电气控制基础上课用09修改.ppt

第一章电气控制基础 电气自动控制可以由继电接触式控制系统和可编程序逻辑控制器来实现 继电接触式控制系统主要由继电器 按钮及接触器组成 具有结构简单 价格低廉等优点 在简单的控制系统中应用 如 缺点 可编程序逻辑控制器 PLC 将计算机的功能完备 通用性和灵活性较好的优点和继电接触式控制系统的操作方便 简单易懂 价格低廉等优点结合起来 是一种适用于工业环境的通用控制设备 第一章电气控制基础 1 1常用低压电器1 2基本控制电路 l核心是掌握继电器 接触器 按钮开关等常规控制电器的动作执行特点 由此对一般继电接触控制电路进行分析和设计 1 1常用低压电器 电器定义 一种能控制电路的设备 接触器 继电器 按钮 开关 熔断器等 一 分类 按电压范围分 低压电器 用于交流1200V 直流1500V级以下高压电器 交流1200V以上 直流1500V以上 按操作方式分 手动电器 刀开关 按钮 转换开关自动电器 断路器 接触器 继电器 按用途分 低压配电器 刀开关 断路器 熔断器等低压控制电路 接触器 继电器 控制器 按钮等 常用低压电器分类见图 常用低压电器 电力拖动系统组成 主电路 由电动机 接通 断开 控制电动机的 接触器主触点等电器元件组成 电流大 控制电路 由接触器线圈 继电器等电器元件组成 电流小 任务 根据给定的指令 依照自动控制系统的规律和具体的工艺要求对主电路进行控制 二 原理 电磁式低压电器 分感测部分和执行部分 组成 触头 灭弧装置 电磁机构 电磁机构由磁路和激磁线圈构成 主要作用是将电磁能量转换为机械能量 带动触头的闭合或断开触头低压电器是通过触头的动作来接她或者断开被控电路灭弧装置电弧实际上是一种气体放电现象 即空气中大量的带电质点做定向运动 当温度升高时 触电间隙中形成炽热的电子流即电弧 电弧存在的危害 常用磁路结构 电接触形式 触点接触形式 点接触 线接触 面接触触点常开触点 断开 理想情况下 接触电阻无穷大常闭触点 闭合 理想情况下 接触电阻为零 触点的位置示意图 三 常用电器 1 按钮 按钮是手动控制电器的一种 用来发出信号和接通或断开控制电路 a 结构 b 符号 1 2是动断 常闭 触点3 4是动合 常开 触点 5是复位弹簧 6是按钮帽 2 接触器 用来自动地接通或断开大电流电路的自动电器 分类 交流接触器 直流接触器 接触器是利用电磁吸力的原理工作的电磁机构 吸引线圈 铁心 衔铁触头系统 主触点 常开常闭辅助触点 1 2 3 4是静触点5 6是动触点7 8是吸引线圈9 10分别是动 静铁心11是弹簧 1 2之间是常闭触点3 4之间是常开触点7 8之间是线圈 接触器的表示符号 接触器的选择 1 根据所控制负载的工作任务选择相应使用类别的接触器2 根据电动机或其他负载的功率和操作情况确定接触器主触点的电流等级3 接触器线圈的电压等级应该与控制电路相同4 触电数目应该满足控制回路要求 中间继电器 热继电器 时间继电器 速度继电器等 继电器 用于控制电路 电流小 没有灭弧装置可在电或非电作用下动作 接触器 用于主电路 电流大 有灭弧装置一般只能在电压作用下动作 与接触器的区别 3 继电器 1 中间继电器 信号的传递 放大等中继作用 KA表示 电磁式继电器的图形符号 2 热继电器 FR表示 一般只用动断触点 没有线圈 用于过载保护 a 感受部分结构示意 b 图文符号 用双金属片 线膨胀系数不同 受热后弯曲 驱动执行机构 双金属1 发热元件2 推动导板3向左推动执行机构 触点发生动作从而切断主电路 热继电器的选择 1 原则上热继电器的额定电流应按电动机的额定电流选择2 在不频繁启动的场合 要保证热继电器在电动机启动过程中不产生误动作3 当电动机为重复且短时工作制时 要注意热继电器的允许操作频率 3 时间继电器 当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定延时再动作的继电器 符号 KT 电磁式 阻尼式 电子式 a 结构示意 b 图文符号 空气阻尼通电延时型时间继电器 3 时间继电器 时间继电器的延时方式有两种 通电延时和断电延时通电延时 接受输入信号后延迟一定的时间 输出信号才发生变化 当输入信号消失后 输出瞬时复原 断电延时 接受输入信号后 瞬时产生相应的输出信号 当输入信号消失后 延时一定时间 输出才复原 4 速度继电器 