电动机的自动控制基础课件

1、第8章 电动机的自动控制基础第1页，共54页。8.1 控制电器的结构原理和功能8.1.1 接触器 接触器利用电磁吸力原理用于频繁地接通和切断大电流电路（主电路）的开关电器。1）触头系统： 主触头：常开（动合）触头 辅助触头：常开（动合），常闭（动断） 触头弹簧：使触头闭合时能紧密接触。第2页，共54页。2）灭弧装置 当接触器触点切断电路时，如电路中电压超过1012V和电流超过80100mA，在拉开的两个触点之间将出现强烈火花，这实际上是一种气体放电的现象，通常称为“电弧”。 欲使电弧熄灭，应设法降低电弧温度和电场强度。 常用的灭弧装置有灭弧罩、灭弧栅和磁吹灭弧装置：第3页，共54页。3）电磁机

2、构 电磁机构包括动铁心（衔铁）、静铁心和电磁线圈三部分，在电磁线圈通以电流，产生电磁吸力带动触头动作。当线圈断电或电流小到一定程度时，由反力弹簧作用使衔铁释放。第4页，共54页。电磁系统按电磁线圈的种类分为直流线圈和交流线圈两种。 电磁系统的工作情况常用吸力特性和反力特性表示。 吸力特性电磁系统的电磁吸力与气隙的关系曲线称为吸力持性。即F与气隙的关系。电磁吸力可近似地按下式求得： F=4105B2S式中：F为电磁吸力，B为气隙磁场感应强度，S为铁心截面积。第5页，共54页。励磁电流的种类对吸力特性有很大影响，下面对交、直流电磁机构的吸力特性分别讨论。 交流电磁机构的吸力特性 设线圈外加电压U不

3、变，交流电磁线圈的阻抗主要决定于线圈的电抗，电阻忽略不计，则 U E = 4.44fN =U /(4.44fN)式中：U为线圈外加电压；E为线圈感应电动势；f为电压频率，N为电磁线圈的匝数。交流电磁机构的吸力特性如图所示。 第6页，共54页。 由于交流电磁机构的气隙磁通不变（恒磁链）(why?)，又： 磁势/磁阻IN /Rm （Rm为气隙磁阻）安匝数IN随气隙磁阻（也即随气隙）的变化成正比变化，所以交流电磁线圈的电流I与气隙成正比变化。 交流接触器的吸引线圈是一只交流电压线圈，这种电磁机构在作用原理上属于恒磁链系统。磁链N为恒定常数，因此线圈通电后与磁通的平方成正比的电磁力F恒定不变，与气隙大

4、小无关。但是线圈电流与气隙成正比。因此交流接触器在线圈刚通电、衔铁未吸合的瞬间，电流很大，一旦衔铁吸合，电流自动下降到额定值。第7页，共54页。直流电磁机构的吸力特性 因线圈外加电压U和线圈电阻不变，流过线圈的电流I也为常数（IN不变恒磁势），即不受气隙变化的影响，根据磁路定律： IN /Rm =BS （Rm为气隙磁阻 ） 即电磁吸力F与气隙的平方成反比。直流电磁机构的吸力特性如图所示。由分析可知，直流接触器的吸力在衔铁吸合前后变化很大，而线圈电流保持不变。为了减少线圈功耗和发热，一般在衔铁吸合后，需要在线圈的电气回路中串接经济电阻以减小线圈电流。第8页，共54页。图示为反力特性与吸力特性1直

