机械设备电气控制及PLC基础之机械设备电气控制技术

机械设备电气控制及机械设备电气控制及 PLC基础基础 之机械设备电气控制技术之机械设备电气控制技术 * 1 授课：巫肇健授课：巫肇健 主要内容主要内容 * 2 l 一、低压供配电 l 二、电动机的运行 l 三、常用电气控制电路 l 四、机床电气控制电路 低压供配电 -重点 * 3 l 重点： l 1、常用低压设备的工作原理、组成、用途； l 2、低压供配电线路的接线方式和结构； l 3、低压供配电系统； l 4、常用电气控制电路； l 5、 CA6140车床电气控制电路； l 6、 Z3040摇摆钻床电气控制电路。 低压供配电 -难点 * 4 l 难点： l 1、常用低压设备的工作原理、组成、用途； l 2、低压供配电线路的接线方式和结构； l 3、各类主令电器的原理和作用以及图形符号； l 4、常用电气控制电路； l 5、 CA6140车床电气线路的工作原理； l 6、 Z3040摇摆钻床电气控制电路的工作原理。 低压 供 配电 -电力系统概述 * 5 一、概述一、概述 电力系统是由发电厂、电力网和电能用户组成的一个发电、 输电、变电、配电和用电的整体。供电是指电力用户所需电 能的供应和分配问题。对供电的基本要求是：安全、可靠、 优质、经济。供配电系统由总降压变电所（或高压配电所） 、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组 成。变电所的任务是接受电能、变换电压和分配电能；配电 所的任务是接受电能和分配电能。 低压 供 配电 -电气设备中的电弧问题 * 6 一、概述一、概述 电弧是电气设各运行中出现的一种强烈的电游离现象，其特 点是光亮很强和温度很高。首先，电弧延长了电路开断的时 间，使短路电流危害的时间延长，这可能对电路设备造成更 大的损坏。同时，电弧的高温可能烧损开关的触头，烧毁电 气设各及导线电缆，还可能引起电路弧光短路，甚至引起火 灾和爆炸事故。此外，强烈的弧光可能损伤人的视力，严重 的可致人眼失明。 低压供配电 -电气设备中的电弧问题 * 7 二、电弧的产生二、电弧的产生 （）产生电弧的根本原因 开关触头在分断电流时之所以会产生电弧，根本的原因在 于触头本身及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子 。这样，当分断的触头之间存在着足够大的外施电压的条 件下，就有可能强烈地电游离而发生电弧。 （二）产生电弧的游离方式 （ 1）热电发射（ 2）高电场发射（ 3）碰撞游离（ 4）热游 离 低压供配电 -电气设备中的电弧问题 * 8 三、电弧的熄灭 （一）熄灭电弧的条件 要使电弧熄灭，必须使触头间电弧中的去游离率大于游离率， 即电弧中离子消失的速率大于离子产生的速率。 （二）熄灭电弧的去游离方式 1、正负带电质点的 “ 复合 ” 2、正负带电质点的 “ 扩散 ” 低压供配电 -电气设备中的电弧问题 * 9 （三）低压开关电器中常用的灭弧方法 1、速拉灭弧法 2、冷却灭弧法 3、吹弧灭弧法 4、长弧切短灭弧法  5、粗弧分细灭弧法 6、狭沟灭弧法 7、真空灭弧法 8、六氟化硫（ SF6）灭弧法 低压供配电 -电气设备中的电弧问题 * 10 （四）、对电气触头的基本要求 1、满足正常负荷的发热要求 2、具有足够的机械强度  3、具有足够的动稳定度和热稳定度 4、具有足够的断流能力 低压供配电 -电气设备中的电弧问题 * 11 提几个问题 低压供配电 -电气设备中的电弧问题 * 12 问 ：开关触头间产生电弧的根本原因是什么 ?发生电弧有哪些游离 方式 ?其中最初的游离方式是什么 ?维持电弧主要靠什么游离方式 ? 答 ：产生电弧的原因： 触头在分断电流时，触头本身及触头周围的介质 中含有大量可被游离的电子，在外加电压足够大时，产生强烈的电游离 而发生电弧。 产生电弧的游离方式： （ 1）热电发射：触头分断电流时，阳极表面大电流收缩集中，出现炽 热光斑，温度很高，触头表面电子吸收热能，发射到触头间隙，形成自 由电子。 （ 2）高电场发射：触头开断初，电场强度大，触头表面电子被强行拉 出。 （ 3）碰撞游离：高速电子碰撞中性质点，使中性质点变成正离子和自 由电子，当离子浓度足够大时，介质击穿产生电弧。 （ 4）热游离：电弧中心温度高达 10000摄氏度，电弧中的中性质点游 离为正离子和自由电子。 最初的游离方式：热电发射。 维持电弧主要靠：碰撞游离产生电弧 热游离维持电弧。 低压供配电 -电气设备中的电弧问题 * 13 问 ：使电弧熄灭的条件是什么 ?熄灭电弧的去游离方式有哪些 ?开 关电器中有哪些常用的灭弧方法 ? 答 ：电弧熄灭的条件：去游离率 游离率 熄灭电弧的去游离方式： 正负带电质点的 “ 复合 ” ，重新成为中性质点 正负带电质点的 “ 扩散 ” ，使电弧区带电质点减少 开关电器中常用的灭弧方法： 速拉灭弧法、冷却灭弧法、吹弧灭弧法、长弧切短灭弧 法、粗弧切短灭弧法、狭沟灭弧法、真空灭弧法 、 SF6 灭弧法。 低压 供 配电 -低压电气设备 * 14 一、低压熔断器 .熔断器是低压配电网络和电力拖动系统中主要用作短路保 护的电器。 .熔断器主要由熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。 .使用时，熔断器应串联在被保护的电路中。