《常用電機(jī)與電器》課件

常用電機(jī)與電器電機(jī)和電器在現(xiàn)代生活中無(wú)處不在，從家用電器到工業(yè)設(shè)備，它們都扮演著至關(guān)重要的角色。本課程將深入講解常用電機(jī)和電器的基本原理、工作特性以及應(yīng)用實(shí)例。課程導(dǎo)言課程目標(biāo)學(xué)習(xí)常見(jiàn)電機(jī)和電器的工作原理、結(jié)構(gòu)、特性及應(yīng)用。掌握電機(jī)和電器的基本操作和維護(hù)知識(shí)。課程內(nèi)容直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、變壓器、斷路器、接觸器、繼電器、電容器、電阻器、電源等。重點(diǎn)介紹常見(jiàn)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)景。電器的種類(lèi)與應(yīng)用開(kāi)關(guān)、插座開(kāi)關(guān)控制電路通斷，插座為電器提供電源。電風(fēng)扇、空調(diào)電風(fēng)扇通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片來(lái)吹風(fēng)，空調(diào)制冷或制熱。洗衣機(jī)、冰箱洗衣機(jī)洗滌衣物，冰箱用于冷藏和冷凍食物。電飯煲、電磁爐電飯煲用于煮飯，電磁爐用于烹飪食物。直流電動(dòng)機(jī)的工作原理1電磁感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。2電磁力磁場(chǎng)作用于線(xiàn)圈，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。3旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)力矩克服阻力，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。直流電動(dòng)機(jī)利用電磁感應(yīng)原理，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)11.電樞電樞是直流電動(dòng)機(jī)的主要組成部分，由電樞鐵芯、電樞繞組、換向器組成。22.磁場(chǎng)磁場(chǎng)由定子上的磁極繞組產(chǎn)生，磁極繞組通電后產(chǎn)生磁場(chǎng)，并與電樞繞組的磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。33.換向器換向器是直流電動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，它通過(guò)改變電樞繞組中的電流方向來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。44.電刷電刷是連接外部電源和換向器的橋梁，它能夠?qū)⑼獠侩娫吹碾娏鱾魉偷诫姌欣@組中。直流電動(dòng)機(jī)的特性曲線(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的特性曲線(xiàn)反映了電動(dòng)機(jī)在不同負(fù)載下的轉(zhuǎn)速、電流和效率等參數(shù)之間的關(guān)系。1轉(zhuǎn)速-負(fù)載曲線(xiàn)負(fù)載增加，轉(zhuǎn)速下降2電流-負(fù)載曲線(xiàn)負(fù)載增加，電流上升3效率-負(fù)載曲線(xiàn)存在一個(gè)最佳負(fù)載，效率最高4功率-負(fù)載曲線(xiàn)負(fù)載增加，輸出功率先上升后下降這些曲線(xiàn)能夠幫助我們理解直流電動(dòng)機(jī)的性能，為電機(jī)選擇和應(yīng)用提供指導(dǎo)。直流電動(dòng)機(jī)的控制方式電壓控制通過(guò)調(diào)節(jié)直流電源電壓來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，適用于調(diào)速范圍較小的場(chǎng)合。這種方法簡(jiǎn)單易行，但效率較低。電樞回路控制通過(guò)改變電樞回路中的電流來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。通過(guò)串聯(lián)電阻或調(diào)節(jié)電樞電壓，可以改變電樞電流，進(jìn)而控制轉(zhuǎn)速。勵(lì)磁回路控制改變勵(lì)磁電流，可以改變勵(lì)磁磁場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)而影響電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種方法適用于對(duì)轉(zhuǎn)速要求較高的情況。組合控制將以上幾種控制方式進(jìn)行組合，可以實(shí)現(xiàn)更精確、更靈活的控制。常見(jiàn)的組合控制方式包括串聯(lián)調(diào)節(jié)和并聯(lián)調(diào)節(jié)。交流電動(dòng)機(jī)的工作原理1磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)交流電通過(guò)定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電流。