工廠電氣控制設(shè)備-1課件

1、工廠電氣控制設(shè)備機電教研室 盧青波鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣電子工程系緒論課程的性質(zhì)和任務(wù)電力拖動的組成電氣控制技術(shù)的發(fā)展概況控制技術(shù)的發(fā)展過程電器產(chǎn)品的發(fā)展緒論1.課程的性質(zhì)和任務(wù) “工廠電氣控制設(shè)備”是一門實踐性較強的 專業(yè)課。該技術(shù)在生產(chǎn)過程、科學(xué)研究及其他各領(lǐng)域 應(yīng)用十分廣泛。2.主要內(nèi)容 以電動機或其他執(zhí)行電器為控制對象， 介紹電氣控制的基本原理、線路、程序及控制裝置 的設(shè)計方法。緒論3.基本任務(wù)： 1）熟悉常用控制電器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、用途及型號，達到能正確使用和選用的目的。 2）熟練掌握電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)，具有對一般電氣控制線路的獨立分析能力. 3）熟悉典型生產(chǎn)設(shè)備電氣控制系統(tǒng)

2、，具有從事電氣設(shè)備的安裝、調(diào)試、運行和維護的能力。 4）具有設(shè)計和改進一般生產(chǎn)設(shè)備電氣控制線路的基本能力。 緒論電氣控制設(shè)備的發(fā)展概況在控制方法上主要是從手動控制到自動控制； 在控制功能上是從簡單到復(fù)雜（智能化）； 在操作方式上由笨重到輕巧（信息化處理）； 從控制原理上，由單一的有觸點硬接線繼電器控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向以微處理器或計算機為中心的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)。 目前，電氣控制技術(shù)已發(fā)展為集微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、測試技術(shù)和可靠性技術(shù)為一體的綜合技術(shù)。緒論控制技術(shù)的發(fā)展過程電氣產(chǎn)品的發(fā)展第一節(jié) 低壓電器基本知識電器：凡是對電能的生產(chǎn)、輸送、分配和應(yīng)用能起到切換、控

3、制、調(diào)節(jié)、檢測以及保護等作用的電工器械，均稱為電器。低壓電器：低壓電器通常是指在交流1200V及以下、直流1500V及以下的電路中使用的電器。高壓電器：交流1200V以上、直流1500V以上。(一)低壓電器的分類按所控制的對象分為：低壓配電電器-用于配電系統(tǒng)中，有刀開關(guān)、熔斷器等。低壓控制電器-用于電力拖動自動控制系統(tǒng)和用電設(shè)備中，主要有接觸器、控制繼電器、主令開關(guān)、起動器、電磁鐵等。(一)低壓電器的分類按動作性質(zhì)分為：自動切換電器-這類電器有電磁鐵等動力機構(gòu)，按照指令、信號或參數(shù)變化而自動動作，使工作電路接通和切斷，如接觸器、自動開關(guān)等。非自動切換電器-這類電器沒有動力機構(gòu)，依靠人力或其他外

4、力來接通或切斷電路，如刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。(一)低壓電器的分類按工作原理分為：電磁式電器-依據(jù)電磁感應(yīng)原理來工作的電器，如交直流接觸器、各種電磁式繼電器等。非電量控制器-電器根據(jù)外力或某種非電物理量的變化而動作，如刀開關(guān)、行程開關(guān)、按鈕、速度繼電器壓力繼電器、溫度繼電器等。(一)低壓電器的分類按用途分為：控制電器-用來控制電動機的啟動、正反轉(zhuǎn)、制動、調(diào)速等動作的電器，如開關(guān)、信號控制電器、接觸器、繼電器、電磁啟動器、控制器等。保護電器-用于保護電路及用電設(shè)備，使其安全運行的電器。如熔斷器、電流繼電器、熱繼電器等。執(zhí)行電器-用來驅(qū)動生產(chǎn)機械運行或保持機械裝置在指定位置的電器。如電磁閥、電磁離合器

