《电工学》chaerC资料PPT课件.ppt

本章要求 1 了解常用低压电器的结构 功能和用途 2 掌握自锁 联锁的作用和方法 3 掌握过载 短路和失压保护的作用和方法 4 掌握基本控制环节的组成 作用和工作过程 能读懂简单的控制电路原理图 能设计简单的控制电路 第10章继电接触控制系统 10 1常用控制电器 10 2鼠笼式电动机直接起动的控制线路 10 3鼠笼式电动机正反转的控制线路 第10章继电接触控制系统 在以电动机为动力的生产机械中 要根据生产过程的要求对电动机进行起动 停止 正转或反转 调速及制动等方面的控制 应用电动机拖动生产机械 称为电力拖动 对电动机的控制常要用到开关 继电器及接触器等控制电器组成的控制电路 这种控制电路称为继电接触器控制系统 控制电器可分为两大类 手动电器 如按钮 组合开关及闸刀开关等 自动电器 如继电器 接触器及行程开关等 本章主要介绍几种常用的低压电器的用途及电工表示符号 基本的控制环节和保护环节的典型线路 通常用于接通或分断无负载电路 作为电源引入开关或隔离开关 10 1常用控制电器 10 1 0刀开关 组合开关又称转换开关 10 1 1组合开关 1 用途 常用于机床控制电路的电源开关 也用于小容量电动机的起 停控制或照明线路的开关控制 由数层动 静触片组装在绝缘盒而成的 动触点装在转轴上 用手柄转动转轴使动触片与静触片接通与断开 可实现多条线路 不同联接方式的转换 实现三相电动机起停控制的接线图 转换开关中的弹簧可使动 静触片快速断开 利于熄灭电弧 但转换开关的触片通流能力有限 一般用于交流380V 直流220V 电流100A以下的电路中做电源开关 结构 对常用的三极开关来说 每一极有一对静触片与盒外接线柱相接 动触片受手柄控制可以转动 以达到线路的通 断控制 3 种类 有单极 双极 三极和四极等 额定电流有10 25 60和100A等多种 4 例 用组合开关起停电动机 a 外形图 10 1 2按钮 手动切换电器 用途 常用来接通或断开小电流的控制电路 以便进一步控制电动机或其它电气设备的运行 2 结构 从剖面结构图可看到 有两对静触点 一对动触点 按钮帽及弹簧等部分 在常态时 静触点1由动触点接通 静触点2是断开的 按下按钮帽时静触点的通断状态发生变化 3 种类 单联按钮开关只有一组常开触点和常闭触点 还有双联和三联等等 桥式动触点 交流接触器的外形 10 1 3交流接触器 用途 交流接触器用来接通或断开电动机或其它电气设备的主电路 如 电焊机 变压器等 接触器从表面上看 它的作用与刀开关相似 但接触器不仅能接通或断开电路 还具有低压保护作用 并具有控制容量大 适用频繁起动和远距离控制 工作可靠 寿命长等特点 2 结构 主要由电磁铁和触点 灭弧装置等部分组成 电磁系统 作用是用来操作触点的断开与闭合 电路由线圈构成 线圈通电后产生 磁路是由0 05mm的硅钢片冲成山字形 浸柒 绝缘叠成 分动 静铁心 静铁心固定在底坐上 线圈套在静铁心上 动铁心由反力弹簧支撑着 动铁心上固定有带动动触点的横梁 动 静触点上装有短路环 用来消除噪音 触点导电系统 主触点为三个常开触点 主触点一般接在主电路中 控制的开关电流较大 必须采取灭弧措施 四个辅助触点为两个常开 两个常闭 一般接在控制电路中 灭弧装置 主触点通过的电流较大 故断开时容易产生电弧 为了迅速灭弧 在交流接触器上装有减弧罩和灭弧珊 或采用双断灭弧 外壳 反力弹簧及其它 3 交流接触器的工作原理 建立在电磁吸力的基础上 吸合后自锁 4 符号 用于控制电路流过的小电流 无需加灭弧装置 属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示 由于主电路流过的大电流 需加灭弧装置 4 接触器技术指标 额定工作电压 电流 触点数目等 如CJ10系列主触点额定电流5 10 20 40 75 120A等数种 额定工作电压通常是220V或380V 注意 选择接触器时应注意触点的数量和允许通过的额定电流 还要注意接触器线圈的额定电压值 用途 中间继电器常用于传递信号以及用于同时控制多个电路 也可直接用于小容量电动机或其它电气的执行元件 所以 中间继电器一般用于控制电路中 结构 中间继电器与交流接触器的结构基本相同 只是其电磁系统小一些 体积小一些 触点多一些 3 种类 从工作电源分为直流 交流和交直流通用等类型 选用时主要应考虑额定电压及触点的允许额定电流值和触点数量 10 1 4中间继电器 4 中间继电器符号 a 外形 发热元件接入电机主电路 若长时间过载 双金属片被加热 因双金属片的下层膨胀系数大 使其向上弯曲 杠杆被弹簧拉回 常闭触点断开 发热元件 杠杆 2 工作原理 结构原理图 双金属片 常闭触头 10 1 5热继电器 热继电器是一种保护电器 用来保护电动机免受长期过载的危害 结构 热继电器是利用电流的热效应而动作的 主电路 控制电路 复位按钮 五版书 六版书 图形符号 新国标准符号 旧国标准符号 热继电器用于电动机的过载保护 由于热惯性 对电动机的瞬间过载不会造成不必要的停车现象 但是 热继电器不能作短路保护 热继电器 用于电动机 低压线路中的短路保护 常用的熔断器有插入式熔断器 螺旋式熔断器 管式熔断器和有填料式熔断器 10 1 6熔断器 熔断器是最简便且有效的短路保护电器 熔断器额定电流IF的选择 1 电灯 电炉等电阻性负载 IF IL 3 频繁起动的电机 2 单台电机 其中的熔片或熔丝俗称保险丝 常为电阻率较高的易熔合金或用截面积很小的良导体制成 线路在正常工作时 熔断器不应熔断 而当线路发生短路或严重过载时 熔断器应立即熔断 常用规格有4 6 10 15 20A乃至数百安等 10 1 7自动空气断路器 自动开关 自动空气断路器也叫自动开关或空气开关 可实现短路 过载和失压保护 是常用的多性能低压保护电器 自动空气断路器的结构形式很多 下面是其一般原理图 锁钩 主触点手动闭合 衔铁释放 自动空气断路器原理图 P273 连杆装置 释放弹簧 自动空气断路器的工作原理 释放拉簧 主触点 脱扣连杆 锁钩连杆 空气开关可实现短路 过载和失压保护 继电接触器控制线路是由一些基本控制环节组成 下面介绍继电接触控制线路的有关知识 在电工技术中所绘制的控制线路图为原理图 它不考虑电器的结构和实际位置 突出的是电气原理 电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法 1 按国家规定的电工图形符号和文字符号画图 2 控制线路由主电路 被控制对象 负载 所在电路 和控制电路 控制主电路状态 组成 3 属同一电器元件的不同部分 如接触器的线圈和触点 按其功能和所接电路的不同分别画在不同的电路中 但必须标注相同的文字符号 4 所有电器的图形符号均按无电压 无外力作用下的正常状态画出 即按通电前的状态绘制 5 与电路无关的部件 如铁心 支架 弹簧等 在控制电路中不画出 熔断器 组合开关 控制按钮 中间继电器 时间继电器 分析和设计控制电路时应注意以下几点 使控制电路简单 电器元件少 而且工作又要准确可靠 2 尽可能避免多个电器元件依次动作才能接通另一个电器的控制电路 3 必须保证每个线圈加额定电压工作 不能将两个电压线圈串联 10 2鼠笼式电动机直接起动的控制线路 3 工作过程 2 结构图 起动时 接通组合开关Q 按动起动按钮SB2 则交流接触器通电 使衔铁吸合带动触头将常开触点接通 电动机通电开始运行 3 工作过程 吸合后自锁 1 动作过程演示 起动 2 动作过程演示 停止 停止时 按下停止按钮SB1 则交流接触器断电 使衔铁释放触头将常开触点断开 电动机停转 结构图 主电路 控制电路 4直接起动原理图 b 原理图 合上开关Q 1 起动 控制原理分析 KM辅助触点闭合自锁 按下起动按钮SB2 KM线圈通电 通电 转动 自锁 松开起动按钮SB2 利用自身辅助触点 维持线圈通电的作用称自锁 控制原理分析 转动 2 停车 停转 断电 去掉KM辅助触点 实现点动控制 3 点动控制 按下起动按钮电动机就转动 一松手就停止 点动控制在生产中也是常见的 5电动机的保护 交流接触器 热继电器 发热元件 电动机的保护 短路保护 短路电流会引起电器设备绝缘损坏产生强大的电动力 