2電流感應(yīng)感應(yīng)電流與定子磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁力，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。3轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)速度小于磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度，兩者之間存在轉(zhuǎn)差率，從而維持轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)矩。同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與特性轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子通常采用永磁體或繞組勵(lì)磁，以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。定子結(jié)構(gòu)定子為三相繞組，通過(guò)交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用。同步特性同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，且始終保持同步運(yùn)行，適用于高精度控制。異步電動(dòng)機(jī)的工作原理定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)定子繞組通入交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。磁場(chǎng)的方向隨電流變化而變化，形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出電流。感應(yīng)電流的方向與磁場(chǎng)方向相互作用，產(chǎn)生一個(gè)與定子磁場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng)。電磁力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)受到定子磁場(chǎng)的吸引，產(chǎn)生電磁力。電磁力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速始終低于定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。異步轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子始終追趕著定子磁場(chǎng)，但無(wú)法同步旋轉(zhuǎn)，因此稱(chēng)為異步電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)速差稱(chēng)為滑差，滑差越大，轉(zhuǎn)矩越大。異步電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組可以改變，應(yīng)用于需要調(diào)速的場(chǎng)合。雙層籠式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)合了鼠籠式和繞線(xiàn)式的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的起動(dòng)性能和調(diào)速特性。線(xiàn)性異步電動(dòng)機(jī)電機(jī)在直線(xiàn)方向上運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用于高精度控制領(lǐng)域。異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式1直接起動(dòng)簡(jiǎn)單直接，成本低，但起動(dòng)電流大2降壓起動(dòng)降低起動(dòng)電流，減少對(duì)電網(wǎng)沖擊3星形-三角形起動(dòng)起動(dòng)時(shí)接成星形，運(yùn)行后改為三角形4自耦變壓器起動(dòng)利用自耦變壓器降低起動(dòng)電壓異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的起動(dòng)電流，容易對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，因此需要采取相應(yīng)的起動(dòng)方式來(lái)降低起動(dòng)電流。異步電動(dòng)機(jī)的速度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速適用于籠型異步電動(dòng)機(jī)，通過(guò)改變轉(zhuǎn)子回路電阻來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，簡(jiǎn)單易行，但效率較低，調(diào)速范圍有限。變頻調(diào)速采用變頻器改變電源頻率，從而改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)速范圍廣，效率高，但成本較高?