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文檔簡介
1、1電氣控制技術(shù)電氣控制技術(shù)與與PLCPLC 電氣與電子工程學(xué)電氣與電子工程學(xué)2 歡迎大家學(xué)習(xí)歡迎大家學(xué)習(xí)電氣控制技術(shù)與電氣控制技術(shù)與PLCPLC 課課 程程3課程名稱課程名稱: :電氣控制技術(shù)與電氣控制技術(shù)與PLCPLCn學(xué)學(xué) 時:時:50h50h(理論:(理論:40h-40h-實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn):10h10h)n學(xué)學(xué) 分:分:3 3學(xué)分學(xué)分n先修課程:電子技術(shù)、自控原理、先修課程:電子技術(shù)、自控原理、 電力電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、 電機(jī)及拖動基礎(chǔ)、微機(jī)原理及應(yīng)用電機(jī)及拖動基礎(chǔ)、微機(jī)原理及應(yīng)用 適用專業(yè):電氣工程及其自動化適用專業(yè):電氣工程及其自動化4課程的幾點(diǎn)要求:課程的幾點(diǎn)要求:n上課不準(zhǔn)講話,打
2、瞌睡;不曠課,遲到,早退,按點(diǎn)名次數(shù)上課不準(zhǔn)講話,打瞌睡;不曠課,遲到,早退,按點(diǎn)名次數(shù)計,計,無故曠課達(dá)無故曠課達(dá)30%30%,取消期末考資格;,取消期末考資格;n每人準(zhǔn)備一個作業(yè)本;每人準(zhǔn)備一個作業(yè)本; 可用其他課程用過而沒用完的本子,但可用其他課程用過而沒用完的本子,但不能用單頁紙不能用單頁紙, ,學(xué)期學(xué)期末作業(yè)本就是一本復(fù)習(xí)提綱;末作業(yè)本就是一本復(fù)習(xí)提綱;n按時完成作業(yè),不抄作業(yè);按時完成作業(yè),不抄作業(yè); 5參考教材參考教材常用低壓電器與可編程控制器常用低壓電器與可編程控制器劉劉 涳涳 西安電子科技大學(xué)出版社西安電子科技大學(xué)出版社 20052005年年電氣控制與電氣控制與PLCPLC技
3、術(shù)應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用孔祥冰孔祥冰 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社 20082008年年 工廠電氣控制技術(shù)工廠電氣控制技術(shù)方承遠(yuǎn)方承遠(yuǎn) 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社 20002000年年 常用低壓電器原理及其控制技術(shù)常用低壓電器原理及其控制技術(shù)王仁祥王仁祥 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社 20012001年年可編程序控制器原理及應(yīng)用可編程序控制器原理及應(yīng)用 宮淑貞宮淑貞 人民郵電出版社人民郵電出版社 20022002年年6電氣控制技術(shù)與電氣控制技術(shù)與PLCPLC課程性質(zhì):課程性質(zhì):本課程是一門實(shí)用性很強(qiáng)的專業(yè)課,是電本課程是一門實(shí)用性很強(qiáng)的專業(yè)課,是電氣工程及其自動化專業(yè)的主要?dú)夤こ碳捌渥詣踊瘜I(yè)的主要必
4、修課之一必修課之一。 它是集傳統(tǒng)繼電器控制技術(shù)、計算機(jī)術(shù)、它是集傳統(tǒng)繼電器控制技術(shù)、計算機(jī)術(shù)、自動控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于一體的綜合性學(xué)自動控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于一體的綜合性學(xué)科。它包括科。它包括“電氣控制技術(shù)電氣控制技術(shù)”和和“PLCPLC應(yīng)用應(yīng)用”兩個兩個部部分。是從事電氣控制的工程技術(shù)人員必備理論知分。是從事電氣控制的工程技術(shù)人員必備理論知識。識。7電氣控制技術(shù)與電氣控制技術(shù)與PLCPLC課程目的和任務(wù):課程目的和任務(wù):熟悉常用控制熟悉常用控制電器電器的結(jié)構(gòu)原理、用途及型號,達(dá)到正確的結(jié)構(gòu)原理、用途及型號,達(dá)到正確使用和選用的目的。使用和選用的目的。熟練掌握熟練掌握電氣控制電路電氣控制
5、電路的基本環(huán)節(jié),具備閱讀和分析電的基本環(huán)節(jié),具備閱讀和分析電氣控制電路圖的能力,氣控制電路圖的能力, 具備獨(dú)立設(shè)計簡單電氣控制電路的具備獨(dú)立設(shè)計簡單電氣控制電路的能力能力。 熟悉掌握熟悉掌握PLCPLC的工作原理與系統(tǒng)的工作原理與系統(tǒng)構(gòu)成構(gòu)成、指令指令系統(tǒng)、系統(tǒng)、編程編程方法及方法及PLCPLC控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)計。 具備應(yīng)用具備應(yīng)用PLCPLC實(shí)現(xiàn)電氣控制自動化要求的設(shè)計、安裝、實(shí)現(xiàn)電氣控制自動化要求的設(shè)計、安裝、調(diào)試、故障處理調(diào)試、故障處理能力能力。8課程教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn):課程教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn):n重點(diǎn):重點(diǎn): 掌握低壓電器的結(jié)構(gòu)、原理和應(yīng)用;三相異步電掌握低壓電器的結(jié)構(gòu)、原理和應(yīng)用;三
6、相異步電動機(jī)運(yùn)行控制;動機(jī)運(yùn)行控制; PLCPLC的循環(huán)掃描工作方式;的循環(huán)掃描工作方式;PLCPLC的編程語言:梯形的編程語言:梯形圖和語句表;圖和語句表;CPM1APLCCPM1APLC的指令系統(tǒng);的指令系統(tǒng);PLCPLC的控制系的控制系統(tǒng)設(shè)計方法。統(tǒng)設(shè)計方法。n難點(diǎn)難點(diǎn):PLCPLC是采用循環(huán)掃描的工作方式,是采用循環(huán)掃描的工作方式,梯形圖的順序控制設(shè)計方法。梯形圖的順序控制設(shè)計方法。電氣控制技術(shù)與電氣控制技術(shù)與PLCPLC9主要內(nèi)容主要內(nèi)容 上篇上篇 常用低壓電器常用低壓電器第章第章 緒論、常用低壓電器的基本原理緒論、常用低壓電器的基本原理第章第章 常用低壓電器常用低壓電器 第章第章
7、三相異步電動機(jī)基本控制環(huán)節(jié)與基本電路三相異步電動機(jī)基本控制環(huán)節(jié)與基本電路第章第章 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 10 緒緒 論論n電氣控制技術(shù)電氣控制技術(shù)n電氣控制電氣控制系統(tǒng)系統(tǒng)的分類的分類n電氣控制電氣控制系統(tǒng)系統(tǒng)的發(fā)展的發(fā)展上篇上篇 常用低壓電器常用低壓電器11一、電氣控制技術(shù)一、電氣控制技術(shù)n電氣控制技術(shù)電氣控制技術(shù):用以:用以實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程電氣化及其自動控制的生產(chǎn)過程電氣化及其自動控制的電氣設(shè)備及系統(tǒng)電氣設(shè)備及系統(tǒng)的的控制技術(shù)控制技術(shù)。他是以各類電動機(jī)為動力的。他是以各類電動機(jī)為動力的傳動裝置與系統(tǒng)。傳動裝置與系統(tǒng)。n電氣系統(tǒng)電氣系統(tǒng):主要包括普通的電力傳動控制(速度、位置、:
