電力拖動及自動控制原理基本知識及應用知識PPT課件

,電力拖動及自動控制基礎知識和應用知識,.,2,第一節(jié)：電力拖動概念,電力拖動用電能來驅動和控制生產機械電力拖動設施由三個部分組成：1.電動機2.電動機的控制設備和保護設備3.電動機與生產機械的傳動裝置在電力拖動的運動環(huán)節(jié)中生產機械對電動機運轉的要求：1.啟動.2.改變運動的速度（調速）3.改變運動的方向（正反轉）4.制動電動機就是將電能轉換為機械能來拖動生產機械的驅動元件。,.,3,電力拖動系統概念用電動機拖動生產機械運動的系統,電力拖動系統三要素：1.電動機2.傳動機構3.控制設備,.,4,電動機與傳動機構以及控制設備三者之間的關系如下圖所示：,.,5,自動控制的概念：,在沒有人直接參與的情況下，能使生產設備或生產過程的某些物理量按特定的規(guī)律變化的控制系統。,自動控制系統的基本組成圖,.,6,自動控制系統的基本組成部分定義,反饋環(huán)節(jié)對系統的輸出量的實際值進行測量，將它轉換成反饋信號，并使反饋信號成為與給定信號同類型、同數量級的物理量。比較器將給定信號和反饋信號進行比較，產生偏差信號?？刂破鞲鶕斎氲钠钚盘?，按一定的控制規(guī)律產生相應的控制信號。執(zhí)行器將控制信號進行功率放大，并帶動執(zhí)行機構動作。調節(jié)機構直接改變控制系統的輸入量，使被控量恢復到給定量期望值被控對象控制系統所要控制的設備或生產過程，它的輸出量就是被控量。被控量控制對象的某個變量，控制系統的目的通常就是要使該變量與給定值或設定值相符?？刂葡到y也用該變量的名稱來稱呼。如：溫度控制系統、壓力控制系統、速度控制系統等。,.,7,第二節(jié)：電力拖動基礎知識,刀閘熔斷器按鈕接觸器熱繼電器行程開關時間繼電器中間繼電器,QSFUSBKMFRSTKTKA,電器符號標注,.,8,什么是交流電,交流電：簡稱為AC（直流電DC）。交流電也稱“交變電流”，簡稱“交流”。一般指大小和方向隨時間作周期性變化的電壓或電流。,i,t,0,.,9,M,L1,L2,L3,三相,三相四線,三相五線制,.,10,三相四線制,在低壓配電網中，輸電線路一般采用三相四線制，三條線路分別代表A,B,C三相，另一條是中性線N，亦即零線，在進入用戶的單相輸電線路中，有兩條線，一條我們稱為火線，另一條我們稱為零線，零線正常情況下要通過電流以構成單相線路中電流的回路。而三相系統中，三相平衡時，中性線（零線）是無電流的，故稱三相四線制；應用中最好使用標準、規(guī)范的導線顏色：A相用黃色，B相用綠色，C相用紅色，N線用藍色，PE線用黃綠雙色。三相五線制是指A、B、C、N和PE線，其中，PE線是保護地線，也叫安全線，是專門用于接到諸如設備外殼等保證用電安全之用的。,.,11,.,12,電源,導線,開關,負載,電路基本構成,.,13,雙聯開關電路,LN,開關1,開關2,.,14,電機：,電機（英文：Electricmachinery，俗稱“馬達”）是指依據電磁感應定律實現電能轉換或傳遞的一種電磁裝置。在電路中用字母M（舊標準用D）表示。它的主要作用是產生驅動轉矩，作為用電器或各種機械的動力源。發(fā)電機在電路中用字母G表示。它的主要作用是利用機械能轉化為電能，目前最常用的是，利用熱能、水能等推動發(fā)電機轉子來發(fā)電。,.,15,電機按結構和工作原理的分類：,同步電動機,感應電動機,直流電動機,將直流電能轉換為機械能的轉動裝置。電動機定子提供磁場，直流電源向轉子的繞組提供電流，換向器使轉子電流與磁場產生的轉矩保持方向不變。直流電動機按勵磁方式分為永磁、他勵和自勵3類，其中自勵又分為并勵、串勵和復勵3種。,由定子繞組形成的旋轉磁場與轉子繞組中感應電流的磁場相互作用而產生電磁轉矩驅動轉子旋轉的交流電動機。感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機可劃分：三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異步電動機等。