正常情况下， 熔断器的熔体相当于一段导线；而当电路发生短路故障时， 熔体能迅速熔断分断电路，起到保护线路和电气设备的作用 。  低压熔断器的概述： 低压 供 配电 -低压电气设备 * 15 熔断器主要有熔体、安装熔 体的熔管和熔座三部分组成。 常见的熔断器有 RC系列瓷插式 熔断器、 RL系列螺旋式熔断器 、 RM系列无填料封闭管式熔断 器、 RT系列有填料封闭管式熔 断器、 RS系列快速熔断器和 RZ 系列自恢复熔断器。 低压 供 配电 -低压电气设备 * 16 二、 RC系列瓷插式熔断器  1-熔丝   2-动触头   3-瓷盖  4-空腔   5-静触头   6-瓷座  特点 结构简单，价格低廉，更换方便，使用时将瓷盖插入瓷座 ，拔下瓷盖便可更换熔丝  应用 额定电压 380V及以下、额定电流为 5 200A的低压线路末 端或分支电路中，作线路和用电设备的短路保护，在照明 线路中还可起过载保护作用  低压 供 配电 -低压电气设备 * 17 三、 RL系列螺旋式熔断器  1-瓷套 2-熔断管  3-下接线座   4-瓷座  5-上接线座         6-瓷帽  特点 熔断管内装有石英砂、熔丝和带小红点的熔断指示器， 石英砂用以增强灭弧性能。熔丝熔断后有明显指示  应用 在交流额定电压 500V、额定电流 200A及以下的电路中， 作为短路保护器件  低压 供 配电 -低压电气设备 * 18 四、 RM系列封闭管式熔断器 1-夹座  2 -熔断管  3 -钢纸管   4-黄铜套管   5-黄铜帽  6-熔体   7-刀型夹头  特点 熔断管为钢纸制成，两端为黄铜制成的可拆式管帽，管 内熔体为变截面的熔片，更换熔体较方便  应用 用于交流额定电压 380V及以下、直流 440V及以下、电流 在 600A以下的电力线路中 低压 供 配电 -低压电气设备 * 19 五、 RT系列有填料封闭管式熔断器 1-熔断指示器     2-石英砂填料   3-指示器熔丝  4-夹头    5-夹座    6-底座   7 -熔体    8 -熔管    9 -锡桥  特点 熔体是两片网状紫铜片，中间用锡桥连接。熔体周围填满 石英砂起灭弧作用 应用 用于交流 380V及以下、短路电流较大的电力输配电系统中 ，作为线路及电气设备的短路保护及过载保护  低压 供 配电 -低压电气设备 * 20 六 、熔断器的选用 对熔断器选用的共同要求：在电气设备正常运行时，熔 断器应不熔断；在发生短路时，熔断器应立即熔断；在电路 电流正常变化时，熔断器应不熔断；在电气设备持续过载时 ，熔断器应延时熔断。 1.熔断器类型的选用 根据使用环境、负载性质和短路电流的大小选用适当类型的 熔断器。  2.熔断器额定电压和额定电流的选用 熔断器的额定电压必须等于或大于线路的额定电压。 熔断器的额定电流必须等于或大于所装熔体的额定电流。 低压供配电 -低压电气设备 * 21 七、熔体额定电流的选用 （ 1）对照明和电热等的短路保护，熔体的额定电流应等 于或稍大于负载的额定电流。 （ 2）对一台不经常启动且启动时间不长的电动机的短路 保护，应有： IRN (1.5 2.5)IN （ 3)对多台电动机的短路保护，应有：  IRN (1.5 2.5)INmax + IN 低压供配电 -低压电气设备 * 22 刀开关概述 定义：刀开关又称闸刀开关或隔离开关，它是手控电器中最 简单而使用又较广泛的一种低压电器 。 作用：隔离电源，以确保电路和设备维修的安全；分断负载 ，如不频繁地接通和分断容量不大的低压电路或直接启动小 容量电机 。 低压供配电 -低压电气设备 * 23 刀开关的结构 主要由操作手柄、触刀、 静触座和绝缘底板构成。  低压供配电 -低压电气设备 * 24 刀开关的种类 1、按触刀的极数可分为单极、双极和三极； 2、按触刀的转换方向可分为单掷（ HD）和双掷（ HS）； 3、按操作方式可分为直接手柄操作式和远距离连杆操纵式； 4、按灭弧情况可分为有灭弧罩和无灭弧罩 。 低压供配电 -低压电气设备 * 25 1、触头系统：主触头、辅助触头、常开 触头（动合触头） 常闭触头（动断触头 ） 2、电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和 反作用弹簧  3、灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧 一、接触器的结构 低压供配电 -低压电气设备 * 26 交流接触器结构图 主触头 常闭辅助触头 常开辅助触头 静铁心 动铁心 吸引线圈 灭弧装置 低压供配电 -低压电气设备 * 27 线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常 开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。为防止 铁心振动，需加短路环。 二、接触器的工作原理 KM 常闭辅助触点线圈 KM 主触点 KM 常开辅助触点 KM 三、接触器的符号 低压供配电 -低压电气设备 * 28 低压断路器 低压断路器（图文符号为 QF）是一种多功能的自动开关。 从操作功能上看，配置不同功能的元件，可实现手动、自 动、电动通断操作，但不宜连续频繁地操作通断；从灭弧 功能上看，低压断路器不仅能切断负荷电流，而且还能切 断短路电流；低压断路器能实现过电流、过负荷、欠压、 失压等保护。 低压供配电 -低压电气设备 * 29 v 结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、操作机构 。 触头系统灭弧装置脱扣机构 操作机构 低压供配电 -低压电气设备 * 30 手柄 跳钩 锁扣 进线 触头 灭弧 装置 双金 属片 过载 线圈出线 低压供配电 -低压电气设备 * 31 v 低压断路器工作原理： 1触头 2跳钩  3锁扣  4分励脱扣器  5欠电压脱扣器  6过电流脱扣器  7双金属片 8热元件 9常闭按钮 10常开按钮 低压 供 配电 -互感器 * 32 概述概述 互感器是一次系统和二次系统之间的联络元件，将一次 系统侧的高电压、大电流转换为二次侧标准的低电压和 小电流，向二次电路提供交流电源，以正确反映一次系 统的正常运行和故障情况。 （一）、互感器的主要作用 ： 1、降低参数，减少成本 2、隔离高压，利于安全 3、统一标准，利于交流 低压 供 配电 -互感器 * 33 （二）、互感器的分类 TV将一次侧的高电压变换成二次侧的 标准低电压（ 100或 100/ V），其一次绕组 与被测电网相并联，二次绕组与二次测量仪 表和继电器的电压线圈相并联。 电 流 互 感 器 TA将一次侧的大电流变换成二次侧的标 准小电流（ 5或 1A），其一次绕组串联于被测 电路内，二次绕组与二次测量仪表和继电器 的电流线圈相串联 。 电 压 互 感 器 低压 供 配电 -互感器 * 34 （三）、电压互感器的基本结构原理 TV的工作原理与普通变压器相同，结构原理和接 线也相似，但二次电压低、容量小（几十 VA或几百 VA ）且大多数情况下负荷衡定。 TV一次绕组和二次绕组的额定电压值比称为 TV的 额定电压比，用 KU表示，如果不考虑激磁损耗，即为 一二次绕组的匝数比。即 低压 供 配电 -互感器 * 35 按安装地点 电压 互感器分 类 按相数分 按每相绕组 按绝缘分 按工作原理 户内式 户外式 单相式 三相式 双绕组 三绕组 浇注式 油浸式 串级油浸式 电容式干式 电容分压式 电磁式 低压 供 配电 -互感器 * 36 只能测量线电压，不能 测量相电压。因为它的一次 绕组中性点不能引出，所以 不能监视对地绝缘。 三相五柱式 TV接成 Y0 0 接线 可测量线电压和相电压， 还可作绝缘监视。  三 相三柱式 TV接成 Y， Y0形接线 低压供配电 -互感器 * 37 （四）、电压互感器的使用注意事项 1、电压互感器在工作时，其二次侧不得短路； 2、电压互感器二次侧有一端必须接地； 3、电压互感器在接线时要注意其端子的极性。 低压供配电 -互感器 * 38 （五）、电流互感器的基本结构原理 与普通变压器一样， TA工作的基础原理为电磁感 应原理。一次侧通过电流时，在铁芯中产生交变磁通 ，此磁通穿过二次绕组，感应电动势，在二次回路中 产生电流。 其中： 额定电流比； 互感器一次、二次绕组的额定 电流之比。 、 低压供配电 -互感器 * 39 根据磁势平衡原理，如果忽略了励磁电流时，则有 ： 其中： 、 、 工作电流； 一次、二次绕组匝数； 匝数比 。 可见，由测量出的二次电流  乘以变比  即可 测得一次实际电流  。 低压供配电 -互感器 * 40 （六）电流互感器的接线方式 电流互感器常用的接线方式有三种：单相式连 接、星形连接、不完全星形连接。 由于只能测量一相的电 流以监视三相的运行，故通 常用于三相对称的电路中 。 1、单相式连接 低压供配电 -互感器 * 41 可测量三相电流，故用 于可能出现三相不对称的电 路中，以监视三相电路运行 的情况。 只用两台 TA，测量两相 的电流，通过公共导线可测 量第三相的电流。用于发电 厂、变电所 610KV 馈线回 路测量和监视三相系统运行 情况。 2、星形连接 3、 不完全星形连接 低压供配电 -互感器 * 42 （八）、电流互感器的使用注意事项 1、电流互感器在工作时，其二次侧不得看开路； 2、电压互感器二次侧有一端必须接地； 3、电压互感器在接线时要注意其端子的极性。 低压供配电 -安全用电 * 43 一、低压放射式接线 由变配电所低压母线将电能分配出去经各个配电干线（配电屏） 供电给配电箱或低压用电设备的接线方式。  （ 1）特点   这种接线方式的各低压配电出线互不影响，供 电可靠性较高。 所用配电设备及导线材料较多，且运行不够灵 活。 （ 2）应用  多用于用电设备容量大、负荷集中 或性质重要的负荷，以及需要集中连锁起动、停 车的用电设备和有爆炸危险的场所。对于特别重 要的负荷，可采用由不同母线段或不同电源供电 的双回路放射式接线 。 低压供配电 -安全用电 * 44 （ 2）特点   引出配电干线较少，采用的开关设备较少 ，金属消耗量也少，这种接线多采用成套的封 闭式母线槽，运行灵活方便，也比较安全。 干线发生故障时，停电的范围大，和放射 式相比，供电的可靠性较低。 （ 3）应用  适宜于用电容量较小而分布均匀的 场所，如机械加工车间、工具车间和机修车间 的中小型机床设备以及照明配电。  二、低压树干式接线 （ 1）低压母线放射式配电的树干式接线，如图 a所示 低压供配电 -安全用电 * 45 三、 “变压器一干线组 ”的树干式接线，如图 b所示 （ 1）特点 省去了变电所低压侧的整套低压配 电装置，简化了变电所的接构，大大减少了投 资。 （ 2）应用  为了提高母干线的供电可靠性，一 般接出的分支回路数不宜超过 10条，而且不适 用于需频繁起动、容量较大的冲击性负荷和对 电压质量要求高的设备。 （ 3）链式接线  是变形的树干式接线，如图所示 （ 4）应用  适用于用电设 备彼此距离近、容量都较小 的情况。链式连接的用电设 备台数不能超过 5台、配电 箱不超过 3台，且总容量不 宜超过 10KW。  低压供配电 -安全用电 * 46 四、 低压环形接线  在一些车间变电所的低压侧，可以通过低压联络线相互联 接起来构成环形接线， （ 1）如图所示。 （ 2）特点   供电可靠性较高，任一段线路故障或检修，一般可不中断供电，或 只是短时停电，经切换操作后即可恢复供电；而且可使电能损耗和电压损耗 减少。 保护装置及其整定配合比较复杂，如果整定配合不当，容易发生误动 作，反而扩大故障停电范围，所以低压环形线路通常多采用 “ 开环 ” 方式运 行。 低压供配电 -安全用电 * 47 五、拉线 作用  用于平衡电杆所受到的不平衡作 用力，并可抵抗风压防止电杆倾倒，如图 5- 11所示。在受力不平衡的转角杆、分段杆、 终端杆上需装设拉线。 要求  拉线必须具有足够的机械强 度并要保证拉紧。 注：为了保证其绝缘性能，其上把、腰 把和底把用钢绞线制作，且均须安装拉 线绝缘子进行电气绝缘。 拉线的接构 1电杆  2抱箍  3上把  4拉 线  5腰把  7底把  8地盘 低压供配电 -安全用电 * 48 六、绝缘子和金具  （ 1）绝缘子（瓷瓶） 作用  用于固定导线并使导线和电杆绝缘。应有足够的电气绝缘 强度和机械强度。 线路绝缘子有高压和低压两类。 图为高压线路绝缘子的外形接构。 低压供配电 -安全用电 * 49 七、金具 作用  用于安装和固定导线、横担、绝缘子、拉线等的金属附件。 常用的金具如图所示。 常用的金具 (a)圆形抱箍         b) 带凸抱箍          c) 支撑扁铁 d) 穿心螺栓    e) 横担垫铁    f) 横担抱箍     g) 花篮螺丝 低压供配电 -安全用电 * 50 八、接地与接地装置 （ 1）、电气设备的任何部分与大地之间作良好的电气连接， 称为 接地接地 。 （ 2）、埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为 接地体接地体 ，或接地极，或接地极 。 （ 3）、专门为接地而人为装设的接地体，称为 人工接地体人工接地体 。 （ 4）、间作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金 属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为 自然接地体自然接地体 。 （ 5）、连接于接地体与电气设备接地部分之间的金属导线， 称为接地线与接地体合称为 接地装置。接地装置。 （ 6）、由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个 整体，称为 接地网接地网 低压供配电 -安全用电 * 51 八、接地与接地装置 凡从带电体流入地下的电流即属于 接地电流接地电流 。 接地电流有正常接地电流和故障接地电流。 正常接地电流正常接地电流 指正常工作时通过接地装置流入地下，借大地形成工作回路的 电流； 故障接地电流故障接地电流 指系统发生故障时出现的接地电流。 系统一相接地可能导致系统发生短路，这时的接地电流 叫做 接地短路电流接地短路电流 ，如接地的 380/220V系统的单相接地短路 电流。在高压系统中，接地短路电流可能很大，接地短路电 流在 200A及以下的，称 小接地短路电流系统小接地短路电流系统 ；接地短路电流 大于 500A的， 称大接地短路电流系统称大接地短路电流系统 。 低压供配电 -安全用电 * 52 八、接地与接地装置 接地线又分为 接地干线和接地支线接地干线和接地支线 ，接地干线一般应采用 不少于两根导体在不同地点与接地网连接。如图 10-1所示接地 体按其布置方式可分为 外引式接地体和环路式接地体外引式接地体和环路式接地体 。按其形 状划分，有 管形、带形和环形管形、带形和环形 几种基本形式。按其结构划分， 有 自然接地体和人工接地体自然接地体和人工接地体 之分。 低压供配电 -安全用电 * 53 如图 10-2所示，接地电流流入地下以后，就通过接地体 向大地作半球形散开，这一接地电流就叫做流散电流。流散 电流在土壤中遇到的全部电阻叫做流散电阻。  接地电阻是接地体的流散电 阻与接地线的电阻之和。接地线 电阻一般很小，可以忽略不计。 因此，可以认为流散电阻就是接 地电阻。 低压供配电 -安全用电 * 54 vTN系统 TN-S系统 公共 PE线在正常情况下没有电流通过，因此不会对接在 PE线上的其他用 电设备产生电磁干扰。 由于其 N线与 PE线分开，因此其 N线即使断线也并 不影响接在 PE线上的用电设备的安全。 该系统多用于环境条件较差，对安全可靠性要求较高及用电设备对抗电磁 干扰要求较严的场所。 低压供配电 -安全用电 * 55 vTN系统 TN-C系统 保护中性线（ PEN线）兼有中性线（ N线）和保护线（ PE线）的功能，当三相 负荷不平衡或接有单相用电设备时， PEN线上均有电流通过。 