第章電動機的自動控制基礎(電氣班)

繼電一接觸器控制§1控制電器的構造原理和功能§2電動機的根本維護環(huán)節(jié)§3控制電路的根本控制環(huán)節(jié)內容簡介本章引見常用的控制電器如繼電器、接觸器等，講述組成電器控制線路的根本規(guī)那么。電器是一種能根據(jù)外界的信號〔機械力、電動力和其它物理量〕，自動或手動接通和斷開電路，從而斷續(xù)或延續(xù)地改動電路參數(shù)或形狀，實現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制、維護、檢測和調理用的電氣元件或設備。什么是電器低壓電器：常指用于交流額定電壓1200v、直流額定電壓1500v及以下的電路中的電器產(chǎn)品§1控制電器的構造原理和功能時間繼電器熱繼電器按鈕熔斷器限位開關接觸器組合按鈕中間繼電器接觸器交流接觸器的外形與構造(a)外形1(b)外形2

接觸器是一種適用于遠間隔頻繁接通和分斷交直流主電路和控制電路的自動控制電器。其主要控制對象是電動機，也可用于其他電力負載，如電熱器、電焊機等。接觸器還具有欠電壓釋放維護、零壓維護、控制容量大、任務可靠、壽命長等優(yōu)點，是自動控制系統(tǒng)中運用最多的一種電器。接觸器的觸頭控制交流電還是直流電，分為交流接觸器和直流接觸器，二者之間的差別主要是滅弧方法不同。交流接觸器任務原理動作過程線圈通電銜鐵被吸合觸頭閉合電機接通電源~~~線圈鐵芯銜鐵主觸頭彈簧輔助觸頭M3~電機當吸引線圈通電后，產(chǎn)生的電磁吸力將銜鐵吸合，帶動觸頭任務。當線圈斷電或電流小到一定程度時，由反力彈簧作用使銜鐵釋放。1—鐵芯2—線圈3—銜鐵4—靜觸點5—動觸點6—觸點彈簧7—釋放彈簧電磁式電器任務原理表示圖b〕線圈通以交流電〔a〕線圈通以直流電的電磁機構I與δ無關接觸器有關符號：接觸器線圈接觸器主觸頭－－用于主電路〔流過的電流大，需加滅弧安裝〕常開常閉接觸器輔助觸頭－－用于控制電路〔流過的電流小，無需加滅弧安裝〕接觸器控制對象：電動機及其它電力負載接觸器目的：額定任務電壓、電流、觸點數(shù)目等。接觸器的主要技術參數(shù)〔1〕線圈額定電壓：指接觸器吸合線圈的額定任務電壓。〔2〕額定電流：指主觸頭的額定任務電流。〔3〕動作值：指接觸器的吸合線圈電壓和釋放電壓。主令電器主令電器是切換控制線路的單極或多極電器，其觸頭容量小，不能切換主電路。主令電器主要包括按鈕、行程開關、萬能轉換開關、主令控制器等。1.按鈕(a)普通按鈕外形(b)急停按鈕外形按鈕的外形與構造按鈕構造、圖形、文字符號及任務原理通常用來接通或斷開控制電路，從而控制電動機或其他電氣設備的運轉。2組合開關或萬能轉換開關(多路多極開關)組合開關構造、圖形、文字符號及任務原理轉換開關有自復位式和定位式兩種操作方式。自復位式轉換開關當人手分開操作手柄時能自動回復到原始位置；定位式轉換開關那么每隔30°或45°有一個定位。3行程開關行程開關構造、圖形、文字符號及任務原理行程開關又稱限位開關，是利用機械運動部件的碰撞或接近來控制其觸頭動作的開關電器。常用型式有按鈕式和轉臂式兩種主令控制器是一種多位置多回路的控制開關，適宜于頻繁操作并要求有多種控制形狀的場所，例如起貨機、錨機的控制等。4主令控制器熔斷器其與空氣開關的區(qū)別：可靠性、可恢復性、多功能性等方面不如后者。用于低壓線路中的短路維護。組成：熔體、容管、觸點插座；類型：管式、插式、螺旋式；符號FU熔體額定電流的選擇：頻繁起動的電機2.電動機主回路〔稍大〕1.平穩(wěn)負載〔如電燈、電爐〕電路符號FU安秒特性tIF幾臺電動機共電路=〔1.5~2.5)×In(最大的電動機)+∑In(其他電動機)繼電器繼電器分類：用途分：控制繼電器、維護繼電器、中間繼電器。原理分：電磁式、機械式、熱繼電器等。參數(shù)分：電流、電壓、速度、壓力繼電器。電磁繼電器定義：

