電氣控制原理

1、第一篇 電氣控制原理第一章 常用低壓電器第一節(jié) 電器的基本知識(shí)一電器的定義與分類二電磁式電器的工作原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 低壓電器的定義 電器：是指能自動(dòng)或手動(dòng)接通和斷開電路，以及對(duì)電路或非電路現(xiàn)象能進(jìn)行切換、控制、保護(hù)、檢測(cè)、變換和調(diào)節(jié)的元件。 低壓電器：通常是指交流1200V及以下與直流1500V及以下電路中起通斷、控制、保護(hù)和調(diào)節(jié)作用的電氣設(shè)備低壓電器的分類按控制作用分類v 執(zhí)行電器 用來完成某種動(dòng)作或傳遞功率。例如：電磁鐵。v 控制電器 用來控制電路的通斷。例如：開關(guān)、繼電器。v 主令電器 用來控制其它自動(dòng)電器的動(dòng)作，以發(fā)出控制“指令”。例如：按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。v 保護(hù)電器 用來保護(hù)電源、電路

2、及用電設(shè)備，使它們不致在短路、過載狀態(tài)下運(yùn)行，免遭損壞。例如：熔斷器、熱繼電器等。 按動(dòng)作方式分 v 自動(dòng)切換電器 按照信號(hào)或某個(gè)物理量的變化而自動(dòng)動(dòng)作的電器。例如：接觸器、繼電器等。v 非自動(dòng)電器 通過人力操作而動(dòng)作的電器。例如：開關(guān)、按鈕等 。按動(dòng)作原理分類 v 電磁式電器 它是根據(jù)電磁鐵的原理工作的。例如：接觸器、繼電器等。v 非電磁式電器 它是依靠外力（人力或機(jī)械力）或某種非電量的變化而動(dòng)作的電器。例如：行程開關(guān)、按鈕、速度繼電器、熱繼電器等。v 電磁式電器的工作原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 電磁機(jī)構(gòu) 電磁機(jī)構(gòu)是電器元件的感受部件，它的作用是將電磁能轉(zhuǎn)換成為機(jī)械能并帶動(dòng)觸點(diǎn)閉合或斷開。它通常采用電磁

3、鐵的形式，由電磁線圈、靜鐵心（鐵心）、動(dòng)鐵心（銜鐵）等組成，其中動(dòng)鐵心與動(dòng)觸點(diǎn)支架相連。 觸頭系統(tǒng) 觸頭系統(tǒng)屬于執(zhí)行部件 。它的作用是通過觸點(diǎn)的開、閉來通、斷電路的 。 滅弧裝置 電?。菏侵赣|頭在閉合和斷開（包括熔體在熔斷時(shí)）的瞬間，都會(huì)在觸頭間隙中由電子流產(chǎn)生弧狀的火花，這種由電氣原因造成的火花。電磁機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)形式（三種） 吸引線圈：直流-瘦長(zhǎng)型，無骨架；交流-矮胖型有骨架 鐵心：直流鐵心：直流- -整塊鋼材；交流整塊鋼材；交流- -硅鋼片疊鉚硅鋼片疊鉚電磁吸力與吸力特性 電磁吸力 FAT=f(時(shí)間、氣隙) ，吸力特性FAT=f(氣隙) 氣隙固定 交流線圈FAT是變量，直流線圈FAT是恒定

4、氣隙變化 交流線圈FAT氣隙變化前后稍有變化 直流線圈FAT氣隙變化前后變化較大觸頭系統(tǒng) 電弧與滅弧 產(chǎn)生原因：氣體電離放電 后果：燒觸頭 滅弧方法：1)電動(dòng)力滅弧-交流接觸器 2）磁吹滅弧-直流接觸器 3）柵片滅弧-交流電器 4）窄縫滅?。缁≌郑?交流、直 流接觸器 第二節(jié) 開關(guān)電器 刀開關(guān) 轉(zhuǎn)換開關(guān) 斷路器 漏電開關(guān) 刀開關(guān) 作用：手動(dòng)；不頻繁通斷電路；隔離 類型 ：大電流開關(guān)、開啟式開關(guān)（HK2）、封閉式開關(guān)、 刀熔開關(guān)圖1-7 膠蓋瓷底刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)1出線盒 2熔絲 3動(dòng)觸頭 4手柄 5靜觸頭 6電源進(jìn)線座 7瓷座 8膠蓋 9接用電器1 組成：手柄、觸刀、靜插座、底板參數(shù)：額定電壓、額

