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场（厂）内专用机动车辆检验员场（厂）内专用机动车辆检验员（NC-1NC-1）取证专业培训）取证专业培训 第二册基础知识第二册基础知识第第4 4章电气章电气控制控制检验员（检验员（NC-1NC-1）培训）培训一、电气系统与电气元件二、以内燃机为动力的场车电气系统三、以蓄电池为动力的场车电气控制组成四、混合动力场车电动机的控制系统目 录叉车等场车（厂）内专用机动车辆类型复杂、品种多，电气系统及其控制主要与车辆的驱动方式有关。内燃机驱动的车辆：电气系统主要由发动机的起动部分和信号照明部分组成，电气元件较少、构造相对简单。使用蓄电池电动机驱动的车辆：电气系统是车辆的动力源和控制中心，涉及的电气元件多，构造复杂。一、电气系统与电气元件电气系统内燃机驱动的发动机系统照明、信号等系统蓄电池-电动机驱动的（动力源）蓄电池控制系统照明等系统1、电气系统概述2、基本电路常识、基本电路常识2.1电容和电感电容器 电容器在电子仪器中也是一种必不可少的基本元件。1）构造 它的基本构造是由两个相互靠近的金属电极板，中间夹一层电介质构成的。在两个极板上加上电压，电极板上就可以储存电荷。两极板所储存的电荷数量相同，极性相反。储存的电荷还可以通过外电路向外释放，即电容器是充、放电荷的电子元件。而电容量的大小，取决于电容器的极板面积，极板间距及电介质常数：C=2、基本电路常识、基本电路常识2.1电容和电感电容器 电容器储存电荷量的多少，取决于电容器两端所加电压。储电量在数值上等于加在导电极板上的电压与电容的乘积。即：Q=CU Q：一个极板上的电荷，单位为库仑（C）。U：两极板间的电位差，单位为伏特（V）。C：电容量，单位法拉（F）。S：极板面积，单位为平方米（m2）。d：两极板间距，单位为米（m）。：电介质常数，单位为法/米（F/m）。1F=106 F=109 nF=1012 pF 由上式看出，当电容器电容量一定时，两极板所加电压越高，储存的电荷越多。2）电容器的主要作用储存电荷隔直耦合交流信号。并联于电源两端用作滤波。并联于电阻两端旁路交流信号。串联于电路中，隔断直流通路，耦合交流信号。与其它元件配合，组成谐振回路，产生锯齿波、定时等。在交流电路中，电容器的容抗为：XC=f：交流信号频率，单位Hz。C：电容量，单位F。Xc：容抗，单位欧姆。3）符号 一般电容器+极性电容器可变电容器同轴双联电容器微调电容器电感器1）结构 电感器是用导线在绝缘骨架上单层或多层绕制而成的，又叫电感线圈。也是常用的无线电元件之一。由电磁学原理可知，任何通过电路的电流周围都有磁场存在，且当电路中的电流发生变化时，电路周围的磁场也随之变化，而磁场的变化又会在导体内引起感应电动势。这种由于自身电流变化，引起磁场变化，又使自身产生感应电动势的现象，叫自感应。其大小用自感系数表示：L=：自感磁通量，单位为Wb(Vs)；I：流过导体的电流，单位为A；L：自感系数，单位为H(s)。H的单位较大，实用中常用mH、H。1H=103 mH=106H。另外，当1个线圈中的电流变化时，它所产生的通过邻近线圈回路的磁通量也发生变化，从而在邻近线圈中产生感应电动势，这种现象叫互感应现象。互感应的大小常用互感系数来表示。在两个有磁交链的线圈中，互感磁通量与产生此磁链的电流的比值，即为互感系数，简称互感，用M表示：M=12：线圈L1通电流时，在L2中穿过的磁通量，单位：韦伯（Wb）；21：线圈L2通电流时，在L1中穿过的磁通量；I1、I2：分别为流过L1、L2的电流；M：互感系数，单位为H（亨利）。在电子元件中，电感通常分为两类，一类是应用自感作用的线圈，另一类是应用互感作用的变压器，我们将分别予以介绍。电感线圈具有阻碍交流通过的特性，产生的感抗为：XL=L=2f L XL：感抗，单位。f：交流信号频率，单位Hz。L：自感系数，单位H。在纯电感电路在中，电流相位滞后电压900。2）作用 （1）作为线圈：主要作用是滤波、聚焦、偏转、延迟、补偿、与电容配合用于调谐、陷波、选频、震荡。（2）作为变压器：主要用于偶合信号、变压、阻抗匹配等。电感并联时，其总电感为：L=电感串联时，其总电感为：L=L1+L2+Ln3）符号电感器 带铁（磁）芯电感器 非铁磁芯电感器 可调电感器 带抽头电感器 磁芯微调电感器 铁芯变压器 绕组间有屏蔽的变压器 带屏蔽变压器2.2直流电路电路的组成、作用和状态 电路是电流的流通路径,它是由电源、负载、连接导线（含控制器件开关）三部分组成。