第1章 電氣控制基礎(chǔ)1-低壓電器部分

第一章電氣控制基礎(chǔ)1.1常用低壓電器1.2基本控制電路1.3機(jī)床控制電路分析l核心是掌握繼電器、接觸器、按鈕開(kāi)關(guān)等常規(guī)控制電器的動(dòng)作執(zhí)行特點(diǎn)，由此對(duì)一般繼電接觸控制電路進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。1.1常用低壓電器電器定義：一種能控制電路的設(shè)備。接觸器、繼電器、按鈕、開(kāi)關(guān)、熔斷器等一、分類按電壓范圍分：低壓電器：用于交流1200V、直流1500V級(jí)以下高壓電器：交流1200V以上、直流1500V以上按操作方式分：手動(dòng)電器：通過(guò)人力操作而動(dòng)作的電器。如刀開(kāi)關(guān)、按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)自動(dòng)電器：按照信號(hào)或某個(gè)物理量的變化而自動(dòng)動(dòng)作的電器。如斷路器、接觸器、繼電器按用途分：低壓配電器：刀開(kāi)關(guān)、斷路器、熔斷器等低壓控制電器：接觸器、繼電器、控制器、按鈕等常用低壓電器分類見(jiàn)圖常用低壓電器熔斷器電力拖動(dòng)系統(tǒng)組成：主電路——由電動(dòng)機(jī)、（接通、斷開(kāi)、控制電動(dòng)機(jī)的）接觸器主觸點(diǎn)等電器元件組成（電流大）。控制電路——由接觸器線圈、繼電器等電器元件組成（電流?。Ｈ蝿?wù)：根據(jù)給定的指令，依照自動(dòng)控制系統(tǒng)的規(guī)律和具體的工藝要求對(duì)主電路進(jìn)行控制。二、結(jié)構(gòu)和原理電磁式低壓電器的組成——吸引線圈、鐵心、銜鐵等部分組成用途：主要用在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，稱為電力拖動(dòng)。低壓電器是電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)基本組成元件。低壓電器一般由感測(cè)部分和執(zhí)行部分組成。低壓電器中，電磁式低壓電器應(yīng)用很多，

它們結(jié)構(gòu)相似，原理相同。常用電磁機(jī)構(gòu)的形式常用電磁式低壓電器電磁式低壓電器基本結(jié)構(gòu)（1）電磁系統(tǒng)

電磁系統(tǒng)是電磁式電器元件的感受部件，它的作用是將電磁能轉(zhuǎn)換成為機(jī)械能，并帶動(dòng)觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)。它通常采用電磁鐵的形式，由電磁線圈、靜鐵心（鐵心）、動(dòng)鐵心（銜鐵）等組成，其中動(dòng)鐵心與動(dòng)觸點(diǎn)支架相連。

（2）觸點(diǎn)系統(tǒng)

觸點(diǎn)系統(tǒng)屬于執(zhí)行部件。它的作用是通過(guò)觸點(diǎn)的開(kāi)、閉來(lái)通、斷電路的。（3）滅弧系統(tǒng)觸點(diǎn)在斷開(kāi)（包括熔體在熔斷時(shí)）的瞬間，會(huì)在觸頭間隙中產(chǎn)生電弧，對(duì)電路和電器有危害，必須使電弧熄滅。（1）電磁系統(tǒng)電磁鐵的工作原理

電磁線圈通電時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)，使動(dòng)、靜鐵心磁化互相吸引，當(dāng)動(dòng)鐵心被吸引向靜鐵心時(shí)，與動(dòng)鐵心相連的動(dòng)觸點(diǎn)也被拉向靜觸點(diǎn)，令其閉合接通電路。電磁線圈斷電后，磁場(chǎng)消失，動(dòng)鐵心在復(fù)位彈簧作用下，回到原位，并牽動(dòng)動(dòng)、靜觸點(diǎn)，分?jǐn)嚯娐贰?/p>

