機械設備電氣控制及PLC學習指引(之一)

機械設備電氣控制及PLC基礎

之機械設備電氣控制技術2023/2/51授課：巫肇健主要內容2023/2/52一、低壓供配電二、電動機的運行三、常用電氣控制電路四、機床電氣控制電路低壓供配電-重點2023/2/53重點：1、常用低壓設備的工作原理、組成、用途；2、低壓供配電線路的接線方式和結構；3、低壓供配電系統(tǒng)；4、常用電氣控制電路；5、CA6140車床電氣控制電路；6、Z3040搖擺鉆床電氣控制電路。低壓供配電-難點2023/2/54難點：1、常用低壓設備的工作原理、組成、用途；2、低壓供配電線路的接線方式和結構；3、各類主令電器的原理和作用以及圖形符號；4、常用電氣控制電路；5、CA6140車床電氣線路的工作原理；6、Z3040搖擺鉆床電氣控制電路的工作原理。低壓供配電-電力系統(tǒng)概述2023/2/55一、概述電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、電力網和電能用戶組成的一個發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。供電是指電力用戶所需電能的供應和分配問題。對供電的基本要求是：安全、可靠、優(yōu)質、經濟。供配電系統(tǒng)由總降壓變電所（或高壓配電所）、高壓配電線路、車間變電所、低壓配電線路及用電設備組成。變電所的任務是接受電能、變換電壓和分配電能；配電所的任務是接受電能和分配電能。低壓供配電-電氣設備中的電弧問題2023/2/56一、概述電弧是電氣設各運行中出現(xiàn)的一種強烈的電游離現(xiàn)象，其特點是光亮很強和溫度很高。首先，電弧延長了電路開斷的時間，使短路電流危害的時間延長，這可能對電路設備造成更大的損壞。同時，電弧的高溫可能燒損開關的觸頭，燒毀電氣設各及導線電纜，還可能引起電路弧光短路，甚至引起火災和爆炸事故。此外，強烈的弧光可能損傷人的視力，嚴重的可致人眼失明。低壓供配電-電氣設備中的電弧問題2023/2/57二、電弧的產生（－）產生電弧的根本原因開關觸頭在分斷電流時之所以會產生電弧，根本的原因在于觸頭本身及觸頭周圍的介質中含有大量可被游離的電子。這樣，當分斷的觸頭之間存在著足夠大的外施電壓的條件下，就有可能強烈地電游離而發(fā)生電弧。（二）產生電弧的游離方式（1）熱電發(fā)射（2）高電場發(fā)射（3）碰撞游離（4）熱游離低壓供配電-電氣設備中的電弧問題2023/2/58三、電弧的熄滅（一）熄滅電弧的條件要使電弧熄滅，必須使觸頭間電弧中的去游離率大于游離率，即電弧中離子消失的速率大于離子產生的速率。（二）熄滅電弧的去游離方式1、正負帶電質點的“復合”2、正負帶電質點的“擴散”低壓供配電-電氣設備中的電弧問題2023/2/59（三）低壓開關電器中常用的滅弧方法1、速拉滅弧法2、冷卻滅弧法3、吹弧滅弧法4、長弧切短滅弧法5、粗弧分細滅弧法6、狹溝滅弧法7、真空滅弧法8、六氟化硫（SF6）滅弧法低壓供配電-電氣設備中的電弧問題2023/2/510（四）、對電氣觸頭的基本要求1、滿足正常負荷的發(fā)熱要求2、具有足夠的機械強度3、具有足夠的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度4、具有足夠的斷流能力低壓供配電-電氣設備中的電弧問題2023/2/511提幾個問題低壓供配電-電氣設備中的電弧問題2023/2/512問：開關觸頭間產生電弧的根本原因是什么?發(fā)生電弧有哪些游離方式?其中最初的游離方式是什么?維持電弧主要靠什么游離方式?答：產生電弧的原因：觸頭在分斷電流時，觸頭本身及觸頭周圍的介質中含有大量可被游離的電子，在外加電壓足夠大時，產生強烈的電游離而發(fā)生電弧。產生電弧的游離方式：

（1）熱電發(fā)射：觸頭分斷電流時，陽極表面大電流收縮集中，出現(xiàn)熾熱光斑，溫度很高，觸頭表面電子吸收熱能，發(fā)射到觸頭間隙，形成自由電子。

（2）高電場發(fā)射：觸頭開斷初，電場強度大，觸頭表面電子被強行拉出。

（3）碰撞游離：高速電子碰撞中性質點，使中性質點變成正離子和自由電子，當離子濃度足夠大時，介質擊穿產生電弧。

（4）熱游離：電弧中心溫度高達10000攝氏度，電弧中的中性質點游離為正離子和自由電子。

最初的游離方式：熱電發(fā)射。

維持電弧主要靠：碰撞游離產生電弧熱游離維持電弧。低壓供配電-電氣設備中的電弧問題2023/2/513問：使電弧熄滅的條件是什么?熄滅電弧的去游離方式有哪些?開關電器中有哪些常用的滅弧方法?答：電弧熄滅的條件：去游離率>游離率熄滅電弧的去游離方式：正負帶電質點的“復合”，重新成為中性質點正負帶電質點的“擴散”，使電弧區(qū)帶電質點減少開關電器中常用的滅弧方法：速拉滅弧法、冷卻滅弧法、吹弧滅弧法、長弧切短滅弧法、粗弧切短滅弧法、狹溝滅弧法、真空滅弧法、SF6滅弧法。低壓供配電-低壓電氣設備2023/2/514

