任務(wù)4電動機的控制(2)

1、任務(wù)4.4電動機的控制4.4.1控制電器介紹1. 概述設(shè)備不僅需要有驅(qū)動（動力）設(shè)備。而且還需要一套控制裝置，對各類電器，用以實現(xiàn) 各種工藝要求。對電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用起控制、調(diào)節(jié)、檢測、轉(zhuǎn)換及保護(hù)作用的 電工器械稱電器。工作在交流電壓1200V，或直流電壓1500V及以下的電路中起通斷、保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)作用的電器產(chǎn)品叫做低壓電器?？刂齐娖饔猛緩V泛，品種繁多。為了了解這 些控制電器，從以下幾個方面對其分類。（1）按工作的電壓等級分類。按工作的電壓等級可分為高壓電器和低壓電器。高壓電器用于交流1200V、直流電壓1500V及以上電路的電器。例如汽車的點火系統(tǒng)的高壓線路。 低壓電器用于交流

2、電壓1200V、直流電壓1500V及以下電路中起通斷、保護(hù)、控制或調(diào)解作用的電器。例如接觸器和繼電器等。（2）按操作方式分類。按操作方式分為手動電器和自動電器。手動電器是靠人手操作 發(fā)出動作指令的電器。例如刀開關(guān)、按鈕等。自動電器是依靠指令或物理量（例如電流、電 壓、時間、速度等）變化而自動動作的電器。例如接觸器、繼電器等。（3）按用途分類。按用途分為控制電器、配電電器、主令電器、保護(hù)電器和執(zhí)行電器?？刂齐娖饔糜诟鞣N控制電路和控制系統(tǒng)的電器。配電電器用于電能的輸送和分配的電器。主令電器用于自動控制系統(tǒng)中發(fā)出動作指令的電器，如按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。保護(hù)電器用于保護(hù)電路及用電設(shè)備的電器，如熔斷器、熱繼

3、電器等。執(zhí)行電器用于完成某種動作或傳送功能的 電器。2. 刀開關(guān)刀開關(guān)一般用于不頻繁操作的低壓電路中，用作接通和切斷電源，或用來將電路與電源隔離，有時也用來控制小容量電動機的直接起動與停機。如圖4-45是刀開關(guān)的典型結(jié)構(gòu)。為了使用方面和減少體積，在刀開關(guān)上安裝熔體（熔斷絲）或熔斷器，組成兼有通斷電路和保護(hù)作用的開關(guān)電器，如膠蓋開關(guān)、熔斷器式刀開關(guān)等。安裝開關(guān)時，在垂直安裝時， 手柄向上合為接通電源，向下拉為斷開電源， 不能反裝。電源線接在靜觸點上，負(fù)載線應(yīng)接在與閘刀相連的端子上。對有熔斷絲的刀開關(guān)，負(fù)載線應(yīng)接在閘刀下側(cè)熔斷絲的另一端，確保刀開關(guān)切斷電源后閘刀和熔斷絲不帶電。汽車電源總開關(guān)主要用

4、于切斷蓄電池與外電路的連接，以防止汽車停駛過程中蓄電池經(jīng)電源開關(guān)主要有閘刀式和電磁式兩種。外電路漏電。電源開關(guān)主要有閘刀式和電磁式兩種。電磁式使用較少。 閘刀式電源總開關(guān)如圖4-46所示。刀開關(guān)的圖形符號及文字符號如圖4-50所示。三極單級圖4-47刀開關(guān)的圖形符號及文字符號3 .組合開關(guān)組合開關(guān)又叫轉(zhuǎn)換開關(guān)，是一種轉(zhuǎn)動式的刀開關(guān)，主要用于接通或切斷電路、換接電源、 控制小型鼠籠式三相異步電動機的起動、停止、正反轉(zhuǎn)或局部照明。常用的產(chǎn)品有HZ5、HZ10和HZ15系列。HZ5系列是類似萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的產(chǎn)品。組合開關(guān)有若干個動觸片和靜觸片，分別裝于數(shù)層絕緣件內(nèi)，靜觸片固定在絕緣墊板上，動觸片裝在轉(zhuǎn)