電磁鐵的示意圖電磁系統(tǒng)的作用是將電磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。用電磁鐵的形式，由電磁線圈、靜鐵心（鐵心）、動(dòng)鐵心（銜鐵）等組成，其中動(dòng)鐵心與動(dòng)觸點(diǎn)支架相連。（2）觸點(diǎn)系統(tǒng)觸點(diǎn)接觸形式——點(diǎn)接觸、線接觸、面接觸觸點(diǎn)分為：常開(kāi)觸點(diǎn)——斷開(kāi)，理想情況下，接觸電阻無(wú)窮大常閉觸點(diǎn)——閉合，理想情況下，接觸電阻為零觸點(diǎn)的位置示意圖（3）滅弧系統(tǒng)電弧產(chǎn)生：在觸點(diǎn)由閉合狀態(tài)過(guò)渡到斷開(kāi)狀態(tài)的過(guò)程中，會(huì)在觸頭間隙中由電子流產(chǎn)生弧狀的火花，這種由電氣原因造成的火花稱為電弧。是氣體自持放電形式之一，是一種帶電質(zhì)點(diǎn)的急流。電弧特點(diǎn)：外部有白熾弧光，內(nèi)部有很高的溫度和密度很大的電流。電弧的危害：使電路仍然保持導(dǎo)通狀態(tài)，延遲了電路的開(kāi)斷。會(huì)燒損觸點(diǎn)，縮短電器的使用壽命。滅弧柵滅弧磁吹式滅弧裝置滅弧罩滅弧滅弧方法滅弧常用的滅弧方法有：拉長(zhǎng)電弧、冷卻電弧和將電弧分段。對(duì)于電弧較弱的接觸器，只采用滅弧罩即可。電弧較強(qiáng)的接觸器，常采用滅弧柵熄弧。滅弧柵的機(jī)構(gòu)。滅弧柵是數(shù)片鋼片制成的柵狀裝置，當(dāng)觸點(diǎn)斷開(kāi)發(fā)生電弧時(shí)，電弧進(jìn)入柵片內(nèi)，被分割為數(shù)段，迅速熄滅。圖中1是滅弧室，2和5分別為動(dòng)、靜觸點(diǎn)，3為金屬柵片，4為電弧。三、常用電器1、按鈕按鈕是手動(dòng)控制電器的一種，用來(lái)發(fā)出信號(hào)和接通或斷開(kāi)控制電路。實(shí)物圖(b)結(jié)構(gòu)按鈕的外形圖和結(jié)構(gòu)：(a)外形圖常閉觸點(diǎn)常開(kāi)觸點(diǎn)按鈕開(kāi)關(guān)的外形和符號(hào)實(shí)物剖開(kāi)按鈕結(jié)構(gòu)與符號(hào)a）結(jié)構(gòu)b）符號(hào)1、2是動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)3，4是動(dòng)合（常開(kāi)）觸點(diǎn)，5是復(fù)位彈簧，6是按鈕帽。復(fù)位彈簧支柱連桿常閉靜觸頭橋式動(dòng)觸頭常開(kāi)靜觸頭外殼4SBSBSB結(jié)構(gòu)符號(hào)名稱常閉按鈕(停止按鈕)常開(kāi)按鈕(起動(dòng)按鈕)復(fù)合按鈕（聯(lián)鎖）1234123按鈕帽按下按鈕帽，先斷開(kāi)常閉觸頭，過(guò)一定行程后接通常開(kāi)觸頭；松開(kāi)按鈕帽，復(fù)位彈簧將常開(kāi)觸頭分?jǐn)?，過(guò)一定行程后常閉觸頭閉合。按鈕控制按鈕數(shù)控機(jī)床上的按鈕站一般用：紅色表示停止和急停；綠色表示起動(dòng)；黑色表示點(diǎn)動(dòng)；藍(lán)色表示復(fù)位；另外還有黃、白等顏色，供不同場(chǎng)合使用。按鈕站用途普通刀開(kāi)關(guān)是一種結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單且應(yīng)用最廣泛的手控低壓電器，廣泛用在照明電路和小容量（5.5kW）、不頻繁起動(dòng)的動(dòng)力電路的控制電路中。2、刀開(kāi)關(guān)實(shí)物圖結(jié)構(gòu)符號(hào)注意事項(xiàng)

