第三單元“常用電機(jī)與電器”電子教案ppt課件(全)

1、工業(yè)電器與自動(dòng)化電子教案工業(yè)電器與自動(dòng)化 第一篇工業(yè)電器基礎(chǔ) 在工業(yè)生產(chǎn)，電的應(yīng)用極為廣泛。電氣化的程度已成為衡量一個(gè)國家生產(chǎn)技術(shù)水平和綜合國力的主要標(biāo)志之一。一、電的特點(diǎn)（一）轉(zhuǎn)化容易（二）傳輸方便（三）便于控制和測量。二、常用的工業(yè)電器及電子設(shè)備 考慮到本教材主要面向“工藝類”專業(yè)高職技能型人才的培養(yǎng)，主要以三相電機(jī)、單相、三相電源以及照明電路和基本電子電路為典型載體，訓(xùn)練學(xué)員的工業(yè)電器選擇、安裝、即使用能力的培養(yǎng)。電器篇導(dǎo)言工業(yè)電器與自動(dòng)化 第三單元常用電機(jī)與電器關(guān)鍵詞：手控電器、接觸器、繼電器、熔斷器、三相異步電動(dòng)機(jī)、變壓器 學(xué)習(xí)目標(biāo)：知識目標(biāo)：了解常用低壓電器的特性和使用方法； 掌握

2、常用三相異步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)、控制方式以及電機(jī)保護(hù)方式； 了解變壓器的原理及使用特點(diǎn)。能力目標(biāo)：會(huì)根據(jù)電氣圖紙選擇低壓電器； 能設(shè)計(jì)常用異步電機(jī)的典型控制電路、安裝并通電調(diào)試；第三單元 常用電機(jī)與電器 工作在交流電壓1000V，或直流電壓1200V以下的電路中起通斷、保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)作用的電器通稱為低壓電器。一、低壓電器的分類用途分類 1控制電器 用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器。如接觸器、各種控制繼電器、控制器、起動(dòng)器等。2主令電器 用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器。如控制按鈕、主令開關(guān)、行程開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)等。3保護(hù)電器 用于保護(hù)電路及用電設(shè)備的電器。如熔斷器、熱繼電器、各種保護(hù)繼電器、避雷

3、器等。4配電電器 用于電能的輸送和分配的電器。如高壓熔斷器、隔斷開關(guān)、刀開關(guān)、斷路器等。5執(zhí)行電器 用于完成某種動(dòng)作或傳動(dòng)功能的電器。如電磁鐵、電磁離合器等。3-1 常用低壓電器二、手控電器 手控電器廣泛應(yīng)用于配電線路，用作電源的隔離、保護(hù)與控制。常用的有：刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、控制按鈕、行程開關(guān)等。（一）開關(guān) 開關(guān)是使負(fù)載和電源接通或斷開的裝置。常用的開關(guān)有刀開關(guān)、鐵殼開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。1刀開關(guān)：刀開關(guān)又稱閘刀開關(guān)，是一種結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用廣泛的手控電器。 2鐵殼開關(guān)：鐵殼開關(guān)又稱負(fù)荷開關(guān)， 3轉(zhuǎn)換開關(guān)：轉(zhuǎn)換開關(guān)又稱組合開關(guān)，一般用于電氣設(shè)備中不頻繁地通斷電路、轉(zhuǎn)換電源和負(fù)載，小容量電動(dòng)機(jī)不頻繁的起

4、?？刂?。5行程開關(guān)：行程開關(guān)也稱為位置開關(guān)或限位開關(guān)，能將機(jī)械信號轉(zhuǎn)換為電信號，以實(shí)現(xiàn)對機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制。 3-1 常用低壓電器三、接觸器 接觸器是一種利用電磁吸力使觸頭閉合或斷開的自動(dòng)開關(guān)，用于自動(dòng)地接通與斷開大電流電路的電器。其主要控制對象是電動(dòng)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，具有控制容量大、操作頻率高、低電壓釋放保護(hù)等特點(diǎn)。 接觸器按其主觸頭流過的電流制式不同，可分為交流接觸器和直流接觸器。3-1 常用低壓電器四、接繼電器 繼電器是一種根據(jù)電量（電流、電壓等）或非電量（壓力、轉(zhuǎn)速、時(shí)間、熱量等）的變化來接通或斷開控制電路，以完成控制和保護(hù)任務(wù)的電器。繼電器種類很多，主要由控制繼電器和保護(hù)繼電器兩類。按

