第一章常用低压电器.ppt

一 本课程教学目标 本课程的主要内容是介绍机床电气控制线路中常用的低压电器基本电气控制线路 PLC可编程序控制器在机床电气控制中的应用和数控机床电气控制的基础理论 交 直流调速系统 通过本课程各个环节的学习 使学生掌握机床设备电气控制的基本理论和基本方法 具备对机床典型电气控制系统进行分析和应用的初步能力 为进一步深造和从事机电控制方面的工程实践打下必要的基础 二 本课程主要内容 第一章常用低压电器 第二章机床电气控制线路基本环节 第三章机床电气控制线路的分析和设计 第五章交流调速系统 第六章PLC在机床电气控制中的应用 第四章直流自动调速系统 本章主要内容 掌握低压电器的 1 结构组成2 工作原理3 型号规格 参数 4 图形文字符号5 选用原则 机床不仅需要有电动机拖动 而且还需要一套控制装置 即各类电器 用以实现各种工艺要求 对电能的生产 输送 分配和使用起控制 调节 检测 转换及保护作用的电工器械称电器 工作在交流电压1000V 或直流电压1200V及以下的电路中起通断 保护 控制或调节作用的电器产品叫做低压电器 第一章常用低压电器 低压电器的分类 1 按用途分类 控制电器 用于各种控制电路和控制系统的电器 如接触器 继电器等 主令电器 用于自动控制系统中发送控制指令的电器 如按钮 行程开关等 保护电器 用于保护电路及用电设备的电器 如熔断器 热继电器等 配电电器 用于电能的输送和分配的电器 如低压断路器 隔离器等 执行电器 用于完成某种动作或传动功能的电器 如电磁铁 电磁离合器等 按用途分 低压电器的分类 2 按工作原理分类 1 电磁式电器 依据电磁感应原理来工作的电器 如交直流接触器 各种电磁式继电器等 2 非电量控制器 电器的工作是靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器 如刀开关 行程开关 按钮 速度继电器 压力继电器 温度继电器等 低压电器的分类 3 按操作方式分类 1 自动电器 时间继电器 速度继电器等 2 手动电器 按钮 刀开关 转换开关等4 按触点类型 1 有触点电器 继电器 接触器 行程开关等 2 无触点电器 固态继电器 接近开关等 低压电器的发展方向 目前正沿着体积小 重量轻 安全可靠 使用方便的方向发展 大力发展电子化的新型控制电器 如接近开关 光电开关 电子式时间继电器 固态继电器与接触器等以适应控制系统迅速电子化的需要 第一节控制电器 接触器是一种接通或切断电动机或其他负载主电路的自动切换电器 它是利用电磁力来使开关打开或断开的电器 适用于频繁操作 远距离控制强电电路 并具有低压释放的保护性能 接触器通常分为交流接触器和直流接触器 一接触器 交流接触器 直流接触器 第一节控制电器 1 其主要结构 电磁机构 触点系统 灭弧机构 回位弹簧力装置 支架与底座等 一接触器 1 动触头2 静触头3 衔铁4 缓冲弹簧5 电磁线圈6 铁心7 垫毡8 触头弹簧9 灭弧罩10 触头压力簧片 2 工作原理 当线圈得电后 衔铁被吸合 带动三对主触点闭合 接通电路 辅助触点也闭合或断开 当线圈失电后 衔铁被释放 三对主触点复位 电路断开 辅助触点也断开或闭合 2 接触器工作原理 220 2 接触器工作原理 3 接触器有关符号 图形符号 文字符号 产品型号 线圈主触点常开触点常闭触点 接触器主触头 用于主电路 流过的电流大 需加灭弧装置 接触器辅助触头 用于控制电路 流过的电流小 无需加灭弧装置 接触器线圈 连接于控制电路 辅助触头 4 接触器的选用 选用接触器的原则 1 控制交流负载应选用交流接触器 控制直流负载则选用直流接触器 2 接触器的使用类别应与负载性质相一致 3 主触点额定电压应大于或等于负载回路的额定电压 4 主触点的额定电流应大于或等于负载的额定电流 