卸船机电气基本知识培训课件

技术讲课教案主讲人符国才技术职称高级卸储煤值班员所在岗位码头主值讲课时间2011年04月23日技术讲课教案培训题目5台卸船机电气基本知识及讲解卸船机电气图讲解。卸船机各种电气开关的操作培训培训课件内容摘要一、交流接触器和继电器1交流接触器11接触器是一种用来接通或断开负载的交直流主电路或大容量控制电路的自动化切换电器。其主要控制对象是电动机、电热器、电焊器、自动照明设备等。接触器不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用。接触器控制容量大，使用于频繁操作和远距离控制，是自动控制系统中的重要元件之一，通用接触器可分为以下两类交流接触器，主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置等组成，常用的有CJ10、CJ12、CJ12B、CJ20等系列交流接触器；直流接触器，一般用于控制直流电气设备，线圈中通以直流电，直流接触器的动作原理和结构基本上与交流接触器相同。12交流接触器的工作原理。交流接触器利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令，主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。交流接触器的动作动力来源于交流电磁铁，电磁铁由两个“山”字形的幼硅钢片叠成，其中一个固定，在上面套上线圈，工作电压有多种供选择。为了使磁力稳定，铁芯的吸合面，加上短路环。交流接触器在失电后，依靠弹簧复位。另一半是活动铁芯，构造和固定铁芯一样，用以带动主接点和辅助接点的开短。20安培以上的接触器加有灭弧罩，利用断开电路时产生的电磁力，快速拉断电弧，以保护接点。2继电器21继电器的定义继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。22继电器的继电特性继电器的输入信号X从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值XX,继电器的输出信号立刻从Y0跳跃到YYM,即常开触点从断到通。一旦触点闭合，输入量X继续增大，输出信号Y将不再起变化。当输入量X从某一大于XX值下降到XF,继电器开始释放，常开触点断开。我们把继电器的这种特性叫做继电特性，也叫继电器的输入输出特性。释放值XF与动作值XX的比值叫做反馈系数，即KFXF/XX。触点上输出的控制功率PC与线圈吸收的最小功率P0之比叫做继电器的控制系数，即KCPC/P0。继电器输入输出特性23继电器分类继电器的分类方法较多，可以按作用原理、外形尺寸、保护特征、触点负载、产品用途等分类。按作用原理可分为以下几种电磁继电器在输入电路内电流的作用下，由机械部件的相对运动产生预定响应的一种继电器。固态继电器输入、输出功能由电子元件完成而无机械运动部件的一种继电器。时间继电器当加上或除去输入信号时，输出部分需延时或限时到规定的时间才闭合或断开其被控线路的继电器。温度继电器当外界温度达到规定值时而动作的继电器风速继电器当风的速度达到一定值时，被控电路将接通或断开。加速度继电器当运动物体的加速度达到规定值时，被控电路将接通或断开。其它类型的继电器如光继电器、声继电器、热继电器等。24电磁继电器工作原理电磁继电器是一种用电磁铁控制的电路开关，其构造和工作原理如图所示。由电磁铁、弱电电源和电键组成控制电路。由电动机、强电电源和电磁继电器的触点部分组成工作电路。闭合控制电路电键，电磁铁线圈中有控制电流通过时，电磁铁就吸引衔铁，使工作电路触点闭合，电动机启动。断开控制电路的电键，电磁铁失去磁性，弹簧把衔铁拉起，在触点处切断工作电路，电动机停止工作。利用电磁继电器可以用低电压、弱电流的信号电路来控制高电压、强电流的工作电路。电磁继电器的种类繁多，但其基本原理都是利用电磁铁控制电路的通断。继电器在自动控制、远距离操纵方面有重要应用。25热继电器工作原理热继电器有各种各样的结构形式，最常用的是双金属片式结构。双金属片是用两种不同线膨胀系数的金属片，通过机械辗压在一起制成的，一端固定，另一端为自由端。