5、定電流、通斷能力、動(dòng)穩(wěn)定電流、熱穩(wěn)定電流 選擇1）額定電壓=電路電壓 2）額定電流=電路電流 3）類型 使用注意事項(xiàng)：安裝方向和上下接線端 圖形符號(hào) 第三節(jié) 熔斷器 作用：短路保護(hù)和嚴(yán)重過載 工作原理：熔斷器是串聯(lián)連接在被保護(hù)電路中的，當(dāng)電路電流超過一定值時(shí)，熔體因發(fā)熱而熔斷，使電路被切斷，從而起到保護(hù)作用 類型：插入式RC1A 螺旋式RL1 封閉管式（無填料RM10和有填料RT0） 新型 熔斷器選擇、圖形符號(hào)與文字符號(hào) 熔斷器的選用主要包括類型選擇和熔體額定電流的確定類型選擇 使用場(chǎng)合 安裝條件 負(fù)載要求熔體額定電流選擇 1、電阻性負(fù)載或照明電路，這類負(fù)載起動(dòng)過程很短，運(yùn)行電流較平穩(wěn)，一般按

6、負(fù)載額定電流的11.1倍選用熔體的額定電流，進(jìn)而選定熔斷器的額定電流 2、電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載，這類負(fù)載的起動(dòng)電流為額定電流的47倍，一般選擇熔體的額定電流為電動(dòng)機(jī)額定電流的1.52.5倍。這樣一般來說,熔斷器難以起到過載保護(hù)作用,而只能用作短路保護(hù),過載保護(hù)應(yīng)用熱繼電器才行。 對(duì)于多臺(tái)電動(dòng)機(jī),要求多臺(tái)IFU（1.52.5）INMAX+IN 式中IFU熔體額定電流（A）, INMAX最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流（A）3、為防止發(fā)生越級(jí)熔斷，上、下級(jí)（供電干、支線）熔斷器間應(yīng)有良好的協(xié)調(diào)配合，為此，應(yīng)使上一級(jí)（供電干線）熔斷器的熔體額定電流比下一級(jí)（供電支線）大12個(gè)級(jí)差。圖形符號(hào)與文字符號(hào)第四節(jié) 主令

7、電器 主令電器是控制系統(tǒng)中專用發(fā)布控制指令的電器 常用主令電器：控制按鈕 行程開關(guān)和接 近開關(guān) 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān) 主令控制器和凸輪控制器 控制按鈕 是一種簡(jiǎn)單的手動(dòng)開關(guān)， 通常用于發(fā)出操作信號(hào)， 接通或斷開電流較小的控制電路， 以控制電流較大的電動(dòng)機(jī)或其他電氣設(shè)備的運(yùn)行。按鈕的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào) 按 鈕 帽彈 簧靜 觸 點(diǎn)橋 式 動(dòng) 觸 點(diǎn)常 開 觸 點(diǎn)常 閉 觸 點(diǎn)SB(a)(b)控制按鈕常用型號(hào)（撳鈕式，緊急，鑰匙，旋轉(zhuǎn)） 位置開關(guān) （行程開關(guān)和接近開關(guān)） 行程開關(guān)的功能是相應(yīng)于移動(dòng)機(jī)械的位置產(chǎn)生電信號(hào)行程開關(guān)的功能是相應(yīng)于移動(dòng)機(jī)械的位置產(chǎn)生電信號(hào)接近開關(guān) （無觸點(diǎn)開關(guān)） 接近并關(guān)又稱無觸點(diǎn)行程開

8、關(guān)，它具有工作可靠、壽命長(zhǎng)、精度高等優(yōu)點(diǎn)。它的用途除行程控制和限位保護(hù)外，還可作為檢測(cè)金屬變換運(yùn)動(dòng)方向、檢測(cè)零件尺寸、液面控制及用作無觸點(diǎn)無噪聲、動(dòng)作靈敏、體積小、耐振、操作頻率簡(jiǎn)和定位常用型號(hào) 高頻振蕩型（LJ2、3SG） 電容型 永磁型 （接近開關(guān)以高頻振蕩型最常用它占全部接近開關(guān)產(chǎn)量的80以上。）外型與圖形符號(hào)、文字符號(hào)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān) 外形圖與結(jié)構(gòu)示意圖圖1-12 LW12萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)外形圖萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)圖形符號(hào)與文字符號(hào)（SA）第五節(jié)接觸器 接觸器能頻繁的接通或斷開交直流主電路 具有低壓釋放的功能 分為交流接觸器和直流接觸器兩種 交流接觸器 結(jié)構(gòu)：電磁機(jī)構(gòu)(直動(dòng)式、轉(zhuǎn)動(dòng)式)， 觸頭系統(tǒng)（主

