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国网技术学院标准化课程讲师手册课程名称：电动机与电力牵引课程编码：培训对象：国网非电专业新员工开发人：王晓玲王秀明冷北雪卢文华认证时间：2012年8月国网技术学院泰山校区用电设备讲师手册第1页1电动机★教学目标：1．陈述电机定义及分类2．三相异步电动机的基本结构与工作原理3．电动机的铭牌数据★讲解1：1.1电机概念及分类★播放幻灯片：第2、3页★教学事件：利用电磁现象进行电能和机械能相互转换的机械称为电机。将机械能转换成电能的电机称为发电机；将电能转换为机械能的电机称为电动机。电动机的分类：★讲解2：1.2三相异步电动机的基本结构与工作原理★播放幻灯片：第2页★教学事件：1．三相异步电动机的基本结构（1）定子部分①定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成——导磁部分。②定子绕组：放在定子铁心内圆槽内——导电部分。③机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。（2）转子部分①转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。电电动动机机交交流流电电动动机机直直流流电电动动机机三三相相电电动动机机单单相相电电动动机机同同步步电电动动机机异异步步电电动动机机他他励励、、并并励励电电动动机机串串励励、、复复励励电电动动机机国网技术学院泰山校区用电设备讲师手册第2页②转子绕组：1）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相对称短路绕组。2）绕线式转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。（3）气隙异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到的最小值。图三相异步电动机的构造右图是一台鼠笼型异步电动机外形图下面是它主要部件的拆分鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图国网技术学院泰山校区用电设备讲师手册第3页三相绕线型转子结构图2．三相异步电动机的基本工作原理1）转动原理①电生磁：三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转磁场。②磁生电：旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。③电磁力：转子载流（有功分量电流）体在磁场作用下受电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将电能转化为机械能。国网技术学院泰山校区用电设备讲师手册第4页★讲解3：1.3电动机的铭牌数据★播放幻灯片：第12页★教学事件：例：国网技术学院泰山校区用电设备讲师手册第5页2电力牵引★教学目标：1．陈述电力牵引及特点2．电力牵引对电力系统的要求与影晌3．电力牵引供电系统4．电气化铁道的供电系统★讲解1：2.1电力牵引及特点★播放幻灯片：第页★教学事件：电力牵引是以电能为牵引动力，驱动电力机车运行，是现代铁路三种牵引动力型式(蒸汽、内燃、电力牵引)之一。它是用电力机车从布置在电气化铁路沿线的接触网上获取电能，通过牵引电动机，将电能转换为机械能，以驱动机车运行。属于电力牵引范畴的有电气化铁路、地下铁道、矿山电力机车、城市公共电车等。电力牵引中电力机车的用电取自电力牵引供电系统，即外部电源。蒸汽机车、内燃机车受其自带能源设备的限制，功率不能过大，而电力机车自身不带一次能源设备，不受锅炉、柴油机的限制，轴功率可达l0OOkW以上，所以电力牵引能多拉、快跑，提高了运输能力。电力牵引具有如下特点:(1)电力牵引因不受自带能源设备的限制，由大容量电力系统供电，具有功率大，速度高、过载能力强、输送能力大等特点，可满足高速、重载、大运量铁路干线和陡坡、长大隧道的山区铁路运输的需要。