交流換向器電動機可劃分：單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機等,由直流供電的勵磁磁場與電樞的旋轉磁場相互作用而產生轉矩，以同步轉速旋轉的交流電動機。分為永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機,.,16,直流電機的工作原理及特性,直流電機的基本結構,主磁極,電樞,換向器,電刷裝置,.,17,直流電機的結構圖,剖面圖：電樞1；主磁極2；換向極4；機座6,電樞鐵心沖片,換向器1：換向片3；連接片4；云母環(huán)2,.,18,磁場的基本知識,通電導體周圍會產生磁場，磁場是一個矢量。用磁通密度（簡稱磁密）或磁感應強度)B描述磁場的強弱。,圖1.1磁力線與電流之間的右螺旋關系,B的單位為T，特斯拉,為形象描繪磁場的空間分布情況，通常使用磁感應線磁力線。用帶有方向的閉合曲線表示磁力線，曲線上任意點的切線方向表示磁感應強度B的方向。通過該點垂直于B的單位面積的磁感應線數目等于該點B的大小。磁力線方向：NS,電流與所產生的磁場方向用右手螺旋法則確定。,磁感應強度B表示了單位面積上的磁通，故又被稱為磁通密度。,.,19,直流電機的基本工作原理,發(fā)電機,電動機,簡化為一對磁極,一個線圈,.,20,低壓電器,低壓電器簡介,第三節(jié)：常用低壓電器,.,21,生產機械中所用的控制電器多屬于低壓電器，它是指在電壓在500V以下、用來接通或斷開電路，以及來控制、調節(jié)和保護用電設備的電氣器具。電器按動作性質可分為以下兩類：（1）非自動電器：這類電器沒有動力機構，依靠人力或其他外力來接通或切斷電路，如刀開關、轉換開關等。（2）自動電器：這類電器有電磁鐵等動力機構，按照指令、信號或參數變化而自動動作，使工作電路接通和切斷，如接觸器、自動開關等。,低壓電器的分類,.,22,電器按其用途又可分為以下三類：（1）控制電器：用來控制電動機的啟動、反轉、調速、制動等動作，如接觸器、繼電器等。（2）保護電器：用來保護電動機，使其安全運行，以及保護生產機械使其不受損壞，如熔斷器、電流繼電器等。（3）執(zhí)行電器：用來操作、帶動生產機械和支撐與保持機械裝置在固定位置上的一種元件，如電磁鐵、電磁離合器等。,大多數電器既可作控制電器，亦可作保護電器，它們之間沒有明顯的界線。如電流繼電器可按“電流”參量來控制電動機，又可用來保護電動機不致過載；又如行程開關既可用來控制工作臺地加、減速及行程長度，又可作為終端開關保護工作臺不致闖到導軌外面去。,.,23,1.刀開關,在電力拖動控制線路中最常用的是由刀開關和熔斷器組合而成的負荷開關。生產中常用HK系列開啟式負荷開關（又稱瓷底膠蓋刀開關，簡稱閘刀開關），適用于照明、電熱設備及小容量（5.5kW以下）電動機控制線路中，供手動不頻繁地接通和分斷電路，起短路保護作用。,結構：開關的瓷座上裝有進線座、靜觸頭、熔體、出線座和帶手柄的刀式動觸頭，上面蓋有膠蓋以防止操作時觸及帶電體或分斷時產生的電弧飛出傷人。,.,24,.,25,考慮到電機較大的起動電流，刀閘的額定電流值應如下選擇：（35)*異步電機額定電流,安裝使用注意：A、必須垂直安裝，不允許倒裝或平裝。B、電源進線接在靜觸頭一邊的進線座上，負載接在動觸頭一邊的出線座上。C、分合閘操作應迅速，使電弧盡快熄滅。,.,26,2.組合開關,組合開關又稱為轉換開關，常用于50HZ、380V以下及直流220V以下的電氣線路中，供手動不頻繁的接通和斷開電路、換接電源和負載以及控制5KW以下小容量異步電動機的啟動、停止和正反轉。(加油機等)常用的有HZ系列的（如圖HZ10-10/3型組合開關），主要由手柄、轉軸、彈簧、凸輪、絕緣墊板、動觸頭、靜觸頭、接線端子、絕緣桿組成。手柄和轉軸能在平行于安裝平面的平面內沿順時針或逆時針方向每次轉動90，帶動動觸頭與靜觸頭接觸和分離，實現接通和分斷電路的目的。（折剪電柜使用）,.,27,組合開關中，有一類是轉為控制小容量三相異步電動機的正反轉而設計生產的，HZ3-132型組合開關，俗稱倒順開關或可逆轉換開關。