资源简介

【课题】
7.4 直流电动机
【教学目标】
知道直流电动机的结构和用途。
【教学重点】
1．直流电动机的励磁方式。
2．直流电动机的机械特性。
【教学难点】
直流电动机的转动原理。
【教学过程】
【一、复习】
交流电动机的转动原理。
【二、引入新课】
直流电动机结构较交流电动机复杂得多，但其在运行性能上有许多优点是交流电动机暂时没有的。本节内容偏多，主要讲教学重点，其他问题一带而过。
【三、讲授新课】
7.4.1　直流电动机的结构及转动原理
图7.39所示为直流电动机结构示意图。
图7.39　直流电动机结构示意图
图中：
（1）N、S为直流电动机定子主磁极，主磁极上绕有励磁绕组。
（2）线圈abcd装在可转动的圆柱形铁心上，合称电枢,线圈称为电枢绕组。
（3）与电枢绕组两端相连的是两个彼此绝缘的圆弧形铜片，即换向片。电刷A B紧压在换向片上并与外加直流电源相通。
7.4.2　直流电动机的励磁方式
1．按励磁绕组与电枢绕组连接方式的不同,直流电动机可分为他励、并励、串励、复励四种。电路如图7.40所示。
（a）他励 （b）并励 （c）串励 （d）复励
图7.40　直流电动机的励磁方式
2．四种励磁的直流电动机的机械特性曲线分别如图7.41所示 。
图7.41　直流电动机的机械特性
（1）他励和并励直流电动机具有硬机械特性。当负载增大时转速略有下降，但变化不大。
（2）串励电动机具有软机械特性。当负载增大时转速大幅下降。但当负载很轻或接近空载时，转速将很高。
（3）复励电动机具有的机械特性曲线介于以上两种电动机机械特性曲线之间，适用于起动转矩较大，转速变化不大的负载。
【四、小结】
1．为了产生方向始终如一的电磁转矩，外部电路中的直流电流必须改变成电动机内部的交变电流，这一过程称为电流的换向。换向用的铜片称为换向片。互相绝缘的换向片组合的总体称为换向器。
2．直流电动机定子由主磁极、换向磁极、机座和端盖组成。
3．直流电动机转子由电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。
4．直流电动机的励磁方式
（1）他励电动机的励磁电流由另外直流电源供给。
（2）并励电动机的电枢绕组和励磁绕组是并联关系，是同一电源供电。
（3）串励电动机的电枢电流就是励磁电流。
（4）复励电动机分积复励和差复励之分，积复励就是电动机既有并励，又有串励，并且两个励磁的作用是相互加强的；差复励是两个励磁的作用相互减少。
【五、习题】
是非题：9；五、作图题：3。
【课题】
7.5 常用低压电器
【教学目标】
知道闸刀开关、铁壳开关、组合开关、熔断器、自动充气开关及接触器、继电器和按钮开关的结构及用途。
【教学重点】
1．交流接触器结构与工作原理。
2．断路器结构与工作原理。
【教学难点】
1．组合开关的结构。
2．热继电器的结构与工作原理。
【教学过程】
【一、复习】
电路组成中辅助设备的作用。
【二、引入新课】
低压电器：是指交流1200 V、直流1500 V以下，用来控制与保护用电设备的电器。常用低压电器种类繁多，功能各异，是一个庞大的家族，并且不断涌现出现新品种。
【三、讲授新课】
7.5.1 闸刀开关
1．部件：刀片（动触点）和刀座（静触点）。
按刀片数量不同，闸刀开关可分为单刀、双刀和三刀三种。图7.42是胶木盖瓷座三刀闸刀开关的结构图和符号。
（a）结构 （b）符号（单刀、双刀）
图7.42 闸刀开关
2．作用：（1）隔离开关，也就是说在不带负载（用电设备不工作）的情况下切断和接通电源。（2）电源开关，直接用它来控制电动机（小于7.5 kW）起、停操作。
7.5.2 铁壳开关
1．铁壳开关：熔断器和刀片与刀座等安装在薄钢板制成的防护外壳内。有速断弹簧以加快刀片与刀座分断速度，减少电弧。图7.43是铁壳开关的外形图。
图7.43 铁壳开关
2．特点：外壳上有机械联锁装置，壳盖打开时开关不能闭合；开关断开时壳盖才能打开。
3．作用：用于不频繁接通和分断电路。
7.5.3　组合开关
1．结构：静触点、动触点和绝缘手柄。（1）静触点一端固定在绝缘板上，另一端伸出盒外，并附有接线柱，以便和电源线及其他用电设备的导线相连。（2）动触点装在另外的绝缘垫板上，垫板套装在附有绝缘手柄的绝缘杆上。（3）绝缘手柄能沿顺时针或逆时针方向转动，带动动触点分别与静触点接通或断开。图7.44是组合开关外形图和原理示意图。
（a）外形 （b）结构 （c）原理示意
图7.44　组合开关
