電機(jī)與電氣控制1

1、考試題型：判斷題（10*1，）填空題（10*1，）問(wèn)答題（5*6，） 設(shè)計(jì)題（5*10，）電機(jī)直流電機(jī)（并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)）三相異步電機(jī)（電動(dòng)機(jī)）一臺(tái)四極并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，銘牌額定參數(shù)為Pn，葉，nN,電樞回路總電阻心，勵(lì)磁回路 由阻ry。試親：額定負(fù)載時(shí)的電磁功率和電 磁轉(zhuǎn)矩。解：額定負(fù)載時(shí)電磁功率為=EJa先計(jì)算電機(jī)額定電流厶=7TUn再計(jì)算電機(jī)勵(lì)磁電流If = J Vf電樞額定電流乙=In + If 額定電樞電動(dòng)勢(shì)氐=心+ Iara額定電磁轉(zhuǎn)矩:Pm _ Pm 瓦一沁60，Pn 9cul(l)n1 = 60/(4)-臺(tái)四極三相異步電動(dòng)機(jī)，銘牌額定數(shù)據(jù)為：f、NUN ,定子繞組Y形連接。已知額定

2、運(yùn)行時(shí)，定子銅耗P，轉(zhuǎn)子銅耗2，鐵耗卩農(nóng)，機(jī)械損耗卩九，附加損耗& x 試計(jì)算該電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載時(shí)的：（1）同步轉(zhuǎn)速1；（2） /電磁功率Pm； （3）額定轉(zhuǎn)速n； （4）空載轉(zhuǎn)矩門；（5 ： ）轉(zhuǎn)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩廠；（6）電磁轉(zhuǎn)矩T。/p- Pm = Pn + %2 + % + Ps (3) 1 s =字,n = (1 s)7iiPmT _ Pm+Ps0 _ nz flT Pm/2解：(5)1常用低壓電器 M低壓電器的基本知識(shí)電器定義;根據(jù)外界的信號(hào)和要求，自動(dòng)或手動(dòng)接通或初 斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)烏 對(duì)電路或非電路對(duì)象的切換、控制、保護(hù)、檢測(cè)、彳 變換和調(diào)節(jié)用的電氣裝置。二

3、.電器的分類1）按工作電壓等級(jí)高壓電器：交流1200V以上、直流1500V及以上電路 中的電器。低壓電器：用于交流1200V、直流1500V以下電路起 通斷、保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)作用的電器。例如：低壓斷路器、熔斷器、刀開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)等。2）按操作方式手動(dòng)電器：通過(guò)人的操作發(fā)出動(dòng)作指令的電器。如刀開關(guān)、按鈕、轉(zhuǎn) 換開關(guān)?！白詣?dòng)電器：產(chǎn)生電磁吸力而自動(dòng)完成動(dòng)作指令的電器。如低壓斷路器!接觸器、繼電器等。.3）按執(zhí)行功能執(zhí)行電器：完成某種機(jī)械動(dòng)作或傳送功能的電器。如電磁鐵、電磁丿 離合器?？刂齐娖鳎河糜诟鞣N控制電路和控制系統(tǒng)的電器。如繼電器、接觸“ 器、主令開關(guān)。：輔助電器：用于保護(hù)電路及用電設(shè)備的電器

4、。如熔斷器。:4）按工作原理電磁式電器：根據(jù)電磁感應(yīng)原理而動(dòng)作。非電量控制電器：依靠外力或非電量信號(hào)的變化而動(dòng)作。三、常用低壓控制電器接觸器：交流、直流；繼電器：電壓和電流繼電器、時(shí)間繼電器、中間繼電器、熱繼電器、 速度繼電器等；熔斷器、主令開關(guān)等。1低壓控制電器的發(fā)展以繼電器、接觸器為基礎(chǔ)的電氣控制技術(shù)具有相當(dāng)重要的地位?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器、接觸器控制技術(shù)川結(jié)合的產(chǎn)物，其輸入、輸出與低壓電器密切相關(guān)，掌握繼電接觸器搖 制技術(shù)也是學(xué)習(xí)和掌握PLC應(yīng)用技術(shù)必需的基礎(chǔ)。五.電磁式電器的基本結(jié)構(gòu)按工作原理：電磁式電器：電磁機(jī)構(gòu)控制電器動(dòng)作 非電量控制電器：非電磁式控制電器動(dòng)

