電氣控制技術(shù)及應(yīng)用（第2版）高職全套教學(xué)課件

第一單元電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)全套可編輯PPT課件電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)的典型控制技術(shù)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用應(yīng)用實(shí)踐目錄Contents任務(wù)1認(rèn)識(shí)常用低壓電器任務(wù)2識(shí)讀電氣控制系統(tǒng)圖任務(wù)3掌握電氣控制環(huán)節(jié)與原則學(xué)思園地知深而行遠(yuǎn)低壓電器是電力系統(tǒng)中的基本元件,凡是用電的地方都離不開低壓電器。低壓電器是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要基礎(chǔ)單元,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有著不可替代的地位,其產(chǎn)品性能與質(zhì)量直接影響我國(guó)各行各業(yè)用電系統(tǒng)的安全可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,更涉及千家萬(wàn)戶的日常生活和人身安全。中華人民共和國(guó)成立的70多年,也是我國(guó)低壓電器披荊斬棘發(fā)展的70多年,其發(fā)展歷程大致可分為四個(gè)階段(見圖1-1)。一代代電器工作者以振興民族產(chǎn)業(yè)為己任,用精益求精、不斷創(chuàng)新的工匠精神,推動(dòng)我國(guó)低壓電器從無(wú)到有,從弱到強(qiáng),逐漸形成了較為完整的科研、設(shè)計(jì)、制造、選用體系,實(shí)現(xiàn)了“從簡(jiǎn)單模仿到自主創(chuàng)新”的質(zhì)的飛躍,中國(guó)成為全球低壓電器最大的生產(chǎn)制造國(guó)。學(xué)思園地隨著科技的發(fā)展,人們對(duì)低壓電器產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、使用壽命與產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等提出了更高的要求。作為一名電氣人,應(yīng)該不忘初心,堅(jiān)信“路雖遠(yuǎn),行則將至;事雖難,做則必成”,牢記使命,“駑馬十駕,功在不舍”,推動(dòng)中國(guó)電器沿著智能化、集成化、可通信化的道路發(fā)展。學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）熟悉按鈕、刀開關(guān)、接觸器、中間繼電器、熱繼電器、熔斷器等常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、工作原理、型號(hào)及正確選用的基礎(chǔ)知識(shí)。（2）能識(shí)讀相關(guān)的電氣原理圖和安裝接線圖。（3）懂得電氣控制技術(shù)常規(guī)的控制原則與控制環(huán)節(jié)。（4）認(rèn)識(shí)傳統(tǒng)電器,探究現(xiàn)代控制。任務(wù)1認(rèn)識(shí)常用低壓電器(1)生產(chǎn)中常用的低壓電器有哪些?它們有什么樣的結(jié)構(gòu)?又是如何實(shí)現(xiàn)控制功能的?(2)生活中用來(lái)接通和斷開電路的電器還有哪些?插座、燈開關(guān)屬于電器嗎?想一想一、電器的概念和分類低壓電器(電器)是電力拖動(dòng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成元件,控制系統(tǒng)的優(yōu)劣與所選用低壓電器的性能有直接的關(guān)系。低壓電器是指工作于交流50Hz額定電壓1200V以下、直流額定電壓1500V以下的,在電路中起通斷、保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)作用的電器。低壓電器的分類如下。1）低壓配電電器低壓配電電器是主要用于配電電路,對(duì)電路及設(shè)備進(jìn)行保護(hù)以及通斷、轉(zhuǎn)換電源或負(fù)載的電器,如刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器和斷路器。2）低壓控制電器低壓控制電器是主要用于控制電氣設(shè)備,使其達(dá)到預(yù)期要求的工作狀態(tài)的電器,如接觸器、控制繼電器、主令控制器。1.按用途或所控制的對(duì)象分類1）非自動(dòng)切換電器2）自動(dòng)切換電器依靠外力直接操作的電器稱為非自動(dòng)切換電器,如按鈕、刀開關(guān)等。依靠電器本身參數(shù)或外來(lái)信號(hào)(如電、磁、光、熱等)變化而自動(dòng)完成接通或分?jǐn)嗟碾娖鞣Q為自動(dòng)切換電器,如接觸器、繼電器和電磁鐵。2.按動(dòng)作方式分類1）有觸點(diǎn)電器有觸點(diǎn)電器具有機(jī)械可分?jǐn)嗟挠|點(diǎn)系統(tǒng),利用動(dòng)、靜觸點(diǎn)的接觸和分離來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的通斷控制。無(wú)觸點(diǎn)電器沒有可分?jǐn)嗟臋C(jī)械觸點(diǎn),主要利用功率晶體管的開關(guān)效應(yīng),即導(dǎo)通或截止來(lái)控制電路的阻抗,以實(shí)現(xiàn)電路的通斷與保護(hù)。2）無(wú)觸點(diǎn)電器3.按執(zhí)行機(jī)理分類1）電磁式電器2）非電磁式電器這類電器根據(jù)電磁感應(yīng)原理來(lái)工作,如交、直流接觸器,各種電磁繼電器、電磁鐵等。這類電器依靠外力或非電量的變化而動(dòng)作,如壓力繼電器、行程開關(guān)、速度繼電器、溫度繼電器等。4.按工作原理分類1.電磁機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)的主要作用是將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,帶動(dòng)執(zhí)行部分(觸點(diǎn))閉合或斷開,實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的通、斷控制。它由線圈、鐵心(靜鐵心)、銜鐵(動(dòng)鐵心)、鐵軛和空氣隙等部分組成。常見電磁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。知識(shí)提升知識(shí)提升圖1-2(a)所示電磁機(jī)構(gòu)的鐵心采用軟鐵,廣泛應(yīng)用于直流接觸器、繼電器。圖1-2(b)所示電磁機(jī)構(gòu)的鐵心采用硅鋼片疊壓而成,適用于交流接觸器。圖1-2(c)所示電磁機(jī)構(gòu)的銜鐵在線圈內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng),多用于交流接觸器、繼電器。電磁式電器正常工作時(shí),作用在銜鐵上的力有電磁吸力與反力,其中電磁吸力由電磁鐵機(jī)構(gòu)產(chǎn)生,反力則由復(fù)位彈簧和觸點(diǎn)彈簧產(chǎn)生。銜鐵良好吸合時(shí)要求電磁吸力大于反力,銜鐵復(fù)位時(shí)要求反力大于電磁吸力。電磁鐵機(jī)構(gòu)的電磁吸力為知識(shí)提升式中,F為電磁吸力,N;B為工作氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度,T;S為鐵心截面積,m2。值得注意的是,交流電磁鐵機(jī)構(gòu)在工作過程中,因?yàn)榻涣麟姰a(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按正弦規(guī)律變化,即B=Bmsinωt,所以交流電磁吸力F為知識(shí)提升由式(1-2)可知,交流電磁鐵機(jī)構(gòu)的電磁吸力F將在最大值與零之間變化。在一個(gè)周期內(nèi),交流電磁鐵機(jī)構(gòu)將發(fā)生兩次振動(dòng),產(chǎn)生了難以忍受的噪聲,污染環(huán)境;振動(dòng)還可能導(dǎo)致觸點(diǎn)彈跳而加重侵蝕,甚至發(fā)生熔焊。因此,必須采取有效措施消除或最大限度地削弱銜鐵的振動(dòng)現(xiàn)象。交流電磁鐵機(jī)構(gòu)常采用裂極結(jié)構(gòu),即在部分磁極表面套裝一個(gè)由導(dǎo)體制成的短路環(huán)(又稱分磁環(huán)),安裝位置如圖1-3所示。在鐵心端面裝設(shè)短路環(huán)后,氣隙磁通Φ分為兩部分,即不穿過短路環(huán)的Φ1

和穿過短路環(huán)的Φ2且Φ2

滯后于Φ1,它們不僅相位不同而且幅值不同。知識(shí)提升短路環(huán)消除振動(dòng)的原理分析如圖1-4所示。由這兩個(gè)磁通產(chǎn)生的電磁吸力F1

與F2在不同時(shí)刻經(jīng)過零點(diǎn)(如果短路環(huán)設(shè)計(jì)得比較合理,使Φ1、Φ2

的相位互差90°,并且F1、F2的大小近似相等),則合成的電磁吸力F就會(huì)相當(dāng)平坦,只要最小吸力大于反作用力,銜鐵就會(huì)牢牢地被吸住,不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。2.觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)觸點(diǎn)是電器的執(zhí)行機(jī)構(gòu),通過分、合動(dòng)作控制電路的通、斷,通常由銅制成。由于銅的表面容易氧化而生成一層氧化膜,氧化膜會(huì)使觸點(diǎn)接觸電阻增大,因此,對(duì)于小容量的電器,常采用銀作為觸點(diǎn)制作材料。銀觸點(diǎn)的氧化膜電阻率與純銀相似,從而避免觸點(diǎn)表面氧化、接觸電阻增大導(dǎo)致的接觸不良現(xiàn)象。觸點(diǎn)的接觸形式有點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸三種,如圖1-5所示。為使觸點(diǎn)接觸得更加緊密,減小接觸電阻,并消除觸點(diǎn)開始接觸時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng),可在觸點(diǎn)上安裝接觸彈簧。知識(shí)提升3.滅弧系統(tǒng)根據(jù)電流性質(zhì)的不同,電弧分為直流電弧和交流電弧。交流電弧有自然過零點(diǎn),所以容易被熄滅,而直流電弧則不易熄滅。通常采用的滅弧方式有電動(dòng)力滅弧、磁吹滅弧、柵片滅弧、滅弧罩與縱縫滅弧等,分述如下。（1）電動(dòng)力滅弧電動(dòng)力滅弧一般用于交流接觸器等交流電器。圖1-6所示為面接觸雙斷口觸點(diǎn)系統(tǒng)。雙斷口就是在一個(gè)回路中有兩個(gè)產(chǎn)生和斷開電弧的間隙。當(dāng)觸點(diǎn)打開時(shí),在斷口中產(chǎn)生電弧。兩觸點(diǎn)在弧區(qū)內(nèi)產(chǎn)生圖1-6中所示的磁場(chǎng)。根據(jù)左手定則,電弧電流要受到一個(gè)指向外側(cè)的力F的作用而向外運(yùn)動(dòng),迅速離開觸點(diǎn)而熄滅。這種滅弧方法效果較弱,多用于小容量的電器中。知識(shí)提升（2）磁吹滅弧在觸點(diǎn)電路中串入一個(gè)磁吹線圈,如圖1-7所示。該線圈產(chǎn)生的磁通經(jīng)過導(dǎo)磁夾板引向觸點(diǎn)周圍。在弧柱下方,兩個(gè)磁通是相加的;而在弧柱上方,兩個(gè)磁通相減。因此,在下強(qiáng)上弱磁場(chǎng)的作用下,電弧被拉長(zhǎng)并吹入滅弧罩中。引弧角與靜觸點(diǎn)相連接,其作用是引導(dǎo)電弧向上運(yùn)動(dòng),將熱量傳遞給滅弧罩,使電弧冷卻熄滅。