一、低壓熔斷器１.熔斷器是低壓配電網絡和電力拖動系統(tǒng)中主要用作短路保護的電器。２.熔斷器主要由熔體、安裝熔體的熔管和熔座三部分組成。３.使用時，熔斷器應串聯(lián)在被保護的電路中。正常情況下，熔斷器的熔體相當于一段導線；而當電路發(fā)生短路故障時，熔體能迅速熔斷分斷電路，起到保護線路和電氣設備的作用。低壓熔斷器的概述：低壓供配電-低壓電氣設備2023/2/515

熔斷器主要有熔體、安裝熔體的熔管和熔座三部分組成。常見的熔斷器有RC系列瓷插式熔斷器、RL系列螺旋式熔斷器、RM系列無填料封閉管式熔斷器、RT系列有填料封閉管式熔斷器、RS系列快速熔斷器和RZ系列自恢復熔斷器。

低壓供配電-低壓電氣設備2023/2/516二、RC系列瓷插式熔斷器

1-熔絲2-動觸頭3-瓷蓋4-空腔5-靜觸頭6-瓷座

特點結構簡單，價格低廉，更換方便，使用時將瓷蓋插入瓷座，拔下瓷蓋便可更換熔絲應用額定電壓380V及以下、額定電流為5～200A的低壓線路末端或分支電路中，作線路和用電設備的短路保護，在照明線路中還可起過載保護作用低壓供配電-低壓電氣設備2023/2/517三、RL系列螺旋式熔斷器

1-瓷套2-熔斷管3-下接線座4-瓷座5-上接線座6-瓷帽特點熔斷管內裝有石英砂、熔絲和帶小紅點的熔斷指示器，石英砂用以增強滅弧性能。熔絲熔斷后有明顯指示應用在交流額定電壓500V、額定電流200A及以下的電路中，作為短路保護器件低壓供配電-低壓電氣設備2023/2/518四、RM系列封閉管式熔斷器1-夾座2-熔斷管3-鋼紙管4-黃銅套管5-黃銅帽6-熔體7-刀型夾頭特點熔斷管為鋼紙制成，兩端為黃銅制成的可拆式管帽，管內熔體為變截面的熔片，更換熔體較方便應用用于交流額定電壓380V及以下、直流440V及以下、電流在600A以下的電力線路中低壓供配電-低壓電氣設備2023/2/519五、RT系列有填料封閉管式熔斷器

1-熔斷指示器2-石英砂填料3-指示器熔絲4-夾頭5-夾座6-底座7-熔體8-熔管9-錫橋

特點熔體是兩片網狀紫銅片，中間用錫橋連接。熔體周圍填滿石英砂起滅弧作用應用用于交流380V及以下、短路電流較大的電力輸配電系統(tǒng)中，作為線路及電氣設備的短路保護及過載保護低壓供配電-低壓電氣設備2023/2/520六、熔斷器的選用對熔斷器選用的共同要求：在電氣設備正常運行時，熔斷器應不熔斷；在發(fā)生短路時，熔斷器應立即熔斷；在電路電流正常變化時，熔斷器應不熔斷；在電氣設備持續(xù)過載時，熔斷器應延時熔斷。1.熔斷器類型的選用根據使用環(huán)境、負載性質和短路電流的大小選用適當類型的熔斷器。2.熔斷器額定電壓和額定電流的選用熔斷器的額定電壓必須等于或大于線路的額定電壓。熔斷器的額定電流必須等于或大于所裝熔體的額定電流。低壓供配電-低壓電氣設備2023/2/521七、熔體額定電流的選用（1）對照明和電熱等的短路保護，熔體的額定電流應等于或稍大于負載的額定電流。（2）對一臺不經常啟動且啟動時間不長的電動機的短路保護，應有：

IRN≥(1.5～2.5)IN

（3)對多臺電動機的短路保護，應有：

IRN≥(1.5～2.5)INmax+∑IN

低壓供配電-低壓電氣設備2023/2/522刀開關概述定義：刀開關又稱閘刀開關或隔離開關，它是手控電器中最簡單而使用又較廣泛的一種低壓電器。作用：隔離電源，以確保電路和設備維修的安全；分斷負載，如不頻繁地接通和分斷容量不大的低壓電路或直接啟動小容量電機。低壓供配電-低壓電氣設備2023/2/523刀開關的結構主要由操作手柄、觸刀、靜觸座和絕緣底板構成。低壓供配電-低壓電氣設備2023/2/524刀開關的種類1、按觸刀的極數可分為單極、雙極和三極；2、按觸刀的轉換方向可分為單擲（HD）和雙擲（HS）；3、按操作方式可分為直接手柄操作式和遠距離連桿操縱式；4、按滅弧情況可分為有滅弧罩和無滅弧罩。

低壓供配電-低壓電氣設備2023/2/5251、觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭、常開觸頭（動合觸頭）常閉觸頭（動斷觸頭）2、電磁系統(tǒng)：動、靜鐵芯，吸引線圈和反作用彈簧3、滅弧系統(tǒng)：滅弧罩及滅弧柵片滅弧一、接觸器的結構低壓供配電-低壓電氣設備2023/2/526交流接觸器結構圖主觸頭常閉輔助觸頭常開輔助觸頭靜鐵心動鐵心吸引線圈滅弧裝置低壓供配電-低壓電氣設備2023/2/527

線圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；線圈電壓消失，觸頭恢復常態(tài)。為防止鐵心振動，需加短路環(huán)。二、接觸器的工作原理KM常閉輔助觸點線圈KM主觸點KM常開輔助觸點KM三、接觸器的符號低壓供配電-低壓電氣設備2023/2/528低壓斷路器低壓斷路器（圖文符號為QF）是一種多功能的自動開關。從操作功能上看，配置不同功能的元件，可實現(xiàn)手動、自動、電動通斷操作，但不宜連續(xù)頻繁地操作通斷；從滅弧功能上看，低壓斷路器不僅能切斷負荷電流，而且還能切斷短路電流；低壓斷路器能實現(xiàn)過電流、過負荷、欠壓、失壓等保護。低壓供配電-低壓電氣設備2023/2/529結構：觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、脫扣機構、操作機構。觸頭系統(tǒng)滅弧裝置脫扣機構操作機構低壓供配電-低壓電氣設備2023/2/530手柄跳鉤鎖扣進線觸頭滅弧裝置雙金屬片過載線圈出線低壓供配電-低壓電氣設備2023/2/531低壓斷路器工作原理：1—觸頭2—跳鉤3—鎖扣4—分勵脫扣器5—欠電壓脫扣器6—過電流脫扣器7—雙金屬片8—熱元件9—常閉按鈕10—常開按鈕低壓供配電-互感器2023/2/532概述

互感器是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)之間的聯(lián)絡元件，將一次系統(tǒng)側的高電壓、大電流轉換為二次側標準的低電壓和小電流，向二次電路提供交流電源，以正確反映一次系統(tǒng)的正常運行和故障情況。（一）、互感器的主要作用：1、降低參數，減少成本2、隔離高壓，利于安全3、統(tǒng)一標準，利于交流低壓供配電-互感器2023/2/533（二）、互感器的分類TV將一次側的高電壓變換成二次側的標準低電壓（100或100/V），其一次繞組與被測電網相并聯(lián)，二次繞組與二次測量儀表和繼電器的電壓線圈相并聯(lián)。電流互感器TA將一次側的大電流變換成二次側的標準小電流（5或1A），其一次繞組串聯(lián)于被測電路內，二次繞組與二次測量儀表和繼電器的電流線圈相串聯(lián)。電壓互感器低壓供配電-互感器2023/2/534（三）、電壓互感器的基本結構原理TV的工作原理與普通變壓器相同，結構原理和接線也相似，但二次電壓低、容量?。◣资甐A或幾百VA）且大多數情況下負荷衡定。

TV一次繞組和二次繞組的額定電壓值比稱為TV的額定電壓比，用KU表示，如果不考慮激磁損耗，即為一二次繞組的匝數比。即低壓供配電-互感器2023/2/535按安裝地點電壓互感器分類按相數分按每相繞組按絕緣分按工作原理戶內式戶外式單相式三相式雙繞組三繞組澆注式油浸式串級油浸式電容式干式電容分壓式電磁式低壓供配電-互感器2023/2/536

只能測量線電壓，不能測量相電壓。因為它的一次繞組中性點不能引出，所以不能監(jiān)視對地絕緣。三相五柱式TV接成Y0∕Ｙ0∕接線可測量線電壓和相電壓，還可作絕緣監(jiān)視。

三相三柱式TV接成Y，Y0形接線低壓供配電-互感器2023/2/537（四）、電壓互感器的使用注意事項1、電壓互感器在工作時，其二次側不得短路；2、電壓互感器二次側有一端必須接地；3、電壓互感器在接線時要注意其端子的極性。低壓供配電-互感器2023/2/538（五）、電流互感器的基本結構原理

與普通變壓器一樣，TA工作的基礎原理為電磁感應原理。一次側通過電流時，在鐵芯中產生交變磁通，此磁通穿過二次繞組，感應電動勢，在二次回路中產生電流。其中：—

額定電流比；—

互感器一次、二次繞組的額定電流之比。、低壓供配電-互感器2023/2/539

根據磁勢平衡原理，如果忽略了勵磁電流時，則有：其中：、、—工作電流；—一次、二次繞組匝數；—

匝數比。

可見，由測量出的二次電流乘以變比即可測得一次實際電流。低壓供配電-互感器2023/2/540（六）電流互感器的接線方式

電流互感器常用的接線方式有三種：單相式連接、星形連接、不完全星形連接。

由于只能測量一相的電流以監(jiān)視三相的運行，故通常用于三相對稱的電路中。1、單相式連接低壓供配電-互感器2023/2/541

可測量三相電流，故用于可能出現(xiàn)三相不對稱的電路中，以監(jiān)視三相電路運行的情況。

只用兩臺TA，測量兩相的電流，通過公共導線可測量第三相的電流。用于發(fā)電廠、變電所6—10KV饋線回路測量和監(jiān)視三相系統(tǒng)運行情況。2、星形連接3、不完全星形連接低壓供配電-互感器2023/2/542（八）、電流互感器的使用注意事項1、電流互感器在工作時，其二次側不得看開路；2、電壓互感器二次側有一端必須接地；3、電壓互感器在接線時要注意其端子的極性。低壓供配電-安全用電2023/2/543一、低壓放射式接線由變配電所低壓母線將電能分配出去經各個配電干線（配電屏）供電給配電箱或低壓用電設備的接線方式。（1）特點①這種接線方式的各低壓配電出線互不影響，供電可靠性較高。②所用配電設備及導線材料較多，且運行不夠靈活。（2）應用多用于用電設備容量大、負荷集中或性質重要的負荷，以及需要集中連鎖起動、停車的用電設備和有爆炸危險的場所。對于特別重要的負荷，可采用由不同母線段或不同電源供電的雙回路放射式接線。低壓供配電-安全用電2023/2/544（2）特點①引出配電干線較少，采用的開關設備較少，金屬消耗量也少，這種接線多采用成套的封閉式母線槽，運行靈活方便，也比較安全。②干線發(fā)生故障時，停電的范圍大，和放射式相比，供電的可靠性較低。（3）應用適宜于用電容量較小而分布均勻的場所，如機械加工車間、工具車間和機修車間的中小型機床設備以及照明配電。二、低壓樹干式接線（1）低壓母線放射式配電的樹干式接線，如圖a所示低壓供配電-安全用電2023/2/545三、“變壓器一干線組”的樹干式接線，如圖b所示（1）特點省去了變電所低壓側的整套低壓配電裝置，簡化了變電所的接構，大大減少了投資。（2）應用為了提高母干線的供電可靠性，一般接出的分支回路數不宜超過10條，而且不適用于需頻繁起動、容量較大的沖擊性負荷和對電壓質量要求高的設備。（3）鏈式接線是變形的樹干式接線，如圖所示（4）應用適用于用電設備彼此距離近、容量都較小的情況。鏈式連接的用電設備臺數不能超過5臺、配電箱不超過3臺，且總容量不宜超過10KW。低壓供配電-安全用電2023/2/546四、

