基于自动卸料爬斗控制系统毕业论文.doc

晋 中 学 院 本科毕业论文（设计）题 目:基于自动卸料爬斗 控制系统设计 院 系: 机械学院 专 业:机械设计制造及其自动化 姓 名: 高兴春 学 号: 1014312122 学习年限:2010年10月至2012年6月指导教师: 乔守全 职称: 讲师 申请学位: 2012年 4 月 23 日摘 要随着工业的不断发展，卸料爬斗成为工业领域的热门对象，是物料提升行业的必需设备。传统的爬斗控制系统通常采用继电器接触器系统，但是由于继电器系统设备体积大，可靠性低，维护不方便，导致该系统控制精度、控制灵活性差、操作不直观、 故障不易分析。 为此， 本设计采用抗干扰能力强，工作可靠性高、使用维护方便的PLC 作为它的主控元件，实现从加料到爬斗的提升,再到爬斗的翻转过程都为自动化。本设计的主要工作是：根据对卸料爬斗电气系统控制要求，在分析卸料爬斗电气控制原理的基础上，将原继电接触器控制系统改造成PLC控制系统，包括系统的硬件与软件系统设计及调试。关键词：卸料爬斗 电气控制 PLC 目 录第1章 绪论1.1 课题选择背景1.2 研究目的和意义1.3 本文的主要工作1.4 已知情况、控制要求、设计要求1.4.1 已知情况1.4.2 控制要求1.4.3 设计要求1.5 总体设计思路1.6 设计章节安排第二章 主要元器件的选择2.1 组合开关2.1.1 组合开关结构2.1.2 组合开关主要技术参数2.1.3 组合开关的选用2.2 按钮开关2.3 单步/连续开关2.4 行程开关2.5 低压断路器2.5.1 低压断路器结构2.5.2 低压断路器的主要技术参数2.5.3 低压断路器的选用2.6 熔断器2.6.1 熔断器结构2.6.2 熔断器主要技术参数2.6.3 熔断器的选用2.7 交流接触器2.7.1 交流接触器结构2.7.2 交流接触器的工作原理2.7.3 交流接触器的主要技术参数2.7.4 交流接触器的选用2.8 继电器2.8.1 电磁继电器2.8.2 热继电器2.9 电动机2.9.1 三相异步电动机的分类2.9.2 三相异步电动机的选择（考虑加一点必要的机械装置说明）第3章 硬件设计3.1 可编程序控制器工作原理3.2 PLC的选择与控制电路的设计3.2.1 PLC的选择原则3.2.2 硬件接线图第四章 系统软件的设计与实现4.1 PLC的I/O分配4.2 顺序功能图、梯形图及程序工作过程简析4.2.1 顺序功能图4.2.2 梯形图及程序工作过程简析第5章 检测与调试课程设计总结致谢参考文献第一章 绪论1.1 课题选择背景随着人类文明的产生、科学的发展，出现了各式各样的装卸货物的种类，技术也变得相对复杂了许多。而自动卸料爬斗则是人们根据需要对传送带功能的提升和完善。装卸货物作为各种工农业一部分，从最基本的意义上讲，要同时满足安全、省时、方便、易于控制等方面的要求。因此自动卸料爬斗本身的牢固、精细、可靠就显得格外的重要。自动卸料爬的斗是随着人们对生产效率的不断提升、科技的不断发展应运而生的机械设备，因此，它在某些方面具备了一些优势：使用管理起来更加的安全、方便、省力，同时又大大的提高工作效率。也因为如此自动卸料爬斗被广泛的应用于各个施工工地、各大工厂的卸货装货设施等各种场合。本文通过结合PLC控制系统的简介及各种普遍应用的自动卸料爬斗的特点，对由PLC作为控制系统的自动卸料爬斗的概况、原理、软硬件控制系统、PLC程序的编写等都进行了一定的介绍。1.2 研究目的和意义随着科技的不断发展，产生了各种各样的自动装卸货物设备，但由于PLC技术的不断完善，自动卸料爬斗大多采用PLC系统来进行集中控制。因此自动卸料爬斗的发展，一方面是在硬件设施上的完善，另一方面就是PLC控制系统的不断发展。但自动卸料爬斗尤其是高级自动卸料爬斗的造价不菲，目前多应用于采煤场、施工工地、各大工厂的卸货装货设施等比较大的场合。