5、、電磁制動器等。(二)低壓電器的基本結(jié)構(gòu) 從組成上看，電器一般都具有兩個基本組成部分，即感測部分和執(zhí)行部分。感測部分大多是電磁機構(gòu)，執(zhí)行部分一般是觸頭。當觸頭分斷大電流電路時，一般還需要滅弧裝置。 1.電磁機構(gòu) 電磁機構(gòu)根據(jù)動作方式的不同分為直動式和轉(zhuǎn)動式。 電磁鐵分為直流電磁鐵和交流電磁鐵。直流電磁鐵的線圈通直流電，產(chǎn)生恒定磁通，鐵心中沒有磁滯損耗與渦流損耗，只有線圈本身的銅損，因此鐵心用電工純鐵或鑄鋼制成圓環(huán)形，線圈無骨架。交流電磁鐵為減少交變磁場在鐵心中產(chǎn)生的渦流和磁滯損耗，鐵心一般采用硅鋼片迭壓后鉚成，線圈有骨架，呈短粗形以增加散熱面積。 1.電磁機構(gòu) 單相交流電磁機構(gòu)的短路環(huán)的作用：

6、避免銜鐵震動和撞擊。2.觸頭機構(gòu)觸頭接觸形式：點接觸、線接觸、面接觸。2.觸頭機構(gòu)觸頭結(jié)構(gòu)形式：橋式觸頭、指形觸頭3.滅弧裝置電弧產(chǎn)生：在自然環(huán)境下斷開電路時，如果被斷開電路的電流（或電壓）超過某一數(shù)值時（根據(jù)觸頭材料的不同其值約在0.25-1A，12-20V之間），在觸頭間隙中就會產(chǎn)生電弧。滅弧的基本方法：電動力吹弧、磁吹滅弧、窄縫滅弧、柵片滅弧。交流接觸器的滅弧裝置采用電動力吹弧和柵片滅?。恢绷鹘佑|器則采用磁吹滅弧、窄縫滅弧。3.滅弧裝置(1)工作原理：觸頭斷開時產(chǎn)生電弧的同時，會產(chǎn)生如圖所示的磁場（右手螺旋定則），此時電弧相當于載流體，根據(jù)左手定則，磁場對電弧作用圖示的電動力將電弧拉斷，

7、從而起到滅弧作用。3.滅弧裝置(2)工作原理：觸頭回路(主回路)中串接有吹弧線圈(較粗的幾匝導(dǎo)線，其間穿以鐵心增加導(dǎo)磁性)，通電后會產(chǎn)生較大的磁通。觸頭分斷的瞬間產(chǎn)生的電弧就是載流體，它在磁通的作用下產(chǎn)生電磁力F將電弧拉長并冷卻從而滅弧。 3.滅弧裝置(3)工作原理：依靠磁場產(chǎn)生的電動力將電弧拉入用耐弧材料制成的狹縫中，加快散熱冷卻，從而達到滅弧目的。 第二節(jié) 接觸器定義：用于遠距離頻繁地接通或斷開交直流主電路及大容量控制電路的一種自動開關(guān)電器。分類：交流接觸器、直流接觸器。組成：電磁機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、釋放彈簧、觸頭彈簧、觸頭壓力彈簧、支架及底座等。(一) 接觸器的主要技術(shù)參數(shù)電流種類

8、：交流、直流。額定電壓：指主觸點的額定工作電壓直流有：24V、110V、220V、440V、660V交流有：127V、220V、380V、500V、660V額定電流：主觸點的額定電流額定通斷能力：主觸頭在規(guī)定條件下可靠地接通和分斷的電流值。線圈額定工作電壓：吸引線圈正常工作的電壓值 交流線圈：127V、220V、380V 直流線圈：110V、220V、400V(一)接觸器的主要技術(shù)參數(shù)允許操作頻率：每小時可以實現(xiàn)的最高操作次數(shù)，一般為600次/時、1200次/時；機械壽命（1000萬次以上）與電氣壽命（100萬次以上）線圈的起動功率和吸持功率：直流接觸器起動和吸持功率相等，交流接觸器起動功率為