低壓環(huán)形接線在一些車間變電所的低壓側，可以通過低壓聯(lián)絡線相互聯(lián)接起來構成環(huán)形接線，（1）如圖所示。（2）特點①供電可靠性較高，任一段線路故障或檢修，一般可不中斷供電，或只是短時停電，經切換操作后即可恢復供電；而且可使電能損耗和電壓損耗減少。②保護裝置及其整定配合比較復雜，如果整定配合不當，容易發(fā)生誤動作，反而擴大故障停電范圍，所以低壓環(huán)形線路通常多采用“開環(huán)”方式運行。低壓供配電-安全用電2023/2/547

五、拉線①作用用于平衡電桿所受到的不平衡作用力，并可抵抗風壓防止電桿傾倒，如圖5-11所示。在受力不平衡的轉角桿、分段桿、終端桿上需裝設拉線。②要求拉線必須具有足夠的機械強度并要保證拉緊。注：為了保證其絕緣性能，其上把、腰把和底把用鋼絞線制作，且均須安裝拉線絕緣子進行電氣絕緣。

拉線的接構1－電桿2－抱箍3－上把4－拉線5－腰把7－底把8－地盤低壓供配電-安全用電2023/2/548六、絕緣子和金具（1）絕緣子（瓷瓶）①作用用于固定導線并使導線和電桿絕緣。應有足夠的電氣絕緣強度和機械強度。②線路絕緣子有高壓和低壓兩類。圖為高壓線路絕緣子的外形接構。低壓供配電-安全用電2023/2/549七、金具①作用用于安裝和固定導線、橫擔、絕緣子、拉線等的金屬附件。②常用的金具如圖所示。

常用的金具

(a)圓形抱箍b)帶凸抱箍c)支撐扁鐵d)穿心螺栓e)橫擔墊鐵f)橫擔抱箍g)花籃螺絲低壓供配電-安全用電2023/2/550八、接地與接地裝置（1）、電氣設備的任何部分與大地之間作良好的電氣連接，稱為接地。（2）、埋入地中并直接與大地接觸的金屬導體，稱為接地體，或接地極。（3）、專門為接地而人為裝設的接地體，稱為人工接地體。（4）、間作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎等，稱為自然接地體。（5）、連接于接地體與電氣設備接地部分之間的金屬導線，稱為接地線與接地體合稱為接地裝置。（6）、由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網低壓供配電-安全用電2023/2/551八、接地與接地裝置凡從帶電體流入地下的電流即屬于接地電流。接地電流有正常接地電流和故障接地電流。正常接地電流指正常工作時通過接地裝置流入地下，借大地形成工作回路的電流；故障接地電流指系統(tǒng)發(fā)生故障時出現(xiàn)的接地電流。系統(tǒng)一相接地可能導致系統(tǒng)發(fā)生短路，這時的接地電流叫做接地短路電流，如接地的380/220V系統(tǒng)的單相接地短路電流。在高壓系統(tǒng)中，接地短路電流可能很大，接地短路電流在200A及以下的，稱小接地短路電流系統(tǒng)；接地短路電流大于500A的，稱大接地短路電流系統(tǒng)。低壓供配電-安全用電2023/2/552八、接地與接地裝置接地線又分為接地干線和接地支線，接地干線一般應采用不少于兩根導體在不同地點與接地網連接。如圖10-1所示接地體按其布置方式可分為外引式接地體和環(huán)路式接地體。按其形狀劃分，有管形、帶形和環(huán)形幾種基本形式。按其結構劃分，有自然接地體和人工接地體之分。低壓供配電-安全用電2023/2/553