虽然自动卸料爬斗作为一种新型机械设备，但是同样存在着一些安全隐患，如果过程控制不当，容易对人们造成伤害，所以自动卸料爬斗在稳定性上还需要不断的突破。影响自动卸料爬斗不稳定因素的原因是多方面的，电源电压的不稳定是一个重要方面，它对安全产生很大的影响，因此，设计系统时考虑执行部分的输送电压稳定是一个应该重视的问题。由于中国的自动卸料爬斗技术起步较晚，掌握的技术相对稚嫩。虽然从事自动卸料爬斗行业的厂家很多，但真正掌握成熟技术的却很少。由于这些因素，未来自动卸料爬斗的发展应该朝着精简化、安全化、通用化去努力，使自动卸料爬斗的使用更普遍，安全性更有保障。可编程控制器自动卸料爬斗的控制系统的特点：单动调试运行工作，需要人为进行换区控制；自动循环运行工作，自动工作在不同的区域内。近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高，使得实际应用成为可能。本系统采用PLC是基于以下三个原因：PLC具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在30万小时以上；编程能力强，电路接线简单，动作迅速无误；抗干扰能力强，能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作。1.3 本文的主要工作首先，回顾自动卸料爬斗的发展史，随着社会科技的发展，自动卸料爬斗的使用率越来越高，采用可编程程序控制器来代替中间继电器的过程控制，设计开发了自动卸料爬斗控制系统，才会满足稳定可靠的自动卸料爬斗控制系统需求。其次，结合自动卸料爬斗控制系统的要求，进行硬件、程序设计，从主要部件的选择、流程的分析、程序思路的产生来完成本次设计任务。最后，通过对系统的调试和检测，再进行系统性梳理，将隐藏的不足之处加以修正和完善，确保系统能顺利运行。1.4 已知情况、控制要求、设计要求1.4.1 已知情况传送带、爬斗的布置，其工作过程（工作循环）如图1-1所示，元件动作状态如表1-1所示。图1-1爬斗上升爬斗下降爬斗停运，开始加料 触到SQ1 触到SQ2 停止加料 加料20秒表1-11.4.2 控制要求有一物料传送系统，能够将传送带送过来的物料提升到一定的高度，并自动翻斗卸料，如图1-1所示，爬斗由电动机M1拖动，将物料提升到上限时，由行程开关SQ1控制自动翻斗卸料时间，随后反向下降，到达下限SQ2位置停留20秒。料斗下落到SQ2位置时，同时启动由电动机M2拖动的皮带运输机，向料斗加料，加料工作在20秒内完成。20秒后皮带运输机自动停止工作，料斗又自动上升，如此不断地循环。1.4.3 设计要求设计上料爬斗PLC自动控制装置，该装置满足以下要求：1）设置单动/连续开关，可以使该装置实现单动调试或自动循环两种工作方式。2）当选择开关转到单动位置时，爬斗可单独升，降，皮带机可单独运行。3）当选择开关转到自动循环工作时，爬斗应从原位（SQ2）处开始，按照皮带运输机起动，工作20秒后爬斗上升，SQ1动作，自动翻斗动作，爬斗下降，SQ2动作，皮带运输机起动.顺序连续工作。按下停止按钮时，料斗可以停在任意位置，启动时可以使料斗虽已从上升或下降开始运行。4） 操作面板上需设有PLC运行指示灯，指示上料爬斗工作在何种工作状态。5）要具有必要的电气保护和互锁关联。1.5 总体设计思路根据已知情况、控制要求、设计要求，此PLC控制装置的设计可按照先易后难、各个击破、整体组合的思路，划分为以下3个部分，依序进行，各部分的设计任务分配如下:(1)程序设计及调试通过分析控制要求、选择控制原则，完成程序的设计，并在实验室环境中进行模拟调试；(2)电气设计完成电气线路原理图、元件位置图、接线图、元件明细表的设计；(3)后期工作说明操作过程、拟定常见故障排除方案等。 下面按照这个总体设计思路的任务安排，逐步展开。