；顦O調(diào)速通過(guò)改變轉(zhuǎn)子回路的磁場(chǎng)強(qiáng)度，改變滑差，從而達(dá)到調(diào)速目的，適用于大型異步電動(dòng)機(jī)，效率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。其他調(diào)速方法例如，改變定子電壓調(diào)速、改變勵(lì)磁電流調(diào)速等，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求選擇合適的調(diào)速方法。電動(dòng)機(jī)的常見(jiàn)故障及維護(hù)11.軸承故障軸承磨損或損壞會(huì)導(dǎo)致電機(jī)振動(dòng)、噪音增大。22.電機(jī)過(guò)熱電機(jī)過(guò)熱會(huì)導(dǎo)致絕緣老化，甚至燒毀電機(jī)。33.繞組故障繞組短路或斷路會(huì)導(dǎo)致電機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行。44.定子故障定子鐵芯松動(dòng)或變形會(huì)導(dǎo)致電機(jī)振動(dòng)、噪音增大。變壓器的工作原理1磁場(chǎng)交流電通過(guò)線(xiàn)圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。2感應(yīng)磁場(chǎng)變化在次級(jí)線(xiàn)圈感應(yīng)出電壓。3電壓變化通過(guò)線(xiàn)圈匝數(shù)比改變電壓大小。變壓器利用電磁感應(yīng)原理，將交流電的電壓升高或降低。它由鐵芯和繞在鐵芯上的線(xiàn)圈組成。當(dāng)交流電通過(guò)原線(xiàn)圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，磁場(chǎng)變化在次級(jí)線(xiàn)圈感應(yīng)出電壓。通過(guò)改變?cè)€(xiàn)圈和次級(jí)線(xiàn)圈的匝數(shù)比，可以控制輸出電壓的大小。變壓器的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)變壓器結(jié)構(gòu)變壓器主要由鐵芯、線(xiàn)圈和絕緣材料組成。鐵芯用于引導(dǎo)磁通，線(xiàn)圈用于產(chǎn)生和接收磁通，絕緣材料用于隔離線(xiàn)圈和鐵芯，防止短路和漏電。變壓器分類(lèi)變壓器可以根據(jù)用途、結(jié)構(gòu)、冷卻方式等分類(lèi)。常見(jiàn)分類(lèi)有：電力變壓器、控制變壓器、儀表變壓器等，以及油浸式變壓器、干式變壓器等。變壓器的特性及應(yīng)用變壓器的特性變壓器可改變電壓，但不改變頻率。變壓器具有低損耗、高效率的優(yōu)點(diǎn)。變壓器廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，可調(diào)節(jié)電壓、改變電流。變壓器的應(yīng)用變壓器可用于電力傳輸和配電，提高輸電效率，減少電能損耗。變壓器在工業(yè)生產(chǎn)、家用電器中也有廣泛應(yīng)用，例如電焊機(jī)、電子設(shè)備等。斷路器的工作原理1故障檢測(cè)電流過(guò)大或電壓異常2斷開(kāi)電路快速切斷電源3保護(hù)設(shè)備防止過(guò)載或短路4恢復(fù)供電手動(dòng)或自動(dòng)復(fù)位斷路器主要用于保護(hù)電路，在發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)電路，避免更大的損害。斷路器通常由電流檢測(cè)模塊、電磁線(xiàn)圈、觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)、滅弧室等組成。斷路器的分類(lèi)與選型斷路器分類(lèi)斷路器主要分為低壓斷路器和高壓斷路器，根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能分為各種類(lèi)型，比如：空氣斷路器、油斷路器、真空斷路器、SF6斷路器等。選擇合適的斷路器，需要考慮電路類(lèi)型、額定電流、電壓等級(jí)、短路容量等因素。選型原則斷路器選型需要與電路系統(tǒng)相匹配，選擇合適的斷路器可以確保電氣系統(tǒng)的安全性和可靠性。斷路器需要滿(mǎn)足一定的保護(hù)功能，例如過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)等。接觸器的工作原理線(xiàn)圈通電當(dāng)接觸器線(xiàn)圈通電時(shí)，線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。銜鐵吸合磁場(chǎng)吸引銜鐵，使銜鐵與動(dòng)觸頭閉合。主電路接通動(dòng)觸頭與靜觸頭閉合，主電路接通，電流流過(guò)。線(xiàn)圈斷電當(dāng)線(xiàn)圈斷電時(shí)，磁場(chǎng)消失，銜鐵復(fù)位，動(dòng)觸頭斷開(kāi)。接觸器的類(lèi)型與應(yīng)用交流接觸器交流接觸器主要用于交流電路中，控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)和調(diào)速等，常見(jiàn)的型號(hào)包括CJ系列和LC系列。