第一章常用低压电器

1、一、本课程教学目标一、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；的低压电器基本电气控制线路；PLCPLC可编程序控制器在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，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，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具备对机床典型电气控制系统进行分析和应用的初

2、步能力，为进一步深造和从事机电控制方面的工程实践能力，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。打下必要的基础。二、本课程主要内容二、本课程主要内容第一章第一章 常用低压电器常用低压电器 第二章第二章 机床电气控制线路基本环节机床电气控制线路基本环节 第三章第三章 机床电气控制线路的分析和设计机床电气控制线路的分析和设计第五章第五章 交流调速系统交流调速系统第六章第六章 PLC在机床电气控制中的应用在机床电气控制中的应用 第四章第四章 直流自动调速系统直流自动调速系统本章主要内容：本章主要内容：n掌握低压电器的：掌握低压电器的：n1 1、结构组成、结构组成n2 2、工作原理、工作

3、原理n3 3、型号规格（参数）、型号规格（参数）n4 4、图形文字符号、图形文字符号n5 5、选用原则、选用原则 n机床不仅需要有电动机拖动。而且还需要一套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控制装置，即各类电器，用以实现各种工艺要求。求。n对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调对电能的生产、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节、检测、转换及保护作用的电工器械称电器。电器。n工作在交流电压工作在交流电压1000V1000V，或直流电压，或直流电压1200V1200V及以及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的下的电路

4、中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品叫做低压电器。电器产品叫做低压电器。第一章第一章 常用低压电器常用低压电器低压电器的分类低压电器的分类1.1.按用途分类按用途分类控制电器：用于各种控制电路和控制系统的控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器，如接触器、继电器等。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。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，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。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。配电

5、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。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。电器，如电磁铁、电磁离合器等。按用途分按用途分低压电器的分类低压电器的分类2.2.按工作原理分类：按工作原理分类：（1 1）电磁式电器：依据电磁感应原理来工作的）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。电器，如交直流接触器、各种电磁式继电器等。（2 2）非电量控制器：电器的工作是靠外力或某）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、种非

6、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、行程开关、按钮、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。温度继电器等。低压电器的分类低压电器的分类3.3.按操作方式分类：按操作方式分类：（1 1）自动电器：时间继电器、速度继电器等）自动电器：时间继电器、速度继电器等（2 2）手动电器：按钮、刀开关、转换开关等）手动电器：按钮、刀开关、转换开关等4.4.按触点类型：按触点类型：（1 1）有触点电器：继电器、接触器、行程开关等）有触点电器：继电器、接触器、行程开关等（2 2）无触点电器：固态继电器、接近开关等）无触点电器：固态继电器、接近开关等低压电器的发展方向低压电器

7、的发展方向n目前正沿着目前正沿着体积小体积小、重量轻重量轻、安全可靠安全可靠、使用使用方便方便的方向发展，大力发展电子化的新型控制的方向发展，大力发展电子化的新型控制电器，如接电器，如接近开关近开关、光电开关光电开关、电子式时间继电子式时间继电器电器、固态继电器固态继电器与与接触器接触器等以适应控制系统等以适应控制系统迅速电子化的需要。迅速电子化的需要。 第一节第一节 控制电器控制电器 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

8、、远距离控制强电电路，并具有低器，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。接触器通常分为压释放的保护性能。接触器通常分为交流接触器交流接触器和和直流直流接触器接触器。一一 接触器接触器交交流流接接触触器器直直流流接接触触器器第一节第一节 控制电器控制电器 1.其主要结构：其主要结构：电磁电磁机构机构、触点系统触点系统、灭灭弧机构弧机构、回位弹簧力回位弹簧力装置装置、支架与底座支架与底座等。等。一一 接触器接触器1-1-动触头动触头 2-2-静触头静触头 3-3-衔铁衔铁 4-4-缓冲缓冲弹簧弹簧 5-5-电磁线圈电磁线圈 6-6-铁心铁心 7-7-垫毡垫毡 8-8-触头弹

9、簧触头弹簧 9-9-灭弧罩灭弧罩 10-10-触头压力簧片触头压力簧片 2.工作原理：当线圈得电工作原理：当线圈得电后，衔铁被吸合，带动三后，衔铁被吸合，带动三对主触点闭合，接通电路，对主触点闭合，接通电路，辅助触点也闭合或断开；辅助触点也闭合或断开；当线圈失电后，衔铁被释当线圈失电后，衔铁被释放，三对主触点复位，电放，三对主触点复位，电路断开，辅助触点也断开路断开，辅助触点也断开或闭合或闭合.线圈线圈铁芯铁芯衔铁衔铁主触头主触头弹簧弹簧辅助辅助触头触头M3电机电机动作过程动作过程线圈通电线圈通电衔铁被吸合衔铁被吸合触头闭合触头闭合电机接通电机接通电源电源3802.接触器工作原理接触器工作原理

