速(1)三相异步电动机的旋转磁场合成的只是一对磁极，该电动机称为2极电动机。当三相交流电变化一周时,磁场在空间旋转一周，若交流电的频率为力(50HZ),则旋转磁

15、场转速为11=60irmin=60x50r/min=3000rmino(2)4极电动机旋转磁场转速只有2极电动机旋转磁场转速的一半，即Z2i=(6i2)rmin=(60502)rmin=1500r/mino(3)具有对磁极的电动机，旋转磁场的转速为授课教师:总第5、6课时60/in1=r/minP式中n旋转磁场的转速(r/min)；f交流电源的频率(HZ)；P电动机定子绕组的磁极对数。若电源频率为50Hz,电动机磁极个数与旋转磁场的转速关系见下表磁极(个)2极4极6极8极10极12极11(r/min)3000150010007506005004.三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的旋转原理

16、为:在定子三相绕组中通入三相交流电时，在电动机气隙中即形成旋转磁场:转子绕组在旋转磁场的作用下产生感应电流:载有电流的转子导体受电磁力的作用，产生电磁转矩，驱动转子旋转，与定子的旋转磁场方向相同。二、转差率通常将同步转速m和转子转速n之差与同步转速m之比称为转差率，即n1nS=100%111(1)电动机启动瞬间，n=Q(转子未动)，S=I,转子切割相对速度最大，转子中的感应电动势和电流最大，反映在定子上，启动电流最大，可达47倍的额定电流。(2)空载运行时，nm,S很小，一般在0.005左右，转子和定子中的感应电动势和电流也较小，反映在定子上，电动机的空载电流也较小，一般为0.30.5倍的额定

17、电流。(3)电动机在额定状态下运行时，有额定转速nN,额定转差率Sn,SN一般在0.010.07之间，通常为0.05左右。(4)电动机处于运行状态下时，0Slo电动机的转速n与电源频率力、磁极对数p和转差率S的关系式为6%HCn=_(1_5)三、三相异步电动机的各物理量之间的关系1 .定子电路U1E=4A4KNfmEi定子绕组每相的感应电动势(V)；Ki定子绕组系数，KKl,约为0.9；Ni定子绕组每相的匝数：f定子中交流电的频率，等于所加电源频率(HZ)；m定子绕组中的主磁通的幅值(Wb)。2 .转子电路(1)转子绕组的感应电动势和频率。旋转磁场转速与转子旋转速度n之间的速度差决定了转子中感

18、应电动势频率:flPAn60p(n1-n)60n1p(n1-n)一-n160一人由上式可知:转子中感应电流的频率与转差率成正比。转子绕组的感应电动势为：E2=4.44KiM力Gm=4.44KiNiSf1m=SE20式中20转子不转时的感应电动势(V)；K2转子绕组系数：N2定子绕组每相的臣数。由上式可知:转子电路中的感应电动势与转差率成正比。(2)转子绕组的阻抗。在启动过程中电流的频率是变化的，所以漏电抗也是变化的，其感抗为：X2=2fzL2=211SfL2X2=211fiL2=211Sf1L2=SX20式中Li每相转子绕组的漏电感（三）；X20每相转子未转时的漏电抗(Q);X2每相转子转动时

19、的漏电抗(Q)。所以转子阻抗为：ZZ=J寸+抬=J胃+(SXf(3)转子电流和功率因数。转子每相绕组电流的计算为：._EzSEZo24r2+)三-J2十O20式中h转子中每相的感应电流（八）；&o转子不转时的感应电动势(V)；n转子的直流电阻(Q)；X20每相转子未转时的漏电抗(Q)o转子电路的功率因数为：cos2=4J?+(SX20)2四、异步电动机转矩与电压的关系电磁转矩是电动机的转子导体所受的电磁力乘以力臂，通过数学分析得到其公式：TTq+T2=CmmI2cos2n.02J*11122Ari)a式中T电磁转矩(Nm)；Gn电动机转矩常数，与电动机结构有关：C电动机结构常数。教学后记:授课

20、教师：总第7、8课号课题三相异步电动机的检测I课时I2授课班级I授课时间I年月日第节教学目的:1、会进行三相异步电动机定子绕纽直流电阻、绝缘电阻和空载电流的测试。2、掌握三相异步电动机的现场安装技能。教学难点及重点:重点：三相异步电动机的检测难点：三相异步电动机的现场安装教学过程:一、所使用的实训设备及工具材料的选择如下表。序号分类名称型号规格数置单位备注1工具仪表电工常用工具1套2万用表MF47型或MF301块3兆欧表500V02000MQ1块4钳形电流表T301-A1块5双臂电桥QJ44型1块6设备器材三相异步电动机Y132M-4或&定1台7断路器DZ10-250/3301台8导线BVR2

21、5若干米二、绝缘电阻的测定1 .测量绕组对机壳的绝缘电阻将三相绕组的三个尾端(W2、U2、V2)用裸铜线连在一起。兆欧表L端子接任-绕组首端；E端子接电动机外壳。以约120rmin的转速摇动兆欧表(500V)的手柄Imin左右后，读取兆欧表的读数并记录在下表对地绝缘电阻U相V相W相相间绝缘电阻U相与V相之间U相与W相之间V相与W相之间2 .测量绕组相与相之间的绝缘电阻将三相绕组尾端连线拆除。兆欧表两端分别接Ui、Vi、WI的任意两个测量各相绕组间的绝缘电阻，并记录在上表中。3 .测量绕线转子绕组的绝缘电阻绕线转子的三相绕组一般均在电动机内部接成Y形，所以只需测量各相对机壳的绝缘电阻。测量时，