知識(shí)提升（3）柵片滅弧柵片滅弧裝置有絕緣柵片與金屬柵片兩種。前者借助于拉長(zhǎng)電弧并使之在與絕緣柵片緊密接觸的過程中迅速冷卻。后者柵片彼此之間互相絕緣,安裝在電器觸點(diǎn)上方的滅弧罩內(nèi),如圖1-8所示。知識(shí)提升（4）滅弧罩與縱縫滅弧常采用耐弧的陶土、石棉水泥或耐弧塑料制造滅弧罩。有些滅弧罩還設(shè)有狹窄的縱縫,使電弧進(jìn)入后在與縫壁的緊密接觸中被冷卻,如圖1-9所示。這種滅弧方式多用于低壓直流接觸器。知識(shí)提升噴流熄弧法主要利用壓力流弧技術(shù),是滅弧的一種新技術(shù)。滅弧罩采用新材料(如BMC材料),在電弧高溫環(huán)境下產(chǎn)生氣體和壓力噴流,而帶有出氣口的半封閉滅弧小室,使產(chǎn)生的氣體返回出氣口,在室內(nèi)形成壓差驅(qū)動(dòng)電弧,噴流熄弧。該方法常與柵片滅弧裝置組合使用,如日本富士SC系列新型接觸器、三菱電機(jī)的斷路器等。知識(shí)提升二、非自動(dòng)切換電器生產(chǎn)和生活中的非自動(dòng)切換電器主要有控制按鈕、行程開關(guān)、刀開關(guān),分別介紹如下。控制按鈕簡(jiǎn)稱按鈕,是最常用的發(fā)布命令控制其他電器動(dòng)作,以及短時(shí)間接通或斷開小電流電路的電器。1)按鈕的結(jié)構(gòu)與原理按鈕為手動(dòng)控制電器,可做遠(yuǎn)距離電氣控制使用。以LA18、LA19系列按鈕為例,外形與電氣符號(hào)如圖1-10所示,其結(jié)構(gòu)如圖1-11所示。1.控制按鈕由于按鈕的觸點(diǎn)允許通過的電流不超過5A,所以不能用按鈕直接控制大電流電路,而是由按鈕發(fā)出命令給其他電器(如接觸器、繼電器等),再由它們來(lái)控制大電流電路。常態(tài)(未施加外力),即按鈕帽未受力時(shí),靜觸點(diǎn)與動(dòng)觸點(diǎn)保持?jǐn)嚅_的觸點(diǎn)稱為常開觸點(diǎn),靜觸點(diǎn)與動(dòng)觸點(diǎn)保持閉合的觸點(diǎn)稱為常閉觸點(diǎn)。2)按鈕的技術(shù)參數(shù)與型號(hào)含義常用按鈕的主要技術(shù)參數(shù)如下。(1)額定電壓。額定電壓是指觸點(diǎn)長(zhǎng)期正常工作能承受的最大電壓。(2)額定電流。額定電流是指在額定工作條件下觸點(diǎn)長(zhǎng)期連續(xù)工作的允許電流。按鈕的型號(hào)含義如圖1-12所示,常用按鈕的主要技術(shù)參數(shù)見表1-1。3)按鈕的選用按鈕通常用作短時(shí)間通、斷小電流電路的控制開關(guān)。其主要根據(jù)使用場(chǎng)合、所需的觸點(diǎn)數(shù)、觸點(diǎn)類型及顏色來(lái)選用。為便于識(shí)別各個(gè)按鈕的作用,避免誤操作,通常在按鈕帽上做出不同標(biāo)志或涂以不同顏色,用來(lái)表示按鈕的不同作用。國(guó)標(biāo)《機(jī)械電氣安全機(jī)械電氣設(shè)備第1部分:通用技術(shù)條件》(GB5226.1—2019)中對(duì)按鈕的顏色規(guī)定如下。(1)停止和急停按鈕:紅色,按紅色按鈕時(shí),使設(shè)備斷電、停車。(2)起動(dòng)按鈕:綠色。(3)點(diǎn)動(dòng)按鈕:黑色。(4)起動(dòng)與停止交替按鈕:必須是黑色、白色或灰色,不得使用紅色和綠色。(5)復(fù)位按鈕:必須是藍(lán)色;當(dāng)其兼有停止作用時(shí),必須是紅色。溫馨提示腳踏開關(guān)是將腳踏板、彈簧、操作按鈕和觸點(diǎn)裝置組合在一起,通過腳踏板可以直接施加外力到操作按鈕上,經(jīng)過一定行程實(shí)現(xiàn)通、斷電路的控制開關(guān)。腳踏開關(guān)的外形與結(jié)構(gòu)如圖1-13所示,其圖形、文字符號(hào)與型號(hào)含義如圖1-14所示。知識(shí)提升行程開關(guān)又稱位置開關(guān)或限位開關(guān),是一種利用機(jī)械外力的碰觸接通或分?jǐn)嘈‰娏麟娐返碾娖鳌?)行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)與原理行程開關(guān)在電路中的作用主要是限定運(yùn)動(dòng)部件的行程,從結(jié)構(gòu)來(lái)看,包括操作機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)和外殼。2.行程開關(guān)2)行程開關(guān)的技術(shù)參數(shù)與型號(hào)含義行程開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)如下。(1)額定電壓。額定電壓是指觸點(diǎn)正常工作能承受的最大電壓。(2)額定電流。額定電流是指在額定工作條件下,觸點(diǎn)長(zhǎng)期連續(xù)工作的允許電流。行程開關(guān)的型號(hào)含義如圖1-17所示,其主要技術(shù)參數(shù)見表1-2。3)行程開關(guān)的選用行程開關(guān)通常用作生產(chǎn)或生活裝置的運(yùn)動(dòng)方向、行程大小的位置控制,主要根據(jù)使用場(chǎng)合、工作行程或角度、環(huán)境條件等來(lái)選用。(1)行程開關(guān)應(yīng)牢固地安裝在設(shè)備的安裝板或機(jī)械本體上。(2)行程開關(guān)上的觸碰擋塊、推桿及滾輪的安裝位置要與設(shè)備控制的行程距離吻合。溫馨提示用于位置控制和限位控制的電器還有接近開關(guān)。接近開關(guān)是一種利用信號(hào)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)行程控制的無(wú)觸點(diǎn)電子開關(guān)。接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)是內(nèi)部嵌入了一塊電氣線路板和必要的電子器件,然后用環(huán)氧樹脂進(jìn)行封裝,最后通過引線進(jìn)行連接。常用的接近開關(guān)有電感式接近開關(guān)、電容式接近開關(guān)、磁感應(yīng)式接近開關(guān)、超聲波開關(guān)、光電開關(guān)等,如圖1-18所示。知識(shí)提升接近開關(guān)分為傳感接收、信號(hào)處理、驅(qū)動(dòng)輸出三部分,形狀有方形、圓形、槽形等,其電氣與文字符號(hào)如圖1-19所示。接線方式有兩線式(棕+、藍(lán)-)、三線式(棕+、藍(lán)-、黑或白)、四線式(棕+、藍(lán)-、黑、白),三線式接線方式如圖1-20所示。知識(shí)提升低壓刀開關(guān)簡(jiǎn)稱刀開關(guān),是具有明顯分?jǐn)帱c(diǎn)的常用電氣開關(guān),用于實(shí)現(xiàn)電路的不頻繁分?jǐn)嗉扒袚Q,以及負(fù)載與電源的隔離。1)刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)與原理刀開關(guān)是手動(dòng)電器中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單且應(yīng)用最早的低壓電器。它由操作手柄、動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)和絕緣底座等組成。刀開關(guān)的外形與結(jié)構(gòu)如圖1-21所示。3.刀開關(guān)刀開關(guān)種類很多,按操作手柄轉(zhuǎn)換方向可分為單擲和雙擲,按結(jié)構(gòu)不同分為封閉式、開啟式、熔斷器式等,按觸點(diǎn)數(shù)分為單極、雙極和三極。各型刀開關(guān)的電氣與文字符號(hào)如圖1-22所示。由于刀開關(guān)允許通斷的操作頻次較低,因此主要用在配電電路中作為電源引入的開關(guān)通常稱為隔離開關(guān)。刀開關(guān)開放式的結(jié)構(gòu)決定了它不具備滅弧功能,所以刀開關(guān)禁止帶負(fù)荷操作。2)刀開關(guān)的技術(shù)參數(shù)與型號(hào)含義刀開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)如下。(1)額定電壓。額定電壓是指主觸點(diǎn)長(zhǎng)期正常工作能承受的最大電壓。(2)額定電流。額定電流是指在額定工作條件下,主觸點(diǎn)長(zhǎng)期連續(xù)工作的允許電流。(3)分?jǐn)嗄芰?。分?jǐn)嗄芰κ侵冈O(shè)備允許通過的最大工作電流。刀開關(guān)的型號(hào)含義如圖1-23所示,其主要技術(shù)參數(shù)見表1-3。3)刀開關(guān)的選用選用刀開關(guān)時(shí),應(yīng)使其額定電壓大于或等于電路的額定電壓,其額定電流大于或等于電路的額定電流。當(dāng)用刀開關(guān)控制電動(dòng)機(jī)時(shí),其額定電流要大于電動(dòng)機(jī)額定電流的2~3倍。4)轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換開關(guān)也稱組合開關(guān),是刀開關(guān)的一種,但是其電氣符號(hào)為SA,不同于刀開關(guān)的QS。轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多觸點(diǎn)、多擋式,可以控制多條回路的電器。常見的轉(zhuǎn)換開關(guān)有HZ10、HZ5系列,其結(jié)構(gòu)、外形和電氣符號(hào)如圖1-24所示。轉(zhuǎn)換開關(guān)在電路中的觸點(diǎn)狀態(tài)如圖1-25所示。圖中的虛線表示操作位置,與虛線相交的位置上涂黑點(diǎn)表示觸點(diǎn)接通,沒有涂黑點(diǎn)表示觸點(diǎn)斷開。不同操作位置的各對(duì)觸點(diǎn)的通斷狀態(tài)表示在圖中的狀態(tài)表中(+表示閉合,-表示斷開)(1)刀開關(guān)安裝時(shí),手柄要向上,不得倒裝或平裝,避免刀開關(guān)手柄由于重力自動(dòng)下落而引起無(wú)動(dòng)作合閘。(2)接線時(shí),電源線接在刀開關(guān)的上端觸點(diǎn),負(fù)載線接在刀開關(guān)的下端觸點(diǎn)。溫馨提示知識(shí)提升1.鐵殼開關(guān)鐵殼開關(guān)又稱半封閉負(fù)荷開關(guān),常用的HH系列鐵殼開關(guān)的外形、結(jié)構(gòu)與型號(hào)含義如圖1-26所示。使用時(shí)注意,鐵殼開關(guān)的外殼應(yīng)該可靠接地,防止殼體漏電;接線時(shí)電源進(jìn)線在靜觸點(diǎn)的接線端子,負(fù)載接在熔斷器一側(cè)。知識(shí)提升2.倒順開關(guān)倒順開關(guān)又稱可逆轉(zhuǎn)換開關(guān),通過改變電源相序控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)及停止,其結(jié)構(gòu)與電氣符號(hào)如圖1-27所示,控制過程如圖1-28所示。三、自動(dòng)切換電器依靠電器感測(cè)部件的參數(shù)或信號(hào)變化而自動(dòng)執(zhí)行接通或分?jǐn)嚯娐返碾娖髦饕械蛪簲嗦菲?、熔斷器、接觸器、繼電器等。低壓斷路器又稱自動(dòng)空氣開關(guān)或自動(dòng)空氣斷路器,可用來(lái)分配電能、不頻繁地起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī),是低壓系統(tǒng)中常用的一種配電電器,集控制和多種保護(hù)功能于一體。低壓斷路器在電路中的作用是實(shí)現(xiàn)電路的短路、過載、欠壓和失壓保護(hù)。低壓斷路器的外形與電氣符號(hào)如圖1-29所示。1.低壓斷路器1)低壓斷路器的結(jié)構(gòu)與工作原理低壓斷路器主要由三部分組成:觸點(diǎn)和滅弧裝置,各種脫扣器(包括電磁脫扣器、欠壓脫扣器、熱脫扣器),操作機(jī)構(gòu)和自由脫扣機(jī)構(gòu)(包括鎖扣和搭鉤),如圖1-30所示。