现科——机电综合创新教案2电机与电器控制上.ppt

1、机电系统综合创新设计 王栋 第二章电机与电器控制,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,2.1继电器接触器控制电路,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,2.1继电器接触器控制电路 2.1.1常见低压电器 低压电器：用于交流1200V、直流1500V级以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。按用途分为： （1） 低压控制电器：用于各种电路控制系统，实现对被控对象的控制。主要有接触器、继电器、控制器、按钮等。 （2）低压配电电器：用于低压配电系统，实现对电能的输送 、分配和保护。主要有低压断路器(空气开关）、刀开关、熔断器等。,

2、机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,一、接触器,交流接触器的外形与结构,(a) 外形1,(b)外形2,接触器是一种适用于远距离频繁接通和分断交直流主电路和控制电路的自动控制电器。其主要控制对象是电动机，也可用于其他电力负载，如电热器、电焊机等。 接触器还具有欠电压释放保护、零压保护、控制容量大、工作可靠、寿命长等优点，是自动控制系统中应用最多的一种电器。 接触器的触头控制交流电还是直流电，分为交流接触器和直流接触器，二者之间的差异主要是灭弧方法不同。,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,接触器结构及工作原理,接触器的工作原理是利用电磁

3、铁吸力及弹簧反作用力配合动作，使触头接通或断开。,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,接触器的图形符号及文字符号,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,接触器主要技术参数 额定电压：指主触点的额定工作电压。 直流有：24V、48V、110V、220V、440V 交流有：36V、127V、220V、380V 额定电流：主触点的额定电流。 机械寿命（1000万次以上）与电气寿命（100万次以上） 操作频率：每小时的操作次数 一般：300次/h、 600次/h、 1200次/h,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,接触器型号、含义,举例：CJX2-09 请说明含义？,机电系统综

4、合创新设计 第二章电机与电器控制,二、热继电器,热继电器的外形与结构,(a) 外形1,(b)外形2,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,定义：具有过载保护特性的继电器。 作用：三相电机长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行均会引起电机过电流发热，当超过允许温度时热继电器触头动作，从而起到保护电机的作用。 用于：电动机或其他设备的过载保护和断相保护。 注意：由于热惯性，热继电器不能用于短时过载保护。,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,热继电器结构及工作原理,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,热继电器的图形符号及文字符号,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,热继电

5、器型号、含义,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,三、电磁继电器,电磁继电器的外形与结构,(a) 外形1,(b)外形2,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,继电器分类： 用途分：控制继电器、保护继电器、中间继电器。 原理分：电磁式、机械式、热继电器等。 参数分：电流、电压、速度、压力继电器。 电磁继电器定义： 根据电磁感应原理，在控制线圈内电磁的作用下，使机械触点产生开合动作的一种继电器。,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,以下我们主要学习最常用的中间继电器。 （电磁式）中间继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。中间继电器

6、的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。 其通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,中间继电器结构及工作原理,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,中间继电器主要技术参数： 额定电压：指主触点的额定工作电压； 直流有：6V110V； 交流有：6V220V； 额定电流：主触点的额定电流； 机械/电气寿命: 4000万次以上； 操作频率：每小时的操作次数10000次左右。 ；,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,中间继电器与接触器的区别： 继电器：用于控制电路、电流小，没有灭弧装置，

7、可在电量或非电量的作用下动作。 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。,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,中间继电器的图形符号及文字符号,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,中间继电器型号、含义,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,欧姆龙(OMRON)中间继电器型号、含义,MY 2 N J 24VDC 5A,小功率型,双组触头,带指示灯,插入式端子,触头额定电流,线圈电压,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,四、空气开关,空气开关的外形与结构,(a) 外形1,(b)外形2,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,空气开关结构及

8、工作原理,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,空气开关具有短路、过载、欠压和失压保护功能 空气开关的图形符号及文字符号,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,空气开关型号、含义,DZ 47 63 /,空气开关,设计序号,该系列最大电流,开关极数,C 20,脱扣型式 C:照明电5in/0.1s D:动力电 10in /0.1s,额定电流,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,熔断器 其与空气开关的区别：可靠性、可恢复性、多 功能性等方面不如后者。 用于低压线路中的短路保护。 组成：熔体、容管、触点插座； 类型：管式、插式、螺旋式；,符号,FU,机电系统综合创新设计 第二章电机

