電氣控制技術(shù)

1、電氣控制技術(shù),在工業(yè)和農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)中，大量地使用各種各樣的生產(chǎn)機(jī)械，如起重機(jī)、車床、刨床等。生產(chǎn)機(jī)械中一些部件的運(yùn)動(dòng)，需要電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)。為了使電動(dòng)機(jī)能按生產(chǎn)的要求進(jìn)行起轉(zhuǎn)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速等，就需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。,應(yīng)用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，稱為電力拖動(dòng)。利用繼電器、接觸器實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)設(shè)備的控制和保護(hù)，稱為繼電接觸控制。,實(shí)現(xiàn)繼電接觸控制的電氣設(shè)備，統(tǒng)稱為控制電器，如刀閘、按鈕、繼電器、接觸器等。下面介紹常用控制電器的用途及電工表示符號(hào)。,5.1 常用低壓電器,用于交流1200V以下或直流1500V以下電路中的電路中起通斷、控制、保護(hù)和調(diào)節(jié)作用的電氣設(shè)備稱為低壓電器。如閘刀、按鈕、繼電器、

2、接觸器等。,5.1.1 開關(guān),開關(guān)是用于接通和斷開電路的電器。 常用的開關(guān)有刀開關(guān)、鐵殼開關(guān)、組合開關(guān)和自動(dòng)空氣開關(guān)。,5.1.1 開關(guān),用途：一般用于不頻繁操作的低壓電路中，用作接通和切斷電源，或用來將電路與電源隔離，有時(shí)也用來控制小容量電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)與停機(jī)。,1、刀開關(guān),刀開關(guān)又叫閘刀開關(guān)。分為單極、雙極和三極。,符號(hào),5.1.1 開關(guān),結(jié)構(gòu)：由閘刀（動(dòng)觸點(diǎn)）、靜插座（靜觸點(diǎn)）、手柄和絕緣底板等組成。,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。刀開關(guān)額定電壓通常為250V和500V，額定電流在1500A以下。,1、刀開關(guān),安裝：安裝刀開關(guān)時(shí)，電源線應(yīng)接在靜

3、觸點(diǎn)上，負(fù)荷線接在與閘刀相連的端子上。對(duì)有熔斷絲的刀開關(guān)，負(fù)荷線應(yīng)接在閘刀下側(cè)熔斷絲的另一端，以確保刀開關(guān)切斷電源后閘刀和熔斷絲不帶電。在垂直安裝時(shí)，手柄向上合為接通電源，向下拉為斷開電源，不能反裝。,5.1.1 開關(guān),1、刀開關(guān),開關(guān)斷開瞬間時(shí)產(chǎn)生電弧，熱空氣上升將電弧拉長(zhǎng)而熄滅。,5.1.1 開關(guān),1、刀開關(guān),又稱封閉式負(fù)載開關(guān)。是帶有熔斷器的刀開關(guān)放在鐵或薄銅板沖壓而成的鐵殼中。,5.1.1 開關(guān),2、鐵殼開關(guān),注意：,1、不允許隨意放在地面上使用。,2、操作時(shí)不要面對(duì)開關(guān)，以免意外故障電流使開關(guān)爆炸，鐵殼飛出傷人。,3、開關(guān)外殼應(yīng)可靠接地，防止意外漏電造成觸電事故。,結(jié)構(gòu)：組合開關(guān)有若

4、干個(gè)動(dòng)觸片和靜觸片，分別裝于數(shù)層絕緣件內(nèi)，靜觸片固定在絕緣墊板上，動(dòng)觸點(diǎn)裝在轉(zhuǎn)軸上，用手柄轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸使動(dòng)觸片與靜觸片接通與斷開?？蓪?shí)現(xiàn)多條線路、不同聯(lián)接方式的轉(zhuǎn)換。,5.1.1 開關(guān),3、組合開關(guān),組合開關(guān)也稱轉(zhuǎn)換開關(guān),5.1.1 開關(guān),3、組合開關(guān),用途：一般用作電源的引入開關(guān)。它比刀開關(guān)輕巧，也可以用來直接起動(dòng)小容量異步電動(dòng)機(jī)和對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)控制。,用途：能接通和分?jǐn)嚯娐罚€能對(duì)電路進(jìn)行短路、欠壓、嚴(yán)重過載的保護(hù)，也可用于不頻繁地啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。,5.1.1 開關(guān),4、自動(dòng)空氣開關(guān),自動(dòng)空氣開關(guān)又稱自動(dòng)空氣斷路器。集控制和多種保護(hù)功能于一身。,5.1.1 開關(guān),4、自動(dòng)空氣開關(guān),5.1.1

5、 開關(guān),4、自動(dòng)空氣開關(guān),主觸點(diǎn),彈簧,鎖鉤,雙金屬片,熱元件,工作原理：電路過載,5.1.1 開關(guān),4、自動(dòng)空氣開關(guān),主觸點(diǎn),彈簧,鎖鉤,雙金屬片,熱元件,工作原理：電路過載,5.1.1 開關(guān),4、自動(dòng)空氣開關(guān),主觸點(diǎn),彈簧,鎖鉤,雙金屬片,熱元件,工作原理：電路短路,5.1.1 開關(guān),4、自動(dòng)空氣開關(guān),主觸點(diǎn),彈簧,鎖鉤,雙金屬片,熱元件,工作原理：電路短路,5.1.1 開關(guān),4、自動(dòng)空氣開關(guān),主觸點(diǎn),彈簧,鎖鉤,雙金屬片,熱元件,工作原理：電路出現(xiàn)欠壓,5.1.1 開關(guān),4、自動(dòng)空氣開關(guān),主觸點(diǎn),彈簧,鎖鉤,雙金屬片,熱元件,工作原理：電路出現(xiàn)欠壓,5.1.2 熔斷器,熔斷器主要作短路或

6、嚴(yán)重過載保護(hù)用，串聯(lián)在被保護(hù)的線路的首端。線路正常工作時(shí)如同一根導(dǎo)線，起通路作用；當(dāng)線路短路或嚴(yán)重過載時(shí)熔斷器熔斷，起到保護(hù)線路上其他電器設(shè)備的作用。,瓷插式RC 螺旋式RL 無(wú)填料密封式RM 有填料式RT 快速熔斷器RS 自恢復(fù)熔斷器,分類：,電路符號(hào),瓷插式熔斷器,5.1.2 熔斷器,5.1.2 熔斷器,螺旋式熔斷器,特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，更換溶體方便，具有較高的斷流能力，具有穩(wěn)定的保護(hù)特性，具有明顯的熔斷指示。,5.1.2 熔斷器,無(wú)填料密封式熔斷器,特點(diǎn)：多用于低壓電力網(wǎng)絡(luò)和成套配電裝置中 ，作為較大容量電氣設(shè)備的短路和連續(xù)過載保護(hù)，是一種分?jǐn)嗄芰^大的熔斷器。,5.1.2 熔斷器,

7、有填料式熔斷器,特點(diǎn)：是一種大分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟嗥?。廣泛應(yīng)用于短路電流很大的電力網(wǎng)絡(luò)或低壓配電裝置中。,5.1.2 熔斷器,選擇熔體額定電流的方法：,1、電燈支線的熔體： 熔體額定電流支線上所有電燈的工作電流之和。 2、一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的熔體： 熔體額定電流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流2.5 3、幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)合用的總?cè)垠w： 熔體額定電流=(1.52.5)容量最大的電動(dòng)機(jī)的額定電流，,5.1.3 交流接觸器,接觸器是利用電磁力來接通和斷開大電流電路的一種自動(dòng)控制電器，它常用在控制電動(dòng)機(jī)的主電路上。,主觸頭,動(dòng)鐵芯,靜鐵芯,線圈,輔助觸頭,常閉,常開,彈簧,結(jié)構(gòu),5.1.3 交流接觸器,符號(hào),接觸器線圈,接觸器主觸頭用于