(2)由于电力牵引从外部供电系统取得能源，具有广泛利用一切天然能源的可能性，如火力发电，水力发电，原子能、太阳能发电以及其他所有可转变为电能的能源，因而能够广泛地选择和经济合理地使用国家能源。(3)运营费用低，劳动生产率高。由于电力机车功率大、效率高、启动加速时间短，约为内燃机车的1/2，运行速度快，提高了列车牵引质量，缩短了机车周转时间，并减少了机车整备检修的作业时间，在相同运量下，可减少机车数量，提高劳动生产率。燃料消耗费也极大地降低，在相同线路坡道下，电力牵引比内燃牵引可节省燃料30%(折合为标准煤)。因此，电力牵引的运营费比其他牵引国网技术学院泰山校区用电设备讲师手册第6页方式要显著降低。(4)易于实现自动化，不造成环境污染，有利于改善劳动条件。电力机车把电能转变为机械能，随着电子技术、计算机技术和自动控制理论的发展，电力牵引系统的自动化程度越来越高。电力机车在运行中无灰、烟等有害气体排出，对自然环境无污染，对改善运行人员劳动条件都是有利的。★讲解2：2.2电力牵引对电力系统的要求与影晌★播放幻灯片：第7页★教学事件：电力牵引对供电的安全、可靠、不间断供电有较高的要求，以保证铁路运输的安全，特别是繁忙干线、多隧道和高坡山区的电气化铁路，供电一且中断，将严重影响运输，甚至危及人身财产的安全。另一方面由于电力牵引采用直流或交流电力机车，特别是单相工频交流牵引，采用整流器式电力机车，在相控或再生制动时，交流机车产生的高次谐波、负序电流，对通信产生干扰，并对电力系统安全运行产生影响；直流机车的迷散电流对地下金属管路、地下建筑物有腐蚀作用，也需采取有效措施，加以限制。★讲解3：2.3电力牵引供电系统★播放幻灯片：第8、9、10、11页★教学事件：电力牵引供电系统是向电力机车供电，以实现电力牵引的电力网络。电力牵引供电系统一般由牵引变电所、馈电线、接触网、轨道回路、回流线等构成，有时还设有分区亭、开闭所、AT所(即自隅变压器供电所)。图为电力牵引供电系统示意图。牵引供电系统按电流制分为交流和直流两大类。图电力牵引供电系统示意图国网技术学院泰山校区用电设备讲师手册第7页电力机车能量传递过程：★讲解4：2.4电气化铁道的供电系统★播放幻灯片：第12、13、14、15、16、17、18、19页★教学事件：电气化铁道的供电系统该系统电能取自电力系统。牵引供电系统与城市供电系统的产权分界点在牵引变电所一次侧进线的门型架处。通常，来自城市供电系统的电能，在牵引变电所变换后，经馈电线、接触网送到电力机车，然后由轨道(或地)回路、回流线返回牵引变电所。车上受电弓牵引变压器牵引整流器转向架牵引电机机车车辆27.5kv单相接触网交流直流机械能电能国网技术学院泰山校区用电设备讲师手册第8页1.牵引变电所在牵引变电所中，按要求装设变压变流设备，把电力系统供应的电能变为适合电力机车牵引要求的电能。对于单相交流工频制电气化铁道，牵引变电所完成变压、分相等任务;对于单相交流低频制电气化铁道，牵引变电所完成降压变频任务;对于直流制电气化铁道，牵引变电所完成变压变流(变交流电为直流电)任务。因为它主要担负牵引用电能的变换工作，所以叫做牵引变电所。其相邻变电所间的距离为45士2Okm，即在30一7Okm范围内。2.馈电线连接牵引变电所和接触网或经开闭所的接触网的线路。其作用是把牵引变电所变换完备的牵引用电能馈送给接触网。3．接触网沿电气化铁路架空敷设的输电网，它与电力机车受电弓的滑板接触，将牵引变电所供给的电能送给电力机车。4．轨道回路由钢轨构成的牵引负荷的返回通路。轨道回路的构造与闭塞方式有关。在半自动闭塞区段。牵引电流在钢轨中流动不受限制，只要保证回路畅通即可。在自动闭塞区段，钢轨中除有牵引电流外，还有信号电流。由于牵引电流要求沿钢轨流动不受限制，而信号电流却只能在闭塞分区内部流动，为此，在两相邻闭塞分区钢轨衔接处设有绝缘轨缝和扼流线圈，如图所示。国网技术学院泰山校区用电设备讲师手册第9页架空式接触网的组成1－扼流线2－回流线3－钢轨4－吸上线5－绝缘轨缝图有轨道时吸上线连接方法图两个线圈分别设在绝缘轨缝的两侧，两端接钢轨，中性点用吸上线连接。其特性要求:1保证沿两根钢轨流动的工频牵引电流在不同闭塞分区间顺利通过;2阻止沿一根钢轨流动的低频信号电流通过不同闭塞分区。5．回流线指连接钢轨和牵引变电所的导线，把钢轨中的回路电流导人牵引变电所。6．