電氣拖動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)

張?jiān)葡?/p>

摘要：用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械以完成特定的生產(chǎn)任務(wù)稱為“電力拖動(dòng)”電力拖動(dòng)系統(tǒng)是把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置，由電動(dòng)機(jī)、控制電動(dòng)機(jī)的設(shè)備和生產(chǎn)機(jī)械組成，稱為電力拖動(dòng)系統(tǒng)的三要素。本文根據(jù)電動(dòng)機(jī)械拖動(dòng)的基本類型，做出了關(guān)于電動(dòng)機(jī)械拖動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)分析。

關(guān)鍵詞：電氣；拖動(dòng)；機(jī)械

一、引言

用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械以完成特定的生產(chǎn)任務(wù)稱為“電力拖動(dòng)”電力拖動(dòng)系統(tǒng)是把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置，由電動(dòng)機(jī)、控制電動(dòng)機(jī)的設(shè)備和生產(chǎn)機(jī)械組成，稱為電力拖動(dòng)系統(tǒng)的三要素。

電力拖動(dòng)理論主要研究電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩作為拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)力轉(zhuǎn)矩與生產(chǎn)機(jī)械的阻力轉(zhuǎn)矩相平衡時(shí)，為穩(wěn)定狀態(tài)；否則，便是啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)等過渡過程。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系稱為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特定，而與生產(chǎn)機(jī)械的阻力轉(zhuǎn)矩的關(guān)系則稱為生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性。

對(duì)電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性及工作狀態(tài)的研究，便是理解電力拖動(dòng)規(guī)律的基本方法。由于電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)不同及生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載類型的不同，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩不僅在大小上，而且在方向上也是可以變化的。因此，對(duì)轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩、負(fù)載轉(zhuǎn)矩的正方向應(yīng)有一個(gè)明確的規(guī)定。首先確定電動(dòng)機(jī)的某一旋轉(zhuǎn)方向（如提升重物時(shí)上升的方向）轉(zhuǎn)速為正，則電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相同時(shí)為正，方向相反時(shí)為負(fù)；負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反時(shí)為正，方向相同時(shí)為負(fù)。如果轉(zhuǎn)速為負(fù)，則電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相同時(shí)為負(fù)，方向相反時(shí)為正；負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相同時(shí)為正，方向相反時(shí)為負(fù)。綜合上述兩種情況，可以歸納為：電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相同時(shí)符號(hào)相同，方向相反時(shí)符號(hào)相反；負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相同時(shí)符號(hào)相反，方向相反時(shí)符號(hào)相同。

二、低壓電器

低壓電器通常是指工作在交流電壓小于1200V、直流電壓小于1500V的電路中起通斷、保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)作用的電氣設(shè)備。

1. 低壓電器的分類

低壓電器的用途副昂奮、品種規(guī)格繁多、結(jié)構(gòu)原理各異，可以從用途和動(dòng)作方式等方面進(jìn)行分類。按用途分類：低壓配電器。這類電氣包括刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器和自動(dòng)開關(guān)，主要用于低壓配電系統(tǒng)中，完成對(duì)系統(tǒng)的控制與保護(hù)，在系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下動(dòng)作準(zhǔn)確，工作可靠，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)短路電流時(shí)，其熱效應(yīng)不會(huì)損壞電氣；低壓控制電器。這類電器包括接觸器、控制繼電器及各種主令電器等，主要用于設(shè)備電氣控制系統(tǒng)。要求其壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕、工作可靠。按動(dòng)作方式分類：自動(dòng)切換電器，它依靠電器本身參數(shù)的變化或外來信號(hào)（如電流、電壓、溫度、壓力、速度、熱量等）自動(dòng)完成接通、分?jǐn)嗷蚴闺妱?dòng)機(jī)啟動(dòng)、反向及停止等動(dòng)作，如接觸器、繼電器等；手控電器，它依靠外力（人力）直接操作來進(jìn)行切換等動(dòng)作，如按鈕、刀開關(guān)等。

2. 電器按其執(zhí)行機(jī)構(gòu)還可分為有觸點(diǎn)電氣和無觸點(diǎn)電器。

低壓電器一般有兩個(gè)基本部分。一個(gè)是感受部分，它感受外界的信號(hào)，做出有規(guī)律的反應(yīng)。在自動(dòng)切換電器中，感受部分大多由電磁結(jié)構(gòu)組成；在手控電器中，感受部分通常為操作手柄等。另一個(gè)是執(zhí)行部分，如觸點(diǎn)連同滅弧系統(tǒng)，它根據(jù)指令執(zhí)行電路接通、切斷等任務(wù)。對(duì)自動(dòng)開關(guān)類的低壓電器，還具有中間（傳遞）部分，它的任務(wù)是把感受和執(zhí)行來過年部分聯(lián)系起來，使他們協(xié)同一致，按一定的規(guī)律動(dòng)作。

三、電磁機(jī)構(gòu)

電磁機(jī)構(gòu)的作用是將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能并帶動(dòng)觸點(diǎn)閉合或斷開。

