電氣控制知識復(fù)習(xí)資料

1、電氣控制知識復(fù)習(xí)資料一、基本概念1.電器的定義電器是一種能根據(jù)外界的信號（機械力、電動力和其他物理量），自動或手動接通和斷開電路，從而斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)或狀態(tài)，實現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測和調(diào)節(jié)用的電氣元件或設(shè)備。2.電器的分類按工作電壓等級分：高壓電器（交流額定電壓1200V、直流額定電壓1500V以上）和低壓電器（交流額定電壓1200V、直流額定電壓1500V及以下）按動作原理分：手動電器和自動電器按用途分：控制電器（繼電器，接觸器，按鈕等）、配電電器（低壓隔離器，熔斷器，斷路器等）、執(zhí)行電器（電磁鐵，電磁離合器等）按工作原理分：電磁式電器（依據(jù)電磁感應(yīng)原理來工作，如

2、接觸器、各種類型的電磁式繼電器等）和非電量控制電器（依靠外力或某種非電物理量的變化而動作的電器，如刀開關(guān)、行程開關(guān)、按鈕、速度繼電器、溫度繼電器等）二、常用電氣元件1. 控制按鈕按鈕是一種結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用廣泛的主令電器。在低壓控制電路中，用于手動發(fā)出控制信號，短時接通和斷開小電流的控制電路。按鈕也常作為可編程控制器的輸入信號元件。符號：SB2. 行程開關(guān)行程開關(guān)又稱限位開關(guān)或位置開關(guān)，是一種利用生產(chǎn)機械某些運動部件的撞擊來發(fā)出控制信號的小電流主令電器，主要用于生產(chǎn)機械的運動方向、行程大小控制或位置保護等。符號：SQ3. 接近開關(guān)和光電開關(guān)接近開關(guān)是一種非接觸式的、無觸點的行程開關(guān)，內(nèi)部為電子電路

3、，按工作原理分為高頻振蕩性、電容型和永磁型三種類型。當(dāng)運動著的物體接近它到一定距離時，它就能發(fā)出信號，從而進行相應(yīng)的操作。接近開關(guān)不僅能代替有觸點行程開關(guān)來完成行程控制和限位保護，還可以用于高頻計數(shù)、測速、液面檢測等。光電開關(guān)是另一種類型的非接觸式檢測裝置。它有一對光的發(fā)射和接收裝置。根據(jù)兩者的位置和光的接收方式可以分為發(fā)射式和反射式，作用距離從幾厘米到幾十米不等。行程開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)的選擇方式：選用時，要根據(jù)使用場合和控制對象確定檢測元件的種類。例如：當(dāng)被測對象運動速度不是太快時，可選用一般用途的行程開關(guān)；而在工作頻率很高對可靠性及精度要求也很高時，應(yīng)選用接近開關(guān)；不能接近被測物體時

4、，應(yīng)選用光電開關(guān)。4. 轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換開關(guān)主要用于電氣控制線路的轉(zhuǎn)換，由于它能控制多個回路，適應(yīng)復(fù)雜線路的要求。符號：SA5. 熔斷器熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉的保護電器。常作為電路或用電設(shè)備的嚴(yán)重過載和短路的保護，主要用作短路保護。符號：FU熔斷器規(guī)格選擇及使用（1）熔斷器的額定電壓應(yīng)大于等于線路的工作電壓。（2）熔斷器的額定電流的選擇分為下列幾種情況： 1）對于變壓器、電爐和照明燈負(fù)載，熔斷器額定電流應(yīng)略大于或等于負(fù)載電流。 2）對于輸配電線路，熔斷器額定電流應(yīng)略小于或等于線路的安全電流。 3）保護一臺電動機時，考慮到電動機起動電流的影響，可按下式選擇：Ifu(1.52.5)I

