電工與機床控制電路

電工與機床控制電路第1頁/共71頁第2頁/共71頁第一節(jié)低壓電器的基本知識第3頁/共71頁

低壓電器的分類１．按用途分①低壓配電電器——刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器和斷路器等。主要用于低壓配電系統(tǒng)中，實現(xiàn)電能的輸送和分配，以及系統(tǒng)保護。

②低壓控制電器——接觸器、繼電器及各種主令電器主要用于電氣控制系統(tǒng)。第4頁/共71頁２．按動作性質(zhì)分①自動電器——接觸器和各種繼電器等這類電器依靠電器本身的參數(shù)變化或外來信號（如電流、電壓、溫度、壓力、速度、熱量等）而自動接通、分斷電路或使用電動機進行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停止等動作。②手動電器——各種開關(guān)、按鈕這類電器依靠外力（人工）直接操作來進行接通、分斷電路等動作。

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３．按低壓電器的執(zhí)行機構(gòu)分①有觸點電器這類電器具有動觸點和靜觸點，利用觸點的接觸和分離來實現(xiàn)電路的通斷。②無觸點電器這類電器沒有觸點，主要利用晶體管的開關(guān)效應(yīng)，即導(dǎo)通或截止來實現(xiàn)電路的通斷。

第6頁/共71頁低壓電器的型號表示法國產(chǎn)常用低壓電器的全型號組成形式第7頁/共71頁例：線路保護用４極４０Ａ的漏電保護斷路器DZ

15

L—

40

/4

90/L

1/L塑設(shè)有額４脫線料計漏定極扣路外序電電器保殼號保流形護式護４０

式用低功Ａ壓能斷路器

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低壓電器的主要技術(shù)參數(shù)１．額定電壓

①

額定工作電壓規(guī)定條件下，保證電器正常工作的工作電壓值。

②

額定絕緣電壓規(guī)定條件下，用來度量電器及其部件的絕緣強度、電氣間隙和漏電距離的標稱電壓值。除非另有規(guī)定，一般為最大額定工作電壓。

③

額定脈沖耐受電壓反映電器當(dāng)其所在系統(tǒng)發(fā)生最大過電壓時所能耐受的能力。額定絕緣電壓和額定脈沖耐受電壓共同決定絕緣水平。第9頁/共71頁２．額定電流

①

額定工作電流在規(guī)定條件下，保證開關(guān)電器正常工作的電流值。

②

約定發(fā)熱電流在規(guī)定條件下試驗時，電器處于非封閉狀態(tài)下，開關(guān)電器在８h工作制下，各部件的溫升不超過極限值時所能承載的最大電流。

③

約定封閉發(fā)熱電流電器處于封閉狀態(tài)下，在所規(guī)定的最小外殼內(nèi)，開關(guān)電器在８h工作制下，各部件的溫升不超過極限值時所能承載的最大電流。

④

額定持續(xù)電流在規(guī)定條件下，開關(guān)電器在長期工作制下，各部件的溫升不超過極限值時所能承載的最大電流。第10頁/共71頁３．操作頻率與通電持續(xù)率開關(guān)電器每小時內(nèi)可能實現(xiàn)的最高操作循環(huán)次數(shù)稱為操作頻率。通電持續(xù)率是電器工作于斷續(xù)周期工作制時有載時間與工作周期之比，通常以百分數(shù)表示。４．機械壽命和電壽命機械開關(guān)電器在需要修理或更換機械零件前所能承受的無載操作次數(shù)，稱為機械壽命。在正常工作條件下，機械開關(guān)電器無需修理或更換零件的負載操作次數(shù)稱為電壽命。對于有觸點的電器，其觸頭在工作中除機械磨損外，尚有比機械磨損更為嚴重的電磨損。因而，電器的電壽命一般小于其機械壽命。設(shè)計電器時，要求其電壽命為機械壽命的２０％～５０％

第11頁/共71頁第二節(jié)低壓電器的電磁機構(gòu)及執(zhí)行機構(gòu)第12頁/共71頁

低壓電器的兩個基本部分1．感受部分——感受外界信號,并做出反應(yīng)。自動電器中，感受部分大多由電磁機構(gòu)組成；手控電器中，感受部分通常為電器的操作手柄。第13頁/共71頁2．執(zhí)行部分——根據(jù)指令，執(zhí)行接通、切斷電路等任務(wù)。（如觸點及滅弧系統(tǒng)）第14頁/共71頁電磁機構(gòu)