低壓斷路器的按鈕和觸點(diǎn)接線柱分別引出殼外,其余各組成部分均在殼內(nèi)。低壓斷路器在使用時(shí),接通按鈕閉合后,動(dòng)、靜觸點(diǎn)閉合,搭鉤被鎖扣鉤住,將觸點(diǎn)保持在閉合狀態(tài)。發(fā)熱元件與主電路串聯(lián),有電流流過時(shí)發(fā)出熱量,使熱脫扣器向上彎曲,發(fā)生過載時(shí),熱脫扣器彎曲通過杠桿將搭鉤推離鎖扣,動(dòng)、靜觸點(diǎn)受反作用彈簧的作用而迅速分開。電磁脫扣器有一個(gè)匝數(shù)很少的線圈與主電路串聯(lián),發(fā)生短路時(shí),電磁脫扣器銜鐵被吸引,從而向上推動(dòng)杠桿,將搭鉤推離鎖扣,最后也使觸點(diǎn)斷開。欠壓脫扣器有欠壓保護(hù)功能,這樣斷路器在電路發(fā)生過載、短路和欠壓時(shí)起到保護(hù)作用。如果要求手動(dòng)分?jǐn)?按下分?jǐn)喟粹o就可使觸點(diǎn)斷開。當(dāng)?shù)蛪簲嗦菲饔捎谶^載而斷開后,應(yīng)等待2~3min再重新合閘,以保證熱脫扣器回復(fù)原位。2)低壓斷路器的技術(shù)數(shù)據(jù)與型號(hào)含義(1)額定電壓。額定電壓是指斷路器的最大工作電壓。(2)額定電流。額定電流一般是指斷路器的額定持續(xù)電流。(3)通斷能力。通斷能力是指在規(guī)定條件下接通和分?jǐn)嗟淖畲箅娏髦?也稱額定短路通斷能力。(4)分?jǐn)鄷r(shí)間。分?jǐn)鄷r(shí)間是指切斷故障電流所需的時(shí)間,包括固有的斷開時(shí)間和燃弧時(shí)間。低壓斷路器的型號(hào)含義如圖1-31所示,DZ20系列塑殼式低壓斷路器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表1-4。3)低壓斷路器的選擇(1)低壓斷路器的額定電壓和額定電流應(yīng)大于或等于線路、設(shè)備的正常工作電壓和工作電流。(2)低壓斷路器的極限通斷能力應(yīng)大于或等于線路最大短路電流。(3)低壓斷路器的欠電壓脫扣器額定電壓應(yīng)等于線路額定電壓。(4)低壓斷路器的過電流脫扣器額定電流應(yīng)大于或等于線路的最大負(fù)載電流。(1)低壓斷路器的電流分為額定電流和電磁脫扣器電流,電磁脫扣器電流小于或等于額定電流。(2)正常時(shí)的工作電流應(yīng)該小于或等于電磁脫扣器電流。如果工作電流大于電磁脫扣器電流,則稱為過載。(3)安裝了三極低壓斷路器的電路中只要發(fā)生短路,都會(huì)使斷路器跳閘,分?jǐn)嗳嚯娐?。溫馨提示知識(shí)提升漏電保護(hù)斷路器通常稱為漏電開關(guān),是一種安全保護(hù)電器,其在線路或設(shè)備出現(xiàn)對(duì)地漏電或人身觸電時(shí)迅速自動(dòng)斷開電路,能有效地保證人身和線路的安全。常用的漏電保護(hù)斷路器的外形與電氣符號(hào)如圖1-32所示。知識(shí)提升1.結(jié)構(gòu)與原理漏電保護(hù)斷路器主要由零序電流互感器(TA)、漏電脫扣器(WS)、試驗(yàn)按鈕(SB)、操作機(jī)構(gòu)和外殼等組成,如圖1-33所示。2.選擇選擇漏電保護(hù)斷路器時(shí),應(yīng)參照普通低壓斷路器。3.注意事項(xiàng)為了經(jīng)常檢測(cè)漏電保護(hù)斷路器的可靠性,斷路器上設(shè)有試驗(yàn)按鈕,與一個(gè)限流電阻(R)串聯(lián)后跨接于兩相線路上。熔斷器廣泛用于供電線路和電氣設(shè)備中,是一種簡(jiǎn)單、有效的在短路和嚴(yán)重過載時(shí)起保護(hù)作用的保護(hù)電器。其種類很多,常用的有螺旋式、瓷插式、封閉式、快速熔斷式等。熔斷器的外形與電氣符號(hào)如圖1-34所示。2.熔斷器1)熔斷器的結(jié)構(gòu)與工作原理熔斷器主要由熔體和熔座兩部分組成,其結(jié)構(gòu)如圖1-35所示。熔體由低熔點(diǎn)的金屬材料(鉛、錫、鋅、銀、銅及其合金)制成絲狀或片狀,俗稱保險(xiǎn)絲。工作中,熔體串接于被保護(hù)電路,既是感測(cè)元件,又是執(zhí)行元件。熔座(或熔管)是由陶瓷、硬質(zhì)纖維制成的管狀外殼。熔座的作用主要是便于熔體的安裝并作為熔體的外殼,在熔體熔斷時(shí)兼有滅弧的作用。當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載故障時(shí),通過熔體的電流使熔體發(fā)熱,當(dāng)達(dá)到熔點(diǎn)時(shí),熔體自行熔斷,從而分?jǐn)喙收想娐?起到保護(hù)作用。2)熔斷器的技術(shù)參數(shù)與型號(hào)含義（1）熔斷器額定電壓（2）熔體額定電流（3）熔斷器額定電流（4）極限分?jǐn)嗄芰θ蹟嗥鞯男吞?hào)含義如圖1-36所示,常用熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)見表1-5。3)熔斷器的選擇熔斷器的選擇主要包括熔斷器類型、熔斷器額定電壓、熔斷器額定電流和熔體額定電流的確定。熔斷器的類型主要由電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)確定;熔斷器額定電壓應(yīng)該大于或等于實(shí)際電路的工作電壓;熔斷器額定電流應(yīng)大于所裝熔體的額定電流。確定熔體額定電流是選擇熔斷器的主要任務(wù),具體有如下幾條原則。(1)照明或電阻性負(fù)載線路的熔體:熔體額定電流≥支線中的工作電流之和。(2)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的熔體:熔體額定電流≥電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流÷2.5。如果電動(dòng)機(jī)起動(dòng)頻繁,則為:熔體額定電流≥電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流÷(1.6~2)。(3)幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)合用的總?cè)垠w:熔體額定電流=(1.5~2.5)×容量最大的電動(dòng)機(jī)的額定電流+其余電動(dòng)機(jī)的額定電流之和。(1)熔斷器的極限分?jǐn)嗄芰θQ于熔斷器的滅弧能力,與熔體額定電流無(wú)關(guān)。(2)為了防止發(fā)生熔斷器的越級(jí)熔斷,供電干線、支線間的熔斷器應(yīng)有良好的配合，即干線熔斷器的熔體電流應(yīng)該比支線大1~2個(gè)級(jí)差。溫馨提示接觸器是用于遠(yuǎn)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(dòng)切換電器。在大多數(shù)情況下,其控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī),也可用于其他電力負(fù)載,如電熱器、電焊機(jī)、電爐變壓器等。常用接觸器的外形與電氣符號(hào)如圖1-37所示。3.接觸器1)接觸器的結(jié)構(gòu)與原理根據(jù)接觸器主觸點(diǎn)通過電流的種類,接觸器可分為交流接觸器和直流接觸器。(1)交流接觸器。CJ20系列交流接觸器的結(jié)構(gòu)如圖1-38所示。其中,電磁機(jī)構(gòu)包括電磁線圈、鐵心和銜鐵。交流接觸器的工作原理如圖1-39所示。當(dāng)線圈通電后,線圈中的電流產(chǎn)生磁場(chǎng),使鐵心形成電磁吸力將銜鐵吸合。(2)直流接觸器。直流接觸器的結(jié)構(gòu)、工作原理與交流接觸器類似。直流接觸器也是由觸點(diǎn)系統(tǒng)、電磁機(jī)構(gòu)和滅弧裝置等部分組成,只不過鐵心由整塊鋼或鑄鐵制成,線圈是長(zhǎng)而薄的圓筒形。直流接觸器主要用來(lái)接通和分?jǐn)嘀绷黝~定電壓440V及以下、直流額定電流630A及以下的直流電路或控制直流電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)及反接制動(dòng)。2)接觸器的技術(shù)參數(shù)與型號(hào)含義接觸器的主要技術(shù)參數(shù)有額定電壓、額定電流、額定操作頻率等。(1)額定電壓(2)額定電流(3)線圈的額定電壓(4)額定操作頻率(5)接通和分?jǐn)嗄芰σ試?guó)產(chǎn)CJ20系列交流接觸器為例,接觸器的型號(hào)含義如圖1-40所示。3)接觸器的選用(1)接觸器類型的選擇。根據(jù)接觸器所控制的負(fù)載性質(zhì)選擇直流或交流接觸器。(2)額定電壓的選擇。接觸器的額定電壓應(yīng)大于或等于所控制線路的電壓。(3)額定電流的選擇。接觸器的額定電流應(yīng)大于或等于所控制負(fù)載的計(jì)算電流。負(fù)載的計(jì)算電流要考慮實(shí)際工作環(huán)境和工況。在電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、反接制動(dòng)控制線路中選擇接觸器時(shí),將接觸器主觸點(diǎn)的額定電流降低一個(gè)等級(jí)使用;在低壓控制系統(tǒng)中,380V的三相異步電動(dòng)機(jī)是主要控制對(duì)象,如果已知電動(dòng)機(jī)的額定功率,則控制該電動(dòng)機(jī)的接觸器額定電流大約是電動(dòng)機(jī)功率的2倍。(4)吸引線圈的額定電壓的選擇。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制回路的電壓選擇。(5)接觸器主輔觸點(diǎn)數(shù)量、種類的選擇。觸點(diǎn)數(shù)量、種類應(yīng)該滿足主輔電路控制線路的要求。(1)根據(jù)操作次數(shù)校驗(yàn)接觸器所允許的操作頻率。(2)接觸器的動(dòng)作值是指接觸器的吸合電壓(大于線圈額定電壓的85%)和釋放電壓(小于或等于線圈額定電壓的70%)。(3)對(duì)于起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)的負(fù)載,半小時(shí)峰值電流不能超過約定發(fā)熱電流。溫馨提示繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號(hào)的變化,使其執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的自動(dòng)控制電器。它具有感測(cè)元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu),當(dāng)感測(cè)元件的電量或非電量變化到要求值時(shí),執(zhí)行機(jī)構(gòu)便接通或斷開小電流(一般小于5A)控制電路,在電路中起著調(diào)節(jié)、保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器在傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛,隨著可編程控制器(PLC)的發(fā)展,控制繼電器逐漸被PLC的軟觸點(diǎn)代替。下面重點(diǎn)介紹幾種常用的繼電器。4.繼電器1)熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理來(lái)切斷電路的保護(hù)電器。熱繼電器是專門用來(lái)對(duì)連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)過載及斷相保護(hù),以防止電動(dòng)機(jī)因過熱而燒毀的一種保護(hù)電器。熱繼電器的外形與電氣符號(hào)如圖1-41所示。(1)熱繼電器的結(jié)構(gòu)與工作原理。熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片和觸點(diǎn)等組成如圖1-42所示。(2)熱繼電器的技術(shù)參數(shù)與型號(hào)含義。