8、主電路 （流過的電流大，需加滅弧裝置）,接觸器輔助觸頭用于控制電路（流過的電流小，無(wú)需加滅弧裝置）,5.1.3 交流接觸器,工作原理,線圈加額定電壓，銜鐵吸合，主觸頭閉合，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；線圈電壓消失，觸頭恢復(fù)常態(tài)。,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； 吸引線圈的額定電壓應(yīng)與所接控制電路的額定電壓等級(jí)一致； 額定電流應(yīng)大于或等于被控主回路的額定電流。,使用選擇,5.1.3 交流接觸器,5.1.4 主令電器,按鈕、行程開關(guān)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)出指令或信號(hào)的操縱電器，稱為主令電器。,作用：用來切換控制電路，使電路接通或分?jǐn)?。?shí)現(xiàn)對(duì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的控制。,1、按鈕,按鈕是一種手

9、動(dòng)操作接通或斷開控制電路的主令電器。 它主要控制接觸器和繼電器，也可作為電路中的電氣聯(lián)鎖。,5.1.4 主令電器,1、按鈕,常開觸頭,常閉觸頭,按鈕帽,復(fù)位彈簧,常開(動(dòng)合)按鈕,常閉(動(dòng)斷)按鈕,電路符號(hào),復(fù)合按鈕,工作原理,5.1.4 主令電器,1、按鈕,行程開關(guān)也稱為位置開關(guān)或限位開關(guān)，主要用于將機(jī)械位移變?yōu)殡娦盘?hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的電氣控制。,5.1.4 主令電器,2、行程開關(guān),當(dāng)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件撞擊觸桿時(shí)，觸桿下移使常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合；當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件離開后，在復(fù)位彈簧的作用下，觸桿回復(fù)到原來位置，各觸點(diǎn)恢復(fù)常態(tài)。,5.1.4 主令電器,2、行程開關(guān),5.1.5 繼電器,繼電器是一種

10、根據(jù)特定輸入信號(hào)而動(dòng)作，接通或斷開電路的自動(dòng)控制電器。,繼電器同接觸器比較，觸發(fā)器的主觸頭可以通過大電流，而繼電器的觸頭只能通過小電流。所以，繼電器只能用于控制電路中，反映控制信號(hào)，既而控制較強(qiáng)電流的主電路。,繼電器的種類很多，只介紹熱繼電器、時(shí)間繼電器。,電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中，由于長(zhǎng)期過載、頻繁啟動(dòng)、欠壓運(yùn)行斷相等原因都會(huì)使流過電動(dòng)機(jī)的電流超過額定電流。熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)而動(dòng)作的電器，常采用熱繼電器進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。,5.1.5 繼電器,1、熱繼電器,5.1.5 繼電器,雙金屬片,發(fā)熱元件,復(fù)位按鈕,動(dòng)觸頭,靜觸頭,拉桿,結(jié)構(gòu),常閉觸點(diǎn)將串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)的控制電路中,發(fā)熱元件將串聯(lián)在電

11、動(dòng)機(jī)的主電路中,符號(hào),1、熱繼電器,5.1.5 繼電器,1、熱繼電器,工作原理,發(fā)熱元件接入電機(jī)主電路，當(dāng)主電路中電流超過容許值而使雙金屬片受熱時(shí)，因雙金屬片的下層膨脹系數(shù)大，使雙金屬片彎曲，在導(dǎo)板作用下使常閉觸點(diǎn)斷開。觸點(diǎn)是接在電動(dòng)機(jī)的控制電路中的，控制電路斷開便使接觸器的線圈斷電，從而斷開電動(dòng)機(jī)的主電路。,5.1.5 繼電器,1、熱繼電器,時(shí)間繼電器是一種時(shí)間動(dòng)作的控制器。在交流電路中常采用空氣式時(shí)間繼電器，是利用空氣的阻尼作用達(dá)到動(dòng)作延時(shí)的目的 。,5.1.5 繼電器,2、時(shí)間繼電器,按延時(shí)方式分：通電延時(shí)型、 斷電延時(shí)型,5.1.5 繼電器,a) 通電延時(shí)繼電器,通電延時(shí)閉合,通電延時(shí)

