第1章-電氣控制基礎

第一章電氣控制基礎l核心是掌握繼電器、接觸器、按鈕開關等常規(guī)控制電器的動作執(zhí)行特點，由此對一般繼電接觸控制電路進行分析和設計。1.1常用電器元件電器定義：一種能調(diào)節(jié)、控制和保護電路的設備。一、電器的基本知識按電壓范圍分：低壓電器：用于交流1200V、直流1500V級以下高壓電器：交流1200V以上、直流1500V以上按動作原理分：手動電器：刀開關、按鈕、轉(zhuǎn)換開關自動電器：斷路器、接觸器、繼電器按用途分：低壓配電器：刀開關、斷路器、熔斷器等低壓控制電路：接觸器、繼電器、控制器、按鈕等按工作原理分：電磁式電器非電量控制電器常用低壓電器磁電式電器基礎1.電磁機構——將電磁能轉(zhuǎn)換為機械能并帶動觸頭動作。

組成

原理：線圈通入電流，產(chǎn)生磁場，經(jīng)鐵芯、銜鐵和氣隙形成回路，產(chǎn)生電磁力，將銜鐵吸向鐵芯。

鐵芯銜鐵線圈交流：硅鋼片疊加直流：整塊鑄鐵或鑄鋼直動式轉(zhuǎn)動式電壓線圈：并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多、導線細。電流線圈：串聯(lián)在電路中，匝數(shù)少、導線粗。交流線圈：短而粗，有骨架。直流線圈：細而長，無骨架。2.短路環(huán)——減小銜鐵吸合時產(chǎn)生的振動和噪音。3.觸頭系統(tǒng)——通過觸頭的開合控制電路通、斷。類型

材料：一般采用銅材料制成；對于小容量電器常用銀質(zhì)材料制成橋式觸頭指形觸頭4.滅弧系統(tǒng)

電?。洪_關電器切斷電流電路時，觸頭間電壓大于10V，電流超過80mA時，觸頭間會產(chǎn)生藍色的光柱，即電弧。

電弧的危害：

延長了切斷故障的時間；

高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞；

形成飛弧造成電源短路事故。

滅弧措施：吹弧、拉弧、長弧割短弧、多斷口滅弧、利用介質(zhì)滅弧、改善觸頭表面材料。常用電磁機構的形式觸點接觸形式——點接觸、線接觸、面接觸觸點常開觸點——斷開，理想情況下，接觸電阻無窮大常閉觸點——閉合，理想情況下，接觸電阻為零觸點示意圖請記住：電磁機構與觸點機構沒有電的聯(lián)系，只有磁場的聯(lián)系，所以只需要手動、較小的電流或電壓就可以控制大電壓電路的通斷。這么做有什么好處呢？二、接觸器用來自動地接通或斷開大電流電路的自動電器。分——交流接觸器、直流接觸器。接觸器是利用電磁吸力的原理工作的電磁機構——吸引線圈、鐵心、銜鐵觸頭系統(tǒng)——主觸點、常開常閉輔助觸點1、2，3、4是靜觸點5、6是動觸點7、8是吸引線圈9、10分別是動、靜鐵心11是彈簧1、2之間是常閉觸點3、4之間是常開觸點7、8之間是線圈接觸器的表示符號接觸器學習重點分清主觸點、輔助觸點主觸點用于接通主電路（大電流、電壓）輔助觸點用于接通控制電路（小電流、電壓）分清常閉、常開觸點任何開關都有使用頻率~~~M3~電機接觸器動作過程線圈通電銜鐵被吸合觸點閉合電機接通電源線圈輔助觸點鐵心銜鐵主觸點常閉常開彈簧電源接觸器電路中間繼電器、熱繼電器、時間繼電器、速度繼電器等繼電器——用于控制電路、電流小，沒有滅弧裝置可在電或非電作用下動作。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動作。與接觸器的區(qū)別三、繼電器1、中間繼電器KA表示電磁式繼電器的圖形符號AAA2、熱繼電器FR表示，一般只用動斷觸點，沒有線圈。用于過載保護a）感受部分結構示意b）圖文符號用雙金屬片，線膨脹系數(shù)不同，受熱后彎曲，驅(qū)動執(zhí)行機構雙金屬1，發(fā)熱元件2，推動導板3向左推動執(zhí)行機構，觸點發(fā)生動作從而切斷主電路。1-1.接線端子2-主雙金屬片3-熱元件4-推動導板5-補償雙金屬片

6-常閉觸頭7-常開觸頭8-復位調(diào)節(jié)螺釘9-動觸頭

110-復位按鈕11-偏心輪12-支撐件13-彈簧

3、時間繼電器

當吸引線圈通電或斷電后其觸點經(jīng)過一定延時再動作的繼電器。符號，KT電磁式、阻尼式、電子式a）結構示意b）圖文符號空氣阻尼通電延時型時間繼電器直流電磁式時間繼電器空氣阻尼時間繼電器電動式時間繼電器4）速度繼電器用途