9、、副）， 滅弧裝置， 其他部件主觸點(diǎn)接線主觸點(diǎn)接線控制線圈接線控制線圈接線線圈線圈M3交流接觸器結(jié)構(gòu)圖直流接觸器結(jié)構(gòu)：區(qū)別交流接觸器直流接觸器接觸器主要參數(shù) 與常用系列 主要參數(shù) 額定電壓：主觸頭（220、380、660） 額定電流：主觸頭 （10800） 線圈電壓（/36、127、220、380/-24、48） 其他（操作頻率、機(jī)械和電氣壽命等） 常用系列 交流 CJ10 CJX1 B LC1-D 直流 CZ0 CZ18型號(hào)意義接觸器圖形符號(hào)與文字符號(hào) 接觸器選擇 類型 額定電壓 額定電流 線圈電壓與頻率接觸器型號(hào)含義第六節(jié)繼電器 一一 定義和分類定義和分類 繼電器是一種根據(jù)電或非電信號(hào)的變

10、化來接通或斷開小電流電路的自動(dòng)控制電器。電磁式 ：電壓繼電器，電流繼電器，中間繼電器 ，時(shí)間繼電器 非電量 ：速度繼電器 ，熱繼電器，（時(shí)間繼電器）溫度繼電器 等 二 電壓繼電器，電流繼電器，中間繼電器 1：電流繼電器KI-與被控制電路串聯(lián)，以反映電路電流的變化。有欠電流和 過電流兩種 2：電壓繼電器KV-與被控制電路并聯(lián)以反映電路電壓的變化。根據(jù)動(dòng)作電壓的大小有過電壓、欠電壓、零電壓之分 3：中間繼電器KA -實(shí)質(zhì)上為電壓繼電器。但觸頭對(duì)數(shù)較多，觸頭容量較大（額定電流5-10A），動(dòng)作靈敏電磁式繼電器與接觸器異同 結(jié)構(gòu)與工作原理和接觸器基本相同 ；對(duì)反應(yīng)對(duì)象、控制對(duì)象、觸點(diǎn)數(shù)量、滅 弧裝置繼

11、電器與接觸器不同，觸發(fā)器 的主觸頭可以通過大電流，而中間繼電器的 觸頭只能通過小電流。中間繼電器只能用于控制電路中圖形符號(hào)與文字符號(hào) 三 速度繼電器 用途 速度繼電器主要用于籠型異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制。 結(jié)構(gòu)及工作原理 符號(hào)a）外形 b）結(jié)構(gòu)圖KS KS b）常開觸點(diǎn) c）常閉觸點(diǎn)a）轉(zhuǎn)子 KS nn四 時(shí)間繼電器 作用：利用電磁原理或機(jī)械動(dòng)作原理實(shí)現(xiàn)觸頭延時(shí)接通或斷開的自動(dòng)控制電器，用于控制動(dòng)作時(shí)間 類型：空氣式、電子式、（電磁式、電動(dòng)式） 空氣式時(shí)間繼電器空氣式時(shí)間繼電器 圖形符號(hào)與文字符號(hào)（KT）銜鐵銜鐵線圈線圈通電延時(shí)通電延時(shí)常開觸頭常開觸頭延時(shí)閉合延時(shí)閉合 常閉觸頭常閉觸頭延時(shí)打開