12、斷開,電路符號(hào),示意圖,5.1.5 繼電器,b) 斷電延時(shí)繼電器,斷電延時(shí)斷開,斷電延時(shí)閉合,電路符號(hào),示意圖,特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉。延時(shí)范圍大，且不受電壓和頻率波動(dòng)的影響，但是延時(shí)誤差大，無(wú)調(diào)節(jié)刻度指示難以精確地整定時(shí)間，在對(duì)延時(shí)精度要求較高的場(chǎng)合不宜采用。,5.1.5 繼電器,2、時(shí)間繼電器,目前，半導(dǎo)體時(shí)間繼電器發(fā)展很快，精度高、體積小、調(diào)節(jié)方便，使用日益廣泛。,5.2 繼電接觸器控制系統(tǒng),利用先前介紹的各種電器，可組成各種具有不同功能的控制電路。,每一個(gè)繼電接觸控制電路包括主電路和控制電路。,主電路中有開關(guān)、熔斷器、交流接觸器的主觸頭、熱電器元件等它們與被控制的電動(dòng)機(jī)串聯(lián)。

13、,控制電路包括按鈕、交流接觸器線圈、熱繼電器動(dòng)斷觸頭等。,基本原理是接通或切斷控制電路，使交流接觸器電磁線圈通電或斷電，主觸頭閉合或斷開，以控制主電路。,典型的控制環(huán)節(jié)有點(diǎn)動(dòng)控制、單向自鎖運(yùn)行控制、正反轉(zhuǎn)控制、行程控制、延時(shí)控制等。,5.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電路,KM,SB1,FR,FR,FU,KM,M 3,1. 點(diǎn)動(dòng)控制線路,控制 電路,主電路,先閉合開關(guān)Q，接通電源。,按SB1KM線圈得電,KM主觸頭閉合M運(yùn)轉(zhuǎn),松SB1KM線圈失電,KM主觸頭恢復(fù)M停轉(zhuǎn),M 3,M 3 ,點(diǎn)動(dòng)電路功能,控制電機(jī)在很 短時(shí)間內(nèi)工作。,工作原理,QS,5.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電路,KM,SB1

14、,KM,SB2,FR,FR,FU,KM,M 3,控制電路,主電路,工作原理,按SB1KM線圈得電,KM主觸頭閉合M運(yùn)轉(zhuǎn),按SB2KM線圈失電,KM主觸頭恢復(fù)M停轉(zhuǎn),M 3,M 3 ,KM輔助觸頭閉合 自鎖,KM輔助觸頭恢復(fù)失去自鎖,長(zhǎng)動(dòng)電路功能,控制電機(jī)長(zhǎng)時(shí) 間連續(xù)工作,先閉合開關(guān)Q 接通電源。,QS,2. 連續(xù)控制線路,電路的保護(hù)環(huán)節(jié),5.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電路,短路保護(hù)：熔斷器FU起到短路保護(hù)作用。,過載保護(hù)：電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，熱繼電器的熱元件FR溫度升高，熱元件動(dòng)作，使其接在控制電路中的常閉觸點(diǎn)斷開，切斷接觸器的線圈電路，使其主觸頭斷開，使電動(dòng)機(jī)停機(jī)。,欠壓保護(hù)：電源電壓過低或停電