電磁機構(gòu)是各種自動化電磁式電器的感測部分，由線圈、鐵心和銜鐵組成。當(dāng)線圈通入電流之后，鐵心和銜鐵的端面上出現(xiàn)了不同極性的磁極，彼此相吸，使銜鐵向鐵心運動，由連動機構(gòu)帶動觸頭動作。

電磁機構(gòu)實質(zhì)上是電磁鐵的一種。第15頁/共71頁鐵心和銜鐵的結(jié)構(gòu)形式山字形電磁鐵——有單山字形和雙山字形之分。多用于交流繼電器、交流接觸器以及其他交流電磁機構(gòu)的電磁系統(tǒng)。螺管式電磁鐵——多用作牽引電磁鐵和自動開關(guān)的操作電磁鐵，但也有少數(shù)過電流繼電器采用這種形式的電磁鐵。拍合式電磁鐵——廣泛用于直流繼電器和直流接觸器，有時也用于交流繼電器。第16頁/共71頁線圈

按通入線圈電源的種類不同，可分為直流線圈和交流線圈。根據(jù)勵磁的需要，線圈可分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種，即把線圈串在電路上還是并在電路上。將線圈串在主電路上，這個線圈稱為電流線圈；將線圈并在電源上，這個線圈稱為電壓線圈。從結(jié)構(gòu)上來看，線圈可分為有骨架和無骨架兩種。交流電磁鐵的線圈多為有骨架式；直流電磁鐵的線圈則多是無骨架的。第17頁/共71頁電器的觸頭系統(tǒng)和滅弧方法（一）電器的觸頭系統(tǒng)觸頭的作用：用于接通或斷開電路觸頭接觸形式

觸頭結(jié)構(gòu)形式

:

點接觸的橋式觸頭;面接觸的橋式觸頭;線接觸的指形觸頭點接觸允許通過的電流較小,常用于繼電器電路和輔助電路線接觸和面接觸允許通過的電流較大,常用于大電流場合,如刀開關(guān)接觸器的主觸點等.第18頁/共71頁（二）滅弧方法

1、電弧的產(chǎn)生

當(dāng)觸頭間剛出現(xiàn)斷口時，兩觸頭間距離極小，電場強度極大。在高熱和強電場作用下，金屬內(nèi)部的自由電子從陰極表面逸出，奔向陽極，這些自由電子在電場中運動時撞擊中性氣體分子，使之激勵和游離，產(chǎn)生正離子和電子。自由電子在強電場作用下，繼續(xù)向陽極移動時還要撞擊其他中性分子。因此，在觸頭間隙中產(chǎn)生了大量的帶電粒子，使氣體導(dǎo)電形成了熾熱的電子流，即電弧。

電弧產(chǎn)生高溫并發(fā)出強光，將觸頭燒損，并使電路的切斷時間延長。嚴重時會引起火災(zāi)或其他事故，因此，應(yīng)采用滅弧措施。第19頁/共71頁2、常用滅弧方法①電動力吹弧——一般用于交流接觸器作用：電弧在觸點回路電流磁場的作用下，受到電動力的作用向外運動，迅速離開觸點而熄滅。電弧的這種運動,一是會使電弧本身被拉長,二是電弧穿越冷卻介質(zhì)時要受到較強的冷卻作用,這都有助于熄滅電弧.例:圖是一種橋式結(jié)構(gòu)雙斷中觸頭系統(tǒng).

雙斷口就是一個回路中有兩個產(chǎn)生和斷開電弧的間隙.

當(dāng)觸點打開時,在斷口中產(chǎn)生電弧.觸頭的弧區(qū)內(nèi)產(chǎn)生圖所示的磁場,根據(jù)左手定則,電弧電流要受到一個指向外側(cè)的力F的作用向外運動,迅速離開觸點而熄滅。第20頁/共71頁

窄縫滅弧室作用：電弧在電動力的作用下，進入由陶土或石棉水泥制成的滅弧室窄縫中，電弧與滅弧室壁接觸，被迅速冷卻而熄滅。例:圖為窄縫滅弧的斷面

δ1為滅弧罩的絕緣壁的窄縫

δ2為滅弧罩的絕緣壁的寬縫

d1為進入窄縫的電弧直徑

d2為進入寬縫的電弧直徑當(dāng)電弧從寬縫進入窄縫時,直徑被壓縮.使電弧同縫壁緊密接觸,加強冷卻和降低游離作用,同時,也加大了電弧運動阻力,使其運動速度下降,縫壁溫度上升,并在壁面產(chǎn)生表面放電.