5、軸上，隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而變更通、斷位置。如圖4-48所示。(a)實物汽車上各種電氣控制系統(tǒng)的工作均受控于開關(guān)。 正常工作。汽車電氣開關(guān)有組合開關(guān)和單體開關(guān)， 車的性能和乘坐舒適性，若采用較多的單體開關(guān), 很多功能相近的控制系統(tǒng)的開關(guān)組合在一起， 合開關(guān)、司機位門組合開關(guān)等。汽車組合開關(guān)如圖(b)結(jié)構(gòu)示意圖 圖4-48 組合開關(guān)結(jié)構(gòu)開關(guān)的狀態(tài)決定汽車各種電氣系統(tǒng)能否 現(xiàn)代小汽車多采用電氣系統(tǒng)，用于提高汽 汽車內(nèi)部布置會很亂，因此，現(xiàn)代汽車將(c)符號如燈光系統(tǒng)組合開關(guān)、音響組合開關(guān)、空調(diào)組4-49所示。2(b)司機位門組合開關(guān)(a)燈光系統(tǒng)組合開關(guān)圖4-49汽車組合開關(guān)(d)座椅組合開關(guān)4-50所示。

6、汽車上有一個多功能組合開關(guān)，它將照明開關(guān)、信號開關(guān)等開關(guān)組合為一體，安裝在駕駛員操縱的轉(zhuǎn)向柱上。如圖5.點火開關(guān)點火開關(guān)主要用來控制常用電器的電源電路和點火電路，另外還控制發(fā)電機磁場電路、儀表電路、預(yù)熱、起動電路以及一些輔助電器等，一般都是具有自動復(fù)位起動擋位的多擋開關(guān)并配有鑰匙以備停車時鎖住。因此又稱為鑰匙開關(guān)。圖4-51所示為點火開關(guān)。常用的點火開關(guān)多為三擋位、四擋位或五擋位。三擋位點火開關(guān)有“OFF”（斷）或“LOCK ”（鎖住轉(zhuǎn)向盤）、“ON ”（通）和“ ST”（起動）3個擋位；四擋位點火開關(guān)則 在“OFF”和“ON”之間增加了一個“ ACC”（專用輔助電器，如收音機、點煙器）擋；

7、而五擋點火開關(guān)則在“ ON ”和“ ST”之間加了一檔“ HEAT ”（預(yù)熱）擋，用于柴油發(fā) 動機冷車啟動前的預(yù)熱。如圖4-52所示是五擋位點火開關(guān)在電路圖上通常采用觸刀擋位圖法和表格法來表示。點火開關(guān)的三種表示方法。一些進(jìn)口汽車和國內(nèi)生產(chǎn)的轎車其點火開關(guān)通常還設(shè)有轉(zhuǎn)向盤鎖止（LOCK ）擋，當(dāng)點火開關(guān)轉(zhuǎn)至LOCK擋時，轉(zhuǎn)向盤被鎖止。這些點火開關(guān)各擋的位置通常是按LOCK、OFF、ACC、ON、ST （順時針旋轉(zhuǎn)）的順序排列。大多數(shù)汽車的點火開關(guān)安裝在轉(zhuǎn)向柱管上（圖 4-53和圖4-54），以便停車時鎖止轉(zhuǎn)向盤。山源 近年來，有很多汽車采用按鈕式點火開關(guān)，并將其安裝在儀表板臺板上（圖4-55和