①熱繼電器整定電流熱繼電器整定電流是指熱元件允許長(zhǎng)期通過又不致引起熱繼電器動(dòng)作的電流值。②熱繼電器額定電流熱繼電器額定電流是指熱繼電器中可以安裝的熱元件的最大整定電流值。③熱元件額定電流熱元件額定電流是指發(fā)熱元件的最大整定電流值。以JR20型熱繼電器為例,熱繼電器的型號(hào)含義如圖1-43所示。(3)熱繼電器的選擇。選擇熱繼電器時(shí),主要是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的使用場(chǎng)合和額定電流來(lái)確定熱繼電器的型號(hào)及熱元件的額定電流等級(jí)。①一般情況可以選用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。對(duì)于三角形接法或電網(wǎng)均衡性差的電動(dòng)機(jī),宜選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。②熱元件額定電流=(0.95~1.05)×電動(dòng)機(jī)額定電流。(1)滿足電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行的要求。由于熱繼電器雙金屬片受熱膨脹的熱慣性及動(dòng)作機(jī)構(gòu)傳遞信號(hào)的惰性原因,熱繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作需要一定的時(shí)間。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間很短,熱繼電器觸點(diǎn)還未達(dá)到動(dòng)作時(shí)間電動(dòng)機(jī)起動(dòng)已經(jīng)結(jié)束,所以在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中或短時(shí)過載時(shí)熱繼電器不會(huì)動(dòng)作。(2)熱元件串接在電動(dòng)機(jī)定子繞組中,定子繞組電流即為流過熱元件的電流。溫馨提示2)時(shí)間繼電器時(shí)間繼電器是一種根據(jù)電磁原理或機(jī)械動(dòng)作原理來(lái)實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)系統(tǒng)延時(shí)接通或斷開的自動(dòng)切換電器。按其動(dòng)作原理與結(jié)構(gòu)不同,時(shí)間繼電器可分為電磁式、空氣阻尼式(氣囊式)、電子式和電動(dòng)式等。其按延時(shí)方式不同分為通電延時(shí)型與斷電延時(shí)型。常用的時(shí)間繼電器的外形與電氣符號(hào)如圖1-44所示。(1)時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu)與工作原理。時(shí)間繼電器利用控制機(jī)構(gòu)與觸點(diǎn)之間的錯(cuò)位動(dòng)作(控制環(huán)節(jié)與觸點(diǎn)動(dòng)作存在時(shí)間差)實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的控制操作。①空氣阻尼式時(shí)間繼電器。這里以JS7-A型時(shí)間繼電器為例說明空氣阻尼式時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu)與工作原理,其結(jié)構(gòu)如圖1-45所示?？諝庾枘崾綍r(shí)間繼電器是靠空氣的阻尼作用來(lái)進(jìn)行延時(shí)的。圖1-45(a)所示為通電延時(shí)型時(shí)間繼電器,當(dāng)線圈1通電后,鐵心2將銜鐵3吸合,同時(shí)推板5使微動(dòng)開關(guān)16立即動(dòng)作?；钊麠U6在塔形彈簧8的作用下,帶動(dòng)活塞14及橡皮膜10向上移動(dòng)。由于橡皮膜下方氣室的空氣稀薄,形成負(fù)壓,因此活塞桿不能迅速上移。當(dāng)空氣由進(jìn)氣孔13進(jìn)入時(shí),活塞桿才逐漸上移。當(dāng)移到最上端時(shí),杠桿7才使微動(dòng)開關(guān)15動(dòng)作。延時(shí)時(shí)間為自電磁鐵吸合線圈通電時(shí)刻起到微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作為止的這段時(shí)間。通過調(diào)節(jié)螺釘12來(lái)改變進(jìn)氣孔的大小,就可以調(diào)節(jié)延時(shí)時(shí)間。當(dāng)線圈斷電時(shí),銜鐵在反力彈簧4的作用下將活塞推向最下端。因活塞被往下推時(shí),橡皮膜下方氣室內(nèi)的空氣都通過橡皮膜10、弱彈簧9和活塞肩部所形成的單向閥,經(jīng)上氣室縫隙順利排掉,因此延時(shí)與不延時(shí)的微動(dòng)開關(guān)15與16都能迅速?gòu)?fù)位。將電磁機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)180°安裝后,可得到圖1-45(b)所示的斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器。它的工作原理與通電延時(shí)型相似,微動(dòng)開關(guān)15是在吸合線圈斷電后延時(shí)動(dòng)作的。②電子式時(shí)間繼電器。電子式時(shí)間繼電器也稱晶體管式時(shí)間繼電器,具有延時(shí)范圍廣(最長(zhǎng)3600s)、精度高(一般為5%左右)、體積小、耐沖擊、調(diào)節(jié)方便和壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。其是利用RC電路中電容電壓不能躍變、只能按照指數(shù)規(guī)律逐漸變化的規(guī)律(電阻尼特性)獲得延時(shí)的。所以,只要改變充電回路的時(shí)間常數(shù)即可改變延時(shí)時(shí)間?，F(xiàn)以電子式時(shí)間繼電器(通電延時(shí)型)為例進(jìn)行說明,其電路如圖1-46所示。(2)時(shí)間繼電器的技術(shù)參數(shù)與型號(hào)含義。①觸點(diǎn)額定電壓、額定電流。②線圈額定電壓。線圈額定電壓常采用交流36V、127V、220V、380V。③延時(shí)范圍。常用的延時(shí)范圍有0.1~1.5s、0.5~5s、1~10s、2~20s等。以我國(guó)生產(chǎn)的JS23系列時(shí)間繼電器為例,繼電器的型號(hào)含義如圖1-47所示。(3)時(shí)間繼電器的選用。①時(shí)間繼電器的延時(shí)方式:通電延時(shí)、斷電延時(shí)。②觸點(diǎn)返回時(shí)間:小于0.2s。③時(shí)間繼電器的延時(shí)范圍和精度:當(dāng)延時(shí)時(shí)間短、精度低時(shí)可以選用空氣阻尼式時(shí)間繼電器;當(dāng)延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)、精度要求高時(shí)可以選用電子式或電動(dòng)式時(shí)間繼電器。(1)除滿足延時(shí)和精度的要求外,還要考慮控制系統(tǒng)對(duì)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、工藝安裝尺寸等的要求。(2)電動(dòng)式時(shí)間繼電器的精度高,但是體積大、成本高,應(yīng)酌情選用。溫馨提示3)電磁繼電器電磁繼電器是根據(jù)輸入(勵(lì)磁線圈)電流信號(hào)或電壓信號(hào)的變化而動(dòng)作的繼電器,其觸點(diǎn)用于切換小電流控制電路。電磁繼電器根據(jù)勵(lì)磁信號(hào)的不同分為電流繼電器(過電流或欠電流繼電器)和電壓繼電器(過電壓或欠電壓繼電器)。電磁繼電器的外形如圖1-48所示,其電氣符號(hào)如圖1-49所示。(1)電磁繼電器的結(jié)構(gòu)與工作原理。電磁繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器相似。如圖1-50所示,感測(cè)部分是電磁系統(tǒng),執(zhí)行部分是觸點(diǎn)系統(tǒng)。①電流繼電器。電流繼電器串聯(lián)在電路中,根據(jù)線圈電流的大小而動(dòng)作,特點(diǎn)是線圈導(dǎo)線粗、匝數(shù)少、阻抗小。過電流繼電器的作用是當(dāng)電路發(fā)生短路及過電流時(shí)立即將電路切斷。正常工作時(shí),線圈中通過正常負(fù)荷電流,繼電器不動(dòng)作,銜鐵不吸合。當(dāng)線圈中通過的電流超過正常負(fù)荷電流,達(dá)到整定電流時(shí),繼電器才動(dòng)作,銜鐵吸合,觸點(diǎn)動(dòng)作。過電流繼電器的動(dòng)作電流整定范圍,交流過電流繼電器為110%IN~350%IN,直流過電流繼電器為70%IN~300%IN。欠電流繼電器正好相反,正常工作時(shí),線圈中通過正常負(fù)荷電流,繼電器動(dòng)作,銜鐵吸合。當(dāng)線圈中通過的電流降低到整定電流時(shí),繼電器復(fù)位,銜鐵釋放,觸點(diǎn)復(fù)位。欠電流繼電器的動(dòng)作電流整定范圍,吸合電流為30%IN~50%IN,釋放電流為10%IN~20%IN。欠電流繼電器一般是自動(dòng)復(fù)位的。②電壓繼電器。電壓繼電器并聯(lián)在電路中,特點(diǎn)是導(dǎo)線匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì),常用于電動(dòng)機(jī)失電壓與欠電壓保護(hù)(交直流電壓繼電器)、繞線式電動(dòng)機(jī)制動(dòng)和反轉(zhuǎn)控制(交流電壓繼電器)、直流電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)及反接制動(dòng)(直流電壓繼電器)。過電壓繼電器正常工作時(shí),線圈電壓是額定電壓,繼電器不動(dòng)作,銜鐵不吸合。當(dāng)線圈電壓超過額定電壓,達(dá)到整定電壓時(shí),繼電器才動(dòng)作,銜鐵吸合,觸點(diǎn)動(dòng)作。過電壓繼電器的吸合電壓整定范圍為105%UN~120%UN。欠電壓繼電器正常工作時(shí),線圈電壓是額定電壓,繼電器動(dòng)作,銜鐵吸合。當(dāng)線圈電壓降低到整定電壓時(shí),繼電器復(fù)位,銜鐵釋放,觸點(diǎn)復(fù)位。欠電壓繼電器的吸合電壓整定范圍為40%UN~70%UN,釋放電壓調(diào)整范圍為7%UN~20%UN。(2)電磁繼電器的技術(shù)參數(shù)。此處只介紹使用頻率較高的過電流繼電器的技術(shù)參數(shù),具體如下。①過電流繼電器的動(dòng)作電流:使電流繼電器動(dòng)作的最小電流。②過電流繼電器的返回電流:繼電器動(dòng)作后,當(dāng)線圈中的電流減小到某一值時(shí),因磁力小于彈簧力而復(fù)位的最大電流。以JL18系列電流繼電器為例,電流繼電器的型號(hào)含義如圖1-51所示,常用繼電器的技術(shù)數(shù)據(jù)見表1-6和表1-7。(3)電磁繼電器的選擇。電磁繼電器主要根據(jù)線圈的電流種類、額定電壓進(jìn)行選擇。(1)過電流繼電器由于具有短時(shí)工作特點(diǎn),所以交流過電流繼電器不用裝短路環(huán)。(2)交流欠電流或欠電壓繼電器只有達(dá)到吸合電流或電壓時(shí),銜鐵才能正常吸合,吸合的和釋放的電流、電壓并不是同一組數(shù)據(jù),具有滯后性。溫馨提示4)中間繼電器中間繼電器是通過電壓控制其線圈,從而帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作的一種電氣器件。其主要由電磁機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、外殼組成。就工作原理而言,它仍屬于電磁式電壓繼電器。