目前,采用數(shù)個窄縫的多縱縫滅弧室,它將電弧引入縱縫,分劈成若干股直徑較小的電弧,以增強滅弧作用.第21頁/共71頁③柵片滅弧作用：電弧在電動力的作用下，進入由許多彼此絕緣的金屬片所組成的滅弧柵中，（稱為柵片）電弧被柵片分割成若干段短弧。而每一柵片又相當(dāng)于一個電極，使每段短弧上的電壓達不到電弧燃燒的電壓。同時，柵片還具有冷卻的作用，使電弧迅速熄滅。第22頁/共71頁④磁吹滅弧作用：滅弧裝置設(shè)有與觸點串聯(lián)的磁吹線圈，電弧在吹弧線圈的作用下受力拉長，從觸點間吹離，加速了冷卻而熄滅。第23頁/共71頁

第三節(jié)熔斷器第24頁/共71頁一、熔斷器的工作原理

熔斷器是一種最簡單有效的保護電器。主要由熔體和安裝熔體的熔管兩部分組成。熔體是熔斷器的核心部分，常作成絲狀或片狀，其材料有兩類：一類為低熔點材料，如鉛錫合金、鋅等；另一類材料為高熔點材料，如銀、銅、鋁等。熔斷器使用時，串聯(lián)在所保護的電路中。當(dāng)電路正常工作時，熔體允許通過一定大小的電流而不熔斷；當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴重過載時，熔體中流過很大的故障電流，當(dāng)電流產(chǎn)生的熱量使熔體溫度上升到熔點時，熔體熔斷切斷電路，從而達到保護電氣設(shè)備的目的。第25頁/共71頁二、熔斷器的常用類型及適用場合

1．RC1A系列瓷插式熔斷器

適用范圍：適用于交流50HZ、額定電壓380V、額定電流200A以下的低壓線路末端或分支電路中，作為電氣設(shè)備的短路保護及一定程度上的過載保護之用。第26頁/共71頁2．RL1系列螺旋式熔斷器

適用范圍：適用于控制箱、配電屏、機床設(shè)備及振動較大的場所，作為短路保護元件。第27頁/共71頁3．RM10系列無填料封閉管式熔斷器

適用范圍：適用于低壓電網(wǎng)和成套配電裝置中，作為導(dǎo)線、電纜及較大容量電氣設(shè)備的短路或連續(xù)過載時的保護。第28頁/共71頁4．RT0系列有填料封閉管式熔斷器

適用范圍：適用于短路電流很大的電力網(wǎng)絡(luò)或低壓配電裝置中。第29頁/共71頁三、熔斷器的圖形及文字符號第30頁/共71頁四、熔斷器的使用

對于瓷插式，電源線和負載線分別接在瓷底兩端的靜觸頭上，熔體接在瓷蓋兩端的動觸頭上，并經(jīng)過瓷蓋中間的凸起部分。插入瓷蓋時要保證動、靜觸頭接觸良好，而且熔體不能受到機械損傷。對于螺旋式，將帶色標的熔斷管一端插入瓷帽，再將瓷帽連同熔管一起擰入瓷套，負載線接到連接金屬螺紋殼的上接線端，電源線接到瓷座上的下接線端，并保證各處接觸良好。另外，鉛、錫、鋅為低熔點材料，所制成的熔體不易熄弧，一般用在小電流電路中；銀、銅、鋁等為高熔點材料，所制成的熔體易熄弧，一般用于大電流電路中。更換熔體時，要使新熔體和原來熔體的規(guī)格一致。

第31頁/共71頁第四節(jié)低壓開關(guān)第32頁/共71頁

低壓開關(guān)是一種用來隔離、轉(zhuǎn)換以及接通和分斷電路的控制電器第33頁/共71頁一、低壓開關(guān)的常用類型及適用場合

1．HK2系列開啟式負荷開關(guān)（又稱瓷底膠蓋刀開關(guān)）

適用范圍：適用于一般的照明電路和功率小于5．5KW

電動機的控制電路中。作為電氣設(shè)備的短路保護及一定程度上的過載保護之用.第34頁/共71頁開啟式負荷開關(guān)的圖形及文字符號第35頁/共71頁

開啟式負荷開關(guān)的使用

使用開啟式負荷開關(guān)時，必須垂直安裝在控制屏或開關(guān)上，絕不允許倒裝，以防手柄因自重落下，引起誤合閘。接線時應(yīng)把電源線接在上端，負載線接在下端，并裝接熔絲作為短路和嚴重過載保護。開啟式負荷開關(guān)不宜帶負載操作，若帶小功率負載操作時，分合閘動作應(yīng)迅速，使電弧較快熄滅。第36頁/共71頁2．HZ10系列組合開關(guān)（又稱轉(zhuǎn)換開關(guān)）

適用范圍：適用于機床電氣控制線路中作為電源的引入開關(guān)，也可以用來不頻繁地接通和斷開電路、通斷電源和負載以及控制5KW以下的小容量異步電動機的正反轉(zhuǎn)和星三角起動。第37頁/共71頁組合開關(guān)的圖形及文字符號第38頁/共71頁

組合開關(guān)的使用

使用組合開關(guān)時，將其安裝在控制屏面板上，面板外只能看到轉(zhuǎn)換手柄，其他部分均在屏內(nèi)，操作頻率不能過高，一般每小時不宜超過5~20次，當(dāng)用于電動機正反轉(zhuǎn)控制時，應(yīng)在電動機完全停轉(zhuǎn)后，方可允許反向起動，否則容易燒壞開關(guān)或造成弧光短路事故。第39頁/共71頁3．DZ20系列自動空氣開關(guān)（又稱自動空氣斷路器）第40頁/共71頁

適用范圍：自動空氣開關(guān)集控制和多種保護功能于一身，用途廣泛，除能完成接通和分斷電路外，還能對電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路、嚴重過載及欠壓等進行保護，同時也可用于不頻繁起動的電動機。

第41頁/共71頁自動空氣開關(guān)的圖形及文字符號第42頁/共71頁

自動空氣開關(guān)的使用①安裝前先檢查其脫扣器的整定電流是否與被控線路、電動機等的額定電流相符，核實有關(guān)參數(shù)，滿足要求方可安裝。②應(yīng)按規(guī)定垂直安裝，連接導(dǎo)線要按規(guī)定截面選用。③操作機構(gòu)在使用一定次數(shù)后，應(yīng)添加潤滑劑。④定期檢查觸頭系統(tǒng)，保證觸頭接觸良好。第43頁/共71頁第五節(jié)主令電器第44頁/共71頁

按鈕紅色表示停止按鈕綠色表示起動按鈕

作用:

主要是在控制電路中,發(fā)出手動指令去控制其他電器(接觸器、繼電器等),再由其他電器去控制電路,或者轉(zhuǎn)移各種信號。第45頁/共71頁

結(jié)構(gòu)與原理

按鈕由按鈕帽，復(fù)位彈簧，橋式動觸頭，靜觸頭，推桿和外殼組成。常用按鈕結(jié)構(gòu)有動斷（停止）按鈕，動合（起動）按鈕，復(fù)合按鈕。按鈕按其觸點數(shù)目可有二常開，二常閉，一常開，一常閉，六常開，六常閉。結(jié)構(gòu)形式可分為按鈕式，緊急式，旋鈕式及鑰匙式。

LA19系列在按鈕內(nèi)裝有信號燈。除了作為控制電路的主令電器使用。按鈕有動合觸頭（常開觸頭）和動斷觸頭（常閉觸頭）動合觸頭——在常態(tài)時，動，靜觸頭分開動斷觸頭——在常態(tài)時，動，靜觸頭閉合第46頁/共71頁

在外力未作用時，常閉觸點的靜觸頭（5）與動觸頭（3）閉合，常開觸點的靜觸頭（4）與動觸頭（3）分開；當(dāng)按下按鈕時，（5）號靜觸頭與（3）號動靜頭分開，（4）號靜觸頭與（3）號動觸頭閉合，松開按鈕，常開觸頭先復(fù)位（斷開），常閉觸頭后復(fù)位（閉合）。第47頁/共71頁按鈕開關(guān)的圖形和文字符號