8、圖4-56）。將鑰匙插入點火開關(guān)后，輕按一下按鈕即可接通汽車電源，稍長時間按下按鈕則可 起動發(fā)動機，再按一下按鈕即可熄火。5.按鈕按鈕是在自動控制系統(tǒng)中，發(fā)出主令的電器。按鈕的觸點分常閉觸點（動斷觸點）和常 開觸點（動合觸點）兩種。按鈕按下時，常閉觸點斷開，常開觸點閉合；松開后，依靠復(fù)位 彈簧使觸點恢復(fù)到原來的位置。如圖 4-57所示。II耳一常閉 i二 r 帥占 U 蠶（a）實物（b）結(jié)構(gòu)示意圖制齟 !L-J-I常開趨復(fù)硼（C）符號圖4-57 按鈕6.熔斷器通過熔斷器俗稱保險絲， 它在電路中起保護(hù)作用， 當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載故障時, 熔體的電流勢必超過一定的額定值，使熔體發(fā)熱，當(dāng)達(dá)到熔點

9、溫度時，熔體某處自行熔斷， 從而分?jǐn)喙收想娐贰Ｈ蹟嗥髦饕扇垠w和熔座兩部分組成。熔體由低熔點的金屬材料(鉛、 錫、鋅、銀、銅及合金)制成絲狀或片狀。熔斷器的結(jié)構(gòu)如圖4-58所示。(a) S璃背式圖4-58熔斷器的結(jié)構(gòu)但在則不到1s即會熔熔斷器性能要求:熔斷器用于對局部電路進(jìn)行保護(hù),能長時間承受額定電流負(fù)載,超過額定負(fù)載25%的情況下，約3min熔斷，而在超過額定負(fù)載 100%時， 斷。結(jié)構(gòu)一定時，流過熔斷絲電流越大，熔斷時間越短。形成熔斷器盒。并且用不為便于檢查和更換熔斷器，常將汽車上各電路的熔斷器集中安裝在一起， 如圖4-59所示。同時，在熔斷器盒蓋上注明各熔斷器的名稱、額定電流和位置， 同

10、的顏色來區(qū)別熔斷器的容量。圖4-59熔斷器盒7.易熔線易熔線又稱FUL電線，是截面積小于被保護(hù)電路導(dǎo)線的可長時間通過額定電流的銅線或鋁合金導(dǎo)線，用于保護(hù)總體線路或較重要電路。易熔線與一般熔絲不同之處在于其熔斷反應(yīng)較慢，且導(dǎo)線的形式也不同。 易熔線由多股絞合線外包耐熱性能好的絕緣護(hù)套制成，與普通低壓導(dǎo)線相比更為柔軟，一般長度為50mm200mm。通常接在電路起始端，即蓄電池正極端附近。易熔線如圖 4-60所示。當(dāng)線路中有超過額定電流數(shù)倍的電流時，易熔線首先熔斷(熔斷過程較長)，用于保護(hù)重要電路，如北京切諾基設(shè)有五股易熔線，分別保護(hù)充電電路、預(yù)熱加熱器、霧燈、燈光及 輔助電路。標(biāo)稱容量/A橫截面積

11、/mm2額定電流/A5s熔斷電流/A顏色200.313150藍(lán)400.520200綠600.8525250紅801.2533300黑必須先找易熔線易熔線的外套要耐熱、絕緣性能良好(如玻璃絲)，且不能捆綁。上0(a)易熔線實物(b)符號圖4-60易熔線國產(chǎn)易熔線的規(guī)格如表4-2所示。日本易熔線的規(guī)格如表4-3所示。表4-2國產(chǎn)易熔線的規(guī)格標(biāo)稱容量/A橫截面積/mm額定電流/A5s熔斷電流/A顏色200.313150棕400.520200綠600.8525250紅801.2533300黑表4-3日本易熔線的規(guī)格使用易熔線時應(yīng)注意： 易熔線熔斷時，一定是主電路和大電流電路發(fā)生故障， 出短路的原因，排