8、主要包括普通的電力傳動控制(速度、位置、壓力、張力、流量等)系統(tǒng)。壓力、張力、流量等)系統(tǒng)。n電氣自動控制系統(tǒng)電氣自動控制系統(tǒng):由電動機(jī)及共電、檢測、控制裝置組:由電動機(jī)及共電、檢測、控制裝置組成的反饋控制系統(tǒng),能自動完成能量變換和控制所需的信成的反饋控制系統(tǒng),能自動完成能量變換和控制所需的信息處理。息處理。12開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)n沒有位置測量裝置,信號流是單向的(數(shù)控裝置沒有位置測量裝置,信號流是單向的(數(shù)控裝置進(jìn)給系統(tǒng)),故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。進(jìn)給系統(tǒng)),故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。電電機(jī)機(jī)機(jī)械執(zhí)行部機(jī)械執(zhí)行部件件A A相、相、B B相相C C相、相、f f、n nCNCCNC輸 入 指輸 入 指令令
9、脈沖頻率脈沖頻率f f脈沖個數(shù)脈沖個數(shù)n n換算換算脈沖環(huán)脈沖環(huán)形分配形分配變換變換功率功率放大放大13半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)n半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖所示,是從驅(qū)動裝半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖所示,是從驅(qū)動裝置置( (常用伺服電機(jī)常用伺服電機(jī)) )或絲杠引出,采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢或絲杠引出,采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測,不是直接檢測運(yùn)動部件的實(shí)際位置。測,不是直接檢測運(yùn)動部件的實(shí)際位置。位置控制調(diào)位置控制調(diào)節(jié)器節(jié)器速度控制速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動調(diào)節(jié)與驅(qū)動檢測與反饋檢測與反饋單元單元位置控制單位置控制單元元速度控制單速度控制單元元+ + +- - -電電機(jī)機(jī)機(jī)械執(zhí)行部機(jī)械執(zhí)行部件件CNCCN
10、C插補(bǔ)插補(bǔ)指令指令實(shí)際實(shí)際位置位置反饋反饋實(shí)際實(shí)際速度速度反饋反饋14全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)n全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖的虛線所示,直接對全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖的虛線所示,直接對運(yùn)動部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測。運(yùn)動部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測。位置控制調(diào)位置控制調(diào)節(jié)器節(jié)器速度控制速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動調(diào)節(jié)與驅(qū)動檢測與反饋單檢測與反饋單元元位 置 控 制 單位 置 控 制 單元元速 度 控 制 單速 度 控 制 單元元+ + +- - -電機(jī)電機(jī)機(jī) 械 執(zhí) 行 部機(jī) 械 執(zhí) 行 部件件CNCCNC插補(bǔ)插補(bǔ)指令指令實(shí)際實(shí)際位置位置反饋反饋實(shí)際實(shí)際速度速度反饋反饋15電氣自動控制系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié):
11、電氣自動控制系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié):1 1、動力部分:、動力部分:整個系統(tǒng)的電源共給環(huán)節(jié)。(動力電源、電器部整個系統(tǒng)的電源共給環(huán)節(jié)。(動力電源、電器部件、電動機(jī))件、電動機(jī))2 2、生產(chǎn)過程自動控制部分:、生產(chǎn)過程自動控制部分:是生產(chǎn)過程自動化的核心,是間接是生產(chǎn)過程自動化的核心,是間接控制、指揮動力電器及系統(tǒng)工作的部件(邏輯控制電路和各種控制、指揮動力電器及系統(tǒng)工作的部件(邏輯控制電路和各種自動化儀表)。自動化儀表)。3 3、傳動裝置:、傳動裝置:是生產(chǎn)機(jī)械的連接及傳動環(huán)節(jié)。是生產(chǎn)機(jī)械的連接及傳動環(huán)節(jié)。 電氣自動控制系統(tǒng)電氣自動控制系統(tǒng)功能功能: 根據(jù)外界信號要求可接通或斷開電路,改變參數(shù),實(shí)現(xiàn)對根
12、據(jù)外界信號要求可接通或斷開電路,改變參數(shù),實(shí)現(xiàn)對電路或?qū)Ψ请妳?shù)的控制設(shè)備。電路或?qū)Ψ请妳?shù)的控制設(shè)備。16x-yx-y數(shù)控拖板數(shù)控拖板變頻主軸變頻主軸機(jī)床本體機(jī)床本體數(shù)控系統(tǒng)及其數(shù)控系統(tǒng)及其操作面板操作面板行程開關(guān)行程開關(guān)控制電柜控制電柜Z Z軸伺服電機(jī)軸伺服電機(jī)機(jī)床設(shè)備組成機(jī)床設(shè)備組成17CW6132CW6132型車床電氣設(shè)備安裝布置圖型車床電氣設(shè)備安裝布置圖 18二、電氣控制系統(tǒng)的分類二、電氣控制系統(tǒng)的分類1 1、按輸入、輸出信號的狀態(tài)特征分類、按輸入、輸出信號的狀態(tài)特征分類 1 1)開關(guān)量控制)開關(guān)量控制 2 2)連續(xù)量控制)連續(xù)量控制2 2、按電器開關(guān)元件分類、按電器開關(guān)元件分類 1
13、 1)有觸點(diǎn)控制)有觸點(diǎn)控制 2 2)無觸點(diǎn)控制)無觸點(diǎn)控制3 3、按控制程序特征分類、按控制程序特征分類 1 1)固定程序(組合電路、時序電路、順序電路)固定程序(組合電路、時序電路、順序電路) 2 2)可編程序)可編程序19控制方式舉例:電冰箱的自動恒溫控制控制方式舉例:電冰箱的自動恒溫控制n右上圖為控制電路右上圖為控制電路n右下圖為電冰箱溫度變右下圖為電冰箱溫度變化曲線和壓縮機(jī)電動機(jī)化曲線和壓縮機(jī)電動機(jī)的運(yùn)行情況的運(yùn)行情況n系統(tǒng)特點(diǎn):系統(tǒng)特點(diǎn):n結(jié)構(gòu)簡單,成本低結(jié)構(gòu)簡單,成本低n頻繁開停機(jī),能耗大頻繁開停機(jī),能耗大 0 1 2 t P PN 0 t 溫控器溫控器 K K 電源電源 電動機(jī)
14、電動機(jī) G G M M1 1、開關(guān)量、開關(guān)量( (斷續(xù)斷續(xù)) )控制控制20電電源源變頻器變頻器溫度傳感器溫度傳感器電電動動機(jī)機(jī)01PPN0tt2 2、 連續(xù)控制連續(xù)控制v 右上圖為控制電路,右上圖為控制電路,v 右下圖為電冰箱溫度右下圖為電冰箱溫度變化曲線和壓縮機(jī)電變化曲線和壓縮機(jī)電動機(jī)的運(yùn)行情況。動機(jī)的運(yùn)行情況。系統(tǒng)特點(diǎn):系統(tǒng)特點(diǎn):結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高運(yùn)行平穩(wěn),能耗低運(yùn)行平穩(wěn),能耗低21三、電氣控制技術(shù)的發(fā)展三、電氣控制技術(shù)的發(fā)展 電氣控制技術(shù)隨著電氣控制技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新,對的不斷發(fā)展創(chuàng)新,對生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求,不斷提出新的要求,機(jī)床電氣控制
