電動機的自動控制基礎(chǔ)

1、 接觸器利用電磁吸力原理用于的開關(guān)電器。 當(dāng)接觸器觸點切斷電路時，如電路中電壓超過當(dāng)接觸器觸點切斷電路時，如電路中電壓超過101012v12v和和電流超過電流超過8080100ma100ma，在拉開的兩個觸點之間將出現(xiàn)強烈火花，在拉開的兩個觸點之間將出現(xiàn)強烈火花，這實際上是這實際上是一種一種氣體放電氣體放電的現(xiàn)象的現(xiàn)象，通常稱為，通常稱為“電弧電弧”。常用的滅弧裝置有滅弧罩、滅弧柵和磁吹滅弧裝置：常用的滅弧裝置有滅弧罩、滅弧柵和磁吹滅弧裝置： 電磁機構(gòu)包括動鐵心（銜鐵）、靜鐵心和電磁線圈三部分，電磁機構(gòu)包括動鐵心（銜鐵）、靜鐵心和電磁線圈三部分，在電磁線圈通以電流，產(chǎn)生電磁吸力帶動觸頭動作。當(dāng)

2、線圈斷電在電磁線圈通以電流，產(chǎn)生電磁吸力帶動觸頭動作。當(dāng)線圈斷電或電流小到一定程度時，由反力彈簧作用使銜鐵釋放。或電流小到一定程度時，由反力彈簧作用使銜鐵釋放。 電磁系統(tǒng)按電磁線圈的種類分為直流線圈和交流線圈兩種。電磁系統(tǒng)按電磁線圈的種類分為直流線圈和交流線圈兩種。 吸力特性吸力特性電磁系統(tǒng)的電磁吸力與氣隙的關(guān)系曲線稱為吸電磁系統(tǒng)的電磁吸力與氣隙的關(guān)系曲線稱為吸力持性。力持性。即即。電磁吸力可近似地按下式求得：。電磁吸力可近似地按下式求得： f=4f=410105 5b b2 2s s式中：式中：f f為電磁吸力，為電磁吸力，b b為氣隙磁場感應(yīng)強度，為氣隙磁場感應(yīng)強度，s s為鐵心截面積。為

3、鐵心截面積。勵磁電流的種類對吸力特性有很大影響，下面對交、直勵磁電流的種類對吸力特性有很大影響，下面對交、直流電磁機構(gòu)的吸力特性分別討論。流電磁機構(gòu)的吸力特性分別討論。 交流電磁機構(gòu)的吸力特性交流電磁機構(gòu)的吸力特性 設(shè)線圈外加電壓設(shè)線圈外加電壓u不變，交流電磁線圈的阻抗主要決定不變，交流電磁線圈的阻抗主要決定于線圈的電抗，電阻忽略不計，則于線圈的電抗，電阻忽略不計，則 u e = 4.44fn u e = 4.44fn =u /(4.44fn) =u /(4.44fn)式中：式中：u u為線圈外加電壓；為線圈外加電壓；e e為線圈感應(yīng)電動勢；為線圈感應(yīng)電動勢；f f為電壓頻為電壓頻率，率，n

4、n為電磁線圈的匝數(shù)。為電磁線圈的匝數(shù)。交流電磁機構(gòu)的吸力特性如圖所示。交流電磁機構(gòu)的吸力特性如圖所示。 由于交流電磁機構(gòu)的氣隙磁通由于交流電磁機構(gòu)的氣隙磁通不變（恒磁鏈）不變（恒磁鏈）(why?)(why?)，又：又： 磁勢磁勢/ /磁阻磁阻in /rm in /rm （rmrm為氣隙磁阻）安為氣隙磁阻）安匝數(shù)匝數(shù)inin隨氣隙磁阻（也即隨氣隙隨氣隙磁阻（也即隨氣隙）的變化成正比變化，）的變化成正比變化，所所以以交流電磁線圈的電流交流電磁線圈的電流i i與氣隙與氣隙成正比變化。成正比變化。 圖示為反力特性與吸力特性圖示為反力特性與吸力特性1直流接觸器吸力特性直流接觸器吸力特性2交流接觸器吸力特

