第三章常用低壓電器與基本控制電路

第三章常用低壓電器與基本控制電路第1頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三概述

控制電能的器具或裝置；作用是，對電能進行控制、分配和調(diào)節(jié)。

2、電力拖動自動控制系統(tǒng)：

利用電器元件組成，實現(xiàn)對外界信號或要求進行自動或手動地切斷、接通電路，連續(xù)、斷續(xù)地控制被控對象進行運行狀態(tài)的變化，這樣的系統(tǒng)稱為電力拖動自動控制系統(tǒng)

1、電器：第2頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三（1）按工作電壓分類

以交流1000V、直流1200V為界，以上為高壓控制電器，以下為低壓控制電器

（2）按操作方式分類

自動控制電器、手動控制電器和半自動控制電器

4、電器分類方法

3、電力系統(tǒng)的組成控制設(shè)備電動機電源生產(chǎn)機械傳動裝置第3頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三

第一節(jié)三相交流異步電動機基本結(jié)構(gòu)和工作原理

一、三相交流異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分有①繞線式異步電動機②鼠籠式異步電動機只針對鼠籠式異步電動機第4頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三異步電動機的定子是由機座、定子鐵心和定子繞組三個部分組成的。1、異步電動機的定子：異步電動機的轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成的。2、異步電動機的轉(zhuǎn)子：第5頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三JZT系列是電磁調(diào)速異步電動機二、常用異步電動機的型號JZ2和JZL2系列是起重和冶金用的三相異步電動機，JZ2是鼠籠式，JZL2是繞線式。BJO2系列是防爆式鼠籠異步電動機。JPZ系列是旁磁式制動異步電動機。JD2和JDO2系列是防護式和封閉式多速異步電動機JZZ系列是錐形轉(zhuǎn)子制動異步電動機。第6頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三三、三相交流異步電動機的工作原理三相異步電動機定子接三相電源后，電機內(nèi)便形成圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢設(shè)其方向為逆時針轉(zhuǎn)若轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子鼠籠導條與旋轉(zhuǎn)磁密有相對運動導條中有感應(yīng)電動勢e，方向由右手定則確定由于轉(zhuǎn)子導條彼此在端部短路，于是導條中有電流第7頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三導條就在磁場中受力f，用左手定則確定受力方向轉(zhuǎn)子受力，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩T，為電磁轉(zhuǎn)矩，方向與旋轉(zhuǎn)磁動勢同方向，轉(zhuǎn)子便在該方向上旋轉(zhuǎn)起來轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后，轉(zhuǎn)速為n，只要n＜n1（n1為旋轉(zhuǎn)磁動勢同步轉(zhuǎn)速），轉(zhuǎn)子導條與磁場仍有相對運動轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，穩(wěn)定運行在T=TL情況下在正常情況下，異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是略低與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）。轉(zhuǎn)差率是一個表征異步電動機運行狀態(tài)的一個基本參數(shù)。感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速隨負載的變化而變化。第8頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三接觸器的作用是通、斷電動機電路或其它負載電路

是可以實現(xiàn)遠距離控制的一種控制電器

通、斷電路的電流種類不同

第二節(jié)常用低壓控制電器及基本控制電路一、接觸器第9頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三接觸器可分為交流接觸器和直流接觸器兩種

1、接觸器的基本結(jié)構(gòu)由三大部分組成：電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)和滅弧系統(tǒng)1、2，3、4是靜觸點5、6是動觸點7、8是吸引線圈9、10分別是動、靜鐵心11是彈簧注意：鐵芯中的短路銅環(huán)作用是減少交流電磁鐵芯的振動

第10頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三1是滅弧室2和5分別為動、靜觸點3為金屬柵片4為電弧滅弧柵是數(shù)片鋼片制成的柵狀裝置，當觸點斷開發(fā)生電弧時，電弧進入柵片內(nèi)，被分割為數(shù)段，迅速熄滅。滅弧柵第11頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三2．交流接觸器的工作原理

觸頭在彈簧的反作用力下復位

線圈通入單相交流電鐵芯磁化吸合觸頭動作線圈失電3．圖形文字符號

KMKMKM線圈主觸頭輔助觸頭第12頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三繼電器是一種根據(jù)外界輸入的電或非電信號（如電流、電壓、時間、溫度、轉(zhuǎn)速等）進行觸頭的接通或斷開操作，是一種自動控制電器。繼電器的種類很多，分類的方法也較多。

1、電磁式繼電器二、繼電器電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、復位彈簧系統(tǒng)等組成。

（1）基本結(jié)構(gòu)第13頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三（2）工作原理信號電流通入線圈電磁鐵芯吸合觸頭系統(tǒng)動作常開觸頭閉合、常閉觸頭斷開信號電流切斷線圈失電電磁鐵芯釋放在復位彈簧作用下所有觸頭復位（回到觸頭原始狀態(tài)）電磁式繼電器中最常用的是中間繼電器圖形文字符號如下圖所示KAKAKA第14頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三2、時間繼電器接收信號到輸出信號有一時間差的繼電器我們稱之為時間繼電器。

時間繼電器按其結(jié)構(gòu)的不同，可分為電磁式、電動式、空氣阻尼式、晶體管式等

只介紹空氣阻尼式時間繼電器

JS7—A系列空氣阻尼式時間繼電器的基本結(jié)構(gòu)如下頁圖第15頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三(1)結(jié)構(gòu)主要由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、活塞氣室等組成。其中觸頭系統(tǒng)分為瞬時動作觸頭延時動作觸頭

(2)工作原理：線圈通電鐵芯吸合→推板瞬時動作→1234瞬時動作觸頭動作→→活塞在寶塔形彈簧的作用下向上移動→→經(jīng)一段時間后活塞才推動扛桿移動到頂端→→

5678觸頭動作（常開觸頭延時閉合、常閉觸頭延時斷開）第16頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三→為下一次工作作好準備。問：移動速度由誰決定？當線圈失電→鐵芯系統(tǒng)釋放→→銜鐵在彈簧作用下迅速將活塞推向最下方→→1234、5678觸頭系統(tǒng)在復位彈簧的作用下迅速復位→(3)時間繼電器的圖形文字符號

第17頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三(1)熱繼電器的基本結(jié)構(gòu)

感應(yīng)機構(gòu)：熱膨脹系數(shù)不同的雙金屬片、加熱元件；執(zhí)行機構(gòu)：傳動系統(tǒng)和觸頭系統(tǒng)）等組成，如右圖所示。

(2)工作原理

加熱元件串接在被控制電路中→

通入額定電流→

加熱元件不發(fā)熱→

雙金屬片不動作←觸頭不動作

←當被控電路的電流增加超過額定電流

←形成雙金屬片的定向彎曲加熱元件開始發(fā)熱并緩慢地將熱量傳遞給雙金屬片→

←雙金屬片推動導板

導板推動溫度補償器→

觸頭動作→

切斷被控電路電流3、熱繼電器繞組雙金屬片導板第18頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三(3)圖形文字符號