9、与电器控制,五、主令电器（按钮、开关、行程开关等） 主令电器主要用来切换控制电路，即用它来控制接触器、继电器等电器的线圈得电与失电，从而控制电力拖动系统的起动与停止，以及改变系统的工作状态，如正转与反转等。由于它是一种专门发号施令的电器，故称为主令电器。主令电器应用广泛，种类繁多。常用的主令电器有按钮开关、组合开关、行程开关（位置开关）和主令控制器等。,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,（1）按钮,(a) 普通按钮外形,(b)急停按钮外形,按钮的外形与结构,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,按钮结构、图形、文字符号及工作原理,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,天逸

10、按钮型号、含义,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,（2）组合开关,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,组合开关结构、图形、文字符号及工作原理,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,天逸组合开关型号、含义,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,（3）行程开关,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,行程开关结构、图形、文字符号及工作原理,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,兰鸟行程开关（微动开关）型号、含义,RZ-15 GW 22 -B3 250VAC 5A,开关代号,触发形式,杠杆形式,封装形式,触头额定电流,最大工作电压,机电系统综合创新设计 第二章

11、电机与电器控制,同 学 们 休 息 一下,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,2.1.2电器原理图的绘制,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,2.1.2电器原理图的绘制 电气原理图是用规定的图形和文字符号表示的继电-接触器控制系统电路图。 其根据电路工作原理而绘制，它采用规定的图形符号和文字符号，具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点，在电气设计和现场维护中都得到了广泛的应用。,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,(1)电器原理图的图形、文字符号,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,机电系统综合创新

12、设计 第二章电机与电器控制,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,M,3,M,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,(2)电器原理图的绘制原则,主电路用粗实线，一般画于左侧（上方）。控制电路用细实线，一般画于右侧（下方）。电路中各电气元件一般均按动作顺序由上到下、从左到右依次排列。线路交叉处应标明有否电的连接，若有电路相连，应在交叉处画一个圆点。 原理图中，各种电机、电器等电气元件必须用国家统一规定的符号和文字画出。,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,图2.1.2,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,同一电气元件的各部件均以统一文字符号表示，原理图中有几个相同的电

13、气元件时，可用下角标形式以号码或字母排列。 图中各电气元件的图形符号均以正常状态表示。 识图时遵循自上而下、从左到右的顺序。 为便于现场维护与分析，可为图中每条线路编号，编号可用号码或字母。,请同学们课后将上页图2.1.2的工作原理再仔细品味一下！,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,2.2继电器接触器控制线路设计,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,2.2继电器接触器控制线路设计 2.2.1控制线路设计的一般原则 (1)最大限度地满足生产机械和工艺对电气控制线路的要求。 电气控制线路是为整个生产机械和工艺过程服务的，所以在设计前应深入生产现场，切实掌握生产机械的工艺要求、工作

14、过程、工作方式及生产机械所需要的保护等。,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,(2)保证控制线路的工作安全、可靠。 为了保证电气控制线路工作的安全性和可靠性，首先要选用可靠的电器元件； 在控制线路中，不能通过串联两个电器的线圈达到使其同时动作的目的，应用并联方式。,不合理,K1,K2,K,合理,K1,K2,K,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,(3)在控制线路中，各控制器的线圈应接在电源的同一端。这样 即使同一电器的两对触点间发生短路故障时，也不致引起电源短路。,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,(4)在电气线路原理图中，应考虑各元件之间的实际接线情况，使之尽可能减

15、少实际连线的数量和长度。,SB1,SB2,KM1,KM2,KM1,SB1,SB2,KM1,KM2,KM1,不 合 理,合 理,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,(5)在控制线路中应避免出现寄生电路。在控制线路的动作过程中，那种意外接通的线路叫寄生电路(假回路)。,SB1,HL,KM1,KM2,KM1,FR,动画,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,(6)控制线路中应含有必要的保护环节，使其在出现误操作的情况下也不致造成事故。设计控制线路时应考虑各种联锁保护、限位保护，以及电气系统应有的过载、过流、过压、失压和热保护，必要时还应考虑设置合闸、断开、事故、安全等的信号指示。 (7