5、反映的不同信號，可分為電壓繼電器、電流繼電器、中間繼電器、熱繼電器和速度繼電器等；按工作原理可分為電磁式、感應(yīng)式、電動(dòng)式、電子式繼電器和熱繼電器等。 五、熔斷器 熔斷器又稱保險(xiǎn)器，是一種低壓電路中防止電路短路的保護(hù)電器。熔斷器有管式、插入式和螺旋式等多種。3-1 常用低壓電器一、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 三相異步電動(dòng)機(jī)是由兩個(gè)基本部分構(gòu)成：不動(dòng)部分定子；轉(zhuǎn)動(dòng)部分轉(zhuǎn)子二、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（一）旋轉(zhuǎn)磁場：異步電動(dòng)機(jī)是利用旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子感生電流所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩使電動(dòng)機(jī)工作的。三相對稱繞組通入三相對稱電流，三相對稱電流共同產(chǎn)生的合成磁場隨著電流的交變而在空間不斷地旋轉(zhuǎn)著即旋轉(zhuǎn)磁場 ，旋轉(zhuǎn)磁場切

6、割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，從而在導(dǎo)體中感應(yīng)出電動(dòng)勢和電流，轉(zhuǎn)子中電流同旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生力矩使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來。同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向和磁場的旋轉(zhuǎn)方向是相同的。 雖然電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場方向相同，但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0(旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0常稱為同步轉(zhuǎn)速)，即nn0 。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與磁場轉(zhuǎn)速n0相差的程度用轉(zhuǎn)差率S來表示 3-2 異步電動(dòng)機(jī)二、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（二）電磁轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T簡稱轉(zhuǎn)矩，是三相交流異步電機(jī)很重要的物理量之一，由旋轉(zhuǎn)磁場的每極磁通與轉(zhuǎn)子電流I相互作用產(chǎn)生，與和I都成正比關(guān)系。另外，轉(zhuǎn)矩T還與定子每相電壓U的平方成比例，所以當(dāng)電源電壓有所變動(dòng)時(shí)，

7、對轉(zhuǎn)矩的影響很大。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩： T9550（P2n） Nm（牛頓米） 式中 ：P2電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率，單位是kW（千瓦）； n轉(zhuǎn)速，單位是r/min（轉(zhuǎn)分）； 3-2 異步電動(dòng)機(jī)三、三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌電動(dòng)機(jī)按照制造廠規(guī)定的條件運(yùn)行時(shí)，稱為額定運(yùn)行。 1額定功率PN額定運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率，單位為KW； 2額定電壓UN額定運(yùn)行時(shí)定子繞組端的線電壓，單位為V或KV； 3額定頻率f額定電壓的頻率，中國的標(biāo)準(zhǔn)工頻為50Hz； 4額定電流IN額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電流值，單位為A； 5額定轉(zhuǎn)速nN額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速，r/min； 6工作制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式。 7絕緣等級和額定溫升 繞組采

8、用的絕緣材料按耐熱程度共劃分為Y、A、E、B、F、H、C七個(gè)等級，我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度為40，電機(jī)運(yùn)行時(shí)因發(fā)熱而升溫，其允許的最高溫度與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境濕度之差稱為額定溫升，額定溫升是由絕緣等級決定的。 8噪聲等級 9型號10接法：三角形、星形。 3-2 異步電動(dòng)機(jī)四、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)控制和制動(dòng)控制（一）直接啟動(dòng) 容量不大的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不大，啟動(dòng)后能在極短時(shí)間內(nèi)達(dá)到正常轉(zhuǎn)速，啟動(dòng)電流也隨之極快的降到正常值。因此不需要附加任何啟動(dòng)設(shè)備，直接將電動(dòng)機(jī)接入供電線路即可。這種方法稱為直接啟動(dòng)。 直接起動(dòng)控制電路一般有兩種,分別為點(diǎn)動(dòng)控制和連續(xù)控制。1點(diǎn)動(dòng)控制電路 當(dāng)合上電源開關(guān)

9、QS，按下點(diǎn)動(dòng)按鈕SB時(shí)，接觸器KM的線圈得電，其常開主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)M接入三相電源而旋轉(zhuǎn)；當(dāng)松開SB時(shí)，KM的線圈斷電，主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)斷電停止旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了對電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制。2連續(xù)控制 在點(diǎn)動(dòng)控制電路中加上自鎖電路可實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制。 3-2 異步電動(dòng)機(jī)四、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)控制和制動(dòng)控制（二）降壓啟動(dòng) 如果電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)引起的線路電壓降過大，則必須采用降壓啟動(dòng)方法，就是在啟動(dòng)時(shí)降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，以減小啟動(dòng)電流。常用的降壓方法有：1星三角形（Y）啟動(dòng)法 Y啟動(dòng)法只適用于正常工作時(shí)定子繞組為形連接的電動(dòng)機(jī)。啟動(dòng)時(shí)，先把定子繞組接成Y形，待轉(zhuǎn)速達(dá)到相當(dāng)高時(shí)，再改為正常