速度繼電器主要用于電動機的反接制動控制。結構及工作原理符號a）外形b）結構圖KSKSb）常開觸點c）常閉觸點a）轉(zhuǎn)子KSnn四、刀開關與低壓斷路器1、低壓開關電器

刀開關分為單刀、雙刀、三刀三種，擲向可分為單擲、雙擲兩種。刀開關的缺點是：不宜帶負載切斷電源，電源電壓消失后，不能自動復原。QQQQ雙擲刀開關單擲刀開關動觸點（刀片）靜觸點（刀座）2、低壓斷路器

功能：不頻繁通斷電路，并能在電路過載、短路及失壓時自動分斷電路。

特點：操作安全，分斷能力較高。

分類：框架式（萬能式）和塑殼式（裝置式）

結構：觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、脫扣機構、傳動機構。BEAConfidential.|30塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過電流脫扣器4．分勵脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕動作原理:五、熔斷器選擇熔體：對于無沖擊電流的電路：如照明電路，

IFN≥I

(I為電路的最大電流)

對于有沖擊電流的電路：如電動機的起動，

IFN≥(1.5～3)IMN

(b)結構六、主令電器1、控制按鈕按鈕開關的外形和符號(a)外形圖常閉觸點常開觸點復位彈簧支柱連桿常閉靜觸頭橋式動觸頭常開靜觸頭外殼4SBSBSB結構符號名稱常閉按鈕(停止按鈕)常開按鈕(起動按鈕)復合按鈕1234123按鈕帽在按下按鈕帽令其動作時，首先斷開常閉觸頭，再通過一定行程后才接通常開觸頭；松開按鈕帽時，復位彈簧先將常開觸頭分斷，通過一定行程后常閉觸頭才閉合。按鈕2、行程開關用途行程開關又稱限位開關或位置開關，它利用生產(chǎn)機械運動部件的碰撞，使其內(nèi)部觸點動作，分斷或切換電路，從而實現(xiàn)生產(chǎn)機械的自動往復控制或限位保護結構結構與按鈕類似，但其動作要由機械撞擊。行程開關的外形符號(b)示意圖未撞擊撞擊(a)外形圖SQ常開觸點：常閉觸點：SQ(c)符號：主電路：一臺電機正反轉(zhuǎn)向右工作臺撞塊向右（電機正轉(zhuǎn)）ABSTA1STA2STB1STB2例:工作臺前進、后退往復運動動作原理:運動部件撞擊產(chǎn)生動作除按鈕、行程開關等常用接觸式主令電器外，還大量使用：紅外線光電開關、接近開關等。習題接觸器的主要結構有哪些？在電動機的控制電路中，熱繼電器與熔斷器各起什么作用？兩者能否相互替換？為什么？中間繼電器的作用是什么？中間繼電器與接觸器有何異同？低壓斷路器具有哪些脫扣裝置？分別說明其功能。1.點動控制2.連續(xù)運行控制3.點動長動組合控制4.順序連鎖控制5.互鎖控制6.位置原則控制7.時間原則控制8.速度原則的控制線路9.多點控制三相交流電源的引入線用L1、L2、L3表示三相動力電器的引出線分別按U、V、W等表示直接起動——小容量電機降壓起動——大容量電機第二節(jié)電器控制的基本線路主電路:開關、熔斷器、接觸器的主觸頭、熱繼電器的熱元件。與被控制電動機相串聯(lián)?？刂齐娐?按鈕、接觸器線圈、熱繼電器常閉觸點。接在兩相之間，控制電路中的電流較小。起動控制過程：按下按鈕SB接觸器線圈KM得電KM主觸頭閉合電動機運轉(zhuǎn)；主電路FRKMSB控制電路FRM3~QFUL1L2L3KM停止控制過程：松開按鈕SB接觸器線圈失電KM主觸頭打開電動機停轉(zhuǎn)。1、點動控制怎么實現(xiàn)過載保護呢？2、連續(xù)運行控制3～熔斷器FU交流接觸器KM組合開關Q按扭SBSB1SB235熱繼電器FRM421主電路控制電路SB1KMSB2FRKMFRKMFUQ3~M..熔斷器熱繼電器發(fā)熱元件開關接觸器主觸點起動按鈕停止按鈕接觸器線圈接觸器輔助觸點熱繼電器動斷觸點起停控制原理圖合上開關QSKM輔助觸點閉合，自鎖。按下起動按鈕SB2