刀開(kāi)關(guān)安裝時(shí)，瓷底應(yīng)與地面垂直，手柄向上，易于滅弧，不得倒裝或平裝。倒裝時(shí)手柄可能因自重落下而引起誤合閘，危及人身和設(shè)備安全。b）雙極c）三極QKQKa）單極或QK刀開(kāi)關(guān)用途——行程開(kāi)關(guān)又稱限位開(kāi)關(guān)或位置開(kāi)關(guān)，它利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞，使其內(nèi)部觸點(diǎn)動(dòng)作，分?jǐn)嗷蚯袚Q電路，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械的自動(dòng)往復(fù)控制或限位保護(hù)結(jié)構(gòu)——與按鈕類似，但其動(dòng)作要由機(jī)械撞擊。3、行程開(kāi)關(guān)行程開(kāi)關(guān)的外形符號(hào)(b)示意圖未撞擊撞擊(a)外形圖SQ常開(kāi)觸點(diǎn)：常閉觸點(diǎn)：SQ(c)符號(hào)：接近開(kāi)關(guān)又稱無(wú)觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)，它是一種非接觸型的檢測(cè)裝置。1）作用：可以代替行程開(kāi)關(guān)完成傳動(dòng)裝置的位移控制和限位保護(hù)，還廣泛用于檢測(cè)零件尺寸、測(cè)速和快速自動(dòng)計(jì)數(shù)以及加工程序的自動(dòng)銜接等。2）特點(diǎn)：工作可靠、壽命長(zhǎng)、功耗低、重復(fù)定位精度高、靈敏度高、頻率響應(yīng)快以及適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境等。3）分類：按工作原理分為高頻振蕩型電容型永久磁鐵型霍爾效應(yīng)型4、接近開(kāi)關(guān)接近開(kāi)關(guān)JM/JG/JR系列-1接近開(kāi)關(guān)4）高頻振蕩型接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)頭

高頻振蕩器整形放大器信號(hào)輸出金屬體振蕩線圈交變磁場(chǎng)無(wú)金屬體接近金屬體接近振蕩器振蕩后，在感應(yīng)頭的感應(yīng)面上產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬物體進(jìn)入高頻振蕩器的線圈磁場(chǎng)（感應(yīng)頭）時(shí)，金屬體內(nèi)部產(chǎn)生渦流損耗，吸收了振蕩器的能量，使振蕩減弱以致停振。振蕩與停振兩種不同的狀態(tài)，由整形放大器轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的開(kāi)關(guān)信號(hào)，從而達(dá)到檢測(cè)有無(wú)金屬物的目的。

接近開(kāi)關(guān)5）常用接近開(kāi)關(guān)主要系列產(chǎn)品有LJ2、LJ6、LXJ18和35G等系列。6）接近開(kāi)關(guān)的文字符號(hào)及圖形符號(hào)a)動(dòng)合觸點(diǎn)SQb)動(dòng)斷觸點(diǎn)SQ5、接觸器用來(lái)自動(dòng)地接通或斷開(kāi)大電流電路的自動(dòng)電器。分——交流接觸器、直流接觸器。接觸器是利用電磁吸力的原理工作的電磁機(jī)構(gòu)——吸引線圈、鐵心、銜鐵觸頭系統(tǒng)——主觸點(diǎn)、常開(kāi)常閉輔助觸點(diǎn)1、2，3、4是靜觸點(diǎn)5、6是動(dòng)觸點(diǎn)7、8是吸引線圈9、10分別是動(dòng)、靜鐵心11是彈簧交流接觸器CJ20系列-5交流接觸器CJ20系列-1CJ20系列交流接觸器用于交流50Hz，額定電壓至660V(個(gè)別等級(jí)至1140V)，電流至630A的電力線路中供遠(yuǎn)距離頻繁接通和分?jǐn)嚯娐芬约翱刂平涣麟妱?dòng)機(jī)，并適宜于與熱繼電器或電子保護(hù)裝置組成電磁起動(dòng)器，以保護(hù)電路或交流電動(dòng)機(jī)可能發(fā)生的過(guò)負(fù)荷及斷相。1、2之間是常閉觸點(diǎn)3、4之間是常開(kāi)觸點(diǎn)7、8之間是線圈接觸器的表示符號(hào)接觸器中間繼電器、熱繼電器、時(shí)間繼電器、速度繼電器等繼電器——用于控制電路、電流小，沒(méi)有滅弧裝置可在電或非電作用下動(dòng)作。接觸器——用于主電路、電流大，有滅弧裝置一般只能在電壓作用下動(dòng)作。與接觸器的區(qū)別6、繼電器1）中間繼電器KA表示電磁式繼電器的圖形符號(hào)AAA小型繼電器HH系列-2中間繼電器JZ7系列-32）熱繼電器FR表示，一般只用動(dòng)斷觸點(diǎn)，沒(méi)有線圈。用于過(guò)載保護(hù)a）感受部分結(jié)構(gòu)示意b）圖文符號(hào)用雙金屬片，線膨脹系數(shù)不同，受熱后彎曲，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)雙金屬1，發(fā)熱元件2，推動(dòng)導(dǎo)板3向左推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，觸點(diǎn)發(fā)生動(dòng)作從而切斷主電路。熱繼電器JRS1(LR1-D)系列-3熱繼電器JRS2(3UA5)系列-53）時(shí)間繼電器當(dāng)吸引線圈通電或斷電后其觸點(diǎn)經(jīng)過(guò)一定延時(shí)再動(dòng)作的繼電器。符號(hào)，KT電磁式、阻尼式、電子式a）結(jié)構(gòu)示意b）圖文符號(hào)空氣阻尼通電延時(shí)型時(shí)間繼電器阻尼式時(shí)間繼電器時(shí)間繼電器JS20系列-3時(shí)間繼電器JS7系列-4時(shí)間繼電器JS7-A系列-1主要技術(shù)參數(shù)