5、性交流接觸器吸力特性 3反力特性反力特性反力特性反力特性歸算到工作氣隙中心的所有反力歸算到工作氣隙中心的所有反力f與工作氣隙與工作氣隙的關(guān)系，即：的關(guān)系，即：f（）?？赡苡械姆戳τ校悍戳椈闪Γ？赡苡械姆戳τ校悍戳椈闪?主要主要)、觸頭彈簧力、摩擦阻力、重力等。觸頭彈簧力、摩擦阻力、重力等。反力特性與吸力特性的配合反力特性與吸力特性的配合 曲線曲線2、3、4、5為吸力特性為吸力特性曲線曲線1為反力特性為反力特性交流接觸器結(jié)構(gòu)圖交流接觸器結(jié)構(gòu)圖主觸點常閉輔助觸點常開輔助觸點靜鐵心動鐵心吸引線圈滅弧裝置交流接觸器的結(jié)構(gòu)特征: 鐵心用硅鋼片沖壓而成 線圈繞成短而粗的圓筒狀,有骨架由于交流電源頻率

6、的變化,銜鐵產(chǎn)生強烈振動和噪聲,甚至使鐵心松散用途：遠距離通斷直流電路或控制直流電動機的頻繁起停。結(jié)構(gòu)：電磁機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置。工作原理：與交流接觸器基本相同。直流接觸器直流接觸器 直流接觸器的結(jié)構(gòu)特征: 鐵心用整塊鋼塊 線圈繞成細而長的圓筒狀,無骨架接觸器的主要技術(shù)指標(biāo)接觸器的主要技術(shù)指標(biāo) 根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類選擇接觸器的類型根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類選擇接觸器的類型 接觸器的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的額定電壓接觸器的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的額定電壓 吸引線圈的額定電壓應(yīng)與所接控制電路的額定電壓等級吸引線圈的額定電壓應(yīng)與所接控制電路的額定電壓等級 一致一致 額定電流應(yīng)大于或

7、等于被控主回路的額定電流額定電流應(yīng)大于或等于被控主回路的額定電流接觸器的使用選擇原則接觸器的使用選擇原則 額定額定觸頭數(shù)目 接觸器的觸頭數(shù)目應(yīng)能滿足控制線路的要求額定操作頻率 接觸器額定操作頻率是指每小時接通次數(shù) 約定發(fā)熱電流 接觸器處于非封閉的狀態(tài)下，按規(guī)定條件試驗時， 其各部件在8h工作制下的溫升不超過值時所能承受的最大電流接通和分?jǐn)嗄芰?指接觸器主觸點在規(guī)定條件下，能可靠接通和 分?jǐn)嗟碾娏髦禉C械壽命和電壽命工作制接觸器的使用選擇原則（續(xù)）接觸器的使用選擇原則（續(xù)） 主令電器主要主令電器主要用來切換控制電路用來切換控制電路。包括按鈕、行程開關(guān)、。包括按鈕、行程開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令控制器

8、等。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令控制器等。 1）按鈕）按鈕按鈕結(jié)構(gòu)圖按鈕結(jié)構(gòu)圖 顏色顏色含義含義紅紅緊急緊急黃黃異常異常綠綠安全安全藍藍強制性的強制性的白白未賦予特定含義未賦予特定含義灰灰黑黑按鈕顏色的含義按鈕顏色的含義按鈕的結(jié)構(gòu)原理與符號按鈕的結(jié)構(gòu)原理與符號1按鈕帽按鈕帽 2復(fù)位彈簧復(fù)位彈簧 3支柱連桿支柱連桿 4常閉靜觸頭常閉靜觸頭 5橋式動觸頭橋式動觸頭 6常開靜觸頭常開靜觸頭 7外殼外殼急停按鈕急停按鈕 鑰匙操作式按鈕鑰匙操作式按鈕 是一種多觸頭（從一檔增至十六檔，每檔內(nèi)是一種多觸頭（從一檔增至十六檔，每檔內(nèi)有兩對觸頭）；有自復(fù)位式和定位式：自復(fù)位式當(dāng)人手離有兩對觸頭）；有自復(fù)位式和定位式：自復(fù)

9、位式當(dāng)人手離開操作手柄時能自動回到原始位置；定位式則每隔開操作手柄時能自動回到原始位置；定位式則每隔300或或450有一個定位。有一個定位。3）行程開關(guān)）行程開關(guān)4 4）主令控制器）主令控制器主令控制器的型號主令控制器的型號 例例lk112/90lk1412/96lk112/90型主令控制器在電路圖中的符號型主令控制器在電路圖中的符號 8.1.4 繼電器繼電器用于接通或斷開小容量的電路，即用于控制與保護電路。用于接通或斷開小容量的電路，即用于控制與保護電路。 按用途分：按用途分： 控制繼電器控制繼電器 保護繼電器保護繼電器 按動作原理分：電磁式按動作原理分：電磁式 感應(yīng)式感應(yīng)式 電動式電動式