10、的形聯(lián)接。2自耦變壓器降壓啟動(dòng) 利用自耦變壓器可進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)，先把開關(guān)扳到起動(dòng)位置，此時(shí)加在定子繞組上的電壓小于電網(wǎng)電壓，從而減小了起動(dòng)電流。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，再把開關(guān)扳到運(yùn)行位置，切除自耦變壓器。3定子串電阻降壓起動(dòng)控制電路 通過電器控制啟動(dòng)時(shí)在定子中串接電阻，啟動(dòng)完成后短接電阻。 3-2 異步電動(dòng)機(jī)四、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)控制和制動(dòng)控制（三）異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 只要把電動(dòng)機(jī)的三相電源進(jìn)線中的任意兩相對調(diào)，就可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，因此正反轉(zhuǎn)控制電路實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)方向相反的單向運(yùn)行電路。為了避免誤動(dòng)作引起電源相間短路，必須在這兩個(gè)相反方向的單向運(yùn)行電路中加設(shè)必要的

11、互鎖。（見控制圖） 3-2 異步電動(dòng)機(jī)工業(yè)電器與自動(dòng)化圖3-1 點(diǎn)動(dòng)控制電路 工業(yè)電器與自動(dòng)化圖3-2 連續(xù)控制電路 工業(yè)電器與自動(dòng)化圖3-3 降壓Y-啟動(dòng) 工業(yè)電器與自動(dòng)化圖3-4 自耦變壓器降壓啟動(dòng) 工業(yè)電器與自動(dòng)化圖3-5 正反轉(zhuǎn)控制電路 四、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)控制和制動(dòng)控制（四）三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制三相異步電動(dòng)機(jī)從切除電源到完全停止旋轉(zhuǎn)，由于機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)子需要一段時(shí)間才能停止旋轉(zhuǎn)，這往往滿足不了生產(chǎn)機(jī)械迅速停車的要求。目前一般采用的制動(dòng)方法有機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。所謂機(jī)械制動(dòng)，是利用外加的機(jī)械力使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子迅速停止的方法，多采用電磁抱閘方式。電氣制動(dòng)時(shí)使電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方向

12、與電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反，從而起制動(dòng)作用。1反接制動(dòng)控制反接制動(dòng)就是改變異步電動(dòng)機(jī)定子繞組中三相電源相序，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子慣性轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩而制動(dòng)停轉(zhuǎn)。 2能耗制動(dòng)控制 能耗制動(dòng)是當(dāng)電動(dòng)機(jī)脫離三相交流電源后，迅速在定子繞組上加一直流電源，使定子繞組產(chǎn)生恒定的磁場，此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在慣性作用下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，切割定子恒定磁場，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流，其產(chǎn)生與其旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)速下降至零。 3-2 異步電動(dòng)機(jī)工業(yè)電器與自動(dòng)化圖3-5 反接制動(dòng) 工業(yè)電器與自動(dòng)化圖3-6 能耗制動(dòng) 五、電動(dòng)機(jī)的保護(hù) 1短路保護(hù) 電動(dòng)機(jī)繞組的絕緣、導(dǎo)線的絕緣損壞或線路發(fā)生故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生短路現(xiàn)象。短路時(shí)產(chǎn)生的短路電流可達(dá)

13、到額定電流的幾倍到幾十倍，引起電氣設(shè)備絕緣損壞和電氣設(shè)備損壞。因此，要求一旦發(fā)生短路故障，控制電路能迅速地切斷電源。這種保護(hù)叫短路保護(hù)。常用的短路保護(hù)元件有熔斷器、斷路器或采用專門的短路保護(hù)繼電器等。2過電流保護(hù) 過電流主要是由于不正確的啟動(dòng)方法、過大的負(fù)載、頻繁啟動(dòng)與正反轉(zhuǎn)運(yùn)行和反接制動(dòng)等引起的，它遠(yuǎn)比短路電流小，但也可能是額定電流的好幾倍。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生的過電流比發(fā)生短路的可能性更大，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備的機(jī)械性損傷，這就要求在過電流的情況下，其保護(hù)裝置能可靠、準(zhǔn)確、有選擇性地、適時(shí)地切除電源。通常過電流保護(hù)是采用過電流繼電器與接觸器配合動(dòng)作的方法來實(shí)現(xiàn)的，即電流繼電器線圈串聯(lián)在被保護(hù)電路中，電路電流達(dá)到其額定值時(shí)，過電流繼電器動(dòng)作，其動(dòng)斷觸點(diǎn)串聯(lián)在接觸器控制回路中，由接觸器去切斷電源。 3-2 異步電動(dòng)機(jī)五、電動(dòng)機(jī)的保護(hù) 3過載保護(hù) 電動(dòng)機(jī)長期過載運(yùn)行，其繞組溫升將超過規(guī)定的允許值，會(huì)加速繞組絕緣老化而縮短使用壽命，嚴(yán)重過載還會(huì)使電動(dòng)機(jī)很快損壞。因此必須為電動(dòng)機(jī)設(shè)置長期運(yùn)行過載保護(hù)裝置，常用的過載保護(hù)裝置是熱繼電器。由于熱繼電器存在熱慣性，所以在使用熱繼電器為電動(dòng)機(jī)作過載保護(hù)的同時(shí)，還應(yīng)設(shè)置短路保護(hù)，并且作短路保護(hù)的熔