电气拖动基础知识

张云翔

摘要：用电动机拖动生产机械以完成特定的生产任务称为“电力拖动”电力拖动系统是把电能转化成机械能的装置，由电动机、控制电动机的设备和生产机械组成，称为电力拖动系统的三要素。本文根据电动机械拖动的基本类型，做出了关于电动机械拖动的基础知识分析。

关键词：电气；拖动；机械

一、引言

用电动机拖动生产机械以完成特定的生产任务称为“电力拖动”电力拖动系统是把电能转化成机械能的装置，由电动机、控制电动机的设备和生产机械组成，称为电力拖动系统的三要素。

电力拖动理论主要研究电动机拖动生产机械的运动规律，当电动机的电磁转矩作为拖动生产机械的动力转矩与生产机械的阻力转矩相平衡时，为稳定状态；否则，便是启动、调速和制动等过渡过程。电动机的转速与电磁转矩的关系称为电动机的机械特定，而与生产机械的阻力转矩的关系则称为生产机械的机械特性。

对电动机和生产机械的机械特性及工作状态的研究，便是理解电力拖动规律的基本方法。由于电动机运转的状态不同及生产机械负载类型的不同，电动机的转速、电磁转矩与负载转矩不仅在大小上，而且在方向上也是可以变化的。因此，对转速、电磁转矩、负载转矩的正方向应有一个明确的规定。首先确定电动机的某一旋转方向（如提升重物时上升的方向）转速为正，则电动机的电磁转矩与转速方向相同时为正，方向相反时为负；负载转矩与转速方向相反时为正，方向相同时为负。如果转速为负，则电磁转矩与转速方向相同时为负，方向相反时为正；负载转矩与转速方向相同时为正，方向相反时为负。综合上述两种情况，可以归纳为：电磁转矩与转速方向相同时符号相同，方向相反时符号相反；负载转矩与转速方向相同时符号相反，方向相反时符号相同。

二、低压电器

低压电器通常是指工作在交流电压小于1200V、直流电压小于1500V的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电气设备。

1. 低压电器的分类

低压电器的用途副昂奋、品种规格繁多、结构原理各异，可以从用途和动作方式等方面进行分类。按用途分类：低压配电器。这类电气包括刀开关、转换开关、熔断器和自动开关，主要用于低压配电系统中，完成对系统的控制与保护，在系统发生故障的情况下动作准确，工作可靠，当系统中出现短路电流时，其热效应不会损坏电气；低压控制电器。这类电器包括接触器、控制继电器及各种主令电器等，主要用于设备电气控制系统。要求其寿命长、体积小、重量轻、工作可靠。按动作方式分类：自动切换电器，它依靠电器本身参数的变化或外来信号（如电流、电压、温度、压力、速度、热量等）自动完成接通、分断或使电动机启动、反向及停止等动作，如接触器、继电器等；手控电器，它依靠外力（人力）直接操作来进行切换等动作，如按钮、刀开关等。

2. 电器按其执行机构还可分为有触点电气和无触点电器。

低压电器一般有两个基本部分。一个是感受部分，它感受外界的信号，做出有规律的反应。在自动切换电器中，感受部分大多由电磁结构组成；在手控电器中，感受部分通常为操作手柄等。另一个是执行部分，如触点连同灭弧系统，它根据指令执行电路接通、切断等任务。对自动开关类的低压电器，还具有中间（传递）部分，它的任务是把感受和执行来过年部分联系起来，使他们协同一致，按一定的规律动作。

三、电磁机构

电磁机构的作用是将电磁能转换成机械能并带动触点闭合或断开。

1. 结构形式

电磁机构通常采用电磁铁的形式，由吸引线圈、铁芯（又称静铁芯或磁轭）和衔铁（也称为动铁芯）三部分组成。其工作原理：线圈通入电流后，磁通通过铁芯、衔铁和工作气隙形成闭合回路。因衔铁受到电磁力，便吸向铁芯，但衔铁的运动首都啊哦反作用弹簧的拉力，故只有当电磁力打鱼弹簧反力时，衔铁才能可靠地被铁芯吸住。电磁吸力应大于弹簧反力，以便吸牢，但吸力也不宜过大，过大会在吸合时使衔铁和铁芯产生严重撞击。电磁铁有各种结构形式。铁芯有E形和U形，动作方式有直动式和转动式。它们各有不同的机电性能，适用于不同的场合。