10、電子式電子式 熱繼電器熱繼電器 按輸入信號分：電壓繼電器按輸入信號分：電壓繼電器 電流繼電器電流繼電器 中間繼電器中間繼電器 時間繼電器時間繼電器 速度繼電器速度繼電器 1 1）電磁式繼電器：）電磁式繼電器：電壓繼電器、電流繼電器、中間繼電器電壓繼電器、電流繼電器、中間繼電器 電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)與工作原理電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器相似，是由電磁系統(tǒng)、觸頭結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器相似，是由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)和釋放彈簧等組成。系統(tǒng)和釋放彈簧等組成。 不需要滅弧裝置。不需要滅弧裝置。電磁式繼電器的圖形、文字符號電磁式繼電器的圖形、文字符號 電壓繼電器電壓繼電器 電壓繼電器反映的

11、電壓繼電器反映的是電壓信號。使用時，是電壓信號。使用時，電壓繼電器的線圈與負(fù)電壓繼電器的線圈與負(fù)載并聯(lián)，其線圈匝數(shù)多載并聯(lián)，其線圈匝數(shù)多而線徑細。常用的有欠而線徑細。常用的有欠（零）電壓繼電器和過（零）電壓繼電器和過電壓繼電器兩種。電壓繼電器兩種。 電流繼電器電流繼電器 電流繼電器反映的是電流信號，在使用時，電流繼電器的電流繼電器反映的是電流信號，在使用時，電流繼電器的線圈和負(fù)載串聯(lián)。其線圈匝數(shù)少而線徑粗。這樣，線圈上的壓線圈和負(fù)載串聯(lián)。其線圈匝數(shù)少而線徑粗。這樣，線圈上的壓降很小，不會影響負(fù)載電路的電流。降很小，不會影響負(fù)載電路的電流。 常用的電流繼電器有欠電流繼電器和過電流繼電器兩種。常用

12、的電流繼電器有欠電流繼電器和過電流繼電器兩種。n欠電流繼電器：電路正常工作時，欠電流繼電器吸合動作。欠電流繼電器：電路正常工作時，欠電流繼電器吸合動作。 當(dāng)電路電流減小到某一整定值以下時，欠電當(dāng)電路電流減小到某一整定值以下時，欠電 流繼電路釋放，對電路起欠電流保護作用。流繼電路釋放，對電路起欠電流保護作用。n 過電流繼電器：過電流繼電器： 電路正常工作時，過電流繼電器不動作。當(dāng)電路正常工作時，過電流繼電器不動作。當(dāng) 電路電流超過某一整定值時，過電流繼電路電路電流超過某一整定值時，過電流繼電路 吸合動作，對電路起過電流保護作用。吸合動作，對電路起過電流保護作用。 2）時間繼電器）時間繼電器 從得

13、到輸入信號（線圈的通電或斷電）開始，經(jīng)過一定的從得到輸入信號（線圈的通電或斷電）開始，經(jīng)過一定的延時后才輸出信號（觸頭的閉合或斷開）的繼電器，稱為時間延時后才輸出信號（觸頭的閉合或斷開）的繼電器，稱為時間繼電器。繼電器。 時間繼電器的延時方式有兩種：時間繼電器的延時方式有兩種：通電延時：接受輸入信號后延遲一定的時間，輸出信號才通電延時：接受輸入信號后延遲一定的時間，輸出信號才 發(fā)生變化。當(dāng)輸入信號消失后，輸出瞬時復(fù)原。發(fā)生變化。當(dāng)輸入信號消失后，輸出瞬時復(fù)原。斷電延時：接受輸入信號時，瞬時產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號。斷電延時：接受輸入信號時，瞬時產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號。 當(dāng)輸入信號消失后，延遲一定的時間，

14、輸出才當(dāng)輸入信號消失后，延遲一定的時間，輸出才 復(fù)原。復(fù)原。表表81延時觸頭的圖形符號延時觸頭的圖形符號發(fā)熱元件發(fā)熱元件（1）結(jié)構(gòu)：）結(jié)構(gòu)：i i常閉觸點常閉觸點雙金雙金屬片屬片（2）工作原理：）工作原理： 發(fā)熱元件接入電機主電路，若長時間過載，雙金屬片被烤熱。因雙金屬片的下層膨脹系數(shù)大，使其向上彎曲，扣板被彈簧拉回，常閉觸頭斷開。扣板扣板3） 熱繼電器熱繼電器功能：功能：過載保護過載保護返回返回（3）熱繼電器的符號）熱繼電器的符號發(fā)熱元件發(fā)熱元件常閉觸點常閉觸點frfr串聯(lián)在主電路中串聯(lián)在主電路中串聯(lián)在控制電路中串聯(lián)在控制電路中8.2電動機的基本保護環(huán)節(jié)n交流磁力起動器直接起動圖圖8-17