复杂的电路呈网状,又称网络。电路和网络这两个术语是通用的。电源是将非电能量转变为电能的装置。负载是把电能转变为非电能的装置。连接导线是沟通电源与负载的桥梁。开关是使电路通断的元器件。电路的组成电路的一种作用:一种是实现电能的传输和转换。另一种作用是实现信号的处理。电路的三种状态（通路、开路、短路）当开关闭合时，电流经电源正极、负载、开关、电源负极构成回路，这种状态称为通路。当开关断开时，电路中没有电流流动，这种状态称为开路。当电路的两端被导线或其它金属连接起来，使得电流全部流经导线，这种状态称为短路。电路的状态开路短路通路开关负载导线电源开关负载导线电源欧姆定律与基尔霍夫定律欧姆定律：阐述电路中电阻元件上电流与电压之间的关系。U=I*R式中,R是元件的电阻,电压用U表示,电流用I表示时；电阻的单位是欧姆,符号为。电阻的十进倍数单位有千欧（k）、兆欧（M）等。电流的单位是安培，符号为A；电压的单位是伏特，符号为V。基尔霍夫定律(KCL）在集中参数电路中,任何时刻,流出（或流入）一个节点的所有支路电流的代数和恒等于零,这就是基尔霍夫电流定律,简写为KCL。用数学表达式表示为i=0通路开关负载1导线电源负载2ii1i22.3交流电路机动车辆上的交流发电机所产生的电动势都是按正弦规律变化的。经整流装置、电压调节器等转变成直流。正弦交流电的概念正弦交流电的三要素：频率、振幅、初相角 TH单相正弦交流电路 由电阻、电感、电容单个元件组成的正弦电流电路，是最简单的交流电路。RLC纯电阻交流电路纯电感交流电路纯电容交流电路 三相交流电就是由3个同频率而相位不同的电动势供电的电源系。三相交流电路ABC0380V380V220V三相交流电的联结方法：L1L2L30L1L3L2三角形接法星形接法二极管二极管工作原理二极管工作原理反向偏置反向偏置正向偏置正向偏置二极管的作用：开关、整二极管的作用：开关、整流和稳压作用流和稳压作用二极管 桥式整流电路单相桥式整流电路如图所示，图中B为电源变压器，它的作用是将交流电网电压E1变成整流电路要求的交流电压E2，Rfz是要求直流供电的负载电阻，四只整流二极管D1D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。桥式整流的工作原理桥式整流的工作原理正半周正半周负半周负半周桥式整流的波型桥式整流的波型桥式整流常用的表示方法桥式整流常用的表示方法 晶闸管（可控硅）概念和结构晶闸管又叫可控硅。主要有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。单向晶闸管，它是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极图(a)：第一层P型半导体引出的电极叫阳极A，第三层P型半导体引出的电极叫控制极G，第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号图(b)可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极G，这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。晶闸管（可控硅）外形及符号可控硅工作原理可控硅工作原理直流电动机直流电动机直流电动机工作原理直流电动机工作原理-把电能转化为机械能把电能转化为机械能直流电动机的结构直流电动机的结构定子部分（静）：产生磁场、机械支撑定子部分（静）：产生磁场、机械支撑转子部分（动）：产生电磁转矩、感应电动势。转子部分（动）：产生电磁转矩、感应电动势。2.4直流电动机和直流发动机直流电动机和直流发动机直流电动机直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理电磁力定律 载流导体在磁场中将会受到力的作用，若磁场与载流导体互相垂直(见下图)，作用在导体上的电磁力大小为：f=Bli 导体受力的方向用左手定则确定，如下图所示。这个力对转轴所产生的转矩称为电磁转矩。如果电磁转矩能克服电枢上的阻力转矩，则电枢便以某一转速n逆时针方向旋转。直流电动机直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理电磁力定律 载流导体在磁场中将会受到力的作用，若磁场与载流导体互相垂直(见下图)，作用在导体上的电磁力大小为：f=Bli 导体受力的方向用左手定则确定，如下图所示。这个力对转轴所产生的转矩称为电磁转矩。