開關的手柄有“倒”、“順”、“停”三個位置，手柄只能從“停”位置左轉或右轉45。,.,28,低壓斷路器又稱自動空氣開關或自動空氣斷路器，它相當于把手動開關，熱脫扣器，電磁脫扣器等組合在一起構成的一種電器元件。當電路中發(fā)生短路、過載和失壓等故障時，能自動切斷故障電路，保護線路和電氣設備。,3.低壓斷路器,在電力拖動系統中常用DZ系列塑殼式斷路器，（如DZ-20型低壓端路器，其主要由動觸頭、靜觸頭、滅弧裝置、操作機構、熱脫扣器、電磁脫扣器及外殼組成。,.,29,.,30,作用：可實現短路、過載、失壓保護。,自動空氣斷路器（自動開關）,工作原理：過流時，過流脫扣器將脫鉤頂開，斷開電源；欠壓時，欠壓脫扣器將脫鉤頂開，斷開電源。,.,31,小型斷路器5SX系列,塑殼斷路器,.,32,4.熔斷器,熔斷器是一種最簡單，最可靠的電路保護器件，用于電路及用電設備的短路或過載保護，有高壓熔斷器和低壓熔斷器之分,在機電設備控制中一般采用低壓熔斷器，其作用是用于短路保護。,結構：熔斷器主要由熔體、安裝熔體的熔管和熔座組成。,常用的有：1）RC1A系列插入式熔斷器（瓷插式熔斷器）它主要由瓷座、瓷蓋、動觸頭、靜觸頭及熔絲組成。一般用于交流50HZ、額定電壓380V及以下、額定電流200A及以下的低壓線路末端或分支路中，作為電氣設備的短路保護及一定程度的過載保護。,.,33,2）RL1系列螺旋式熔斷器它主要由瓷帽、熔斷管、瓷套、上接線座、下接線座及瓷座等部分組成。一般用于控制箱、配電屏、機床設備及振動較大的場合，在交流50HZ、額定電壓500V、額定電流200A及以下的電路中，作為短路保護器件。,.,34,注意：接線時，電源線應接在瓷底座的下接線座上，負載線應接在螺紋殼的上接線座上。安裝熔管時，熔斷指示器應朝上。,.,35,其他：如RT0系列有添料封閉管式熔斷器。,.,36,按鈕是一種專門用于手動發(fā)出控制信號的器件。屬于主令電器，它被廣泛用各于種控制場合，其觸頭允許通過的電流較小，一般不超過5A。主要在控制電路中發(fā)出指令或信號去控制接觸器、繼電器等電器，再由他們去控制主電路的通斷、功能轉換或電氣聯鎖。,5.按鈕,常用的有LA系列的，一般由按鈕帽、復位彈簧、橋式動觸觸頭、支柱連桿及外殼等部分組成。按靜態(tài)時觸頭的分合狀態(tài)，可分為常開按鈕（啟動按鈕）、常閉按鈕（停止按鈕）和復合按鈕（常開、常閉組合為一體的按鈕）。,.,37,.,38,電路符號：,.,39,電路符號：,用作電路的限位保護、行程控制、自動切換等。都是由觸頭系統、操作機構和外殼組成。其是利用生產機械的運動部件碰壓使其觸頭動作的。,6.行程開關,.,40,7.交流接觸器,交流接觸器在工業(yè)及其它各個鄰域中得到廣泛應用，它是一種利用電磁機構操作運行的，可遠距離頻繁地接通和斷開交直流主電路及大容量控制電路其主要控制對象是電動機，也可以用于控制其他負載。,（1）結構：主要由電磁系統、觸頭系統、滅弧裝置和輔助部件等組成。,1）電磁系統：主要由線圈、鐵心（靜鐵心）和銜鐵（動鐵心）三部分組成。其作用是利用電磁線圈的通電或斷電，使銜鐵和鐵心吸合或釋放，從而帶動動觸頭與靜觸頭閉合或分斷，實現接通或斷開電路的目的。,2）觸頭系統：主要有主觸頭和輔助觸頭。一般有三對主觸頭和兩對常開、兩對常閉輔助觸頭組成。,.,41,3）滅弧裝置：主要用于在接觸器斷開大電流或高電壓電路時，熄滅動、靜觸頭之間產生的電弧。常見的有：雙斷口電動力滅弧，縱縫滅弧，柵片滅弧。,4）輔助部件：主要有反作用彈簧、緩沖彈簧、觸頭壓力彈簧、傳動機構及底座、接線柱等。,（2）工作原理當交流接觸器的線圈通電后，線圈中流過的電流產生磁場，使鐵心產生足夠大的吸力，克服反作用彈簧的反作用力，將銜鐵吸合，通過傳動機構帶動三對主觸頭和輔助常開觸頭閉合，輔助常閉觸頭斷開。當接觸器線圈斷電或電壓顯著下降時，由于電磁吸力消失或過小，銜鐵在反作用彈簧力的作用下復位，帶動各觸頭恢復到原始狀態(tài)。,.,42,接觸器,輔助觸點,KM,用來分斷或接通電路，優(yōu)點是可頻繁的通、斷線路，以小電流控制大電流。