9、吸持功率的5-8倍(二) 接觸器的常用型號空氣電磁式交流接觸器：CJ20、CJ21、CJ26、CJ29、CJ35、CJ40、LC1-D、3TB、3TF等。切換電容器接觸器：CJ16、CJ19、CJ41、CJX4、LC1-D等。直流接觸器：CZ18、CZ21、CZ22、CZ0等。(二)接觸器的常用型號(二)接觸器的常用型號(二) 接觸器的常用型號CJ20系列型號含義(二)接觸器的常用型號(二)接觸器的常用型號圖形符號及文字符號(三)幾款常見的接觸器(1)(三) 幾款常見的接觸器(2)(三) 幾款常見的接觸器(3)第三節(jié) 控制繼電器定義：繼電器是一種根據(jù)某種物理量的變化，使其自身的執(zhí)行機構(gòu)動作的電

10、器。它既可以用來改變控制線路的工作狀態(tài)，按照預(yù)先設(shè)計的控制程序完成預(yù)定的控制任務(wù)；也可以根據(jù)電路狀態(tài)、參數(shù)的改變對電路實現(xiàn)某種保護。組成：檢測機構(gòu)、中間機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)。檢測機構(gòu)的作用是接受外界輸入信號并將信號傳遞給中間機構(gòu)；中間機構(gòu)對信號的變化進行判斷、物理量轉(zhuǎn)換、放大等；當輸入信號變化到一定值時，執(zhí)行機構(gòu)(一般是觸頭)動作，從而使其所控制的電路狀態(tài)發(fā)生變化，接通或斷開某部分電路，達到控制或保護的目的。分類：按輸入信號可分為：電壓繼電器、電流繼電器、功率繼電器、速度繼電器，壓力繼電器、溫度繼電器等；按工作原理可分為：電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動式繼電器、電子式繼電器、熱繼電器等；按用途可分

11、為控制與保護繼電器；按輸出形式可分為有觸點和無觸點繼電器。 (一) 控制繼電器結(jié)構(gòu)電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理與電磁式的接觸器相似，它也是由電磁機構(gòu)和觸點系統(tǒng)兩個主要部分組成。電磁機構(gòu)由線圈、鐵心、銜鐵組成。觸點系統(tǒng)由于其觸點都接在控制電路中，且電流小，故不裝設(shè)滅弧裝置。它的觸點一般為橋式觸點，有常開和常閉兩種形式。另外，為了實現(xiàn)繼電器動作參數(shù)的改變，繼電器一般還具有改變釋放彈簧松緊和改變銜鐵開后氣隙大小的裝置。(一) 控制繼電器結(jié)構(gòu)繼電器與接觸器的區(qū)別繼電器：用于控制電路、電流小，沒有滅 弧裝置，可在電量或非電量的作用下動作。接觸器：用于主電路、電流大，有滅弧裝置，一 般只能在電壓作用下

12、動作。（一）控制繼電器結(jié)構(gòu)直流繼電器電磁機構(gòu)均為U形拍合式，鐵心和銜鐵均由電工軟鐵制成。交流繼電器的電磁機構(gòu)有U形拍合式、E形直動式、螺旋式等，鐵心與銜鐵均由硅鋼片疊制而成，且在鐵心柱端面上嵌有短路環(huán)。1.電磁機構(gòu)(一)控制繼電器結(jié)構(gòu)一般為橋式觸頭，有常開和常閉兩種形式，無滅弧裝置。2.觸頭系統(tǒng)3.調(diào)節(jié)裝置用以改變繼電器的動作參數(shù)。(二)電磁式繼電器的特性及主要參數(shù)（一）特性：繼電器輸出量隨輸入量變化的關(guān)系，即輸入-輸出特性。（二）主要參數(shù)：額定參數(shù)：額定電壓、額定電流動作參數(shù)：吸合電壓U0、釋放電壓Ur、吸合電流I0、釋放電流Ir整定值：動作參數(shù)的調(diào)整值返回參數(shù)：釋放值與吸合值的比值，用K表

13、示動作時間：一般為0.05-0.2S(三)電磁式電壓繼電器與電流繼電器電磁式繼電器反映的是電信號，當線圈反映電壓信號時，為電壓繼電器；當線圈反映電流信號時，為電流繼電器。其在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別主要在線圈上，電壓繼電器的線圈匝數(shù)多、導(dǎo)線細，而電流繼電器的線圈匝數(shù)少、導(dǎo)線粗。電磁式繼電器有交、直流之分，它是按線圈通過交流電還是直流電來區(qū)分的。1.電磁式電壓繼電器電磁式電壓繼電器線圈并接在電路電壓上，用于反映電路電壓大小。其觸頭的動作與線圈電壓大小直接有關(guān)，在電力拖動控制系統(tǒng)中起電壓保護和控制作用。按吸合電壓相對其額定電壓大小可分為過電壓繼電器和欠電壓繼電器。(1) 過電壓繼電器作用：用于過壓保護，當線圈