当双金属片的温度升高时，由于两种金属的线膨胀系数不同，所以它将弯曲。热元件串接在电动机定子绕组中，电动机绕组电流即为流过热元件的电流。当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片弯曲，但不足以使继电器动作；当电动机过载时，热元件产生的热量增大，使双金属片弯曲位移量增大，经过一段时间后，双金属片弯曲推动导板，并通过补偿双金属片与推杆将触点分开，触点为热继电器串于接触器线圈回路的动断触点，断开后使接触器失电，接触器的动合触点断开电动机等负载回路，保护了电动机等负载。26中间继电器主要用在电气二次回路中，用以传送信号、将信号放大或扩大联动关系等。在输煤程控系统中，低压中间继电器主要用以信号隔离，其他控制继电器已大部分被PLC可编程程序代替。在中间继电器的线圈中通以电流后，动铁芯（衔铁）将被吸引向静铁芯靠近，动铁芯上带有动触点，静铁芯上带有静触点，且一一对应，二者靠近时动、静触点接触，接通电路。当动静铁芯吸合时，中间继电器的反作用力弹簧被压缩，如果线圈断电，则动触点在反作用力弹簧的作用下返回原位。27时间继电器具有一定限时作用的继电器，在继电保护和自动控制系统中作为时限元件，用来实现元件之间必要的时限配合，在得到信号后，其触点经过一定延时后在闭合或断开。二、主令电器和限位开关1主令电器主令电器是一种机械操作的控制电器，对各种电气系统发出控制指令，使继电器和接触器动作，从而改变拖动装置的工作状态（如电动机的起动、停车、变速等），以获得远距离控制；主令电器是自动控制系统中用于接通或断开控制电路的电器设备,用以发送控制指令或用作程序控制。主令电器应用广泛，种类繁多。最常见的有控制按钮、行程开关、接近开关、转换开关和主令控制器等。如控制按钮就是一种操作人员与控制装置之间的中间环节；按钮的触点分常闭触点动断触点和常开触点动合触点两种常闭触点是按钮未按下时闭合,按下后断开的触点常开触点是按钮未按下时断开,按下后闭合的触点按钮按下时,常闭触点先断开,然后常开触点闭合松开后,依靠复位弹簧使触点恢复到原来的位置。行程开关也称为位置开关,主要用于将机械位移变为电信号,以实现对机械运动的电气控制当机械的运动部件撞击触杆时,触杆下移使常闭触点断开,常开触点闭合当运动部件离开后,在复位弹簧的作用下,触杆回复到原来位置,各触点恢复常态，线圈通电时产生电磁吸引力将衔铁吸下,使常开触点闭合,常闭触点断开线圈断电后电磁吸引力消失,依靠弹簧使触点恢复到原来的状态。接近开关则是一种非接触式的检测装置，是一种当工作机械与它接近到一定程度时发出信号或进行控制的主令电器。2限位开关限位开关就是用以限定机械设备的运动极限位置的电气开关。这种开关有接触式的和非接触式的。接触式的比较直观，机械设备的运动部件上，安装上行程开关，与其相对运动的固定点上安装极限位置的挡块，或者是相反安装位置。当行程开关的机械触头碰上挡块时，切断了（或改变了）控制电路，机械就停止运行或改变运行。由于机械的惯性运动，这种行程开关有一定的“超行程”以保护开关不受损坏。非接触式的形式很多，常见的有干簧管、光电式、感应式等。三、自动空气开关和熔断器1自动空气开关11自动空气开关的作用自动空气开关又称自动空气断路器，主要用于低压电动机等电器设备的不频繁性的直接操作，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，还能对电路的过流、短路或失压进行保护。12自动空气开关的特点具有操作安全，使用方便，工作可靠，安装简单。动作后（如短路故障排除后）不需要更换元件等优点。13自动空气开关的分类按极数分单极、两极和三极；按保护形式分电磁脱扣器式、热脱扣器式、复合脱扣器式（常用）和无脱扣器式；按全分断时间分一般和快速式；按结构型式分塑壳式、框架式、限流式、直流快速式、灭磁式和漏电保护式。14自动空气开关的工作原理电路正常工作时，电磁脱扣器线圈电流所产生的磁力不能将其衔铁吸合。当电路发生短路或较大的过电流时，磁力增加将衔铁吸合，撞击杠杆，搭钩松开，触头分断。当电路电压下降较多或失去电压时，欠压脱扣器磁力减小或失去，其衔铁被弹簧拉开，撞击杠杆，顶上搭钩，触头分断。当电路发生过载时，双金属片弯曲，撞击杠杆，顶开搭钩，触头分断。当过电流时衔铁11吸合，欠电压时衔铁7释放；过载时双金属片10弯曲，三者都通过杠杆5使搭钩3脱开，由主触头切断电路。2熔断器熔断器是电气设备过负荷或短路时最常用、最简单的一种保护装置，它串联在被保护的电路中，在正常情况下，相当于一根导线，当发生过负荷或短路使电路电流增大时，熔体因过热熔断，自动切断电路。熔断器由金属熔体、熔体固定架及外壳组成，熔断器的额定值主要有额定电压、额定电流以及熔体的额定电流和极限分断能力。它们的定义如下额定电压，熔断器长期工作所能承受的工作电压。额定电流。熔断器壳体和熔体长期工作时允许通过的最大工作电流。熔体的工作电流。熔体允许长期通过而不熔化的最大电流。熔体的额定电流与熔断器的额定电流可以不同。极限分断能力。低压熔断器一般用熔断器所能断开的最大电流表示；高压熔断器用额定开断容量或额定开断电流表示。21瓷插式熔断器一种半封闭插入式熔断器，熔丝熔断后只要从瓷座中拔出瓷盖就能方便安全地更换熔丝，可作短路保护和一定程度上的过载保护用，由于它更换熔丝方便，所以应用非常广泛。22螺旋式熔断器由瓷帽、熔断管、保护圈及瓷座组成的熔断器，熔断管内装有熔体和石英沙填料，熔体焊在熔管两端的导电金属盖上，上端的盖中央有一熔断指示器，当熔断器断开时透过瓷帽上的观察孔可以看到指示器跳出。只要旋开瓷帽取出熔断管装上好的再旋入瓷座内就行了。四、变频器和软启动开关1变频器11变频器的基础知识变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。VVVF是VARIABLEVOLTAGEANDVARIABLEFREQUENCY的缩写，意为改变电压和改变频率，也就是人们所说的变压变频。2CVCF是CONSTANTVOLTAGEANDCONSTANTFREQUENCY的缩写，意为恒电压、恒频率，也就是人们所说的恒压恒频。通常，把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC），这个过程叫整流。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“INVERTER”逆变器。一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。12变频器的工作原理本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地取决于电机的极数和频率。电机的极数是固定不变的。由于极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以不适合改变极对数来调节电机的速度。另外，频率是电机供电电源的电信号，所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。N60F/P，N同步速度，F电源频率，P电机极数，改变频率和电压是最优的电机控制方法。如果仅改变频率，电机将被烧坏。特别是当频率降低时，该问题就非常突出。为了防止电机烧毁事故的发生，变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。13当电机的旋转速度（频率）改变时，其输出转矩会怎样工频电源由电网提供的动力电源（商用电源）起动电流当电机开始运转时，变频器的输出电流、变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动；电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动电流。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减小。减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。14变频器50HZ以上的应用情况大家知道,对一个特定的电机来说,其额定电压和额定电流是不变的，如变频器和电机额定值都是15KW/380V/30A,电机可以工作在50HZ以上，当转速为50HZ时,变频器的输出电压为380V,电流为30A这时如果增大输出频率到60HZ,变频器的最大输出电压电流还只能为380V/30A很显然输出功率不变所以我们称之为恒功率调速。