如圖10-2所示，接地電流流入地下以后，就通過接地體向大地作半球形散開，這一接地電流就叫做流散電流。流散電流在土壤中遇到的全部電阻叫做流散電阻。接地電阻是接地體的流散電阻與接地線的電阻之和。接地線電阻一般很小，可以忽略不計。因此，可以認為流散電阻就是接地電阻。低壓供配電-安全用電2023/2/554TN系統(tǒng)TN-S系統(tǒng)①公共PE線在正常情況下沒有電流通過，因此不會對接在PE線上的其他用電設備產生電磁干擾。②由于其N線與PE線分開，因此其N線即使斷線也并不影響接在PE線上的用電設備的安全。該系統(tǒng)多用于環(huán)境條件較差，對安全可靠性要求較高及用電設備對抗電磁干擾要求較嚴的場所。低壓供配電-安全用電2023/2/555TN系統(tǒng)TN-C系統(tǒng)①保護中性線（PEN線）兼有中性線（N線）和保護線（PE線）的功能，當三相負荷不平衡或接有單相用電設備時，PEN線上均有電流通過。②這種系統(tǒng)一般能夠滿足供電可靠性的要求，而且投資較省，節(jié)約有色金屬，但是當PEN斷線時，可使設備外露可導電部分帶電，對人有觸電危險。在安全要求較高的場所和要求抗電磁干擾的場所均不允許采用該系統(tǒng)。低壓供配電-安全用電2023/2/556TN系統(tǒng)TN-C-S系統(tǒng)兼有TN-C系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)的優(yōu)點常用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境條件較差并且要求無電磁干擾的數據處理或具有精密檢測裝置等設備的場所。為確保PE和PEN安全可靠，除在電源中性點直接接地外，還必須在以下地方重復接地：在架空線的干線和分支線的中端及沿線每1km處，以及電纜和架空線在引入車間或大型建筑物處。低壓供配電-安全用電2023/2/557TT系統(tǒng)中性點直接接地，引出中性線N。電氣設備外露可導電部分經各自的保護線PE分別直接接地。低壓供配電-安全用電2023/2/558IT系統(tǒng)中性點不直接接地或經阻抗接地，通常不引出中性線N，電氣設備外露可導電部分經各自保護線PE接地。電動機的運行2023/2/559上面三根樁接一起是星形，上下樁依次聯(lián)結是角形，如電機無接結盒，第一相繞組頭尾標上1.4，第二相繞組頭尾標上2.5，第三相繞組頭尾標上3.6，星形接法：135接一起，246接電源，三角形接法：1聯(lián)結6，2聯(lián)結4，3聯(lián)接5，成為電機的三根出線。一、電動機的接線電動機的運行2023/2/560三相異步電動機的同步轉速600pfn=min）r/(

p123456n0/(r/min)300015001000750600500

f=50Hz

時，不同極對數時的同步轉速如下:同步轉速三相異步電動機的啟動2023/2/561從異步電動機接入電源，轉子開始轉動到穩(wěn)定運轉的過程，稱為啟動。啟動瞬間,n=0s=1E最大Ist最大。

電機啟動的特點：（1）啟動轉矩較大，能夠帶負載甚至重載啟動（2）啟動電流較大引起電動機本身發(fā)熱（3）使得母線電壓降低，會影響到其他設備的正常運行三相異步電動機的啟動2023/2/5621、全壓啟動（直接啟動）優(yōu)點：設備簡單，操作方便，啟動時間短。缺點：啟動電流較大，將使線路電壓下降，影響負載正常工作。適用范圍：電動機容量在10kW以下全壓啟動是將電動機直接接到額定電壓上的啟動方式，又叫直接啟動。三相異步電動機的啟動2023/2/563（1）定子串電阻啟動2、降壓啟動缺點：外接啟動電阻上有較大的功率損耗，經濟性較差。三相異步電動機的啟動2023/2/564Δ運行時，首尾相接構成閉環(huán)Y啟動時，繞組尾端連成一點適用范圍：正常運行時定子繞組為三角形連接。

優(yōu)點：缺點：啟動電流為全壓啟動時的1／3。QS1L3V2L2L1QS2FUV1U1U2W1W2V1U1W1W2U2V2（2）Y-Δ降壓啟動ABCXYZ啟動UP'AZBYXC正常運行UP不適合高啟動轉矩場合，適合空載或輕載啟動三相異步電動機的啟動2023/2/565（3）自耦變壓器降壓啟動：優(yōu)點：缺點：1、不論電動機定子繞組采用Y或都可使用；2、啟動電壓可根據需要選擇，使用靈活，適用于不同的負載。設備體積大、笨重，成本高。三相異步電動機的調速2023/2/5661、改變極對數p

由上式可看出，異步電動機調速的方法有三種：三相異步電動機的轉速2、改變轉差率s3、改變電源頻率f（變頻調速）

第三種調速方法發(fā)展很快，且調速性能較好。

(1)改變轉子電阻調速

(2)改變電源電壓調速常用電氣控制電路-繼電器2023/2/567一、繼電器概論（一）、繼電器是一種根據電量(電壓、電流等)或者非電量(溫度、時間、轉速、壓力)等信號的變化帶動觸點動作，來接通或斷開所控制的電路或者電器，以實現(xiàn)自動控制和保護電路或電器設備的電器。（二）、繼電器一般由感測機構、中間機構和執(zhí)行機構三個基本部分組成。（三）、可分為電磁式繼電器和非電磁式繼電器兩大類。常用電氣控制電路-繼電器2023/2/568二、電磁式繼電器（一）、電磁式繼電器是以電磁吸合力為驅動動力源的繼電器。（二）、電磁式繼電器所配裝的電磁線圈有交流和直流兩種，各自構成交流電磁式繼電器和直流電磁式繼電器。（三）、電磁式繼電器配裝不同功能的電磁線圈后可分別制成電流繼電器、電壓繼電器和中間繼電器。常用電氣控制電路-繼電器2023/2/569線圈端子線圈鐵心軛鐵銜鐵支桿觸點觸點端子KK用較小的電流控制較大電流常用電氣控制電路-繼電器2023/2/570三、電磁式電壓繼電器（一）、電磁式電壓繼電器是根據線圈兩端電壓大小而接通或斷開控制電路的繼電器。這種繼電器線圈的導線細、匝數多、阻抗大，并聯(lián)在電路中。（二）、電壓繼電器有過電壓、欠電壓和零電壓繼電器之分。常用電氣控制電路-繼電器2023/2/571四、電磁式電流繼電器（一）、電磁式電流繼電器的線圈串接在電路中以反映電路中電流的變化。為了不影響電路的正常工作，電流繼電器線圈匝數少、導線粗、線圈阻抗小。（二）、電磁式電流繼電器除了有用于一般控制的電流繼電器外，還有作為保護用的過電流繼電器和欠電流繼電器

。常用電氣控制電路-繼電器2023/2/572五、電磁式電流繼電器的分類（一）、過電流繼電器：線圈電流高于整定值時動作的繼電器稱為過電流繼電器。過電流繼電器在電路正常工作時銜鐵不吸合，當電路中的電流超過整定值時銜鐵才吸合(動作)。（二）、欠電流繼電器：當線圈電流低于整定值時動作的繼電器稱為欠電流繼電器。常用電氣控制電路-繼電器2023/2/573常用電氣控制電路-繼電器2023/2/574六、時間繼電器（一）、在電力拖動控制系統(tǒng)中，不僅需要動作迅速的繼電器，而且需要當吸引線圈通電或斷電以后其觸點經過一定時間延時后再動作的繼電器，這種繼電器稱為時間繼電器。（二）、時間繼電器按其動作原理與構造不同，可分為電磁式、空氣阻尼式、電動式和電子式等時間繼電器。常用電氣控制電路-繼電器2023/2/575（三）、空氣阻尼式時間繼電器是利用空氣阻尼作用獲得延時的，線圈電壓為交流，因交流繼電器不能象直流繼電器那樣依靠斷電后磁阻尼延時，因而采用空氣阻尼式延時。（四）、空氣阻尼式時間繼電器分為通電延時型和斷電延時型兩種類型。常用電氣控制電路-繼電器2023/2/576空氣阻尼式時間繼電器（通電延時）1—線圈2—靜鐵心3—銜鐵4—反力彈簧5—推版6—活塞桿7—杠桿8—塔形彈簧9—弱彈簧10—橡皮膜11—空氣室壁12—活塞13—調節(jié)螺釘14—進氣孔15—微動開關（延時）16—微動開關（不延時）17—微動按鈕17瞬動觸點：延時動觸點常用電氣控制電路-繼電器2023/2/577時間繼電器圖形與文字符號(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)

（a）線圈一般符號（b）通電延時線圈（c）斷電延時線圈文字符號：ＫＴ（d）通電延時閉合觸點（動合、常開）（e）通電延時斷開觸點（動斷、常閉）（f）斷電延時斷開觸點（動合、常開）（g）斷電延時閉合觸點（動斷、常閉）（h）瞬動觸點常用電氣控制電路-繼電器2023/2/578時間繼電器圖形與文字符號通電延時型斷電延時型常用電氣控制電路-繼電器2023/2/579七、熱繼電器（一）、熱繼電器是一種具有過載保護特性的過電流型繼電器。（二）、電動機在運行過程中，如果長期過載、頻繁起動、欠電壓運行或者斷相運行等都可能使電動機的電流超過它的額定值。如果超過額定值的量不大，熔斷器在這種情況下不會熔斷，這樣將引起電動機過熱，損壞繞組的絕緣，縮短電動機的使用壽命，嚴重時甚至燒壞電動機。因此，采用熱繼電器用于電動機的過載保護以及斷相保護，也適用于對其他電氣設備的過載保護。常用電氣控制電路-繼電器2023/2/580熱繼電器的基本結構示意圖1、雙金屬片固定件；2、雙金屬片；3、熱原件；4、導板；5、補償雙金屬片；6、7、9、觸點；8、復位調節(jié)螺釘；10、復位按鈕；11、調節(jié)旋鈕；12、支撐件；快速分斷裝置常用電氣控制電路-主令電器2023/2/581一、主令電器概念主令電器是用于自動控制系統(tǒng)中發(fā)出指令的操作電器，利用它控制接觸器、繼電器或其他電器，使電路接通和分斷來實現(xiàn)對生產機械的自動控制。常用的主令電器有按扭開關、行程開關、萬能轉換開關、凸輪控制器、主令控制器等。常用電氣控制電路-主令電器2023/2/582主要由按鈕帽、復位彈簧、常開觸點、常閉觸點、接線柱、外殼等組成。

二、按鈕（一）、結構：（二）、工作原理：按鈕被按下時，動觸橋下移，動斷靜觸點斷開，動合靜觸點接通；松開按鈕時，在復位彈簧的作用下，動觸橋復位，動合靜觸點斷開，經過一定行程后，動斷靜觸點閉合復位。按鈕開關是一種用來接通或分斷小電流電路的手動控制電器。在控制電路中，通過它發(fā)出“指令”控制接觸器和繼電器等電器，再由它們去控制主電路的通斷。常用電氣控制電路-主令電器2023/2/583外殼（三）、按鈕結構示意圖常用電氣控制電路-主令電器2023/2/584三、接近開關是一種利用生產機械某些運動部件的碰撞來發(fā)出控制指令的主令電器。用于控制生產機械的運動方向、行程大小或位置保護（1）結構：由操作機構、觸頭系統(tǒng)、外殼等組成。（2）型號：TW系列，LX19系列和JLXK1系列。（3）圖形和文字符號：SQ（一）、行程開關（限位開關）常用電氣控制電路-主令電器2023/2/585直動式行程開關行程開關的圖形符號和文字符號常用電氣控制電路-主令電器2023/2/586四、主令控制器（一）作用：主令控制器是按照預定程序轉換控制電路的主令電器，用它在控制系統(tǒng)中發(fā)布命令，通過接觸器實現(xiàn)對電動機的啟動、制動、調速和反轉控制。（二）結構：由鑄鐵的底座、支架和支架上安裝的動、靜觸點及凸輪盤所組成的接觸系統(tǒng)等構成常用電氣控制電路-主令電器2023/2/5871，7—凸輪塊2—接線柱3—固定觸點4—橋式動觸點

