工廠電氣基礎(chǔ)課件

本章主要內(nèi)容：l核心是掌握繼電器、接觸器、按鈕開關(guān)等常規(guī)控制電器的動作執(zhí)行特點(diǎn)，由此對一般繼電接觸控制電路進(jìn)行熟練分析和設(shè)計(jì)。l

工廠常用電器l

基本控制電路l

控制系統(tǒng)實(shí)例返回本章首頁1.1工廠常用電器1.1.1工廠電器基本知識1.1.2工廠常用電器1.1.3電氣圖形返回本章首頁1.1.1工廠電器基本知識1.分類（1）按適用的電壓范圍分類分為低壓電器和高壓電器。（2）低壓電器按所控制的對象分類根據(jù)其控制的對象分為低壓配電電器和低壓控制電器。（3）按所起作用分類依據(jù)電器所起的作用可分為控制電器和保護(hù)電器。（4）按動作性質(zhì)分類依據(jù)電器的動作性質(zhì)可分為自動控制電器和非自動控制電器。2.結(jié)構(gòu)及工作原理下面分別以控制按鈕和接觸器為例介紹手動電器和自動電器的結(jié)構(gòu)和工作原理。（1）按鈕按鈕是手動控制電器的一種，用來發(fā)出信號和接通或斷開控制電路。圖1.1是按鈕的結(jié)構(gòu)示意圖和圖文符號，圖（a）中1、2是動斷（常閉）觸點(diǎn)，3，4是動合（常開）觸點(diǎn)，5是復(fù)位彈簧，6是按鈕帽。圖（b）為圖文符號。（a）結(jié)構(gòu)示意（b）圖文符號圖1.1按鈕（2）接觸器l

結(jié)構(gòu)及工作原理接觸器是利用電磁吸力的原理工作的，主要由電磁機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)組成。電磁機(jī)構(gòu)通常包括吸引線圈、鐵心和銜鐵三部分。圖1.2為接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖與圖文符號，（a）圖中，1、2，3、4是靜觸點(diǎn)，5、6是動觸點(diǎn)，7、8是吸引線圈，9、10分別是動、靜鐵心，11是彈簧。（b）圖中，1、2之間是常閉觸點(diǎn)，3、4之間是常開觸點(diǎn)，7、8之間是線圈。（a）結(jié)構(gòu)示意（b）圖文符號圖1.2接觸器電磁鐵特點(diǎn)根據(jù)吸引線圈通電電流的性質(zhì)分類，電磁鐵分為直流電磁鐵和交流電磁鐵。通常采用短路環(huán)來解決交流電磁鐵的振動問題。短路環(huán)的示意圖如圖1.3所示，其中1為短路環(huán)，2為鐵心。短路環(huán)起到磁通分相的作用，把極面上的交變磁通分成兩個(gè)交變磁通，并且使這兩個(gè)磁通之間產(chǎn)生相位差，那么它們所產(chǎn)生的吸力間也有一個(gè)相位差，這樣，兩部分吸力就不會同時(shí)達(dá)到零值，當(dāng)然合成后的吸力就不會有零值的時(shí)刻，如果使合成后的吸力在任一時(shí)刻都大于彈簧拉力，就消除了振動。圖1.3短路環(huán)滅弧常用的滅弧方法有：拉長電弧、冷卻電弧和將電弧分段。對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。圖1.4是滅弧柵的機(jī)構(gòu)圖。圖中1是滅弧室，2和5分別為動、靜觸點(diǎn)，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(dāng)觸點(diǎn)斷開發(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1.4滅弧柵返回本節(jié)1.1.2工廠常用電器手動控制電器任何設(shè)備都需要操縱者給予一定的指令，才能完成規(guī)定的控制。手動控制電器是自動控制設(shè)備中不可缺少的器件，常用的有刀開關(guān)、按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)等。圖1.5是LW6型萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的圖形符號和觸點(diǎn)合斷表。圖形符號中有6個(gè)回路，3個(gè)擋位連線下有黑點(diǎn)“·”的，表示這條電路是接通的。在觸點(diǎn)合斷表中用“×”表示被接通的電路，空格表示轉(zhuǎn)換開關(guān)在該位置時(shí)此路是斷開的。圖1.5萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)觸點(diǎn)號ⅠⅡⅢ1×××2