22、应将电刷等全部装到位。兆欧表L端应接在转子引出线端或刷架上，E端接电动机外亮或转子轴上，按上述方法测量绝缘电阻并作记录。4 .测量结果的判定绕组对机壳的绝缘电阻不小于30M,两相绕组间的绝缘电阻应无穷大。三、绕组直流电阻的测定本任务以QJ44型双臂电桥为例，介绍测量绕组直流电阻的方法。(1)首先测量绕组直流电阻的接线图接好线路。(2)安装好电池，外接电池时应注意正、负极。(3)接好被测电阻尼，接线时应注意四条接线的位置。(4)将电源开关拨向“通”的方向，接通电源。(5)调整调零旋钮，使检流计的指针指在O位。一般测量时，将灵敏度旋钮调到较低的位置。(6)按估计的被测电阻值选择倍数旋钮或大数旋钮。

23、7)先按下按钮B,再按下按钮G。先调大数旋钮，粗略调定数值范围，再调小数值拨盘，细调确定最终数值，使检流计指针指向零。检流计指零后，应先松开按钮，再松开按钮。(8)测量完毕，将电源开关拨向“断”，断开电源。(9)测量结果的判定所测各相电阻值之间的误差与三相平均值之比不得大于5%,即：RaV如果超过此值，说明有短路现象。(IO)将上述测量的结果填入下表中。被测电阻U相V相W相四、电动机的安装与空载实验1 .电动机安装前的准备(1)准备好安装场地及摆放好各种所需工具。(2)选择好电动机安装地点。一般电动机的安装地点选择在干燥、通风好、无腐蚀气体侵害的地方。(3)制作电动机的底座、座墩和地脚螺钉。

24、电动机的座墩有两种形式：一种是直接安装座墩；另一种是槽轨安装座墩。座墩高度一般应高出地面150mm,具体高度要按电动机的规格、传动方式和安装条件等决定。座墩的长与宽大约等于电动机机座底尺寸+15Omm左右的裕度。2 .电动机的安装(1)电动机与座墩的安装。将电动机与座墩之间衬垫一层质地坚韧的木板或硬橡皮的防震物。用起重设备将电动机吊到基础上。(2)用水平仪校正水平。电动机的水平校正，一般用水平仪放在转轴上，对电动机纵向、横向进行检查，并用0.55mm厚的钢片垫在机座下，来调整电动机的水平。四个紧固螺栓上套上弹簧垫圈，按对角线交错依次逐步拧紧螺帽。如果电动机在使用过程中，需要调整位置，电动机功率

25、较小时，可先在基座上预埋槽轨，槽轨的支脚深埋在基座下固定，电动机安装在槽轨上。这种安装方式，可以方便电动机在安装时进行必要的校正或调整。3 .电动机的空载实验将电动机安装固定好，调节水平后，再安装启动线路和控制保护装置，然后接通电源，测电动机的空载电流，保持额定电压下空载运行半小时左右，观察电动机的运行情况(振动、声音等)，检查装配质量。教学后记:课题三相异步电动机的运行课时2授课班级授课时间年月曰第节教学目的：1、掌握三相异步电动机的启动原理及方法。2、掌握三相异步电动机的调速原理及方法。3、掌握三相异步电动机的制动原理及方法。4、掌握三相异步电动机的反转原理及方法。教学难点及重点：重点：三

26、相异步电动机的启动、调速、制动、反转、原理难点：三相异步电动机的启动原理分析教学过程：一、三相异步电动机的启动1 .笼型异步电动机的直接启动电动机直接启动又称为全压启动，启动时加在电动机定子绕组上的电压为额定电压。电动机只需要满足下述三个条件中的一个，就能直接启动：(1)容量在7.5kW以下的三相异步电动机。(2)电动机在启动瞬间造成电网电压波动小于10%,不经常启动的电动机可放宽到15%。如有专用变压器，其容量S变压器N5P电动机，电动机允许直接频繁启动。(3)满足下列经验公式：lt3St44Pn式中ST公用变压希容里(kVA)；Pn电动机的额定功率(kW)；1st启动电流。电动机直接启动的

27、优点是启动设备简单，可靠，成本低，启动时间短。2 .笼型异步电动机的降压启动授课教师:总第9、10课时（1）降压启动是指电动机启动时降低加在电动机定子绕组上的电压（小于额定电压），启动结束后使电动机恢复到额定电压下运行。（2）方法自相变压器降压启动，星形一三角形（Y）降压启动，延边三角形降压启动和定子绕组串电阻降压启动。（3）掌握接线方法3.绕线式转子异步电动机的启动三相绕线式转子异步电动机有转子串电阻及转子串接频敏电阻器两种启动方法。4、分析电路、工作原理。二、三相异步电动机的调速1、在实际应用中，往往要改变异步电动机的转速，即调速。2、异步电动机的转速公式3、异步电动机的调速有三种方法：D改变定子绕组磁极对数p变极调速。2）改变电动机的转差率S变转子电阻，或改变定子绕组上的电压。3）变供给电动机电源的频率/变频4、分析电路、工作原理。三、三相异步电动机的反转电动机的转向取决于旋转磁场方向，而改变旋转磁场的方向，只需改变接入定子绕组的三相交流电电源相序，即电动机任意两相绕组与交流电源接线互相对调。四、三相异步电动机的制动1、三相异步电动机与电源断开之后，由于转子有惯性，要经过一段时间后才能停车。为了使电动机迅速准确地停转，必须对电动机实行制动。2、通常采用的制动方法有机械制动和电气制动两种，电气制动又分为反接制动、能耗制动和再生制动。3、分析电路、工作原理。教学后记: