B常用低壓電器與基本控制電路解析

會(huì)計(jì)學(xué)1B常用低壓電器與基本控制電路解析概述

控制電能的器具或裝置；作用是，對(duì)電能進(jìn)行控制、分配和調(diào)節(jié)。

2、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)：

利用電器元件組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)外界信號(hào)或要求進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)地切斷、接通電路，連續(xù)、斷續(xù)地控制被控對(duì)象進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的變化，這樣的系統(tǒng)稱為電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)

1、電器：第1頁/共55頁（1）按工作電壓分類

以交流1000V、直流1200V為界，以上為高壓控制電器，以下為低壓控制電器

（2）按操作方式分類

自動(dòng)控制電器、手動(dòng)控制電器和半自動(dòng)控制電器

4、電器分類方法

3、電力系統(tǒng)的組成控制設(shè)備電動(dòng)機(jī)電源生產(chǎn)機(jī)械傳動(dòng)裝置第2頁/共55頁

第一節(jié)三相交流異步電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理

一、三相交流異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分有①繞線式異步電動(dòng)機(jī)②鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)只針對(duì)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)第3頁/共55頁異步電動(dòng)機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心和定子繞組三個(gè)部分組成的。1、異步電動(dòng)機(jī)的定子：異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成的。2、異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子：第4頁/共55頁JZT系列是電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)二、常用異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)JZ2和JZL2系列是起重和冶金用的三相異步電動(dòng)機(jī)，JZ2是鼠籠式，JZL2是繞線式。BJO2系列是防爆式鼠籠異步電動(dòng)機(jī)。JPZ系列是旁磁式制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)。JD2和JDO2系列是防護(hù)式和封閉式多速異步電動(dòng)機(jī)JZZ系列是錐形轉(zhuǎn)子制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)。第5頁/共55頁三、三相交流異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)定子接三相電源后，電機(jī)內(nèi)便形成圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)設(shè)其方向?yàn)槟鏁r(shí)針轉(zhuǎn)若轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子鼠籠導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁密有相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)條中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e，方向由右手定則確定由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條彼此在端部短路，于是導(dǎo)條中有電流第6頁/共55頁導(dǎo)條就在磁場(chǎng)中受力f，用左手定則確定受力方向轉(zhuǎn)子受力，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩T，為電磁轉(zhuǎn)矩，方向與旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)同方向，轉(zhuǎn)子便在該方向上旋轉(zhuǎn)起來轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后，轉(zhuǎn)速為n，只要n＜n1（n1為旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)同步轉(zhuǎn)速），轉(zhuǎn)子導(dǎo)條與磁場(chǎng)仍有相對(duì)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，穩(wěn)定運(yùn)行在T=TL情況下在正常情況下，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是略低與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）。轉(zhuǎn)差率是一個(gè)表征異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的一個(gè)基本參數(shù)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨負(fù)載的變化而變化。第7頁/共55頁接觸器的作用是通、斷電動(dòng)機(jī)電路或其它負(fù)載電路

是可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制的一種控制電器

通、斷電路的電流種類不同

第二節(jié)常用低壓控制電器及基本控制電路一、接觸器第8頁/共55頁接觸器可分為交流接觸器和直流接觸器兩種

1、接觸器的基本結(jié)構(gòu)由三大部分組成：電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)和滅弧系統(tǒng)1、2，3、4是靜觸點(diǎn)5、6是動(dòng)觸點(diǎn)7、8是吸引線圈9、10分別是動(dòng)、靜鐵心11是彈簧注意：鐵芯中的短路銅環(huán)作用是減少交流電磁鐵芯的振動(dòng)

第9頁/共55頁1是滅弧室2和5分別為動(dòng)、靜觸點(diǎn)3為金屬柵片4為電弧滅弧柵是數(shù)片鋼片制成的柵狀裝置，當(dāng)觸點(diǎn)斷開發(fā)生電弧時(shí)，電弧進(jìn)入柵片內(nèi)，被分割為數(shù)段，迅速熄滅。滅弧柵第10頁/共55頁2．交流接觸器的工作原理

觸頭在彈簧的反作用力下復(fù)位

線圈通入單相交流電鐵芯磁化吸合觸頭動(dòng)作線圈失電3．圖形文字符號(hào)

KMKMKM線圈主觸頭輔助觸頭第11頁/共55頁繼電器是一種根據(jù)外界輸入的電或非電信號(hào)（如電流、電壓、時(shí)間、溫度、轉(zhuǎn)速等）進(jìn)行觸頭的接通或斷開操作，是一種自動(dòng)控制電器。繼電器的種類很多，分類的方法也較多。

1、電磁式繼電器二、繼電器電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、復(fù)位彈簧系統(tǒng)等組成。

（1）基本結(jié)構(gòu)第12頁/共55頁（2）工作原理信號(hào)電流通入線圈電磁鐵芯吸合觸頭系統(tǒng)動(dòng)作常開觸頭閉合、常閉觸頭斷開信號(hào)電流切斷線圈失電電磁鐵芯釋放在復(fù)位彈簧作用下所有觸頭復(fù)位（回到觸頭原始狀態(tài)）電磁式繼電器中最常用的是中間繼電器圖形文字符號(hào)如下圖所示KAKAKA第13頁/共55頁2、時(shí)間繼電器接收信號(hào)到輸出信號(hào)有一時(shí)間差的繼電器我們稱之為時(shí)間繼電器。

時(shí)間繼電器按其結(jié)構(gòu)的不同，可分為電磁式、電動(dòng)式、空氣阻尼式、晶體管式等

只介紹空氣阻尼式時(shí)間繼電器

JS7—A系列空氣阻尼式時(shí)間繼電器的基本結(jié)構(gòu)如下頁圖第14頁/共55頁(1)結(jié)構(gòu)主要由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、活塞氣室等組成。其中觸頭系統(tǒng)分為瞬時(shí)動(dòng)作觸頭延時(shí)動(dòng)作觸頭

(2)工作原理：線圈通電鐵芯吸合→推板瞬時(shí)動(dòng)作→1234瞬時(shí)動(dòng)作觸頭動(dòng)作→→活塞在寶塔形彈簧的作用下向上移動(dòng)→→經(jīng)一段時(shí)間后活塞才推動(dòng)扛桿移動(dòng)到頂端→→

5678觸頭動(dòng)作（常開觸頭延時(shí)閉合、常閉觸頭延時(shí)斷開）第15頁/共55頁→為下一次工作作好準(zhǔn)備。問：移動(dòng)速度由誰決定？當(dāng)線圈失電→鐵芯系統(tǒng)釋放→→銜鐵在彈簧作用下迅速將活塞推向最下方→→1234、5678觸頭系統(tǒng)在復(fù)位彈簧的作用下迅速?gòu)?fù)位→(3)時(shí)間繼電器的圖形文字符號(hào)

第16頁/共55頁(1)熱繼電器的基本結(jié)構(gòu)

感應(yīng)機(jī)構(gòu)：熱膨脹系數(shù)不同的雙金屬片、加熱元件；執(zhí)行機(jī)構(gòu)：傳動(dòng)系統(tǒng)和觸頭系統(tǒng)）等組成，如右圖所示。

(2)工作原理

加熱元件串接在被控制電路中→

通入額定電流→

加熱元件不發(fā)熱→

雙金屬片不動(dòng)作←觸頭不動(dòng)作

←當(dāng)被控電路的電流增加超過額定電流

←形成雙金屬片的定向彎曲加熱元件開始發(fā)熱并緩慢地將熱量傳遞給雙金屬片→

←雙金屬片推動(dòng)導(dǎo)板

導(dǎo)板推動(dòng)溫度補(bǔ)償器→

觸頭動(dòng)作→

切斷被控電路電流3、熱繼電器繞組雙金屬片導(dǎo)板第17頁/共55頁(3)圖形文字符號(hào)

FRFR1、按鈕（1）基本結(jié)構(gòu)按鈕帽、復(fù)位彈簧和觸頭系統(tǒng)（2）工作原理按鈕按下→觸頭系統(tǒng)動(dòng)作→彈簧儲(chǔ)能→松手→觸頭系統(tǒng)復(fù)位←復(fù)位彈簧作用三、其它控制電器第18頁/共55頁特點(diǎn)：受力觸頭動(dòng)作，力消失觸頭復(fù)位（3）圖形文字符號(hào)2、閘刀開關(guān)刀開關(guān)種類很多按極數(shù)分為單極、雙極和三極刀開關(guān)一般與熔斷器串聯(lián)使用，以便在短路或過負(fù)荷時(shí)熔斷器熔斷而自動(dòng)切斷電路圖形文字符號(hào)第19頁/共55頁3、自動(dòng)開關(guān)基本結(jié)構(gòu)：電流電磁系統(tǒng)、電壓電磁系統(tǒng)、脫扣系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、彈簧系統(tǒng)等組成。第20頁/共55頁NA15

(DW15HH)系列萬能式斷路器第21頁/共55頁DZ20系列塑料外殼式斷路器第22頁/共55頁NM1系列塑料外殼式斷路器第23頁/共55頁工作原理：正常工作時(shí)，手動(dòng)控制接通或斷開電路電路出現(xiàn)下列情況時(shí)：★短路，當(dāng)線路電流大于或等于額定電流的10倍時(shí)：電流電磁系統(tǒng)產(chǎn)生大吸合力→電流電磁系統(tǒng)動(dòng)作→←脫扣器動(dòng)作←鎖鉤脫扣←在彈簧作用下觸頭復(fù)位切斷被控制電路→起到短路保護(hù)的作用★欠電壓，當(dāng)線路電壓下降到額定值的65%時(shí)：電壓電磁系統(tǒng)吸合力不夠大→電壓電磁系統(tǒng)釋放→←扛桿動(dòng)作←脫扣器動(dòng)作←鎖鉤脫扣←在彈簧作用下觸頭復(fù)位切斷被控制電路→起到欠電壓保護(hù)的作用第24頁/共55頁★過載，當(dāng)線路電流增大，但又小于短路電流時(shí)：雙金屬片定向彎曲→推動(dòng)扛桿→脫扣器動(dòng)作→←在彈簧作用下觸頭復(fù)位←切斷被控制電路起到過載保護(hù)的作用鎖鉤脫扣圖形文字符號(hào)：QF4、熔斷器熔斷器主要作短路或過載保護(hù)用，串聯(lián)在被保護(hù)的線路中。線路，正常工作時(shí)起通路作用；當(dāng)線路短路或過載時(shí)熔斷器熔斷，起到保護(hù)線路上其他電器設(shè)備的作用●圖形文字符號(hào)FU第25頁/共55頁用圖形和文字來表示電氣控制，說明控制原理的一種電氣圖。1、電氣控制原理圖繪制原則右圖是一個(gè)單方向旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)控制電路（1）主電路在左，控制電路在右或主在上控在下（2）主電路用粗實(shí)線繪制，控制電路用細(xì)實(shí)線繪制。如右圖，已更改。（3）標(biāo)注方法四、基本控制電路U1V1W1U2V2W2123第26頁/共55頁★主電路標(biāo)注：總是在主電路的各個(gè)節(jié)點(diǎn)用英語26個(gè)字母和數(shù)字下標(biāo)標(biāo)注；按照連接導(dǎo)線元器件的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注★控制電路標(biāo)注在各節(jié)點(diǎn)用數(shù)字標(biāo)注，從左向右用奇數(shù)，從右至左用偶數(shù)，分界在電壓元件處。看右圖。(4)電器元件可根據(jù)動(dòng)作功能繪制在電路的不同地方，但同一元件標(biāo)注統(tǒng)一，如右的接觸器。5、各節(jié)點(diǎn)用實(shí)心小圓點(diǎn)，交匯處以曲線標(biāo)注第27頁/共55頁有了FU，電路具有短路保護(hù)功能有了KM，電路具有欠電壓保護(hù)功能請(qǐng)分析SB受力系統(tǒng)運(yùn)行，SB力消失系統(tǒng)停止運(yùn)行，這種控制稱為點(diǎn)控制。這是第一個(gè)電路。設(shè)想若要電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行，用什么辦法如右圖所示：與上電路相比多了一個(gè)SB和一個(gè)FR2、單方向連續(xù)運(yùn)行控制電路第28頁/共55頁工作原理QS↓→SB1↓→KM主觸頭閉合→↓←M得電旋轉(zhuǎn)←SB2↓←KM線圈失電M失電停止KM線圈得電→KM輔助觸頭自鎖“自鎖”是電器元件為確保自己的通路而實(shí)施的一種控制↓KM所有觸頭復(fù)位注意：“自鎖”的概念這是我們討論的第二電路，它的特性除上面講的以外，還有：連續(xù)運(yùn)行控制功能，過載保護(hù)功能。如何分析和解析這兩種功能若要求這一電路即能連續(xù)運(yùn)行又能點(diǎn)動(dòng)控制，如何？能完成否？方法：利用KM的輔助常開觸點(diǎn)的關(guān)聯(lián)在起動(dòng)按鈕的兩端第29頁/共55頁▲三相交流異步電動(dòng)機(jī)要改變旋轉(zhuǎn)方向，只需任意的改變?nèi)嗬@組中的兩相繞組連接。2、正反轉(zhuǎn)控制電路第30頁/共55頁▲線路組成：QS、FU、SR、KM、FR、M等組成，注意數(shù)量的變化?！ぷ髟鞶S↓→SB1↓→KM1主觸頭閉合→↓KM1線圈失電→M失電停止↓電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)KM1線圈得電→KM1自鎖電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)SB3↓→KM1所有觸頭復(fù)位→←SB2↓←KM2主觸頭閉合KM2自鎖←KM2線圈得電電動(dòng)機(jī)反向旋轉(zhuǎn)▲電路特性第31頁/共55頁（1）短路保護(hù)、過載保護(hù)、欠電壓保護(hù)（2）正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)功能（3）問還有什么？