5—支桿6—軸8—小輪9—彈簧10—轉動手柄主令控制器的外形及結構圖常用電氣控制電路-主令電器2023/2/588（三）工作原理：當轉動手柄10使凸輪塊7轉動時，推壓小輪8使支桿5繞軸6轉動，使動觸點4與靜觸點3分斷，將被操作回路斷開；相反，當轉動手柄10使小輪8位于凸輪塊7的凹槽處時，由于彈簧9的作用，使動觸點4與靜觸點3閉合，接通被操作回路。可見，觸點閉合與分斷的順序是由凸輪塊的形狀所決定的。（四）主要產品型號：LK14、LK15、LK18系列。五、凸輪控制器（一）作用：凸輪控制器主要用于起重設備和其他電力拖動裝置，以控制電動機的啟動、正反轉、調速和制動。常用電氣控制電路-主令電器2023/2/589（二）結構：由轉軸、凸輪、動靜觸頭、杠桿、滅弧罩、定位機構及手柄等組成（四）和主令控制器的主要區(qū)別：凸輪控制器可直接控制電動機工作，其觸頭容量大并有滅弧裝置。（三）工作原理：轉動手柄時，轉軸帶動凸輪一起轉動。轉到某一位置時，凸輪頂動滾子，克服彈簧壓力使動觸點順時針方向轉動，脫離靜觸點而分斷電路。在轉軸上疊裝不同形狀的凸輪，可使若干個觸點組按規(guī)定的順序接通或分斷。（五）主要產品型號：KT10，KT14，KT15型。常用電氣控制電路-主令電器2023/2/590主令控制器和凸輪控制器結構圖常用電氣控制電路-主令電器2023/2/591凸輪控制器的圖形、文字符號及觸點通斷表常用電氣控制電路-電動機的基本控制電路2023/2/592一、低壓電氣設備文字符號和圖形表一常用電氣控制電路-電動機的基本控制電路2023/2/593表二常用電氣控制電路-電動機的基本控制電路2023/2/594表三常用電氣控制電路-電動機的基本控制電路2023/2/595表四常用電氣控制電路-電動機的基本控制電路2023/2/596表五常用電氣控制電路-點動控制電路2023/2/597KMSB1FRFRFUKMM3~~~1）點動控制線路控制電路主電路先閉合開關QS，接通電源。按SB1→KM線圈得電→KM主觸頭閉合→M運轉松SB1→KM線圈失電→KM主觸頭恢復→M停轉M3~M3

~點動電路功能控制電機在很短時間內工作。工作原理QS常用電氣控制電路-連續(xù)控制線路

2023/2/598KMSB1KMSB2FRFRFUKMM3~~~控制電路主電路

工作原理按SB1→KM線圈得電→KM主觸頭閉合→M運轉按SB2→KM線圈失電→KM主觸頭恢復→M停轉M3~M3

~→KM輔助觸頭閉合

—

自鎖→KM輔助觸頭恢復—失去自鎖長動電路功能控制電機長時間連續(xù)工作先閉合開關QS接通電源。QS2）.連續(xù)控制線路常用電氣控制電路-電動機正、反轉控制電路2023/2/599三、三相異步電動機的正、反轉控制電路KM2SB1SB3FRQFRFUM3

~SB2KM1KM2KM1KM2KM1KM2KM1注意：若在同一時間里兩組觸頭同時閉合，就會造成電源相間短路。所以，在兩個接觸器之間必須有防止同時吸合的控制，稱為聯(lián)鎖控制。常用電氣控制電路-正、反轉控制電路工作原理

2023/2/5100KM2SB1SB3FRQSFRFUM3

~~~SB2KM1KM2KM2KM1KM2按SB1→KM1線圈得電→KM1觸頭動作→M正轉；按SB2→KM2線圈得電→KM2觸頭動作→M反轉；KM1、KM2常閉觸頭——互鎖：

防止KM1`KM2同時得電造成電源短路合上QS，接通電源按SB3→KM1線圈失電→KM1觸頭恢復→M停轉；正轉反轉必須先按停止按鈕SB3KM1KM1M3~M3

~M3~常用電氣控制電路-正、反轉控制電路工作原理2023/2/5101

電源短路是如何造成的？KM2SB1SB3FRQSFRFUM3

~~~SB2KM1KM2KM2KM1按SB1→KM1得電→KM1常開觸頭閉合→M運轉誤按SB2→KM2得電KM1KM2若去掉互鎖—KM1、KM2常閉觸頭，合QS，→KM2常開觸頭閉合→ABC則電源A、C線間短路M3

~—

熔斷器FU燒毀！KM1一定要加互鎖觸頭KM1KM2常用電氣控制電路-正、反轉控制電路工作原理2023/2/5102KM2SB1SB3FRQSFRFUM3

~~~SB2KM1KM2KM1KM2KM1KM2KM1利用復合按鈕SB1、SB2，可以實現(xiàn)：正轉反轉直接轉換,不必再按SB3。KM1KM2的電氣互鎖必不可少！工作更可靠！常用電氣控制電路-行程控制電路

2023/2/5103KM2SB1SB3KRQSKRFU~~SB2KM1KM2KM1KM1KM2KM1SQ1KM2L1L2L2L1SQ2SQ2SQ1設KM1得電M正轉,工作臺左移;KM2得電M反轉,工作臺右移;M3

~工作臺右移左移常用電氣控制電路-行程控制電路工作原理2023/2/5104SB1KRSB2KM1KM2KM1L1L2SQ2左移按SB1→KM1線圈得電→KM1觸頭動作→M正轉→工作臺左移合QS→直至壓住行程開關SQ2：常閉觸頭斷開

—KM1線圈失電,M停轉;常開觸頭閉合

—KM2線圈得電,M自行起動反轉—工作臺返回右移。SQ2SQ1工作臺右移KM2KM1KM2SQ1SB3常用電氣控制電路-電動機的基本控制電路2023/2/5105SB1SB3KHSB2KM1KM2KM1KM1L1L2SQ2當工作臺右移至壓住行程開關SQ1：常閉觸頭斷開

—KM2線圈失電,M停轉;常開觸頭閉合

—KM1線圈得電,M自行起動正轉—工作臺返回左移……如此循環(huán)可實現(xiàn)工作臺自動往復運動。左移SQ2SQ1工作臺右移SQ1KM2KM2常用電氣控制電路-多地點控制線路

2023/2/5106KMSB1SB4KRQKRFUM3