5、N式中IN電動機額定電流（A）。對于頻繁起動的電動機，式中的系數(shù)可選2.53.5。 4）保護多臺電動機時，可按下式選擇：Ifu(1.52.5)IN.max+IN式中IN.max容量最大的一臺電動機額定電流；IN其余電動機額定電流總和。6. 低壓斷路器斷路器俗稱自動開關(guān)（自動空氣斷路器），用于不頻繁接通、分?jǐn)嗑€路正常工作電流，也能在電路中流過故障電流時（短路、過載、欠電壓等），在一定時間內(nèi)斷開故障電路的開關(guān)電器。符號：QF主要技術(shù)參數(shù)和一般選用原則低壓斷路器的主要技術(shù)參數(shù)有：（1）額定電流額定電流IN就是額定持續(xù)電流，也就是脫扣器能長期通過的電流。（2）額定電壓額定電壓UN斷路器正常工作的額定電

6、壓。（3）額定短路分?jǐn)嗄芰嗦菲鞯念~定通斷能力Icn是指在規(guī)定的條件（電壓、頻率、功率因數(shù)及規(guī)定的試驗程序等）下，能夠分?jǐn)嗟淖畲蠖搪冯娏髦?。斷路器的選用原則：主要根據(jù)被控電路的額定電壓、短路容量及負(fù)載電流的大小來選用相應(yīng)額定電壓、額定電流及分?jǐn)嗄芰Φ臄嗦菲?。斷路器的額定電壓和額定電流應(yīng)不小于電路的正常工作電壓和工作電流；斷路器的額定分?jǐn)嗄芰σ笥诘扔陔妷褐锌赡艹霈F(xiàn)的最大短路電流；欠電壓脫扣器額定電壓應(yīng)等于主電路額定電壓；熱脫扣器的整定電流應(yīng)與所控制電動機的額定電流或負(fù)載額定電流相等。選用電動機保護用低壓斷路器時，除應(yīng)考慮一般選用原則外，還應(yīng)注意：（1）過載保護（長延時）動作電流整定值等于電動機

7、額定電流。（2）瞬時動作電流整定值，對于保護籠型電動機應(yīng)為（815）倍電動機額定電流；對于保護繞線式電動機應(yīng)為（36）倍電動機額定電流。并以此確定電磁脫扣器的額定電流。7. 接觸器接觸器是一種能頻繁地接通和斷開遠距離用電設(shè)備主回路及其他大容量用電回路的自動控制電器。文字符號：KM圖形符號：接觸器的主要技術(shù)參數(shù)（1）額定電壓 主觸點能承受的額定電壓。通常用的電壓等級：直流接觸器有110V、220V和440V；交流接觸器有110V、220V、380V、500V等檔次。（2）額定電流 主觸點能承受的額定電流，即允許長時間通過的最大電流。有5A、10A、20A、20A、60A、100A、150A、25

8、0A、400A和600A等幾個等級。（3）吸引線圈的額定電壓：交流的有36V、110V、220V和380V；直流的有24V、48V、220V、440V。（4）電壽命和機械壽命 以萬次表示。（5）額定操作頻率 以（次/h）表示，即允許每小時接通的最多次數(shù)。接觸器的選擇與使用（1）類型選擇根據(jù)接觸器所控制的負(fù)載電流的類型，來選擇直流接觸器或交流接觸器。（2）額定電壓的選擇接觸器的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的額定電壓。（3）額定電流的選擇接觸器的額定電流應(yīng)大于或等于被控回路的額定電流。接觸器如果使用在電動機頻繁起動、制動或正反轉(zhuǎn)的場合，一般講接觸器的額定電流降一個等級來用使用。（4）吸引線圈的額定