12、除故障。不能隨意更換比規(guī)定容量大的易熔線或者用粗導(dǎo)線代替。 的四周不能用聚四氟乙烯塑料帶包扎 。8.斷路器斷路器用于正常工作時容易過載的電路中，原理是利用雙金屬片受熱變形使觸點分離。與易熔線和熔斷器相比， 易熔線和熔斷器是一次性保險裝置，當(dāng)電路中電流超過熔體的熔斷電流時，會自行熔化斷開電路。斷路器是重復(fù)性保險裝置，當(dāng)電路過載或短時，斷路器就會自行切斷電路，經(jīng)一段時間冷卻后， 又自行接通電路。特點是可重復(fù)使用。按作用形式分兩類，如圖4-61所示。(1) 手動式斷路器。過載變形自動切斷，冷卻后自動復(fù)位，如此反復(fù)直到電路不過載 (報警與限流)。如圖4-61 ( a)所示為手動式斷路器，當(dāng)電流較大時，

13、雙金屬片受熱彎曲使 觸點分開，分?jǐn)嚯娐贰Ｆ渲?，按鈕為復(fù)位開關(guān)。螺釘可以調(diào)節(jié)，用于整定動作電流。排除故障后，須按下按鈕手動復(fù)位。(2) 自動復(fù)位式斷路器。如圖 4-61( b)所示為自動復(fù)位式斷路器，多用于拉桿式燈 光開關(guān)，當(dāng)電流過載時，雙金屬片自動地“分一合一分，”。造成燈光的閃爍，提示線路故障。if*成閉件點裁開4O常開觸頭0(b)雙輪旋轉(zhuǎn)式(a)單輪旋轉(zhuǎn)式圖4-62 行程開關(guān) # #尹世A b(c)結(jié)構(gòu)示意圖(b)自動復(fù)位式斷路器(a)手動式斷路器I、9-接線柱；2、8-靜觸點；3-雙金屬片動觸點；4-絕緣外套；5-按鈕；6-彈簧；7-復(fù)位墊圈；10- 鎖緊螺母；11-調(diào)整螺釘圖4-61斷

14、路器結(jié)構(gòu)9.行程開關(guān)行程開關(guān)又叫限位開關(guān)，是一種根據(jù)行程位置實現(xiàn)線路切換的主令電器。用作電路的限位保護(hù)、行程控制、自動切換等。結(jié)構(gòu)與按鈕類似，但其動作要由機械撞擊推桿，利用機械 運動部件的碰撞來控制觸頭動作，而使電路通斷，如圖4-62所示。圖4-63是行程開關(guān)的符號。/冷常閉觸頭I /I /叫斗7(a)常開觸點(b)常閉觸點(a )復(fù)合觸點圖4-63行程開關(guān)的符號10.交流接觸器接觸器是一種自動開關(guān)，是電力拖動中主要的控制電器之一，它分為直流和交流兩類。其中，交流接觸器常用來接通和斷開電動機或其他設(shè)備的主電路。圖4-64是交流接觸器的主要結(jié)構(gòu)圖。接觸器主要由電磁鐵和觸頭兩部分組成。它是利用電磁

15、鐵的吸引力而動作的。當(dāng)電磁線圈通電后，吸引山字形動鐵芯(上鐵芯)，而使常開觸頭閉合。主觸頭 U 二. LJ.yij 州 I鐵芯圖4-64接觸器工作原理圖根據(jù)用途不同，接觸器的觸頭分主觸頭和輔助觸頭兩種。 輔助觸頭通過的電流較小， 常 接在電動機的控制電路中；主觸頭能通過較大電流，常接在電動機的主電路中。女0CJI0-20型交流接觸器有三個常開主觸頭和四個輔助觸頭(兩個常開，兩個常閉)。當(dāng)主觸頭斷開時，其間產(chǎn)生電弧，會燒壞觸頭，并使電路分?jǐn)鄷r間拉長，因此，必須采 取滅弧措施。通常交流接觸器的觸頭都做成橋式結(jié)構(gòu)，它有兩個斷點，以降低觸頭斷開時加在斷點上的電壓，使電弧容易熄滅，同時各相間裝有絕緣隔板