根據(jù)電磁感應原理，在控制線圈內電磁的作用下，使機械觸點產(chǎn)生開合動作的一種繼電器。

電磁繼電器電磁繼電器的外形與構造(a)外形1(b)外形2

〔電磁式〕中間繼電器和接觸器的構造和任務原理大致一樣。中間繼電器的體積和觸點容量小，觸點數(shù)目多，且只能經(jīng)過小電流。其通常用于傳送信號和同時控制多個電路，也可直接用它來控制小容量電動機或其他電氣執(zhí)行元件。中間繼電器構造及任務原理中間繼電器主要技術參數(shù)：額定電壓：指主觸點的額定任務電壓；直流有：6V~110V；交流有：6V~220V；額定電流：主觸點的額定電流；機械/電氣壽命:4000萬次以上；操作頻率：每小時的操作次數(shù)10000次左右。；中間繼電器與接觸器的區(qū)別：繼電器：用于控制電路、電流小，沒有滅弧安裝，可在電量或非電量的作用下動作。接觸器：用于主電路、電流大，有滅弧安裝，一般只能在電壓作用下動作。中間繼電器的圖形符號及文字符號〔1〕電壓繼電器：其電壓線圈匝數(shù)多、線徑細，并聯(lián)于電路中。正常電壓時，銜鐵被吸合。當電壓低于某一整定值或為零時，銜鐵被釋放。〔2〕電流繼電器：其電流線圈匝數(shù)少、線徑粗，串聯(lián)于電路中。當電流到達某一整定值時，銜鐵被吸合或釋放。〔3〕中間繼電器：是將一個輸入信號變?yōu)橐粋€或多個輸出信號的繼電器。其作用是添加觸頭數(shù)量以擴展控制范圍；具有以弱控強的開關信號“放大〞才干。在較復雜的電路中用作程序控制元件。2)時間繼電器時間繼電器定時類型：電子式阻容式電磁式〔空氣式〕電動式機誡式數(shù)字式〔1〕空氣阻尼式時間繼電器的任務原理空氣阻尼式時間繼電器主要由電磁機構、任務觸頭(微動開關)、氣室及傳動機構等組成,它有通電延時與斷電延時兩種。延時時間的長短與氣室的進氣量有關，調理螺釘可整定延時時間，調理范圍在0.4~180s之間。常開觸頭延時閉合常閉觸頭延時翻開線圈銜鐵常閉觸頭常開觸頭線圈通電銜鐵吸合〔向下〕連桿動作觸頭動作動作過程鐵心出氣孔進氣孔橡皮膜傘形活塞杠桿斷電式常閉斷電后延時閉合常開斷電后延時斷開通電式瞬時動作延時動作常閉觸點常開觸點常開通電后延時閉合常閉通電后延時斷開〔2〕半導體時間繼電器C1、C2為濾波電容,當電源變壓器接上電源，正、負半波由二個二次繞組分別向電容C4充電，A點電位按指數(shù)規(guī)律上升。原始形狀VT1管導通、VT2管截止?！?〕半導體時間繼電器當A點電位高于B點電位，VT1管截止、VT2管導通，VT2管集電極電流經(jīng)過高靈敏繼電器K的線圈，右側繼電器K的觸點輸出信號，同時K的常閉觸點斷開充電電路，K的常開觸點閉合使電容放電，為下次任務做好預備?！?〕半導體時間繼電器調理電位器RW1的數(shù)值，就可以改動延時的大小，延時可達0.2s～300s。熱繼電器熱繼電器的外形與構造(a)外形1(b)外形2定義：具有過載維護特性的繼電器。作用：三相電機長期過載、頻繁啟動、欠電壓、斷相運轉均會引起電機過電流發(fā)熱，當超越允許溫度時熱繼電器觸頭動作，從而起到維護電機的作用。用于：電動機或其他設備的過載維護和斷相維護。