第10章电气控制技术

1第10章

电气控制技术10.1常用低压电器10.2三相异步电动机继电接触控制电路10.3可编程控制器10.4异步电动机的电子控制10.5平安用电主要内容210.1常用低压电器主要内容刀开关和熔断器低压断路器剩余电流动作保护装置交流接触器继电器按钮和行程开关3生产机械多数是用电动机拖动的。对电动机的控制主要是起动、停止、正反转、调速等。控制电路应具有过载、短路、断相、欠压等保护功能。控制作用保护作用控制电路的作用

对电动机的控制常要用到开关、继电器及接触器等控制电器——这种控制电路称为继电接触器控制系统。概述4低压电器——指交流1200V、直流1500V以下，用来切换、控制、调节和保护用电设备的电器。按用途分：控制电器和保护电器。按动作性质分：自动电器和手动电器。低压电器的分类：概述51.闸刀开关——手动电器刀片(动触头)刀座(静触头)操作手柄绝缘底板熔断器(保险丝)符号及主要用途起隔离开关的作用，不用于全负荷拉闸。有灭弧罩和断弧刀片的可以带负荷拉闸。对于小负荷负载可用于通断。

刀开关和熔断器abL1L2L3UVWQSQS胶盖大功率隔离开关单极三极62.熔断器由熔体、外壳、支座等组成；有插入式、螺旋式、管式、快速熔断器等。是保护电器，起短路保护作用熔体额定电流IfuN的选择(1)无冲激〔起动〕电流的电路：(2)有冲激电流的电路：(3)对于供电干线上的熔断器，且有多台电动机时：符号图FU

刀开关和熔断器其中：Ismax为最大电动机的起动电流；第二项为该干线上其他负载电流的总和。IS表示负载冲击电流值，K为计算系数。对单台电动机，起动时间在8s以下，K=0.3~0.5；假设起动频繁，且起动时间较长，K=0.5~0.673.转换开关〔组合开关〕主要用途同时控制多条路的通断。控制小功率电机的起动、停止、正反转。多速电机的变极对数调速。用于自动—手动方式切换。一只电表测量多路电量的转换。

刀开关和熔断器符号8也叫自动空气断路器或空气开关，可实现短路、过载和失压保护。是常用的多功能低压电器。释放弹簧主触点连杆装置锁钩过流脱扣器欠压脱扣器电磁铁衔铁辅助触点工作过程：过载保护、欠压保护

低压断路器原理图QF符号图×××9也称为漏电保护器—当用电器漏电时会自动掉闸断电

剩余电流动作保护装置按动作结构分为：直接动作式、间接动作式两种直接动作式：漏电信号直接作用于脱扣器使其掉闸断电。间接动作式：漏电信号经放大、蓄能等环节处理后使脱扣器动作掉闸。特点：对脱扣器的灵敏度要求较低，电磁铁结构简单、工艺要求较低。需要工作电源，动作特性与电源电压有关，也称为电子式漏电保护装置。

特点：不需要工作电源，动作特性与电源电压无关。但结构复杂、工艺要求高，脱扣器要有很高的动作灵敏度

根据工作原理分为：电压型、电流型、脉冲型三种10漏电保护电器工作原理(三相四线制)在未出现漏电时，根据KCL得

剩余电流动作保护装置用电器环形铁心UVWNQFTA中间环节二次绕组二次绕组感应电动势为零，即+-漏电保护器正常供电。当出现漏电或有人触电时，根据KCL得二次绕组产生感应电动势，经中间环节处理，驱动主开关QF自动跳闸，切断故障电路，从而实现保护。IK为漏电电流TL11常用漏电保护电器二极三线三极四线〔三火一零〕三极三线〔三火〕单极二线

剩余电流动作保护装置内部原理图12图形符号弹簧动触点静触点常闭触点(动断触点)常开触点(动合触点)动合动断主触点KM动铁心静铁心电磁线圈辅助触点电磁线圈KMKMKM触点额定电流：灭弧罩线圈额定电压：10A、20A、40A、75A、100A、150A、250A、400A、600A380V、220V、127V、110V、36V

交流接触器是利用电磁吸力动作的控制电器131.中间继电器图形符号动合动断线圈KAKA

继电器是一种自动电器。输入量可以是电压、电流、温度、时间、速度、压力等非电量，输出是触点的动作信号。结构：结构工作原理与交流接触器相同，区别是电磁系统小，触点数量多，触点容量小。用途：一是传递信号，同时控制多个电路；二是直接用来控制小功率电器设备的通断。KA142.时间继电器—触点延时接通或断开的继电器〔1〕空气阻尼型时间继电器〔通电延时〕进气孔排气孔延时调节螺钉上气室下气室橡皮膜活塞杆释放弹簧托板杠杆恢复弹簧衔铁线圈延时动作触点瞬时动作触点123456瞬时动合触点继电器线圈KT瞬时动断触点延时闭合动合触点延时断开动断触点延时断开动合触点延时闭合动断触点

继电器15〔2〕场效晶体管时间继电器(电子型继电器〕S~D3D1D2D4D5R1R2R3R4R5R6R7RP1RP1R8R9C1C2C3HLKT3T1T2DGSKRS特点：延时范围宽、精度高、体积小、耐冲击和振动、调节方便、寿命长。

继电器123通电延时动作型当用于延时关闭时用触点1和3；当用于延时开启时用触点1和2.延时结束指示两对触点继电器延时时间设定163.热继电器和电子式电动机保护电器图形符号动合动断辅助触点发热元件FRFRFR整定电流调节范围：常闭触点双金属片导板发热元件〔1〕热继电器——用于过载保护FR66%～100%当电流超过额定电流20%时，热继电器在20min内动作；超过额定电流越大，动作时间越短。电流整定

继电器常开触点173.热继电器和电子式电动机保护电器I/U变换信号处理电流互感器〔2〕电子式电动机保护器原理框图

继电器过流设定起动时间设定不平衡度设定比较报警动作UVWFUKMKMQSKM3∽工作示意图保护器184.固态继电器(SSR)：无触点继电器外电源S

继电器集成触发电路功率器件R1DT1RCT2RL+-+-直流电源~~+-~~SSR输入输出特点：没有机械触点，不会产生电弧，故其工作频率、耐冲击能力、可靠性、使用寿命、噪声等技术指标优于电磁式继电器。根据负载电源分为：交流和直流两种。19例题10.1.1图为交流固态继电器组成的三相异步电动机控制电路，分析功能。A固态继电器SSR应用解：+当A＝1时，电动机不转。SSR2-+SSR3-+SSR4-+SSR5-+SSR1-B+UCCR11&&UVWM3∽当A＝0时，电动机转动。转向由B端控制。假设B＝1时，SSR1、SSR3、SSR5导通，电动机正转。假设B＝0时，SSR1、SSR2、SSR4导通，电动机反转。结论:是三相异步电动机正反转控制电路A：启停控制B：正反转控制G1G2G3G4201.按钮——手动电器有自复位式、自锁式；单触点式、复合式等。图形符号按帽弹簧动触点静触点常闭触点(动断触点)常开触点(动合触点)动合按钮动断按钮复合按钮SBSBSB}

按钮和行程开关212.机械式行程开关——又称限位开关图形符号动合触点动断触点STST

按钮和行程开关223.接近开关——无触点的行程开关K

按钮和行程开关信号处理振荡器比较器驱动基准K感应头检测体金属板停振型接近开关方框图234.微动开关

按钮和行程开关常有：按钮短行程式、按钮大行程式、按钮特大行程式、滚轮按钮式、簧片滚轮式、杠杆滚轮式、短动臂式、长动臂式等。是一种行程很小、瞬时动作的主令电器。是一种施压促动的快速开关，又叫灵敏开关。结构原理图2410.2三相异步电动机

接触器控制电路主要内容直接起动和正、反转控制电路时间控制和行程控制电路251.直接起动控制电路电路功能：全压起动运转、停止；具有短路保护功能；具有失压保护功能；具有欠压保护功能；电路分为：主回路、控制回路

直接起动和正反转控制SBPSBTKMFRFRFUL1M3~L2L3KMKMQS具有过载保护功能；如不接自锁触点就成为点动控制动合自锁触点26

直接起动和正反转控制SBPSBTKMFRFRFUL1M3~L2L3KMKMQS两地控制电路SBP1SBT1将两地的起动按钮并联；将两地的停止按钮串联。接线方法272.正反转控制电路

直接起动和正反转控制SBPSBFKMFFRFRFUL1M3~L2L3KMFKMFQSSBRKMRKMFKMRKMRKMRSBF为正转起动按钮；SBR为反转起动按钮。KMF为正转控制接触器；KMR为反转控制接触器。动断互(联)锁触点动断互(联)锁触点28