这种系统一般能够满足供电可靠性的要求，而且投资较省，节约有色金属， 但是当 PEN断线时，可使设备外露可导电部分带电，对人有触电危险。  在安全要求较高的场所和要求抗电磁干扰的场所均不允许采用该系统。 低压供配电 -安全用电 * 56 vTN系统 TN-C-S系统 兼有 TN-C系统和 TN-S系统的优点 常用于配电系统末端环境条件较差并且要求无电磁干扰的数据处 理或具有精密检测装置等设备的场所。 为确保 PE和 PEN安全可靠，除在电源中性点直接接地外，还必须 在以下地方重复接地：在架空线的干线和分支线的中端及沿线每 1km处，以及电缆和架空线在引入车间或大型建筑物处。 低压供配电 -安全用电 * 57 vTT系统 中性点直接接地，引出中性线 N。电气设备外露可导电部分经各 自的保护线 PE分别直接接地。 低压供配电 -安全用电 * 58 vIT系统 中性点不直接接地或经阻抗接地，通常不引出中性线 N，电气设 备外露可导电部分经各自保护线 PE接地。 电动机的运行 * 59 上面三根桩接一起是星形，上下桩依次联结是角形， 如电机无接结盒，第一相绕组头尾标上 1.4，第二相 绕组头尾标上 2.5，第三相绕组头尾标上 3.6，星形接 法： 135接一起， 246接电源，三角形接法： 1联结 6 ， 2联结 4， 3联接 5，成为电机的三根出线。 一、电动机的接线 电动机的运行电动机的运行 * 60 三相异步电动机的同步转速 60 0 p fn = min）r/ ( p 1 2 3 4 5 6 n0/(r/min) 3000 1500 1000 750 600 500 f = 50 Hz 时，不同极对数时的同步转速如下 : 同步转速 三相异步电动机的启动三相异步电动机的启动 * 61 从异步电动机接入电源，转子开始转动到稳定运转的过程， 称为启动。启动瞬间 ,n=0s=1 E最大 Ist最大。  电机启动的特点： （ 1） 启动转矩较大，能够带负载甚至重载启动 （ 2）启动电流较大引起电动机本身发热 （ 3）使得母线电压降低 ，会影响到其他设备的正常运行 三相异步电动机的启动三相异步电动机的启动 * 62 1、全压启动（直接启动） 优点优点 ：设备简单，操作方便，启动时间短。 缺点缺点 ：启动电流较大，将使线路电压下降，影 响负载正常工作。 适用范围：电动机容量在适用范围：电动机容量在 10kW以下以下 全压启动是 将电动机直接接到额定电压上将电动机直接接到额定电压上 的启动方式，又叫 直直 接启动接启动 。 三相异步电动机的启动三相异步电动机的启动 * 63 （ 1）定子串电阻启动）定子串电阻启动 2、降压启动 缺点：缺点： 外接启动电阻上有较大的功率损耗，经 济性较差。 三相异步电动机的启动三相异步电动机的启动 * 64 运行时，首尾相接构成闭环 Y启动时，绕组尾端连成一点 适用范围：适用范围： 正常运行时定子绕组为三角形连接。  优点：优点： 缺点：缺点： 启动电流为全压启动时的 1 3。 QS 1 L3 V2 L2L1 QS 2 FU V 1 U1 U2 W1 W2 V1U1 W1 W2 U 2V2 （ 2） Y-降压启动降压启动 A BC X Y Z 启动UP' AZ BY X C 正常 运行 UP 不适合高启动转矩场合，适合空载或轻载启动 三相异步电动机的启动三相异步电动机的启动 * 65 （ 3）自耦变压器降压启动： 优点：优点： 缺点：缺点： 1、不论电动机定子绕组采用 Y或 都可使用； 2、 启动电压可根据需要选择，使用灵活，适用于不同的负载。 设备体积大、笨重，成本高。 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 * 66 1、  改变极对数 p     由上式可看出，异步电动机调速的方法有三种：由上式可看出，异步电动机调速的方法有三种： 三相异步电动机的转速三相异步电动机的转速 2、  改变转差率 s 3、  改变电源频率 f（变频调速）  第三种调速方法发展很快，且调速性能较好。第三种调速方法发展很快，且调速性能较好。  (1)改变转子电阻调速 (2)改变电源电压调速 常用电气控制电路常用电气控制电路 -继电器继电器 * 67 一、继电器概论 （一）、 继电器继电器 是一种根据 电量电量 (电压、电流等 )或者 非电量非电量 (温度、时间、转速、压力 )等信号的变化带动触点动作，来 接通或断开所控制的电路或者电器，以实现自动控制和保护 电路或电器设备的电器。  （二）、 继电器 一般由 感测机构 、 中间机构 和 执行机构 三个 基本部分组成。 （三）、可分为 电磁式继电器 和 非电磁式继电器 两大类。  常用电气控制电路常用电气控制电路 -继电器继电器 * 68 二、电磁式继电器 （一）、 电磁式继电器 是以电磁吸合力为驱动动力源的继 电器。 （二）、 电磁式继电器 所配装的电磁线圈有交流和直流两 种，各自构成 交流电磁式 继电器和 直流电磁式 继电器。 （三）、 电磁式继电器 配装不同功能的电磁线圈后可分别 制成 电流 继电器、 电压 继电器和 中间 继电器。 常用电气控制电路常用电气控制电路 -继电器继电器 * 69 线圈端子 线圈 铁心 轭铁 衔铁 支杆 触点 触点端子 K K 用较小的电流控制较大电流用较小的电流控制较大电流 常用电气控制电路常用电气控制电路 -继电器继电器 * 70 三、电磁式电压继电器 （一）、 电磁式电压继电器 是根据线圈两端电压大小而接 通或断开控制电路的继电器。这种继电器线圈的 导线细 、 匝数多 、 阻抗大 ， 并联在电路中 。 （二）、 电压继电器 有过电压、欠电压和零电压继电器之 分。  常用电气控制电路常用电气控制电路 -继电器继电器 * 71 四、电磁式电流继电器 （一）、电磁式电流继电器的线圈 串接串接 在电路中以反映电路中 电流的变化。为了不影响电路的正常工作，电流继电器 线圈匝线圈匝 数少数少 、 导线粗导线粗 、 线圈阻抗小线圈阻抗小 。 （二）、电磁式电流继电器除了有用于一般控制的电流继电器 外，还有作为保护用的 过电流继电器过电流继电器 和 欠电流继电器欠电流继电器 。 常用电气控制电路常用电气控制电路 -继电器继电器 * 72 五、电磁式电流继电器的分类 （一）、过电流继电器 ：线圈电流高于整定值时动作的继 电器称为过电流继电器。过电流继电器在电路正常工作时 衔铁不吸合，当电路中的电流超过整定值时衔铁才吸合 (动 作 ) 。 （二）、欠电流继电器 ：当线圈电流低于整定值时动作的 继电器称为欠电流继电器。 常用电气控制电路常用电气控制电路 -继电器继电器 * 73 常用电气控制电路常用电气控制电路 -继电器继电器 * 74 六、时间继电器 （一）、在电力拖动控制系统中，不仅需要动作迅速的继电 器，而且需要当吸引线圈通电或断电以后其触点经过一定时 间延时后再动作的继电器，这种继电器称为 时间继电器时间继电器 。  （二）、时间继电器按其动作原理与构造不同，可分为 电磁电磁 式式 、 空气阻尼式空气阻尼式 、 电动式电动式 和 电子式电子式 等 时间继电器时间继电器 。  常用电气控制电路常用电气控制电路 -继电器继电器 * 75 （三）、空气阻尼式时间继电器（三）、空气阻尼式时间继电器 是利用空气阻尼作用获 得延时的， 线圈电压为交流线圈电压为交流 ，因交流继电器不能象直流 继电器那样依靠断电后磁阻尼延时，因而采用空气阻尼 式延时。 （四）、空气阻尼式时间继电器分为 通电延时型通电延时型 和 断电断电 延时型延时型 两种类型。 常用电气控制电路常用电气控制电路 -继电器继电器 * 76 空气阻尼式时间继电器（通电延时）空气阻尼式时间继电器（通电延时） 1 线圈 2 静铁心 3 衔铁 4 反力弹簧 5 推版 6 活塞杆 7 杠杆 8 塔形弹簧 9 弱弹簧 10 橡皮膜 11 空气室壁 12 活塞 13 调节螺钉 14 进气孔 15 微动开关 （延时） 16 微动开关 （不延时 ） 17 微动按 钮 17 瞬动触点 ： 延时动触点 常用电气控制电路常用电气控制电路 -继电器继电器 * 77 时间继电器图形与文字符号时间继电器图形与文字符号 (a)   (b)  (c)    (d)    (e)    (f)    (g)    (h) （ a）线圈一般符号 （ b）通电延时线圈 （ c）断电延时线圈 文字符号：文字符号： （ d）通电延时闭合触点（动合、常开 ） （ e）通电延时断开触点（动断、常闭 ） （ f）断电延时断开触点（动合、常开 ）  （ g）断电延时闭合触点（动断、常闭 ） （ h）瞬动触点  常用电气控制电路常用电气控制电路 -继电器继电器 * 78 时间继电器图形与文字符号时间继电器图形与文字符号 通通 电电 延延 时时 型型 断断 电电 延延 时时 型型 常用电气控制电路常用电气控制电路 -继电器继电器 * 79 七、热继电器 （一）、热继电器是一种具有过载保护特性的过电流型继 电器。 （二）、电动机在运行过程中，如果长期过载、频繁起动 、欠电压运行或者断相运行等都可能使电动机的电流超过 它的额定值。如果超过额定值的量不大，熔断器在这种情 况下不会熔断，这样将引起电动机过热，损坏绕组的绝缘 ，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至烧坏电动机。因此 ，采用热继电器用于电动机的过载保护以及断相保护，也 适用于对其他电气设备的过载保护。 常用电气控制电路常用电气控制电路 -继电器继电器 * 80 热继电器的基本结构示意图热继电器的基本结构示意图 1、双金属片固定件； 2、双金属片； 3、热原件； 4、导板； 5、补偿双金属片； 6、 7、 9、触点； 8、复位调节螺钉； 10、复位按钮； 11、调节旋钮； 12、支撑件； 快速分断 装置 常用电气控制电路常用电气控制电路 -主令电器主令电器 * 81 一、主令电器概念 主令电器是用于自动控制系统中发出指令的操作电器，利用 它控制接触器、继电器或其他电器，使电路接通和分断来实 现对生产机械的自动控制。常用的主令电器有按扭开关、行 程开关、万能转换开关、凸轮控制器、主令控制器等。 常用电气控制电路常用电气控制电路 -主令电器主令电器 * 82 主要由按钮帽、复位弹簧、常开触点、常闭触点、接线柱 、外壳等组成。  二、按钮 （一）、结构： （二）、工作原理： 按钮被按下时，动触桥下移，动断静触点断开，动合静 触点接通；松开按钮时，在复位弹簧的作用下，动触桥复位 ，动合静触点断开，经过一定行程后，动断静触点闭合复位 。 按钮开关是一种用来接通或分断小电流电路的手动控制 电器。在控制电路中，通过它发出 “ 指令 ” 控制接触器 和继电器等电器，再由它们去控制主电路的通断。 