雙重聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制電路第32頁/共55頁▲線路組成：一個(gè)QS、一個(gè)FU、二個(gè)KM、三個(gè)SB、一個(gè)FR、一個(gè)M▲工作原理QS↓→KM1主觸頭閉合→↓KM1或KM2線圈失電→電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)KM1自鎖電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)SB3↓→KM1或KM2所有觸頭復(fù)位↓電動(dòng)機(jī)反向旋轉(zhuǎn)KM1線圈得電→KM1聯(lián)鎖SB1↓→SB1聯(lián)鎖KM2主觸頭閉合→KM2自鎖KM2線圈得電→KM2聯(lián)鎖SB2↓→SB2聯(lián)鎖電動(dòng)機(jī)失電停止運(yùn)行第33頁/共55頁▲線路特性（1）短路保護(hù)、過載保護(hù)、欠電壓保護(hù)（2）正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)功能（3）電路具有雙重聯(lián)鎖的功能3、Y－△轉(zhuǎn)換控制電路第34頁/共55頁▲線路組成1組QS、2組FU、3個(gè)KM、2個(gè)SB、1個(gè)FR、1個(gè)KT、1個(gè)KM▲工作原理QS↓→SB1↓→KM2得電→自鎖KM2主觸閉→KT記時(shí)開始→經(jīng)延時(shí)→①←KM1得電自鎖斷KT休息M在全壓狀態(tài)下運(yùn)行KM3失電→KM3所有觸頭復(fù)位KM3得電→KM3主觸閉→M定子Y連接降壓起動(dòng)KM3聯(lián)鎖→切斷KM1通路延斷觸頭延斷→①→延閉觸頭閉←M脫離Y聯(lián)接←聯(lián)鎖←KM3主觸閉第35頁/共55頁▲線路特性A、短路保護(hù)、過載保護(hù)、欠電壓保護(hù)；B、具有Y－△轉(zhuǎn)換降壓起動(dòng)自動(dòng)控制的功能?？稍俨榭凑诫娐匪伎迹撼龝r(shí)間繼電器可在這里進(jìn)行自動(dòng)控制，還有什么元件可實(shí)現(xiàn)同樣的控制速度繼電器電流繼電器4、自耦變壓器降壓起動(dòng)自動(dòng)控制電路主設(shè)計(jì)思路：起動(dòng)時(shí)，首先將電動(dòng)機(jī)定子繞組接在自耦變壓器的副邊，起動(dòng)結(jié)束時(shí)，再將電動(dòng)機(jī)定子繞組直接接到電源，電動(dòng)機(jī)在全壓狀態(tài)下運(yùn)行。第36頁/共55頁自耦變壓器降壓起動(dòng)自動(dòng)控制電路第37頁/共55頁第三節(jié)變配電工程概述指為建筑物供應(yīng)電能、變換電壓和分配電能的電氣工程。由于變配電工程的中間樞紐（核心）是變配電所，變配電工程有時(shí)也稱為變配電所工程。二、變電所、配電所1.變電所變電所就是擔(dān)負(fù)從電力系統(tǒng)接受電能，然后變換電壓、分配電能任務(wù)的場(chǎng)所。第38頁/共55頁2.配電所配電所就是擔(dān)負(fù)從電力系統(tǒng)接受電能，然后分配電能任務(wù)的場(chǎng)所。變電所與配電所的區(qū)別是看其內(nèi)部有無裝設(shè)電力變壓器。三、6～10KV及以下變配電工程中常用的電氣設(shè)備1.一次設(shè)備指擔(dān)負(fù)變換、輸送和分配電能任務(wù)的電氣設(shè)備。常用的高壓一次設(shè)備有：電力變壓器、高壓熔斷器、高壓隔離開關(guān)、高壓負(fù)荷開關(guān)、高壓斷路器、高壓開關(guān)柜等。第39頁/共55頁常用的低壓一次設(shè)備有：低壓熔斷器、低壓刀開關(guān)、低壓自動(dòng)開關(guān)、低壓配電箱等。一次設(shè)備的特點(diǎn)是：設(shè)備的電壓高或電流大、設(shè)備的功率大。2.二次設(shè)備指用于控制、指示、測(cè)量和保護(hù)一次設(shè)備運(yùn)行的電氣設(shè)備。常用的二次設(shè)備有：繼電器、接觸器、低壓熔斷器、電流表、電壓表等。二次設(shè)備的特點(diǎn)是：設(shè)備的電壓相對(duì)于一次設(shè)備來說要低、電流要小，設(shè)備的功率也小。一、二次設(shè)備一般安裝在高、低壓開關(guān)柜中第40頁/共55頁第41頁/共55頁第四節(jié)結(jié)線方式及特點(diǎn)