中間繼電器的作用主要是擴(kuò)大觸點(diǎn)的數(shù)量及容量。中間繼電器的外形與電氣符號(hào)如圖1-52所示。(1)中間繼電器的結(jié)構(gòu)與工作原理。中間繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器類似,其結(jié)構(gòu)如圖1-53所示。不同之處在于中間繼電器沒有主觸點(diǎn),觸點(diǎn)數(shù)量多;線圈為電壓線圈,當(dāng)電壓為0V時(shí),銜鐵應(yīng)可靠釋放;沒有彈簧調(diào)節(jié)裝置。(2)中間繼電器的技術(shù)參數(shù)與型號(hào)含義。①中間繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量。②中間繼電器的線圈電壓類型:交/直流型、直流型。以我國(guó)生產(chǎn)的JZ系列中間繼電器為例,中間繼電器的型號(hào)含義如圖1-54所示。(3)中間繼電器的選擇。主要依據(jù)被控制電路的電壓等級(jí)、觸點(diǎn)數(shù)量、種類來(lái)選擇適合的中間繼電器。(1)中間繼電器的觸點(diǎn)允許控制5A以下的小電流電路,不需要滅弧裝置。(2)中間繼電器的主要作用是擴(kuò)充輔助觸點(diǎn)的數(shù)量,當(dāng)其他電器的觸點(diǎn)對(duì)數(shù)不夠用時(shí),可借助中間繼電器來(lái)擴(kuò)展。溫馨提示5)速度繼電器速度繼電器常用于三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)按速度原則控制的反接制動(dòng)線路中,亦稱反接制動(dòng)繼電器。速度繼電器的外形與電氣符號(hào)如圖1-55所示。(1)速度繼電器的結(jié)構(gòu)與工作原理。速度繼電器主要由轉(zhuǎn)子、定子和觸點(diǎn)三部分組成。轉(zhuǎn)子是一個(gè)圓柱形永久磁鐵,定子是一個(gè)籠型空心圓環(huán),由硅鋼片疊成,并裝有籠型繞組,如圖1-56所示。速度繼電器的轉(zhuǎn)子與被控電動(dòng)機(jī)同軸相連,定子空套在轉(zhuǎn)子上。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)子隨之轉(zhuǎn)動(dòng),定子內(nèi)的短路導(dǎo)體切割磁力線而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流,此電流與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,定子帶動(dòng)擺錘開始轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)定子轉(zhuǎn)到一定角度時(shí),可以撥動(dòng)觸點(diǎn)簧片,改變其通斷狀態(tài)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于某一值時(shí),定子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩減小,動(dòng)觸點(diǎn)復(fù)位。(2)速度繼電器的技術(shù)參數(shù)與型號(hào)含義。①速度繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量。②速度繼電器的觸點(diǎn)容量:額定電壓、額定電流。③速度繼電器的額定工作轉(zhuǎn)速(r/min)。④速度繼電器的允許操作頻率(次/時(shí))。以我國(guó)生產(chǎn)的JFZ系列為例,速度繼電器的型號(hào)含義如圖1-57所示。JY1型和JFZ0型速度繼電器的主要技術(shù)參數(shù)見表1-8。(3)速度繼電器的選擇。主要根據(jù)被控電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速、控制要求等合理選擇。(1)速度繼電器通常用在反接制動(dòng)的場(chǎng)合。(2)一般情況下速度繼電器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速在120r/min左右即能動(dòng)作,在100r/min以下觸點(diǎn)復(fù)位。溫馨提示知識(shí)提升固態(tài)繼電器,又稱為無(wú)觸點(diǎn)開關(guān),一般由電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn),由微電子電路、分立電子器件、電力電子功率器件組成,利用半導(dǎo)體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點(diǎn)作為切換裝置,國(guó)際上命名為半導(dǎo)體交流電力控制器。固態(tài)繼電器的外形如圖1-58所示。作為一種新型開關(guān),固態(tài)繼電器與目前普遍應(yīng)用的機(jī)械開關(guān),包括繼電器、接觸器、隔離開關(guān)、斷路器等有著本質(zhì)的區(qū)別,兩者最大的區(qū)別在于是否有斷口或觸點(diǎn):機(jī)械開關(guān)的動(dòng)、靜觸點(diǎn)間存在物理間隙,分?jǐn)鄷r(shí)存在明顯的斷口;固態(tài)繼電器徹底摒棄了機(jī)械特性,不存在機(jī)械操作機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn),完全基于半導(dǎo)體屬性,無(wú)斷口,無(wú)噪聲。單相固態(tài)繼電器為四端有源器件,四端是指兩個(gè)輸入控制端和兩個(gè)輸出端。輸入控制端與輸出端用光電耦合或脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)電隔離,輸入控制端加上直流或脈沖信號(hào)到一定電流值后,輸出端就能從斷態(tài)轉(zhuǎn)變成通態(tài)。即固態(tài)繼電器可以用微小的控制信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載。知識(shí)提升信號(hào)燈是用來(lái)指示電氣運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)節(jié)拍、機(jī)械位置、控制命令等的電氣器件。其發(fā)光光源有白熾燈、氖管、LED發(fā)光元件等,通常在低壓時(shí)采用白熾燈、LED發(fā)光元件,而在高壓中采用氖管。只要控制電壓適合,信號(hào)燈可以單獨(dú)使用,也可以和按鈕組合使用。信號(hào)燈的外形與電氣符號(hào)如圖1-59所示。5.信號(hào)燈1)信號(hào)燈的結(jié)構(gòu)一般情況下,信號(hào)燈由燈座、燈罩、燈泡和外殼組成。燈罩由有色玻璃或塑料制成,通常的顏色有紅、黃、綠、白、橙、無(wú)色等。2)信號(hào)燈的技術(shù)參數(shù)與型號(hào)含義我國(guó)常用信號(hào)燈的型號(hào)有國(guó)產(chǎn)系列AD1、AD2、AD11、XDJ1等。AD1有白熾燈和氖燈兩種,采用變壓器或電阻降壓;AD2為白熾燈,采用電容降壓;AD11為采用LED做光源的信號(hào)燈;XDJ1采用二極管作為燈泡。(1)額定電壓:確保信號(hào)燈正常工作時(shí)所需的電壓。(2)額定電流:信號(hào)燈長(zhǎng)期工作時(shí)通過的允許電流。(3)燈光顏色:紅色、黃色、綠色、藍(lán)色、白色等。信號(hào)燈的型號(hào)含義如圖1-60所示。3)信號(hào)燈的選擇選擇信號(hào)燈時(shí)應(yīng)該遵循如下原則。(1)根據(jù)使用場(chǎng)合選擇種類。(2)根據(jù)工作狀態(tài)指示和工作情況的要求選擇顏色。①紅色:緊急、危險(xiǎn)狀態(tài),必須立即采取措施。②黃色:提醒注意不正常狀態(tài)。③綠色:表示設(shè)備在安全、正常狀態(tài)。④藍(lán)色:表示強(qiáng)制性需要,需要操作人員采取措施或輸入指令。⑤白色:沒有特殊意義的狀態(tài),如對(duì)紅、黃、綠或藍(lán)存在不確定時(shí),允許使用白色。(1)單靠顏色不能表示操作功能或運(yùn)行狀態(tài)時(shí),可在器件上或器件近旁補(bǔ)加必要的圖形或文字符號(hào)。(2)在一般工作運(yùn)用中常將紅色信號(hào)燈作為電源指示,綠色信號(hào)燈作為合閘指示,如在不可逆控制回路中。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的要求,應(yīng)使用白色信號(hào)燈作為電源狀態(tài)指示,綠色信號(hào)燈作為正常運(yùn)行指示;對(duì)于只有合閘的指示要求,應(yīng)采用綠色。溫馨提示知識(shí)提升1.端子排接線端子排簡(jiǎn)稱端子排,是實(shí)現(xiàn)電氣連接的一種連接器。它其實(shí)是一段封裝在絕緣塑料里面的金屬片,為了可靠接觸,具有一定的壓接面,如圖1-61所示。兩端都有導(dǎo)線孔,可以插入適當(dāng)?shù)膶?dǎo)線,用螺釘可以緊固或松開。如兩根導(dǎo)線,需要連接時(shí)緊固好,需要斷開時(shí)松開螺釘就可以分?jǐn)?相比纏繞或焊接操作方便、快捷,適合大量導(dǎo)線的互連。知識(shí)提升2.絕緣端子絕緣端子又稱冷壓端子,是用來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣連接的一種配件,常用于導(dǎo)線的端接。導(dǎo)線端部連接端子時(shí),應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行端接規(guī)范,如選擇匹配的端子絕緣厚度、內(nèi)徑等。絕緣端子與壓接操作如圖1-62所示技能訓(xùn)練1:常用電器的認(rèn)識(shí)及檢測(cè)真正操作電氣器件時(shí)如何判別其性能好壞?(1)非自動(dòng)轉(zhuǎn)換電器,從何入手?(2)自動(dòng)轉(zhuǎn)換電器又如何檢查?(3)檢查出問題如何排除?想一想技能訓(xùn)練1:常用電器的認(rèn)識(shí)及檢測(cè)1.實(shí)訓(xùn)器材斷路器1臺(tái),接觸器1臺(tái),熱繼電器1臺(tái),按鈕1個(gè),萬(wàn)用表1塊,電工工具1套。主要實(shí)踐器材如圖1-63所示。技能訓(xùn)練1:常用電器的認(rèn)識(shí)及檢測(cè)2.實(shí)訓(xùn)目的(1)熟悉器件的基本結(jié)構(gòu),了解各組成部分的作用。(2)了解器件的拆裝方法,能進(jìn)行簡(jiǎn)單維護(hù)。(3)學(xué)會(huì)檢測(cè)器件的性能。技能訓(xùn)練1:常用電器的認(rèn)識(shí)及檢測(cè)3.實(shí)訓(xùn)過程1)斷路器的認(rèn)識(shí)與檢測(cè)(1)外觀檢查。①觀察斷路器的外觀、型號(hào),用萬(wàn)用表測(cè)試器件觸點(diǎn)的接觸情況,記錄在表1-9中。②觀察觸點(diǎn)有無(wú)雜物、毛糙、炭化現(xiàn)象。處理:如有毛糙等燒毛情況,應(yīng)用0號(hào)砂紙或銼刀修整。③用適合的螺釘旋具旋轉(zhuǎn)斷路器入口、出口的接線螺釘,檢查螺釘有無(wú)脫扣現(xiàn)象。處理:如有脫扣現(xiàn)象,利用尖嘴鉗等工具更換螺釘,確實(shí)無(wú)法更換一定要做好損壞的標(biāo)記。技能訓(xùn)練1:常用電器的認(rèn)識(shí)及檢測(cè)(2)操作檢測(cè)。①拉、合斷路器手柄,分別測(cè)試各觸點(diǎn)的接觸情況,記錄在表1-9中。②合上手柄模擬工作狀態(tài),按壓斷路器的分?jǐn)喟粹o,觀測(cè)斷路器動(dòng)作情況并記錄。③清點(diǎn)、整理現(xiàn)場(chǎng)。技能訓(xùn)練1:常用電器的認(rèn)識(shí)及檢測(cè)2)接觸器的認(rèn)識(shí)與檢測(cè)(1)拆卸和組裝交流接觸器的電磁系統(tǒng),觀察其組成,將結(jié)果記錄在表1-10中。