时间控制和行程控制1.时间控制电路SBPSBTKM1FRFRFUL1M3~L2L3KM1U1QSKMYKMΔKTKM1KTKTKMYKMΔKMΔKMΔKMYU2V1V2W1W2三相异步电动机Y—Δ起动控制电路延时断开动断触点延时闭全动全触点29

时间控制和行程控制2.行程控制电路车床工件自动往复运动控制电路SBPSBFKMFFRFRFUL1M3~L2L3KMFKMFQSSBRKMRKMFKMRKMRKMRST1ST2ST3ST4ST1ST2向左向右ST1ST2ST3ST4向左向右ST3、ST4是极限位置保护行程开关。3010.3可编程控制器主要内容可编程控制器的结构和工作原理可编程控制器的根本指令和编程可编程控制器应用举例3110.4异步电动机的电子控制主要内容异平电动机的软起动异步电动机的变频调速3210.5平安用电主要内容触电方式保护接地和保护接零电气防火和防爆静电的防护33人体触电：人体的某个部位触及到了带电的导体，称为人体触电。发生人体触电的因素：人体直接接触带电的导体；因电器设备绝缘老化，人体接触到暴露出来的带电体；人体接触到漏电的电器设备外壳。触电对人体的伤害：电伤，即人体外表受到的损伤，如烧伤；电击，即电流通过人体，使人体内脏和神经系统受到损伤；引发二次事故。

触电方式34决定触电对人体伤害的因素当电流较小时，人体有麻木、疼痛的感觉；当电流增大时，会引起颤抖、刷痛、肌肉僵化、呼吸困难、心脏停跳等病症，乃至失去知觉而死亡1.电流大小对伤害程度的影响通过人体的电流与触电电压和人体阻抗有关；人体阻抗包括体内阻抗和皮肤阻抗两局部；皮肤阻抗远大于体内阻抗；人体阻抗是非线性的。一般人体对电流的反响当人体通达电流小于0.5mA时，人体无感觉；当电流超过0.5mA时，一般人会有感觉；当电流超过10mA，触电时间超过10秒，可使人体产生肌肉收缩、呼吸困难、心脏功能紊乱等生理反响；人体通过100mA电流，能致人死亡。

触电方式35触电时间愈长，后果愈严重。2.触电时间对伤害程度的影响通过人体的电流频率为40~60HZ时，最为危险；在20~400HZ范围内，危险性较大；低于20HZ或高于400HZ时，危险性相对较小；直流比交流危险性小。当电流通过心脏会引起心室颤抖而死亡，较大电流会使心脏立即停止跳动；当电流通过中枢神经系统时，会引起中枢神经失调而窒息死亡；当电流通过头部时，将导致昏迷，严重时会造成死亡；当电流通过脊髓时，会造成截瘫。3.电流流经途径对伤害程度的影响4.电流类别对伤害程度的影响

触电方式36〔1〕中性点接地系统的单相触电常见的触电方式有：〔2〕中性点不接地系统的单相触电〔3〕两相触电〔4〕接触到漏电的电器设备外壳L1L2L3L1L2L3L1L2L3

触电方式与高压带电体距离过近〔小于平安距离〕；跨步电压对人体的伤害；大气过电压造成的人身触电事故〔雷电〕。另外的触电方式有：371.保护接地平安规程规定：接地电阻不得大于4Ω。

保护接地：将电气设备的金属外壳或构架与大地可靠连接，以防止因漏电而可能发生的触电。保护接地

保护接地和保护接零Rd保护接地：适用于中性点不接地三相供电系统。382.保护接零——适用于中性点接地的供电系统在中性点接地的三相四线制系统中，为了防止触电事故，把电气设备的外壳或构架与系统的零线〔中性线〕相连，称为保护接零。保护接零N

保护接地和保护接零三相五线制供电系统NPEL1L2L3工作中性线保护中性线39电气设备正常运行时，会产生弧光和火花。如电动机运转时，换向器会不断产生火花；电焊作业时，会产生温度很高的弧光；拉开闸刀时，会产生弧光和火花；在事故情况下，如短路、熔断器熔断会产生火花。弧光和火花遇到可燃物，就会引起着火；电气设备因运行会发热，有些易燃物，被电气设备的外表高温烘烤，会产生自燃而引起火灾。电气爆炸的原因主要有两种：〔1〕周围环境有爆炸性混合物，在危险温度或电火花作用下引起爆炸。〔2〕充油设备〔如油侵式电