電機與電氣控制

關(guān)于電機與電氣控制目錄第一章電氣控制的基本知識第二章直流電機第三章變壓器第四章三相異步電動機第五章三相異步電動機的拖動特性第六章三相異步電動機的電氣控制第七章其他種類的電機第八章常用機床的電氣控制第九章可編程控制器第2頁,共39頁，2024年2月25日，星期天第一章電氣控制的基本知識常用低壓電器電器控制圖的基本知識電氣控制的基本規(guī)律自鎖互鎖返回第3頁,共39頁，2024年2月25日，星期天常用低壓電器低壓電器概述開關(guān)電器及主令電器接觸器繼電器熔斷器主要電器元件故障診斷與維修返回第4頁,共39頁，2024年2月25日，星期天低壓電器概述低壓電器的定義低壓電器的分類低壓電器的基本結(jié)構(gòu)返回第5頁,共39頁，2024年2月25日，星期天低壓電器的定義電器：是指能自動或手動接通和斷開電路，以及對電路或非電路現(xiàn)象能進(jìn)行切換、控制、保護(hù)、檢測、變換和調(diào)節(jié)的元件。低壓電器：通常是指交流1000V及以下與直流1200V及以下電路中起通斷、控制、保護(hù)和調(diào)節(jié)作用的電氣設(shè)備。返回第6頁,共39頁，2024年2月25日，星期天低壓電器的分類按控制作用分類執(zhí)行電器用來完成某種動作或傳遞功率。例如：電磁鐵。控制電器用來控制電路的通斷。例如：開關(guān)、繼電器。主令電器用來控制其它自動電器的動作，以發(fā)出控制“指令”。例如：按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。保護(hù)電器用來保護(hù)電源、電路及用電設(shè)備，使它們不致在短路、過載狀態(tài)下運行，免遭損壞。例如：熔斷器、熱繼電器等。

按動作方式分自動切換電器按照信號或某個物理量的變化而自動動作的電器。例如：接觸器、繼電器等。非自動電器通過人力操作而動作的電器。例如：開關(guān)、按鈕等。按動作原理分類電磁式電器它是根據(jù)電磁鐵的原理工作的。例如：接觸器、繼電器等。非電磁式電器它是依靠外力（人力或機械力）或某種非電量的變化而動作的電器。例如：行程開關(guān)、按鈕、速度繼電器、熱繼電器等。

返回第7頁,共39頁，2024年2月25日，星期天低壓電器的基本結(jié)構(gòu)電磁機構(gòu)電磁機構(gòu)是電器元件的感受部件，它的作用是將電磁能轉(zhuǎn)換成為機械能并帶動觸點閉合或斷開。它通常采用電磁鐵的形式，由電磁線圈、靜鐵心（鐵心）、動鐵心（銜鐵）等組成，其中動鐵心與動觸點支架相連。

觸頭系統(tǒng)

觸頭系統(tǒng)屬于執(zhí)行部件。它的作用是通過觸點的開、閉來通、斷電路的。滅弧裝置

電弧：是指觸頭在閉合和斷開（包括熔體在熔斷時）的瞬間，都會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。

返回第8頁,共39頁，2024年2月25日，星期天電磁機構(gòu)電磁鐵的示意圖電磁鐵的工作原理

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

電磁鐵的分類電磁鐵按勵磁電流可分為：直流電磁鐵和交流電磁鐵按接入電路的方式可以分為：電壓線圈和電流線圈

短路環(huán)由于交流電磁鐵的磁通是交變的，線圈磁場對銜鐵的吸引力也是交變的。當(dāng)交流電流過零時，線圈磁通為零，對銜鐵的吸引力也為零，銜鐵在復(fù)位彈簧作用下將產(chǎn)生釋放趨勢，這就使動、靜鐵心之間的吸引力隨著交流電的變化而變化，從而產(chǎn)生振動和噪音，加速動、靜鐵心接觸面積的磨損，引起結(jié)合不良，嚴(yán)重時還會使觸點燒蝕。為了消除這一弊端，在鐵心柱面的一部分，嵌入一只銅環(huán)，名為短路環(huán)。返回第9頁,共39頁，2024年2月25日，星期天觸頭系統(tǒng)分類按功能可分為：主觸頭和輔助觸頭。主觸頭用于接通和分?jǐn)嘀麟娐罚惠o助觸頭用于接通和分?jǐn)喽坞娐?，還能起互鎖和聯(lián)鎖作用。按形狀可分為：橋式觸頭和指形觸頭。橋式觸頭又分為點接觸橋式觸頭和面接觸橋式觸頭。觸頭按位置可分為：靜觸頭和動觸頭。靜觸頭固定不動，動觸頭能由聯(lián)桿帶著移動。觸頭按其初始位置可分為：常閉觸頭和常開觸頭。常閉觸頭（又稱動斷觸頭）——常態(tài)時動、靜觸頭是相互閉合的。常開觸頭（又稱動合觸頭）——常態(tài)時動、靜觸頭是分開的。a)b)c)觸頭的結(jié)構(gòu)形式

a）點接觸橋式b）面接觸橋式c）線接觸指式返回第10頁,共39頁，2024年2月25日，星期天滅弧裝置電弧的危害使電路仍然保持導(dǎo)通狀態(tài)，延遲了電路的開斷。會燒損觸點，縮短電器的使用壽命。滅弧措施圖1-6滅弧措施a）、b）機械性拉長電弧c）雙觸點滅弧d）磁吹滅弧e）縱縫滅弧f）金屬柵片滅弧g）縱縫陶土滅弧罩靜觸點2—動觸點3—引弧角v1—動觸點移動速度v2—電弧在磁場力作用下移動速度返回第11頁,共39頁，2024年2月25日，星期天開關(guān)電器及主令電器低壓開關(guān)低壓開關(guān)主要用作隔離、轉(zhuǎn)換以及接通和分?jǐn)嚯娐贰３Ｗ鳛闄C床電路的電源開關(guān)，或用于局部照明電路的控制及小容量電動機的起動、停止和正反轉(zhuǎn)控制等。