5、流接触器吸力特性2交流接触器吸力特性3反力特性反力特性归算到工作气隙中心的所有反力F与工作气隙的关系，即：F（）。可能有的反力有：反力弹簧力(主要)、触头弹簧力、摩擦阻力、重力等。反力特性与吸力特性的配合 对于一个电磁铁，如果吸力特性与反力特性配合不好，将影响其工作可靠性、寿命、参数等。对于不同性能的电磁铁，其配合有些差别，但总的要求是：吸合时，吸力大于反力，释放时，反力大于吸力(或等于)。曲线2、3、4、5为吸力特性曲线1为反力特性第9页，共54页。5）交直流接触器在电磁机构上的区别（1）交流接触器的线圈铁芯和衔铁由硅钢片叠成；直流接触器的线圈铁芯和衔铁可用整块钢。（为什么有此区别？）（2）

6、交流接触器的吸引线圈因具有较大的交流阻抗，故线圈匝数比较少，采用较粗的漆包铜线绕制；直流接触器的线圈匝数较多，绕制的漆包线较细。（3）交流接触器的电磁铁芯上必须装有短路环，以消除工作时的振动和噪声（工作原理是什么？）。直流接触器的电磁铁芯上无短路环。第10页，共54页。交流接触器结构图主触点常闭辅助触点常开辅助触点静铁心动铁心吸引线圈灭弧装置交流接触器的结构特征: 铁心用硅钢片冲压而成 线圈绕成短而粗的圆筒状,有骨架第11页，共54页。由于交流电源频率的变化,衔铁产生强烈振动和噪声,甚至使铁心松散第12页，共54页。用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。结构：电磁机构、触头系统和

7、灭弧装置。工作原理：与交流接触器基本相同。直流接触器 第13页，共54页。直流接触器的结构特征: 铁心用整块钢块 线圈绕成细而长的圆筒状,无骨架第14页，共54页。额定电压 交流接触器： 127、220、380、500V 直流接触器： 110、220、440V 交流接触器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A 直流接触器：40、80、100、150、250、400、600A 额定电流 吸引线圈额定电压交流接触器：36、110（127）、220、380V 直流接触器：24、48、220、440V 接触器的主要技术指标 第15页，共54页。 额定电压: 接触器的额定

8、电压是指主触头的额定电压 略负载的额定电压。 额定电流: 接触器的额定电流是指主触头的额定电流。它是 在规定工作条件下（额定工作电压、使用类别、 额定工作制和操作频率等），保证电器正常工作 的电流值。 电磁线圈的额定电压: 电磁线圈的额定电压控制回路的电源电压第16页，共54页。 根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型 接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压 吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级 一致 额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流接触器的使用选择原则 第17页，共54页。额定触头数目 接触器的触头数目应能满足控制线路的要求额定操作频率 接触器额定操作频率是指每

9、小时接通次数 约定发热电流 接触器处于非封闭的状态下，按规定条件试验时， 其各部件在8h工作制下的温升不超过值时所能承受的最大电流接通和分断能力 指接触器主触点在规定条件下，能可靠接通和 分断的电流值机械寿命和电寿命工作制接触器的使用选择原则（续） 第18页，共54页。8.1.2 主令电器 主令电器主要用来切换控制电路。包括按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器等。 1）按钮按钮结构图 第19页，共54页。颜色含义红紧急黄异常绿安全蓝强制性的白未赋予特定含义灰黑按钮颜色的含义第20页，共54页。按钮的结构原理与符号1按钮帽 2复位弹簧 3支柱连杆 4常闭静触头 5桥式动触头 6常开静触头 7

10、外壳急停按钮 钥匙操作式按钮 第21页，共54页。2）万能转换开关（多路多极开关） 万能转换开关是一种多触头（从一档增至十六档，每档内有两对触头）；有自复位式和定位式：自复位式当人手离开操作手柄时能自动回到原始位置；定位式则每隔300或450有一个定位。第22页，共54页。3）行程开关 行程开关又称为限位开关，是利用机械运动部件的碰撞或接近来控制其触头动作的开关电器。第23页，共54页。4）主令控制器 主令控制器是一种多位置多回路的控制开关，适合于频繁操作并要求有多种控制状态的场合，如起货机、锚机的控制。第24页，共54页。主令控制器的型号 例LK112/90LK1412/96LK112/90