,KM線圈通電，KM主觸頭閉合，電動機運轉(zhuǎn)。KMFRKM..KMSB1SB2..控制電路通電轉(zhuǎn)動KM主電路FR3~MFUQ起動控制自鎖

利用自身輔助觸點，維持線圈通電的作用稱自鎖松開起動按鈕SB2，線圈仍保持通電狀態(tài)，電機連續(xù)運轉(zhuǎn)。FRKM..KMSB1SB2..控制電路通電KM轉(zhuǎn)動主電路FR3~MFUQ起動控制轉(zhuǎn)動

停轉(zhuǎn)FRKM..SB1SB2KM..控制電路通電主電路FRFUQ3~M斷電KM去掉KM輔助觸點,實現(xiàn)點動控制。KM線圈斷電電動機停轉(zhuǎn)。KM輔助觸頭斷開，取消自鎖。按下停止按鈕SB1主觸頭（KM）斷開停車控制零壓、欠壓保護（不能自動恢復）SB1KMSB2FRKMFRKMFUQ3~M..熱繼電器過載保護熔斷器短路保護接觸器熱繼電器動斷觸點主電路控制電路電動機的保護電動機的保護

短路保護是因短路電流會引起電器設備絕緣損壞產(chǎn)生強大的電動力，使電動機和電器設備產(chǎn)生機械性損壞，故要求迅速、可靠切斷電源。通常采用熔斷器FU。

過載保護是在電機工作時，若因負載過重而使電流增大，但又比短路電流小。此時熔斷器起不了保護作用，應進行過載保護。常采用熱繼電器FR保護。

欠壓是指電動機工作時，電路電壓減少甚至使電動機停轉(zhuǎn)，失壓(零壓)是指電源電壓消失而使電動機停轉(zhuǎn)，在電源電壓恢復時，電動機可能自動重新起動(亦稱自起動)，易造成人身或設備故障。通常采用繼電器、接觸器控制進行保護。常用的失壓和欠壓保護有：對接觸器實行自鎖?？刂埔螅狐c動，長動3.點動長動組合控制SB2：為連續(xù)按鈕SB3：為點動按鈕方法一：加復合按鈕復合按鈕按下起動按鈕SB2，電動機運轉(zhuǎn)，松開SB2，電動機繼續(xù)連續(xù)運行。長動：(1)使接觸器線圈KM通電；(2)使KM不能自鎖。點動：按下SB3電機運轉(zhuǎn)松開SB3電機停轉(zhuǎn)SB3的作用：控制要求：點動，長動SB2為連續(xù)按鈕SB3為點動按鈕SB3常閉應串入KA中SB3常閉方法二：加中間繼電器（KA）M3~ABCKMFU按下SB2線圈KA通電電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)按下SB3電機運轉(zhuǎn)松開SB3電機停轉(zhuǎn)SB3：點動SB2：連續(xù)運行點動+連續(xù)運行控制規(guī)律：

電動機連續(xù)運行與點動控制的關鍵環(huán)節(jié)是自鎖觸點是否接入：若能實現(xiàn)自鎖，則電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)；若斷開自鎖回路，則電動機實現(xiàn)點動控制。