,.,43,.,44,電路符號：,.,45,.,46,.,47,繼電器是一種根據輸入信號(電量或非電量)的變化,接通或斷開小電流電路,實現自動控制和保護電力拖動裝置的電器。,繼電器的種類熱繼電器中間繼電器時間繼電器速度繼電器電流繼電器電壓繼電器,8.繼電器,.,48,（1）熱繼電器熱繼電器是利用流過繼電器的電流所產生的熱效應而反時限動作的繼電器。熱繼電器主要用于電動機的過載保護、斷相保護、電流不平衡運行的保護及其他電氣設備發(fā)熱狀態(tài)的控制。,結構：以JR系列為例，主要由熱元件、動作機構、觸頭系統、電流整定裝置、復位機構和溫度補償元件等部分組成。,.,49,電路符號：,串聯在主電路中,串聯在控制電路中,.,50,熱過載繼電器,由流入熱元件的電流產生熱量，使有不同膨脹系數的雙金屬片發(fā)生形變，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實現電動機的過載保護。,FL,.,51,中間繼電器是用來增加控制電路中的信號數量或將信號放大的繼電器。其輸入信號是線圈的通電和斷電，輸出信號是觸頭的動作，由于觸頭數量較多，所以可以用來控制多個元件或回路。,其結構及工作原理與接觸器基本相同，但中間繼電器的觸頭對數多，且沒有主輔之分，各對觸頭允許通過的電流大小相同，多數為5A。以JZ系列為例，主要由鐵心、線圈、銜鐵、線圈、觸頭系統、反作用彈簧和緩沖彈簧等組成。,（2）中間繼電器,.,52,電路符號：,自得到動作信號起至觸頭動作或輸出電路產生跳躍式改變有一定時間，該延時時間又符合其準確度要求的繼電器稱為時間繼電器。它廣泛用于需要按時間順序進行控制的電氣控制線路。,(3)時間繼電器,.,53,常用的空氣阻尼式和晶體管式時間繼電器。,空氣阻尼式時間繼電器是利用氣囊中的空氣通過小孔節(jié)流的原理來獲得延時的，根據延時的特點，可分為通電延時型和斷電延時型。其主要由電磁系統（線圈、鐵心、銜鐵），觸頭系統（兩對瞬時觸頭（一常開、一常閉）和兩對延時觸頭（一常開、一常閉），空氣室，傳動機構，基座組成。,.,54,晶體管時間繼電器分為通電延時型、斷電延時型和帶瞬動觸點的通電延時型。它們均是利用電容對電壓變化的阻尼作用作為延時的基礎。時間繼電器工作時首先通過電阻對電容充電，待電容上電壓值達到預定值時，驅動電路使執(zhí)行繼電器接通實現延時輸出，同時自鎖并放掉電容上的電荷，為下次工作做好準備。,晶體管式時間繼電器除執(zhí)行繼電器外，均由電子元件組成，無機械運動部件，具有延時范圍寬、調節(jié)范圍大、控制功率小、體積小、經久耐用的優(yōu)點，正日益得到廣泛的應用。,.,55,時間繼電器：按照預先設置的時間間隔接頭和斷開觸點的一種繼電器。KT,.,56,.,57,時間繼電器斷電延時型,.,58,速度繼電器是反映轉速和轉向的繼電器，其主要作用是以旋轉速度的快慢為指令信號，與接觸器配合實現對電動機的反接制動控制，故又稱反接制動繼電器。常用的有JY1型和JFZ0型。,結構：主要由定子、轉子、可動支架、觸頭系統及端蓋等部分組成。,工作原理：當電動機旋轉時，帶動與電動機同軸連接的速度繼電器的轉子旋轉，相當于在空間產生一個旋轉磁場，從而在定子籠型短路繞組中產生感生電流，感生電流與永久磁鐵的旋轉磁場相互作用，產生電磁轉矩，使定子隨永久磁鐵轉動的方向偏轉，與定子相連的膠木擺桿也隨之偏轉。當定子偏轉到一定角度，膠木擺桿推動簧片，使繼電器的觸頭動作。當轉子轉速減小到接近零時，由于定子的電磁轉矩減小，膠木擺桿恢復原狀態(tài)，觸頭隨即復位。,（4）速度繼電器,.,59,電路符號：,速度繼電器的動作轉速一般不低于100300r/min，復位轉速約在100r/min以下。,.,60,接觸器與繼電器的區(qū)別,1、繼電器的觸頭容量一般不會超過5A，而接觸器的觸頭容量最小也有10A到20A；2、繼電器的線圈有直流和交流之分，而接觸器的線圈只有交流；3、接觸器的觸頭通常有三個主觸頭另外還有若干個輔助觸頭，而繼電器的觸頭一般不分主輔；4、繼電器的觸頭有時是成對設置的，即常開觸頭和常閉觸頭組合在一起，而繼電器一般主觸