11、型主令控制器在电路图中的符号 第25页，共54页。8.1.3 熔断器短路保护电器 熔体额定电流（1.52.5）电动机额定电流（轻载起动取下限，重载或全压起动取上限） 熔断器额定电流熔体额定电流。反时限特性第26页，共54页。8.1.4 继电器用于接通或断开小容量的电路，即用于控制与保护电路。 按用途分： 控制继电器 保护继电器 按动作原理分：电磁式 感应式 电动式 电子式 热继电器 按输入信号分：电压继电器 电流继电器 中间继电器 时间继电器 速度继电器 第27页，共54页。1）电磁式继电器：电压继电器、电流继电器、中间继电器 电磁式继电器的结构与工作原理结构和工作原理与接触器相似，是由电磁系

12、统、触头系统和释放弹簧等组成。 不需要灭弧装置。电磁式继电器的图形、文字符号 第28页，共54页。 电压继电器 电压继电器反映的是电压信号。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。常用的有欠（零）电压继电器和过电压继电器两种。第29页，共54页。 电流继电器 电流继电器反映的是电流信号，在使用时，电流继电器的线圈和负载串联。其线圈匝数少而线径粗。这样，线圈上的压降很小，不会影响负载电路的电流。 常用的电流继电器有欠电流继电器和过电流继电器两种。欠电流继电器：电路正常工作时，欠电流继电器吸合动作。 当电路电流减小到某一整定值以下时，欠电 流继电路释放，对电路起欠电流保护作用。

13、过电流继电器： 电路正常工作时，过电流继电器不动作。当 电路电流超过某一整定值时，过电流继电路 吸合动作，对电路起过电流保护作用。第30页，共54页。 2）时间继电器 从得到输入信号（线圈的通电或断电）开始，经过一定的延时后才输出信号（触头的闭合或断开）的继电器，称为时间继电器。 时间继电器的延时方式有两种：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：接受输入信号时，瞬时产生相应的输出信号。 当输入信号消失后，延迟一定的时间，输出才 复原。第31页，共54页。表81延时触头的图形符号第32页，共54页。第33页，共54页。发热元件（1

14、）结构：I常闭触点双金属片（2）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。扣板3） 热继电器功能：过载保护返回第34页，共54页。（3）热继电器的符号发热元件常闭触点FRFR串联在主电路中串联在控制电路中第35页，共54页。8.2 电动机的基本保护环节船舶电力拖动控制系统中，继电接触控制系统通常用来完成电动机的起动、制动、反转、调速等自动控制功能。当系统发生各种故障时，控制线路有必要的保护环节，能及时切断主电路，保证电气设备安全。电动机基本保护：短路电流保护过载保护（过电流保护）欠电压保护（包括零电

15、压保护）缺相保护（针对三相交流电机）第36页，共54页。8.2电动机的基本保护环节交流磁力起动器直接起动图8-17 交流磁力起动器第37页，共54页。8.2.1 短路电流保护：由熔断器FU实现。8.2.2 过载保护 长期过载保护由热继电器FR实现； 短时过载保护由过电流继电器KA实现。 （1）过电流保护常用于限流起动的直流电动机和绕线式异步电动机。（2）对于直接起动的鼠笼式异步电动机由于无法设置合适的过电流整定值，一般不用过电流保护，而采用热继电器FR实现长延时过载保护。 起货机、锚机在重负荷高速档广泛采用过电流保护。 第38页，共54页。 零电压和欠电压保护一般可由同一电器来实现。8.2.3

16、 零电压和欠电压保护在由按钮作为主令电器的控制线路中，一般由线路中的接触器兼作零压和欠压保护。 在由主令控制器作为主令电器的控制线路中，必须设置专用的零压和欠压保护电器。一般采用电压继电器来进行零电压和欠电压保护。用作零电压和欠电压保护的继电器和接触器，必须具备高返回系数，吸引线圈的吸合电压一般整定在额定电压的0.80.85之间，释放电压整定在额定电压的0.50.7之间。8.2.4 缺相保护：一般由热继电器实现。第39页，共54页。8.3 控制电路的基本控制环节1）点动控制2）连续控制（自锁控制）3）行程控制4）多地点控制5）互锁控制6）连锁控制7）双位控制8）时间控制第40页，共54页。8.