如果电磁转矩能克服电枢上的阻力转矩，则电枢便以某一转速n逆时针方向旋转。直流电动机的结构定子定子主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成换向磁极：改善换向。电刷装置：与换向片配合,完成直流与交流的互换机座和端盖：起支撑和固定作用。转子电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。换向器：与电刷装置配合,完成直流与交流的互换转轴轴承 （1）直流电机的静止部分（a）主磁极 简称主极，作用是产生气隙磁场，以便电枢在此磁场中转动而感应电动势。绝大多数直流电机的主磁极由励磁绕组通过直流电来建立磁场。只有小电机的主磁极才用永久磁铁（称永磁直流电机）。套在主极铁心上的励磁绕组有并励和串励两种。当给励磁绕组通入直流电流时，各主极都产生一定的磁性。在电机中，主极总是成对的，各励磁绕组联结时，要能保证相邻磁极的极性按N、S、N、S依次以极性交替排列。（b）换向极 又称附加极或间极。其作用是改善直流电机的换向条件。换向极铁心的形状比主极铁心简单。换向极绕组与电枢绕组串联。换向极的数目一般与主极的极数相等。在小功率直流电机中，其数量也有只为 主极极数一半的，或不装换向极。1.换向极绕组；2.电枢换向极铁心（c）机座 一般采用整体机座。它能起两方面作用：一方面用来固定主磁极、换向极和端盖等，并借助于底脚将电机固定在基础上；另一方面也作为电机磁路的一部分，机座中有磁通经过的部分称为磁轭。有的采用叠片定子磁轭，就是把起导磁作用的定子磁轭与起支撑作用的机座分开；它不仅适应晶闸管整流电源，且节省材料。（d）电刷装置 是把直流电压、直流电流引入或引出的装置。根据电流的大小，每一刷杆有几个电刷组成电刷组，电刷组的数目一般等于主磁极数目，各电刷组在换向器上的距离是相等的 在小型直流电机里，把所有的刷杆都装在一个可转动的座圈上。当转动这个座圈时，就可以调整电刷在换向器外表面上的相对位置。（2）直流电机的转动部分。（a）电驱铁心 有两个作用，一是作为主磁路的主要部分；二是嵌放电驱绕组。为了减小因电驱旋转时，铁心中磁通方向发生变化，在铁心中引起涡流与磁滞损耗，通常采用0.5mm厚涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。直流电机电枢的装配图。电枢铁心冲片 a）开口槽；b）梨形槽 电枢 （b）电枢绕组 用来感应电动势和通过电流，使电机实现机电能量转换。电枢绕组由许多带绝缘的导线绕制而成的线圈（又称元件）组成。一个元件有两个出线端，将各元件嵌入电枢铁心上的槽里，以一定规律焊到换向器上组成电枢绕组。（c）换向器 作用是把电枢绕组内部的交流电动势用机械换接的方法转换为电刷间的直流电动势。换向器是由许多彼此互相绝缘的换向片构成。1.换向片；2.垫圈；3.绝缘层；4.套筒；5.螺帽 要使电枢受到一个方向不变的电磁转矩，关键在于：当线圈边在不同极性的磁极下，如何将流过线圈中的电流方向及时地加以变换，即进行所谓“换向”。为此必须增添一个叫做换向器的装置，换向器配合电刷可保证每个极下线圈边中电流始终是一个方向，就可以使电动机能连续的旋转,这就是直流电动机的工作原理直流电动机的类型和励磁方式直流电动机的类型和励磁方式 串励直流电动机；他励直流电动机；并励直流电动机；复励直流电动机；永磁直流电动机（PM直流电动机）不同机构的直流电动机的特性分析不同机构的直流电动机的特性分析 项目项目串励电动机串励电动机他励电动机他励电动机并励电动机并励电动机复励电动机复励电动机电机的结构电机的结构电机的接线图电机的接线图外接电源电压外接电源电压U(V)U(V)U=E+Ia(Ra+Rf)U1=E+IaRa U2U1=E+IaRaU1感应电动势感应电动势E (V)E (V)E=kEnE=kEnE=kEnE=kEn每极磁通量每极磁通量（WbWb）KIa=常数=B+C电磁转矩电磁转矩 （NmNm）T=KTIa=KEIaT=KTIaT=KTIa=KTIa直流电动机的转速直流电动机的转速（r rminmin）KTU Ra+Rfn=-TKEKT KEKU Ran=-TKE KTKEU Ran=-TKE KTKEU Ran=-TKE KTKE直流电动机的特直流电动机的特性曲线性曲线直流电动机的特性分直流电动机的特性分析析励磁电流和电枢电流相等有较好的启动性能转矩增加时转速迅速下降转矩接近0时转速无限大不允许空载运转特性曲线较“软”能够分别控制励磁电流和电枢电流具有线性特性和稳定输出特性特性曲线较“硬”转矩与磁极磁通密度、电枢电流Ia成比例若磁通不变，转矩与负荷电流成比例特性曲线较“硬”复励直流电动机的特性介于串励电机与并励电机之间由于装了并励绕组，在空载运转时，不会出现超高速的运转 直流电动机的控制原理直流电动机的控制原理1.1.