直流接觸器直流接觸器主要用于直流電路中，控制直流電動(dòng)機(jī)或其他直流負(fù)載，例如電磁鐵、電磁閥等，常見(jiàn)型號(hào)包括CD系列。特殊接觸器特殊接觸器是指針對(duì)特定應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)的接觸器，例如用于高壓電路的接觸器、用于特殊環(huán)境的防爆接觸器等。繼電器的工作原理1電流控制繼電器使用線(xiàn)圈中的電流來(lái)控制開(kāi)關(guān)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的控制。2磁場(chǎng)產(chǎn)生線(xiàn)圈通電后，產(chǎn)生磁場(chǎng)，將銜鐵吸合，觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)。3控制電路繼電器的線(xiàn)圈與控制電路連接，控制電路的通斷決定繼電器的動(dòng)作狀態(tài)。繼電器的分類(lèi)與選型電子繼電器電子繼電器使用半導(dǎo)體器件來(lái)控制電路的通斷，具有體積小、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。機(jī)械式繼電器機(jī)械式繼電器利用電磁鐵的吸合動(dòng)作來(lái)控制電路的通斷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，適用于各種控制場(chǎng)合。固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器利用半導(dǎo)體器件控制電路的通斷，沒(méi)有機(jī)械觸點(diǎn)，因此工作可靠性高，壽命長(zhǎng)，適用于高頻、大電流等場(chǎng)合。時(shí)間繼電器時(shí)間繼電器可以根據(jù)設(shè)定時(shí)間來(lái)控制電路的通斷，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中。電容器的工作原理電荷積累當(dāng)電容器連接到電源時(shí)，電荷會(huì)積累在電容器的兩個(gè)極板上。電場(chǎng)形成極板之間形成電場(chǎng)，阻止更多電荷積累，直到達(dá)到平衡。電容值電容值表示電容器儲(chǔ)存電荷的能力，取決于極板面積、間距和介質(zhì)。充放電電容器可以?xún)?chǔ)存電荷，并在需要時(shí)釋放電荷，例如電路中的能量存儲(chǔ)和釋放。電容器的分類(lèi)與應(yīng)用1分類(lèi)電容器按結(jié)構(gòu)可分為固定電容器、可變電容器、電解電容器等。不同類(lèi)型電容器具有不同的容量、耐壓和頻率特性，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。2儲(chǔ)能電容器可以?xún)?chǔ)存電能，用于電源濾波、能量轉(zhuǎn)換、脈沖電路等。例如，在直流電源中，電容器用于平滑電壓波動(dòng)，提高電源質(zhì)量。3耦合電容器可以用于信號(hào)耦合，將交流信號(hào)傳遞到另一個(gè)電路，同時(shí)阻擋直流信號(hào)。例如，在音頻電路中，電容器用于將音頻信號(hào)從放大器傳送到揚(yáng)聲器。4濾波電容器可以用于濾波，消除電路中的噪聲或特定頻率的信號(hào)。例如，在電源電路中，電容器用于消除交流電源中的噪聲，保證直流輸出的穩(wěn)定性。電阻器的工作原理1電阻物質(zhì)對(duì)電流阻礙作用2歐姆定律電壓與電流成正比3功率電流通過(guò)電阻器時(shí)產(chǎn)生的熱量電阻器是電路中重要的元件，其工作原理基于物質(zhì)對(duì)電流的阻礙作用。根據(jù)歐姆定律，電阻器上的電壓與其電流成正比，且電阻是比例系數(shù)。當(dāng)電流通過(guò)電阻器時(shí)，電能會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生熱量，這被稱(chēng)為功率。電阻器的分類(lèi)與應(yīng)用碳膜電阻器應(yīng)用廣泛，價(jià)格低廉，但精度較低。金屬膜電阻器精度高，穩(wěn)定性好，適用于精密電路。繞線(xiàn)電阻器功率大，耐高溫，可用于高功率電路。電源的種類(lèi)與特點(diǎn)直流電源直流電源通常用在電子設(shè)備中，例如手機(jī)、筆記本電腦等。交流電源交流電源是我們生活中常見(jiàn)的電源，例如家用電器使用的電源。電池電源電池電源是便攜式電源，例如手機(jī)電池、筆記本電腦電池等。太陽(yáng)能電源太陽(yáng)能電源是清潔能源，通過(guò)太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。用電安全注意事項(xiàng)電源線(xiàn)檢查定期檢查電源線(xiàn)，確保線(xiàn)纜完整，無(wú)破損、老化或過(guò)度磨損。用電設(shè)備選擇使用合格的電器設(shè)備，確保功率符合電路負(fù)載能力，避免超負(fù)荷運(yùn)行。濕手操作切勿在潮濕環(huán)境中或雙手濕潤(rùn)的情況下接觸電器，避免觸電事故發(fā)生。插座安全插座應(yīng)定期檢查，確保插座完好無(wú)損，并避免插座過(guò)載使用。本課程總結(jié)與展望本課程回顧本課程全面講解了常用電機(jī)與電器的基本原理、結(jié)構(gòu)、工作特性、應(yīng)