一、變配電所工程圖的組成包括變配電所系統(tǒng)圖、平剖面圖、二次回路圖、非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備安裝大樣圖、照明圖、防雷接地圖等。二、變配電所系統(tǒng)的常見方案變配電所系統(tǒng)圖是用標(biāo)準(zhǔn)的圖形符號(hào)和文字符號(hào)描述供配電系統(tǒng)中受電、變電、配電情況，表示主要設(shè)備或成套裝置之間的連接關(guān)系，而不考慮其實(shí)際位置，用以進(jìn)行接線和檢查的一種電電路簡(jiǎn)圖，也稱主接線圖、主電路圖或一次接線圖。第42頁/共55頁圖中的電氣設(shè)備主要是一次設(shè)備。常用高壓一次設(shè)備：高壓熔斷器、高壓高壓負(fù)荷開關(guān)、高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)和高壓開關(guān)柜等常用低壓一次設(shè)備：低壓熔斷器、低壓刀開關(guān)、低壓自動(dòng)開關(guān)、低壓配電箱等變配電所系統(tǒng)圖的常見方案有多種1.裝設(shè)一臺(tái)電力變壓器的變電所主接線第43頁/共55頁只有一臺(tái)變壓器的變電所，容量一般不大于1250kV·A，它能將6～10kV的高壓電能降為一般用電設(shè)備所需的380／220V低壓，其主接線比較簡(jiǎn)單，如右圖所示。高壓裝有高壓跌開式熔斷器高壓熔斷器能在變壓器故障時(shí)熔斷而切斷電源。隔離開關(guān)用在檢修變壓器時(shí)切斷變壓器與高壓電源的聯(lián)系高壓跌開式熔斷器（隔離開關(guān)＋熔斷器）低壓隔離開關(guān)第44頁/共55頁低壓裝有低壓隔離開關(guān)和自動(dòng)空氣開關(guān)因隔離開關(guān)僅能切斷315

kV·A以下變壓器的空載電流，故此類變電所的變壓器容量不大于315kV·A。右圖高壓側(cè)選用負(fù)荷開關(guān)和高壓熔斷器，負(fù)荷開關(guān)作為正常運(yùn)行時(shí)操作變壓器之用，熔斷器作為短路時(shí)保護(hù)變壓器之用。低壓側(cè)仍裝自動(dòng)空氣開關(guān)，此類變電所的變壓器容量可達(dá)500～l000kV·A。第45頁/共55頁

右圖為高壓側(cè)選用隔離開關(guān)和高壓斷路器正常運(yùn)行時(shí)接通或斷開變壓器，故障時(shí)斷開變壓器。

隔離開關(guān)在變壓器檢修時(shí)作為隔離電源之用，故要裝在斷路器之前。

上述幾種接線方式簡(jiǎn)單，高壓側(cè)無母線、投資少、運(yùn)行操作方便，但供電可靠性差。第46頁/共55頁2.兩臺(tái)變壓器的變電所主接線對(duì)供電可靠性要求較高，用電量較大的一、二類負(fù)荷和重要的電力用戶，可采用雙