10、M3动作过程动作过程线圈通电线圈通电衔铁被吸合衔铁被吸合触头闭合触头闭合电机接通电机接通电源电源 2203802.接触器工作原理接触器工作原理3. 接触器有关符号接触器有关符号图形符号、文字符号、产品型号图形符号、文字符号、产品型号KMKMKM 线圈线圈 KM接触器主触头接触器主触头用于主电路（流过的电流大，需加灭用于主电路（流过的电流大，需加灭弧装置）弧装置）接触器辅助触头接触器辅助触头用于控制电路用于控制电路 （流过的电流小，无（流过的电流小，无需加灭弧装置）需加灭弧装置）接触器线圈接触器线圈连接于控制电路连接于控制电路辅辅 助助 触触 头头4、接触器的选用、接触器的选用n选用接触器的原则

11、：选用接触器的原则：1 1）控制交流负载应选用交流接触器，控制直流负载则选用）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。直流接触器。2 2）接触器的使用类别应与负载性质相一致。）接触器的使用类别应与负载性质相一致。3 3）主触点额定电压应大于或等于负载回路的额定电压。）主触点额定电压应大于或等于负载回路的额定电压。4 4）主触点的额定电流应大于或等于负载的额定电流。）主触点的额定电流应大于或等于负载的额定电流。5 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，）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接触器在线圈额定电压85%85%及以上

12、时应能可靠吸合。及以上时应能可靠吸合。6 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）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 7）满足机械寿命、电气寿命、通断频率、分短电流的要求）满足机械寿命、电气寿命、通断频率、分短电流的要求 二二 继电器继电器中间继电器中间继电器电压继电器电压继电器电流继电器电流继电器 时间继电器时间继电器速度继电器速度继电器.继电器类型：继电器类型： 继电器和接触器的工作原理一样。继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于，接主要区别在于，接触器触器 的主触头可以通过大电流，而继电器的的主触头可以通过大电流，而继电器的 触头只能通触头只能通过小电流

13、。所以，继电器只能用于控制电路中。过小电流。所以，继电器只能用于控制电路中。n继电器是一种利用电流、电压、时间、温度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，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。以实现自动控制或完成保护任务的自动电器。二二 继电器继电器1 1、 中间继电器中间继电器n中间继电器和接触器的结构和工作原理大致相中间继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。同。n主要区别：主要区别： 接触器的主触点可以通过大电流；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，且继电器的体积和触点容量小，

14、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只能通过小电流。所以，继电器一般用于机床的控制电路中。控制电路中。KAKA KA 线圈线圈 常开触头常开触头 常闭触头常闭触头2 2、时间继电器、时间继电器n时间继电器是从得到输入信号时间继电器是从得到输入信号( (线圈通电或断线圈通电或断电电) )起，经过一段时间延时后触头才动作的继电起，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。器。适用于定时控制。按工作原理按工作原理分分空气阻尼式空气阻尼式电磁式电磁式电动式电动式电子式等。电子式等。按延时方式按延时方式分分通电延时型通电延时型断电延时型断电延时型数控机床中一般由计算机软件

15、实现时间控制。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时间继电器的文字符号和图形符号 a)b)c)d)e)f)g)h)i)KTKTKTKTKTKTKTKTa) 一般线圈符号一般线圈符号 b) 通电延时线圈通电延时线圈 c) 断电延时线圈断电延时线圈 d) 延时闭合的动合触点延时闭合的动合触点 e) 延时断开的动断触点延时断开的动断触点 f) 延时延时断开的动合触点断开的动合触点 g) 延时闭合的动断触点延时闭合的动断触点 h) 瞬时动合瞬时动合触点触点 i) 瞬时动断触点瞬时动断触点空气式时间继电器的工作原理空气式时间继电器的工作原理常开触头常开触头延时闭合延时闭

16、合 常闭触头常闭触头延时打开延时打开 线圈线圈衔铁衔铁常闭触头常闭触头常开触头常开触头线圈通电线圈通电 衔铁吸合（向下）衔铁吸合（向下） 连杆动作连杆动作 触头动作触头动作动作过程动作过程通电延时线圈通电延时线圈断电延时线圈断电延时线圈时间继电器触头类型时间继电器触头类型断断 电电 式式常闭常闭断电后断电后延时闭合延时闭合常开常开断电后断电后延时断开延时断开通通 电电 式式瞬瞬时时动动作作延延时时动动作作常闭触点常闭触点常开触点常开触点常开常开通电后通电后延时闭合延时闭合常闭常闭通电后通电后延时断开延时断开时间继电器JS7-A系列系列-3调节定时时间线圈控制触点时间继电器JS7系列系列-43速