16、，可防止短路。在電流較大的接觸器中還專門設(shè)有滅弧裝置。接觸器的電路符號見圖 4-65。常開KM常閉KM(a)接觸器線圈(b)主觸頭(用于主電路)(C)輔助觸頭(用于控制電 路)圖4-65接觸器電路符號CJIO系列接觸器的在選用接觸器時，應(yīng)注意它的額定電流、線圈電壓及觸頭數(shù)量等。主觸頭額定電流有 5、10、20、40、75、120A等數(shù)種。4.4.2三相異步電動機的直接啟動如圖4-66所示是異步電動機直接啟動控制線路圖。接通電源開QS,按下啟動按鈕SBi,則電流路徑為：C相7按鈕SBi和接觸器KM 7 KM吸引線圈7 FR常閉觸點A相接觸器KM吸引線圈得電，使所有動合觸點閉合，電動機得電而開始向

17、一個方向旋轉(zhuǎn)起動。當(dāng)放開SBi按鈕時，由于并聯(lián)在其兩端的接觸器KM對輔助動合觸點已閉合，故而不影響接觸器KM吸引線圈得電，電動機正常運轉(zhuǎn)。接觸器KM這一對輔助動合觸點的作用稱為自鎖，而這對輔助動合觸點亦稱為自鎖觸點。如欲使電動機停轉(zhuǎn)，只要按下停止按鈕SB2，便可切斷接觸器吸引線圈的通電回路，失電而使動合觸點斷開，電動機失電停轉(zhuǎn)。ABC圖4-66三相異步電動機直接啟動控制線路圖 該電路具有三種保護(hù)作用:FU擔(dān)任。吸引線圈擔(dān)任。吸引線圈因電源電壓過低而不能克服彈簧作用吸引動鐵 從而影響(1) 短路保護(hù)作用 一一熔斷器(2) 欠壓保護(hù)一一接觸器KM 當(dāng)電源電壓低于額定電壓值時，芯，故而不能使動合觸點

18、閉合，從而避免了電源電壓過低而造成電動機轉(zhuǎn)矩下降，電動機的正常運轉(zhuǎn)。(3) 過載保護(hù)一一熱繼電器FR擔(dān)任。打開KM，電動機失電停轉(zhuǎn)，從當(dāng)電動機過載時造成電流過大，從而使熱繼電器通過發(fā)熱元件而使雙金屬片動作，F(xiàn)R的常閉觸點，切斷了接觸器吸引線圈的供電，打開動合觸點 而避免了電動機的損壞。要求按下按鈕，電動機轉(zhuǎn)動;4.4.3三相異步電動機的點動或連續(xù)控制控制線路 生產(chǎn)實際中，有時需要點動控制，如車床夾件的調(diào)整狀態(tài)，而放開按鈕，電動機便要停止。按要求只要將上述線路中自鎖回路切斷即可。如圖4-67所示即為三相異步電動機的點動或連續(xù)控制線路圖。此電路既能點動控制， 又能直接連續(xù)控制。按下點動按鈕SBi，

19、其動斷、動合觸點聯(lián)動(如圖中虛線連接)，接觸器KM吸引線圈經(jīng)SB動合觸點通電后，電動機運轉(zhuǎn)，此時 SB動斷觸點切斷接觸器 KM的 自鎖回路。釋放 SB按鈕后，接觸器 KM吸引線圈失電而使電動機停轉(zhuǎn)。若按下按鈕 SBi, 便可連續(xù)工作。4.4.4三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制線路在生產(chǎn)上，許多機械都要有正、 反兩個方向的運動。這就要求拖動的電動機能夠?qū)崿F(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。從三相異步電動機工作原理中知道，只要換接定子繞組三相電源進(jìn)線中的任意兩根線即可實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。如圖 4-68所示即為其控制線路。ABC KM圖4-68 電動機正、反轉(zhuǎn)控制線路其過程是：先合上電源開關(guān) QS,再按以下步驟操作。1.正轉(zhuǎn)按下正轉(zhuǎn)按鈕