这时的转矩情况怎样呢因为PWTW角速度,T转矩因为P不变,W增加了,所以转矩会相应减小，我们还可以再换一个角度来看电机的定子电压UEIRI为电流,R为电子电阻,E为感应电势，可以看出,U,I不变时,E也不变，而EKFX,K常数,F频率,X磁通,所以当F由5060HZ时,X会相应减小，对于电机来说,TKIX,K常数,I电流,X磁通,因此转矩T会跟着磁通X减小而减小；同时,小于50HZ时,由于IR很小,所以U/FE/F不变时,磁通X为常数转矩T和电流成正比这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载转矩能力并称为恒转矩调速额定电流不变最大转矩不变结论当变频器输出频率从50HZ以上增加时,电机的输出转矩会减小。2软启动开关21电动机的软启动随着科学技术的不断进步发展,大功率晶体管的开发与应用,使晶体管控制电动机启停成为可能电动机软启动就是在此基础上产生并逐渐发展起来的,其容量逐渐增大,功能不断扩充,实用性与可靠性逐步提高由于电动机软启动以下简称软启动存在诸多优点,在生产中特别是对电动机启停控制上获得越来越广泛的应用从开关本身的功能及上述优点看，软启动具有一定的实用性若能将其应用到厂用系统会对提高，系统运行稳定,节能降耗起到一定作用由于电力系统生产的特点,对其稳定性与可靠性有很高的要求,能否稳定运行是考核一个厂综合能力的主要指标,而厂用系统稳定运行是保证机组稳定的重要因素由于厂用电系统运行的连续性,耗用相当的发电量,一般电厂要达到发电量8一10,较低的亦在6一8,所以降低厂用电率对提高电厂的经济效益具有一定意义211提高厂用电系统稳定性众所周知,异步电动机启动时由于启动电流大引起电动机发热,并引起母线电压下降,影响其它设备的正常运行特别是容量较大,启动转矩大的电动机出现这种情况将更为严重现一般大型电厂大都采用直接启动,虽然能够满足电动机的启动要求,但大电流对设备的冲击较大,也会引起母线电压下降,对其它设备产生一定的影响由于软启动具有较好启动特性及限制启动电流的功能,能够整定电动机启动时的最高电流限定值,减小对设备的冲击及母线电压下降程度,提高系统运行稳定性,特别是对一些较小系统需要采用降压启动的设备意义更大,效果将更明显由于其具有启停时间可调,对一般的设备能够实行平稳启停,对提高设备的稳定性,减轻对电动机本身及被拖动设备的冲击都有一定的作用212节能降耗，由于电力系统生产的连续性,厂用电动机是长期连续运行的,但辅机并不是总在满载状况下运行,因此电动机的效率会有所下降,造成一定的损失。软启动能够根据负荷情况自动调节功率因数,使电动机在工作中达到较高效率,特别是在轻载情况下节能效果更为显著大大降低,在轻载时节能效果较为明显,当电动机满负荷时也有一定的节能效果，而且在启动后自动短路晶闸管，使电动机和电网相连，实现节能和提高运行效率目的。22软启动的基本原理软启动的实质是一种降压启动，与“Y”启动和自耦降压启动的原理是一样的，不同的是软启动采用了无触点电子开关控制电压，其电压平稳上升，而不是突变；它是利用晶闸管的开关特性将三对反并联的晶闸管串接到电动机的三相电路上，通过调节晶闸管的触发角的大小来改变晶闸管的开通程度，从而控制了输出到电动机的电压的大小，达到控制电动机的启动特性的目的。而当电动机启动过程完毕后，软启动控制器就会控制交流接触器吸合，短路掉所有的晶闸管，使电动机直接连接到电网上，这样可以达到节能目的。如图1所示，在确定晶闸管的触发角的大小前，先要得到电网的同步信号和设置的启动方式等，然后通过这些信息去确定触发角的变化规律。23软启动的工作方式软启动控制器是事先设定好控制程序，当控制器收到启动指令后，便进行相关计算确定晶闸管的触发信号，从而控制晶闸管按照软启动控制器设定的方式，输出相应的电压控制电动机的启动。启动方式电压斜坡软启动方式、限流软启动方式、电压控制方式、转矩启动方式、转矩加突跳控制方式。231电压斜坡软启动方式如图2所示，这种方式要先设定电压控制的启动电压U0和加速