用途速度继电器主要用于电动机的反接制动控制 结构及工作原理符号 a 外形b 结构图 线圈 辅助触点 铁心 衔铁 主触点 常闭 常开 弹簧 电源 接触器电路 工作原理 交流接触器有两种工作状态 得电状态 动作状态 和失电状态 释放状态 接触器主触点的动触头装在与衔铁相连的绝缘连杆上 其静触点则固定在壳体上 当线圈得电后 线圈产生磁场 使静铁心产生电磁吸力 将衔铁吸合 衔铁带动动触点动作 使常闭触点断开 常开触点闭合 分断或接通相关电路 当线圈失电时 电磁吸力消失 衔铁在反作用弹簧的作用下释放 各触点随之复位 简单的接触器控制 A B C M3 刀开关起隔离作用 自保持 停止按钮 起动按钮 特点 小电流控制大电流 b 结构 按钮的外形图和结构 按钮开关的外形和符号 a 外形图 在按下按钮帽令其动作时 首先断开常闭触头 再通过一定行程后才接通常开触头 松开按钮帽时 复位弹簧先将常开触头分断 通过一定行程后常闭触头才闭合 按钮 1 刀开关 用途普通刀开关是一种结构最简单且应用最广泛的手控低压电器 广泛用在照明电路和小容量 5 5kW 不频繁起动的动力电路的控制电路中 结构符号注意事项刀开关安装时 瓷底应与地面垂直 手柄向上 易于灭弧 不得倒装或平装 倒装时手柄可能因自重落下而引起误合闸 危及人身和设备安全 2 行程开关 用途行程开关又称限位开关或位置开关 它利用生产机械运动部件的碰撞 使其内部触点动作 分断或切换电路 从而实现生产机械的自动往复控制或限位保护结构结构与按钮类似 但其动作要由机械撞击 2 行程开关 用途行程开关又称限位开关或位置开关 它利用生产机械运动部件的碰撞 使其内部触点动作 分断或切换电路 从而实现生产机械的自动往复控制或限位保护结构结构与按钮类似 但其动作要由机械撞击 行程开关的外形符号 b 示意图 a 外形图 c 符号 3 低压断路器 自动空气断路器 用途它集控制和多种保护功能于一身 除能完成接通和分断电路外 还能对电路或电气设备发生的短路 过载 失压等故障进行保护 符号 3 低压断路器 自动空气断路器 结构和工作原理基本组成 触头 灭弧装置 各种脱扣器 脱扣器包括过电流脱扣器 欠电压脱扣器 热脱扣器等 当电路发生故障时 通过各自的脱扣器使自由脱扣机构动作 自动跳闸实现保护作用 选择额定电流和额定电压应大于或等于线路 设备的正常工作电压和工作电流 4 熔断器 结构和分类熔断器用于短路保护和严重过载保护 主要由熔断管 熔体和导电部件等组成 熔体是主要部分 及时感测元件有事执行元件 分类很多 按用途可分为一般工业用熔断器 半导体器件保护用的快速熔断器和特殊熔断器 如具有两端保护特性的快慢动作熔断器 自复式熔断器等 符号 习题 接触器的主要结构有哪些 交流接触器和直流接触器如何区分 在电动机的控制电路中 热继电器与熔断器各起什么作用 两者能否相互替换 为什么 中间继电器的作用是什么 中间继电器与接触器有何异同 习题 接触器的结构 触头电磁机构灭弧装置 交流接触器和直流接触器应用场合不同 直流接触器电阻为接触器线圈本身 交流接触器还包括电抗部分 同额定电压的接触器 直流接触器的线圈匝数比交流接触器的要多得多 熔断器由于其热容量较大 在小电流时动作的误差较大 所以往往将其作为开断回路短路电流元件使用 而热继电器由于其热容量很小 所以当电流较大时其动作误差很大 所以往往将其作为操作元件的保护用 如接触器等 熔断器本身具有很大的断弧能力 而热继电器没有断弧能力 除了回复式熔断器可以多次使用外 大部分的熔断器都是只能一次使用的 一旦其动作后 就应当更换 如果电流到达其软化电流值 也应当更换以免将来误动作 总结 每一种电器都有使用范围 要根据使用的具体条件正确选择 在选用时 技术参数是最主要的依据 可参阅技术手册和产品说明选择 保护电器 如热继电器 熔断器 断路器等 以及某些控制电器 如时间继电器 温度继电器 的使用 除了根据保护要求 控制要求正确选用电器的类型外 还要根据被保护 被控制电路的具体条件 进行必要的调整整定动作值 同时还要考虑被保护电器之间的配合特性要求 1 2基本控制电路 1 单向全压起动控制2 正反转控制3 顺序控制4 点动控制5 多点控制6 自动循环控制7 降压起动 三相交流电源的引入线用L1 L2 L3 N PE表示直流电源正 负极 中间线用L L M表示三相动力电器的引出线分别按U V W表示 直接起动 P 7 