9、電壓選擇吸引線圈的額定電壓應(yīng)與所接控制電路的電源一致。（5）接觸器的觸點數(shù)量、種類選擇接觸器的觸點數(shù)量和種類應(yīng)根據(jù)主電路和控制電路的要求選擇。如果輔助觸點的數(shù)量不能滿足要求時，可以通過增加中間繼電器的方法解決。8. 繼電器繼電器是一類用于監(jiān)測各種電量或非電量的電器，廣泛用于電動機或線路的保護以及生產(chǎn)過程自動化控制。一般來說，繼電器通過測量環(huán)節(jié)測量輸入外部信號（比如電壓、電流等電量或溫度、壓力、速度等非電量）并傳遞給中間機構(gòu)，將它與設(shè)定值（即整定值）進行比較，當(dāng)達到整定值時（過量或欠量），中間機構(gòu)就使執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生輸出動作，從而閉合或分?jǐn)嚯娐?，達到控制電路的目的。繼電器的種類很多，常用的繼電器有電

10、壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、速度繼電器、壓力繼電器、熱與溫度繼電器等。（1）電流繼電器電流繼電器的線圈被做成阻抗小、導(dǎo)線粗、匝數(shù)少的電流線圈，串接在被測量的電路中（或通過電流互感器接入），用于檢測電路中的電流是否越限。分過電流繼電器和欠電流繼電器。符號：KI （2）電壓繼電器電壓繼電器可以對所接電路上的電壓高低作出動作反應(yīng)。分過電壓繼電器、欠電壓繼電器和零電壓繼電器。符號：KV（3）中間繼電器中間繼電器實質(zhì)是一種電壓繼電器。它的觸點數(shù)量較多（一般有4副常開、4副常閉共8對），觸點容量較大（額定電流510A），且動作靈敏。其主要用途：當(dāng)其他繼電器、接觸器或其他電器的觸點數(shù)量不夠，或容量不夠

11、時，可借助中間繼電器來擴大觸點數(shù)量或觸點容量，起到中間轉(zhuǎn)換的作用。符號：KA（4）時間繼電器在生產(chǎn)中經(jīng)常需要按一定的時間間隔來對生產(chǎn)機械進行控制，時間控制通常是利用時間繼電器來實現(xiàn)的。時間繼電器是一種利用電磁或機械動作原理實現(xiàn)觸頭延時通或斷的自動控制電器。按延時方式可分為通電延時型時間繼電器和斷電延時型時間繼電器。對于通電延時型時間繼電器，當(dāng)線圈得電時，其延時閉合觸點要延時一段時間才閉合，延時斷開觸點要延時一段時間才斷開。當(dāng)線圈失電時，其延時閉合觸點迅速斷開，延時斷開觸點迅速閉合。文字符號：KT圖形符號：對于斷電延時型時間繼電器，當(dāng)線圈得電時，其延時動合觸點迅速閉合，延時動斷觸點迅速斷開。當(dāng)線

12、圈失電時，其延時動合觸點要延時一段時間再斷開，延時動斷觸點要延時一段時間再閉合。文字符號：KT（5）熱繼電器熱繼電器是一種保護電器，專門用來對過載及電源斷相進行保護，以防止電動機因上述故障導(dǎo)致過熱而損壞。符號文字符號：FR圖形符號：選擇與使用熱繼電器主要用于保護電動機的過載，因此，在選用時必須了解被保護對象的工作環(huán)境、起動情況、負(fù)載性質(zhì)、工作制以及電動機允許的過載能力。要遵循的原則是：應(yīng)使熱繼電器的安-秒特性位于電動機的過載特性之下，并盡可能地接近，甚至重合，以充分發(fā)揮電動機的能力，同時使電動機在短時過載和起動瞬間（56IN）時不受影響。一般情況下，常按電動機的額定電流選取，使熱繼電器的整定值