1.6 设计章节安排本论文的设计章节主要有:第二章主要元器件的选择,在这一章里将具体介绍本课题设计到的一些主要硬件的选择及各元器件（如：组合开关、按钮开关、行程开关、低压断路器、熔断器、交流接触器、继电器等）的工作原理等。第三章为硬件电路的设计及工作原理。第四章为系统软件的设计与实现。最后一章也就是第五章将对所设计的软件系统进行测试和调试得出最后结论。第二章 主要元器件的选择 电器指能够按外界施加的信号或要求,手动或自动地接通或断开电路,断续或连续地改变电路参数,对电路或非电对象进行切换、控制、保护、检测和调试的电气器件或设备。低压电器则通常指工作在额定交流电压1200V以下或直流电压1500V以下电路中的电器。低压电器一般按基本用途分为配电电器和控制电器两类；配电电器主要有组合开关、低压断路器、熔断器、变压器；控制电器主要包括接触器、继电器和主令电器(包括按钮、行程开关、转向开关)。低压电器分类方法还有：按操作方式分为自动电器与手动电器；按工作原理分为：电磁式电器与非电量控制电器；按有无接触点分为：有接触点电器、无接触点电器与混合式电器；按电器配置分为单个电器和成套电器；按使用场合分为一般工业用电器、化工电器、矿用电器、牵引电器、航空电器、船用电器等。2.1 组合开关组合开关经常作为转换开关使用，但在电器控制线路中也作为隔离开关使用，起不频繁接通和断开电器控制线路的作用。2.1.1 组合开关结构组合开关外型和结构如图2-1所示,组合开关沿转轴4自下而上分别安装了三层开关组件,每层上都有一个动触头8、一对静触头9及一对接线柱1，各层分别控制一条支路的通和断，形成组合开关的三极。当手柄转过一定角度，就带动固定在转轴上的三层开关组件中的三个动触头同时转动到一个新位置上，在新位置上分别与各层的静触头接通或断开。 根据组合开关在电路中的不同作用，组合开关图形与文字符号有两种。当在电路中起隔离开关时，其图形符号如图2-2所示，其文字标注符号为QS，有单极、双极和三极之分。 图2-1 组合开关示意图 a) 外型 b) 结构1. 接线柱 2.绝缘杆 3.手柄 4.转轴 5.弹簧 6.凸轮 7.绝缘垫板 8.动触头 9.静触头 图2-3所示是组合开关作转换开关使用时的图形符号，图示是一个三级组合开关，图中与分别表示组合开关手柄转动的两个操作位置，位置线上的三个空点右方画了三个黑点，表示当手柄转到位置时，L1、L2与L3支路线分别与U、V、W支路线接通；而位置线上三个空点右方没有相应黑点，表示手柄转到位置时，L1、L2与L3支路线与U、V、W支路线处于断开状态。文字标注符号为SA。 图2-2 组合开关作隔离开关时的 图形和文字符号a) 单极 b) 双极 c) 三极 图2-3 组合开关作转换开关时的 图形和文字符号2.1.2 组合开关主要技术参数根据组合开关型号可查阅更多技术参数,表征组合开关性能的主要技术参数有:1. 额定电压 指在规定条件下,开关在长期工作中能承受的最高电压。2. 额定电流 指在规定条件下,开关在合闸位置允许长期通过的最大工作电流。3. 通断能力 指在规定条件下,在额定电压下能可靠接通和分断的最大电流值。4. 机械寿命 指在需要修理或更换机械零件前所能承受的无载操作次数。5. 电气寿命 指在规定的正常工作条件中,不需要修理或更换零件的情况下,带负载操作的次数。2.1.3 组合开关的选用 组合开关作隔离开关时,其额定电流应为低于被隔离电路中各负载电流总和；用于控制电动机时,其额定电流一般取电动机额定电流的.52.5倍。 应根据电气控制线路中实际需要,确定组合开关接线方式,正确选择符合接线要求的组合开关规格。2.2 按钮开关 按钮开关是一种结构简单，应用十分广泛的主令电器。在电气自动控制电路中，用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器、电磁起动器等。 按钮开关可以完成启动、停止、正反转、变速以及互锁等基本控制。通常每一个按钮开关有两对触点。每对触点由一个常开触点和一个常闭触点组成。 当按下按钮，两对触点同时动作，常闭触点断开，常开触点闭合。 选择按钮开关颜色有红、绿、黑、黄、蓝、白等。如，红色表示停止按钮，绿色表示起动按钮等。 选择按钮开关的主要参数、型式、安装孔尺寸、触头数量及触头的电流容量，在选择按钮开关说明书中都有详细说明。常用国产产品有LAY3、LAY6、LA20、LA25、LA38、LA101、LA115等系列。实物及结构示意图如图2-4和图2-5所示: LAY3系列开关 LA38系列开关 图2-4 按钮开关实物图 图2-5 按钮开关结构示意图 1-按钮帽 2-复位弹簧 3-动触点 4-常开静触点 5-常闭静触点2.3 单步/连续开关 主令开关包括LA42(B)系列16按钮、LA42(S)系列16按钮、LA42系列22圆形按钮、LA42系列22方形按钮、LA42系列30圆形齐平按钮、LA42系列30方形齐平按钮、AD17系列8-30指示灯等产品，可用于各种机床，机械设备，控制箱（柜），配电箱（柜），仪表箱（柜）等场合。 该系列产品设计新颖，安全可靠，而且联接和安装非常方便，是中高端用户的最佳选择。 零部件采用进口材料，坚固耐用，耐磨损，外露头部防护等级：IP65，部分产品加保护膜后可达IP67。 图2-6 三位置带灯长柄选择开关2.4 行程开关 行程开关又称限位开关,工作原理与按钮相类似,不同的是行程开关触头动作不靠手工操作,而是利用机械运动部件的碰撞使触头动作,从而将机械信号转换为电信号,再通过其他电器间接控制机床运动部件的行程、运动方向或进行限位保护等。常用行程开关如图2-7所示，有直动式、单轮旋转式和双轮式等。 直动式行程开关结构如图2-18所示，当运动机械的挡铁撞到行程开关的顶杆1时，顶杆受压触动使动断触头3断开，动合触头5闭合；顶杆上的挡铁移走后，顶杆在弹簧2的作用下复位，各触头回到原始通断状态。 图2-7 行程开关外型a) 直动式 b)单轮旋转式 c)双轮旋转式 图2-8 直动行程开关原理图 1.顶杆 2弹簧 3动断触头 4.动合触头 旋转式行程开关结构如图2-9所示，当运动机械的挡铁撞到行程开关的滚轮1时，行程开关的杠杆2连同转轴3、凸轮4一起转动，凸轮将撞块5压下，当撞块被压至一定位置时便推动微动开关7动作，使动断触头断开，动合触头闭合；当滚轮上的挡铁移走后，复位弹簧8就使行程开关各部件恢复到原始位置。 行程开关选用时应根据使用场合和控制对象确定行程开关种类。例如当机械运动速度不太快时通常选用一般用途的行程开关，在机床行程通过路径上不宜装直动式行程开关而应先用凸轮轴转动式行程开关。行程开关额定电压与额定电流则根据控制电路的电压与电流选用。图2-9 旋转式行程开关结构1. 滚轮 2.杠杆 3.转轴 4.凸轮 5.撞块6. 调节螺钉 7.微动开关 8.复位弹簧 图2-10 行程开关触头 图形和文字符号a) 行程开关动合触头 b) 行程开关动断触头 2.5 低压断路器 低压断路器又称自动开关、空气开关，不但能用于正常情况时不频繁接通和断开电路，而且当电路中出现过载、短路以及失电压等故障时，能自动切断故障电路，有效地保护串接在后面的电气设备，因此在电气控制线路中使用广泛。2.5.1 低压断路器结构图2-11是低压断路器结构示意图。主触头1由操作机构手动或电动合闸，在合闸位置上自由脱扣机构2将主触头锁扣在闭合状态。电气控制线路正常工作时，过电流脱扣器3上的线圈所产生的吸力不能将上方的摆杆吸合。电气控制线路中出现短路故障时，短路过电流使过电流脱扣器线圈吸力增加，将线圈上方的摆杆式衔铁吸合，使之绕支点逆时针转动，自由脱扣机构上升并和主触头脱扣，主触头在拉簧作用下左移分断电路。