第48頁/共71頁

行程開關(guān)作用：主要用來限制機械運動的位置或行程，使運動機械按一定位置或行程自動停止、反向運動、變速運動或自動往返運動等。第49頁/共71頁JLXK1系列行程開關(guān)結(jié)構(gòu)和動作原理動作原理：當(dāng)運動機械的擋鐵撞到行程開關(guān)的滾輪上時，傳動杠桿連同轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動，使凸輪推動撞塊，當(dāng)撞塊被壓到一定位置時，推動微動開關(guān)快速動作，使其常閉觸頭分斷，常開觸頭閉合；當(dāng)滾輪上的擋鐵移開后，復(fù)位彈簧就使行程開關(guān)各部分恢復(fù)原始位置，這種自動恢復(fù)的行程開關(guān)是依靠本身的恢復(fù)彈簧來復(fù)位的，在生產(chǎn)機械中應(yīng)用較為廣泛。滾輪杠桿轉(zhuǎn)軸凸輪撞塊調(diào)節(jié)螺絲微動開關(guān)復(fù)位彈簧第50頁/共71頁

行程開關(guān)圖形和文字符號第51頁/共71頁

萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多擋式，控制多回路的主令電器作用：可作為各種配電裝置的遠距離控制，也可作為電壓表、電流表的換向開關(guān)，還可以作為小容量電動機（2．2KW以下）的起動、調(diào)速、換向之用。第52頁/共71頁

LW6系列萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)

它主要由觸頭座，操作定位機構(gòu)，凸輪，手柄等部分組成。其操作位置有0~12個。觸頭底座有1—10層，每層底座均可裝三對觸頭，每層凸輪均可做成不同形狀，因此，當(dāng)手柄轉(zhuǎn)到不同位置時，通過凸輪的作用，可使各對觸頭按所需要的規(guī)律接通和分斷。由于其觸頭擋數(shù)多，接環(huán)線路多，用途廣泛，故有“萬能”之稱。第53頁/共71頁第54頁/共71頁第55頁/共71頁萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的圖形和文字符號（或SC）﹡

“0”表示手柄的中間位置﹡

兩側(cè)的數(shù)字表示手柄的操作位置。﹡

用虛線代表手柄位置，有幾條虛線就有幾個手柄位置。﹡

帶小圓圈實線則表示一路觸點。﹡

在觸點圖形符號下方的虛線位置畫“●”，表示當(dāng)操作手柄處于該位置時，該路觸點是處于接通狀態(tài)。﹡

若在該虛線位置上末畫“●”時，表示該路觸點處于斷開狀態(tài)。第56頁/共71頁第六節(jié)接觸器第57頁/共71頁第58頁/共71頁第59頁/共71頁

接觸器是利用電磁吸力及彈簧反力的配合作用,使觸頭閉合與斷開的一種電磁式自動切換電器第60頁/共71頁

接觸器的結(jié)構(gòu)第61頁/共71頁

接觸器由四部分組成1、電磁系統(tǒng)用來操作觸頭閉合與分斷，包括線圈、鐵心和銜鐵其功能—是操作觸點的閉合和斷開.

鐵心由硅鋼片疊壓而成,主要是減少鐵心中的渦流損耗,避免鐵心過熱.

鐵心上裝有一個短路銅環(huán),稱短路環(huán).其作用是減小交流接觸器吸合時產(chǎn)生的振動和噪聲。

第62頁/共71頁

銜鐵中的短路環(huán)的作用

由于交流電磁鐵的線圈電壓是按正弦規(guī)律變化的，因而氣隙中的磁感應(yīng)強度也按正弦規(guī)律變化。即B0=Bmsinωt又：

由此可見：交流電磁鐵電磁吸力的大小是隨時間而變化的。由圖可見：當(dāng)磁通為零時，電磁吸力也為零；當(dāng)磁通為最大值時，電磁吸力也達最大值。第63頁/共71頁

電磁機構(gòu)在工作時，銜鐵始終受到反作用彈簧、觸頭彈簧等反作用力的作用。當(dāng)電磁吸力小于作用在銜鐵上彈簧的反力時，銜鐵開始釋放；當(dāng)電磁吸力大于彈簧反力時，銜鐵又被吸合。隨著電磁吸力的脈動，銜鐵不斷吸合、釋放、吸合、釋放，從而使銜鐵產(chǎn)生了振動。銜鐵頻繁振動，既產(chǎn)生了噪音，又使鐵心的接觸處有磨損，降低了電磁鐵的使用壽命