14、電壓高于其額定電壓時銜鐵吸合；當線圈電壓降到其釋放電壓時銜鐵釋放。因直流電路一般不會出現(xiàn)過電壓，故沒有直流過電壓繼電器，交流過電壓繼電器的吸合電壓調(diào)節(jié)范圍為：U0=（1.05-1.2）UN。(2) 欠電壓繼電器作用：用于欠電壓保護，當線圈電壓低于其額定電壓時銜鐵吸合；當線圈電壓很低時銜鐵釋放。直流欠電壓繼電器：U0=（0.3-0.5）UN，Ur=（0.07-0.2）UN交流欠電壓繼電器：U0=（0.6-0.85）UN，Ur=(0.1-0.35)UN2. 電磁式電流繼電器電磁式電流繼電器線圈串接在電路中，用于反映電路電流的大小。其觸頭的動作與否與線圈電流大小直接有關(guān)。按線圈電流種類有交流電流繼電

15、器和直流電流繼電器，按吸合電流大小可分為過電流繼電器和欠電流繼電器。(1)過電流繼電器作用：用于過流保護，當線圈電流高于其額定電流一定值時銜鐵吸合。通常：交流過電流繼電器的吸合電流 I0=（1.1-3.5）IN， 直流過電流繼電器的吸合電流 I0=（0.75-3）IN，(2)欠電流繼電器作用：用于欠電流保護，當繼電器線圈流過負載額定電流時，銜鐵吸合；當負載電流降低至繼電器的釋放電流時，銜鐵釋放。直流欠電流繼電器：I0=（0.3-0.65）IN，Ir=（0.1-0.2）IN無交流欠電流繼電器(四)電磁式中間繼電器實質(zhì)：是一種電磁式電壓繼電器特點：觸頭數(shù)量多作用：在電路中起增加觸頭數(shù)量和起中間放大

16、作用分類：直流中間繼電器、交流中間繼電器中間繼電器接線控制線圈接線控制線圈接線主觸點接線主觸點接線控制線圈典型的中間繼電器(五)常用的電磁式繼電器(1)直流電磁式通用繼電器：JT3、JT9、JT10、JT18等系列(五)常用的電磁式繼電器(2) 電磁式中間繼電器：JZ7、JDZ2、JZ14、MA406N、3TH系列等(五)常用的電磁式繼電器(3) 電磁式交、直流電流繼電器：JL3、JL14、JL15等系列(六)時間繼電器定義：輸入信號輸入后，經(jīng)一定的延時，才有輸出信號的繼電器。符號:KT按動作原理分：電磁式、空氣阻尼式、電動式與電子式。1.電磁式時間繼電器2. 時間繼電器的技術(shù)參數(shù)3. 時間繼

17、電器的圖形符號4. 常見的時間繼電器JS23系列空氣式時間繼電器(七)熱繼電器定義：利用測量元件被加熱到一定程度而動作的一種繼電器，是具有過載保護特性的過電流繼電器。長期過載、頻繁啟動、欠電壓、斷相運行均會引起過電流。作用：電動機或其他設(shè)備的長期過載保護和斷相保護。1.電氣控制對熱繼電器性能的要求具有合理可靠的保護特性具有一定的溫度補償動作電流可以方便地調(diào)節(jié)具有自動復(fù)位和手動復(fù)位功能2.雙金屬片熱繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)：熱元件、主雙金屬片、觸頭系統(tǒng)、動作機構(gòu)、復(fù)位按鈕、電流整定裝置和溫補元件等2.雙金屬片熱繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理工作原理 當電動機過載時，通過發(fā)熱元件1的電流使雙金屬片2向左