电气控制线路中出现过载故障时，热脱扣器5的线圈因发热而对上方的双金属片进行加热，因双金属片的下层金属材料的线胀系数大于上屋，加热后双金属片产生上翘，推动自由脱扣机构上升而使主触头脱扣分断电路。电气控制线路出现失电压现象时，失电压脱扣器件6的线圈的吸力减少而不能吸合上方的衔铁，从而使衔铁上升，导致自由扣机构随之上升，使主触头脱扣而分断电路。图2-11 低压断路器示意图 1.主触头 2.自由脱扣机构 3.过电流脱扣器 4.分励脱扣器 5.热脱扣器 6.失电压脱扣器 7.按钮 分励脱扣器4则作为远程控制分断电路用，受按钮7控制，合上远地的按钮，则分励脱扣器线圈吸合上方的摆杆式衔铁，自由脱扣机构上升，使主触头分断电路。 低压断路器在电气原理图中的图形和文字符号如图2-12所示。 图2-12 低压断路器图形和文字符号2.5.2 低压断路器的主要技术参数1.额定电压 指断路器在规定条件下长期运行所能承受的工作电压，一般为线电压。常用有交流220V、380V、500V、660V等。2.额定电流 指在规定条件下可长期通过的电流，又称为脱扣器额定电流。3.额定短路接通能力 指断路器在额定频率和功率因数等规定条件下，能够接通短路电流的能力，用最大预期峰值电流表示。4.额定短路分断能力 指断路器在额定频率和功率因数等规定条件下，能够分断的最大短路电流值。5.额定短时耐受电流 指断路器在规定试验条件下，在指定短时间内所能承受的电流值。6.动作时间指从电气控制线路出现短路瞬间开始到触头分离、电弧熄灭、电路被完全分断所需要的全部时间。7. 使用寿命 包括电气寿命和机械寿命。指在规定的正常负载及不更换零部件条件下正常操作的次数，一般电气寿命为0.21.2万次,机械寿命为0.22万次。2.5.3 低压断路器的选用 低压断路器的额定电流和额定电压应不低于电气控制线中中设备正常工作电流和工作电压，极限能力应不低于电路的最大短路电流，欠电压脱扣器的额定电压应等于电气控制线路的额定电压，过电流脱扣器的额定电流就不低于电气控制线路的最大负载电。2.6 熔断器 熔断器是一种最简单有效的保护电器。在使用时,熔断器串接在所保护的电路中,用作电路及用电设备的短路保护。2.6.1 熔电器结构 熔断器主要有插入式、螺旋式、密闭管等类型。 1.插入式熔断器图2-13所示是插入式熔断器,主要由瓷盖、瓷座、动触头、静触头和熔丝等组成。常用产品有RC1A系列，主要用于低压分支电路的短路保护。 图2-13 插入式熔断器1. 动触头 2.熔丝 3.瓷盖4.静触头 5.瓷座2.螺旋式熔断器图2-14所示是螺旋式熔断器的外形和结构示意图，主要由瓷帽、熔管、瓷套、上接线端、下接线端和底座组成。熔管由电工陶瓷制成，熔管内装有和石英砂填料，熔管上盖中有一个熔断指示器，当熔体熔断时指示器跳了显示熔体熔断。主要用于低压配电柜线路中的短路保护。3.密闭管式熔断器 图2-15所示是密闭管式熔断器外形图，主要由熔管、熔体和夹座组成，分为无填料式和有填料式两种。（1） 无填料密闭管式熔断器 无填料密闭管式熔断器是一种可拆卸熔断器，其特点是当熔体熔断时，管内产生高气压，能加速灭弧。熔体熔断后可拆开更换新熔体。主要用于频繁发生过载和短路故障的场合。（2） 有填料密闭管式熔断器 有填料密闭管式熔断器在熔管中充填了石英砂等介质材料，石英砂具有较好的导热性能和绝缘性能，其颗粒可吸收电弧能量，使电弧快速冷却，加快了灭弧能力。主要用于电缆、导线、电动机、变压器以及其他电器设备的短路保护。 图2-14 螺旋式熔断器1. 瓷帽 2.熔管 3.瓷套 4.上接线端5. 下接线端 6.底座图2-15 密闭管式熔断器 1.夹座 2.底座 3.熔管2.6.2 熔断器主要技术参数 1.额定电压 指熔断器能长期正常工作时承受的电压，其值一般等于或大于电气设备的额定电压。 2.额定电流 熔断器长期工作时各部件温升不超过规定值时所能承受的电流称为熔断器额定电流，而熔体能长期流过而不被熔断的电流则称为熔体额定电流。