13、為0.951.05IN（IN為電動機的額定工作電流）。使用時，熱繼電器的旋鈕應(yīng)調(diào)到該額定值，否則將不能起到保護作用。對于三角形接法電動機，一相斷線后，流過熱繼電器的電流與流過電動機繞組的電流增加比例是不同的，其中最嚴(yán)重的一相比其余兩相繞組電流要大一倍，增加比例也最大。這種情況應(yīng)該選用帶有斷相保護裝置的熱繼電器。對于頻繁正反轉(zhuǎn)、起制動的電動機不宜采用熱繼電器來保護。（6）速度繼電器速度繼電器是利用速度原則對電動機進行控制的自動電器，常用作籠型異步電動機反接制動控制，因此也稱之為反接制動繼電器。文字符號：KS圖形符號：選擇與使用一般速度繼電器的動作速度為120r/min，觸點的復(fù)位速度在100r/

14、min以下，轉(zhuǎn)速在30003600 r/min以下能可靠的工作，允許操作頻率每小時不超過30次。速度繼電器主要根據(jù)電動機的額定轉(zhuǎn)速來選擇。使用時，速度電器的轉(zhuǎn)軸應(yīng)與電動機同軸連接，安裝接線時，正反向的觸點不能接錯，否則就不能起到反接制動時接通和分?jǐn)喾聪螂娫吹淖饔?。三、基本電氣控制電路電氣控制電路：電氣控制系統(tǒng)中，把各種有觸點的接觸器、繼電器、按鈕、行程開關(guān)的等電器元件，用導(dǎo)線按一定方式連接起來組成電氣控制電路。電氣控制系統(tǒng)也稱為繼電-接觸器控制系統(tǒng)，其特點是：結(jié)構(gòu)簡單、直觀、易掌握、價格低廉、維護方便、運行可靠。分類：電氣原理圖、電器布置圖、電氣接線圖等。電氣原理圖：用規(guī)定的圖形符號，按主電路

15、和輔助電路相互分開并依據(jù)各電器元件動作順序等原則所繪制的線路圖，稱為電氣原理圖。它包括所有電器元件的導(dǎo)電部件和接線端點，不表示電氣元件的形狀、大小和安裝方式。繪制電氣原理圖的有關(guān)規(guī)定：（1）主電路、控制電路、信號電路應(yīng)分開繪出，電路圖中的電器的不同部分可以不畫在一起，但文字符號應(yīng)標(biāo)注一致。主電路畫在圖紙的左方，控制電路、信號電路畫在圖紙的右方。（2）控制電路和信號電路畫在兩條電源線之間。耗電元件（如電器的線圈、電磁鐵線圈、信號燈）直接與一條電源線相連?？刂平佑|點連接在另一條電源線和耗電元件之間。（3）電氣圖中所有電器觸點，都按沒有通電和沒有外力作用時的開閉狀態(tài)畫出。（4）電路或元器件應(yīng)按按功能

16、布置，盡可能按動作順序依次平行排列，盡可能減少線條和避免交叉線。（5）有機械聯(lián)系的元件用虛線連接。（6）事故、備用、報警開關(guān)應(yīng)表示在設(shè)備正常使用時的位置。如在特定位置時，則圖上應(yīng)有說明。（7）電氣原理圖中，有直接電聯(lián)系的交叉導(dǎo)線連接點，要用黑圓點表示。無直接聯(lián)系的交叉導(dǎo)線連接點不畫黑圓點。1. 單向點動控制電路圖1是三相籠型異步電動機單向點動控制電路。它是一個最簡單的控制電路。電路的工作原理：起動時，合上斷路器QF，引入三相電源，按下按鈕SB，接觸器KM線圈得電吸合，主觸點KM閉合，電動機M因接通電源便起動運轉(zhuǎn)。松開按鈕SB，按鈕就在自身彈簧的作用下恢復(fù)到原來斷開的位置，接觸器KM線圈失電釋放