直流电动机的控制原理和控制方法直流电动机的控制原理和控制方法1 1）不可逆脉宽调制系统）不可逆脉宽调制系统2 2）可逆（斩波）脉宽调制系统）可逆（斩波）脉宽调制系统 直流电动机采用PWM脉宽调制系统（斩波器）的方法控制时，用控制IGBT栅极开关调制信号的占空比（=Tp/T）（Tp为栅极开关工作时间、T为调制周期时间），控制直流电动机的电枢电压，从而控制直流电动机的电磁转矩=0100%，即是可以在全程范围对电动机进行调节。直流电动机采用PWM脉宽调制系统（斩波器）的方法控制时，在调制期间，直流电动机的平均电压Ud可以在0Uce范围内任意调节。2.2.他励、并励直流电动机的起动、调速和反转他励、并励直流电动机的起动、调速和反转(1(1）他励、并励直流电动机的起动）他励、并励直流电动机的起动直流电动机在起动时瞬间反电势E=0，则起动电流为Iast=U/Ra。由于磁路中只有很少的剩磁，此时电枢电流很大，可以达到额定电流的1020倍，a，如果电动机是由静止起动时，由于电流过大，会损坏电枢绕组，因此不能直接起动；b，如果电动机是空载运行，电动机转速上升很快，会发生“飞车”事故。因此，必须用起动电流电阻器，将起动电流或空载电流控制在额定电流左右。起动电流电阻器（图5-6）是在电枢电路上串联一个可以用把手或踏板控制的可变起动电阻Rast，在可变起动电阻作用下，起动电流Iast将因起动电阻Rast的作用大量地降低并可以调节。直流电动机起动时的电枢电流为Ia 为：Ia=（UE）/Ra 起动电阻Rast为：Rast=（U/Iast）-Ra (2(2）他励、并励直流电动机的调速）他励、并励直流电动机的调速直流电动机用改变磁通量（调磁）或改变电压（调压）的方法来进行调速。调速接线方法见图 励磁电流If为额定值时，电动机的磁通不变，均匀控制电枢电压（调压）调速。当直流电动机电源的地调节电枢电压U，控制直流电动机实现“恒转矩”的无级调速平滑过渡，调速幅度可达6-10，控制方便，机械特性较稳定。改变电压U时的机械特性曲线控制磁通量（调磁）调速。当直流电动机电源的电压U为额定值时，在电动机的励磁电路上装置一个调节电阻Rf，用改变励磁电流If来改变磁通。通过用改变磁通量的方法，直流电动机实现“恒功率”的无级调速平滑过渡，调速幅度（在额定负载下，最高转速与最低转速之比）可达3-4，控制方便，机械特性稳定。改变磁通量时的机械特性曲线(3(3）他励、并励直流电动机的电制动）他励、并励直流电动机的电制动他励、并励直流电动机的电制动是在切断直流电源，使直流电动机由电动状态转换为发电状态，在电枢电路中串联制动电阻R作为负荷，产生焦耳热量，达到制动作用。(4(4）他励、并励直流电动机的反转）他励、并励直流电动机的反转如果需要改变他励、并励直流电动机的转动方向，必须改变电动机电磁转矩方向。按照左手定则，在磁场固定的情况下，可以用改变电枢电流的方向来改变电动机的转动方向；还可以用改变励磁电流的方向来改变电动机的转动方向。(5 (5）他励、并励直流电动机的电压、转速和转矩）他励、并励直流电动机的电压、转速和转矩 他励、并励直流电动机的电枢电流Ia和励磁电流If是可控的，电动机的转速在0ne额定转速之间，采用电枢绕组控制，励磁电流If保持不变，电动机的转矩为“恒转矩”，电动机的功率随转速增加逐渐增加。电动机的转速超过额定转速时，采用励磁绕组控制，励磁电流If随转速增加逐渐降低，电动机的转矩也逐渐降低，电动机为“恒功率”状态。他励、并励直流电动机的电压、转速和转矩的理想特性曲线。直流电机的可逆性 从上面对直流电机基本工作原理分析可知，对于同一台直流电机，在原动机拖动下，可以从电刷输出直流电势，供负载直流电能，成为发电机。而如果在电机电刷上接上直流电刷。可以产生一定方向的电磁转矩，带动轴上的机械运转，成为直流电动机。这就是说，同一台直流电机在不同的外界条件下，可以作为发电机运行，也可以作为电动机运行。这就是直流电机的可逆性。直流发电机的电枢被原动力（发动机或制动反馈转矩）带动旋转，电枢线圈的上下两个有效边中会产生感应电动势，但每一个有效边中产生感应电动势是交变的，即在N极下感应电动势是一个方向，而在S极下感应电动势是另一个方向，由于直流电动机的换向器的换向作用，可以使发电机电枢绕组内的极性交变电动势，转变为电刷处输出的极性不变直流电动势，当在电刷之间接上负载时，受电动势的作用，在电路中就产生方向一定的直流电。