~~~SB2KMSB3SB5SB6利用SB1、SB2、SB3并聯(lián)，可實現(xiàn)多地點起動；利用SB4、SB5、SB6串聯(lián)，可實現(xiàn)多地點停機。甲乙丙常用電氣控制電路-Y-△起動控制線路2023/2/5107SB1SB2KRQSKRFU~~KM1KM2KM1KM2KM1Y-起動控制線路KTKTKTW2U1U2V1V2W1W1V1U1U2V2W2型U1U2V1W1V2W2Y型常用電氣控制電路-Y-△起動控制線路工作原理2023/2/5108SB1SB2KRQSKRFU~~KM1KM2KM1KM2KM1KTKTKTW2U1U2V1V2W1工作原理按SB1→KM1得電→M以“Y”形接法降壓起動；②→KM2得電→M以“”形接法正常運轉?！鶮T得電①→KM1失電→“Y”形接法斷開→

KT常閉觸頭延時打開→①→KM1常開觸頭閉合→②→

KT常開觸頭瞬時閉合常用電氣控制電路-順序控制線路

2023/2/5109SB1SB3QSKR1FUKM1M13~~~SB2M23~KM2KR2KM1KM2KR1KR2KM1KM1KM2順序控制L2L1利用KM1常開觸頭可實現(xiàn)順序控制功能：M1起動后M2才能起動。機床電氣控制電路-CA6140車床電氣控制電路2023/2/5110CA6140車床型號意義

車床是一種應用極為廣泛的金屬切削機床，能夠車削外圓、內圓、端面、螺紋、切斷及割槽等，并可以裝上鉆頭或鉸刀進行鉆孔和鉸孔等加工而成。一、CA6140車床的主要結構及型號意義機床電氣控制電路-CA6140車床電氣控制電路2023/2/5111方刀架卡盤主軸箱掛輪架進給箱床身左床座縱溜板橫溜板右床座尾架小滑板溜板箱光杠絲杠CA6140車床的主要結構2023/2/5112二、CA6140臥式車床的主要運動形式及控制要求運動種類運動形式控制要求主運動主軸通過卡盤或頂尖帶動工件的旋轉運動（1）主軸電動機選用三相籠型異步電動機，不進行調速，主軸采用齒輪箱進行機械有級調速（2）車削螺紋時要求主軸有正反轉，一般由機械方法實現(xiàn)，主軸電動機只作單向旋轉（3）主軸電動機的容量不大，可采用直接啟動進給運動刀架帶動刀具的直線運動進給運動也由主軸電動機拖動，主軸電動機的動力通過掛輪箱傳遞給進給箱來實現(xiàn)刀具的縱向和橫向進給。加工螺紋時，要求刀具移動和主軸轉動有固定的比例關系輔助運動刀架的快速移動由刀架快速移動電動機拖動，該電動機可直接啟動，也不需要正反轉和調速尾架的縱向移動由手動操作控制工件的夾緊與放松由手動操作控制加工過程的冷卻冷卻泵電動機和主軸電動機要實現(xiàn)順序控制，冷卻泵電動機也不需要正反轉和調速2023/2/5113CA6140臥式車床電路圖

三、CA6140車床電氣控制線路分析機床電氣控制電路-CA6140車床電氣控制電路2023/2/5114接觸器觸頭在電路圖中位置的標記繼電器觸頭在電路圖中位置的標記欄目左欄中欄右欄觸頭類型主觸頭所處的圖區(qū)號輔助常開觸頭所處的圖區(qū)號輔助常閉觸頭所處的圖區(qū)號

舉例

KM28X210X2表示3對主觸頭均在圖區(qū)2表示一對輔助常開觸頭在圖區(qū)8，另一對常開觸頭在圖區(qū)10表示2對輔助常閉觸頭未用欄目左欄右欄觸頭類型常開觸頭所處的圖區(qū)號常閉觸頭所處的圖區(qū)號舉例KA2444表示3對常開觸頭均在圖區(qū)4表示常閉觸頭未用2023/2/5115CA6140型臥式車床電氣原理圖2023/2/5116CA6140型臥式車床電氣原理圖打開SB2023/2/5117CA6140型臥式車床電氣原理圖合上電源開關QF2023/2/5118CA6140型臥式車床電氣原理圖按下SB22023/2/5119CA6140型臥式車床電氣原理圖按下SB1,停2023/2/5120CA6140型臥式車床電氣原理圖在M1運行時，按下SB42023/2/5121CA6140型臥式車床電氣原理圖在M1、M2不停轉的情況下，按下SB32023/2/5122CA6140型臥式車床電氣原理圖按下SA2023/2/5123CA6140型臥式車床電氣原理圖M1,M2不工作，快速移動刀架2023/2/5124用電壓測量法檢修電路故障故障現(xiàn)象測量線路及狀態(tài)V1V2V3故障點排除方法按下SB2，SQ1,KM線圈不吸合按下SB2不放，萬用表黑表筆固定在0號線110V00SB1接觸不良或接線脫落更換SB1或將脫落線接好110V110V0SB2接觸不良或接線脫落更換SB2或將脫落線接好110V110V110VKM線圈開路或接線脫落更換線圈或將脫落線接好四、CA6140車床常見電氣故障分析與檢修方法2023/2/5125

無電壓

380V