20、SBi，電流路徑為：B相7停止鈕 SB37 SB2鈕動斷觸點7 SBi鈕動合觸點7接觸器 KM2輔助動斷觸點7接 觸器KM 1吸引線圈7熱繼電器 FR動斷觸點7 C相7輔助動合觸點 KM 1閉合7自鎖7接觸器KM 1吸合7主動合觸點2.停止按下停轉(zhuǎn)按鈕SB3, 而停轉(zhuǎn)。3.反轉(zhuǎn)按下反轉(zhuǎn)按鈕SB2,KM 1閉合7電動機得電正轉(zhuǎn)7輔助動斷觸點KM 1斷開切斷接觸器KMi吸引線圈回路，使接觸器 KMi釋放，電動機失電電動機便反轉(zhuǎn)，其工作過程請自行分析。在電動機正、反轉(zhuǎn)電路中，接觸器KMi和KM2是不允許同時接通的，否則會造成電源短路、接觸器主動合觸點燒壞等事故。為了保證電路能正常工作，電路采用了互鎖

21、保護(hù)，即接觸器KM 1吸合時，不允許接觸器 KM2得電吸合；而接觸器 KM 2吸合時，也不允許接觸 器KM 1得電吸合。電路中采用了以下兩重互鎖保護(hù)電路。（1）接觸器互鎖。分別將接觸器的輔助動斷觸點接入另一接觸器的控制回路。當(dāng)接觸器KM 1得電吸合時，其輔助動斷觸點打開， 切斷了接觸器 KM 2吸引線圈的電路， 保證KM2 不能吸合。同樣，接觸器 KM1的吸引線圈也串入接觸器 KM2的輔助動斷觸點，實現(xiàn)互鎖。（2）按鈕互鎖。正、反轉(zhuǎn)按鈕將各自聯(lián)動的動斷觸點串入對方控制線路，當(dāng)按下正轉(zhuǎn)按鈕SB1時，其動斷觸點先切斷了反轉(zhuǎn)控制電路，然后動合觸點再接通正轉(zhuǎn)控制電路（見按鈕結(jié)構(gòu)圖）。同理，反轉(zhuǎn)按鈕 S

22、B2按下時，先切斷了正轉(zhuǎn)控制電路，再接通反轉(zhuǎn)控制電路而 實現(xiàn)了互鎖。按鈕互鎖的目的主要是實現(xiàn)不通過停止按鈕就可快速地進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)的切換。 但此種方法會在切換時使電動機產(chǎn)生很大的瞬間電流。想一想在“圖4-66三相異步電動機直接啟動控制線路圖”和“圖4-67三相異步電動機的點動或連續(xù)控制線路圖”中，每個圖中“KM ”有三個，是三個接觸器嗎？你怎么理解？探究1. 查看汽車上的控制電器如組合開關(guān)、熔斷器、易熔線等。2. 查看汽車上的點火開關(guān)，看看它的點火開關(guān)擋位圖?！卷椖繉嵤拷涣鹘佑|器結(jié)構(gòu)的認(rèn)識和工作過程分析一、實驗?zāi)康?. 了解交流接觸器的結(jié)構(gòu)。2. 掌握交流接觸器的工作過程。二、實驗原理4-66、4-67、4-68。.交流接觸器的工作原理見圖三、實驗儀器交流接觸器實物若干臺四、實驗步驟1. 按順序（從左到右，從上到下）查看交流接觸器的每一個構(gòu)件，并將每一個構(gòu)件的名 稱及作用寫在實訓(xùn)報告上。2. 對照圖4-66、4-67、4-68理解交流接觸器的工作過程，便將圖4-66、4-67、4-6