15、時(shí)，接觸器線圈產(chǎn)生的吸力不夠，使其主觸頭斷開，使電動(dòng)機(jī)停機(jī)。,5.2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制電路,注意：若在同一時(shí)間里兩組觸頭同時(shí)閉合，就會(huì)造成電源相間短路。所以，在兩個(gè)接觸器之間必須有防止同時(shí)吸合的控制，稱為聯(lián)鎖控制。,5.2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制電路,KM2,SB1,SB3,FR,Q,FR,FU,M 3 ,SB2,KM1,KM2,KM2,KM1,KM2,按SB1KM1線圈得電,KM1觸頭動(dòng)作M正轉(zhuǎn)；,按SB2KM2線圈得電,KM2觸頭動(dòng)作M反轉(zhuǎn)；,KM1、KM2常閉觸頭互鎖：,防止KM1KM2同時(shí) 得電造成電源 短路,工作原理,合Q，接通電源,按SB3KM1線圈失電,

16、KM1觸頭恢復(fù)M停轉(zhuǎn)；,正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 必須先按停 止按鈕 SB3,KM1,KM1,M 3,M 3 ,M 3,5.2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制電路,KM2,SB1,SB3,FR,QS,FR,FU,M 3 ,SB2,KM1,KM2,KM2,KM1,按SB1KM1得電,KM1常開觸頭閉合M運(yùn)轉(zhuǎn),誤按SB2KM2得電,KM1,KM2,若去掉互鎖 KM1、KM2常閉觸頭，合Q，,KM2常開觸頭閉合,A B C,則電源A、C線間短路,M 3 , 熔斷器 FU燒毀！,KM1,一定要加 互鎖觸頭,5.2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制電路,KM2,SB1,SB3,FR,Q,FR,FU,M 3 ,SB2

17、,KM1,KM2,KM1,KM2,KM1,KM2,KM1,利用復(fù)合按鈕SB1、SB2，可以實(shí)現(xiàn)： 正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)直接轉(zhuǎn)換, 不必再按SB3。,KM1KM2的電氣互鎖必不可少！工作更可靠！,5.2.3 行程控制電路,KM2,SB1,SB3,KR,Q,KR,FU,SB2,KM1,KM2,KM1,KM1,KM2,KM1,SQ1,KM2,L1,L2,L2,L1,SQ2,SQ2,SQ1,設(shè)KM1得電M正 轉(zhuǎn), 工作臺(tái)左移;,KM2得電M反 轉(zhuǎn), 工作臺(tái)右移;,M 3 ,工作臺(tái),右移,左移,5.2.3 行程控制電路,SB1,KR,SB2,KM1,KM2,KM1,L1,L2,SQ2,左移,按SB1KM1線圈得電,

18、KM1觸頭動(dòng)作 M正轉(zhuǎn)工作 臺(tái)左移,工作原理 合Q,直至壓 住行程開關(guān)SQ2：,常閉觸頭斷開 KM1線圈 失電, M停轉(zhuǎn);,常開觸頭閉合 KM2線圈 得電, M自行起動(dòng)反轉(zhuǎn),工作臺(tái)返回右移。,SQ2,SQ1,右移,KM2,KM1,KM2,SQ1,SB3,SB1,SB3,KH,SB2,KM1,KM2,KM1,KM1,L1,L2,SQ2,當(dāng)工作臺(tái)右移至壓 住行程開關(guān)SQ1：,常閉觸頭斷開 KM2線圈 失電, M停轉(zhuǎn);,常開觸頭閉合 KM1線圈 得電, M自行 起動(dòng)正轉(zhuǎn),工作臺(tái)返回左移,如此循環(huán)可實(shí)現(xiàn)工 作臺(tái)自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。,5.2.3 行程控制電路,左移,SQ2,SQ1,右移,SQ1,KM2,KM2,5.2.4 多地點(diǎn)控制線路,KM,SB1,SB4,KR,Q,KR,FU,M 3 ,SB2,KM,SB3,SB5,SB6,利用SB1、SB2、SB3并聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)多地點(diǎn)起動(dòng)；,利用SB4、SB5、SB6串聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)多地點(diǎn)停機(jī)。,甲,乙,丙,5.2.5 延時(shí)控制電路,SB1,SB2,KR,Q,KR,FU,KM1,KM2,KM1