留意：由于熱慣性，熱繼電器不能用于短時過載維護。熱繼電器任務原理熱繼電器是利用電流的熱效應而動作的電器。熱繼電器脫扣后，經(jīng)過一段時間冷卻可自動或手動復位，圖示的構造只能手動復位。熱繼電器也是反時限特性。發(fā)熱元件雙金屬片復位按鈕它主要作用是對電動機實現(xiàn)過載維護。整定電流與電動機的額定電流根本上一致?？郯謇蛇B板常閉觸頭熱繼電器的符號發(fā)熱元件KH常閉觸頭KH感應式速度繼電器按轉速大小傳送信號的繼電器。按構造的不同分為感應式、離心式等。圓環(huán)的轉動力矩很小，當轉速降到100r／min時，觸頭在彈簧反力作用下恢復原位。轉軸永久磁鐵圓環(huán)鼠籠繞組擺槌彈簧觸頭觸頭§3電氣控制系統(tǒng)識圖由前一章所引見的按鈕、開關、接觸器、繼電器等有觸頭的低壓控制電器所組成的控制線路，叫做電器控制線路。電器控制通常稱為繼電—接觸器控制，其優(yōu)點是電路圖較直觀籠統(tǒng)，安裝構造簡單，價錢廉價，抗干擾才干強，它可以很方便地實現(xiàn)簡單和復雜的、集中和遠間隔消費過程的自動控制。電器控制線路的表示方法有：電氣原理圖、電器元件布置圖和電氣安裝接線圖三種。前往電器控制線路圖是工程技術的通用言語，為了便于交流與溝通，在電器控制線路中，各種電器元件的圖形、文字符號必需符合國家的規(guī)范。國家規(guī)范局參照國際電工委員會〔IEC〕公布的有關文件，制定了我國電氣設備有關國家規(guī)范，采用新的圖形和文字符號及回路標號。GB4728—1984<電氣圖用圖形符號>GB6988—1987<電氣制圖>GB7159—1987<電氣技術中的文字符號制定通那么>國家規(guī)范GB7159—1987<電氣技術中的文字符號制定通那么>規(guī)定了電氣工程圖中的文字符號、它分為根本文字符號和輔助文字符號。根本文字符號有單字母符號和雙字母符號。單字母符號表示電氣設備、安裝和元件的大類，例如K為繼電器類元件這一大類；雙字母符號由一個表示大類的單字母與另一個表示器件某些特性的字母組成，例如KT即表示繼電器類器件中的時間繼電器，KM表示繼電器類器件中的接觸器。輔助文字符號用來進一步表示電氣設備、安裝和元件的功能、形狀和特征。電器原理圖的繪制電氣原理圖是用規(guī)定的圖形和文字符號表示的繼電-接觸器控制系統(tǒng)電路圖。其根據(jù)電路任務原理而繪制，它采用規(guī)定的圖形符號和文字符號，具有構造簡單、層次清楚、便于研討和分析電路的任務原理等優(yōu)點，在電氣設計和現(xiàn)場維護中都得到了廣泛的運用。(1)電器原理圖的圖形、文字符號序號名稱圖形符號文字符號1三極開關（組合開關）QS2空氣開關正式圖符QF簡化圖符序號名稱圖形符號文字符號3接觸器線圈KM常開主觸頭常開輔助觸頭常閉輔助觸頭序號名稱圖形符號文字符號4繼電器線圈K常開觸頭常閉觸頭5熱繼電器熱元件FR常閉觸頭序號名稱圖形符號文字符號6按鈕常開觸頭SB常閉觸頭急停常閉7行程開關常開觸頭SQ常閉觸頭M序號名稱圖形符號文字符號8蜂鳴器H9指示燈HL10電動機/三相異步M11熔斷器FU12接近開關SQ3~M電路繪制的原那么電器控制線路圖中的支路、接點，普通都加上標號。主電路標號由文字符號和數(shù)字組成。文字符號用以標明主電路中的元件或線路的主要特征；數(shù)字標號用以區(qū)別電路不同線段。三相交流電源引入線采用L1、L2、L3標號，電源開關之后的三相交流電源主電路分別標U、V、W。如U11表示電動機的第一相的第一個接點代號，U21為第一相的第二個接點代號，依此類推?？刂齐娐酚扇换蛉灰韵碌臄?shù)字組成，交流控制電路的標號普通以主要壓降元件〔如電器元件線圈〕為分界，左側用奇數(shù)標號，右側用偶數(shù)標號。直流控制電路中正極按奇數(shù)標號，負極按偶數(shù)標號。前往圖1電動機正反轉控制原理圖繪制電氣原理圖應遵照以下原那么：電器控制線路根據(jù)電路經(jīng)過的電流大小可分為主電路和控制電路。主電路包括從電源到電動機的電路，是強電流經(jīng)過的部分，用粗線條畫在原理圖的左邊?？刂齐娐肥墙?jīng)過弱電流的電路，普通由按鈕、電器元件的線圈、接觸器的輔助觸頭、繼電器的觸頭等組成，用細線條畫在原理圖的右邊。電氣原理圖中，一切電器元件的圖形、文字符號必需采用國家規(guī)定的一致規(guī)范。

采用電器元件展開圖的畫法。同一電器元件的各部件可以不畫在一同，但需用同一文字符號標出。假設有多個同一種類的電器元件，可在文字符號后加上數(shù)字序號，如KM1、KM2等。一切按鈕、觸頭均按沒有外力作用和沒有通電時的原始形狀畫出?？刂齐娐返姆种Ь€路，原那么上按照動作先后順序陳列，兩線交叉銜接時的電氣銜接點須用黑點標出。圖上元器件位置表示法在繪制和閱讀、運用電路時，往往需求確定元器件、連線等的圖形符號在圖上的位置。例如：當繼電器、接觸器在圖上采用分開表示法〔線圈與觸頭分開〕繪制時，需求采用圖或表格闡明各部分在圖上的位置；較長的銜接線采用中斷畫法，或者銜接線的另一端需求畫到另一張圖上去時，除了要在中斷處標志中斷標志外，還需標注另一端在圖上的位置；

在供運用、維修的技術文件〔如闡明書〕中，有時需求對某一元件或器件作注釋和闡明，為了找到圖中相應的元器件的圖形符號，也需求注明這些符號在圖上的位置；在更改電路設計時，也需求闡明被更改部分在圖上的位置。電路編號法：電路編號法特別適用于多分支電路，如繼電控制和維護電路，每一編號代表一個支路。編制方法是對每個電路或分支電路按照一定順序〔自左至右或自上至下〕用阿拉伯數(shù)字編號，從而確定各支路工程的位置。例如，圖2-2〔a〕有8個電路或支路，在各支路的下方順序標有電路編號1～8。圖上方與電路編號對應的方框內的“電源開關〞等字樣闡明其下方元、器件或線路功能。〔a〕控制電路圖〔b〕觸頭位置表示電路編號法：繼電器和接觸器的觸頭位置采用附加圖表的方式表示，圖表格式如圖2-2〔b〕所示。此圖表可以畫在電路圖中相應線圈的下方，此時，可只標出觸頭的位置〔電路編號〕索引，也可以畫在電路圖上的其他地方。以圖中線圈KM1下方的圖表為例，第一行用圖形符號表示主輔觸頭種類，表格中的數(shù)字表示此類觸頭所在的支路的編號。例如第2列中的數(shù)字“6〞表示KM1的一個常開觸頭在第6支路內，表中的“×〞表示未運用的觸頭。有時，所附圖表中的圖形符號也可以省略不畫。橫坐標標注法：采用橫坐標標注法，線路各電器元件均按橫向畫法陳列；各電器元件線圈的右側，由上到下標明各支路的序號1，2，…，并在該電器元件線圈旁標明其常開觸頭〔標在橫線上方〕、常閉觸頭〔標在橫線下方〕在電路中所在支路的標號，以便閱讀和分析電路時查找。例如接觸器KM1常開觸頭在主電路有三對，控制回路2支路中有一對；常閉觸頭在控制電路3支路中有一對。此種表示法在機床電氣控制線路中普遍采用。電動機正反轉橫坐標圖示法電氣原理圖如圖2-3所示。圖2-3電動機正反轉橫坐標圖示法電氣原理圖電氣元件布置圖電氣元件布置圖主要是用來闡明電氣設備上一切電機、電器的實踐位置，是機械電氣控制設備制造、安裝和維修必不可少的技術文件。