15、交流磁力起動器交流磁力起動器8.2.1 短路電流保護：短路電流保護：。 零電壓和欠電壓保護一般可由同一電器來實現(xiàn)。零電壓和欠電壓保護一般可由同一電器來實現(xiàn)。 密封容器下部液體量、影響上部空間大小密封容器下部液體量、影響上部空間大小和氣壓，根據(jù)給定的上限液體產(chǎn)生的極限高壓和氣壓，根據(jù)給定的上限液體產(chǎn)生的極限高壓和下限液體產(chǎn)生的極限低壓來進行自動控制，和下限液體產(chǎn)生的極限低壓來進行自動控制，叫雙位控制。叫雙位控制。 特點：特點：當(dāng)水位低于當(dāng)水位低于hl時水泵電動機自動起時水泵電動機自動起動給水；當(dāng)水位高于動給水；當(dāng)水位高于hh時水泵停止給水?？蓵r水泵停止給水?？蓽p少單位時間內(nèi)電動機的起停次數(shù)。減少

16、單位時間內(nèi)電動機的起停次數(shù)。 氣壓使波紋管產(chǎn)生頂力，壓力升高到低限，壓力氣壓使波紋管產(chǎn)生頂力，壓力升高到低限，壓力克服彈力使微動開關(guān)克服彈力使微動開關(guān)6 6動作；壓力升高到高限，微動作；壓力升高到高限，微動開關(guān)動開關(guān)7 7動作；低于高限動作；低于高限7 7復(fù)原；低于低限復(fù)原；低于低限6 6復(fù)原。復(fù)原。1）手動：）手動：sa手動手動 由由sb2、sb1通過通過km對對m進行起停控進行起?？刂啤Ｖ?。2）自動：海、淡水壓力柜控制水泵起停的是：）自動：海、淡水壓力柜控制水泵起停的是：kp（h）高于高于hh動作斷、動作斷、kp（l）低于低于hl動作閉；整定值前者太低、后者太動作閉；整定值前者太低、后者太

17、高導(dǎo)致電機起停頻繁。高導(dǎo)致電機起停頻繁。工作原理：工作原理： sa自動自動a設(shè)開始水位高于設(shè)開始水位高于hl、低于低于hhkp（h）閉、閉、 kp （l）斷斷km無電主觸點無電主觸點斷斷m停。停。b水位水位hlkp（l）閉閉km通電通電 km主觸點閉主觸點閉 m起動水泵打水起動水泵打水 km常開輔觸點閉常開輔觸點閉自鎖自鎖 c水位水位hlkp（l）斷斷 km自鎖自鎖m仍運轉(zhuǎn)水泵繼續(xù)打水仍運轉(zhuǎn)水泵繼續(xù)打水 d水位水位hh kp（h）斷斷km斷電主觸點斷斷電主觸點斷m停水泵停止打水停水泵停止打水 e水位水位hh（hl）kp（h）閉、但閉、但kp（l）斷斷km仍不能通電仍不能通電f水位水位hl重復(fù)上

18、述過程重復(fù)上述過程8.3 控制電路的基本控制環(huán)節(jié)控制電路的基本控制環(huán)節(jié)應(yīng)用實例：船舶機艙泵所用的大容量交流電機起動，根據(jù)負(fù)載和電機容量大小，起動時間不同（510s）；燃油輔鍋爐的點火時間控制。通電延時型時間控制斷電延時型時間控制典型控制線路典型控制線路 圖圖8-24 吊艇機控制電路吊艇機控制電路-電動機的正反轉(zhuǎn)控制電動機的正反轉(zhuǎn)控制手搖傳動連鎖開關(guān)制動器連鎖開關(guān)吊艇機可電動或手動操作。吊艇機可電動或手動操作。 電動時，先將手搖傳動連鎖開關(guān)復(fù)位，觸頭電動時，先將手搖傳動連鎖開關(guān)復(fù)位，觸頭sq4閉合，閉合，并松開機械制動器，其連鎖開關(guān)并松開機械制動器，其連鎖開關(guān)sq3閉合。按上升按鈕閉合。按上升按鈕sbf，救生艇上升，上升至終