直流发电机的电磁转矩T是“阻转矩”，发动机或制动反馈转矩在等速转动时的转矩为T1，必须与发电机的电磁转矩T和空载损耗转矩T0相平衡（T1=T+T0）。当发动机或制动反馈转矩的功率增加时，电磁转矩的功率也相应增大，当输出的电压U不变时，发电机的电枢电流将增大。直流发电机直流发电机1.1.直流发电机的工作原理直流发电机的工作原理项目项目串励电动机串励电动机他励电动机他励电动机并励电动机并励电动机复励电动机复励电动机直流发电机直流发电机的接线图的接线图直流发电机直流发电机的特性曲线的特性曲线直流发电机直流发电机的特性分析的特性分析励磁电流等于负载电流空载时无励磁电流将串励绕组看做它励电流可做出相应的空载保和曲需要用其他的直流电源来励磁端电压能够细调节能输出高压电特点为恒电流由剩磁产生电动势能够产生更高的电动势电压变化很小，基本属于恒电流图它励直流发动机基本相同2.2.直流发电机的特性直流发电机的特性发电机运行机制发电机运行机制电动机运行机制电动机运行机制E和Ia的方向相同E和Ia的方向相反E-发电机电动势E-外接电源电动势T-发电机电磁转矩（阻转矩）T-电动机的电磁转矩（驱动转矩）T1-发电机的转矩；T2-电动机负载转矩T0-空载损耗转矩T0-空载损耗转矩T1=T+T0T=T2+T03.3.直流发电机与直流电动机的区别直流发电机与直流电动机的区别直流电动机与直流发电机的电能与机械能的转换特点2.52.5交流电动机和交流发电机交流电动机和交流发电机1.鼠笼式三相异鼠笼式三相异步感应电动机的步感应电动机的构造构造交流电动机属于无换向器、正弦波电动机，又可分为同步电动机和异步电动机两大类。三相异步感应电动机的构造三相异步感应电动机的构造 绕线式三相异步感应电动机定子包括：外部与鼠笼式三相异步感应电动机基本相同，定子内部为用压紧层叠的硅钢片组成的定子铁芯、在定子铁芯上固定定子绕组，定子绕组为三相星形连接。转子包括：用硅钢片叠压制成的转子铁芯，在转子铁芯上固定转子绕组，转子绕组也是三相星形连接，转子绕组每相的始端连接在三个固定在转轴上的铜制滑环上，环与环、环与轴之间互相绝缘，起动电阻与调速电阻借助电刷与转子绕组连接（图5-14）。2.2.绕线式三相异步感应电动机的构造绕线式三相异步感应电动机的构造绕线式三相异步感应电动机的总体结构1-转子绕组；2-端盖；3轴承；4-定子绕组；5-转子；6-定子；7-集电环；8-接线盒子三相异步感应电动机（Induction Machine）的定子绕组是一个固定的、对称的三相绕组。当电源的三相对称交流电输入感应电动机的定子绕组时，定子在三相电流通过时产生旋转磁场，受到旋转磁场产生的“感应”电磁力的作用，在转子绕组中产生感应电动势E和感应电流I，受定子电磁力的作用，使转子绕定子磁场的方向旋转，因此被称为感应电动机。如果三相异步感应电动机的转子的转速与定子旋转磁场的转速同步时，转子绕组不能切割旋转磁场的磁力线，转子绕组中就不会产生感应电动势和感应电流，也就不会有电磁力来驱动转子转动。因此，只有在两者之间存在差异，即转子的转速n小于定子旋转磁场的转速n0时（n0 n）才能使转子与旋转磁场产生相对运动。旋转磁场转速与转子转速产生转速差，是三相异步感应电动机的必要条件，因此被称为异步电动机（Asynchronous Machine）。三相异步感应电动机的工作原理三相异步感应电动机的工作原理将三相对称电源通入三相异步感应电动机的星形连接的三相绕组U1、U2、V1、V2、和W1、W2中，绕组中的三相对称电流为：i U=I m sint （式5-5）i V=I m sin（t-120）（式5-6）i W=I m sin（t+120）（式5-7）式中:i U、i V、i W 三相绕组中的三相对称电流（A）；I m 额定电流（A）1.1.旋转磁场旋转磁场（1）正向旋转磁场：正向旋转磁场：电流在正半周时为正值，在负半周时为负值。（2 2）反向旋转磁场：）反向旋转磁场：当需要三相异步感应电动机反方向转动时，只需将三相对称交流电源中任意两相对调，三相异步感应电动机即能反向旋转（图5-17）。三相异步感应电动机定子的极数不同时，定子绕组之间的夹角也不同。定子绕组极数p=1时，每相定子绕组上只有一个绕组线圈，当极数p=1时，定子绕组之间的夹角为120。定子极数p=2时，每相定子绕组上有两个绕组线圈，当p=2时，定子绕组之间的夹角为60。如此类推，P值增加，产生旋转磁场的极也增加，定子绕组之间的夹角也按一定比例减小。