17、度继电器速度继电器 电器符号电器符号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，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，可以转动心圆环，内装有笼形绕组、它套在转子上，可以转动一定的

18、角度。当转子转动时，在绕组内感应出电动势一定的角度。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低于某一值(约约100r/min)，扭矩不足于克服定子柄，扭矩不足于克服定子柄重力，触点系统恢复原态。重力，触点系统恢复原态。 图2-2 JYl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)速度继电器符号速度继电器符号a）动合触头）动合触头b）动断触头）动断触

19、头BVBV第二节第二节 保护电器保护电器1 热继电器热继电器n外形结构外形结构导板导板触点触点热元件热元件手动复位按钮手动复位按钮触点接线柱触点接线柱主电路接线柱主电路接线柱电流调节凸轮电流调节凸轮1热继电器热继电器n作用及分类作用及分类 热继电器是一种利用电流的热效应来切断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机进行过载及断相保护，以防电动机过热而烧毁。毁。按相数分按相数分为为两相热继电器两相热继电器三相热继电器三相热继电器不带断相保护不带断相保护带断相保护带断相保护n热继电

20、器工作原理：发热元件接入电机主电热继电器工作原理：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。导板运动，常闭触点断开。发热元件发热元件功能功能：过载保护：过载保护结构结构：I I常闭触头常闭触头双金双金属片属片工作原理：工作原理： 发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。向上

21、弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。扣板扣板n热继电器的选择热继电器的选择1 1）根据实际要求确定热继电器的结构类型）根据实际要求确定热继电器的结构类型2 2）根据电动机的额定电流来确定热继电器的型）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。号、热元件的电流等级和整定电流。a) 热元件热元件 b) 动断触点动断触点FRFR热继电器的符号热继电器的符号发热元件发热元件串联在主电路中串联在主电路中串联在控制电路中串联在控制电路中常闭触头常闭触头FRFR2 电流继电器电流继电器n根据输入电流大小而动作的继电器。根据输入电流大小而动作的继电器。n使用时，电流继电器的线圈和被

22、保护的设备串联，其使用时，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，不影响电路线圈匝数少而线径粗、阻抗小、分压小，不影响电路正常工作。正常工作。 按用途分为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过电流继电器：当电路发生短路及过流时立即切断电路断电路欠电流继电器：当电路电流过低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I IKIKII IKIKIa)a)过电流继电器线圈过电流继电器线圈 b)b)欠电流继电器线圈欠电流继电器线圈 c)c)动合触点动合触点 d)d)动断触点动断触点电流继电器电流继电器JL18系列系列-3接主电路接主电路接制

23、电路接制电路电流继电器电流继电器JL15系列系列-23 电压继电器电压继电器n根据输入电压大小而动作的继电器。根据输入电压大小而动作的继电器。n使用时，电压继电器的线圈与负载并联，其线圈使用时，电压继电器的线圈与负载并联，其线圈匝数多而线径细。匝数多而线径细。电压继电器电压继电器分分过电压继电器：起过电压保护作用过电压继电器：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：起零电压保护作用零电压继电器：起零电压保护作用U UKVKVU UKVKVa)a)过电压继电器线圈过电压继电器线圈 b)b)欠电压继电器线圈欠电压继电器线圈 c)c)动合触点动合触点

24、 d)d)动断触点动断触点4 4、低压断路器、低压断路器( (自动开关自动开关) )n低压断路器又称自动空气开关或自动空气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。断路器，简称自动开关。作用：可实现短路、过载、失压保护。作用：可实现短路、过载、失压保护。4 断路器（自动空气开关）电器符号断路器（自动空气开关）电器符号QF结构：结构：过流过流脱扣器脱扣器欠压欠压脱扣器脱扣器工作原理：过流时，过流脱扣器将脱钩顶开，断开电工作原理：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。源；欠压时，欠压脱扣器将脱钩顶开，断开电源。(1)(1)、低压断路器的、

25、低压断路器的作用及分类作用及分类n作用：作用：用于电动机和其他用电设备的电路中，在正常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，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繁地接通、分断负荷的电路，控制电动机的运行和停止。止。按结构分为按结构分为框架式（万能式）框架式（万能式）塑料外壳式（装置式）塑料外壳式（装置式）分类：