1.額定工作電壓380V，額定發(fā)熱電流3A，額定控制容量100VA。

2.繼電器按其所具有延時(shí)的與不延時(shí)的觸頭組成可分為如表1所列4種型。

3.每種型號(hào)的繼電器還可分為：

按延時(shí)范圍可分0.4s～60s和0.4s～180s兩種。

按線圈的額定電壓分為：(50Hz)24、36、110、127、220、380(V)六種。4.繼電器使用的環(huán)境溫度為-25℃～+40℃。

5.當(dāng)線圈電壓為額定值85%～100%的時(shí)，繼電器能可靠工作。

6.繼電器延時(shí)時(shí)間的連續(xù)動(dòng)作重復(fù)誤差≤15%。

7.允許操作頻率不大于600次/h和通電持續(xù)率為40%

8.可調(diào)節(jié)進(jìn)氣孔通道的大小來(lái)得到不同的延時(shí)時(shí)間。即用螺絲刀旋轉(zhuǎn)銘牌中心之螺帽，往右旋得到的延時(shí)時(shí)間較短，反之則延時(shí)時(shí)間就長(zhǎng)。JS7-A空氣式時(shí)間繼電器時(shí)間繼電器分為通電延時(shí)時(shí)間繼電器和斷電延時(shí)時(shí)間繼電器一般具有瞬時(shí)觸點(diǎn)和延時(shí)觸點(diǎn)這兩種觸點(diǎn)。通電延時(shí)，觸點(diǎn)改變?cè)瓲顟B(tài)斷電延時(shí)，觸點(diǎn)回到原始態(tài)4）速度繼電器用途

速度繼電器主要用于電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制。結(jié)構(gòu)及工作原理符號(hào)a）外形b）結(jié)構(gòu)圖KSKSb）常開(kāi)觸點(diǎn)c）常閉觸點(diǎn)a）轉(zhuǎn)子KSnn~~~M3~電機(jī)接觸器動(dòng)作過(guò)程線圈通電銜鐵被吸合觸點(diǎn)閉合電機(jī)接通電源線圈輔助觸點(diǎn)鐵心銜鐵主觸點(diǎn)常閉常開(kāi)彈簧電源接觸器電路工作原理交流接觸器有兩種工作狀態(tài)：得電狀態(tài)（動(dòng)作狀態(tài)）和失電狀態(tài)（釋放狀態(tài)）。接觸器主觸點(diǎn)的動(dòng)觸頭裝在與銜鐵相連的絕緣連桿上，其靜觸點(diǎn)則固定在殼體上。當(dāng)線圈得電后，線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力，將銜鐵吸合。銜鐵帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，使常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，分?jǐn)嗷蚪油ㄏ嚓P(guān)電路。當(dāng)線圈失電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵在反作用彈簧的作用下釋放，各觸點(diǎn)隨之復(fù)位。簡(jiǎn)單的接觸器控制ABCM3~刀開(kāi)關(guān)起隔離作用自保持停止按鈕起動(dòng)按鈕特點(diǎn)：小電流控制大電流用途