熔体额定电流值应大于或等于电气设备的额定电流。 3.分断能力 指熔断器在额定电压等规定工作下可以分断的预期短路电流值，也就是熔断器可以分断的最大短路电流值。 4.保护特征又称安秒特征，指熔体的熔化电流I与熔断时间t的关系。电流通过熔体时产生的热量与电流通过的时间成正比，电流越大，则熔体熔断时间越短，其特征曲线如图2-16所示。INIC=PN103KUN式中IN接触器额定电流（A);IC接触器主触头电流（A）；PN电动机额定功率（W）；UN电动机额定电压（V）；K系数，一般取11.4。 4.吸引线圈的额定电压 吸引线圈的额定电压等于所接控制电路电压，电气控制线路比较简单且所用接触器较少时，可直接选用380V或220V电压；电气控制线路较为复杂时，为了保证安全，一般选用较低的110V、127V电压。2.8 继电器 继电器是一种根据电气量或非电气量的变化而接通或断开控制电路，从而完成控制或保护电器的作用。电气控制线路中常用的继电器有电磁继电器、热继电器、时间继电器等。a） b） c） d）图2-22 电压继电器图形和文字符号a) 过电压继电器线圈b) 欠电压继电器线圈c) 电压继电器动合触头d) 电压继电器动断触头 a) b） c） d）图2-23 电流继电器图形和文字符号a)过电流继电器线圈b)欠电流继电器线圈c)电流继电器动合触头d)电流继电器动断触头 a) b） c） 图2-24 中间继电器图 形和文字符号a) 中间继电器线圈b) 中间继电器动合触头c) 中间继电器动断触头 2.8.1 电磁继电器1.电压继电器 触头是否动作与线圈中电压相关的继电器称为电压继电器。电压继电器在电气控制线路中起电压保护和控制作用，其线圈是电压线圈，与负载并联。常按吸合电压大小，分为过电压继电器与欠电压继电器。（1） 过电压继电器 过电压继电器在电路中起过电压保护作用。过电压继电器线圈在额定电压时，衔铁不产生吸合动作，只有当线圈电压高于其额定电压时衔铁才产生吸合动作，并利用其动断触头断开需要保护电器的电源。由于直流电路一般不会产生波动较大的过电压现象，所以没有直流过电压继电器产品。交流过电压继电器吸合电压UX调节范围为UX=(1.051.2)UN式中 UX吸合电压； UN额定电压； 过电压继电器选用的主要参数是额定电压和动作电压，过电压继电器的动作值一般按系统额定电压的1.11.2倍整定。（2） 欠电压继电器 欠电压继电器在电路中起欠电压保护作用。欠电压继电器在额定电压时衔铁处于吸合状态，一旦所接电气控制线路中的电压降低至线圈释放电压时，衔铁由吸合状态转为释放状态，欠电压继电器利用其动合触头断开需要保护电器的电源。 通常直流欠电压继电器吸合电压UX=(0.30.5)UN；释放电压UF整定范围为UF=(0.070.2)UN；交流欠电压继电器吸合电压UX=(0.60.85)UN；释放电压UF的整定范围为UF=(0.10.35)UN。 电压继电器各部件的图形文字符号如图2-22所示。电压线圈方框中用U表示过电压，U表示欠电压，U0表示零电压。2.电流继电器 触头是否动作与线圈中电流大小相关的继电器称为电流继电器。电流继电器在电气控制线路中起电流保护和控制作用，其线圈是电流线圈，与负载串联，常按吸合电流大小分为过电流继电器与欠电流继电器。（1） 过电流继电器 过电流继电器正常工作时线圈中虽有负载电流但衔铁不产生吸合动作，当出现超出整定电流的吸合电流时，衔铁才产生吸合动作。在电气控制线路中出现冲击性过电流故障时，过电流使过电流继电器衔铁吸合，利用其动断触头断开接触器线圈通电回路，从而切断电气控制线路中电气设备的电源。 交流过电流继电器整定值IX的整定范围为IX=(1.13.5)IN式中 IX吸合电流； IN额定电流。 过电流继电器选用的主要参数是额定电流和动作电流，额定电流应不低于被保护电动机的额定电流，动作电流可根据电动机工作情况按电动机起动电流的1.11.3倍整定。