26、分类：锁钩锁钩主触点主触点手动闭合手动闭合 过流过流 脱扣器脱扣器 欠压欠压 脱扣器脱扣器衔铁衔铁连杆装置连杆装置释放弹簧释放弹簧过载脱过载脱扣器扣器(2)(2)、低压断路器的工作原理、低压断路器的工作原理(3)(3)、低压断路器、低压断路器的图形符号和文字符号的图形符号和文字符号QFQFn熔断器是一种在短路或严重过载时利用熔化作用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、玻璃或硬制纤维制易溶金属制成，

27、熔断管用瓷、玻璃或硬制纤维制成。成。n熔断器种类：常见有熔断器种类：常见有:插入式、螺旋式、封闭管式插入式、螺旋式、封闭管式和自复式。和自复式。 5 5 熔断器熔断器(FU)(FU)n 图形文字符号：图形文字符号：FU熔断器熔断器RL1系列系列-3熔断器熔断器RT18(HG30)系列系列-2熔断器熔断器RW3/RW7系列图系列图-2 第三节第三节 开关及主令电器开关及主令电器1、刀闸开关、刀闸开关控制对象：控制对象：380V， 5.5kW 以下小电机以下小电机 考虑到电机较大的起动电流，刀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：闸的额定电流值应如下选择：（3 35)5)* *异步

28、电机额定电流异步电机额定电流电路符号电路符号QS2 组合开关组合开关n功能：常用在机床功能：常用在机床的控制电路中，作为的控制电路中，作为电源的引入开关或是电源的引入开关或是自我控制小容量电动自我控制小容量电动机的机的直接起动直接起动、反转反转、调速调速和和停止停止的控制开的控制开关等。关等。组合开关组合开关类型：组合开关有单极、双类型：组合开关有单极、双极和多极之分。极和多极之分。结构：它由结构：它由动触片动触片、静触片静触片、转轴转轴、手柄手柄、凸轮凸轮、绝缘杆绝缘杆等等部件组成。当转动手柄时，每部件组成。当转动手柄时，每层的动触片随转轴一起转动，层的动触片随转轴一起转动，使动触片分别和静

29、触片保持接使动触片分别和静触片保持接通和分断。为了使组合开关在通和分断。为了使组合开关在分断电流时迅速熄弧，在开关分断电流时迅速熄弧，在开关的转轴上装有弹簧，能使开关的转轴上装有弹簧，能使开关快速闭合和分断。快速闭合和分断。 2 组合开关组合开关组合开关外形图组合开关外形图n组合开关的图形符号和文字符号组合开关的图形符号和文字符号QSQSQSQS（a a）单极）单极 （b b）三极）三极组合开关的组合开关的主要参数有主要参数有额定电压额定电压额定电流额定电流 有有10A10A、25A25A、60A60A等等极数极数2 组合开关组合开关组合开关HZ10系列系列-32 组合开关组合开关3 按钮开关

30、按钮开关常开常开(动合动合)按钮按钮电路符号电路符号SB常闭常闭(动断动断)按钮按钮电路符号电路符号SB复合按钮复合按钮电路符号电路符号SB按钮的外形图和结构按钮的外形图和结构 常用于接通和断开控制电路。常用于接通和断开控制电路。(b) 结构结构(a) 外形图外形图常闭触点常闭触点3 按钮开关按钮开关动合（常开）触头动合（常开）触头动断（常闭）触头动断（常闭）触头复合触头复合触头按钮的选择：按钮的选择： 应根据使用场合、控制电路所需触点数目及按应根据使用场合、控制电路所需触点数目及按钮颜色等要求选用。钮颜色等要求选用。 按钮图形符号和文字符号按钮图形符号和文字符号3 按钮开关按钮开关SBn数控

31、机床上的按钮站数控机床上的按钮站一般用：一般用：红色表示停止和急停；红色表示停止和急停；绿色表示起动；绿色表示起动；黑色表示点动；黑色表示点动；蓝色表示复位；蓝色表示复位；另外还有黄、白等颜色，另外还有黄、白等颜色，供不同场合使用。供不同场合使用。4 4、行程开关、行程开关n作用：用来控制某些机械部件的运动行程和位置作用：用来控制某些机械部件的运动行程和位置或限位保护。或限位保护。n结构：行程开关是由操作机构、触点系统和外壳结构：行程开关是由操作机构、触点系统和外壳等部分组成。等部分组成。n分类：分类：按结构分为按结构分为直杆式直杆式旋转式旋转式单轮旋转式单轮旋转式双轮旋转式双轮旋转式4 行程开关行程开关用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。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，但其动结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。作要由机械撞击。常开（动合）触头常开（动合）触头电路符号电路符号SQ常闭（动断）触头常闭（动断）触头电路符号电路符号SQ行程开关行程开关结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。n行程开关的选择行程开关的选择 在选择行程开关时，应根据被控制电