5 吸引线圈电流种类和额定电压应与控制回路电压相一致 接触器在线圈额定电压85 及以上时应能可靠吸合 6 接触器的主触点和辅助触点的数量应满足控制系统要求7 满足机械寿命 电气寿命 通断频率 分短电流的要求 二继电器 继电器和接触器的工作原理一样 主要区别在于 接触器的主触头可以通过大电流 而继电器的触头只能通过小电流 所以 继电器只能用于控制电路中 继电器是一种利用电流 电压 时间 温度等信号的变化来接通或断开所控制的电路 以实现自动控制或完成保护任务的自动电器 二继电器 1 中间继电器 中间继电器和接触器的结构和工作原理大致相同 主要区别 接触器的主触点可以通过大电流 继电器的体积和触点容量小 触点数目多 且只能通过小电流 所以 继电器一般用于机床的控制电路中 线圈常开触头常闭触头 2 时间继电器 时间继电器是从得到输入信号 线圈通电或断电 起 经过一段时间延时后触头才动作的继电器 适用于定时控制 数控机床中一般由计算机软件实现时间控制 时间继电器的文字符号和图形符号 a 一般线圈符号b 通电延时线圈c 断电延时线圈d 延时闭合的动合触点e 延时断开的动断触点f 延时断开的动合触点g 延时闭合的动断触点h 瞬时动合触点i 瞬时动断触点 空气式时间继电器的工作原理 通电延时线圈 断电延时线圈 时间继电器触头类型 通电式 瞬时动作 延时动作 常闭触点 常开触点 常开通电后延时闭合 常闭通电后延时断开 时间继电器JS7 A系列 3 调节定时时间 线圈 控制触点 时间继电器JS7系列 4 3速度继电器电器符号KS 速度继电器是测量转速的元件 它能反映转动的方向以及是否停转 因此广泛用于异步电动机的反接制动中 其结构和工作原理与笼型电动机类似 主要有转子 定子和触点三部分 其中转子是圆柱形永磁铁 与被控旋转机构的轴连接 同步旋转 定子是笼形空心圆环 内装有笼形绕组 它套在转子上 可以转动一定的角度 当转子转动时 在绕组内感应出电动势和电流 此电流和磁场作用产生扭矩使定子柄向旋转方向转动 拨动簧片使触点闭合或断开 当转子转速低于某一值 约100r min 扭矩不足于克服定子柄重力 触点系统恢复原态 图2 2JYl速度继电器结构原理图 1 转子2轴3 定子4 绕组5 定子柄6 静触点7 动触点8 簧片 速度继电器符号 a 动合触头 b 动断触头 BV BV 第二节保护电器 1热继电器 2电流继电器 4熔断器 3电压继电器 5断路器 1热继电器 外形结构 a 外形 b 结构 导板 触点 热元件 手动复位按钮 触点接线柱 主电路接线柱 电流调节凸轮 1热继电器 作用及分类 热继电器是一种利用电流的热效应来切断电路的保护电器 专门用来对连续运转的电动机进行过载及断相保护 以防电动机过热而烧毁 热继电器工作原理 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 使其弯曲 推动导板运动 常闭触点断开 发热元件 功能 过载保护 结构 I 常闭触头 热继电器的选择1 根据实际要求确定热继电器的结构类型2 根据电动机的额定电流来确定热继电器的型号 热元件的电流等级和整定电流 热继电器的符号 发热元件 串联在主电路中 串联在控制电路中 2电流继电器 根据输入电流大小而动作的继电器 使用时 电流继电器的线圈和被保护的设备串联 其线圈匝数少而线径粗 阻抗小 分压小 不影响电路正常工作 按用途分为 过电流继电器 当电路发生短路及过流时立即切断电路欠电流继电器 当电路电流过低时立即切断电路 a 过电流继电器线圈b 欠电流继电器线圈c 动合触点d 动断触点 电流继电器JL18系列 3 接主电路 接制电路 电流继电器JL15系列 2 3电压继电器 根据输入电压大小而动作的继电器 使用时 电压继电器的线圈与负载并联 其线圈匝数多而线径细 