17、，接觸器主觸點KM斷開，電動機失電停止運轉(zhuǎn)。這種“一按就動，一松就?！钡碾娐贩Q為點動控制電路。點動控制電路常用于調(diào)整機床、對刀操作等。因短時工作，電路中不設(shè)熱繼電器。L1L2L3QFKMMPEFUSBKM圖1 單向點動控制電路2. 單向自鎖控制電路單向點動控制電路只適用于機床調(diào)整、刀具調(diào)整。而機械設(shè)備加工時，要求電動機作連續(xù)運行，即要求按下按鈕后，電動機就能起動并連續(xù)運行直至加工完畢為止。單向自鎖控制電路就是具有這種功能的電路。圖2為三相籠型異步電動機單向自鎖控制電路。（1）電路的工作原理起動時，合上斷路器QF，引入三相電源。按下啟動按鈕SB2，交流接觸器KM 的吸引線圈通電，接觸器主觸點閉合

18、，電動機因接通電源直接起動運轉(zhuǎn)。同時與SB2并聯(lián)的常開輔助觸點KM閉合，這樣當(dāng)手松開，SB2自動復(fù)位時，接觸器KM的線圈仍可以通過接觸器KM的常開輔助觸點使接觸器線圈繼續(xù)通電，從而保持電動機的連續(xù)運行。這種依靠接觸器自身輔助觸點而使其線圈保持通電的現(xiàn)象稱為自鎖。起自鎖作用的輔助觸點，則稱為自鎖觸點。要使電動機M停止運轉(zhuǎn)，只要按下停止SB1，將控制電路斷開即可。這時接觸器KM線圈斷電釋放，KM的主觸點將三相電源切斷，電動機M停止旋轉(zhuǎn)。當(dāng)松開按鈕后，SB1的常閉觸點在復(fù)位彈簧的作用下，雖又恢復(fù)到原來的常閉狀態(tài)，但接觸器線圈已不再能依靠自鎖觸點通電了，因為原來閉合的自鎖觸點早已隨著接觸器線圈的斷電而

19、斷開。（2）電路的保護環(huán)節(jié)1）斷路器QF 短路保護2）熱繼電器FR 過載保護3）單向自鎖控制電路具有欠電壓保護與失電壓保護功能。控制電路具備了欠電壓和失電壓保護功能后，有如下三個方面的優(yōu)點：第一、防止電壓嚴(yán)重下降時電動機低壓運行。第二、避免電動機同時啟動而造成的電壓嚴(yán)重下降。第三、防止電源電壓恢復(fù)時，電動機突然起動運轉(zhuǎn)造成設(shè)備和人身事故。L1L2L3QFKMMPEFRFUFRSB1SB2KMKM圖2 單向自鎖控制電路3. 電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路生產(chǎn)機械的運動部件作正、反兩個方向的運動，均可通過控制電動機的正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。我們知道，對三相交流電動機，改變電動機電源的相許，其旋轉(zhuǎn)方向就會改變。為此

20、，我們采用兩個接觸器分別給電動機送入正序和負(fù)序的電源，即對換兩根電源線位置，電動機就能夠?qū)崿F(xiàn)分別正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。圖3所示為電動機正反轉(zhuǎn)控制電路。圖中，斷路器QF作為電源開關(guān)，它具有短路保護、過載保護和失電壓保護的功能。由于兩個接觸器KM1、KM2的主觸點所接電源的相序不同，從而可改變電動機的方向。接觸器KM1和KM2觸點不可同時閉合，以免發(fā)生相間短路故障，為此就需要在各自的控制電路中串接對方的常閉觸點，構(gòu)成互鎖。電動機正轉(zhuǎn)時，按下正向起動按鈕SB2，KM1線圈得電并自鎖，KM1常閉觸點斷開，這時，即使按下反向起動按鈕SB3，KM2線圈也無法通電。當(dāng)需要反轉(zhuǎn)時，先按下停止按鈕SB1，令接觸器KM1斷