5KW的电机降压起动 P 7 5KW的电机 机床系统控制电路图 起保停自锁 合上QS 按下SB2 KM线圈吸合 KM主触点闭合 电动机运转 KM辅助常开触点闭合 自锁 一 单向全压起动控制 按下SB1 KM线圈断电 主 辅助触点断开 电动机停止 无控制电路 用刀开关手动直接起动 加上自动空气开关 交流接触器控制 三相电机起停控制线路 起停控制结构图 主电路 控制电路 SB1 KM SB2 FR KM FR KM FU QS 3 M 起停控制原理图 合上开关QS KM辅助触点闭合 自锁 按下起动按钮SB2 KM线圈通电 KM FR KM KM SB1 SB2 控制电路 通电 转动 KM 主电路 FR 3 M FU QS 起动控制 自锁 利用自身辅助触点 维持线圈通电的作用称自锁 松开起动按钮SB2 线圈仍保持通电状态 电机连续运转 FR KM KM SB1 SB2 控制电路 转动 主电路 FR 3 M FU QS 起动控制 转动 停转 FR KM SB1 SB2 控制电路 主电路 FR FU QS 断电 KM 去掉KM辅助触点 实现点动控制 KM线圈断电 电动机停转 KM辅助触头断开 取消自锁 按下停止按钮SB1 主触头 KM 断开 停车控制 零压 欠压保护 SB1 KM SB2 FR KM FR KM FU QS 3 M 过载保护 熔断器 短路保护 主电路 控制电路 电动机的保护 电动机的保护 短路保护是因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 欠压是指电动机工作时 电路电压减少甚至使电动机停转 失压 零压 是指电源电压消失而使电动机停转 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 通常采用继电器 接触器控制进行保护 常用的失压和欠压保护有 对接触器实行自锁 用欠电压继电器组成失压 欠压保护 过载保护是在电机工作时 若因负载过重而使电流增大 但又比短路电流小 此时熔断器起不了保护作用 应进行过载保护 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 返回 控制要求 正 反转用任意改变两相来实现 问题 正转转反转必须先按停止按钮 正反转控制线路 二 正 反转控制 SB1停止按钮SB2正转按钮SB3反转按钮 互锁保护正反转控制 在同一时间只允许一个接触器工作 互锁 串入对方的动断辅助触点 接触器互锁正反转控制线路 触点互锁 也要先停 正转 停 反转 复合联锁正 反转控制 触点互锁加按钮互锁 串入对方按钮的动断辅助触点 复合联锁正反转控制线路 按钮互锁 可直接正反转双重互锁 触点的电气互锁按钮的机械互锁 用复合按钮 控制规律 当要求甲接触器工作时 乙接触器就不能工作 此时应在乙接触器的线圈电路中串入甲接触器的动断辅助触点 当要求甲接触器工作时乙接触器不能工作 而乙接触器工作时甲接触器不能工作 此时应在两个接触器的线圈电路中互串入对方的动断辅助触点 控制要求 A启动后B才能启动 三 顺序控制 在B中串A的动合触点 控制要求 B停后A才能停 在A中并B的动合触点 按顺序控制的线路 串动合触点 并动合触点 控制规律 当要求甲接触器工作后方允许乙接触器工作 则在乙接触器线圈电路中串入甲接触器的动合触点 当要求乙接触器线圈断电后方允许甲接触器线圈断电 则将乙接触器的动合触点并联在甲接触器的停止按钮两端 短接停止按钮 控制要求 点动 长动 四 点动控制 a 点动b SB2为连续按钮SB3为点动按钮c SB2为连续按钮SB3为点动按钮SB3常闭应串入KA中 SB3常闭 点动控制线路 点动控制电路 控制要求 点动 长动 点动 长动控制 SB2 为连续按钮SB3 为点动按钮 方法一 加复合按钮 复合按钮 按下起动按钮SB2 电动机运转 松开SB2 电动机继续连续运行 长动 1 使接触器线圈KM通电 2 使KM不能自锁 点动 按下SB3 电机运转 松开SB3 电机停转 SB3的作用 控制要求 点动 长动 SB2为连续按钮SB3为点动按钮SB3常闭应串入KA中 SB3常闭 点动 长动控制 方法二 加中间继电器 KA 按下SB2 线圈KA通电 电动机连续运转 按下SB3 电机运转 松开SB3 电机停转 SB3 点动 SB2 连续运行 点动 连续运行控制规律 电动机连续运行与点动控