布置圖根據(jù)設備的復雜程度或集中繪制在一張圖上，或將控制柜與操作臺的電器元件布置圖分別繪制。繪制布置圖時機械設備輪廓用雙點劃線畫出，一切可見的和需求表達清楚的電器元件及設備，用粗實線繪制出其簡單的外形輪廓。電器元件及設備代號必需與有關電路圖和清單上的代號一致。電氣安裝接線圖電氣安裝接線圖是按照電器元件的實踐位置和實踐接線繪制的，根據(jù)電器元件布置最合理、銜接導線最經(jīng)濟等原那么來安排。圖2-4籠型電動機正反轉控制安裝接線圖繪制安裝接線圖應遵照以下原那么：各電器元件用規(guī)定的圖形、文字符號繪制，同一電器元件各部件必需畫在一同。各電器元件的位置，應與實踐安裝位置一致。不在同一控制柜或配電屏上的電器元件的電氣銜接必需經(jīng)過端子板進展。各電器元件的文字符號及端子板的編號應與原理圖一致，并按原理圖的接線進展銜接。走向一樣的多根導線可用單線表示。畫銜接線時，應標明導線的規(guī)格、型號、根數(shù)和穿線管的尺寸。電器控制線路的設計方法人們希望在掌握了電器控制的根本原那么和根本控制環(huán)節(jié)后，不僅能分析消費機械的電器控制線路的任務原理，而且還能根據(jù)消費工藝的要求，設計電器控制線路。電器控制線路的設計方法通常有兩種：閱歷設計法和邏輯設計法。前往閱歷設計法閱歷設計是根據(jù)消費機械的工藝要求和加工過程，利用各種典型的根本控制環(huán)節(jié)，加以修補、補充、完善，最后得出最正確方案。假設沒有典型的控制環(huán)節(jié)可采用，那么按照消費機械的工藝要求逐漸進展設計。閱歷設計法比較簡單，但必需熟習大量的控制線路，掌握多種典型線路的設計資料，同時具有豐富的實際閱歷。通常是先采用一些典型的根本環(huán)節(jié)，實現(xiàn)工藝根本要求，然后逐漸完善其功能，并加上適當?shù)穆?lián)鎖與維護環(huán)節(jié)。采用閱歷設計法，普通應留意以下幾個問題：1.維護控制線路任務的平安和可靠性1〕線圈的銜接。在交流控制線路中，不能串聯(lián)接入兩個電器線圈，如下圖。即使外加電壓是兩個線圈額定電壓之和，也是不允許的。圖不能串聯(lián)接入兩個電器線圈2〕電器觸頭的銜接。同一個電器的常開觸頭和常閉觸頭位置靠得很近，不能分別接在電源的不同相上。圖電器觸頭的銜接3〕線路中應盡量減少多個電器元件依次動作后才干接通另一個電器元件，如下圖。在圖a中，線圈KA3的接通要經(jīng)過KA、KA1、KA2三對常開觸頭。假設改為圖b，那么每一線圈的通電只需經(jīng)過一對常開觸頭，任務較可靠。圖減少多個電器元件依次通電4〕應思索電器觸頭的接通和分斷才干，假設容量不夠，可在線路中添加中間繼電器，或添加線路中觸頭數(shù)目。添加接通才干用多觸頭并聯(lián)銜接；添加分斷才干用多觸頭串聯(lián)銜接。5〕應思索電器元件觸頭“競爭〞問題。同一繼電器的常開觸頭和常閉觸頭有“先斷后合〞型和“先合后斷〞型?！跋葦嗪蠛熄曅停和姇r常閉觸頭先斷開，常開觸頭后閉合；斷電時常開觸頭先斷開，常閉觸頭后閉合?！跋群虾髷啜曅停和姇r常開觸頭先閉合，常閉觸頭后斷開；斷電時常閉觸頭先閉合，常開觸頭后斷開。假設觸頭動作先后發(fā)生“競爭〞的話，電路任務那么不可靠。2.控制線路力求簡單、經(jīng)濟1〕盡量減少觸頭的數(shù)目。盡量減少電器元件和觸頭的數(shù)目，所用的電器、觸頭越少，那么越經(jīng)濟，出缺點的時機也越少，如下圖。圖減少觸頭數(shù)目2〕盡量減少銜接導線。將電器元件觸頭的位置合理安排，可減少