15、機(jī)床電氣控制裝置也在不斷地更新。裝置也在不斷地更新。 在在控制方法控制方法: :從從手動手動控制發(fā)展到控制發(fā)展到自動自動控制;控制; 在在控制功能控制功能: :從從簡單簡單控制到控制到復(fù)雜復(fù)雜控制;控制; 在在操作操作上上: :由由笨重笨重到到輕巧輕巧; 從從控制原理控制原理: :由單一的由單一的有觸點(diǎn)有觸點(diǎn)硬接線硬接線繼電器控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)為繼電器控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)為以以微處理器微處理器為中心的為中心的PLCPLC軟件軟件控制系統(tǒng)??刂葡到y(tǒng)。 新的控制理論新的控制理論和和新型電器新型電器及電子器件的出現(xiàn),不斷地推動及電子器件的出現(xiàn),不斷地推動著機(jī)床著機(jī)床電氣控制技術(shù)電氣控制技術(shù)的發(fā)展。的發(fā)展。22電氣控制
16、技術(shù)的發(fā)展電氣控制技術(shù)的發(fā)展 蒸汽機(jī)時代:蒸汽機(jī)時代: 從集中傳動到分散傳動從集中傳動到分散傳動 集中傳動開始于瓦特的蒸汽機(jī)時代一個車間使用集中傳動開始于瓦特的蒸汽機(jī)時代一個車間使用一臺蒸汽機(jī)提供動力通過天軸、齒輪和皮帶系統(tǒng)將動一臺蒸汽機(jī)提供動力通過天軸、齒輪和皮帶系統(tǒng)將動力分配到各個紡織機(jī)械。力分配到各個紡織機(jī)械。23蒸汽機(jī)蒸汽機(jī)天軸天軸紡紗機(jī)紡紗機(jī)24電氣控制技術(shù)的發(fā)展電氣控制技術(shù)的發(fā)展 1919世紀(jì)末,世紀(jì)末,電機(jī)電機(jī)技術(shù)開始產(chǎn)生并應(yīng)用,技術(shù)開始產(chǎn)生并應(yīng)用,2020世紀(jì)世紀(jì)2020年代初逐年代初逐步步取代取代蒸汽機(jī),成為主要動力。蒸汽機(jī),成為主要動力。 電氣控制技術(shù)電氣控制技術(shù)是針對是針
17、對電動機(jī)的控制技術(shù)電動機(jī)的控制技術(shù),伴隨著電機(jī)制造,伴隨著電機(jī)制造和應(yīng)用發(fā)展起來。和應(yīng)用發(fā)展起來。 在在2020世紀(jì)的世紀(jì)的2020年代至年代至3030年代年代(繼電器控制繼電器控制) 借助繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成繼電器借助繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成繼電器接接觸器控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對機(jī)床的起動、停止、有級調(diào)速等控制。觸器控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對機(jī)床的起動、停止、有級調(diào)速等控制。 繼電器繼電器接觸器接觸器控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):是結(jié)構(gòu)簡單、價格低:是結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)。廉、維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)。 繼電器繼電器接觸器控制系統(tǒng)的接觸器控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)缺點(diǎn):是由
18、于是固定接線形:是由于是固定接線形式,故在進(jìn)行程序控制時,改變控制程序不方便、靈活性差;式,故在進(jìn)行程序控制時,改變控制程序不方便、靈活性差;采用有觸點(diǎn)開關(guān),動作頻率低,觸點(diǎn)易損壞,可靠性差。采用有觸點(diǎn)開關(guān),動作頻率低,觸點(diǎn)易損壞,可靠性差。 25電氣控制技術(shù)的發(fā)展電氣控制技術(shù)的發(fā)展 4040年代至年代至5050年代:年代: 出現(xiàn)了出現(xiàn)了交磁放大機(jī)交磁放大機(jī)電動機(jī)控制,這是一種電動機(jī)控制,這是一種閉環(huán)反饋系閉環(huán)反饋系統(tǒng)統(tǒng),當(dāng)輸出量與給定量發(fā)生偏差時就自動調(diào)整,系統(tǒng)的控制,當(dāng)輸出量與給定量發(fā)生偏差時就自動調(diào)整,系統(tǒng)的控制精度、快速性都有了提高。精度、快速性都有了提高。 26電氣控制技術(shù)的發(fā)展電氣
19、控制技術(shù)的發(fā)展 60 60年代:(順序控制)年代:(順序控制) 出現(xiàn)了出現(xiàn)了晶體管晶體管晶閘管晶閘管控制,由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)控制,由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速性能大為改善,已完全取代了和交流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速性能大為改善,已完全取代了交磁放大交磁放大機(jī)機(jī)電動機(jī)電動機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)。 同時,出現(xiàn)了一種能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝要求,通過改變控制程同時,出現(xiàn)了一種能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝要求,通過改變控制程序便能達(dá)到控制目的的序便能達(dá)到控制目的的順序控制器順序控制器,它是通過組合邏輯元件的,它是通過組合邏輯元件的插接或編程來實(shí)現(xiàn)繼電接插接或編程來實(shí)現(xiàn)繼電接 觸器控制線路的裝置。它能滿足程觸器控制線路的
20、裝置。它能滿足程序經(jīng)常改變的控制要求,使控制系統(tǒng)具有較大的靈活性和通用序經(jīng)常改變的控制要求,使控制系統(tǒng)具有較大的靈活性和通用性。它仍然是性。它仍然是靠硬件手段靠硬件手段完成自動控制任的,裝置體積大,功完成自動控制任的,裝置體積大,功能也受到一定的限制,并沒有得到普及應(yīng)用。能也受到一定的限制,并沒有得到普及應(yīng)用。27電氣控制技術(shù)的發(fā)展電氣控制技術(shù)的發(fā)展 20 20世紀(jì)世紀(jì)7070年代(年代(PLCPLC) 隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,上隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,上述控制技術(shù)也發(fā)生了根本的變化,在出現(xiàn)了用述控制技術(shù)也發(fā)生了根本的變化,在出現(xiàn)了用軟件軟件手段來實(shí)