16、)控制线路设计应考虑操作和维修的方便与安全性，有隔离开关，避免带电检修;控制线路具有手动/自动两种控制方式;电器元件留有备用触头，必要时留有备用电器元件，以供检修、调整和改接线时使用等。,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,(8)尽量减少控制线路的电源种类，控制线路比较简单的情况下，可直接利用电网电压，即交流220V、380V供电，以省去控制变压器。照明、显示、及报警等电路应采用36V以下安全电压。 (9)尽量缩减电器品种与数量，采用标准件和尽可能选用相同型号。,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,2.2.2电气控制线路的设计方法 电气线路的设计顺序是：首先设计主电路，然后设计

17、控制电路。继电器-接触器控制系统的控制线路设计，常用的设计方法有逻辑设计法和分析设计法。 分析设计法是根据机械设备的工艺要求和工作过程，整理出相应的时序逻辑过程，再据经验加以补充和修改，合成所需要的控制线路。此法的缺点如下： （1）在画出来的线路达不到要求时，往往用增加元件或触点的方法加以解决，所以设计的线路往往不是最简单、最经济的。 （2）设计中可能因为考虑不周发生差错，影响线路的可靠性或工作性能。,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,尽管如此，对于一些比较简单的控制线路仍然采用分析设计法，但对于一些比较复杂的控制线路则多用逻辑设计法。 逻辑设计法是用真值表与逻辑代数式相结合对控制线

18、路进行综合分析，就是参照在控制要求中的执行元件及主令电器的工作状态表，找出执行元件线圈同主令电器触点间的逻辑关系，写出有关逻辑代数式，最后根据逻辑式作出对应电路。 由于逻辑代数式可以通过有关计算法则进行运算和化简，所以，逻辑设计法往往能得到功能相同，但简单优化的控制电路。,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,3设计法举例： 两个继电器互锁，即任何时刻仅有一个继电器动作。 分析法：一个继电器控制线圈电路中串入另一个继 电器常闭触点。 逻辑法：K = K1K2 + K1K2 (斜体符代表线圈,正体符代表触点）,K1,K2,K1,K2,SB1,SB2,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控

19、制,2.2.3常用控制电器元件的选用 1.空气开关的一般选用原则 (1)空气开关的额定工作电压电路的额定电压； (2)对于阻性负载的保护,自动空气开关的额定电流IRIN电路的额定电流。 (3)对于电机的短路保护，因电机起动有冲击电流的影响，可选择：IR(1.52.5)IN ； (4)电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流负载电路正常工作时的峰值电流;,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,.接触器的选择 正确地选择接触器可按下列步骤进行： 接触器的额定电压所控制电路的额定电压； 接触器的电磁线圈的额定电压要与所接的电源电压相符。交流电磁线圈的电压等级有：36V、110V、220V和380V等。 接

20、触器的额定电流IthIC 被控制电路的额定电流。 举例：5KW 380VAC三相异步电机 IC= P/U =5000/38013A P 、U：电机额定功率和额定电压,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,3.继电器的选择 选择中间继电器可按下列步骤进行： 继电器的额定电压所控制电路的额定电压； 继电器的电磁线圈的额定电压要与所接的电源电压相符。继电器电磁线圈的直流电压等级有：6V、12V 、 24V 、36V、48V和110V等。 继电器的额定电流IthIC 被控制电路的额定电流。,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,.热继电器的选择 一般情况下，可选用两相结构的热继电器；对电网

21、电压严重不平衡、工作环境恶劣的电机，可选用三相式结构的热继电器；对于三角形接线的电动机，为了进行断相保护，可选用带断相保护的热继电器。 工作时间较短的电机，如机床的刀架及恒定负载下长期运行的电动机（如风扇、油泵等），可不必设置热过载保护。,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,热继电器的具体选择如下： (1)保护电动机的额定电流，一般选用热继电器额定电流的0.951.05倍。 (2)根据需要整定的电流值选择热继电器热元件的编号和额定电流。选择时应使热元件的整定电流等于电动机的额定电流，同时整定电流应留有一定限度的上、下调整范围。,机电系统综合创新设计 第二章电机与电器控制,5.按钮 按钮通常用做短时接通或断开小电流控制电路的开关。按钮有各种结构形式，如:旋钮式用