技能訓(xùn)練1:常用電器的認(rèn)識(shí)及檢測(cè)①觀察接觸器的內(nèi)部結(jié)構(gòu),記錄主觸點(diǎn)和常開、常閉輔助觸點(diǎn)的數(shù)量,用萬(wàn)用表檢測(cè)觸點(diǎn)的通斷情況,并記錄。②用手或工具壓下主觸點(diǎn)機(jī)架,模擬觸點(diǎn)吸合,觀察輔助觸點(diǎn)的動(dòng)作情況,并再次用萬(wàn)用表測(cè)量其通斷情況。③拆下底蓋螺釘,取下蓋板,取出鐵心(注意襯墊紙片不要丟棄)鐵皮支架和緩沖彈簧。用尖嘴鉗拔出線圈與接線柱之間的連接線,取出電磁線圈、反作用彈簧、銜鐵和膠木支架。檢查動(dòng)、靜鐵心結(jié)合處是否緊密,檢查短路環(huán)是否良好。④按與拆卸的相反順序進(jìn)行安裝。裝反作用彈簧,裝電磁線圈,裝緩沖彈簧,裝鐵心,裝底蓋,上螺釘。技能訓(xùn)練1:常用電器的認(rèn)識(shí)及檢測(cè)(2)更換和修整觸點(diǎn)。①更換輔助觸點(diǎn)。?拆下輔助觸點(diǎn)。松開壓線螺釘,拆下靜觸點(diǎn),用尖嘴鉗夾住動(dòng)觸點(diǎn)向外,拆下動(dòng)觸點(diǎn)。?安裝輔助觸點(diǎn)。將靜觸點(diǎn)插在應(yīng)裝位置上,將螺釘擰緊,用鑷子或尖嘴鉗夾住動(dòng)觸點(diǎn)插入原位,注意應(yīng)插在觸點(diǎn)彈簧兩端的金屬片與膠木框之間。②更換主觸點(diǎn)。首先拆下固定螺釘,取下靜觸點(diǎn),然后將金屬框向上拉起,觸點(diǎn)彈簧被壓縮,再將動(dòng)觸點(diǎn)翻轉(zhuǎn)一定角度即可撤出動(dòng)觸點(diǎn)。檢查觸點(diǎn)的磨損狀況,決定是否需要修整或調(diào)換觸點(diǎn)。組裝時(shí)應(yīng)注意各部分零件必須到位,無(wú)卡阻現(xiàn)象。在整個(gè)拆裝過程中不允許硬撬,拆裝滅弧罩時(shí)要輕拿輕放,避免碰撞。③裝配后進(jìn)行通斷試運(yùn)行,測(cè)量主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)的接觸電阻。(3)清點(diǎn)、整理用具。技能訓(xùn)練1:常用電器的認(rèn)識(shí)及檢測(cè)3)熱繼電器和按鈕的認(rèn)識(shí)與檢測(cè)(1)外觀檢查。①觀察熱繼電器的型號(hào)及相關(guān)參數(shù),并記錄在表1-11中。②記錄熱繼電器的電流整定值范圍。(2)拆卸測(cè)試。①拆開熱繼電器的外殼。②用螺釘旋具輕輕推動(dòng)雙金屬片,模擬其動(dòng)作,觀察觸點(diǎn)的動(dòng)作情況,記錄在表1-11中。③調(diào)整熱繼電器整定值旋鈕,觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)的動(dòng)作。(3)清點(diǎn)、整理用具。技能訓(xùn)練1:常用電器的認(rèn)識(shí)及檢測(cè)技能訓(xùn)練1:常用電器的認(rèn)識(shí)及檢測(cè)4)按鈕的測(cè)試拆開按鈕或通過透明塑料觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu),觀察觸點(diǎn)的動(dòng)作情況,記錄在表1-12中。5)清理現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)束后,檢查、清理現(xiàn)場(chǎng),所用的儀器、儀表、元器件、設(shè)備應(yīng)全部復(fù)位。技能訓(xùn)練1:常用電器的認(rèn)識(shí)及檢測(cè)4.完成實(shí)訓(xùn)報(bào)告完成實(shí)訓(xùn)報(bào)告,總結(jié)實(shí)訓(xùn)過程的收獲。(1)所有器件輕拿輕放,規(guī)范操作。(2)萬(wàn)用表必須安放平穩(wěn),防止測(cè)試時(shí)產(chǎn)生滑動(dòng)而損壞。(3)拆卸器件必須順序進(jìn)行,嚴(yán)禁強(qiáng)撬硬拉。(4)注意規(guī)范使用工具。溫馨提示任務(wù)2識(shí)讀電氣控制系統(tǒng)圖電氣控制是指通過電氣自動(dòng)控制方式來(lái)控制生產(chǎn)過程。電氣控制線路是把各種有觸點(diǎn)的接觸器、繼電器及斷路器、按鈕等電氣元件,用導(dǎo)線按一定方式連接起來(lái)組成的控制線路。電氣控制線路能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)或其他執(zhí)行電器的起停、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動(dòng)等運(yùn)行方式的控制,以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的要求。電氣控制通常稱為繼電接觸器控制。繼電接觸器控制的優(yōu)點(diǎn)是電路圖直觀形象、裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、抗干擾能力強(qiáng),因此被廣泛應(yīng)用于各類生產(chǎn)設(shè)備及控制系統(tǒng)中。它可以方便地實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單和復(fù)雜的、集中和遠(yuǎn)距離生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。由于采用固定的接線形式,繼電接觸器控制的缺點(diǎn)主要是其通用性和靈活性較差,在生產(chǎn)工藝要求提出后才能制作,做好后不易變更,另外,不太容易實(shí)現(xiàn)系列化生產(chǎn)。由于采用有觸點(diǎn)的開關(guān)電器,觸點(diǎn)易發(fā)生故障,維修量較大。盡管如此,繼電接觸器控制仍然是各類機(jī)械設(shè)備最基本的電氣控制形式之一。(1)家用電器的說明書中有什么樣的圖形符號(hào)?各種符號(hào)代表什么含義?(2)電氣元件的“通”“斷”電路的功能是怎樣描述的?想一想一、電氣控制系統(tǒng)圖在電氣控制系統(tǒng)中,首先是由配電電器將電能分配給不同的用電設(shè)備,再由控制電器使電動(dòng)機(jī)按設(shè)定的規(guī)律運(yùn)轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)由電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換,滿足不同生產(chǎn)機(jī)械的要求。電氣控制系統(tǒng)圖中的元件均應(yīng)采用國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)進(jìn)行繪制,具體參考《電氣簡(jiǎn)圖用圖形符號(hào)》(GB/T4728)、《電氣技術(shù)用文件的編制》(GB/T6988)等。電氣原理圖全稱電氣控制原理圖,簡(jiǎn)稱電路圖。電氣原理圖是根據(jù)控制電路的工作原理采用電氣元件展開的形式繪制的,如圖1-64所示。1.電氣原理圖電氣原理圖的繪制原則如下。(1)電氣原理圖按照方便閱讀的原則,按照元件動(dòng)作順序從上到下、從左到右依次排列,可以是水平布置,也可以是垂直布置。(2)所有電器的觸點(diǎn)都應(yīng)按沒有通電和沒有外力作用時(shí)的初始開閉狀態(tài)畫出。(3)電氣原理圖包括主電路和輔助電路兩大部分。主電路是從電源到負(fù)載(電動(dòng)機(jī))的大電流所通過的電路;輔助電路包括控制電路、照明電路、信號(hào)電路和保護(hù)電路等,輔助電路流過的電流一般為5A左右。(4)電氣原理圖中圖形符號(hào)的大小、線條的粗細(xì)可以放大或縮小,但是在同一張圖中,同一個(gè)圖形符號(hào)的大小應(yīng)該保持一致,各符號(hào)間以及符號(hào)本身的比例應(yīng)該保持不變。知識(shí)提升(1)在電氣原理圖下方附圖表示接觸器和繼電器的線圈與觸點(diǎn)的從屬關(guān)系。在KM或KA的文字符號(hào)下面會(huì)表述其觸點(diǎn)所在位置的索引代號(hào)。對(duì)于未使用的觸點(diǎn)用“×”表示。具體如圖1-65和圖1-66所示。知識(shí)提升(2)電氣元件的數(shù)據(jù)和型號(hào),一般用小號(hào)字體標(biāo)注在電氣元件附近。圖1-67所示就是熱繼電器動(dòng)作電流值范圍和整定值的標(biāo)注。電氣元件布置圖是根據(jù)電氣元件在控制板或控制柜上的實(shí)際安裝位置,采用簡(jiǎn)化的外形符號(hào)(如方形等)繪制的一種簡(jiǎn)圖,如圖1-68所示。2.電氣元件布置圖電氣元件布置圖的繪制原則如下。(1)同一類電器盡可能畫在一起。(2)外形尺寸與結(jié)構(gòu)類似的電器安裝在一起,方便安裝、接線。(3)標(biāo)示各元件的間距、孔距和過線、進(jìn)出線方式。(4)保證運(yùn)行安全、操作方便。電氣安裝接線圖是表示電氣設(shè)備及元件之間的連接關(guān)系,用以進(jìn)行接線或檢修線路的簡(jiǎn)圖,如圖1-69所示。3.電氣安裝接線圖電氣安裝接線圖的繪制原則如下。(1)同一電器的各個(gè)部件要畫在一起,其布置要求盡可能地符合電器的實(shí)際情況。(2)各個(gè)電氣元件的圖形符號(hào)、文字符號(hào)和回路的標(biāo)記均以電氣原理圖為準(zhǔn),并與之保持一致。(3)不在同一個(gè)控制箱、同一個(gè)配電屏上的各個(gè)電氣元件,必須通過接線端子排進(jìn)行連接。連接導(dǎo)線應(yīng)該注明導(dǎo)線的規(guī)格(導(dǎo)線的數(shù)量、導(dǎo)線的截面積等)。(4)控制系統(tǒng)的外部接線應(yīng)該在電氣安裝接線圖上標(biāo)出線路引入端。電氣控制系統(tǒng)圖是電氣工程技術(shù)的通用語(yǔ)言。為了便于信息交流與溝通,圖中的圖形和文字符號(hào)必須統(tǒng)一,即符合國(guó)家強(qiáng)制執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。電氣控制系統(tǒng)圖的比較如表1-13所示。二、電氣原理圖的閱讀方法與識(shí)圖步驟電氣控制系統(tǒng)圖中電氣原理圖應(yīng)用最多,電氣原理圖也是設(shè)計(jì)和繪制電氣元件布置圖與電氣安裝接線圖的依據(jù),因此本節(jié)重點(diǎn)講解識(shí)讀電氣原理圖的方法。1.電氣原理圖的閱讀方法1)電路原理分析先主后輔2)電路結(jié)構(gòu)分析化整為零3)積零為整綜合分析1)電路原理分析先主后輔主電路能夠直接反映出機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和執(zhí)行動(dòng)作的原理。先對(duì)電氣原理圖的主電路進(jìn)行閱讀,可以了解被控對(duì)象有哪些用電設(shè)備(電動(dòng)機(jī)或電磁閥等),它們的主要作用,需要由哪些電器來(lái)控制,采用的保護(hù)措施有哪些等。而控制電路能夠更加細(xì)化出被控對(duì)象的動(dòng)作順序和控制邏輯關(guān)系,通過對(duì)控制電路的分析來(lái)確定被控對(duì)象的起動(dòng)、轉(zhuǎn)向、調(diào)速和制動(dòng)等控制要求,最后分析輔助電路。2)電路結(jié)構(gòu)分析化整為零電氣控制電路有時(shí)控制內(nèi)容比較多,控制邏輯也比較煩瑣,但無(wú)論多么復(fù)雜的控制電路都是由典型的控制環(huán)節(jié)組成的。對(duì)電氣控制電路進(jìn)行功能劃分和邏輯控制關(guān)系的梳理,就是常說的化整為零。分析電路時(shí),應(yīng)從電源側(cè)入手,從主令控制開關(guān)到接觸器、繼電器的線圈,由上至下、由左至右逐一進(jìn)行分析,并注意各個(gè)局部控制電路之間的聯(lián)鎖和互鎖關(guān)系,梳理控制順序的流程,簡(jiǎn)潔明了地將控制電路的工作原理及過程表示出來(lái)。