21、手段來實(shí)現(xiàn)各種控制功能,以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器現(xiàn)各種控制功能,以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器可可編程序控制器編程序控制器,這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境;由,這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境;由于它于它兼?zhèn)浼鎮(zhèn)淞擞嬎銠C(jī)控制和繼電控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點(diǎn),故目了計算機(jī)控制和繼電控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點(diǎn),故目前世界各國已前世界各國已作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通設(shè)備普遍應(yīng)用于作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通設(shè)備普遍應(yīng)用于工業(yè)控制工業(yè)控制。 電源單元DIN導(dǎo)軌CPU單元28電氣控制技術(shù)的發(fā)展電氣控制技術(shù)的發(fā)展微處理器和微型計算機(jī)問世微處理器和微型計算機(jī)問世( (數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)) ) 計算機(jī)應(yīng)用于機(jī)床的局部控制或整機(jī)控
22、制中,成為機(jī)床電計算機(jī)應(yīng)用于機(jī)床的局部控制或整機(jī)控制中,成為機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的主要發(fā)展方向,其中氣控制系統(tǒng)的主要發(fā)展方向,其中數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床和和數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)就是典就是典型的例子。型的例子。 在在5050年代就出現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是一種具有廣泛通年代就出現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是一種具有廣泛通用性的高效率自動化機(jī)床,它綜合應(yīng)用了電子技術(shù)、用性的高效率自動化機(jī)床,它綜合應(yīng)用了電子技術(shù)、檢測技檢測技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制和機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計等各個技術(shù)領(lǐng)域的和機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計等各個技術(shù)領(lǐng)域的最新技術(shù)成就。目前又發(fā)展成為帶自動換刀,自適應(yīng)控制等功最新技術(shù)成就。目前又發(fā)展成為帶自動
23、換刀,自適應(yīng)控制等功能的復(fù)雜數(shù)控系列產(chǎn)品,稱為能的復(fù)雜數(shù)控系列產(chǎn)品,稱為加工中心加工中心。29數(shù)控車床數(shù)控車床30數(shù)控加工中心數(shù)控加工中心31電氣控制技術(shù)的發(fā)展電氣控制技術(shù)的發(fā)展 隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用日益廣隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用日益廣泛,進(jìn)一步推動了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展,因此產(chǎn)生了自動編程系泛,進(jìn)一步推動了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展,因此產(chǎn)生了自動編程系統(tǒng)統(tǒng): : 計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(CNCCNC); ; 計算機(jī)群控系統(tǒng)(計算機(jī)群控系統(tǒng)(DNCDNC); ; 柔性制造系統(tǒng)(柔性制造系統(tǒng)(FMSFMS); ; 計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMSCIM
24、S); ; 設(shè)計制造一體化設(shè)計制造一體化(CADCADCAMCAM)是機(jī)械制造自動化的高級)是機(jī)械制造自動化的高級階段,可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計到制造的階段,可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計到制造的全部自動化全部自動化。32 第第 1 1 章章 低壓電器的基本原理低壓電器的基本原理上篇上篇 常用低壓電器常用低壓電器33第第1 1章章 常用低壓電器的基本原理常用低壓電器的基本原理1.1 1.1 概概 述述1.2 1.2 電磁式低壓電器電磁式低壓電器 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)1.3 1.3 低壓電器的主要技術(shù)性能和技術(shù)參數(shù)低壓電器的主要技術(shù)性能和技術(shù)參數(shù)重點(diǎn):重點(diǎn):電器元件的結(jié)構(gòu)、原理、作用。電器元件的結(jié)構(gòu)、原理、作用。難點(diǎn):難
25、點(diǎn):電器元件的電器元件的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。341.1 1.1 概概 述述351.1 1.1 概概 述述 低壓低壓電器電器是構(gòu)成控制系統(tǒng)最常用的器是構(gòu)成控制系統(tǒng)最常用的器件,了解它的分類、結(jié)構(gòu)和用途,對設(shè)計、件,了解它的分類、結(jié)構(gòu)和用途,對設(shè)計、分析和維護(hù)控制系統(tǒng)都是十分必要的。分析和維護(hù)控制系統(tǒng)都是十分必要的。361.1.1 1.1.1 低壓電器的定義低壓電器的定義 電器的定義:電器的定義: 是指能自動或手動接通和斷開電路,以及對電路或非電是指能自動或手動接通和斷開電路,以及對電路或非電路現(xiàn)象能進(jìn)行切換、控制、保護(hù)、檢測、變換和調(diào)節(jié)的元件路現(xiàn)象能進(jìn)行切換、控制、保護(hù)、檢測、變換和調(diào)節(jié)的元件統(tǒng)統(tǒng)稱為稱為
26、電器電器。( (如:開關(guān)、繼電、器熔斷器、變壓器如:開關(guān)、繼電、器熔斷器、變壓器) ) 低壓電器定義:低壓電器定義: 通常是指通常是指交流交流(ACAC) 1200V 1200V 及以下與及以下與直流直流(DCDC)1500V1500V及以下電路中起通斷、控制、保護(hù)和調(diào)節(jié)作用的電氣元件及以下電路中起通斷、控制、保護(hù)和調(diào)節(jié)作用的電氣元件 。371.1.2 1.1.2 常用低壓電器的分類常用低壓電器的分類 電器的用途廣泛,功能多樣,種類繁多,結(jié)構(gòu)各異,工作原電器的用途廣泛,功能多樣,種類繁多,結(jié)構(gòu)各異,工作原理也各有不同。電器有多種分類方法:理也各有不同。電器有多種分類方法:n按按工作電壓工作電壓
27、的等級可分為:的等級可分為: 高壓電器:高壓電器:AC1200VAC1200V、DC1500VDC1500V及及以上以上電路中的電器。電路中的電器。 低壓電器:低壓電器:AC1200VAC1200V、DC1500VDC1500V以下以下電路中的電器。電路中的電器。n按按動作原理動作原理可分為:可分為: 手動電器:手動電器:通過人的操作發(fā)出動作指令的電器。通過人的操作發(fā)出動作指令的電器。 自動電器:自動電器:產(chǎn)生電磁吸力而自動完成動作指令的電器。產(chǎn)生電磁吸力而自動完成動作指令的電器。381.1.2 1.1.2 常用低壓電器的分類常用低壓電器的分類n按按工作原理工作原理可分為:可分為: 電磁式電器