使电动机和电器设备产生机械性损坏 故要求迅速 可靠切断电源 通常采用熔断器FU和过流继电器等 失压 零压 保护 是指当电源暂时断电或电压严重下降时 要使电动机自动从电源切断 当电源恢复时如不重新按起动按钮 电动机不能自行起动 否则 在电源电压恢复时 电动机可能自动重新起动 亦称自起动 易造成人身或设备故障 常利用接触器线圈不加驱动电压 触头不动作来实现的 过载保护是为防止电动机在运行中电流超过额定值而设置的保护 常采用热继电器FR保护 也可采用自动开关和电流继电器保护 短路保护演示 当电路出现短路时 线路电流突然变大 熔断器烧断而切断线路电源 电动机停转 常开触点断开 线路恢复供电后电机不会自行起动 FU 过载保护演示 当电路电动机过载时 热继电器的发热元件将常闭触点断开 使接触器线圈断电主触点断开 电动机停转 10 3鼠笼式电动机正反转的控制线路 在生产上往往要求运动部件向正反两方向运动 也就是让电动机做正 反转运动 如 起重机提升和下放货物 工作台的前进与后退移动等 我们在学习电动机的工作原理时已经知道 只要将接到电源的任意两根联线对调即可 为此我们采用了下图所示的控制线路 当正转接触器KMF工作时 电动机正转 当反转接触器KMR工作时 反转接触器将电动机接到电源的任意两根联线对调了一下 电动机反转 电机正 反转需要用两个接触器来实现这一要求 C B A SBF和SBR决不允许同时按下 否则造成电源两相短路 正反转的控制线路 3 M FR FU 正转触点 KMF KMR FR Q KMF 正转接触器 正转按钮 反转接触器 反转按钮 反转触点 如何实现这一要求 3 M FR FU KMR KMF KMF KMR FR Q KMF 正反转控制电路必须保证正转 反转接触器不能同时动作 按下SBF SB KMF KMR SBF KMF KMF SBR KMR KMR 断开 断电 操作 按下SB 断电 闭合 断开 改变转向时 控制电路 按下SBR SB KMF 在同一时间内 两个接触器只允许一个通电工作的控制作用 称为 联锁 联锁 触点 利用接触器的触点实现联锁控制称 电气联锁 KMR SBF KMF KMF SBR KMR KMR 断电 通电 操作 按下SB 断电 缺点 改变转向时必须先按停止按钮 控制电路 利用复合按钮的触点实现联锁控制称机械联锁 鼠笼式电动机正反转的控制线路 KMF KMF SBR SB KMR SBF KMF KMR KMR 解决措施 在控制电路中加入 机械连锁 KMF KMF SBR SB KMR SBF KMF KMR KMR 当电机在正转时 先断开 闭合 通电 闭合 闭合 电机反转 断电 操作过程 按下反转按钮SBR 断开 10 4行程控制 在生产上往往要求运动部件向正反两个方向运动 也就是让拖动部件的电动机作正反转运动 如 起重机的提升与下放货物 工作台的前进与后退运动 用于自动往复控制或限位保护等 行程开关外形图 b 示意图 结构与按钮类似 但其动作要由机械撞击 a 外形图 自动往返运动 1 能正向运行也能反向运行2 到位后能自动返回 行程控制 控制某些机械的行程 当运动部件到达一定行程位置时利用行程开关进行控制 STa STb 1 2 按SBF时 其常闭断开 常开闭合 KMF断电 KMR通电 行程开关 自动往返运动 挡块 时间继电器外型图 是从得到输入信号 线圈通电或断电 起 经过一段时间延时后才动作的继电器 适用于定时控制 10 5时间控制 时间继电器 空气式时间继电器 a 通电延时继电器 b 断电延时继电器 延时继电器的外形与结构 a 外形 2 空气式延时继电器 线圈 通电延时闭合 常开触点 通电延时断开 常闭触点 时间继电器 常开触点 常闭触点 时间控制 Y接法 接法 Y 换接起动控制线路 本章结束 通电延时的空气式时间继电器结构示意图 微动开关2 微动开关1 2 空气式时间继电器 断电延时的空气式时间继电器结构示意图 常闭延时闭合 常闭延时断开 空气式时间继电器的延时范围大 有0 4 60s和0 4 180s两种 结构简单 但准确度较低 时间继电器的型号有JS7 A和JJSK2等多种类型 习题10