17、3 控制电路的基本控制环节1）点动控制2）连续控制第41页，共54页。8.3 控制电路的基本控制环节3）行程控制4）多地点控制第42页，共54页。8.3 控制电路的基本控制环节5）互锁控制用于多状态机械或有相互约束的多机械。第43页，共54页。8.3 控制电路的基本控制环节6）连锁控制（KM1得电后KM2才能得电， KM2断电后KM1才能断电）第44页，共54页。8.3 控制电路的基本控制环节7） 双位控制船舶辅锅炉高低水位控制、食品冷库高低温度控制等。 密封容器下部液体量、影响上部空间大小和气压，根据给定的上限液体产生的极限高压和下限液体产生的极限低压来进行自动控制，叫双位控制。 特点：当水

18、位低于HL时水泵电动机自动起动给水；当水位高于HH时水泵停止给水。可减少单位时间内电动机的起停次数。第45页，共54页。8.3 控制电路的基本控制环节7） 双位控制船舶辅锅炉高低水位控制、食品冷库高低温度控制等。双位控制由SP来实现，高低限大小由开关SP的死区大小决定。 被控对象的高限对应于压力开关SP的高压触头的断开值，其低限对应于低压触头的闭合值第46页，共54页。压力继电器SP原理: 气压使波纹管产生顶力，压力升高到低限，压力克服弹力使微动开关6动作；压力升高到高限，微动开关7动作；低于高限7复原；低于低限6复原。动合触点动断触点第47页，共54页。1）手动：SA手动 由SB2、SB1通

19、过KM对M进行起停控制。2）自动：海、淡水压力柜控制水泵起停的是：KP（H）高于HH动作断、KP（L）低于HL动作闭；整定值前者太低、后者太高导致电机起停频繁。第48页，共54页。工作原理： SA自动A设开始水位高于HL、低于HHKP（H）闭、 KP （L）断KM无电主触点断M停。B水位HLKP（L）闭KM通电 KM主触点闭 M起动水泵打水 KM常开辅触点闭自锁 C水位HLKP（L）断 KM自锁M仍运转水泵继续打水 D水位HH KP（H）断KM断电主触点断M停水泵停止打水 E水位HH（HL）KP（H）闭、但KP（L）断KM仍不能通电F水位HL重复上述过程第49页，共54页。8.3 控制电路的基

20、本控制环节8）时间控制应用实例：船舶机舱泵所用的大容量交流电机起动，根据负载和电机容量大小，起动时间不同（510s）；燃油辅锅炉的点火时间控制。通电延时型时间控制断电延时型时间控制第50页，共54页。典型控制线路 图8-24 吊艇机控制电路-电动机的正反转控制手摇传动连锁开关制动器连锁开关第51页，共54页。吊艇机可电动或手动操作。 电动时，先将手摇传动连锁开关复位，触头SQ4闭合，并松开机械制动器，其连锁开关SQ3闭合。按上升按钮SBF，救生艇上升，上升至终点时，机械装置顶开SQ1、SQ2。 制动器连锁开关SQ3可防止机械制动器在制动情况下，电动机接通电源而造成较大的电流和堵转，惟有在制动器