28、:電磁式電器:依據(jù)電磁感應(yīng)原理來工作的電器,如交直流接依據(jù)電磁感應(yīng)原理來工作的電器,如交直流接觸器;觸器; 非電量控制電器:非電量控制電器:電器的工作是靠外力或某種非電物理量的電器的工作是靠外力或某種非電物理量的變化而動作的電其,如按鈕、壓力繼電器等。變化而動作的電其,如按鈕、壓力繼電器等。n按按執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為:分為: 有觸點(diǎn)電器:有觸點(diǎn)電器:利用利用觸點(diǎn)觸點(diǎn)的接觸和分離來通斷電路的電器,如的接觸和分離來通斷電路的電器,如接觸器、繼電器等。接觸器、繼電器等。 無觸點(diǎn)電器:無觸點(diǎn)電器:利用電子電路發(fā)出檢測信號,達(dá)到執(zhí)行指令并利用電子電路發(fā)出檢測信號,達(dá)到執(zhí)行指令并控制電路目的的電器,如電子
29、接近開關(guān)等??刂齐娐纺康牡碾娖?,如電子接近開關(guān)等。39常用低壓電器的分類常用低壓電器的分類 按按用途用途可分為:可分為: 控制電器:控制電器:用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器。 配電電器:配電電器:用于電能的輸送和分配的電器用于電能的輸送和分配的電器。 主令電器:主令電器:用于自動控制系統(tǒng)中發(fā)送動作指令的電器用于自動控制系統(tǒng)中發(fā)送動作指令的電器。 保護(hù)電器:保護(hù)電器:用于保護(hù)電路及用電設(shè)備的電器用于保護(hù)電路及用電設(shè)備的電器。 執(zhí)行電器:執(zhí)行電器:用于完成某種動作或傳送功能的電器用于完成某種動作或傳送功能的電器。401.1.3 1.1.3 低壓電器的作用低壓電器的
30、作用 電器是構(gòu)成控制系統(tǒng)的最基本元件,它的性能將直接影電器是構(gòu)成控制系統(tǒng)的最基本元件,它的性能將直接影響控制系統(tǒng)能否正常工作。電器能夠依據(jù)操作信號或外界現(xiàn)響控制系統(tǒng)能否正常工作。電器能夠依據(jù)操作信號或外界現(xiàn)場信號的要求,自動或手動地改變系統(tǒng)的狀態(tài)、參數(shù),實(shí)現(xiàn)場信號的要求,自動或手動地改變系統(tǒng)的狀態(tài)、參數(shù),實(shí)現(xiàn)對電路或被控對象的控制、保護(hù)、測量、指示、調(diào)節(jié)。它的對電路或被控對象的控制、保護(hù)、測量、指示、調(diào)節(jié)。它的工作過程是將一些電量信號或非電信號轉(zhuǎn)變?yōu)榉枪ぷ鬟^程是將一些電量信號或非電信號轉(zhuǎn)變?yōu)榉峭磾嗤磾嗟牡拈_開關(guān)信號關(guān)信號或隨信號變化的或隨信號變化的模擬量信號模擬量信號,實(shí)現(xiàn)對被控對象的控,
31、實(shí)現(xiàn)對被控對象的控制。電器的主要作用如下。制。電器的主要作用如下。411.1.3 1.1.3 低壓電器的作用低壓電器的作用 (1 1) 控制作用:控制作用:如電梯的上下移動、快慢速自動切換如電梯的上下移動、快慢速自動切換與與自動停層等。自動停層等。 (2 2) 保護(hù)作用:保護(hù)作用:能根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn),對設(shè)備、環(huán)境以能根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn),對設(shè)備、環(huán)境以及人身安全實(shí)行自動保護(hù),如電動機(jī)的過熱保護(hù)、電網(wǎng)的短及人身安全實(shí)行自動保護(hù),如電動機(jī)的過熱保護(hù)、電網(wǎng)的短路保護(hù)、漏電保護(hù)等。路保護(hù)、漏電保護(hù)等。 (3 3) 測量作用。測量作用。利用儀表及與之相適應(yīng)的電器,對設(shè)利用儀表及與之相適應(yīng)的電器,對設(shè)備、電網(wǎng)或其
32、他非電參數(shù)進(jìn)行測量,如電流、電壓、功率、備、電網(wǎng)或其他非電參數(shù)進(jìn)行測量,如電流、電壓、功率、轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等421.1.3 1.1.3 低壓電器的作用低壓電器的作用 (4) (4) 調(diào)節(jié)作用。調(diào)節(jié)作用。低壓電器可對一些電量和非電量進(jìn)行調(diào)低壓電器可對一些電量和非電量進(jìn)行調(diào)整,以滿足用戶的要求,如電動機(jī)速度的調(diào)節(jié)、柴油機(jī)油門整,以滿足用戶的要求,如電動機(jī)速度的調(diào)節(jié)、柴油機(jī)油門的調(diào)整、房間溫度和濕度的調(diào)節(jié)、光照度的自動調(diào)節(jié)等。的調(diào)整、房間溫度和濕度的調(diào)節(jié)、光照度的自動調(diào)節(jié)等。 (5) (5) 指示作用。指示作用。利用電器的控制、保護(hù)等功能,顯示檢測利用電器的控制、保護(hù)等功能,顯示
33、檢測出的設(shè)備運(yùn)行狀況與電氣電路工作情況。出的設(shè)備運(yùn)行狀況與電氣電路工作情況。 (6) (6) 轉(zhuǎn)換作用。轉(zhuǎn)換作用。在用電設(shè)備之間轉(zhuǎn)換或?qū)Φ蛪弘娖?、控制在用電設(shè)備之間轉(zhuǎn)換或?qū)Φ蛪弘娖?、控制電路分時投入運(yùn)行。以實(shí)現(xiàn)功能切換,如被控裝置操作的電路分時投入運(yùn)行。以實(shí)現(xiàn)功能切換,如被控裝置操作的手手動與自動動與自動的轉(zhuǎn)換、供電系統(tǒng)的的轉(zhuǎn)換、供電系統(tǒng)的市電與自備電源市電與自備電源的切換等。的切換等。 電器的作用遠(yuǎn)不止這些,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,新功能、電器的作用遠(yuǎn)不止這些,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,新功能、新設(shè)備會不斷出現(xiàn)。常用低壓電器的主要種類及用途見新設(shè)備會不斷出現(xiàn)。常用低壓電器的主要種類及用途見表表l-1l
34、-1。43表表1-1 1-1 常用低壓電器的主要種類及用途表常用低壓電器的主要種類及用途表序序 號號類類 別別主要品種主要品種主要用途主要用途1 1斷路器斷路器框架式斷路器框架式斷路器主要用于電路的過負(fù)載、短路、欠電壓、漏電保護(hù),也可用于不需主要用于電路的過負(fù)載、短路、欠電壓、漏電保護(hù),也可用于不需要頻繁接通和斷開的電路要頻繁接通和斷開的電路塑料外殼式斷路器塑料外殼式斷路器快速直流斷路器快速直流斷路器限流式斷路器限流式斷路器漏電保護(hù)式斷路器漏電保護(hù)式斷路器2 2接觸器接觸器交流接觸器交流接觸器主要用于遠(yuǎn)距離頻繁控制負(fù)載,切斷帶負(fù)荷電路主要用于遠(yuǎn)距離頻繁控制負(fù)載,切斷帶負(fù)荷電路直流接觸器直流接觸
35、器3 3繼電器繼電器電磁式繼電器電磁式繼電器主要用于控制電路中,將被控量轉(zhuǎn)換成控制電路所需電量或開關(guān)信主要用于控制電路中,將被控量轉(zhuǎn)換成控制電路所需電量或開關(guān)信號號時間繼電器時間繼電器溫度繼電器溫度繼電器熱繼電器熱繼電器速度繼電器速度繼電器干簧繼電器干簧繼電器4 4熔斷器熔斷器瓷插式熔斷器瓷插式熔斷器主要用于電路短路保護(hù),也用于電路的過載保護(hù)主要用于電路短路保護(hù),也用于電路的過載保護(hù)螺旋式熔斷器螺旋式熔斷器有填料封閉管式熔斷器有填料封閉管式熔斷器無填料封閉管式熔斷器無填料封閉管式熔斷器快速熔斷器快速熔斷器自復(fù)式熔斷器自復(fù)式熔斷器44序序 號號類類 別別主要品種主要品種主要用途主要用途5 5主令
