第3冊(cè)--第4章-電氣自動(dòng)控制技術(shù).ppt

1、4.1 低壓電器,用來對(duì)電能的產(chǎn)生、輸送、分配與應(yīng)用起開關(guān)、控制、保護(hù)與調(diào)節(jié)作用的電工設(shè)備稱為電器。低壓電器通常指工作在交流電壓1200V及以下電路中的電氣設(shè)備。習(xí)慣上3KV以上電路的電器統(tǒng)稱為高壓電器。,按作用分類 a)控制電器 這類電器，主要用于電力傳動(dòng)系統(tǒng)中。有啟動(dòng)器、接觸器、控制繼電器、控制器、主令電器、電阻器、變阻器、電壓調(diào)整器及電磁鐵等。 b)配電電器 這類電器，主要用于低壓配電系統(tǒng)和動(dòng)力設(shè)備中，有刀開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器、斷路器等。,根據(jù)低壓電器它電氣線路中所處的地位和作用，通常按三種方式分類：,4.1 低壓電器,按動(dòng)作方式分類 a)手控電器 這類電器是指依靠人力直接操作來進(jìn)行切

2、換等動(dòng)作的電器，如刀開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。 b)自控電器 這類電器是指按本身參數(shù)(如電流、電壓、時(shí)間、速度等)的變化或外來信號(hào)而自動(dòng)進(jìn)行工作的電器，如各種形式的接觸器、繼電器等。 按有、無觸點(diǎn)分類 a)有觸點(diǎn)電器 前述各種電器都是有觸點(diǎn)的，由有觸點(diǎn)的電器組成的控制電路又稱為繼電接觸控制電路。 b)無觸點(diǎn)電器 用晶體管或晶閘管做成的無觸點(diǎn)開關(guān)、無觸點(diǎn)邏輯元件等屬于無觸點(diǎn)電器。,4.1.1 刀開關(guān)和熔斷器,1. 刀開關(guān),絕緣板,刀片,刀夾座,刀開關(guān)主要作為隔離開關(guān)使用，合閘時(shí)先合上閘刀開關(guān)，再合上控制負(fù)載；斷電時(shí)次序相反。但不能用它切斷負(fù)載。,刀開關(guān)結(jié)構(gòu),刀開關(guān)符號(hào),2. 熔斷器,熔斷

3、器又稱保險(xiǎn)絲，是一種簡(jiǎn)便有效的短路保護(hù)電器，串聯(lián)在保護(hù)電路中。熔體一般是熔點(diǎn)較低的鉛錫合金絲或片，也可由銅絲構(gòu)成。,有填料封閉管式 刀形觸頭熔斷器,螺旋式熔斷器,保險(xiǎn)絲熔斷器,熔斷器符號(hào),2. 熔斷器,熔斷器熔體熔斷所需時(shí)間與通入電流的大小有關(guān)，稱為熔斷器的保護(hù)特性（或安秒特性）。,熔斷器額定電流值的選擇,(1) 對(duì)于不出現(xiàn)啟動(dòng)電流的負(fù)載， 如電燈、電爐等電阻性負(fù)載，熔體額定電流IN可等于或稍大于負(fù)載的額定電流IL。,(2) 空載啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī),熔斷器的保護(hù)特性,2. 熔斷器,熔斷器額定電流值的選擇,(3) 頻繁啟動(dòng)或帶載啟動(dòng)的電機(jī),(4) 幾臺(tái)電機(jī)合用的熔體,IN(1.52.5)*IN容量最大

4、的電動(dòng)機(jī)+ IN其余電動(dòng)機(jī),4.1.2 自動(dòng)空氣斷路器,可實(shí)現(xiàn)短路、過載、失壓保護(hù)。,鎖鉤,主觸點(diǎn) 手動(dòng)閉合,銜鐵釋放,自動(dòng)空氣斷路器原理圖,連桿裝置,釋放彈簧,M 3,彈簧,彈簧,4.1.3 主令電器,1.按鈕,主令電器是用于閉合、斷開控制線路的電器設(shè)備，用于發(fā)布指令或用于程序控制。,按鈕帽,復(fù)位彈簧,常閉觸頭,常閉按鈕 (停止按鈕),常開按鈕 (啟動(dòng)按鈕),復(fù)合按鈕,外形圖,結(jié)構(gòu),符號(hào),常開觸頭,4.1.3 主令電器,2.行程開關(guān),結(jié)構(gòu)示意圖,行程開關(guān)主要將機(jī)械位移變成電信號(hào)?？捎糜谧詣?dòng)切換、限位保護(hù)、行程控制等。,4.1.3 主令電器,3.組合開關(guān),組合開關(guān)外形 接線圖 符號(hào),4.1.4

