第四章 天车的电气设备
第一节 电动机
电动机是一种将电能转换成机械能，并从轴上输出机械转矩的旋转动力设备
一 电动机的结构
定子： 定子铁芯、定子绕组、机座。 转子： 转子铁芯、转子绕组、转轴。 其他部分：端盖、轴承、风扇、风扇罩。
二 电动机的工作原理
定子三相对称绕组通以三相对称电流时，在空间建立旋转磁场，它切割转子绕组而感应电动势及其电流，而电流又与磁场作用而产生力矩实现电动机旋转。
转差率：
同步转速与转子速度之差再除以同步转速。用来描述转子与旋转磁
场相对运动快慢的物理量。
n?n?100% S?0式中： n0----同步转速 描述旋转磁场运动快慢的物理量; n-----转子速度。
n0三 铭牌
1 型号
表示电动机的种类与形式。
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2 额定功率Pn 在额定运行情况下，电动机轴上输出的机械功率，单位为千瓦(kw)。
3 额定电压uN 在额定运行情况下，定子绕组端应加的线电压值，单位为伏(V)。 4 额定电流IN 在额定情况下，定子绕组的线电流值，单位为安培(A)。 ． 5 额定转速nN 额定运行时电动机的转速，单位为转／分(r／min)。
6 额定功率因数cosφNφN表示在额定运行时，定子相电压与相电流之间的相位差角。
7 转子绕组额定电压E2N 指定子绕组接额定电压、转子绕组开路时集电N之间的 电压， 单位为伏(V)。
8 转子额定电流I2N指电动机轴输出额定功率时，转子电路的线电流，单位为安(A)。
9 温升 电动机某一点的温度与基准温度(如环境空气温度400C)之差， 用(K)开尔文表示。 10 防护等级IP44。
11 定额 电机的定额是制造厂根据产品的技术条件或与用户的技术协议要求，对电机规定的全部电量和机械量的数值以及运行的持续时间及顺序。铭牌上标明的由制造厂规定的表征电机正常运行状态的各种数值，如功率、电压、电流、频率、转速等称为额定值；表明电机的各种负载情况，包括空载、停机和断能及其持续时间和先后顺序的代号，称为工作制。电机按额定值和规定的工作制运行称为额定行。
电动机定额有连续、短时、周期工作三类。
1 连续 电动机可按额定运行情况长时间连续使用。
2 短时 电动机只允许在规定的时间内按额定运行情况使用，短时定额时限优
先选用15、30、60、90min。
3 周期 电动机间歇地运行，但可多次重复。 天车上使用的电动机一般按断续周期工作制S3制造．基准工作制为S3一40％(即工作制为S3，基准负载持续率为40％)或S3一25％。负载持续率为：
式中 N——在额定条件下运行的时间(min)；
R——停机和断能时间(min)； S3——每一个周期为10min。
电机的工作制有S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8八种，天车上只用S3一种。
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四 天车上使用的绕线型异步电动机的特点
1 天车的工作特点是：
周期性断续运行； 频繁起动和改变运转方向；频繁的电气和机械制动；超负荷；下放重物时，还经常出现超速；显著的机械振动和冲击；工作环境多灰尘；有的还含金属粉尘；环境温度范围大(一40～+70~C)等。
2 为了满足天车以上的工作特点，要求天车用电动机有它独特的特性：
1)天车电动机的一般基准工作制为s3一40％或s3一25％。不同负载持续率下电动机的功率不同。
2)电动机起动转矩倍数和最大转矩倍数大，以适应频繁的重载下起动、制动和改变运转方向，满足减少起动时间和经常过载的要求。
3)电动机转子转动惯量GD2较小，转子的长度与直径比较大，以得到较小的加速时间和较小的起动损耗。
4)允许的最大安全转速超过额定转速的倍数较高，定子与转子均具有较高的机械强度。
5)天车用电动机的防护等级不低于IP44。
五 电动机的特性及负载特性
1 电动机的机械特性 机械特性：
电动机的定子绕组接通电源后所产生的电磁转矩与电动机转速之间的关系。
n=f(T)
机械特性曲线:
用直角坐标形式表示的关于转矩与转速之间关 系的函数曲线。
自然机械特性（固有特性）：
当电压等于额定电压，频率等于额定频率，定子绕组按规定方法
接线，转子电路的电阻仅为转子绕组本身的电阻时，n=f(T)的关系曲线。
人造机械特性（人为特性）：
改变参数（U、f、R p）得到的机械特性n=f(T)
注：
（1）天车上应用最多的是转子电路串入电阻后的人为特性。