36、電器主令電器控制按鈕控制按鈕主要用于發(fā)布控制命令,改變控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)主要用于發(fā)布控制命令,改變控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)位置開關(guān)位置開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)主令控制器主令控制器6 6刀開關(guān)刀開關(guān)膠蓋閘刀開關(guān)膠蓋閘刀開關(guān)主要用于不頻繁地接通和分?jǐn)嚯娐分饕糜诓活l繁地接通和分?jǐn)嚯娐贩忾]式負(fù)荷開關(guān)封閉式負(fù)荷開關(guān)熔斷器式刀開關(guān)熔斷器式刀開關(guān)7 7轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換開關(guān)組合開關(guān)組合開關(guān)主要用于電源切換,也可用于負(fù)荷通斷或電路切換主要用于電源切換,也可用于負(fù)荷通斷或電路切換換向開關(guān)換向開關(guān)8 8控制器控制器凸輪控制器凸輪控制器主要用于控制回路的切換主要用于控制回路的切換平面控制器平面控制器9 9起動器起動器電磁
37、起動器電磁起動器主要用于電動機(jī)的啟動主要用于電動機(jī)的啟動星星/ /三角起動器三角起動器自耦減壓起動器自耦減壓起動器1010電磁鐵電磁鐵制動電磁鐵制動電磁鐵主要用于起重、牽引、制動等場合主要用于起重、牽引、制動等場合起重電磁鐵起重電磁鐵牽引電磁鐵牽引電磁鐵表表1-1 1-1 常用低壓電器的主要種類及用途表常用低壓電器的主要種類及用途表45 n我國低壓電器產(chǎn)品大致可分為四代:我國低壓電器產(chǎn)品大致可分為四代:n第一代產(chǎn)品:第一代產(chǎn)品: 2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代至年代至7070年代初年代初 n第二代產(chǎn)品:第二代產(chǎn)品: 2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代末至年代末至8080年代年代 n第三代產(chǎn)品:第三代產(chǎn)
38、品: 2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代年代 n第四代產(chǎn)品:第四代產(chǎn)品: 2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代末至今年代末至今46( 6060年代一年代一7070年代初年代初 ) 主要產(chǎn)品為主要產(chǎn)品為DW10DW10,DZ10DZ10,CJ10CJ10等系列產(chǎn)品為代表的等系列產(chǎn)品為代表的1717個個系列產(chǎn)品,性能水平相當(dāng)于國外系列產(chǎn)品,性能水平相當(dāng)于國外5050年代水平,其性能指標(biāo)年代水平,其性能指標(biāo)低、體積大、耗材、耗能、保護(hù)特性單一、規(guī)格及品種少。低、體積大、耗材、耗能、保護(hù)特性單一、規(guī)格及品種少。 現(xiàn)市場占有率為現(xiàn)市場占有率為2020一一3030( (以產(chǎn)品臺數(shù)計算以產(chǎn)品臺數(shù)計算) )。 47(707
39、0年代末一年代末一8080年代)年代) n 主要產(chǎn)品為主要產(chǎn)品為DWl5DWl5,DZ20DZ20,CJ20CJ20為代表,共為代表,共5656個系列。個系列。技術(shù)引進(jìn)技術(shù)引進(jìn)產(chǎn)品以產(chǎn)品以3TB3TB、B B系列為代表共系列為代表共3434個系列。達(dá)標(biāo)攻關(guān)產(chǎn)品個系列。達(dá)標(biāo)攻關(guān)產(chǎn)品4040個系列,技術(shù)指標(biāo)明顯提個系列,技術(shù)指標(biāo)明顯提高,保護(hù)特性較完善,體積縮小,結(jié)構(gòu)上適應(yīng)成套高,保護(hù)特性較完善,體積縮小,結(jié)構(gòu)上適應(yīng)成套裝置要求。裝置要求。n現(xiàn)有市場占有率為現(xiàn)有市場占有率為5050一一6060。 48(9090年代)年代) n 主要產(chǎn)品為主要產(chǎn)品為DW45DW45,S S,CJ45(CJ40)CJ
40、45(CJ40)等系列產(chǎn)品等系列產(chǎn)品第三代電器產(chǎn)品具有第三代電器產(chǎn)品具有高性能、小型化、電子化高性能、小型化、電子化、智、智能化、模塊化、組合化、多功能化等待征。但受制能化、模塊化、組合化、多功能化等待征。但受制于通信能力的限制,不能很好地發(fā)揮智能產(chǎn)品的作于通信能力的限制,不能很好地發(fā)揮智能產(chǎn)品的作用。用。 n 現(xiàn)有市場占有率:現(xiàn)有市場占有率:5 5一一1010,如智能斷路,如智能斷路器、軟起動器等。器、軟起動器等。49第第 4 4 代低壓電器代低壓電器(9090年代末至今)年代末至今) n 不斷開發(fā)現(xiàn)場總線低壓電器產(chǎn)品。這種產(chǎn)品不斷開發(fā)現(xiàn)場總線低壓電器產(chǎn)品。這種產(chǎn)品除了具有第三代低壓電器產(chǎn)品
41、的特征外,其主要技除了具有第三代低壓電器產(chǎn)品的特征外,其主要技術(shù)特征是可通信,能與現(xiàn)場總線系統(tǒng)連接。術(shù)特征是可通信,能與現(xiàn)場總線系統(tǒng)連接。50智能化、可通信低壓電器的智能化、可通信低壓電器的 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征及基本功能產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征及基本功能低壓電器產(chǎn)品中裝有微處理器低壓電器產(chǎn)品中裝有微處理器低壓電器帶有通信接口,能與現(xiàn)場總線連接低壓電器帶有通信接口,能與現(xiàn)場總線連接采用標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu),具有互換性,內(nèi)部可更換部件采用采用標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu),具有互換性,內(nèi)部可更換部件采用 模塊化結(jié)構(gòu)模塊化結(jié)構(gòu)保護(hù)功能齊全保護(hù)功能齊全外部故障記錄顯示外部故障記錄顯示參數(shù)閱量顯示參數(shù)閱量顯示內(nèi)部故障自診斷內(nèi)部故障自診斷能進(jìn)行雙向通信
42、能進(jìn)行雙向通信51521.2.1 1.2.1 電磁機(jī)構(gòu)原理電磁機(jī)構(gòu)原理1.2.2 1.2.2 電磁吸力及其特性電磁吸力及其特性1.2.3 1.2.3 觸點(diǎn)系統(tǒng)觸點(diǎn)系統(tǒng)1.2.4 1.2.4 常用的滅弧方法常用的滅弧方法1.2.5 1.2.5 低壓電器的主要性能指標(biāo)和技術(shù)參數(shù)低壓電器的主要性能指標(biāo)和技術(shù)參數(shù)53 電磁式電器是低壓電器中最典型也是應(yīng)用最廣泛的一種電磁式電器是低壓電器中最典型也是應(yīng)用最廣泛的一種電器??刂葡到y(tǒng)中的接觸器和繼電器就是兩種最常用的電磁電器??刂葡到y(tǒng)中的接觸器和繼電器就是兩種最常用的電磁式電器。雖然電磁式電器的類型很多,但它的工作原理和構(gòu)式電器。雖然電磁式電器的類型很多,但
43、它的工作原理和構(gòu)造基本相同。造基本相同。 其結(jié)構(gòu)大都是由兩個主要部分其結(jié)構(gòu)大都是由兩個主要部分組成組成: 感應(yīng)部分感應(yīng)部分( (電磁機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)) ):接收接收外界外界輸入輸入信號;信號; 執(zhí)行部分執(zhí)行部分( (觸頭系統(tǒng)觸頭系統(tǒng)) ):根據(jù)輸出指令使執(zhí)行部分:根據(jù)輸出指令使執(zhí)行部分動作動作; 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理541 1電磁機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)組成:電磁機(jī)構(gòu)由組成:電磁機(jī)構(gòu)由線圈線圈、鐵心鐵心和和銜鐵銜鐵組成,組成,作用:是通過電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,帶動觸頭動作用:是通過電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,帶動觸頭動 作,完成作,完成接通接通或或分?jǐn)喾謹(jǐn)嚯娐返墓δ堋?/p>