××3××

4

××5××

6

××2.自動控制電器（1）接觸器（2）中間繼電器（3）時(shí)間繼電器（4）熱繼電器（5）速度繼電器

圖1.6為空氣阻尼式通電延時(shí)型時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖和圖文符號。它是利用空氣阻尼的原理來獲得延時(shí)的。主要由電磁系統(tǒng)、氣室及觸點(diǎn)系統(tǒng)組成。工作原理：在圖1.6（a）中當(dāng)線圈11通電時(shí)，電磁力克服彈簧14的反作用拉力而迅速將銜鐵向上吸合，銜鐵13帶動杠桿15立即使1、2常閉觸點(diǎn)分?jǐn)啵?、4常開觸點(diǎn)閉合。（a）結(jié)構(gòu)示意（b）圖文符號圖1.6空氣阻尼通電延時(shí)型時(shí)間繼電器熱繼電器的測量元件通常采用雙金屬片，由兩種具有不同線膨脹系數(shù)的金屬碾壓而成。主動層采用膨脹系數(shù)較高的鐵鎳鉻合金，被動層采用膨脹系數(shù)很小的鐵鎳合金。當(dāng)雙金屬片受熱后將向被動層方向彎曲，當(dāng)彎曲到一定程度時(shí)，通過動作機(jī)構(gòu)使觸點(diǎn)動作。如圖1.7所示，（a）圖是熱繼電器的結(jié)構(gòu)中感受部分的示意圖，（b）圖為圖文符號。在圖1-7（a）中發(fā)熱元件2通電發(fā)熱后，主雙金屬片1受熱向左彎曲，推動導(dǎo)板3向左推動執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生一定的運(yùn)動。電流越大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動幅度也越大。當(dāng)電流大到一定程度時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生躍變，即觸點(diǎn)發(fā)生動作從而切斷主電路。（a）感受部分結(jié)構(gòu)示意（b）圖文符號圖1.7熱繼電器3.保護(hù)電器保護(hù)電器包括熱繼電器、熔斷器、電磁脫扣器等。熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)來切斷電路的保護(hù)電器，它在控制電路中，用作電動機(jī)的過載保護(hù)，既能保證電動機(jī)不超過容許的過載，有可以最大限度地保證電動機(jī)的過載能力。當(dāng)然，首先要保證電動機(jī)的正常起動。返回本節(jié)圖1.11接線圖返回本節(jié)1.2基本控制電路1.2.1直接起動控制電路1.2.2降壓起動1.2.3數(shù)學(xué)輔助分析法1.2.4電機(jī)的制動1.2.5電機(jī)的調(diào)速1.2.6順序控制返回本章首頁1.2.1直接起動控制電路單向旋轉(zhuǎn)2.可逆轉(zhuǎn)動3.點(diǎn)動控制4.自動往返運(yùn)動1.單向旋轉(zhuǎn)三相籠型電動機(jī)單向旋轉(zhuǎn)可用開關(guān)或接觸器控制，圖1.12為接觸器控制電路。接觸器控制電路圖中，Q為開關(guān)，F(xiàn)U1、FU2為主電路與控制電路的熔斷器，KM為接觸器，KR為熱繼電器，SB1、SB2分別為起動按鈕與停止按鈕，M為籠型感應(yīng)電動機(jī)。圖1.12單向旋轉(zhuǎn)其中的保護(hù)環(huán)節(jié)為：1）短路保護(hù)。2）過載保護(hù)。3）欠壓保護(hù)。2.可逆轉(zhuǎn)動

在實(shí)際生產(chǎn)中常需要運(yùn)動部件實(shí)現(xiàn)正反兩個(gè)方向的運(yùn)動，這就要求拖動電動機(jī)能做正反兩方向的運(yùn)轉(zhuǎn)。從電機(jī)原理可知，改變電動機(jī)三相電源相序即可改變電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。電動機(jī)的常用可逆旋轉(zhuǎn)控制電路如圖1.13所示。圖1.13可逆旋轉(zhuǎn)3.點(diǎn)動控制生產(chǎn)過程中，不僅要求生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動部件連續(xù)運(yùn)動，還需要點(diǎn)動控制。圖1.14為電動機(jī)點(diǎn)動控制電路。圖中的控制電路既可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動控制，又可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。SB3為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的停止按鈕，SB1為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)起動按鈕，SB2為點(diǎn)動起動按鈕。

圖1.14點(diǎn)動控制電路4.自動往返運(yùn)動在實(shí)際生產(chǎn)中，常常要求生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動部件能實(shí)現(xiàn)自動往返。因?yàn)橛行谐滔拗?，所以常用行程開關(guān)做控制元件來控制電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)。圖1.15為電動機(jī)往返運(yùn)行的可逆旋轉(zhuǎn)控制電路。圖中KM1、KM2分別為電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)接觸器，SQ1為反向轉(zhuǎn)正向行程開關(guān)，SQ2為正向轉(zhuǎn)反向行程開關(guān)，SQ3、SQ4分別為正向、反向極限保護(hù)用限位開關(guān)。返回本節(jié)圖1.15往返運(yùn)行1.2.2降壓起動1.自耦變壓器起動法圖1.16是采用自動控制自耦變壓器降壓起動的控制電路。是由交流接觸器、熱繼電器、時(shí)間繼電器、按鈕和自耦變壓器等元件組成。圖中KM1為正常運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器，KM2為降壓起動接觸器，KA為起動中間繼電器，KT為降壓起動時(shí)間繼電器。圖1.16自耦變壓器降壓起動2.Y-D起動法凡是正常運(yùn)行時(shí)三相定子繞組接成三角形運(yùn)轉(zhuǎn)的三相籠型感應(yīng)電動機(jī)，都可采用Y-D降壓起動。起動時(shí)，定子繞組先接成Y聯(lián)結(jié)，接入三相交流電源，起動電流下降到全壓起動時(shí)的1/3，對于Y系列電動機(jī)直接起動時(shí)起動電流為額定電流IN的5.5～7倍。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，將電動機(jī)定子繞組改成D聯(lián)結(jié)，電動機(jī)進(jìn)入正常