常用电气控制电路常用电气控制电路 -主令电器主令电器 * 83 外壳 （三）、按钮结构示意图 常用电气控制电路常用电气控制电路 -主令电器主令电器 * 84 三、接近开关 是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制指 令的主令电器。用于控制生产机械的运动方向、行程大小或 位置保护 （ 1）结构：由操作机构、触头系统、外壳等组成。 （ 2）型号： TW系列， LX19系列和 JLXK1系列。 （ 3）图形和文字符号： SQ （一）、行程开关（限位开关） 常用电气控制电路常用电气控制电路 -主令电器主令电器 * 85 直动式行程开关  行程开关的图形符号和文字符号 常用电气控制电路常用电气控制电路 -主令电器主令电器 * 86 四、 主令控制器 （一）作用：主令控制器是按照预定程序转换控制电路的主令 电器，用它在控制系统中发布命令，通过接触器实现对电动机 的启动、制动、调速和反转控制。 （二）结构：由铸铁的底座、支架和支架上安装的动、静触点 及凸轮盘所组成的接触系统等构成  常用电气控制电路常用电气控制电路 -主令电器主令电器 * 87 1， 7 凸轮块  2 接线柱  3 固定触点  4 桥式动触点  5 支杆  6 轴  8 小轮  9 弹簧 10 转动手柄 主令控制器的外形及结构图 常用电气控制电路常用电气控制电路 -主令电器主令电器 * 88 （三）工作原理：当转动手柄 10使凸轮块 7转动时，推压小轮 8使支杆 5绕轴 6转动，使动触点 4与静触点 3分断，将被操作回 路断开；相反，当转动手柄 10使小轮 8位于凸轮块 7的凹槽处 时，由于弹簧 9的作用，使动触点 4与静触点 3闭合，接通被操 作回路。可见，触点闭合与分断的顺序是由凸轮块的形状所 决定的。  （四）主要产品型号： LK14、 LK15、 LK18系列。 五、凸轮控制器 （一）作用：凸轮控制器主要用于起重设备和其他电力拖动装 置，以控制电动机的启动、正反转、调速和制动。  常用电气控制电路常用电气控制电路 -主令电器主令电器 * 89 （二）结构：由转轴、凸轮、动静触头、杠杆、灭弧罩、定 位机构及手柄等组成 （四）和主令控制器的主要区别：凸轮控制器可直接控制电 动机工作，其触头容量大并有灭弧装置。 （三）工作原理：转动手柄时，转轴带动凸轮一起转动。 转到某一位置时，凸轮顶动滚子，克服弹簧压力使动触点 顺时针方向转动，脱离静触点而分断电路。在转轴上叠装 不同形状的凸轮，可使若干个触点组按规定的顺序接通或 分断。  （五）主要产品型号： KT10， KT14， KT15型。 常用电气控制电路常用电气控制电路 -主令电器主令电器 * 90 主令控制器和凸轮控制器结构图主令控制器和凸轮控制器结构图 常用电气控制电路常用电气控制电路 -主令电器主令电器 * 91 凸轮控制器的图形、文字符号及触点通断表 常用电气控制电路常用电气控制电路 -电动机的基本控制电路电动机的基本控制电路 * 92 一、低压电气设备文字符号和图形 表一 常用电气控制电路常用电气控制电路 -电动机的基本控制电路电动机的基本控制电路 * 93 表二 常用电气控制电路常用电气控制电路 -电动机的基本控制电路电动机的基本控制电路 * 94 表三 常用电气控制电路常用电气控制电路 -电动机的基本控制电路电动机的基本控制电路 * 95 表四 常用电气控制电路常用电气控制电路 -电动机的基本控制电路电动机的基本控制电路 * 96 表五 常用电气控制电路常用电气控制电路 -点动点动 控制电路控制电路 * 97 KMSB 1 FR FR FU KM M 3 1） 点动控制线路点动控制线路 控制 电路 主 电 路 先闭合开关 QS ，接通电源。 按 SB1 KM线圈 得电 KM主触头 闭合 M运转 松 SB1 KM线圈 失电 KM主触头 恢复 M停转3 点动电路功能点动电路功能 控制电机在很 短时间内工作。 工作原理工作原理 QS 常用电气控制电路常用电气控制电路 -连续控制线路连续控制线路 * 98 KMSB 1 KM SB2 FR FR FU KM M 3 控制电路 主 电 路 工作原理工作原理  按 SB1KM线圈 得电 KM主触头 闭合 M运转 按 SB2KM线圈 失电 KM主触头 恢复 M停转3 KM辅助触头 闭合 自锁 KM辅助触头 恢复 失去 自锁 长动电路功能长动电路功能 控制电机长时 间连续工作 先闭合开关 QS 接通电源 。 QS 2） . 连续控制线路连续控制线路 常用电气控制电路常用电气控制电路 -电动机正、反转控制电路电动机正、反转控制电路 * 99 三、三相异步电动机的正、反转控制电路 KM2 SB1SB3 FR Q FR FU M 3 SB2 KM1 KM2 KM1 KM2 KM1 KM2 KM1 注意：若在同一时间里两组触头同时闭合， 就会造成电源相间短路。所以，在两个接触 器之间必须有防止同时吸合的控制，称为联 锁控制。 常用电气控制电路常用电气控制电路 -正、反转控制电路正、反转控制电路 工作工作 原理原理 * 100 KM2 SB1 SB3 FR QS FR FU M 3 SB2 KM1 KM2 KM2 KM1 KM2 按 SB1 KM1线圈 得电 KM1触头动作 M正正 转转 ； 按 SB2 KM2线圈 得电 KM2触头动作 M反反 转转 ； KM1、 KM2常闭触头 互锁互锁 ： 防止防止 KM1KM2同时同时 得电造成电源得电造成电源  短路短路 合上 QS， 接通电源 按 SB3 KM1线圈 失电 KM1触头恢复 M停转 ； 正正 转转 反反 转转 必须先按停 止按钮 SB3 KM1 KM1 3 常用电气控制电路常用电气控制电路 -正、反转控制电路工作原理正、反转控制电路工作原理 * 101 电源短路电源短路  是如何造成的是如何造成的 ？ KM2 SB1SB3 FR QS FR FU M 3 SB2 KM1 KM2 KM2 KM1 按 SB1 KM1得电 KM1常开触头闭合 M运转 误按 SB2 KM2得电 KM1 KM2 若去掉 互锁互锁 KM 1、 KM2常闭触头，合 QS， KM2常开触头闭合 A B C 则 电源 A、 C线间 短路短路 熔断器 FU烧毁！烧毁！ KM1 一定要加 互锁触头 KM2 常用电气控制电路常用电气控制电路 -正、反转控制电路工作原理正、反转控制电路工作原理 * 102 KM2 SB1SB3 FR QS FR FU M 3 SB2 KM1 KM2KM1 KM2 KM1 KM2 KM1 利用复合按钮 SB1、 SB2，可以实现： 正转 反转 直接转换 , 不必再按 SB3 。 KM1KM2的电气互锁必不可少！工作更可靠！ 常用电气控制电路常用电气控制电路 -行程行程 控制电路控制电路 * 103 KM2SB1SB3 KR QS KR FU SB2 KM1 KM2 KM1 KM1 KM2 KM1 SQ1 KM2 L1 L2 L2 L1 SQ2 SQ2 SQ1 设 KM1得电 M正 转 , 工作台 左移 ; KM2得电 M反 转 , 工作台 右移 ; M 3 工作台 右移右移左移左移 常用电气控制电路常用电气控制电路 -行程行程 控制电路工作原理控制电路工作原理 * 104 SB1 KR SB2 KM1 KM2 KM1 L1 L2 SQ2 左移左移 按 SB1 KM1线圈得电 KM1触头动作 M正 转 工作 台左移 合 QS 直至压 住行程开关 SQ2： 常闭 触头 断开 KM 1线圈 失电 , M停转 ; 常开 触头 闭合 KM 2线圈 得电 , M自行起动反转 工作台返回 右移 。 SQ2 SQ1 工作台 右移右移 KM2 KM1 KM2 SQ1 SB3 常用电气控制电路常用电气控制电路 -电动机的基本控制电路电动机的基本控制电路 * 105 SB1SB3 KH SB2 KM1 KM2 KM1 KM1 L1 L2 SQ2 当工作台右移至压 住行程开关 SQ1： 常闭 触头 断开 KM 2线圈 失电 , M停转 ; 常开 触头 闭合 KM 1线圈 得电 , M自行 起动正转 工作台返回 左移 如此循环可实现工 作台 自动往复 运动。 左移左移 SQ2 SQ1 工作台 右移右移 SQ1 KM2 KM2 常用电气控制电路常用电气控制电路 -多多 地点控制线路地点控制线路 * 106 KMSB 1SB4 KR Q KR FU M 3 SB2 KM SB3 SB5 SB6 利用 SB1、 SB2、 SB3并联 ，可实现 多地点起动 ； 利用 SB4、 SB5、 SB6串联 ，可实现 多地点停机 。 甲 乙 丙 常用电气控制电路常用电气控制电路 -Y- 起动起动 控制线路控制线路 * 107 SB1SB2 KRQS KR FU KM1 KM2 KM1 KM2 KM1 Y-起动起动 控制线路控制线路 KT KT KT W2 U1 U2 V1 V2 W1 W1 V1 U1 U2 V2 W2 型型 U1 U2 V1 W1 V2 W2 Y型型 常用电气控制电路常用电气控制电路 -Y- 起动起动 控制线路工作原控制线路工作原 理理 * 108 SB1SB2 KR QS KR FU KM1 KM2 KM1 KM2 KM1 KT KT KT W2 U1 U2 V1 V2 W1 工作原理工作原理 按 SB1 KM1得电 M以 “Y”形接法降压起动； KM2得电 M以 “ ”形接法正常运转。 KT得电 KM1失电 “Y” 形接法断开 KT常闭触头 延时打开 KM1常开触头 闭合 KT常开触头 瞬时闭合 常用电气控制电路常用电气控制电路 -顺序控制顺序控制 线路线路 * 109 SB1SB3 QS KR1 FU KM1 M1 3 SB2 M 23 KM2 KR2 KM1 KM2 KR1 KR2 KM1 KM1 KM2 顺序 控制 L2 L1 利用 KM1常开触头可实现顺序控制 功能： M1起动后 M2才能起动 。 机床电气控制电路机床电气控制电路 -CA6140车床电气控制电路车床电气控制电路 * 110 CA6140车床型号意义  车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，能够车 削外圆、内圆、端面、螺纹、切断及割槽等，并可以装 上钻头或铰刀进行钻孔和铰孔等加工而成。  一、 CA6140车床的主要结构及型号意义 机床电气控制电路机床电气控制电路 -CA6140车床电气控制电路车床电气控制电路 * 111 方刀架 卡盘主轴箱 挂轮架 进给箱 床身 左床座 纵溜板 横溜板 右床座 尾架 小滑板 溜板箱 光杠 丝杠 CA6140车床的主要结构  * 112 二、 CA6140卧式车床的主要运动形式及控制要求 运 动 种 类 运 动 形式 控制要求 主运 动 主 轴 通 过 卡 盘 或 顶 尖 带动 工 件的旋 转 运 动 （ 1）主 轴电动 机 选 用三相 笼 型异步 电动 机，不