电工教案.doc

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教学目标：

知道电动机的用途及其分类

掌握电动机的基本结构及各部分作用

理解三相笼型异步电动机的工作原理

了解电动机的名牌数据

教学重点：

电动机的分类

电动机的基本结构及其各部分作用

电动机的工作原理

教学难点：

电动机的分类

电动机的工作原理理解

教学方法：

讲解、启发、实物演示

教具准备：

一台小功率的三相笼型异步电动机

教学内容：

用电动机来拖动工作机械运动的这种方式称为电力拖动。

它通常由电动机、控制电器、保护电器及生产机械的传动装置组成。

由于各行业的生产机械动作各不同，因此对电动机的运转要求也有所不同，但不管怎样复杂，其电力拖动部分均是由一些基本控制线路所组成。

这些基本控制线路有启动、联锁、正反转、调速、制动等。

目前，大部分的机械设备都采用继电器、接触器控制系统，自动化程度高的电气控制正逐步向数字化控制（CNC）及可编程序控制（PLC）系统发展。

这些控制系统的基本器件都是继电器和接触器。

本章先介绍三相笼型异步电动机，然后介绍常用低压电器和电动机的基本控制线路及其应用。

一、电动机的用途和分类：

1、用途：

电动机是把电能转换成机械能的动力设备。

2、分类：

直流电动机

交流电动机：

单相电动机

三相电动机：

同步式

异步式：

笼型

绕线型

3、优点：

三项异步电动机具有结构简单、维修方便、运行可靠的特点，与同容量其他电机相比重量轻、成本低、价格便宜，因此应用非常广泛。

二、三相笼型异步电动机的基本结构及其作用：

1、三相笼型异步电动机主要由定子和转子两个部分组成，结合实物参考课本76页图4-1所示。

2、三相笼型异步电动机的定子部分，包括机座、定子铁心和定子绕组。

机座用铸铁或铸钢制成，它支承着定子铁心。

定子铁心由互相绝缘的硅钢片叠制而成。

铁心的内圆有槽孔，定子绕组嵌在槽内，如图4-2所示。

定子绕组是电动机的电路部分，由三相对称绕组组成。

三相绕组的各相绕组彼此独立，按互差120°的电角度嵌放在定子槽内，并与铁心绝缘。

以U1，V1，W1分别代表三个绕组的首端，以U2，V2，W2分别代表三个绕组的末端。

3、三相笼型异步电动机的转子是由转子铁心、转子绕组和转轴等部分组成。

转子铁心是由外圆有槽孔的硅钢片叠制而成，槽内放置铜条（或铸铝），在铁心两端分别用导电的端环将槽孔内的铜条连接起来，形成回路，如果去掉转子铁心，转子的结构呈笼型，如图4-3所示。

绕线型异步电动机只是在转子的构造上不同，它的转子是由绕组组成，和定子绕组一样也是三相的。

4、定子的作用是产生旋转磁场，转子的作用是产生电磁转矩。

三、三相笼型异步电动机的工作原理：

图4-4所示是一个装有手柄的蹄形磁铁，在磁极中间放置一个可以自由转动的导电的笼型转子。

转子和磁极之间没有机械联系。

当摇动手柄使蹄形磁铁旋转时，会看到笼型转子跟着磁铁转动。

手柄摇得快，转子也转得快；手柄摇得慢，转子也转得慢。

若改变磁铁的转向，笼型转子的转向也随之改变。

由此可见，转子转动的必要条件是要有一个旋转的磁场。

1、两极定子绕组的旋转磁场：

在三相笼型异步电动机中，旋转磁场是由定子绕组中三相交流电产生的。

图4-5a表示作星形连接的三相对称定子绕组U1-U2,V1-V2,W1-W2,三个绕组在空间互成120°排列。

当把它们的首端U1,V1,W1接在三相对称正弦交流电源上时，便有三相对称的电流流过三个绕组，如图4-5b所示。

设三相电源的相序为1，2，3，且电流i1的初相位为零，则各相电流的相位差都是120°，如图4-6所示。

三相绕组中通过正弦交流电，则每个绕组都会产生一个按正弦规律变化的磁场，下面讨论在几个不同瞬时这三个磁场的合成磁场。

为讨论问题方便，这里规定：

三相交流电为正半周时，电流由绕组的首端流入，从末端流出；反之电流从绕组的末端流入，从首端流出。

以下结合图4-7分三种情况讨论。

由此可见，对称三相电流i1，i2，i3分别通入三相绕组后，能产生一个随时间旋转的磁场（称为旋转磁场）。

上面讨论的旋转磁场只有一对磁极（一个N极和一个S极），所以叫做两极旋转磁场。

对两极旋转磁场来说，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f时，则磁场的转速为n1=f（r/s）。

通常旋转磁场的转速都折合成每分钟多少转，这样对于两极旋转磁场的转速为n1=60f（r/min）。

对于四极（即两对）旋转磁场来说，交流电变化一周，旋转磁场只转过180°（1/2周），由此类推，当旋转磁场具有p对磁极时，每当交流电变化一周，旋转磁场就在空间转过1/p周，即当交流电的频率为f时，具有p对磁极的旋转磁场转速

n1=60f/p

式中n1—旋转磁场转速，也叫同步转速，r/min；

f——三相交流电源频率，Hz

P——旋转磁场的磁极对数。

2、旋转磁场对转子的作用：

三相异步电动机定子绕组接入三相交流电源电压，在定子、转子气隙中产生旋转磁场，该旋转磁场切割转子产生感应电动势，因转子闭合，导体中就有电流通过，电流与磁场作用产生电磁力及电磁转矩，从而使转子沿旋转磁场方向转动，转动时转子的转速与旋转磁场转速不等，故称异步电动机。

2、如何改变电动机的转向：

转子的转动方向与旋转磁场的旋转方向一致，旋转磁场的转向与通入定子绕组的三相交流电源相序有关，如果把三相电源接到定子绕组首端的三根导线中的任意两根对调位置，旋转磁场则反转电动机也就跟着改变方向。

四、三相笼型异步电动机的铭牌数据：

1、型号：

四部分，Y：

异步，

数字：

机座中心高，

英文字母：

机座长度代号，

横线后数字：

电动机的极数。

2、额定功率；

3、额定频率；

4、额定电压；

5、额定电流

6、额定转速。

7、绝缘等级：

Y、A、E、B、F、H、C七个等级。

8、接法；

9、定额；

10、防护等级。

五、小结：

1、电动机的用途及其分类

2、电动机的基本结构及其作用

3、电动机的工作原理

4、电动机的铭牌数据

六、作业：

1、电动机的分类有哪几种？

2、电动机有哪几部分构成？

各部分的作用分别是什么？

3、简述三相异步电动机的工作原理

4、解释Y315S—6的含义

七、板书设计：

§4—1三相笼型异步电动机

一、电动机的用途和分类三、电动机的工作原理四、电动机的铭牌数据

1、1、1、

2、2、3

4、5、

6、

2、7、

3、8、9、

10、

二、电动机的基本结构五、小结

1、1、2

2、3、3、4、

3、六、作业

4、1、2、3、4、