輔助電路包括照明電路、電源顯示電路、工作狀態(tài)顯示電路及故障報(bào)警電路等。這部分電路只起到輔助作用,由于它們也都是由控制電路中的電氣元件來(lái)控制的,因而在分析這部分電路時(shí),還要結(jié)合整個(gè)電路一起進(jìn)行分析。3)積零為整綜合分析經(jīng)過化整為零的分析過程之后,初步對(duì)電氣控制電路的各個(gè)環(huán)節(jié)有所了解,但最終還需進(jìn)行積零為整的綜合分析。從控制電路的整體角度去考慮,清楚各個(gè)控制環(huán)節(jié)之間的內(nèi)在關(guān)系、互鎖關(guān)系、聯(lián)鎖關(guān)系,清楚機(jī)械、電氣、液壓之間協(xié)調(diào)配合的情況以及各種保護(hù)環(huán)節(jié)的設(shè)置情況。能夠?qū)φ麄€(gè)電氣控制電路有一個(gè)總體的認(rèn)識(shí),對(duì)整個(gè)電氣工作原理和加工過程的實(shí)現(xiàn)有進(jìn)一步的理解和認(rèn)識(shí),從而理解和掌握電路中每個(gè)電器及其觸點(diǎn)所起的作用。2.電氣原理圖的識(shí)圖步驟首先要看圖樣說明,搞清設(shè)計(jì)內(nèi)容和施工要求,這有助于了解圖樣的大體情況并抓住識(shí)圖重點(diǎn)。1)看主電路2)看控制電路3)看信號(hào)及照明、輔助電路1)看主電路先看主電路有幾臺(tái)電動(dòng)機(jī),各有什么特點(diǎn),如是否有正、反轉(zhuǎn),時(shí)間或順序控制,采用什么方法起動(dòng),有無(wú)制動(dòng)等典型控制線路等。2)看控制電路分析控制電路最基本的方法是查線讀圖法。一般參考主電路的接觸器,按動(dòng)作的先后次序(通常自上而下)逐個(gè)分析,主要是明白它的回路構(gòu)成,各元件的聯(lián)系、控制關(guān)系和在什么條件下構(gòu)成通路或斷路,即搞清楚它們的動(dòng)作條件和作用?？刂齐娐芬话阌梢恍┗经h(huán)節(jié)組成,閱讀時(shí)可把它們分解出來(lái),便于分析。此外,還要看有哪些保護(hù)環(huán)節(jié)。3)看信號(hào)及照明、輔助電路看清楚輔助電路的電源。分清負(fù)載類型、電源類型和電壓等級(jí)。電氣識(shí)圖步驟口訣:a.先機(jī)后電b.先主后輔c.化整為零d.集零為整e.統(tǒng)觀全局f.總結(jié)特點(diǎn)溫馨提示任務(wù)3掌握電氣控制環(huán)節(jié)與原則電氣控制系統(tǒng)由多個(gè)典型控制環(huán)節(jié)組合而成,這些控制環(huán)節(jié)對(duì)不同的電氣控制電路起著各自不同的控制作用。本任務(wù)是以電氣控制中的典型控制環(huán)節(jié)為例進(jìn)行講解,學(xué)生通過學(xué)習(xí)與研究,掌握電氣控制的基本控制環(huán)節(jié)與控制原則,為電氣識(shí)圖、電氣控制的設(shè)計(jì)應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。(1)生活中常見風(fēng)扇的連續(xù)旋轉(zhuǎn)、定時(shí)控制是如何實(shí)現(xiàn)的?(2)生產(chǎn)過程中的多人、多地控制同一個(gè)設(shè)備需要怎樣的控制電路?想一想一、電氣控制環(huán)節(jié)點(diǎn)動(dòng)控制長(zhǎng)動(dòng)控制多地控制順序控制互鎖控制聯(lián)鎖控制點(diǎn)動(dòng)控制通常由操作者直接操作控制信號(hào)(起動(dòng)按鈕)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。(1)動(dòng)作過程。當(dāng)起動(dòng)按鈕被按下時(shí),電動(dòng)機(jī)運(yùn)行;當(dāng)起動(dòng)按鈕被釋放時(shí),電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。點(diǎn)動(dòng)控制示意圖如圖1-70所示。(2)適用場(chǎng)合。點(diǎn)動(dòng)控制一般不能作為連續(xù)運(yùn)行的控制方式,主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的點(diǎn)動(dòng)調(diào)整、定位、檢修處理等。1.點(diǎn)動(dòng)控制長(zhǎng)動(dòng)控制通過控制起動(dòng)信號(hào)(操作者或其他相關(guān)信號(hào))實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。(1)動(dòng)作過程。當(dāng)起動(dòng)信號(hào)接通時(shí),電動(dòng)機(jī)運(yùn)行;當(dāng)起動(dòng)信號(hào)釋放時(shí),由于電路存在自鎖功能(詳見溫馨提示),所以電動(dòng)機(jī)仍繼續(xù)運(yùn)行,只有按下停止按鈕時(shí),電動(dòng)機(jī)才停止運(yùn)行。長(zhǎng)動(dòng)控制示意圖如圖1-71所示。(2)適用場(chǎng)合。長(zhǎng)動(dòng)控制可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行。2.長(zhǎng)動(dòng)控制起動(dòng)按鈕與接觸器的常開輔助觸點(diǎn)并聯(lián),釋放起動(dòng)按鈕后,由接觸器的常開輔助觸點(diǎn)繼續(xù)為其線圈供電,這種控制方式稱為自鎖,它是電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的基本控制方式。溫馨提示多地控制是指操作者可以在不同的地點(diǎn)對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)施起動(dòng)、停止的操作控制。(1)動(dòng)作過程。如圖1-72所示,操作者在甲地按下起動(dòng)、停止按鈕實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和停止,操作者在乙地也可以按下起動(dòng)、停止按鈕實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和停止。(2)適用場(chǎng)合。多地控制一般用來(lái)控制比較龐大的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或設(shè)備工位比較多的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。3.多地控制順序控制是指多臺(tái)電動(dòng)機(jī)按照控制要求的順序?qū)嵤┢饎?dòng)、停止的操作。實(shí)際應(yīng)用的順序控制有:順序起動(dòng),同時(shí)停止;順序起動(dòng),順序停止;順序起動(dòng),逆序停止;逆序起動(dòng),同時(shí)停止;逆序起動(dòng),順序停止;逆序起動(dòng),逆序停止等。下面通過“順序起動(dòng)、逆序停止”的控制要求說明順序動(dòng)作過程。如圖1-73所示。4.順序控制(1)動(dòng)作過程。起動(dòng)時(shí),1#電動(dòng)機(jī)可以直接起動(dòng),1#電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后才允許2#電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。停止時(shí),順序反過來(lái),2#電動(dòng)機(jī)可以直接停止,1#電動(dòng)機(jī)在2#電動(dòng)機(jī)停止后才允許停止。(2)適用場(chǎng)合。順序控制一般用來(lái)控制運(yùn)輸物料的傳送帶、流水作業(yè)或工藝復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行需要實(shí)施電源換相的操作。為了防止電源相間短路,應(yīng)禁止電動(dòng)機(jī)正、反向控制的電器同時(shí)接通線路供電,這種電器間相互禁止或制約的措施就是互鎖控制(詳見溫馨提示)。當(dāng)按下正向起動(dòng)按鈕時(shí),電動(dòng)機(jī)處于正向運(yùn)行狀態(tài),此時(shí)反向控制應(yīng)被制約;反之同理。當(dāng)需要反向起動(dòng)時(shí),應(yīng)先使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行,再起動(dòng)反向運(yùn)行。5.互鎖控制(1)電氣系統(tǒng)中的相互制約關(guān)系就是互鎖。(2)工程上通常分別用兩個(gè)接觸器控制電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)供電,為防止電源相間短路,必須滿足:甲接觸器工作時(shí)乙接觸器不能工作,乙接觸器工作時(shí)甲接觸器不能工作。措施:在兩個(gè)接觸器線圈回路中交叉串聯(lián)對(duì)方的常閉輔助觸點(diǎn),從而實(shí)現(xiàn)相互制約的互鎖關(guān)系。溫馨提示聯(lián)鎖控制是多個(gè)控制信號(hào)之間建立的邏輯控制關(guān)系,是電氣設(shè)備之間的一種聯(lián)動(dòng)控制方式。(1)動(dòng)作過程。某控制信號(hào)出現(xiàn)或某設(shè)備動(dòng)作時(shí),可以對(duì)其他的信號(hào)或設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。(2)適用場(chǎng)合。聯(lián)鎖控制適用于電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制,降壓起動(dòng)、順序控制等電氣控制系統(tǒng)。目前,使用較多的是按鈕、接觸器輔助觸點(diǎn)的聯(lián)鎖控制。聯(lián)鎖控制還體現(xiàn)在多個(gè)控制信號(hào)之間的制約關(guān)系。6.聯(lián)鎖控制(1)電氣系統(tǒng)中相互聯(lián)系又相互制約的關(guān)系就是聯(lián)鎖。(2)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng):正反轉(zhuǎn)起動(dòng)的兩個(gè)按鈕(常開、常閉)分別控制電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)起停,則需要對(duì)兩個(gè)按鈕(常開、常閉)的觸點(diǎn)進(jìn)行相互交叉的聯(lián)鎖控制。溫馨提示二、電氣控制原則時(shí)間原則控制條件原則控制行程原則控制電流原則控制時(shí)間原則控制采用時(shí)間繼電器對(duì)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制。(1)工作過程。時(shí)間繼電器線圈得電后,經(jīng)通電延時(shí)或斷電延時(shí)的常開(或常閉)觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)線路的通斷,從而控制線路中各電器的動(dòng)作順序。(2)適用場(chǎng)合。時(shí)間原則控制適用于生產(chǎn)或生活設(shè)備運(yùn)行需要時(shí)間控制或定時(shí)的場(chǎng)合。如圖1-74所示,送料小車左行撞到1#行程開關(guān)后停止運(yùn)行,經(jīng)過某段工藝處理后(延時(shí)一段時(shí)間)返回右行。1.時(shí)間原則控制條件原則控制是指按照電氣控制系統(tǒng)滿足某個(gè)條件后實(shí)施的控制,控制條件一般為溫度、壓力、流量、液位、位移等。(1)工作過程。