它集控制和多種保護(hù)功能于一身，除能完成接通和分?jǐn)嚯娐吠猓€能對(duì)電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路、過(guò)載、失壓等故障進(jìn)行保護(hù)。

符號(hào)QF×××7、自動(dòng)開(kāi)關(guān)(自動(dòng)空氣斷路器)低壓斷路器又稱自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)或自動(dòng)空氣斷路器，簡(jiǎn)稱自動(dòng)開(kāi)關(guān)。QF斷路器DZ47系列-3

DZ47系列小型斷路器適用于交流50Hz/60Hz、額定工作電壓為230V/400V及以下，額定電流至63A的電路中，主要用于現(xiàn)代建筑物的電氣線路及設(shè)備的過(guò)載、短路保護(hù)、亦適用于線路的不頻繁操作及隔離。斷路器DZ230系列斷路器DZ15LE系列-2自動(dòng)開(kāi)關(guān)原理圖(自動(dòng)空氣斷路器)鎖鉤主觸點(diǎn)手動(dòng)閉合電磁脫扣器欠壓脫扣器銜鐵釋放自動(dòng)開(kāi)關(guān)原理圖連桿裝置釋放彈簧低壓斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理鎖鉤

過(guò)流脫扣器

欠壓脫扣器銜鐵連桿裝置釋放彈簧過(guò)載脫扣器自動(dòng)開(kāi)關(guān)工作原理脫扣器是自動(dòng)開(kāi)關(guān)的主要保護(hù)裝置，包括電磁脫扣器（短路保護(hù)）、熱脫扣器（過(guò)載保護(hù)）、欠壓脫扣器（失壓保護(hù)）等。電磁脫扣器的線圈串聯(lián)在主電路中，若電路短路，主電路電流增大，線圈磁場(chǎng)增強(qiáng)，吸動(dòng)銜鐵，使操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作，斷開(kāi)主觸點(diǎn)，分?jǐn)嘀麟娐范鸲搪繁Ｗo(hù)作用。熱脫扣器是一個(gè)雙金屬片熱繼電器。它的發(fā)熱元件串聯(lián)在主電路中。當(dāng)電路過(guò)載時(shí)，發(fā)熱元件溫度升高，雙金屬片受熱彎曲，頂動(dòng)自動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，斷開(kāi)主觸點(diǎn)，切斷主電路而起過(guò)載保護(hù)作用。自動(dòng)開(kāi)關(guān)工作原理分勵(lì)脫扣器可做為遠(yuǎn)距離控制斷路器分?jǐn)嘀?-分閘彈簧2-主觸頭3-傳動(dòng)桿4-鎖扣5-軸6-過(guò)電流脫扣器7-熱脫扣器8-欠壓失壓脫扣器9-分勵(lì)脫扣器脫扣器是自動(dòng)開(kāi)關(guān)的主要保護(hù)裝置，包括電磁脫扣器（短路保護(hù)）、熱脫扣器（過(guò)載保護(hù)）、欠壓脫扣器（失壓保護(hù)）等。電磁脫扣器的線圈串聯(lián)在主電路中，若電路短路，主電路電流增大，線圈磁場(chǎng)增強(qiáng)，吸動(dòng)銜鐵，使操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作，斷開(kāi)主觸點(diǎn)，分?jǐn)嘀麟娐范鸲搪繁Ｗo(hù)作用。熱脫扣器是一個(gè)雙金屬片熱繼電器。它的發(fā)熱元件串聯(lián)在主電路中。當(dāng)電路過(guò)載時(shí)，發(fā)熱元件溫度升高，雙金屬片受熱彎曲，頂動(dòng)自動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，斷開(kāi)主觸點(diǎn)，切斷主電路而起過(guò)載保護(hù)作用。熔斷器RL1系列-3熔斷器RT18系列圖-3信號(hào)燈XB2-EV系列-2信號(hào)燈AD1系列-3光電開(kāi)關(guān)G系列-1