分区亭在电气化铁道上，为了增加供电工作的灵活性，提高运行的可靠性，在两个牵引变电所形成的供电区中间常设分区亭。主要设备有断路器、互感器、变压器等。分区亭能根据需要，改变接触网运行方式，将相邻馈电臂或复线区段同一馈电臂的上、下行线路的接触网接通或断开，从而提高了供电灵活性和供电质量。★讲解7：学员共享、学员总结国网技术学院泰山校区用电设备讲师手册第10页★播放幻灯片：第20页★教学事件：组织学员讨论，并进行自我评价。★评估：总结性评价：1．电动机的概述2．UPS的系统结构形成性评价：1．陈述UPS的定义、分类及作用2．绘制UPS的主体结构、描述UPS的扩展结构★时间：总共90分钟1．引起注意5分钟2．学员参与学习活动、学员分享75分钟模块1：电动机（40分钟）活动1：讲解电动机的定义及分类、三相异步电动机的基本结构与工作原理、电动机的铭牌数据。1）看图形演示提问：讲师结合演示文稿提问电动机的概念。（2分钟）2）讲师讲解：电动机的结构及工作原理、电动机的铭牌数据（8分钟）3）小组讨论：电动机的结构及工作原理、铭牌数据。☆（10分钟）活动2：练习1）学员练习：针对讲师给出的题目实现陈述电动机定义、结构、工作原理及铭牌数据目标。★（10分钟）模块2：电力牵引（35分钟）活动1：陈述电力牵引及特点、电力牵引对电力系统的要求与影晌、电力牵引供电系统、电气化铁道的供电系统1）小组讨论：讲师提出电力牵引对电力系统的要求与影晌、电力牵引供电系统、电气化铁道的供电系统，学员自由发言，完成练习题，讲师总结。（8分钟）2）学员练习：结合上面的结果，小组每个成员总结电力牵引对电力系统的要求与影响。☆（15分钟）活动2：以学员发言的形式描述电力牵引供电系统的主体构成1）小组测试：每个小组选一名学员进行发言，论述电力牵引供电系统的主体构成，并由大家评分。★（12分钟）国网技术学院泰山校区用电设备讲师手册第11页3．学员总结10分钟学员练习，陈述电动机、电力牵引的定义、分类及工作原理，填写电动机各部件名称，描述电动机铭牌数据意义，描述电力牵引供电系统。四、牵引变电所国网技术学院泰山校区用电设备讲师手册第12页3．电气照明★教学目标：1．掌握电气照明的基本概念2．了解电光源的种类、特点及使用注意事项3．了解照明器的种类及照明供电方式4.了解电气照明的节电技术★讲解1：3.1电气照明的基本概念★播放幻灯片：1-4页★教学事件：照明分自然照明和人工照明两大类。照明的目的就是给周围各对象以适宜的光分布，使人们的明视觉功能发挥效力，同时还造成舒适，高兴，心情舒畅的气氛。照明技术也为光的运用技术。电气照明是利用电光源将电能转换为光能的人工照明。它是电能最早的应用领域，至今已有百余年的历史。随着科学技术的发展，生产水平的提高，人们对它提出越来越高的要求，使得电光源不仅在质量上有了很大的改进，而且新的品种不断涌现。从电气照明的发展趋势来看，主要是挺高电光源的光效、延长寿命、改善光色、减少附件及配置合适的灯具等。简单的说要提高照明质量，节约用电，减少购置与维护费用。1．光光是能引起视觉的辐射能，它是一种电磁波。光的波长为380nm～780nm范围内，不同波长的光给人的颜色感觉不同。波长长于780nm的辐射及短于380nm的辐射均不能引起视觉，前者称为红外辐射，后者称为紫外辐射。2.光通量光在单位时间内，向周围空间辐射并引起视觉的能量，称为光通量。单位：流明（lm)。人眼视觉的灵敏度可以用光谱光效能来表示。光谱光效能是光通量与相应的辐射通量之比，单位是lm/W。所谓辐射通量是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。人眼对不同波长的光的灵敏度不一样，在白天或光线较强的地方，人眼对黄光、绿光最为灵敏，红光、紫光灵敏度最小。3．发光强度发光强度（简称光强）是光源在给定的方向上，单位立体角内辐射的光通量，国网技术学院泰山校区用电设备讲师手册第13页用I表示，单位为坎德拉（cd）。4.照度单位面积上接受的光通量称为照度，用E表示，单位为勒克斯（lx)。晴天正午，太阳直射时的照度（0.2～1）×105lx；晴朗的满月夜，地面照度为0.2lx。国际上，照度也有用辅透（phot）作为单位，1phot=104lx。5.亮度亮度是光源在给定方向上单位投影面积