1. 結(jié)構(gòu)形式

電磁機(jī)構(gòu)通常采用電磁鐵的形式，由吸引線圈、鐵芯（又稱靜鐵芯或磁軛）和銜鐵（也稱為動(dòng)鐵芯）三部分組成。其工作原理：線圈通入電流后，磁通通過鐵芯、銜鐵和工作氣隙形成閉合回路。因銜鐵受到電磁力，便吸向鐵芯，但銜鐵的運(yùn)動(dòng)首都啊哦反作用彈簧的拉力，故只有當(dāng)電磁力打魚彈簧反力時(shí)，銜鐵才能可靠地被鐵芯吸住。電磁吸力應(yīng)大于彈簧反力，以便吸牢，但吸力也不宜過大，過大會(huì)在吸合時(shí)使銜鐵和鐵芯產(chǎn)生嚴(yán)重撞擊。電磁鐵有各種結(jié)構(gòu)形式。鐵芯有E形和U形，動(dòng)作方式有直動(dòng)式和轉(zhuǎn)動(dòng)式。它們各有不同的機(jī)電性能，適用于不同的場(chǎng)合。

直流勵(lì)磁的電磁鐵和交流勵(lì)磁的電磁鐵在結(jié)構(gòu)上也有不同。直流電磁鐵在穩(wěn)定狀態(tài)下通過恒定磁通，鐵芯中沒有磁滯損耗和渦流損耗，也就不產(chǎn)生熱量，只有線圈是產(chǎn)生熱量的熱源，因此直流線圈通常沒有骨架，且呈細(xì)長(zhǎng)型，以增加它和鐵芯直接接觸的面積，從而使纜圈產(chǎn)生的熱量通過鐵芯散發(fā)出去，交流鐵芯中因?yàn)橥ㄟ^交變磁通，鐵芯中有磁滯損耗和渦流損耗，所以產(chǎn)生熱量。為此，一方面鐵芯用硅銅片疊成，以減少鐵芯損耗；另一方面將線圈制成短粗型，并由線圈骨架把它和鐵芯分開，以免鐵芯的熱量傳給線圈，使其過熱燒壞。

交流電磁機(jī)構(gòu)工作時(shí)，其線圈電流是由線圈本書的阻抗決定的，該阻抗受鐵芯磁路的影響。當(dāng)線圈通電，鐵芯未吸合時(shí)，阻抗小、電流大；鐵芯吸合后，阻抗大電流小，故電磁機(jī)構(gòu)吸合瞬間存在一個(gè)類此電動(dòng)機(jī)的“啟動(dòng)電流”，如果通、斷電過于頻繁，則會(huì)使線圈過熱，一旦銜鐵 被卡住吸合不上時(shí)鐵芯線圈還有被燒毀的危險(xiǎn)，而直流點(diǎn)此機(jī)構(gòu)其線圈電流時(shí)由其本書的純電阻決定的，與鐵芯磁路無關(guān)，所以工作室即使銜鐵被卡住，也不會(huì)影響線圈電流，因此直流電磁鐵運(yùn)行可靠，平穩(wěn)、無噪聲，一般用于較重要的控制場(chǎng)合。

2. 熔斷器

熔斷器是一種廣泛應(yīng)用的最簡(jiǎn)單有效的保護(hù)電器之一，在低壓配電線路和用電設(shè)備中主要作為短路保護(hù)只用。使用時(shí)熔斷器串接在被保護(hù)的電路中，當(dāng)流過它的電流超過規(guī)定值時(shí)，熔體產(chǎn)生的熱量使自身融化而切斷電路。由于熔斷器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便、價(jià)格低廉，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用極為廣泛。

3. 接觸器

接觸器是一種自動(dòng)電磁式開關(guān)，用來頻繁接通、斷開電動(dòng)機(jī)或其它負(fù)載主電流，具有低電壓釋放保護(hù)功能，能遠(yuǎn)距離控制，時(shí)電力拖動(dòng)直控系統(tǒng)中，應(yīng)用最廣泛的電器，它主要由觸電系統(tǒng)、電磁機(jī)構(gòu)及滅弧裝置等組成。按主觸電通過電流種類不同，可分為交流接觸器和直流接觸器兩大類。

4. 繼電器

繼電器是根據(jù)外界輸入的信號(hào)（電的或非電的）來控制電路中電流的“通”與“斷”的，自動(dòng)切換電器。它主要用來反映各種控制信號(hào)，以改變電路的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)既定的控制程序，達(dá)到預(yù)定的控制目的，同時(shí)提供一定的保護(hù)。它一般不直接控制電流較大的主電路，而通過接觸器實(shí)現(xiàn)主電路控制。繼電器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、反應(yīng)靈敏。工作可靠等特點(diǎn)。因而應(yīng)用廣泛。

繼電器主要感測(cè)機(jī)構(gòu)、中間機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等多部分組成，剛測(cè)機(jī)構(gòu)吧感測(cè)到的參量傳遞給中間機(jī)構(gòu)，并和整定值相比較，當(dāng)滿足預(yù)定要求時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)便動(dòng)作。從而接通或斷開電路。繼電器種類很多：按用途分有控制繼電器和保護(hù)繼電器；按反映信號(hào)分有電壓繼電器、電流繼電器、時(shí)間繼電器、熱繼電器與溫度繼電器、速度繼電器和家里繼電器等；按動(dòng)作原理分為有電磁式、感應(yīng)式、電動(dòng)式和電子式等；按輸出方式分有觸點(diǎn)式和無觸點(diǎn)式。

5. 低壓開關(guān)

低壓開關(guān)主要包括刀開關(guān)、組合開關(guān)、低壓短路等，屬于控制電器。它們?cè)诳刂齐娐分袌?zhí)行發(fā)布命令、改變系統(tǒng)工作狀態(tài)等任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾義.低壓電器成套裝置技術(shù)手冊(cè)[M],中國(guó)水利水電出版社,2002年1月

[2] 電氣工程師常用法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)匯編 (上下) [M],中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2004年11月

[3] 低壓直流成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備[M],云南民族出版社, 2005年9月