直流励磁的电磁铁和交流励磁的电磁铁在结构上也有不同。直流电磁铁在稳定状态下通过恒定磁通，铁芯中没有磁滞损耗和涡流损耗，也就不产生热量，只有线圈是产生热量的热源，因此直流线圈通常没有骨架，且呈细长型，以增加它和铁芯直接接触的面积，从而使缆圈产生的热量通过铁芯散发出去，交流铁芯中因为通过交变磁通，铁芯中有磁滞损耗和涡流损耗，所以产生热量。为此，一方面铁芯用硅铜片叠成，以减少铁芯损耗；另一方面将线圈制成短粗型，并由线圈骨架把它和铁芯分开，以免铁芯的热量传给线圈，使其过热烧坏。

交流电磁机构工作时，其线圈电流是由线圈本书的阻抗决定的，该阻抗受铁芯磁路的影响。当线圈通电，铁芯未吸合时，阻抗小、电流大；铁芯吸合后，阻抗大电流小，故电磁机构吸合瞬间存在一个类此电动机的“启动电流”，如果通、断电过于频繁，则会使线圈过热，一旦衔铁 被卡住吸合不上时铁芯线圈还有被烧毁的危险，而直流点此机构其线圈电流时由其本书的纯电阻决定的，与铁芯磁路无关，所以工作室即使衔铁被卡住，也不会影响线圈电流，因此直流电磁铁运行可靠，平稳、无噪声，一般用于较重要的控制场合。

2. 熔断器

熔断器是一种广泛应用的最简单有效的保护电器之一，在低压配电线路和用电设备中主要作为短路保护只用。使用时熔断器串接在被保护的电路中，当流过它的电流超过规定值时，熔体产生的热量使自身融化而切断电路。由于熔断器具有结构简单，使用方便、价格低廉，可靠性高等优点，因而应用极为广泛。

3. 接触器

接触器是一种自动电磁式开关，用来频繁接通、断开电动机或其它负载主电流，具有低电压释放保护功能，能远距离控制，时电力拖动直控系统中，应用最广泛的电器，它主要由触电系统、电磁机构及灭弧装置等组成。按主触电通过电流种类不同，可分为交流接触器和直流接触器两大类。

4. 继电器

继电器是根据外界输入的信号（电的或非电的）来控制电路中电流的“通”与“断”的，自动切换电器。它主要用来反映各种控制信号，以改变电路的工作状态，实现既定的控制程序，达到预定的控制目的，同时提供一定的保护。它一般不直接控制电流较大的主电路，而通过接触器实现主电路控制。继电器具有结构简单、体积小、反应灵敏。工作可靠等特点。因而应用广泛。

继电器主要感测机构、中间机构、执行机构等多部分组成，刚测机构吧感测到的参量传递给中间机构，并和整定值相比较，当满足预定要求时，执行机构便动作。从而接通或断开电路。继电器种类很多：按用途分有控制继电器和保护继电器；按反映信号分有电压继电器、电流继电器、时间继电器、热继电器与温度继电器、速度继电器和家里继电器等；按动作原理分为有电磁式、感应式、电动式和电子式等；按输出方式分有触点式和无触点式。

5. 低压开关

低压开关主要包括刀开关、组合开关、低压短路等，属于控制电器。它们在控制电路中执行发布命令、改变系统工作状态等任务。

参考文献

[1] 曾义.低压电器成套装置技术手册[M],中国水利水电出版社,2002年1月

[2] 电气工程师常用法规及标准汇编 (上下) [M],中国标准出版社,2004年11月

[3] 低压直流成套开关设备和控制设备[M],云南民族出版社, 2005年9月