三相异步感应电动机的极数可以有1极、2极、3极、4极、6极等不同极数。2.2.三相异步感应电动机的的定子极数与定子绕组三相异步感应电动机的的定子极数与定子绕组 3.3.旋转磁场的转速与转子的转速和转差率旋转磁场的转速与转子的转速和转差率1 1）旋转磁场的转速与转子的转速）旋转磁场的转速与转子的转速2 2）转差率）转差率3 3）定子转速与转子转速）定子转速与转子转速4)4)三相异步感应电动机的转矩三相异步感应电动机的转矩磁极对数磁极对数P P频率频率f1=50Hzf1=50Hz频率频率f1=60Hzf1=60Hz频率频率f1=150Hzf1=150Hz频率频率f1=200Hzf1=200Hz旋转磁场旋转磁场同步转速同步转速转子转速转子转速（S=S=310%310%）旋转磁场旋转磁场同步转速同步转速转子转速转子转速（S=S=310%310%）旋转磁场旋转磁场同步转速同步转速转子转速转子转速（S=S=310%310%）旋转磁场旋转磁场同步转速同步转速转子转速转子转速（S=S=310%310%）13000270021003600349232409000873081001200011640108002150014551350180017461620450043654050600058205400310009709001200116410803000291027004000388036004750727.567590087381022502242.520253000291027005600582540720698.46481800174616202400232821606500485450600582540150014551350200019401800定子旋转磁场的转速为：n0=60 f1/p 转子实际转速转速为：n=60 f2/p 转差率s的表达为：s=(n0n)/n0 2.6 蓄电池蓄电池是一种可逆的直流电源，是化学能与电能互相变换的装置，变换的过程是可逆的。种类：一般情况下，根据电解液所用物质不同，可分为酸性蓄电池（铅蓄电池）和碱性蓄电池。其中，铅蓄电池制造费用低、内阻小，能提供强大的电流。因而在电动车类车辆中普遍使用。蓄电池在汽车上的功用蓄电池在汽车上的功用1、当发动机起动时，向起动系、和点火系供电。2、当发动机怠速或低速转动时，和发动机停转时，此时，发动电机不发电或电压较低，向用电设备供电。3、当用电设备同时接入较多，发电机满载或超载情况下，协助发电机、与发电机并联供电。4、发电机电压高于蓄电池电压时，利用发电机剩余的电流对蓄电池进行充电。5、发动机熄火停车时，蓄电池向电子时钟、汽车电控单元、音响设备、防盗系统等供电。6、蓄电池还有稳定电网电压的作用。铅蓄电池的构造铅蓄电池的构造蓄电池是由正负极板、隔板、壳体、电解液组成，单格电池靠连接条串联起来组成 1、正、负极板组 2、隔板 3、电解液 4、外壳 5、单格电池 6、单格电池的连接方式：串联方法一般有传统外露式铅连接条连接、内部穿壁式连接和跨越式连接三种方式正负极板组（1）正极板上的活性物质是二氧化铅（PbO2），呈深棕色；负极板上的活性物质是海绵状纯铅(Pb)，呈青灰色。（2）用来填充活性物质的栅架，是用铅锑合金浇铸成的。（3）极板厚度：薄型极板对提高蓄电池的比容量（极板单位尺寸所提供的容量）和改善起动性能都是有利的。（4）正、负极板组：为了增大蓄电池的容量，将多片正、负极板分别并联，用横板焊接，组成正、负极板组，横板上联有极桩（如图）。隔板（1）要求：应具有多孔性，以便电解液渗透，且化学性能要稳定，即具有良好的耐酸性和抗氧化性。（2）材料：有木质、微孔塑料、玻璃纤维和纸板等。（3）形状：隔板上带有沟槽的一面应朝向正极板。电解液（1）蓄电池的电解液，是由纯硫酸（相对密度为1.84g/cm3）和蒸馏水按一定比例配制而成的，电解液的密度一般为1.241.28g/cm3。（2）配制电解液时，必须使用耐酸、耐热的器皿，并且要注意只能将硫酸徐徐加入水中，并不断搅拌，不能将水往硫酸中加。外壳（1）材料：硬橡胶外壳，耐热、酸、震性能较好，厚度为10mm。（2）结构：外壳为整体式结构，壳内分成3个或6个互不相通的单格。底部有突起的筋条。（3）盖子：盖子与外壳之间的缝隙用封口剂密封。电池盖上对应于每个单格电池的顶部都有一个加液孔。