第五章 電工電子課件

第5章電氣控制基礎(chǔ)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1）掌握低壓電器的結(jié)構(gòu)、工作原理、用途、使用方法及其符號(hào)；2）重點(diǎn)掌握常用基本電氣控制電路；3）掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的控制電路。【能力目標(biāo)】1）能識(shí)別各種低壓電器2）掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行的方法。

低壓電器是指在交流1200V以下或直流1500V以下的電路中起通斷、保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)等作用的電氣設(shè)備。按它在電氣線路中的地位和作用可分為低壓配電電器和低壓控制電器兩大類。5.1常用低壓電器

1.開關(guān)電器

刀開關(guān)

刀開關(guān)是一種手動(dòng)電器又叫閘刀開關(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使電路與電源隔離，有時(shí)也用來控制小容量電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)與停止。刀開關(guān)主要由靜插座、觸刀片、操作手柄和絕緣底板組成，如圖所示。

組合開關(guān)

組合開關(guān)又叫轉(zhuǎn)換開關(guān)，是一種轉(zhuǎn)動(dòng)式的閘刀開關(guān)，組合開關(guān)的操作手柄是平行于安裝平面的平面內(nèi)向左或向右轉(zhuǎn)動(dòng)。組合開關(guān)主要用于接通或切斷電路、換接電源、控制小型三相籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)或局部照明，如圖所示。

低壓斷路器

低壓斷路器又稱自動(dòng)空氣斷路器或稱自動(dòng)空氣開關(guān)。它除能完成接通和分?jǐn)嚯娐吠?，尚能?duì)電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路、過載、失壓等進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)也可以用于不頻繁地起停電動(dòng)機(jī)，見圖。

2.按鈕

控制按鈕是一種手動(dòng)且一般可以自動(dòng)復(fù)位的主令電器，一般情況下，它遠(yuǎn)距離的控制接觸器、繼電器等電器，也可用于電氣聯(lián)鎖等線路中?？刂瓢粹o一般由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸頭和外殼等部分組成。下圖為按鈕的結(jié)構(gòu)與符號(hào)。

3.熔斷器

熔斷器是一種用于過載與短路保護(hù)的電器。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、工作可靠、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，在強(qiáng)電、弱電系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。熔斷器主要由熔體、放置熔體的絕緣管、觸頭及絕緣底板（底座）等部分組成。常見的熔斷器有半封閉插入式的瓷插式熔斷器和無填料密封管式的螺旋式熔斷器。外形結(jié)構(gòu)及符號(hào)見圖所示RC1A系列瓷插式熔斷器RL1螺旋式熔斷器及熔斷器的符號(hào)

熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)有額定電壓、額定電流和極限分?jǐn)嗄芰?。額定電壓指熔斷器長(zhǎng)期工作時(shí)能夠正常工作的電壓。額定電流指熔斷器長(zhǎng)期工作時(shí)允許通過的最大電流。極限分?jǐn)嗄芰χ溉蹟嗥髟谝?guī)定的額定電壓下能夠分?jǐn)嗟淖畲箅娏髦怠?/p>

4.交流接觸器

交流接觸器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)接觸器是用來頻繁地接通或分?jǐn)鄮в胸?fù)載的主電路或大容量的控制電路，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的自動(dòng)控制。它的主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可以用于控制電熱設(shè)備、電焊機(jī)、電容器組等其它負(fù)載。交流接觸器主要由觸頭系統(tǒng)、電磁系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)三部分組成。見圖：

交流接觸器的觸點(diǎn)分主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)兩種。主觸點(diǎn)一般比較大，接觸電阻較小，用于接通或分?jǐn)噍^大的電流，常接在主電路中；輔助觸點(diǎn)一般比較小，接觸電阻較大，用于接通或分?jǐn)噍^小的電流，常接在控制電路（或稱輔助電路）中。

交流接觸器的工作原理:交流接觸器的工作原理是當(dāng)吸引線圈兩端加上額定電壓時(shí)，動(dòng)、靜鐵芯間產(chǎn)生大于反作用彈簧彈力的電磁吸力，動(dòng)、靜鐵芯吸合，帶動(dòng)動(dòng)鐵芯上的觸頭動(dòng)作，即常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；當(dāng)吸引線圈端電壓消失后，電磁吸力消失，觸頭在反彈力作用下恢復(fù)常態(tài)。

交流接觸器的選擇主要考慮主觸頭的額定電壓、額定電流、輔助觸頭的數(shù)量與種類、吸引線圈的電壓等級(jí)、操作頻率等。交流接觸器的選擇:

交流接觸器的圖形和文字符號(hào)為：

5.繼電器

繼電器是一種根據(jù)輸入信號(hào)的變化來接通或斷開電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的控制和保護(hù)作用的自動(dòng)切換電器。繼電器一般不直接控制主電路，而實(shí)現(xiàn)控制邏輯。繼電器分類：

①根據(jù)動(dòng)作原理可分為：電磁式、感應(yīng)式、電動(dòng)式、電子式、機(jī)械式和熱繼電器；②根據(jù)用途可分為控制繼電器和保護(hù)繼電器；③根據(jù)反映的不同信號(hào)可分為電壓繼電器、電流繼電器、中間繼電器、時(shí)間繼電器、速度繼電器、溫度繼電器和壓力繼電器等。

(1)電磁式繼電器

電磁式繼電器是用較小電流控制較大電流的一種自動(dòng)開關(guān)。一般由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)等組成。1）電流繼電器電流繼電器的線圈串接于電路中，根據(jù)線圈電流的大小而動(dòng)作。這種繼電器的線圈導(dǎo)線粗匝數(shù)少、線圈阻抗小。電流繼電器的圖形和文字符號(hào)見圖。

電壓繼電器線圈匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)，工作時(shí)并聯(lián)在回路中，根據(jù)線圈兩端電壓的大小接通或斷開電路。電壓繼電器的圖形和文字符號(hào)見圖。a）過電壓繼電器b）欠電壓繼電器2）電壓繼電器3）中間繼電器

中間繼電器通常用來傳遞信號(hào)和同時(shí)控制多個(gè)電路，也可用來直接控制小容量電動(dòng)機(jī)或其他電氣執(zhí)行元件。中間繼電器的圖形和文字符號(hào)見圖。

(2)時(shí)間繼電器

時(shí)間繼電器用來按照所需時(shí)間間隔，接通或斷開被控制的電路，以協(xié)調(diào)和控制生產(chǎn)機(jī)械的各種動(dòng)作。時(shí)間繼電器分類：按構(gòu)成原理有：電磁式、電動(dòng)式、空氣阻尼式、晶體管式和數(shù)字式等。按延時(shí)方式分：通電延時(shí)型、斷電延時(shí)型。

1)直流電磁式時(shí)間繼電器這種繼電器鐵心上增加了一個(gè)阻尼銅（鋁）套。由電磁感應(yīng)定律可知在繼電器通斷電過程中銅套內(nèi)將感生渦流，它將阻礙穿過銅（鋁）套的磁通變化，因而對(duì)原吸合磁通起了阻尼作用。

當(dāng)繼電器吸合時(shí)，由于銜鐵開始時(shí)處于釋放位置，氣隙大、磁阻大、磁通小、銅（鋁）套阻尼作用相對(duì)也小，因此鐵心閉合時(shí)的延時(shí)不顯著。相反當(dāng)繼電器斷電時(shí)，銅（鋁）套阻尼作用大，因此這種繼電器僅用作斷電延時(shí)。

2)空氣阻尼式時(shí)間繼電器空氣阻尼式時(shí)間繼電器又稱氣囊式時(shí)間繼電器見下圖，它的延時(shí)范圍寬，用作斷電延時(shí)時(shí)，可以使常開觸點(diǎn)延時(shí)斷開、常閉觸點(diǎn)延時(shí)閉合。用作通電延時(shí)時(shí)，可以使常開觸點(diǎn)延時(shí)閉合、常閉觸點(diǎn)延時(shí)斷開。a)通電延時(shí)型

b)斷電延時(shí)型1-線圈2-鐵心3-銜鐵4-復(fù)位彈簧5-推板6-活塞桿7-杠桿8-塔形彈簧9-弱彈簧10-橡皮膜1-1空氣室壁12-活塞13-調(diào)節(jié)螺栓14-進(jìn)氣孔15-微動(dòng)開關(guān)16-微動(dòng)開關(guān)JS7-A系列時(shí)間繼電器動(dòng)作原理圖下圖為時(shí)間繼電器圖形及文字符號(hào)。

a)線圈一般符號(hào)b)通電延時(shí)線圈c)斷電延時(shí)線圈d)延時(shí)閉合常開觸點(diǎn)e)延時(shí)斷開常閉觸點(diǎn)f)延時(shí)斷開常開觸點(diǎn)g)延時(shí)閉合常閉觸點(diǎn)h)瞬時(shí)常開觸點(diǎn)i)瞬時(shí)常閉觸點(diǎn)(3)熱繼電器

熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)來推動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)使觸頭系統(tǒng)閉合或分?jǐn)嗟谋Ｗo(hù)電器。主要用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)、斷相保護(hù)、電流不平衡運(yùn)行的保護(hù)及其它電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。熱繼電器分類：雙金屬片式：利用雙金屬片受熱彎曲去推動(dòng)杠桿使觸頭動(dòng)作。熱敏電阻式：利用電阻值隨溫度變化而變化的特性制成的熱繼電器。易熔合金式：利用過載電流發(fā)熱使易熔合金達(dá)到某一溫度值時(shí)，合金熔化而使繼電器動(dòng)作。雙金屬片式熱繼電器結(jié)構(gòu)原理圖：1，2-主雙金屬片；3，4-加熱元件；5-導(dǎo)板；6-溫度補(bǔ)償片；7-推桿；8-動(dòng)觸頭；9-靜觸頭；10-螺釘；熱繼電器圖形及文字符號(hào)見圖：

熱繼電器在投入使用前，必須對(duì)熱繼電器的整定電流進(jìn)行調(diào)整，以保證熱繼電器的整定電流與被保護(hù)電動(dòng)機(jī)的額定電流匹配。選用時(shí)應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的具體工作情況確定。對(duì)于長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的電動(dòng)機(jī)可按電動(dòng)機(jī)的額定電流選用熱繼電器。即：,其中，IeR是熱繼電器熱元件的額定電流,IeD是電動(dòng)機(jī)的額定電流。

6.行程開關(guān)

行程開關(guān)也稱為位置開關(guān)，主要是利用生產(chǎn)設(shè)備某些運(yùn)動(dòng)部件的機(jī)械位移而碰撞位置開關(guān)，使其觸頭動(dòng)作，將機(jī)械信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，接通或關(guān)斷某些控制電路的指令，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的電氣控制。行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)與符號(hào)見圖

行程開關(guān)的工作過程是當(dāng)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件撞擊觸桿時(shí)，觸桿下移使常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合；當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件離開后，在復(fù)位彈簧的作用下，觸桿回復(fù)到原來位置，各觸點(diǎn)恢復(fù)常態(tài)。行程開關(guān)有兩種類型：直動(dòng)式（按鈕式）和旋轉(zhuǎn)式。其結(jié)構(gòu)基本相同，由操作頭、傳動(dòng)系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)和外殼組成,主要區(qū)別在傳動(dòng)系統(tǒng)。

5.2常用基本電氣控制電路

1.點(diǎn)動(dòng)控制電路

所謂點(diǎn)動(dòng)，即按下按鈕時(shí)接觸器線圈得電，松開按鈕接觸器線圈失電。下圖是基本的點(diǎn)動(dòng)控制線路。KMFRSB點(diǎn)動(dòng)控制線路動(dòng)作原理為，按住按鈕SB→接觸器KM線圈得電，電路被接通；松開按鈕SB→接觸器KM線圈失電，電路被斷開。

2.自鎖控制電路

所謂自鎖控制，即松開起動(dòng)按鈕后接觸器能夠自己保持通電的控制。這種線路是在點(diǎn)動(dòng)控制電路中增加了一個(gè)常閉按鈕，在常開起動(dòng)按鈕的兩端并接了接觸器的一對(duì)常開輔助觸頭?；镜淖枣i控制線路:KM主觸頭閉合KM輔助常開觸頭閉合電路接通時(shí)自鎖控制線路動(dòng)作原理如下：:按下SB2線圈得電