一般绕线转子异步电动机的起动电流按2.5倍额定电流考虑，笼型异步电动机的电流按额定电流的58倍考虑。（2） 欠电流继电器 欠电流继电器正常工作时衔铁处于吸合状态，当电路和负载电流降低至释放电流时，衔铁释放。在直流电路中，当负载电流降低或消失往往会导致严重后果（如直流电动机励磁回路断线等），但交流电路中一般不会出现欠电流故障，因此低压电器产品中有直流欠电流继电器而无交流欠电流继电器。直流欠电流继电器吸合电流IX=(0.30.65)IN；释放电流IF整定范围为IF=(0.10.2)IN 欠电流继电器选用的主要参数是额定电流和释放电流，额定电流应不低于额定励磁电流，释放电流整定值应低于励磁电路正常工作范围内可能出现的最小励磁电流，一般取最小励磁电流的0.85倍。 电流继电器各部件的图形文字符号如图2-23所示。线圈方框中用I表示欠电流。3.中间继电器 中间继电器是用于转换控制信号的中间电器，与接触器类似，通过线圈的通电与断电控制各触头的接通与断开实现电气控制线路的控制。中间继电器触头数量较多，各触头额定电流相同。中间继电器的主要用途是当其他继电器触头数量或容量不够时，可借助中间继电器扩充触头数目或增大触头容量，起中间转换作用。将多个中间继电器相组合，还能构成各种逻辑运算电器或计数电器。中间继电器各部件的图形文字符号如图2-24所示。4.电磁继电器主要技术参数（1） 继电器额定参数 继电器额定电压（电流）指继电器线圈电压（电流）的额定值，用VN(IN)表示；继电器吸合电压（电流）指使继电器衔铁开始运动时线圈的电压（电流）值；继电器释放电压（电流）指衔铁开始返回动作时线圈的电压（电流）值。（2） 动作与返回时间 继电器动作时间指继电器从接通电源起，到继电器动合触头接通为止所经过的时间；继电器返回时间则指从断开继电器电源起，至继电器动断触头断开为止所经过的时间。一般继电器动作时间与返回时间为0.050.15s，快速继电器可达0.0050.05s，动作与返回时间直接决定了继电器的可操作频率。（3） 触头开闭能力 在交、直流电压不大于250V的电路中，各种功率的继电器开闭能力见下表:继电器类别触头的允许断开功率/W触头的允许接通电流/A继电器长期允许的闭合电流/A直流交流直流交流小功率201000.510.5一般功率50250252大功率20010005105（4） 继电器整定值 触头系统切换时，继电器需输入相应电参数的数值称为继电器整定值。大部分继电器的整定值可以调整，通过调节继电器反作用弹簧与工作气隙，实现继电器的吸合电压或吸合电流、断开电压或断开电流的调节，使之调节到使用时所要求的值。（5） 继电器其他参数 吸合继电器衔铁所必须具有的最小功率称为继电器灵敏度；从继电器引出端测得的一组继电器闭合触头间的电阻值称为继电器接触电阻；继电器寿命则指在规定环境条件和触头负载下，按产品技术要求，继电器能够正常动作的最小次数。2.8.2 热继电器 热继电器就是利用电流的热效应工作的保护电器，在电气控制线路中主要用于电动机的过载保护。热继电器根据过载电流的大小自动调整动作时间，过载电流大，继电器动作时间较短；过载电流小，热继电器动作时间较长;而在正常额定电流时，热继电器长期保持无动作。1.热继电器结构 热继电器由加热元件、双金属片、触头系统等组成，其中双金属片是关键的测量元件。双金属片由两种热膨胀系数不同的金属通过机械碾压形成一体，热膨胀系数大的一侧称为主动层，小的一侧称为被动层。双金属片受热后产生热膨胀，但由于两层金属的热膨胀系数不同，且两层金属又紧密地结合在一起，致使双金属片向被动层一侧弯曲，因受热而弯曲的双金属片产生的机械力就带动动触头产生分断电路的动作。 图2-25是热继电器原理图。加热元件13串接在电动机定子绕组中，电动机绕组电流即为流过加热元件的电流。