FRFR1、按鈕（1）基本結(jié)構(gòu)按鈕帽、復位彈簧和觸頭系統(tǒng)（2）工作原理按鈕按下→觸頭系統(tǒng)動作→彈簧儲能→松手→觸頭系統(tǒng)復位←復位彈簧作用三、其它控制電器第19頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三特點：受力觸頭動作，力消失觸頭復位（3）圖形文字符號2、閘刀開關(guān)刀開關(guān)種類很多按極數(shù)分為單極、雙極和三極刀開關(guān)一般與熔斷器串聯(lián)使用，以便在短路或過負荷時熔斷器熔斷而自動切斷電路圖形文字符號第20頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三3、自動開關(guān)基本結(jié)構(gòu)：電流電磁系統(tǒng)、電壓電磁系統(tǒng)、脫扣系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、彈簧系統(tǒng)等組成。第21頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三工作原理：正常工作時，手動控制接通或斷開電路電路出現(xiàn)下列情況時：★短路，當線路電流大于或等于額定電流的10倍時：電流電磁系統(tǒng)產(chǎn)生大吸合力→電流電磁系統(tǒng)動作→←脫扣器動作←鎖鉤脫扣←在彈簧作用下觸頭復位切斷被控制電路→起到短路保護的作用★欠電壓，當線路電壓下降到額定值的%時：電壓電磁系統(tǒng)吸合力不夠大→電壓電磁系統(tǒng)釋放→←扛桿動作←脫扣器動作←鎖鉤脫扣←在彈簧作用下觸頭復位切斷被控制電路→起到欠電壓保護的作用第22頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三★過載，當線路電流增大，但又小于短路電流時：雙金屬片定向彎曲→推動扛桿→脫扣器動作→←在彈簧作用下觸頭復位←切斷被控制電路起到過載保護的作用鎖鉤脫扣圖形文字符號：QF4、熔斷器熔斷器主要作短路或過載保護用，串聯(lián)在被保護的線路中。線路，正常工作時起通路作用；當線路短路或過載時熔斷器熔斷，起到保護線路上其他電器設(shè)備的作用●圖形文字符號FU第23頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三用圖形和文字來表示電氣控制，說明控制原理的一種電氣圖。1、電氣控制原理圖繪制原則右圖是一個單方向旋轉(zhuǎn)電動機控制電路（1）主電路在左，控制電路在右或主在上控在下（2）主電路用粗實線繪制，控制電路用細實線繪制。如右圖，已更改。（3）標注方法四、基本控制電路U1V1W1U2V2W2123第24頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三★主電路標注：總是在主電路的各個節(jié)點用英語26個字母和數(shù)字下標標注；按照連接導線元器件的節(jié)點進行標注★控制電路標注在各節(jié)點用數(shù)字標注，從左向右用奇數(shù)，從右至左用偶數(shù)，分界在電壓元件處?？从覉D。(4)電器元件可根據(jù)動作功能繪制在電路的不同地方，但同一元件標注統(tǒng)一，如右的接觸器。5、各節(jié)點用實心小圓點，交匯處以曲線標注第25頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三有了FU，電路具有短路保護功能有了KM，電路具有欠電壓保護功能請分析SB受力系統(tǒng)運行，SB力消失系統(tǒng)停止運行，這種控制稱為點控制。這是第一個電路。設(shè)想若要電動機長期運行，用什么辦法如右圖所示：與上電路相比多了一個SB和一個FR2、單方向連續(xù)運行控制電路第26頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三工作原理QS↓→SB1↓→KM主觸頭閉合→↓←M得電旋轉(zhuǎn)←SB2↓←KM線圈失電M失電停止KM線圈得電→KM輔助觸頭自鎖“自鎖”是電器元件為確保自己的通路而實施的一種控制↓KM所有觸頭復位注意：“自鎖”的概念這是我們討論的第二電路，它的特性除上面講的以外，還有：連續(xù)運行控制功能，過載保護功能。如何分析和解析這兩種功能若要求這一電路即能連續(xù)運行又能點動控制，如何？能完成否？方法：利用KM的輔助常開觸點的關(guān)聯(lián)在起動按鈕的兩端第27頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三▲三相交流異步電動機要改變旋轉(zhuǎn)方向，只需任意的改變?nèi)嗬@組中的兩相繞組連接。2、正反轉(zhuǎn)控制電路第28頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三▲線路組成：QS、FU、SR、KM、FR、M等組成，注意數(shù)量的變化。▲工作原理QS↓→SB1↓→KM1主觸頭閉合→↓KM1線圈失電→M失電停止↓電動機正轉(zhuǎn)KM1線圈得電→KM1自鎖電動機正向旋轉(zhuǎn)電動機反轉(zhuǎn)SB3↓→KM1所有觸頭復位→←SB2↓←KM2主觸頭閉合KM2自鎖←KM2線圈得電電動機反向旋轉(zhuǎn)▲電路特性第29頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三（1）短路保護、過載保護、欠電壓保護（2）正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)功能（3）問還有什么？雙重聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制電路第30頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三▲線路組成：一個QS、一個FU、二個KM、三個SB、一個FR、一個M▲工作原理QS↓→KM1主觸頭閉合→↓KM1或KM2線圈失電→電動機正轉(zhuǎn)KM1自鎖電動機正向旋轉(zhuǎn)電動機反轉(zhuǎn)SB3↓→KM1或KM2所有觸頭復位↓電動機反向旋轉(zhuǎn)KM1線圈得電→KM1聯(lián)鎖SB1↓→SB1聯(lián)鎖KM2主觸頭閉合→KM2自鎖KM2線圈得電→KM2聯(lián)鎖SB2↓→SB2聯(lián)鎖電動機失電停止運行第31頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三▲線路特性（1）短路保護、過載保護、欠電壓保護（2）正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)功能（3）電路具有雙重聯(lián)鎖的功能3、Y－△轉(zhuǎn)換控制電路第32頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三▲線路組成1組QS、2組FU、3個KM、2個SB、1個FR、1個KT、1個KM▲工作原理QS↓→SB1↓→KM2得電→自鎖KM2主觸閉→KT記時開始→經(jīng)延時→①←KM1得電自鎖斷KT休息M在全壓狀態(tài)下運行KM3失電→KM3所有觸頭復位KM3得電→KM3主觸閉→M定子Y連接降壓起動KM3聯(lián)鎖→切斷KM1通路延斷觸頭延斷→①→延閉觸頭閉←M脫離Y聯(lián)接←聯(lián)鎖←KM3主觸閉第33頁，共36頁，2023年，2月20日，星期三▲線路特性A、短路保