電氣拖動基礎知識

張云翔

摘要：用電動機拖動生產機械以完成特定的生產任務稱為“電力拖動”電力拖動系統是把電能轉化成機械能的裝置，由電動機、控制電動機的設備和生產機械組成，稱為電力拖動系統的三要素。本文根據電動機械拖動的基本類型，做出了關于電動機械拖動的基礎知識分析。

關鍵詞：電氣；拖動；機械

一、引言

用電動機拖動生產機械以完成特定的生產任務稱為“電力拖動”電力拖動系統是把電能轉化成機械能的裝置，由電動機、控制電動機的設備和生產機械組成，稱為電力拖動系統的三要素。

電力拖動理論主要研究電動機拖動生產機械的運動規律，當電動機的電磁轉矩作為拖動生產機械的動力轉矩與生產機械的阻力轉矩相平衡時，為穩定狀態；否則，便是啟動、調速和制動等過渡過程。電動機的轉速與電磁轉矩的關系稱為電動機的機械特定，而與生產機械的阻力轉矩的關系則稱為生產機械的機械特性。

對電動機和生產機械的機械特性及工作狀態的研究，便是理解電力拖動規律的基本方法。由于電動機運轉的狀態不同及生產機械負載類型的不同，電動機的轉速、電磁轉矩與負載轉矩不僅在大小上，而且在方向上也是可以變化的。因此，對轉速、電磁轉矩、負載轉矩的正方向應有一個明確的規定。首先確定電動機的某一旋轉方向（如提升重物時上升的方向）轉速為正，則電動機的電磁轉矩與轉速方向相同時為正，方向相反時為負；負載轉矩與轉速方向相反時為正，方向相同時為負。如果轉速為負，則電磁轉矩與轉速方向相同時為負，方向相反時為正；負載轉矩與轉速方向相同時為正，方向相反時為負。綜合上述兩種情況，可以歸納為：電磁轉矩與轉速方向相同時符號相同，方向相反時符號相反；負載轉矩與轉速方向相同時符號相反，方向相反時符號相同。

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、控制或調節作用的電氣設備。

1. 低壓電器的分類

低壓電器的用途副昂奮、品種規格繁多、結構原理各異，可以從用途和動作方式等方面進行分類。按用途分類：低壓配電器。這類電氣包括刀開關、轉換開關、熔斷器和自動開關，主要用于低壓配電系統中，完成對系統的控制與保護，在系統發生故障的情況下動作準確，工作可靠，當系統中出現短路電流時，其熱效應不會損壞電氣；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，主要用于設備電氣控制系統。要求其壽命長、體積小、重量輕、工作可靠。按動作方式分類：自動切換電器，它依靠電器本身參數的變化或外來信號（如電流、電壓、溫度、壓力、速度、熱量等）自動完成接通、分斷或使電動機啟動、反向及停止等動作，如接觸器、繼電器等；手控電器，它依靠外力（人力）直接操作來進行切換等動作，如按鈕、刀開關等。

2. 電器按其執行機構還可分為有觸點電氣和無觸點電器。

低壓電器一般有兩個基本部分。一個是感受部分，它感受外界的信號，做出有規律的反應。在自動切換電器中，感受部分大多由電磁結構組成；在手控電器中，感受部分通常為操作手柄等。另一個是執行部分，如觸點連同滅弧系統，它根據指令執行電路接通、切斷等任務。對自動開關類的低壓電器，還具有中間（傳遞）部分，它的任務是把感受和執行來過年部分聯系起來，使他們協同一致，按一定的規律動作。

三、電磁機構

電磁機構的作用是將電磁能轉換成機械能并帶動觸點閉合或斷開。

1. 結構形式

電磁機構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，但銜鐵的運動首都啊哦反作用彈簧的拉力，故只有當電磁力打魚彈簧反力時，銜鐵才能可靠地被鐵芯吸住。電磁吸力應大于彈簧反力，以便吸牢，但吸力也不宜過大，過大會在吸合時使銜鐵和鐵芯產生嚴重撞擊。電磁鐵有各種結構形式。鐵芯有E形和U形，動作方式有直動式和轉動式。它們各有不同的機電性能，適用于不同的場合。

直流勵磁的電磁鐵和交流勵磁的電磁鐵在結構上也有不同。直流電磁鐵在穩定狀態下通過恒定磁通，鐵芯中沒有磁滯損耗和渦流損耗，也就不產生熱量，只有線圈是產生熱量的熱源，因此直流線圈通常沒有骨架，且呈細長型，以增加它和鐵芯直接接觸的面積，從而使纜圈產生的熱量通過鐵芯散發出去，交流鐵芯中因為通過交變磁通，鐵芯中有磁滯損耗和渦流損耗，所以產生熱量。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。

交流電磁機構工作時，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。當線圈通電，鐵芯未吸合時，阻抗小、電流大；鐵芯吸合后，阻抗大電流小，故電磁機構吸合瞬間存在一個類此電動機的“啟動電流”，如果通、斷電過于頻繁，則會使線圈過熱，一旦銜鐵 被卡住吸合不上時鐵芯線圈還有被燒毀的危險，而直流點此機構其線圈電流時由其本書的純電阻決定的，與鐵芯磁路無關，所以工作室即使銜鐵被卡住，也不會影響線圈電流，因此直流電磁鐵運行可靠，平穩、無噪聲，一般用于較重要的控制場合。

2. 熔斷器

熔斷器是一種廣泛應用的最簡單有效的保護電器之一，在低壓配電線路和用電設備中主要作為短路保護只用。使用時熔斷器串接在被保護的電路中，當流過它的電流超過規定值時，熔體產生的熱量使自身融化而切斷電路。由于熔斷器具有結構簡單，使用方便、價格低廉，可靠性高等優點，因而應用極為廣泛。

3. 接觸器

接觸器是一種自動電磁式開關，用來頻繁接通、斷開電動機或其它負載主電流，具有低電壓釋放保護功能，能遠距離控制，時電力拖動直控系統中，應用最廣泛的電器，它主要由觸電系統、電磁機構及滅弧裝置等組成。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

繼電器是根據外界輸入的信號（電的或非電的）來控制電路中電流的“通”與“斷”的，自動切換電器。它主要用來反映各種控制信號，以改變電路的工作狀態，實現既定的控制程序，達到預定的控制目的，同時提供一定的保護。它一般不直接控制電流較大的主電路，而通過接觸器實現主電路控制。繼電器具有結構簡單、體積小、反應靈敏。工作可靠等特點。因而應用廣泛。

繼電器主要感測機構、中間機構、執行機構等多部分組成，剛測機構吧感測到的參量傳遞給中間機構，并和整定值相比較，當滿足預定要求時，執行機構便動作。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繼電器；按反映信號分有電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、熱繼電器與溫度繼電器、速度繼電器和家里繼電器等；按動作原理分為有電磁式、感應式、電動式和電子式等；按輸出方式分有觸點式和無觸點式。

5. 低壓開關

低壓開關主要包括刀開關、組合開關、低壓短路等，屬于控制電器。它們在控制電路中執行發布命令、改變系統工作狀態等任務。

參考文獻

[1] 曾義.低壓電器成套裝置技術手冊[M],中國水利水電出版社,2002年1月

[2] 電氣工程師常用法規及標準匯編 (上下) [M],中國標準出版社,2004年11月

[3] 低壓直流成套開關設備和控制設備[M],云南民族出版社, 2005年9月