2．作用：电气设备中作为不频繁地接通和分断电路，接通电源和负载，控制小容量异步电动机的正、反转及星形－三角形起动等用途。
7.5.4　按钮开关
1．结构：由动触点、静触点、按钮帽和复位弹簧组成。图7.45是按钮开关外形图、结构图及符号。
（a）外形 （b）结构 （c）原理示意
图7.45　按钮开关
2．动作情况：当用手按下按钮帽时，上面的动断（常闭）触点先断开；下面的动合（常开）触点后闭合。当松开按钮帽时，动触点自动复位，使得动合触点先断开，动断触点后闭合。
3．复合按钮：在一个按钮内分别安装有动断和动合触点的按钮。
7.5.5　熔断器
1．结构：由熔体和外壳组成。图7.46（a）、（b）、（c）、（d）、（e）为几种常见熔断器的外形图及符号。
（a）插入式熔断器 （b）螺旋式熔断器
（c）管式熔断器 （d）添料式熔断器
图7.46　熔断器
一般情况下要求通过熔体的电流等于或小于额定电流的1.25倍时，可以长期不熔断；超过其额定电流的倍数越大，熔体熔断的时间越短。
7.5.6　交流接触器
1．结构：电磁铁和触点组组成。（1）电磁铁的铁心分为动、静铁心。（2）触点组的动触点在动铁心移动时，被拖动作相应的移动。图7.47（a）、（b）、（c）、（d）分别为接触器外形图、结构图、原理示意图及符号。
图7.47　交流接触器
2．交流接触器的触点：
（1）主触点通常为3对动合触点，带有灭弧装置，允许通过较大的电流；
（2）辅助触点既有动合也有动断触点，不带有灭弧装置，允许通过的电流较小。
3．触点动作情况：吸引线圈通电动铁心克服复位弹簧作用力向静铁心移动，拖动所有触点动作。动断触点断开；动合触点闭合。
4．短路环作用：消除交流接触器的铁心在工作时发生振动而产生噪声。
7.5.7　热继电器
1．作用：过载保护。
2．结构：发热元件绕制在双金属片（两层膨胀系数不同的金属辗压而成）上，传动机构设置在双金属片和触点之间，热继电器有动合、动断触点各1对。图7.48（a）、（b）、（c）分别为热继电器外形图、原理示意图和符号。
（a）外形
(b) 原理示意图 (c)符号
图7.48　热继电器
3．工作原理：发热元件串联在被保护设备的电路中，过载时负载电流增大导致发热元件产生的热量使双金属片产生弯曲变形，当弯曲程度达一定幅度时，导板推动杠杆使热继电器的触点动作，其动断触点断开；动合触点闭合。
4．热继电器触点复位方式：（1）调节螺钉旋入可使双金属片冷却后动触点自动复位；（2）调节螺钉旋出使双金属片冷却后动触点不能自动复位，必须按下复位按钮动触点实现手动复位。
5．注意：热继电器不适应于对电气设备（电动机）实现短路保护。
7.5.8　空气断路器
1．作用：对电气设备实现短路、过载和欠压保护。
2．结构：触点、脱扣机构。图7.49（a）、（b）、（c）为空气断路器的外形图、原理示意图和符号。
（a）外形 （b）原理示意 （c）符号
图7.49　空气断路器
3．手柄位置：“分”与“合”在机械上是互锁的。（1）“合”位置，触点连杆被搭钩锁住，触点保持闭合状态；（2）“分”位置，触点处于断开状态。
4．工作原理：
（1）短路或严重过载时，过流脱扣器的衔铁被吸合，通过杠杆将搭钩顶开，主触点迅速切断短路或严重过载电路。
（2）过载时，产生的热量使双金属片弯曲变形推动杠杆顶开搭钩，主触点断开，切断过载电路。过载越严重，主触点断开越快，但不可能瞬动。
（3）失压或电压过低时，欠压脱扣器中衔铁因吸力不足而将被释放，主触点被断开。当电源恢复正常时，必须重新合闸后才能工作，实现失压保护。
【四、小结】
1．电器是一种控制电的工具。“低压电器”是指其工作电压为交流1 200 V、直流1 500 V以下的电器。
2．闸刀开关也称刀开关。它广泛地应用在低压电路中作不频繁接通或分断容量不太大的低压供电电路，有时也作为隔离开关使用。
3．封闭式负荷开关。控制不频繁起动小型电动机。
4．组合开关。接线方式很多，有一定的通断能力。
5．按钮开关。其作用是“发布控制命令”。
6．熔断器。串联在被保护的电路中，发生过载或短路故障熔体自行熔断，并以此切断故障电路。
7．交流接触器。用来频繁地远距离接通或断开交、直流电路及大容量控制电路。
8．热继电器。过载保护。
9．空气断路器。电气设备多种保护。
【五、习题】
一、是非题：11、12、13、14；二、选择题：7、8、9、10；三、填空题：7、8。

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