12、延時(shí)打開 常閉觸頭常閉觸頭常開觸頭常開觸頭線圈線圈通電通電輔助輔助觸頭觸頭動(dòng)作動(dòng)作T秒后秒后延時(shí)延時(shí)觸頭觸頭動(dòng)作動(dòng)作空氣式時(shí)間繼電器示意圖空氣式時(shí)間繼電器示意圖斷斷 電電 式式常閉常閉斷電后斷電后延時(shí)閉合延時(shí)閉合常開常開斷電后斷電后延時(shí)斷開延時(shí)斷開通通 電電 式式瞬瞬時(shí)時(shí)動(dòng)動(dòng)作作延延時(shí)時(shí)動(dòng)動(dòng)作作常閉觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)常開常開通電后通電后延時(shí)閉合延時(shí)閉合常閉常閉通電后通電后延時(shí)斷開延時(shí)斷開時(shí)間繼電器觸頭類型時(shí)間繼電器觸頭類型五 熱繼電器作用：作用：利用電流的熱效應(yīng)制成的保護(hù)電器利用電流的熱效應(yīng)制成的保護(hù)電器功能功能：過載保護(hù)：過載保護(hù)外型外型a） 外形 b）結(jié)構(gòu)圖電流整定裝置 2主電路

13、接線柱 3復(fù)位按鈕 4常閉觸頭 5動(dòng)作機(jī)構(gòu) 6熱元件 31常閉觸頭接線柱32公共動(dòng)觸頭接線柱 33常開觸頭接線柱 熱繼電器圖形符號(hào)及文字符號(hào)： 圖形符號(hào)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)在控制電路中熱繼電器選擇熱繼電器選擇 1、類型 熱繼電器有單相、二相及三相式，其中三相式還分為有斷相保護(hù)（用于電動(dòng)機(jī)連接情況）和無斷相保護(hù)的。 2、熱元件額定電流和整定電流 每一種熱繼電器可裝不同額定電流的熱 元件，整定電流，發(fā)熱元件不變形產(chǎn)生動(dòng)作電氣控制圖的繪制規(guī)則原理圖一般分主電路和輔助電路兩部分：主電路就是從電源到電動(dòng)機(jī)大電流通過的路徑。輔助電路包括控制電路、照明電路、信號(hào)電路及保護(hù)

14、電路等，由繼電器和接觸器的線圈、繼電器的觸點(diǎn)、接觸器的輔助觸點(diǎn)、按鈕、照明燈、信號(hào)燈、控制變壓器等電器元件組成。 控制系統(tǒng)內(nèi)的全部電機(jī)、電器和其它器械的帶電部件，都應(yīng)在原理圖中表示出來。原理圖中各電器元件不畫實(shí)際的外形圖，而采用國(guó)家規(guī)定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)圖形符號(hào)，文字符號(hào)也要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 原理圖中，各個(gè)電氣元件和部件在控制線路中的位置，應(yīng)根據(jù)便于閱讀的原則安排。同一元器件的各個(gè)部件可以不畫在一起。例如，接觸器、繼電器的線圈和觸點(diǎn)可以不畫在一起。 圖中元件、器件和設(shè)備的可動(dòng)部分，都按沒有通電和沒有外力作用時(shí)的開閉狀態(tài)畫出。例如，繼電器、接觸器的觸點(diǎn)，按吸引線圈不通電狀態(tài)畫；主令控制器、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)

15、按手柄處于零位時(shí)的狀態(tài)畫；按鈕、行程開關(guān)的觸點(diǎn)按不受外力作用時(shí)的狀態(tài)畫等。 電氣元件應(yīng)按功能布置，并盡可能按水平順序排列，其布局順序應(yīng)該是從上到下，從左到右。電路垂直布置時(shí)，類似項(xiàng)目宜橫向?qū)R；水平布置時(shí)，類似項(xiàng)目應(yīng)縱向?qū)R。 電氣原理圖中，有直接聯(lián)系的交叉導(dǎo)線連接點(diǎn)，要用黑圓點(diǎn)表示；無直接聯(lián)系的交叉導(dǎo)線連接點(diǎn)不畫黑圓點(diǎn)。 電氣原理圖圖面區(qū)域的劃分和符號(hào)位置的索引 符號(hào)位置的索引 圖號(hào) 頁次 圖區(qū)號(hào) 見圖上方：1、2、13圖區(qū)號(hào) 圖區(qū)號(hào)下方：對(duì)應(yīng)的元件或電路功能M3KM7FRM23456789101112131電電 源源 開開 關(guān)關(guān) 及及 保保 護(hù)護(hù)主主 電電 機(jī)機(jī)啟啟 停停 控控 制制 電電