电动机正常运行时，加热元件的热量虽然使双金属片2弯曲，但不足以使热继电器动作，只有当电动机过载时，加热元件产生大量热量使双金属片弯曲位移增大从而推动导板3左移，通过补偿双金属片14与簧片9将动触头连杆5和静触头4分开。动触头连杆5和静触头4是热继电器串接于接触器电气控制线路中的动断触头，一旦两触头分开，就使接触器线圈断电，再通过接触器的动合主触头断开电动机的电源，使电动机获得保护。热继电器各部件图形和文字符号如图2-26所示。 具有断相保护能力的热继电器可以在三相中的任意一相或两相断电时动作，自动切断电气控制线路中接触器的线圈，从而使主电路中的主触头断开，使电动机获得断相保护。 电动机断相运行是电动机烧毁的主要原因。星形联结的电动机绕组的过载保护采用三相结构热继电器即可；而对于三角形联结的电动机，断相时在电动机内部绕组中，电流较大的一相绕组的相电流将超过额定相电流，由于热继电器加热元件串接在电源进线位置，所以不会动作，导致电动机绕组因过热而烧毁，因此必须用带断相保护的热继电器。图2-25 热继电器工作原理1. 固定柱2.双色金属片 3.导板4、6.静触头 5.动触头连杆 7.螺钉8. 复位按钮 9、10.弹簧 11.支撑杆12. 调节偏心轮 13.加热元件14. 补偿双色金属片图2-26 热继电器 图形和符号a) 加热元件 b) 热继电器触头2.9 电动机三相异步电动机，又称三相交流感应电动机。由于三相异步电动机具有结构简单、制造容易、工作可靠、维护方便、价格低廉等优点，现已成为工农业生产中应用最广泛的一种电动机。例如，在工业方面，它广泛被用于拖动各种机床、破碎机、风机、运输设备、泵、压缩机、搅拌机、起重机等生产机械；在农业方面，它被广泛应用于拖动排灌机械及脱粒机、碾米机、榨油机、粉碎机等各种农副产品加工机械。图2-30三相异步电动机外型，图2-31为三相异步电动机结构。 图2-30 三相异步电动机 图2-31 三相异步电动机结构2.9.1 三相异步电动机的分类 为了适应各种机械设备的配套要求，异步电动机的系列、品种、规格繁多，其分类方法也很多。三相异步电动机的分类见下表三相异步电动机分类:序号分类因素主要类别1输入电压（1） 低压电动机（3000V以下）（2） 高压电动机（3000V以上）2轴中心高等级（1） 微型电动机（80mm）（2） 小型电动机（80315mm）（3） 中型电动机（315560mm）（4） 大型电动机（630mm）3转子绕组形式（1） 笼型转子电动机（2） 绕线式转子电动机4使用时的安装方式（1） 卧式（2） 立式5使用环境（防护功能）（1） 封闭式（2） 开启式（3） 防爆型（4） 化工腐蚀型（5） 防湿热型（6） 防盐雾型（7） 防振型6用途（1） 普通型（2） 冶金及起重型（3） 井用（潜油或水）（4） 矿山用（5） 化工用（6） 电梯用（7） 需隔爆的场合用（8） 附加制动器型（9） 可变速型（10） 高启动转矩型2.9.2 三相异步电动机的选择合理选择电动机是正确使用电动机的前提。电动机的品种繁多，性能各异，选择时要全面考虑电源、负载、使用环境诸多因素。对于电动机配套使用的控制电气和保护电器的选择也同样重要。1.电源的选择 电动机的电源是根据其电源情况及电机名牌正确选用。2.防护型式的选择 由于工作环境不尽相同，有的生产场所温度较高，有的生产场所有大量粉尘，有的生产场所空气中含有爆炸性气体或腐蚀性气体等。这些环境都会使电动机的绝缘状况恶化，从而缩短电动机的使用寿命，甚至危及生命和财产安全。因此，使用时有必要选择各种不同结构形式的电动机，以保证在各种不同工作环境中电动机都能安全可靠地运行。电动机的外壳一般有如下几种形式：（1）开启型。外壳有通风孔，借助和转轴连成一体的通风风扇使周围的空气与电动机内部的空气流通。适用于干燥无尘的场所。（2）防护型。机壳内部转动部分及带电部分有必要的机械保护，以防止意外的接触。（3）封闭