44、電路的功能。分類:根據(jù)銜鐵相對鐵心的運(yùn)動方式,電磁機(jī)構(gòu)可分為分類:根據(jù)銜鐵相對鐵心的運(yùn)動方式,電磁機(jī)構(gòu)可分為: : 直動式直動式和和拍合式拍合式兩種。兩種。 拍合式又分為拍合式又分為銜鐵沿棱角銜鐵沿棱角轉(zhuǎn)動和銜鐵轉(zhuǎn)動和銜鐵沿軸轉(zhuǎn)動沿軸轉(zhuǎn)動兩種。兩種。原理:原理:線圈通入電流,產(chǎn)生磁場,經(jīng)鐵芯、銜鐵和氣隙形成回線圈通入電流,產(chǎn)生磁場,經(jīng)鐵芯、銜鐵和氣隙形成回 路,產(chǎn)生電磁力,將銜鐵吸向鐵芯。路,產(chǎn)生電磁力,將銜鐵吸向鐵芯。1.2.1 1.2.1 電磁機(jī)構(gòu)原理電磁機(jī)構(gòu)原理55圖圖1.1 1.1 直動式直動式電磁機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu) 圖圖1.2 1.2 拍合式拍合式電磁機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)1 1銜鐵;銜鐵;2 2鐵
45、心;鐵心;3 3吸引線圈吸引線圈 1 1銜鐵;銜鐵;2 2鐵心;鐵心;3 3吸引線圈吸引線圈 銜鐵沿棱角銜鐵沿棱角轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動和和銜鐵沿軸銜鐵沿軸轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動電磁機(jī)構(gòu)圖電磁機(jī)構(gòu)圖銜鐵銜鐵鐵心鐵心線圈線圈561 1電磁機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)n直動式直動式電磁機(jī)構(gòu)多用于電磁機(jī)構(gòu)多用于交流交流接觸器、繼電器中。接觸器、繼電器中。n銜鐵沿棱角轉(zhuǎn)動的拍合式電磁機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于銜鐵沿棱角轉(zhuǎn)動的拍合式電磁機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于直流直流電器中。電器中。n銜鐵沿軸轉(zhuǎn)動的拍合式銜鐵沿軸轉(zhuǎn)動的拍合式電磁機(jī)構(gòu)的鐵心形狀有電磁機(jī)構(gòu)的鐵心形狀有E E形形和和U U形形兩兩種,多用于觸頭種,多用于觸頭容量大容量大的的交流交流電器中。電器中。n電磁式電
46、器分為電磁式電器分為直流直流和和交流交流兩類,都是利用電磁鐵的原理兩類,都是利用電磁鐵的原理 而制成。而制成。n鐵心:鐵心:直流電磁鐵的鐵心直流電磁鐵的鐵心是用整塊鋼材或電工純鐵制成,是用整塊鋼材或電工純鐵制成, 交流電磁鐵的鐵心交流電磁鐵的鐵心是用硅鋼片疊鉚而成。是用硅鋼片疊鉚而成。57作用:是將電能轉(zhuǎn)換為磁能。作用:是將電能轉(zhuǎn)換為磁能。分類:按通入電流種類不同可分為分類:按通入電流種類不同可分為直流型線圈直流型線圈和和交流型線圈交流型線圈。直流型線圈直流型線圈:一般做成:一般做成無骨架無骨架、高而薄的、高而薄的瘦高瘦高型,使線圈與鐵型,使線圈與鐵 心直接接觸,易于散熱;心直接接觸,易于散熱
47、;交流型線圈交流型線圈:由于鐵心存在磁滯和渦流損耗,鐵心會發(fā)熱。為:由于鐵心存在磁滯和渦流損耗,鐵心會發(fā)熱。為 了改善線圈和鐵心的散熱情況,線圈設(shè)了改善線圈和鐵心的散熱情況,線圈設(shè)有骨架有骨架, 使鐵心與線圈隔離,并將線圈制成使鐵心與線圈隔離,并將線圈制成短而厚短而厚的矮胖的矮胖 型。型。2 2吸引線圈吸引線圈582 2吸引線圈吸引線圈n按線圈在電路中的按線圈在電路中的連接形式連接形式,可分為:,可分為: 串串聯(lián)線圈聯(lián)線圈和和并并聯(lián)線圈聯(lián)線圈。n串串聯(lián)線圈聯(lián)線圈:主要用于:主要用于電流檢測電流檢測類電磁式電器中,大多數(shù)電類電磁式電器中,大多數(shù)電磁式電器線圈都按照并聯(lián)接入方式設(shè)計。為減少對電路電
48、磁式電器線圈都按照并聯(lián)接入方式設(shè)計。為減少對電路電壓分配的影響,串聯(lián)線圈采用壓分配的影響,串聯(lián)線圈采用粗粗導(dǎo)線導(dǎo)線制造,制造,匝數(shù)少匝數(shù)少,線圈,線圈的阻抗較小。的阻抗較小。n并并聯(lián)線圈聯(lián)線圈:主要用于:主要用于電壓檢測電壓檢測類電磁式電器中,為減少電類電磁式電器中,為減少電路的分流作用,需要較大的阻抗,一般線圈的路的分流作用,需要較大的阻抗,一般線圈的導(dǎo)線導(dǎo)線細(xì)細(xì),匝匝數(shù)多數(shù)多。59 電磁吸力電磁吸力:磁線圈通電以后,鐵心吸引銜鐵帶動觸點(diǎn)改變:磁線圈通電以后,鐵心吸引銜鐵帶動觸點(diǎn)改變原來狀態(tài)進(jìn)而接通或斷開電路的力稱為原來狀態(tài)進(jìn)而接通或斷開電路的力稱為電磁吸力電磁吸力。電磁吸力由。電磁吸力由電
49、磁機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)( (如圖如圖1.31.3所示所示) )產(chǎn)生。產(chǎn)生。 吸力特性吸力特性:電磁式低壓電器在吸合或釋放過程中,氣隙是:電磁式低壓電器在吸合或釋放過程中,氣隙是變化的,電磁吸力也將隨氣隙的變化而變化,這種特性稱為吸變化的,電磁吸力也將隨氣隙的變化而變化,這種特性稱為吸力特性。力特性。 電磁吸力是反映電磁式電器工作可靠性的一個非常的重要電磁吸力是反映電磁式電器工作可靠性的一個非常的重要參數(shù)。參數(shù)。1.2.2 1.2.2 電磁吸力及其特性電磁吸力及其特性601 1、直流直流電磁機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)電磁吸力特性電磁吸力特性 因磁感應(yīng)強(qiáng)度因磁感應(yīng)強(qiáng)度B B與氣隙及外加與氣隙及外加電壓電壓大小有關(guān),所以
50、,對大小有關(guān),所以,對于直流電磁機(jī)構(gòu),外加于直流電磁機(jī)構(gòu),外加電壓恒定電壓恒定時,電磁吸力的大小只與氣時,電磁吸力的大小只與氣隙有關(guān),即隙有關(guān),即直流電磁機(jī)構(gòu)電磁吸力特性曲線比較陡峭直流電磁機(jī)構(gòu)電磁吸力特性曲線比較陡峭22521104SBF式中:式中:F F電磁鐵磁極的表面電磁鐵磁極的表面吸力吸力(N)(N);B B工作氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度工作氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度(T)(T);S S鐵心截面積鐵心截面積(m(m2 2) );氣隙磁通;氣隙磁通; 磁路空氣隙。磁路空氣隙。 612 2、交流交流電磁機(jī)構(gòu)的電磁吸力特性電磁機(jī)構(gòu)的電磁吸力特性但對于交流電磁機(jī)構(gòu),由于外加但對于交流電磁機(jī)構(gòu),由于外加正弦交流電壓正弦
51、交流電壓,在氣隙一,在氣隙一定時,其氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度也按正弦規(guī)律變化,即定時,其氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度也按正弦規(guī)律變化,即B=BmsinB=Bmsin t t。所以,吸力公式為:所以,吸力公式為:交流電磁機(jī)構(gòu)的電磁吸力特性曲線比較平坦交流電磁機(jī)構(gòu)的電磁吸力特性曲線比較平坦52104SBFtBS sin 10422m552m10 2cos12)(tSBtSBSB 2cos 10210252m52m62FavFFmFFtOFav圖圖1-4 1-4 交流電磁鐵吸力的變化情況交流電磁鐵吸力的變化情況 交流電磁機(jī)構(gòu)的電磁吸力特性交流電磁機(jī)構(gòu)的電磁吸力特性平均吸力平均吸力交變交變分量分量電磁吸力電磁吸力63電磁鐵吸