5、作 電磁式電器由感測(cè)和執(zhí)行兩部分組成。感測(cè)部分（電磁機(jī)構(gòu)）：接受外界輸入的信號(hào)， 使執(zhí)行部分動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)控制的目的。執(zhí)行部分（觸頭系統(tǒng)）:根據(jù)檢測(cè)部分輸出，執(zhí) 行相應(yīng)的動(dòng)作，接通或分?jǐn)嗑€路，實(shí)現(xiàn)控制的目 的。電磁式電器結(jié)構(gòu)示意圖1 主觸點(diǎn)2-常閉輔助觸點(diǎn)3 常開輔助觸點(diǎn)4 動(dòng)鐵心5 線圈丿用來(lái)接通或斷開被控制電 路。熄滅觸點(diǎn)分?jǐn)嚯娏魉查g觸點(diǎn)之間氣隙中 產(chǎn)生的電弧。其它：包括釋放彈簧機(jī)構(gòu)、支架與底座等。丿A按原始狀態(tài)將電磁能轉(zhuǎn)換/ 成機(jī)械能，產(chǎn)生電磁吸力 帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作.J6 靜鐵心7 滅弧罩8 彈簧1電磁機(jī)構(gòu):通過(guò)電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作O原理：當(dāng)電磁線圈通電后，線圈電流產(chǎn)生磁

6、場(chǎng)，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引 銜鐵，并帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，使常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，兩者是聯(lián)動(dòng)的。 當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸點(diǎn)復(fù)原， 即常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合。2 常閉輔助觸點(diǎn)3 常開輔助觸點(diǎn)4 動(dòng)鐵心5 線6 靜鐵心7 滅弧罩8 彈簧2）電磁特性F二丄少s二丄叟2“。S吸力特性：電磁系統(tǒng)的電磁吸力與氣隙的關(guān)系曲線。 說(shuō)明：吸力特性與線圈勵(lì)磁電流種類、線圈連接方 式有關(guān)。當(dāng)空氣氣隙較小，磁場(chǎng)分布均勻時(shí)， 兩鐵芯截面間的電磁吸力的近似計(jì)算公式為： 式中：空氣導(dǎo)磁系鈔A。=4xlO_7H/m當(dāng)s為常數(shù)時(shí)，F(xiàn)與B 2成正比。也可認(rèn)為F與氣隙磁通 成正比。2直流電磁

7、機(jī)構(gòu)的吸力特性電流為常數(shù)（與磁路的氣隙大小無(wú)關(guān)，取決于 線圈的電阻），根據(jù)磁路定律，氣隙磁通與 氣隙磁阻和匝數(shù)的關(guān)系式： 二纓00丄心 Rm貝IJ有：尸乂2乂右乂+6電磁吸力F與氣隙成尸成反比，所以吸力特性為 二次曲線形狀：直流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性結(jié)論：直流電磁機(jī)構(gòu)的電磁吸力在銜鐵閉合前后變化很大；直流電磁機(jī)構(gòu)中的流過(guò)線圈的電流在銜鐵閉合前后不變。交流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性假設(shè)線圈電壓不變，則有：U E = 4.44/N二U4.44 例當(dāng)頻率、匝數(shù)和電壓都為常數(shù)時(shí)，磁通為常數(shù)時(shí): 由=竺*丄,則流過(guò)線圈的電流I隨RR氣隙S的變牝成正住變化。當(dāng)頻率、匝數(shù)和電壓都為常數(shù)時(shí)，磁通為常數(shù):即交流電磁機(jī)構(gòu)的電

8、磁吸力F為常數(shù)o051828交流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性結(jié)論：1）交流電壓線圈在銜鐵閉合前后吸力幾乎不變化（如考慮漏磁通，隨的減少略有增加）。2）交流電壓線圈中的電流在銜鐵閉合前后隨氣隙 的減小5而減小。綜上：銜鐵動(dòng)作與否取決于線圈兩端的電壓。丿 直流電磁機(jī)構(gòu)的銜鐵動(dòng)作不改變線圈電流勺 交流電磁機(jī)構(gòu)的銜鐵動(dòng)作改變線圈電流。：說(shuō)明：銜鐵卡住不能吸合，或者頻繁動(dòng)作，交流電/ 壓線圈可能燒毀。列對(duì)于可靠性要求高，或頻繁動(dòng)作的控制系統(tǒng) 采用直流電磁機(jī)構(gòu)，而不采用交流電磁機(jī)構(gòu)。/ 反力特性：指電磁機(jī)構(gòu)反作用力（阻力）與氣隙的關(guān) 系曲線。電磁機(jī)構(gòu)的反力：作用彈簧、摩擦阻力和銜鐵的重量。電磁機(jī)構(gòu)的反力特性如圖:反