18、膨脹，2推動3，3帶動4順時針轉(zhuǎn)動，撥差5作順時針方向轉(zhuǎn)動，從而使動斷觸點斷開以切斷電路，電動機得到保護。圖中，感溫元件4用做溫度補償，調(diào)節(jié)旋鈕9用于整定動作電流。 3.熱繼電器的典型產(chǎn)品(1)典型產(chǎn)品:JR21、JRS1-3、JR36、JR21、 3UA5、3UA6、LR1-D、T系列等(2)主要參數(shù)：3.熱繼電器的典型產(chǎn)品3.熱繼電器的典型產(chǎn)品(3)熱繼電器的型號含義及圖形符號4.常見的熱繼電器4.常見的熱繼電器(八)速度繼電器定義：速度繼電器用來感受轉(zhuǎn)速。它的感受部分主要包括轉(zhuǎn)子和定子兩大部分，執(zhí)行機構(gòu)是觸頭系統(tǒng)。使用情況：速度繼電器常用于電機的降壓起動和反接制動(八)速度繼電器工作過程

19、：當被控電機轉(zhuǎn)動時，帶動繼電器轉(zhuǎn)子以同樣速度旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使定子克服外界反作用力轉(zhuǎn)動一定角度，轉(zhuǎn)速越高角度越大。當轉(zhuǎn)速高于設(shè)定值時，速度繼電器的觸點發(fā)生動作，當速度小于這一設(shè)定值時，觸點又復(fù)原。(八)速度繼電器機床上常用的速度繼電器有JY1型、JFZ0型兩種。一般速度繼電器的動作轉(zhuǎn)速為120r/min，觸頭復(fù)位轉(zhuǎn)速為100r/min以下。 第四節(jié) 其它常用電器刀開關(guān)熔斷器主令電器塑料外殼斷路器(一) 刀開關(guān)是一種手動電器，廣泛應(yīng)用于配電設(shè)備作隔離電源用，也用于直接起動籠型感應(yīng)電動機。刀開關(guān)安裝時，手柄應(yīng)該向上，不得倒裝，必須將電源線接在上端，負載線接在下端，以保證安全。 刀開關(guān)按照極數(shù)可

20、以分為單極刀開關(guān)、雙極刀開關(guān)和三極刀開關(guān)； (二) 組合開關(guān)其操作是左右旋轉(zhuǎn)的平面操作，所以又稱為轉(zhuǎn)換開關(guān)。 一般用于電氣設(shè)備中，非頻繁地接通與分斷電路，換接電源和負載，測量三相電壓以及控制小容量感應(yīng)電動機的正反轉(zhuǎn)和星-三角減壓氣動。 (二) 組合開關(guān) (三) 熔斷器定義：當流過其電流值超過規(guī)定值一定時間后，以它本身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化而分斷電路的電器。作用：用于低壓配電系統(tǒng)及用電設(shè)備中作短路和過電流保護。工作原理：熔體串接在電路中，負載電流流經(jīng)熔體，當電路發(fā)生短路或過電流時，通過熔體的電流使其發(fā)熱，從而自行熔斷而切斷電路。1.主要技術(shù)參數(shù)及典型產(chǎn)品(1)主要技術(shù)參數(shù)：額定電壓額定電流極限分斷

21、能力熔斷電流1.主要技術(shù)參數(shù)及典型產(chǎn)品螺旋式：RL6、RL7、RL96、RLS2系列帶斷相保護螺旋式：RL1B系列半導(dǎo)體器件保護用：NGT系列型號含義2.常見的熔斷器(1)2.常見的熔斷器(2)2.常見的熔斷器(3)2.常見的熔斷器(4)(四) 開啟式負荷開關(guān)俗稱膠蓋瓷底刀開關(guān)，主要用于電氣照明電路，電熱電路的控制開關(guān)，也可用作分支電路的配電開關(guān)。(五) 控制按鈕 控制按鈕是一種接通或分斷小電流電路的主令電器，其結(jié)構(gòu)簡單應(yīng)用廣泛。觸頭允許通過的電流較小一般不超過5A，主要用在低壓控制電路中手動發(fā)出控制信號。 控制按鈕由按鈕帽，復(fù)位彈簧，橋式動、靜觸頭和外殼等組成。一般為復(fù)合式即同時具有常開、常閉觸頭。按下時常閉觸頭先斷開，然后常開觸頭閉合。去掉外力后在恢復(fù)彈簧的作用下，常開觸頭斷開，常閉觸頭復(fù)位(五) 控制按鈕(五)