以下控制電路能否實現(xiàn)即能點動、又能連續(xù)運行思考不能點動！點動也自保KMSB1KMSB2KHSBABAB控制要求：

A啟動后B才能啟動4、順序連鎖控制線路在B中串A的動合觸點?？刂埔螅?/p>

B停后A才能停在A中并B的動合觸點。按順序控制的線路串動合觸點并動合觸點按鈕順序控制規(guī)律當要求甲接觸器工作后方允許乙接觸器工作，則在乙接觸器線圈電路中串入甲接觸器的動合觸點，與關系。當要求乙接觸器線圈斷電后方允許甲接觸器線圈斷電，則將乙接觸器的動合觸點并聯(lián)在甲接觸器的停止按鈕兩端（短接停止按鈕），或關系。時間順序控制要求：第一臺電動機起動后過10s第二臺電動機才能起動。控制要求：第一臺電動機起動后過10s第二臺電動機才能起動?？刂埔螅旱谝慌_電動機起動后過10s第二臺電動機才能起動?？刂埔螅旱谝慌_電動機起動后過10s第二臺電動機才能起動?？刂埔螅赫⒎崔D(zhuǎn)用任意改變兩相來實現(xiàn)問題：正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)必須先按停止按鈕；切亮起動按鈕不能同時按下，否則短路。正反轉(zhuǎn)控制線路5、互鎖控制線路（正、反轉(zhuǎn)控制）SB1停止按鈕SB2正轉(zhuǎn)按鈕SB3反轉(zhuǎn)按鈕互鎖保護正反轉(zhuǎn)控制在同一時間只允許一個接觸器工作，互鎖串入對方的動斷輔助觸點接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)控制線路觸點互鎖也要先停：正轉(zhuǎn)---停---反轉(zhuǎn)復合聯(lián)鎖正、反轉(zhuǎn)控制觸點互鎖加按鈕互鎖串入對方按鈕的動斷輔助觸點復合聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路按鈕互鎖可直接正反轉(zhuǎn)雙重互鎖：觸點的電氣互鎖按鈕的機械互鎖用復合按鈕控制規(guī)律當要求甲接觸器工作時，乙接觸器就不能工作，此時應在乙接觸器的線圈電路中串入甲接觸器的動斷輔助觸點。當要求甲接觸器工作時乙接觸器不能工作，而乙接觸器工作時甲接觸器不能工作，此時應在兩個接觸器的線圈電路中互串入對方的動斷輔助觸點。主電路：一臺電機正反轉(zhuǎn)向右工作臺撞塊向右（電機正轉(zhuǎn)）ABSTA1STA2STB1STB2例:工作臺前進、后退往復運動動作原理:運動部件撞擊產(chǎn)生動作6、位置原則控制線路對比此圖和互鎖，你會看到他們及其相似PPT圖和書圖1-36有何區(qū)別？7、時間原則的控制線路(電機降壓啟動)串電阻降壓起動（兩幅圖有什么不同？？）KM1、KM3得電為YKM1、KM2得電為△星—三角降壓起動控制線路對比此圖和兩電動機順序起動，有何區(qū)別？兩電動機順序起動星—三角降壓起動控制線路

8、速度原則的控制線路（反接制動）KM1得電為正常運行KM2得電為反接制動KM1、KM2不同時得電速度降低到一定程度必須切斷電源（由速度繼電器實現(xiàn)）電動機單向運行的反接制動電動機可逆運行的反接制動兩地控制9、多點控制起動按鈕并聯(lián)停止按鈕串聯(lián)三相電機兩地控制線路73

開啟信號約束條件:當要求幾個條件同時滿足時，電器元件的線圈才得電，可采用幾個常開觸點與電器元件的線圈串聯(lián)。在幾個條件中，只要其中一個條件成立，所控制的線圈就得電，可用幾個常開觸點并聯(lián)。關斷約束條件:在幾個條件中，只要其中一個條件成立，所控制的電器線圈就將斷電，可用幾個常閉觸點串聯(lián)。當要求幾個條件同時存在時，線圈才斷電，可用幾個常閉觸點并聯(lián)。

741.選用典型環(huán)節(jié)。2.合理設計電路：①設計電氣原理圖時，還要考慮工程施工的要求。設計時注意事項75②減少控制觸點，提高可靠性例如:圖a電路中，繼電器線圈電流需要依次流過多個觸點。圖b的控制電路每一個繼電器線圈電流僅流過一個觸點，可靠性得到提高。76③正確連接線圈

電壓線圈通常不串聯(lián)使用，即使是兩個同型號電壓線圈也不能采用串聯(lián)施加額定電壓之和，以免電壓分配不勻引起工作不可靠。 對于電感較大的電器線圈，例如電磁閥、電磁鐵或直流電機勵磁線圈等則不宜與相同電壓等級的接觸器或中間繼電器直接并聯(lián)工作，否則在接通或斷開電源時會造成后者的誤動作。77④注意避免出現(xiàn)寄生回路

一、控制要求

C650由三臺三相籠型異步電動機拖動：主電動機M1、冷卻電動機M2和刀架快速移動電動機M3。

從車削工藝要求出發(fā)，對各電動機的控制主要要求：

（1）主電動機M1：由它完成主運動的驅(qū)動，要求：直接起動連續(xù)運行方式，并有正向點動功能以便調(diào)整，能正反轉(zhuǎn)以滿足螺紋加工需要，停車時帶有電氣制動。第三節(jié)C650臥式車床電氣控制線路分析

（2）冷卻電動機M2。

用以加工時提供冷卻液，采用直接起動、單向運行、連續(xù)工作方式。

（3）快速移動電動機M3。單向點動、短時工作方式。從對M2/M3的要求看，與M1無關

（4）要求有局部照明和必要的電氣保護與聯(lián)鎖。二、電氣控制線路分析SB1：M1正向起動SB2：M1反向起動SB4：總停止SB6：主電機點動KM：去除R，長動KM3：M1正轉(zhuǎn)KM4：M1反轉(zhuǎn)KS1：M1正轉(zhuǎn)動作KS2：M1反轉(zhuǎn)動作

1.主電動機點動調(diào)整控制：

按下按鈕SB6，接觸器KM3得電吸合，它的主觸點閉合，電動機的定子繞組經(jīng)限流電阻R與電源接通，電動機在較低速度下起動。M1