5、 接觸器,1.接觸器的結(jié)構(gòu)與工作原理,用于頻繁地接通和斷開交、直流電路及大容量控制電路的開關(guān)電器。,線圈,輔助觸點(diǎn),鐵心,銜鐵,電源,主觸點(diǎn),常閉,常開,彈簧,4.1.4 接觸器,1.接觸器的結(jié)構(gòu)與工作原理,符號(hào),用于主電路 流過的大電流 (需加滅弧裝置),用于控制電路流過的小電流 (無需加滅弧裝置),屬于同一器件的線圈和觸點(diǎn)用相同的文字表示,2.接觸器的主要技術(shù)參數(shù),4.1.4 接觸器,額定工作電壓、電流 動(dòng)作值 額定工作制 操作頻率 接通和分?jǐn)嗄芰?機(jī)械壽命和電壽命,交直流主電路用控制電器接通與分?jǐn)嗄芰Ψ诸?4.1.5 控制繼電器,繼電器和接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理大致相同。 主要區(qū)別： 接觸

6、器的主觸點(diǎn)可以通過大電流； 繼電器的體積和觸點(diǎn)容量小，觸點(diǎn)數(shù)目多，且只能通過小電流。所以，繼電器一般用于控制電路中。,1. 電壓繼電器及中間繼電器,當(dāng)作用于吸引線圈的電壓值達(dá)到規(guī)定值時(shí)才動(dòng)作。 電壓繼電器：主要作為欠壓、失壓保護(hù)。 中間繼電器：觸頭數(shù)目較多，用于傳遞信號(hào)和同時(shí)控制多個(gè)電路，也可直接控制小容量電動(dòng)機(jī)或其他電氣執(zhí)行元件。,繼電器按動(dòng)作原理分類如下：,2.電流繼電器,電流繼電器當(dāng)作用于吸引線圈的電流值達(dá)到規(guī)定值時(shí)才動(dòng)作?？捎糜谶^載或過載保護(hù)。,3.時(shí)間繼電器,時(shí)間繼電器自吸引線圈得到控制信號(hào)至觸頭動(dòng)作之間有一段延時(shí)。用于以時(shí)間為函數(shù)的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程控制。,4.熱繼電器,通過受熱元件產(chǎn)

7、生的機(jī)械形變推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作開閉觸頭。用于過載保護(hù)。,繼電器按動(dòng)作原理分類如下：,4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)基本控制電路,4.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)控制電路,4.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)控制電路,(a)結(jié)構(gòu)圖,FU2,4.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)控制電路,FU1,KM,QS,N C B A,工作原理,FU2,啟動(dòng),合上開關(guān)QS,KM輔助觸點(diǎn)閉合自鎖。,按下啟動(dòng)按鈕SB2 ,KM線圈通電，,利用自身輔助觸點(diǎn)，維持線圈通電的作用稱自鎖,N C B A,4.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)控制電路,工作原理,停止,FU1,KM,QS,FU2,在電工技術(shù)中所繪制的控制線路圖為原理圖，它不考慮

8、電器的結(jié)構(gòu)和實(shí)際位置，突出的是電氣原理。,電器自動(dòng)控制原理圖的繪制原則及讀圖方法：,1. 按國(guó)家規(guī)定的電工圖形符號(hào)和文字符號(hào)畫圖。 2. 控制線路由主電路(被控制負(fù)載所在電路) 和控制電路 (控制主電路狀態(tài))組成。 3. 屬同一電器元件的不同部分(如接觸器的線圈和觸點(diǎn))按其功能和所接電路的不同分別畫在不同的電路中，但必須標(biāo)注相同的文字符號(hào)。 4. 所有電器的圖形符號(hào)均按無電壓、無外力作用下的正常狀態(tài)畫出，即按通電前的狀態(tài)繪制。 5. 與電路無關(guān)的部件(如鐵心、支架、彈簧等) 在控制電路中不畫出。,4.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)控制電路,分析和設(shè)計(jì)控制電路時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：,（1）使控制電路

9、簡(jiǎn)單，電器元件少，而且工作又要準(zhǔn)確可靠;,（2）盡可能避免多個(gè)電器元件依次動(dòng)作才能接通另一個(gè)電器的控制電路;,（3）必須保證每個(gè)線圈的額定電壓，不能將兩個(gè)線圈串聯(lián)。,4.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)控制電路,主電路,(1) 電路原理圖,控制電路,4.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)控制電路,(2) 控制原理,4.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)控制電路,合上開關(guān)Q,啟動(dòng),KM輔助觸點(diǎn)閉合自鎖。,按下起動(dòng)按鈕SB2 , KM線圈通電，,轉(zhuǎn)動(dòng),4.2.2 繼電器控制電路的邏輯函數(shù)式,分析繼電器控制電路的工作時(shí)，可以通過了解繼電器、接觸器線圈的通、斷電規(guī)律進(jìn)行判斷。,1.基本邏輯關(guān)系式,1）與邏輯及其