52、力特性與電磁鐵吸力特性與反力反力特性特性電磁鐵吸力特性與反力特性電磁鐵吸力特性與反力特性11直流電磁鐵吸力特性直流電磁鐵吸力特性 22交流電磁鐵吸力特性交流電磁鐵吸力特性 33反力特性反力特性643 3反力特性反力特性 電磁系統(tǒng)的電磁系統(tǒng)的反作用力反作用力與與氣隙氣隙的關(guān)系稱為反力特性。的關(guān)系稱為反力特性。反作用力:包括反作用力:包括彈簧力彈簧力、銜鐵自身、銜鐵自身重力重力、摩擦、摩擦阻力阻力等。圖等。圖1.41.4中所示曲線中所示曲線 3 3 即為反力特性曲線。即為反力特性曲線。 為了保證使銜鐵能牢牢吸合,反作用力特性必須與吸力特為了保證使銜鐵能牢牢吸合,反作用力特性必須與吸力特性配合好,如
53、圖性配合好,如圖1.41.4所示。在整個所示。在整個吸合過程吸合過程中,吸力都必須中,吸力都必須大大 于于反作用力,但不能過大或過小。反作用力,但不能過大或過小。吸力過大吸力過大:動、靜觸頭接觸時以及銜鐵與鐵心接觸時的沖擊力:動、靜觸頭接觸時以及銜鐵與鐵心接觸時的沖擊力也大,會使觸頭和銜鐵發(fā)生彈跳,導(dǎo)致觸頭熔焊或燒毀,影響也大,會使觸頭和銜鐵發(fā)生彈跳,導(dǎo)致觸頭熔焊或燒毀,影響電器的機(jī)械壽命;電器的機(jī)械壽命;吸力過小吸力過?。簳广曡F運(yùn)動速度降低,難以滿足高操作頻率的要:會使銜鐵運(yùn)動速度降低,難以滿足高操作頻率的要求。因此,吸力特性與反力特性必須配合得當(dāng)。求。因此,吸力特性與反力特性必須配合得當(dāng)
54、。654 4、交流電磁機(jī)構(gòu)上、交流電磁機(jī)構(gòu)上短路環(huán)短路環(huán)的作用的作用 電磁吸力由電磁機(jī)構(gòu)產(chǎn)生,當(dāng)電磁線圈斷電時使觸點(diǎn)恢復(fù)電磁吸力由電磁機(jī)構(gòu)產(chǎn)生,當(dāng)電磁線圈斷電時使觸點(diǎn)恢復(fù)常態(tài)的力稱為反力,電磁式電器中反力由復(fù)位彈簧和觸點(diǎn)產(chǎn)生。常態(tài)的力稱為反力,電磁式電器中反力由復(fù)位彈簧和觸點(diǎn)產(chǎn)生。 銜鐵銜鐵吸合吸合時要求電磁吸力大于反力,時要求電磁吸力大于反力, 銜鐵銜鐵復(fù)位復(fù)位時要求反力大于電磁吸力時要求反力大于電磁吸力( (此時是剩磁產(chǎn)生的電此時是剩磁產(chǎn)生的電磁吸力磁吸力) )。 當(dāng)電磁吸力的瞬時值大于反力時,鐵心吸合;當(dāng)電磁吸力當(dāng)電磁吸力的瞬時值大于反力時,鐵心吸合;當(dāng)電磁吸力的瞬時值小于反力時,鐵心釋
55、放。所以交流電磁機(jī)構(gòu)在電源電的瞬時值小于反力時,鐵心釋放。所以交流電磁機(jī)構(gòu)在電源電壓變化壓變化一個周期中一個周期中電磁鐵將吸合兩次,電磁鐵將吸合兩次,釋放兩次釋放兩次,電磁機(jī)構(gòu)會,電磁機(jī)構(gòu)會產(chǎn)生劇烈的振動和噪聲,因而不能正常工作。為此必須采取有產(chǎn)生劇烈的振動和噪聲,因而不能正常工作。為此必須采取有效措施,以消除效措施,以消除振動振動與與噪聲噪聲。 66短路環(huán)的短路環(huán)的作用作用 解決的具體辦法是在鐵心端面開一小槽,在槽內(nèi)嵌入銅解決的具體辦法是在鐵心端面開一小槽,在槽內(nèi)嵌入銅質(zhì)短路環(huán),如圖質(zhì)短路環(huán),如圖1.61.6所示。加上短路環(huán)后,磁通被分為大小接所示。加上短路環(huán)后,磁通被分為大小接近、近、相位
56、相差相位相差約約9090電角度的電角度的兩相兩相磁通和,因兩相磁通不會同磁通和,因兩相磁通不會同時過零,又由于電磁吸力與磁通的二次方成正比,故由兩相時過零,又由于電磁吸力與磁通的二次方成正比,故由兩相磁通產(chǎn)生的合成電磁吸力變化較為平坦,使電磁鐵通電期間磁通產(chǎn)生的合成電磁吸力變化較為平坦,使電磁鐵通電期間電磁吸力始終大于反力,鐵心牢牢吸合,這樣就消除了振動電磁吸力始終大于反力,鐵心牢牢吸合,這樣就消除了振動和噪聲,一般短路環(huán)包圍和噪聲,一般短路環(huán)包圍2/32/3的鐵心端面。的鐵心端面。t sin m11) sin( m22t) cos21 (av11tFF) cos2(1av22tFF67交流電
57、磁鐵的短路環(huán)交流電磁鐵的短路環(huán)圖圖1.5 1.5 交流電磁機(jī)構(gòu)實(shí)際吸力曲線交流電磁機(jī)構(gòu)實(shí)際吸力曲線圖圖1.6 1.6 交流電磁鐵的短路環(huán)交流電磁鐵的短路環(huán)11銜鐵銜鐵 22鐵心鐵心 33線圈線圈 44短路短路鐵心鐵心短路環(huán)短路環(huán)銜鐵銜鐵鐵心鐵心線圈線圈682FmaxFminFrFF2FtOF11有短路環(huán)時的吸力變化曲線有短路環(huán)時的吸力變化曲線 691.2.3 1.2.3 觸點(diǎn)系統(tǒng)觸點(diǎn)系統(tǒng)l觸點(diǎn)系統(tǒng) 觸點(diǎn)觸點(diǎn): :是電磁式電器的是電磁式電器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu),功能:功能:電器就是通過觸點(diǎn)的動作來電器就是通過觸點(diǎn)的動作來接通接通或或斷開斷開被控制電路被控制電路 的,所以要求觸點(diǎn)的,所以要求觸點(diǎn)導(dǎo)導(dǎo)
58、電電導(dǎo)導(dǎo)熱熱性能要好。性能要好。結(jié)構(gòu):結(jié)構(gòu):觸點(diǎn)的觸點(diǎn)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式主要有形式主要有2 2種種: 橋式橋式觸點(diǎn)和觸點(diǎn)和指形指形觸點(diǎn)。觸點(diǎn)。觸點(diǎn)的觸點(diǎn)的接觸接觸形式有形式有3 3種種: : 點(diǎn)點(diǎn)接觸、接觸、線線接觸和接觸和面面接觸接觸3 3種。種。70 觸頭的結(jié)構(gòu)形式很多,按其所控制的電路可分為觸頭的結(jié)構(gòu)形式很多,按其所控制的電路可分為: :主觸頭和主觸頭和輔助觸頭。輔助觸頭。主觸頭主觸頭: : 用于接通或斷開用于接通或斷開主電路主電路,允許通過較,允許通過較大大的電流;的電流;輔助觸頭輔助觸頭: :用于接通或斷開用于接通或斷開控制電路控制電路,只能通過較,只能通過較小小的電流。的電流。 電磁式
59、電器電磁式電器觸點(diǎn)觸點(diǎn)在線圈在線圈未通電未通電狀態(tài)狀態(tài)時有時有: :常開常開( (或動合或動合) ) 常閉常閉( (或動斷或動斷) )兩種狀態(tài),分別稱為兩種狀態(tài),分別稱為常開常開( (或動合或動合) )觸點(diǎn)觸點(diǎn)和和常閉常閉( (或動斷或動斷) )觸點(diǎn)觸點(diǎn)。 1 1電器的觸點(diǎn)電器的觸點(diǎn)71電器的觸點(diǎn)的動作:電器的觸點(diǎn)的動作:n 當(dāng)電磁線圈有電流通過,電磁機(jī)構(gòu)動作時,觸頭改變當(dāng)電磁線圈有電流通過,電磁機(jī)構(gòu)動作時,觸頭改變 原來的狀態(tài),原來的狀態(tài),n 常開常開( (動合動合) )觸頭將閉合,使與其相連的電路觸頭將閉合,使與其相連的電路接通接通;n 常閉常閉( (動斷動斷) )觸頭將斷開,使與其相連的
60、電路觸頭將斷開,使與其相連的電路斷開斷開。n 動觸頭:動觸頭:能與機(jī)械聯(lián)動的觸頭稱能與機(jī)械聯(lián)動的觸頭稱動觸頭動觸頭, 靜觸頭:靜觸頭:固定不動的觸頭稱固定不動的觸頭稱靜觸頭靜觸頭。n 觸頭的結(jié)構(gòu)主要以下幾種形式。觸頭的結(jié)構(gòu)主要以下幾種形式。72 ( (1) 1) 橋式觸頭。橋式觸頭。 電磁式電器通常同時具有電磁式電器通常同時具有常開常開和和常閉常閉兩種觸頭,橋式常兩種觸頭,橋式常閉觸頭與常開觸頭結(jié)構(gòu)及動作對稱,一般在常開觸頭閉合時閉觸頭與常開觸頭結(jié)構(gòu)及動作對稱,一般在常開觸頭閉合時,常閉觸頭斷開。,常閉觸頭斷開。2 2、觸點(diǎn)的結(jié)構(gòu)形式、觸點(diǎn)的結(jié)構(gòu)形式 圖圖1.7 1.7 觸頭的結(jié)構(gòu)形式觸頭的結(jié)
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