21、電釋放，KM1常閉觸點復(fù)位閉合，電動機停轉(zhuǎn)。再按下反向起動按鈕SB3，接觸器KM2線圈才能得電，電動機反轉(zhuǎn)。由于電動機由正轉(zhuǎn)切換成反轉(zhuǎn)時，需要停下來，再反向起動，故稱該電路為正-停-反電路。電路中利用兩個接觸器常閉觸點互相制約的方法稱為互鎖，這兩個常閉觸點稱為互鎖觸點。L1L2L3QFKM1MPEKM2FRFUFRSB1SB2KM2KM1KM1SB3KM1KM21KM2圖3電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路4. 自動往返控制電路生產(chǎn)實踐中，有些生產(chǎn)機械的工作臺需要自動往返控制，如圖4所示。它是采用行程開關(guān)SQ1、SQ2實現(xiàn)自動往返控制的。工作臺正向反向?qū)?軌SQ1SQ2撞桿限位銷限位銷圖4 工作臺往返運動

22、示意圖圖5為自動往返控制電路。當(dāng)按下正轉(zhuǎn)起動按鈕SB2后，接觸器KM1線圈通電吸合并自鎖，電動機正轉(zhuǎn)，拖動運動部件作相應(yīng)的移動，當(dāng)位移至規(guī)定位置（或極限位置）時，安裝在運動部件上的擋鐵（撞塊）便壓下行程開關(guān)SQ1，SQ1的常閉觸點斷開，切斷KM1線圈回路，KM1斷電釋放，電動機停止運轉(zhuǎn)。這時，SQ1常開觸點閉合，KM2線圈回路接通，KM2主觸點閉合，同時KM2觸點自鎖，電動機反向運轉(zhuǎn)，拖動運動部件退回，擋鐵脫離行程開關(guān)SQ1，其常閉觸點和常開觸點復(fù)位，為下次正向起動做準(zhǔn)備。L1L2L3QFKM1MPEKM2FRFUFRSB1SB2KM2KM1KM1SB3KM1KM21KM2SQ1SQ2SQ2S

23、Q1圖5 自動往返控制電路5. 三相籠型異步電動機減壓起動控制電路由于大容量籠型異步電動機的起動電流很大，會引起電網(wǎng)電壓降低，使電動機轉(zhuǎn)矩減小，甚至起動困難，而且還要影響同一供電網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備的正常工作，所以容量大的籠型電動機的起動電流應(yīng)該限制在一定的范圍內(nèi)，不允許直接起動，因而采用減壓起動的方法。常用的減壓起動方法有：定子繞組串電阻減壓起動、自耦變壓器減壓起動、星-三角減壓起動等方法?，F(xiàn)在介紹星-三角減壓起動電路。正常運行時，定子繞組為三角形聯(lián)接的籠型異步電動機，可采用星-三角的減壓起動方法達到限制起動電流的目的。起動時，定子繞組首先連接成星形，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時，將定子繞組的連接方

24、式由星形改接成三角形，電動機便進入全電壓正常運行狀態(tài)。圖6所示為星-三角起動控制電路，主電路中由三個接觸器進行控制，其中KM2、KM3不能同時吸合，否則將出現(xiàn)三相電源短路事故。KM3主觸點閉合，則將電動機繞組連接成星形；KM2主觸點閉合，則將電動機繞組連接成三角形。KM1主觸點則用來控制 電源的通斷。按下起動按鈕SB2，時間繼電器KT、接觸器KM3的線圈通電，接觸器KM3主觸點閉合，將電動機繞組接成星形。隨著KM3通電吸合，KM1通電吸合并自鎖。電動機繞組在星形連接情況下起動起來。待電動機轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速的時，時間繼電器延時完畢，其常閉延時觸點KT動作，接觸器KM3失電，其常閉觸點復(fù)位，KM2通電吸合，將電動機繞組接成三角形連接，電動機進入全壓運行狀態(tài)。L1L2L3QFKM1MPEFRFUFRSB1SB2KTKM3KM2U1V1W1W2U2V2KM2