单格电池（1）单格电池由正负极板组和极板间的隔板组成（2）每个单格电池电压2.1V（3）电压的高低主要取决于极板活性物质及电解液的性质，而与极板数无关（4）放电电流大小取决于极板数和其面积，增加每单格内的极板数或每块极板的面积，将增加电流量铅蓄电池的容量及其影响因素1、铅蓄电池的容量：（1）定义：Q=Ift（2）20h放电率额定容量：电解液25，以20h放电率放电（3）储备容量：电解液25，以25A放电电流放电（4）起动容量：起动容量受温度影响很大，故又将起动容量分为常温和低温两种。2、影响容量的因素 （1）极板的构造（2）放电电流（3）电解液温度 （4）电解液密度铅蓄电池的放电特性蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程中，蓄电池的端电压U和电解液相对密度随时间而变化的规律（U=f（t），=f（t）。1、放电特性曲线 （1）由于放电过程中，电流是恒定的，单位时间内所消耗的硫酸量相同 （2）蓄电池的端电压U总是小于其电动势E，即：U=EIfRo 放电过程有三个阶段 2、蓄电池放电终了：3、容许的放电终止电压 蓄电池放电终了（1）放电过程中，若停止放电，蓄电池的端电压将稍有回升，电动势可逐渐上升到1.95V，这个称为蓄电池“休息”。（2）当端电压降至一定值时，即20h放电率降至1.75V时，若再继续放电即为过度放电。（3）放电终了特征：通常由两个参数来判断：电解液密度降低到最小到最小许可值约1.11g/cm3；单格电池的端电压降至放电终止电压，以20h放电率放电，单格电压降至1.75V；10h放电率放电，单格电压降至1.7V。放电电流与终止电压的关系 充电特性充电特性是指在恒流充电过程中，蓄电池的端电压U和 电 解 液 相 对 密 度 随 着 时 间 而 变 化 的 规 律（U=f（t）；=f（t）。1、充电特性曲线 （1）电解液的变化：从1.111.27g/cm3（2）电压的变化：U=E+ICR0 从充电特性曲线可以看出：2、蓄电池充电终了的特征端电压，在充电开始后便迅速上升 极板孔隙内析出的硫酸量与向孔外扩散的硫酸量达到平衡时，蓄电池的电压就不再迅速上升，而是随着整个容器内电解液相对密度的上升而相应增高。端电压达到2.32.4V时，极板几乎恢复为PbO2和纯Pb。继续充电，电解液中的水开始分解，产生氢气和氧气，形成“沸腾”状态。极板之间就产生了附加电位差，约为0.33V（称为氢的过电位），因而使端电压急剧升高到2.7V。充电终了的特征蓄电池内产生大量气泡，即所谓“沸腾”。端电压和电解液相对密度均上升到最大值：U=2.7V；=1.27g/cm3，且在23h内不再增加。蓄电池的使用与保养 1、铅蓄电池的使用 2、铅蓄电池的保养 3、冬季使用铅蓄电池注意事项1、铅蓄电池的使用 安装更换方面：塞好防震垫、联条涂凡士林防腐、接线头紧固，接触良好、搭铁极性应与放电机一致、先接线后接搭铁线，拆线时相反 正确使用方面：不长鸣电喇叭、不要大电流充电或过电压充电、避免过充电、欠充电 2、铅蓄电池的保养（1）观察蓄电池外壳表面有无电解液漏出（2）检查蓄电池在车上安装是否牢靠,导线接头与电桩的连接是否紧固（3）经常清除蓄电池盖上的脏物（4）定期检查获调整电解液的比重及液面高度（5）经常检查蓄电池放电程度3、冬季使用铅蓄电池注意事项（1）保持蓄电池处于充足电状态,以防电解液密度降低而结冰（2）尽可能采用偏低的密度（3）应进行预热（4）应适当提高充电电压 接触器是一种通过触点系统的动作过程或状态可以频繁地自动接通或者分断大电流主电路的远距离控制电器。接触器的触点系统是接触器的执行机构。接触器按其所需的动力驱动方式可分为：电磁式接触器、气动式接触器和液压式接触器。2.6接触器电 磁 式 接 触 器电磁式接触器是通过电磁机构的动作状态，通过机械机构的传导带动触点系统自动地接通或者分断主电路的电器。电磁式接触器按其主触点通过的电流种类的不同，分为交流接触器和直流接触器两大类。电磁式电器的典型结构电磁式低压电器的基本组成部分对于任何一种能够控制电设备的“电器”来说，在其结构上一般都具有两个最基本的组成部分，即感测部分和执行部分。感测部分：感测部分是接收外界输入的信号，通过转换、放大、判断并做出相应的符合自动控制规律要求的反应，从而使执行部分动作，输出相应的指令，实现控制目的的装置或机构。在电磁式低压控制电器中,感测部分一般来说都是电磁机构。执行部分：执行部分就是触点系统。电磁式低压电器的电磁机构电磁机构是电磁式控制电器的重要组成部分之一。电磁机构由线圈、铁心（静铁心）、衔铁（动铁心）、极靴、铁轭和空气隙等组成。电磁机构中的线圈、铁心在工作状态下是不动的；衔铁，则是可动的。