接觸器得電并自鎖。

松開SB2，其常開觸頭恢復(fù)分?jǐn)嗪?，因?yàn)榻佑|器的輔助常開觸頭閉合使控制電路仍保持接通狀態(tài)，所以接觸器繼續(xù)通電。電路的自鎖控制功能是由與起動(dòng)按鈕并聯(lián)的接觸器輔助常開觸頭完成的，故該觸頭稱為自鎖觸頭。電路斷開時(shí)，自鎖控制線路的動(dòng)作原理如下:按下SB1KM線圈失電

KM主觸頭分?jǐn)郖M輔助常開觸頭斷

解除自鎖。

松開SB1，其常閉觸頭恢復(fù)閉合后，因?yàn)榻佑|器KM的自鎖觸頭在切斷控制電路時(shí)已經(jīng)分?jǐn)啵佑|器KM仍不能通電。要使線圈重新得電，只有進(jìn)行第二次起動(dòng)。3.聯(lián)鎖控制電路

所謂聯(lián)鎖控制，即兩接觸器相互制約，保證不會(huì)同時(shí)通電的控制。(1)接觸器聯(lián)鎖控制電路聯(lián)鎖控制電路如圖所示：

控制線路動(dòng)作原理如下:(2)雙重聯(lián)鎖控制電路顯然這種控制線路，既操作方便，又安全可靠，在生產(chǎn)機(jī)械的電氣控制電路中得到廣泛應(yīng)用。

雙重聯(lián)鎖控制電路如圖所示：5.3三相異步電動(dòng)機(jī)的控制電路

1.三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制電路

(1)三相異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制電路圖為接觸器控制電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)的主電路和控制電路。圖a所示為點(diǎn)動(dòng)控制直接起動(dòng)線路；b為自鎖控制直接起動(dòng)線路；c和d分別為由手動(dòng)開關(guān)控制和復(fù)合按鈕控制實(shí)現(xiàn)的既可點(diǎn)動(dòng)，又可自鎖的直接起動(dòng)控制線路。電路均可實(shí)現(xiàn)短路和過載保護(hù)。

(2)三相異步電動(dòng)機(jī)的Y/Δ降壓起動(dòng)控制電路

星形—三角形（Y—△）降壓起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，把定子繞組接成星形，以降低起動(dòng)電壓，減小起動(dòng)電流；待電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，再把定子繞組改接成三角形，使電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。Y—△起動(dòng)只能用于正常運(yùn)行時(shí)為△形接法的電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)的Y/Δ降壓起動(dòng)控制電路2.三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行控制電路

三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路a）主電路b）控制電路

3.三相異步電動(dòng)機(jī)自動(dòng)往返控制線路

如圖所示，在工作臺(tái)上裝有四個(gè)行程開關(guān)：SQ1、SQ2和SQ3、SQ4分別為工作臺(tái)右行、左行限位和極限位開關(guān)，SB1與SB2分別為電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕。往返行程可通過移動(dòng)擋塊在工作臺(tái)上的位置來調(diào)節(jié)，SQ3、SQ4的常閉觸點(diǎn)，起超限急停作用。三相異步電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)往返控制線路

5.4電氣原理圖的閱讀

電氣控制系統(tǒng)中各電器元件及其連接線路，可以用一定的圖形表示出來，這就是電氣控制系統(tǒng)圖。1.圖形符號(hào)和文字符號(hào)圖形符號(hào)和文字符號(hào)是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定而用來表示表示電氣設(shè)備、裝置和元件的符號(hào)。一個(gè)電氣系統(tǒng)或一種電氣裝置總是由各種元器件組成的，同一個(gè)電氣圖上有兩個(gè)以上作用不同的同一類型電器，為了區(qū)別他們，通常在圖形符號(hào)旁標(biāo)注不同的文字以區(qū)別其名稱、功能、狀態(tài)、特征及安裝位置等。

2.電氣原理圖的組成

電氣原理圖分主電路和輔助電路兩部分。主電路是電氣控制線路中大電流通過的部分。輔助電路是控制線路中除主電路以外的電路，其流過的電流比較小，輔助電路包括控制電路、照明電路、信號(hào)電路和保護(hù)電路。

下圖所示為型車床電氣控制線路圖。、

圖下方的1、2、3…等數(shù)字是圖區(qū)的