电压继电器分 过电压继电器 起过电压保护作用欠电压继电器 起欠电压保护作用零电压继电器 起零电压保护作用 4 低压断路器 自动开关 低压断路器又称自动空气开关或自动空气断路器 简称自动开关 作用 可实现短路 过载 失压保护 4断路器 自动空气开关 电器符号QF 工作原理 过流时 过流脱扣器将脱钩顶开 断开电源 欠压时 欠压脱扣器将脱钩顶开 断开电源 1 低压断路器的作用及分类 作用 用于电动机和其他用电设备的电路中 在正常情况下 它可以分断和接通工作电流 当电路发生过载 短路 失压等故障时 它能自动切断故障电路 有效地保护串接于它后面的电器设备 还可用于不频繁地接通 分断负荷的电路 控制电动机的运行和停止 框架式 万能式 塑料外壳式 装置式 分类 锁钩 主触点手动闭合 过流脱扣器 衔铁 连杆装置 释放弹簧 过载脱扣器 2 低压断路器的工作原理 3 低压断路器的图形符号和文字符号 熔断器是一种在短路或严重过载时利用熔化作用而切断电路的保护电器 它主要由熔体和熔断管组成 其中熔体既是敏感元件又是执行元件 由易溶金属制成 熔断管用瓷 玻璃或硬制纤维制成 熔断器种类 常见有 插入式 螺旋式 封闭管式和自复式 5熔断器 FU 图形文字符号 FU 熔断器RL1系列 3 熔断器RT18 HG30 系列 2 熔断器RW3 RW7系列图 2 第三节开关及主令电器 1刀开关 2组合开关 5感应开关 3按钮开关 4行程开关 1 刀闸开关 控制对象 380V 5 5kW以下小电机 考虑到电机较大的起动电流 刀闸的额定电流值应如下选择 3 5 异步电机额定电流 电路符号 QS 2组合开关 功能 常用在机床的控制电路中 作为电源的引入开关或是自我控制小容量电动机的直接起动 反转 调速和停止的控制开关等 组合开关 类型 组合开关有单极 双极和多极之分 结构 它由动触片 静触片 转轴 手柄 凸轮 绝缘杆等部件组成 当转动手柄时 每层的动触片随转轴一起转动 使动触片分别和静触片保持接通和分断 为了使组合开关在分断电流时迅速熄弧 在开关的转轴上装有弹簧 能使开关快速闭合和分断 2组合开关 组合开关外形图 组合开关的图形符号和文字符号 a 单极 b 三极 额定电压额定电流有10A 25A 60A等极数 2组合开关 组合开关HZ10系列 3 2组合开关 3按钮开关 常开 动合 按钮 常闭 动断 按钮 复合按钮 按钮的外形图和结构 常用于接通和断开控制电路 b 结构 a 外形图 3按钮开关 动合 常开 触头 动断 常闭 触头 复合触头 按钮的选择 应根据使用场合 控制电路所需触点数目及按钮颜色等要求选用 按钮图形符号和文字符号 3按钮开关 数控机床上的按钮站 一般用 红色表示停止和急停 绿色表示起动 黑色表示点动 蓝色表示复位 另外还有黄 白等颜色 供不同场合使用 4 行程开关 作用 用来控制某些机械部件的运动行程和位置或限位保护 结构 行程开关是由操作机构 触点系统和外壳等部分组成 分类 按结构分为 直杆式旋转式 单轮旋转式双轮旋转式 4行程开关 用作电路的限位保护 行程控制 自动切换等 结构与按钮类似 但其动作要由机械撞击 b 示意图 a 外形图 行程开关结构与按钮类似 但其动作要由机械撞击 行程开关的选择在选择行程开关时 应根据被控制电路的特点 要求 生产现场条件和触点数量等因素进行考虑 常用的行程开关有LX19 LX31 LX32 JLXK1等系列产品 符号 4行程开关 复合触点 SQ 5 感应开关 1 接近开关接近开关又称无触点行程开关 它是一种非接触型的检测装置 1 作用 可以代替行程开关完成传动装置的位移控制和限位保护 还广泛用于检测零件尺寸 测速和快速自动计数以及加工程序的自动衔接等 2 特点 工作可靠 寿命长 功耗低 重复定位精度高 灵敏度高 频率响应快以及适应恶劣的工作环境等 3 分