（2）在转子串入附加电阻（适中），即可增大起动转矩，又可减少起动电流。 1． 工作机械的负载特性 工作机械：
就是由电动机带动而运转的机械。 工作机械的负载特性：
工作机械的负载折算到电动机轴上的转矩与
电动机转速之间的关系。 (1) 起升机构的负载特性曲线
起升机构的负载特性曲线如右图所示。
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起升机构首先是位能性负载(静负载转矩的方向不因转速方向的改变而改变的负载称为位能性负载。例如起升机构由重物产生的静负载就是位能性负载)；上升时都是阻力负载，下降时多数是动力负载，而空钩下降究竟是动力负载还是阻力负载要由效率、吊具重量对满载重量的比值等来确定，起升机构的负载又是恒转矩负载(凡是负载转矩不随转速变化的机械都具有恒转矩负载特性。例如室内天车大、小车的运行机构和起升机构的转矩只决定于运动部件的重量和摩擦系数，而与速度无关。但在不同载荷下的负载转矩是不同的。)，一般使用时，电动机最大静负载转矩为电动机额定转矩的O．7～1．4倍。 (2) 运行机构的负载特性曲线
运行机构的负载特性曲线如左图所示。
使用于室内的天车运行机构都是阳力负载。当天车的大、小车空载或吊物运转时，电动机的负载转矩是运行传动机构和车轮滚动时的摩擦力矩，其值恒定，即不随电动机的转速变化而改变，电动机的运转方向改变时，其方向也随之改变。
六 电动机的各种工作状态
天车用电动机常处的工作状态有电动状态、再生制动状态、反接制动状态和单相制动状态几种。
1 电动状态 由电动机带动负载运行的情况。
应用：天车的起升机构起升，或大、小车运行机构运行。 原理：旋转磁场----感应电流---电磁力矩---转子转动。
在电动状态时，电动机的电能借助于旋转磁场传递给转子而产生电磁转矩，再带动工作机构运转。
特点： 电动机的转速低于同步转速，转差率s在O～1．0之间，机械特性只出现
在第一象限(正转)和第三象限(反转)。
特性曲线：
2.再生制动状态（回馈制动状态） 电动机按重物下降的方向通电，由负载带动电动机使电动机处于异步发电状态。 特点：
(1)电动机转速高于同步转速，转差率小于零； （2）转子电路的电阻越大，其转速越高。 注：
为确保安全，在再生制动时，电动机应在外部电阻全部切除的情况下工作。 应用：适用于任何负载快速下降 。 3 反接制动状态
（1）起升机构电动机的反接制动状态（倒拉反接）
在转子回路中串入较大电阻转子反转从而产生制动转矩，保证重物以较低的均匀转速慢慢下降，不把重物损坏。
特点：1＜S＜2 转速远低于同步转速。 机械特性曲： 如右图所示
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应用：实现重型负载短距离的慢速下降。 注： 轻载可能发生上升的弊端。
(2)运行机构电动机的反接制动状态（电源反接）
依靠改变定子绕组中电源相序，而迫使电动机讯速停转的一种方法。 特点： 1＜S＜2
电动机的转矩方向与转速方向相反，转速急剧下降，当转速接近零时，应立即将控制器手柄板回零位，否则电动机反转。
注：若将控制器快速从左扳至向右，定子电路则先从电源断开，改变电源线相序后再接入电源，这种情况也称为“打反车。打反车时，电机转子绕组与旋转磁场的相对速度为一n0—n≈一2n0，电机将产生强烈的电、机械冲击，甚至发生损坏事故，所以在一般情况下不允许使用。 机械特性曲线：
4.单相制动状态 (1)单相
就是三相绕线型转子异步电动机定子绕组的一相断开，只有其余两相定子绕组仍接通电源，把断开电源的绕组接到两相绕组的任一相上。 (2)单相制动
三相异步电动机单相运行时， 转子回路串入较大电阻，这时电动机的电磁转矩与转速方向相反，起制动作用这种制动称为单相制动。 应用：用于轻载短距离低速下降。
注：
1）转子回路串入较大电阻；
2）在重载时会发生吊物迅猛下降的重物坠落事故。 机械特性曲线:
七 电动机的调速 调速：
人为的改变机械特性使得在同一负载下获得不同的转速。
（用人为的方法来改变电动机的转速称为调速。） 调速方法：
1 改变电源频率（变频调速）
2 改变电机的磁极对数(变极调速) 3 改变转差率：
（1）改变电源电压
（2） 在转子电路中接入调速变阻器 （3）在转子电路中引入附加电势
机械特性曲线：如右图
绕线转子异步电动机的调速调速很多，改变转子回路电阻是常用的一种调速方法。用这种方法来调速，
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