21、松闸时， SQ3才闭合。 手摇传动连锁开关SQ4作为电动和手动连锁保护，手摇控制时，手摇传动的杠杆装置打开SQ4触头使电动机不通电。第52页，共54页。2）海（淡）水柜自动控制电路图8-25海（淡）水柜自动控制电路第53页，共54页。11醉翁亭记 1反复朗读并背诵课文，培养文言语感。2结合注释疏通文义，了解文本内容，掌握文本写作思路。3把握文章的艺术特色，理解虚词在文中的作用。4体会作者的思想感情，理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬，于庆历六年写下岳阳楼记，寄托自己“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”的政治理想。实际上，这次改革，受到贬谪的除了范仲淹和滕子京之外，还有范仲淹改革

22、的另一位支持者北宋大文学家、史学家欧阳修。他于庆历五年被贬谪到滁州，也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期间，欧阳修在滁州留下了不逊于岳阳楼记的千古名篇醉翁亭记。接下来就让我们一起来学习这篇课文吧！【教学提示】结合前文教学，有利于学生把握本文写作背景，进而加深学生对作品含义的理解。二、教学新课目标导学一：认识作者，了解作品背景作者简介：欧阳修(10071072)，字永叔，自号醉翁，晚年又号“六一居士”。吉州永丰(今属江西)人，因吉州原属庐陵郡，因此他又以“庐陵欧阳修”自居。谥号文忠，世称欧阳文忠公。北宋政治家、文学家、史学家，与韩愈、柳宗元、王安石、苏洵、苏轼、苏辙、曾巩合称“唐宋八大家”。后人

23、又将其与韩愈、柳宗元和苏轼合称“千古文章四大家”。关于“醉翁”与“六一居士”：初谪滁山，自号醉翁。既老而衰且病，将退休于颍水之上，则又更号六一居士。客有问曰：“六一何谓也？”居士曰：“吾家藏书一万卷，集录三代以来金石遗文一千卷，有琴一张，有棋一局，而常置酒一壶。”客曰：“是为五一尔，奈何？”居士曰：“以吾一翁，老于此五物之间，岂不为六一乎？”写作背景：宋仁宗庆历五年(1045年)，参知政事范仲淹等人遭谗离职，欧阳修上书替他们分辩，被贬到滁州做了两年知州。到任以后，他内心抑郁，但还能发挥“宽简而不扰”的作风，取得了某些政绩。醉翁亭记就是在这个时期写就的。目标导学二：朗读文章，通文顺字1初读文章，

24、结合工具书梳理文章字词。2朗读文章，划分文章节奏，标出节奏划分有疑难的语句。节奏划分示例环滁/皆山也。其/西南诸峰，林壑/尤美，望之/蔚然而深秀者，琅琊也。山行/六七里，渐闻/水声潺潺，而泻出于/两峰之间者，酿泉也。峰回/路转，有亭/翼然临于泉上者，醉翁亭也。作亭者/谁？山之僧/曰/智仙也。名之者/谁？太守/自谓也。太守与客来饮/于此，饮少/辄醉，而/年又最高，故/自号曰/醉翁也。醉翁之意/不在酒，在乎/山水之间也。山水之乐，得之心/而寓之酒也。节奏划分思考“山行/六七里”为什么不能划分为“山/行六七里”？明确：“山行”意指“沿着山路走”，“山行”是个状中短语，不能将其割裂。“望之/蔚然而深秀

25、者”为什么不能划分为“望之蔚然/而深秀者”？明确：“蔚然而深秀”是两个并列的词，不宜割裂，“望之”是总起词语，故应从其后断句。【教学提示】引导学生在反复朗读的过程中划分朗读节奏，在划分节奏的过程中感知文意。对于部分结构复杂的句子，教师可做适当的讲解引导。目标导学三：结合注释，翻译训练1学生结合课下注释和工具书自行疏通文义，并画出不解之处。【教学提示】节奏划分与明确文意相辅相成，若能以节奏划分引导学生明确文意最好；若学生理解有限，亦可在解读文意后把握节奏划分。2以四人小组为单位，组内互助解疑，并尝试用“直译”与“意译”两种方法译读文章。3教师选择疑难句或值得翻译的句子，请学生用两种翻译方法进行翻