10、表達(dá)式 與邏輯是指決定事件的各個(gè)條件全部具備后，事件才發(fā)生。,KM=SB1 SB2,2）或邏輯及其表達(dá)式 或邏輯是指決定事件的各個(gè)條件中有一個(gè)或一個(gè)以上具備后，事件才發(fā)生。,KM=SB1 + SB2,3）非邏輯及其表達(dá)式 或邏輯是指決定事件的條件出現(xiàn)時(shí)，事件不發(fā)生，條件不發(fā)生時(shí)，事件發(fā)生。,4.2.2 繼電器控制電路的邏輯函數(shù)式,1.基本邏輯關(guān)系式,2）或邏輯及其表達(dá)式,電器SB觸頭不動(dòng)作時(shí)，線圈通電，說明該觸頭是常閉觸頭。,4.2.2 繼電器控制電路的邏輯函數(shù)式,2.繼電器控制電路的邏輯函數(shù)表示式,三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)控制原理圖,4.2.2 繼電器控制電路的邏輯函數(shù)式,2.繼電器控制電路的

11、邏輯函數(shù)表示式,實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)保持停止控制關(guān)系的方法不是唯一的。,停止優(yōu)先,啟動(dòng)優(yōu)先,4.2.3 熱繼電器及電動(dòng)機(jī)過載保護(hù),1.熱繼電器的機(jī)構(gòu)與工作原理,工作原理： 發(fā)熱元件接入電機(jī)主電路，若長(zhǎng)時(shí)間過載，雙金屬片被加熱。因雙金屬片的下層膨脹系數(shù)大，使其向上彎曲，杠桿被彈簧拉回，常閉觸點(diǎn)斷開。,熱繼電器的結(jié)構(gòu)和符號(hào),4.2.3 熱繼電器及電動(dòng)機(jī)過載保護(hù),2.電動(dòng)機(jī)用熱繼電器做過載保護(hù)的原理電路圖,4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)常用控制系統(tǒng),1.三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制,將電動(dòng)機(jī)接到電源的任意兩根線對(duì)調(diào)一下， 即可使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。,需要用兩個(gè)接觸器來實(shí)現(xiàn)這一要求。 當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)； 當(dāng)反轉(zhuǎn)接觸器工

12、作時(shí)，將電動(dòng)機(jī)接到電源的任意兩根連線對(duì)調(diào)一下，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。,4.3.1 正反轉(zhuǎn)控制,在改變電機(jī)方向時(shí)，必須先停車，再開轉(zhuǎn)向按鈕。SBF和SBR決不允許同時(shí)按下，否則造成電源兩相短路。,正轉(zhuǎn)主觸點(diǎn),KMF,KMR,FR,KMF,FU,.,QS,正轉(zhuǎn)接觸器,正轉(zhuǎn)按鈕,反轉(zhuǎn)接觸器,反轉(zhuǎn)按鈕,反轉(zhuǎn)主觸點(diǎn),1.三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制,2.連鎖控制,FU,KMR,KMF,KMF,KMR,FR,QS,KMF,連鎖(互鎖),連鎖(互鎖),在同一時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)接觸器只允許一個(gè)通電工作的控制作用，稱為“聯(lián)鎖”。,利用接觸器的觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制稱電氣聯(lián)鎖。,SBR,KMR,KMR,FU,KMR,KMF,KMF,.,K

13、MR,QS,KMF,這種依靠機(jī)械機(jī)構(gòu)保證兩個(gè)接觸器不能同時(shí)通電的方法稱為機(jī)械連鎖（互鎖）,同時(shí)采用了機(jī)械 連鎖和電器連鎖,2.連鎖控制,缺點(diǎn)：改變轉(zhuǎn)向時(shí)必須先按停止按鈕,4.3.2 行程控制,1.限位控制,限位控制就是當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件到位后，通過行程開關(guān)將機(jī)械位移變?yōu)殡娦盘?hào)，通過控制電路使運(yùn)動(dòng)部件停止運(yùn)行。,2.往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制,2.往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制,4.3.3 時(shí)間控制,1.時(shí)間繼電器,空氣式時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu),時(shí)間繼電器符號(hào),通電延時(shí) 動(dòng)作觸頭,斷電延時(shí) 動(dòng)作觸頭,線圈,4.3.3 時(shí)間控制,1.時(shí)間繼電器,阻容式時(shí)間繼電器原理框圖,2.時(shí)間控制線路舉例,1）三相異步電動(dòng)機(jī)Y啟動(dòng)自動(dòng)控制,KM1接通電源 KM2繞組Y 聯(lián)接 KM3繞組聯(lián)接,電源控制,Y轉(zhuǎn)換 時(shí)間控制,Y聯(lián)接,聯(lián)接,2.時(shí)間控制線路舉例,1）三相異步電動(dòng)機(jī)Y啟動(dòng)自動(dòng)控制,啟動(dòng)過程：,按SB2,KM1、KT、KM2通電,KM3斷電,電動(dòng)機(jī)Y聯(lián)接啟動(dòng),通電,通電,通電,電源控制,Y轉(zhuǎn)換 時(shí)間控制,Y聯(lián)接,聯(lián)接,通電延 時(shí)斷開,通電延 時(shí)閉合,經(jīng)預(yù)定延 時(shí)時(shí)間,KT的延時(shí)常開觸頭閉合、 常閉觸頭斷開,KM2斷電,KM3通電,電動(dòng)機(jī) 聯(lián)接運(yùn)行,斷電,通電,2.時(shí)間控制線路舉例,1）三相異步電動(dòng)機(jī)Y啟動(dòng)