當(dāng)模擬量(溫度、液位、速度、壓力等)繼電器或變送器的感測(cè)值達(dá)到其設(shè)定值時(shí),觸點(diǎn)(執(zhí)行機(jī)構(gòu))動(dòng)作來(lái)控制線路的通斷,系統(tǒng)切換到不同的工作狀態(tài)。(2)適用場(chǎng)合。條件原則控制一般用于自動(dòng)化生產(chǎn)線、過程控制的電氣系統(tǒng)。如對(duì)某一水箱實(shí)施恒定液位的控制。水箱液位低時(shí),水泵加速運(yùn)行,水箱開始進(jìn)水;液位達(dá)到設(shè)定值時(shí)控制水泵停止運(yùn)行,水箱不再進(jìn)水。2.條件原則控制行程原則控制也稱位置原則控制,是根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)動(dòng)部件的行程和位置變化來(lái)控制工作狀態(tài)的切換。行程原則控制是采用行程開關(guān)(或接近開關(guān))完成的。(1)工作過程。通過機(jī)械外力對(duì)行程開關(guān)實(shí)施碰撞來(lái)發(fā)出信號(hào)(接近開關(guān)是通過與外部設(shè)備之間的非接觸發(fā)出信號(hào)),從而控制線路進(jìn)入不同的工作狀態(tài)。3.行程原則控制(2)適用場(chǎng)合。行程原則控制適用于設(shè)備往返運(yùn)行、限位運(yùn)行等。如圖1-75所示,送料小車實(shí)現(xiàn)左右行駛,在左右端部設(shè)有行程的限位(設(shè)置行程開關(guān)做限位),所以小車在左右行駛過程中均會(huì)受行程開關(guān)的位置限制,也即撞上行程開關(guān)后小車返回運(yùn)行。電流原則控制根據(jù)電路中的電流變化來(lái)控制不同工作狀態(tài)的切換。(1)工作過程。當(dāng)電流繼電器線圈(感測(cè)元件)通過的電流值達(dá)到設(shè)定值時(shí),其觸點(diǎn)(執(zhí)行機(jī)構(gòu))完成電氣線路的通斷,線路切換進(jìn)入下一個(gè)工作狀態(tài)。(2)適用場(chǎng)合。電流原則控制適用于工控過程中電動(dòng)機(jī)等設(shè)備中流過的電流有明顯變化的控制系統(tǒng),如電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程的控制。4.電流原則控制知識(shí)提升(1)電氣聯(lián)鎖包含電氣互鎖。(2)任何一種控制線路都是由一些比較簡(jiǎn)單的基本控制環(huán)節(jié)組成的。知識(shí)提升1.PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)PLC技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛,除與傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)一樣進(jìn)行開關(guān)量控制外,還涉及連續(xù)變化的模擬量控制、運(yùn)動(dòng)控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信與聯(lián)網(wǎng)等。PLC的外形與PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1-76所示。知識(shí)提升2.PLC控制系統(tǒng)的編程元件1)PLC的輸入繼電器(X)在PLC內(nèi)部,與輸入部件相連的輸入繼電器是光電隔離的電子繼電器,采用編號(hào)定位,有無(wú)數(shù)個(gè)常開和常閉觸點(diǎn)。輸入繼電器不能用程序驅(qū)動(dòng)。2)PLC的輸出繼電器(Y)輸出繼電器采用編號(hào)定位,與輸出部件相連。輸出繼電器有內(nèi)部觸點(diǎn)和外部輸出觸點(diǎn)(繼電器觸點(diǎn)、雙向可控硅、晶體管等輸出元件)之分,由程序驅(qū)動(dòng)。在PLC內(nèi)部,外部輸出觸點(diǎn)與輸出端子相連,向外部負(fù)載輸出信號(hào),且一個(gè)輸出繼電器只有一個(gè)常開型外部輸出觸點(diǎn)。輸出繼電器有無(wú)數(shù)個(gè)內(nèi)部常開和常閉觸點(diǎn),編程時(shí)可隨意使用。知識(shí)提升3)其他常用編程元件PLC除了接收并處理開關(guān)量信號(hào)外,還可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行模/數(shù)變換后采集并按照程序做出響應(yīng)。PLC的其他常用編程元件如表1-14所示。知識(shí)提升PLC可以處理模擬量、數(shù)字量信號(hào)并完成與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通信,圖1-77所示為兩臺(tái)PLC與計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)、控制負(fù)載的連接關(guān)系。知識(shí)提升知識(shí)提升3.PLC控制系統(tǒng)的工作方式PLC控制系統(tǒng)采用串行、循環(huán)掃描的工作方式,而傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)采用并行的工作方式,兩種控制系統(tǒng)的工作方式比較如表1-15所示。(1)主令電器和各類電信號(hào)屬于外部信號(hào),可以驅(qū)動(dòng)PLC輸入繼電器工作。(2)接觸器、中間繼電器、電磁機(jī)構(gòu)等可以由PLC輸出繼電器驅(qū)動(dòng)。(3)PLC控制系統(tǒng)可以取代傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的輔助電路部分。溫馨提示單元小結(jié)本單元在介紹了常用低壓電器的用途、基本構(gòu)造、工作原理、主要參數(shù)、型號(hào)與電氣符號(hào)的基礎(chǔ)上,說明了電氣系統(tǒng)圖的組成、特點(diǎn)及繪制原則,明確了電氣原理圖的識(shí)圖方法和步驟。任務(wù)3中講解了電氣控制的基本環(huán)節(jié)與控制原則,為后期結(jié)合具體的生產(chǎn)工藝要求,按照由淺入深、由易到難的步驟,完成電氣控制線路的分析、設(shè)計(jì)、裝接和排故夯實(shí)基礎(chǔ)。真正做到“知深而行遠(yuǎn)”。學(xué)習(xí)引導(dǎo)與習(xí)題學(xué)習(xí)引導(dǎo)與習(xí)題學(xué)習(xí)引導(dǎo)與習(xí)題學(xué)習(xí)引導(dǎo)與習(xí)題學(xué)習(xí)引導(dǎo)與習(xí)題學(xué)習(xí)引導(dǎo)與習(xí)題學(xué)習(xí)引導(dǎo)與習(xí)題學(xué)習(xí)引導(dǎo)與習(xí)題學(xué)習(xí)引導(dǎo)與習(xí)題學(xué)習(xí)引導(dǎo)與習(xí)題學(xué)習(xí)引導(dǎo)與習(xí)題感謝您的耐心觀看第二單元三相異步電動(dòng)機(jī)的典型控制技術(shù)目錄Contents任務(wù)1分析三相籠型異步電動(dòng)機(jī)

全壓起動(dòng)控制電路任務(wù)2分析三相籠型異步電動(dòng)機(jī)

全壓起動(dòng)控制電路任務(wù)3學(xué)習(xí)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)

順序起?？刂齐娐啡蝿?wù)4學(xué)習(xí)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)

降壓起動(dòng)控制電路目錄Contents任務(wù)5學(xué)習(xí)三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制電路任務(wù)6學(xué)習(xí)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)調(diào)

速控制電路任務(wù)7學(xué)習(xí)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)制

動(dòng)控制電路學(xué)思園地電氣“刀手”,給鋼鐵巨龍打通“任督二脈”的大國(guó)工匠———李剛李剛說:“每天在車間,我至少要接上萬(wàn)根電線頭,每一根都確保無(wú)誤,才能從源頭上把控產(chǎn)品質(zhì)量?！彼诮鉀Q鋼鐵巨龍———“盾構(gòu)機(jī)”電氣問題時(shí)快穩(wěn)準(zhǔn)狠,被人稱為“刀手”。李剛在千萬(wàn)次的接線過程中,根據(jù)接線盒的工作原理,創(chuàng)新布置其內(nèi)部格局,制作出新的接線盒,將復(fù)雜的電路簡(jiǎn)單化,降低線路連接的故障率,縮短線路故障排查時(shí)間,提高了排故效率。相比國(guó)外品牌“海瑞克”等接線盒,模塊化后的接線盒集成度更高,線路標(biāo)識(shí)更清晰,工作效率大幅度提升。(見圖2-1)學(xué)思園地在“三相異步電動(dòng)機(jī)的典型控制技術(shù)”單元學(xué)習(xí)中,通過大國(guó)工匠李剛的事跡,感受工匠精神的真諦,樹立創(chuàng)新意識(shí)和攻堅(jiān)克難的信心。學(xué)習(xí)目標(biāo)(1)掌握三相異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)及長(zhǎng)動(dòng)控制電路、正反轉(zhuǎn)控制電路、順序控制電路、降壓起動(dòng)的方式和控制電路。(2)能分析相關(guān)控制電路的電氣原理圖并掌握電氣控制線路中的保護(hù)措施。(3)熟練裝接和調(diào)試三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路、Y-△降壓起動(dòng)控制電路、調(diào)速控制電路。(4)了解電氣控制電路中常見故障的排除方法和技巧。(5)學(xué)習(xí)電氣“刀手”李剛執(zhí)著細(xì)節(jié)的匠心和勇于創(chuàng)新的精神。任務(wù)1分析三相籠型異步電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)控制電路小功率電動(dòng)機(jī)(P≤7.5kW)通常采用全壓直接起動(dòng),即電動(dòng)機(jī)定子繞組直接接入額定電壓的電網(wǎng)。實(shí)際使用時(shí),電動(dòng)機(jī)滿足如下經(jīng)驗(yàn)公式的條件,就可以直接起動(dòng),否則應(yīng)采用降壓起動(dòng)。(1)生活中的風(fēng)扇、工業(yè)生產(chǎn)中的設(shè)備旋轉(zhuǎn)通常需要什么樣的電器進(jìn)行控制?(2)有哪些電器才能組成風(fēng)扇安全運(yùn)行的電路?想一想一、單向全壓起動(dòng)控制電路電動(dòng)機(jī)滿足式(2-1)就可以采用全壓直接起動(dòng)。最簡(jiǎn)單的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的單向全壓起動(dòng)控制電路如圖2-2所示。1.工作原理起動(dòng)時(shí),合上QS,按下SB2,交流接觸器KM線圈通電,KM主觸點(diǎn)閉合,電動(dòng)機(jī)接通三相交流電源直接起動(dòng)。同時(shí),與SB2并聯(lián)的常開輔助觸點(diǎn)KM閉合,使接觸器KM線圈經(jīng)此觸點(diǎn)保持通電狀態(tài),電動(dòng)機(jī)M長(zhǎng)動(dòng)運(yùn)行,同時(shí)運(yùn)行指示燈HL長(zhǎng)亮。當(dāng)SB2復(fù)位時(shí),接觸器KM線圈仍可以通過常開輔助觸點(diǎn)KM繼續(xù)得電,從而保持電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)動(dòng)運(yùn)行。這種依靠接觸器本身輔助觸