9、力特性與吸力特性的配合F吸略大于F反電磁鐵正常工作時(shí)銜鐵在吸合的過(guò)程中，吸力必須大于反力，但也不能太大否則影響電器的機(jī)械壽命短路環(huán):磁通是交變：銜鐵產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪音，易使電器結(jié)構(gòu) 松散、壽命降低，同時(shí)使觸頭接觸不良，易于熔焊與燒毀。合成后的吸力在任一時(shí)刻都d豆路環(huán)的 短路環(huán)：晟辟的作用，大于反力，消除振動(dòng)和噪聲。三相交流電磁體裝短路環(huán)嗎?ill3電弧的產(chǎn)生和滅弧裝置電弧的產(chǎn)生及危害1）電弧的產(chǎn)生觸點(diǎn)由閉合到斷開時(shí)，當(dāng)電壓超過(guò)1020V和電流超過(guò)80100mA,在拉開的兩個(gè)觸點(diǎn)之間將出現(xiàn)強(qiáng)烈的火花, 實(shí)質(zhì)是氣體放電的現(xiàn)象，通常稱之為“電弧”。根據(jù)電 流性質(zhì)的不同，電弧分交流電弧和直流電弧。2

10、）電弧的危害燒灼觸點(diǎn)，降低電器的壽命和電器工作的可靠性。使觸點(diǎn)的分?jǐn)鄷r(shí)間延長(zhǎng)，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生事故。滅弧裝置滅弧措施：降低電弧溫度和電場(chǎng)強(qiáng)度。常用的滅弧方法有：拉長(zhǎng)電弧、冷卻電弧和電弧分段常用的滅弧裝置：1）磁吹式滅弧裝置（廣泛應(yīng)用于直流接觸器中）磁吹滅弧裝置：利用電弧電流本身滅弧，電弧電流愈大， 吹弧能力也越強(qiáng)。由于直流電弧比交流電弧難以熄滅，直 流接觸器常采用磁吹式滅弧裝置滅弧。2）滅弧柵（常用作交流滅弧裝置）3）滅弧罩（用于交流和直流滅弧） 1-2接觸器接觸器：頻繁地接通或切斷電動(dòng)機(jī)或其它負(fù)載 主電路的一種電磁式控制電器。特點(diǎn)：頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制。分類：接觸器按主觸點(diǎn)通過(guò)的電流種類可分為

11、交流接觸器和直流接觸器。一、交流接觸器1、結(jié)構(gòu)：觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭常開觸頭（動(dòng)合觸頭）常閉觸頭（動(dòng)斷觸頭）電磁系統(tǒng)：動(dòng)、靜鐵芯，吸引線圈和反作用彈簧 滅弧系統(tǒng)：滅弧罩及滅弧柵片滅弧2、工作原理:線圈通電，銜鐵吸合，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；線圈斷電，銜鐵釋放，觸頭恢復(fù) 常態(tài)，常開觸頭斷開，常閉觸頭閉合。為防止鐵心振動(dòng)，需加短路環(huán)。交流接觸器：線圈通以交流電，主觸點(diǎn)接 通、切斷交流主電路。3、交流接觸器特點(diǎn)：交變磁通穿過(guò)鐵心，產(chǎn)全渦流和磁滯損 耗，使鐵心發(fā)熱。 鐵心用硅鋼片沖壓而成以減少鐵損。 線圈做成短而粗的圓筒狀繞在骨架上以 便于散熱。 鐵心端面上安裝銅制的短路環(huán)，以防止 交變磁通

12、使銜鐵產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)和噪聲。 滅弧裝置通常采用滅弧罩和滅弧柵。二、直流接觸器用途：遠(yuǎn)距離通斷直流電路或控制直流電動(dòng)機(jī)的頻繁起停/ 結(jié)構(gòu)：電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置。工作原理：與交流接觸器基本相同。 滅弧系統(tǒng)：磁吹滅?。](méi)有電流過(guò)零點(diǎn)）三、接觸器的符號(hào)T KMKM線圈主觸點(diǎn)常開輔助觸點(diǎn) 常閉輔助觸點(diǎn) 1-3繼電器繼電器是一種根據(jù)電氣量（電壓、電流等）或非電氣量（溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、時(shí)間等）的變化接通或斷開控制電路的自動(dòng)切換電器。電磁式繼電器和接觸器異同點(diǎn):相似點(diǎn)：結(jié)構(gòu)和工作原理相似。不同點(diǎn)：（1）繼電器可對(duì)多種輸入量的變化做出反應(yīng)，而接觸器只 有在一定的電壓信號(hào)下動(dòng)作；（2）繼電器用于切換小電流電

13、路的控制電路和保護(hù)電路，而接觸器是用來(lái)控制大電流電路；（3）繼電器沒(méi)有滅弧裝置，觸點(diǎn)容量小，用于控制電路。 也無(wú)主副觸頭之分。接觸器有滅弧裝置，觸點(diǎn)容量大，用于主電路。繼電器分類：按輸入信號(hào)1壓流率間度電電功時(shí)溫廠電磁式 感應(yīng)式 按工作原理2溫度 電動(dòng)式亀子式作用：控制、放大、聯(lián)鎖、特點(diǎn)：額定電流不大于5A按用途分喪黠蠶保護(hù)和調(diào)節(jié)繼電特性曲線:兒OxX2x吸合值：使銜鐵吸合的電流值（或電壓值）。釋放值：使銜鐵釋放的電流值（或電壓值）ox2：繼電器吸合值，要使繼電器吸合,輸入量必須大于等于兀2X1：繼電器釋放值，要使繼電器釋放，輸入量必須小于等于燈一. 電壓繼電器電壓繼電器：根據(jù)輸入（線圈）電壓