电磁机构通过衔铁与相应的机械机构的动作状态和动作过程，将电磁线圈产生的电磁能转换为机械能来带动触点使之闭合或者断开以实现对被控制电路的控制目的。电 磁 机 构 的 分 类（1）U形拍合式形拍合式:1：线圈圈2：铁心心3：衔铁（1）按磁路形状和）按磁路形状和衔铁运运动方式：方式：电 磁 机 构 的 分 类（1-1）E形拍合式和形拍合式和E形直形直动式：式：空心螺管式空心螺管式：1：线圈圈2：铁心心3：衔铁电 磁 机 构 的 分 类（1-2）装甲螺管式：装甲螺管式：回回 转 式式:1：线圈圈2：铁心心3：衔铁电 磁 机 构 的 分 类（2）（2）按按线圈接入圈接入电路的方式路的方式:线圈以圈以串串串串联联的方式的方式接入接入电路的路的电磁机构磁机构:线圈以线圈以并联并联并联并联的方式的方式接入电路的电磁机构：接入电路的电磁机构：串 联 电 磁 机 构串联电磁机构按照电路中的电流种类又可分为直流串联电磁机构和交流串联电磁机构。串联电磁机构中的衔铁的动作与否取决于流过串联电磁机构中的线圈中的电流的大小。但衔铁的动作并不会引起线圈中电流数值的变化。以串联方式接入电路的线圈又称为电流线圈，具有这种电磁机构的电器都属于电流型电器。在串联型电磁机构中，为了不影响电路中负载的端电压和电流值，就要求串联形电磁机构的线圈内阻应很小。因此，串联形电磁机构的线圈导线截面积均较大、线圈匝数少。并 联 电 磁 机 构并联电磁机构按照电路中的电流种类又可分为直流并联电磁机构和交流并联电磁机构。并联电磁机构中的衔铁的动作与否取决于线圈两端的电压的大小。以并联方式接入电路的线圈又称为电压线圈，具有这种电磁机构的电器都属于电压型电器。直流并联电磁机构中的衔铁动作不会引起线圈中电流的变化。交流并联电磁机构中的衔铁动作会引起线圈阻抗的变化，从而会引起线圈中电流的变化。执行机构触点系统电磁机构在感测到外界输入的信号并使衔铁与之吸合或脱开的动作过程中，通过与衔铁相连接的机械机构的动作状态和动作过程，将电磁线圈产生的电磁能转换为机械能来带动执行机构触点系统使之闭合或者断开以实现对被控制电路的控制目的。当执行机构触点系统中的各组触点在闭合状态下动、静触点完全接触并有工作电流通过时，称之为电接触。触 点 的 接 触 形 式影响电接触工作情况是否良好的主要因素就是触点的接触形式和接触电阻。触点是电磁式电器的执行元件。由于被控制的对象不同，从保证正常使用和减少材料消耗的前提出发，触点的接触形式也有所不同。在实际应用中触点的接触形式主要有：点接触、线接触和面接触三种形式。（1 1）点接触）点接触：（2 2）线接触）线接触（指形接触）（指形接触）:（3 3）面接触）面接触:触点的三种接触形式触点的接触电阻触点在分断电路的过程中有四种工作状态：闭合状态、断开状态、闭合过程、断开过程。闭合状态下接触电阻应为零；触点断开时接触电阻应为无穷大；闭合过程中接触电阻应瞬时由无穷大变为零；断开过程中接触电阻应瞬时由零变为无穷大。触 点 的 四 种 工 作 状 态闭合状态、断开状态、闭合过程、断开过程。闭合状态、断开状态、闭合过程、断开过程。闭合状态、断开状态、闭合过程、断开过程。闭合状态、断开状态、闭合过程、断开过程。断开状态：断开状态：闭合状态：闭合状态：初接触状态：初接触状态：闭合过程闭合过程断开过程断开过程影响触点接触电阻的因素影响触点接触电阻的因素主要有：触点的形状、接触压力、触点材料性能等。其中，制作触点的材料和触点接触时所受到的接触压力是重要的因素。减小接触电阻的方法：（1）增加接触压力；（2）选用电阻系数小的料；（3）增加接触面积；（4）日常维护。触点开距、初压力、超行程、终压力闭合状态、断开状态、闭合过程、断开过程。闭合状态、断开状态、闭合过程、断开过程。闭合状态、断开状态、闭合过程、断开过程。闭合状态、断开状态、闭合过程、断开过程。断开状态：断开状态：闭合状态：闭合状态：初接触状态初接触状态:触触点点开开距距初初压压力力超超行行程程终终压压力力触点开距、初压力、超行程、终压力触点行程：电磁机构中相对应的动、静触点之间最终打开的距离称为触点开距，也叫做触点行程。初压力：在衔铁闭合的过程中，由于触点弹簧预先被压缩了一段，因而当动、静触点刚刚接触的时候，便由触点弹簧产生一个压力。这个压力称为初压力。触点的超行程：触点弹簧压缩的距离称为触点的超行程。即：从动、静触点刚刚开始接触到触点压紧后动触点继续压紧静触点的距离。终压力：触点完全闭合后动触点不再继续压紧时的触点压力称为终压力。交 流 接 触 器 的 结 构交流接触器主要由电磁系统、触点系统、灭弧装置和绝缘框架及辅助部件组成。交流接触器的主触点通过