16、 路路變變 壓壓 器器照照 明明 及及 信信 號(hào)號(hào)QSFU2L1L2L3KMSQFR4SB1SQKA8SB2SB2KMKAFU125AFU22AFU32AFU41ASAKA8TCPE6V24V50Hz380V380VELHL1HL2KMKA4446XXX913XXXXXX某某 機(jī)機(jī) 床床 電電 氣氣 原原 理理 圖圖7圖1-8第二節(jié) 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)控制線路 一 單相全壓?jiǎn)?dòng)控制線路 1、起保停電路 1）工作原理（自鎖） 起動(dòng)（SB2） 停止（SB1） 2）保護(hù)環(huán)節(jié) 短路 過載 欠電壓保護(hù)與失電壓保護(hù)CBKMSB控制電路控制電路M3ABCKMFUQS主電路主電路2、點(diǎn)動(dòng)控制3、點(diǎn)動(dòng)+

17、連續(xù)控制SB3：點(diǎn)動(dòng)：點(diǎn)動(dòng)SB2：連續(xù)運(yùn)行：連續(xù)運(yùn)行控制控制關(guān)系關(guān)系QM3AB CFU主電路主電路FRKMKMSB1SB2FRSB3KM 二、 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路 FUQM3ABCFRKM正正 KM反反 KM反反SB3 KM正正SB1SB2FRKM正正123KM反反*必須保證兩個(gè)接觸器不能同時(shí)工作必須保證兩個(gè)接觸器不能同時(shí)工作!互鎖互鎖KM反反KM正正M3A BCFUQ FRSB1KM正正SB2KM反反KM反反SB3ABKM正正FRKM正正KM反反正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)停止停止反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)1、正-停-反SB3KM正KM反M3A BCFUQFR機(jī)械互鎖機(jī)械互鎖雙保險(xiǎn)雙保險(xiǎn)機(jī)械互鎖（復(fù)合按鈕）機(jī)械互鎖（復(fù)合按鈕）

18、電氣互鎖（互鎖觸頭）電氣互鎖（互鎖觸頭）KM正正SB1KM正正FRKMKM反反KM反反KM正正SB2電氣互鎖電氣互鎖AC正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)熔焊熔焊2、正-反-停（雙重互瑣）A小車小車SQ1SQ2CFR正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)KM正正SB1KM正正KMKM反反KM正正SB2KM反反SB3SQ1SQ23、行程控制4、順序控制第三節(jié) 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)控制線路 減壓起動(dòng)的目的與方法 目的：減小起動(dòng)電流，當(dāng)P10KW或（3/4+電源容量/4*P） 起動(dòng)電流/電機(jī)額定電流，考慮減壓起動(dòng)。 方法：1、定子串電阻 2、Y-減壓起動(dòng)控制線路 3、自耦變壓器減壓起動(dòng)控制線路 4、延邊三角形減壓起動(dòng)控制線路 一定子

19、串電阻減壓起動(dòng)控制線路1、工作原理分析（b圖） ）合上QS ， 按下SB2 ，KM1線圈吸合 ， KM1主觸點(diǎn) 閉合-電動(dòng)機(jī)M串電阻減壓運(yùn)轉(zhuǎn)、KM1輔助常開觸點(diǎn)閉合-自鎖 、KT線圈吸合-KT延時(shí)時(shí)間，延時(shí)到， KT常開觸點(diǎn)閉合，KM2線圈吸合，KM2主觸點(diǎn)閉合電動(dòng)機(jī)-M全壓運(yùn)轉(zhuǎn)、KM2輔助觸點(diǎn)斷開KM1、KT線圈失電，KM2輔助觸點(diǎn)閉合-自鎖。 ）按下SB1，KM2線圈斷電，KM2主觸點(diǎn)、輔助觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)M停止。2、特點(diǎn) 二Y-減壓起動(dòng)控制線路 定義：起動(dòng)電動(dòng)機(jī)接成Y，運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī) 接成， 條件：1、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)允許接成 2、電動(dòng)機(jī)有6個(gè)出線端 3、空載或輕載（起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 為1/3） 特點(diǎn)：線路簡(jiǎn)單，操作方便；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小 KMFUQFR電機(jī)電機(jī)繞組繞組AxByCzKM -YABCXYZYZBYXCA主電路主電路KM- 電機(jī)的電機(jī)的Y Y 起動(dòng)主電路起動(dòng)主電路KMFUQFR電機(jī)AxByCzKM -YKM- KM- KM-YKM- KMSB1SB2KMFRSB3KM-YKM- 按按SB2SB2KMKM、KM-YKM-Y