14、大小而動(dòng)作的繼電器。特點(diǎn):線圈并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)，阻抗大。分類：過(guò)電壓繼電器和欠電壓繼電器。欠電壓繼電器KV過(guò)電壓繼電器/KV二、電流繼電器電流繼電器：根據(jù)輸入（線圈）電流大小而動(dòng)作的繼電 器特點(diǎn)：線圈串接于電路中，導(dǎo)線粗、匝數(shù)少、阻抗小。 分類：過(guò)電流繼電器、欠電流繼電器過(guò)流電流繼電器欠流電流繼電器電流繼電器的符號(hào):KIKI過(guò)電流繼電器KI欠電流繼電器三、中間繼電器本質(zhì)上是一種電壓繼電器， 工作原理與接觸器相同，觸頭數(shù) 目比較多。觸點(diǎn)系統(tǒng)中沒(méi)有主、輔觸點(diǎn) 之分，觸點(diǎn)容量相同。熱元件常閉觸點(diǎn)四、熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理來(lái)切斷電路的保/ 護(hù)電器。作用：用來(lái)對(duì)連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)

15、機(jī)進(jìn)行過(guò)載及斷相保護(hù), 防止電動(dòng)機(jī)過(guò)熱而燒毀的保護(hù)電器。圖形和文字符號(hào)FRFR工作原理：加熱元件串接在電動(dòng)機(jī)定子繞組中，其常閉觸 點(diǎn)與接觸器線圈電路串聯(lián)。電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，熱元件產(chǎn)生的熱量不會(huì)使觸點(diǎn)系統(tǒng) 動(dòng)作；當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載，流過(guò)熱元件的電流加大，經(jīng)過(guò)一定的 時(shí)間，熱元件產(chǎn)生的熱量使雙金屬片的彎曲程度超過(guò)一定值 通過(guò)導(dǎo)板推動(dòng)熱繼電器的觸點(diǎn)動(dòng)作（常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸 點(diǎn)斷開）。切斷接觸器線圈電流，使電動(dòng)機(jī)主電路失電。故障排除后，手動(dòng)復(fù)位熱繼電器觸點(diǎn)可以重新接通控制 電路。五、時(shí)間繼電器時(shí)間繼電器是一種根據(jù)電磁原理 或機(jī)械動(dòng)作原理來(lái)實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)系統(tǒng)延 時(shí)接通或斷開的自動(dòng)切換電器。作用：按整定時(shí)間長(zhǎng)短通斷

16、電路按構(gòu)成原理分：電磁式電動(dòng)式空氣阻尼式晶體管式數(shù)字式按延時(shí)方式分：通電延時(shí)型斷電延時(shí)型分類:1、直流電磁式時(shí)間繼電器:有一個(gè)阻尼銅套（在鐵心上），利用電磁阻尼原理產(chǎn)生延時(shí)， 只對(duì)斷電時(shí)起作用，且延時(shí)時(shí)間較短，小于5S。2、空氣阻尼式時(shí)間繼電器：利用空氣阻尼原理，由電磁系統(tǒng)，延時(shí)機(jī)構(gòu)，觸頭系統(tǒng)組成。 可以做成通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型。觸頭有:瞬時(shí)觸頭和延時(shí)觸頭。延時(shí)觸頭：通電延時(shí)型：延時(shí)閉合的常開觸頭。延時(shí)斷開的常閉觸頭。斷開延時(shí)型：延時(shí)閉合的常閉觸頭。延時(shí)斷開的常開觸頭。KT圖形和文字符號(hào)豐沖卒kt*線圈 通電延時(shí)合通電延時(shí)斷 線圈斷電延時(shí)斷斷電延時(shí)合(a) 通電延時(shí)繼電器符號(hào)(b) 斷電延時(shí)繼電器符號(hào)定子、轉(zhuǎn)子和觸頭 動(dòng)作轉(zhuǎn)速：120r/min 復(fù)位轉(zhuǎn)速：100r/minKS六、速度繼電器 作用：用作籠型異步電動(dòng)機(jī)的反接 制動(dòng)控制，又稱反接制動(dòng)繼電器。 根據(jù)速度的大小通斷電路。結(jié)構(gòu)：參數(shù)： 七、熔斷器:作用：作為一種保護(hù)電器，在使用時(shí)串接在被保護(hù)電路中, 起短路和嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)，主要用作短路保護(hù)。:保護(hù)特