26、译。翻译示例：若夫日出而林霏开，云归而岩穴暝，晦明变化者，山间之朝暮也。野芳发而幽香，佳木秀而繁阴，风霜高洁，水落而石出者，山间之四时也。直译法：那太阳一出来，树林里的雾气散开，云雾聚拢，山谷就显得昏暗了，朝则自暗而明，暮则自明而暗，或暗或明，变化不一，这是山间早晚的景色。野花开放，有一股清幽的香味，好的树木枝叶繁茂，形成浓郁的绿荫。天高气爽，霜色洁白，泉水浅了，石底露出水面，这是山中四季的景色。意译法：太阳升起，山林里雾气开始消散，烟云聚拢，山谷又开始显得昏暗，清晨自暗而明，薄暮又自明而暗，如此暗明变化的，就是山中的朝暮。春天野花绽开并散发出阵阵幽香，夏日佳树繁茂并形成一片浓荫，秋天风高气爽

27、，霜色洁白，冬日水枯而石底上露，如此，就是山中的四季。【教学提示】翻译有直译与意译两种方式，直译锻炼学生用语的准确性，但可能会降低译文的美感；意译可加强译文的美感，培养学生的翻译兴趣，但可能会降低译文的准确性。因此，需两种翻译方式都做必要引导。全文直译内容见我的积累本。目标导学四：解读文段，把握文本内容1赏析第一段，说说本文是如何引出“醉翁亭”的位置的，作者在此运用了怎样的艺术手法。明确：首先以“环滁皆山也”五字领起，将滁州的地理环境一笔勾出，点出醉翁亭坐落在群山之中，并纵观滁州全貌，鸟瞰群山环抱之景。接着作者将“镜头”全景移向局部，先写“西南诸峰，林壑尤美”，醉翁亭坐落在有最美的林壑的西南诸

28、峰之中，视野集中到最佳处。再写琅琊山“蔚然而深秀”，点山“秀”，照应上文的“美”。又写酿泉，其名字透出了泉与酒的关系，好泉酿好酒，好酒叫人醉。“醉翁亭”的名字便暗中透出，然后引出“醉翁亭”来。作者利用空间变幻的手法，移步换景，由远及近，为我们描绘了一幅幅山水特写。2第二段主要写了什么？它和第一段有什么联系？明确：第二段利用时间推移，抓住朝暮及四季特点，描绘了对比鲜明的晦明变化图及四季风光图，写出了其中的“乐亦无穷”。第二段是第一段“山水之乐”的具体化。3第三段同样是写“乐”，但却是写的游人之乐，作者是如何写游人之乐的？明确：“滁人游”，前呼后应，扶老携幼，自由自在，热闹非凡；“太守宴”，溪深鱼

29、肥，泉香酒洌，美味佳肴，应有尽有；“众宾欢”，投壶下棋，觥筹交错，说说笑笑，无拘无束。如此勾画了游人之乐。4作者为什么要在第三段写游人之乐？明确：写滁人之游，描绘出一幅太平祥和的百姓游乐图。游乐场景映在太守的眼里，便多了一层政治清明的意味。太守在游人之乐中酒酣而醉，此醉是为山水之乐而醉，更是为能与百姓同乐而醉。体现太守与百姓关系融洽，“政通人和”才能有这样的乐。5第四段主要写了什么？明确：写宴会散、众人归的情景。目标导学五：深入解读，把握作者思想感情思考探究：作者以一个“乐”字贯穿全篇，却有两个句子别出深意，不单单是在写乐，而是另有所指，表达出另外一种情绪，请你找出这两个句子，说说这种情绪是什么。明确：醉翁之意不在酒，在乎山水之间也。醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。这种情绪是作者遭贬谪后的抑郁，作者并未在文中袒露胸怀，只含蓄地说：“醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。”