主令電器主令電器是指在電氣自動控制系統(tǒng)中用來發(fā)出信號指令的電器。它的信號指令將通過繼電器、接觸器和其它電器的動作，接通和分?jǐn)啾豢刂齐娐?，以實現(xiàn)對電動機和其它生產(chǎn)機械的遠(yuǎn)距離控制。

返回第12頁,共39頁，2024年2月25日，星期天低壓開關(guān)刀開關(guān)組合開關(guān)自動開關(guān)漏電保護(hù)器返回第13頁,共39頁，2024年2月25日，星期天主令電器按鈕行程開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)返回第14頁,共39頁，2024年2月25日，星期天刀開關(guān)用途

普通刀開關(guān)是一種結(jié)構(gòu)最簡單且應(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）、不頻繁起動的動力電路的控制電路中。結(jié)構(gòu)符號注意事項

刀開關(guān)安裝時，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。

圖1-7膠蓋瓷底刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)1—出線盒2—熔絲3—動觸頭4—手柄5—靜觸頭

6—電源進(jìn)線座7—瓷座8—膠蓋9—接用電器b）雙極c）三極QSQSa）單極或QS返回第15頁,共39頁，2024年2月25日，星期天組合開關(guān)定義它實質(zhì)上也是一種特殊刀開關(guān)，只不過一般刀開關(guān)的操作手柄是在垂直安裝面的平面內(nèi)向上或向下轉(zhuǎn)動，而組合開關(guān)的操作手柄則是平行于安裝面的平面內(nèi)向左或向右轉(zhuǎn)動而已。

用途多用在機床電氣控制線路中，作為電源的引入開關(guān)，也可以用作不頻繁地接通和斷開電路、換接電源和負(fù)載以及控制5KW以下的小容量電動機的正反轉(zhuǎn)和星三角起動等。結(jié)構(gòu)符號a）雙極

b）三極QSQS返回第16頁,共39頁，2024年2月25日，星期天組合開關(guān)的結(jié)構(gòu)a)b)圖1-9組合開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖a）外形圖b）內(nèi)部結(jié)構(gòu)1—手柄2—轉(zhuǎn)軸3—彈簧4—凸輪5—絕緣墊板6—動觸點7—靜觸點8—絕緣方軸9—接線柱返回第17頁,共39頁，2024年2月25日，星期天自動開關(guān)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?，還能對電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路、過載、失壓等故障進(jìn)行保護(hù)。

原理圖工作原理

脫扣器是自動開關(guān)的主要保護(hù)裝置，包括電磁脫扣器（作短路保護(hù)）、熱脫扣器（作過載保護(hù)）、失壓脫扣器以及由電磁和熱脫扣器組合而成的復(fù)式脫扣器等種類。電磁脫扣器的線圈串聯(lián)在主電路中，若電路或設(shè)備短路，主電路電流增大，線圈磁場增強，吸動銜鐵，使操作機構(gòu)動作，斷開主觸點，分?jǐn)嘀麟娐范鸬蕉搪繁Ｗo(hù)作用。電磁脫扣器有調(diào)節(jié)螺釘，可以根據(jù)用電設(shè)備容量和使用條件手動調(diào)節(jié)脫扣器動作電流的大小。熱脫扣器是一個雙金屬片熱繼電器。它的發(fā)熱元件串聯(lián)在主電路中。當(dāng)電路過載時，過載電流使發(fā)熱元件溫度升高，雙金屬片受熱彎曲，頂動自動操作機構(gòu)動作，斷開主觸點，切斷主電路而起過載保護(hù)作用。符號QF×××返回第18頁,共39頁，2024年2月25日，星期天自動開關(guān)原理圖圖1-12自動開關(guān)的原理圖1、9—彈簧2—觸點3—鎖鍵4—搭鉤5—軸6—過電流脫扣器7—杠桿8、10—銜鐵11—欠電壓脫扣器

12—雙金屬片13—電阻絲返回第19頁,共39頁，2024年2月25日，星期天漏電保護(hù)器用途主要用于當(dāng)發(fā)生人身觸電或漏電時，能迅速切斷電源，保障人身安全，防止觸電事故。有的漏電保護(hù)器還兼有過載、短路保護(hù)，用于不頻繁起、停的電動機。原理圖工作原理

當(dāng)正常工作時，不論三相負(fù)載是否平衡，通過零序電流互感器主電路的三相電流相量之和等于零，故其二次繞組中無感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，漏電保護(hù)器工作于閉合狀態(tài)。如果發(fā)生漏電或觸電事故，三相電流之和便不再等于零，而等于某一電流值Is。Is會通過人體、大地、變壓器中性點形成回路，這樣零序電流互感器二次側(cè)產(chǎn)生與Is對應(yīng)的感應(yīng)電動勢，加到脫扣器上，當(dāng)Is達(dá)到一定值時，脫扣器動作，推動主開關(guān)的鎖扣，分?jǐn)嘀麟娐贰y試回路電源變壓器主開關(guān)UVW零序電流互感器電磁脫扣器返回第20頁,共39頁，2024年2月25日，星期天按鈕用途按鈕又稱控制按鈕或按鈕開關(guān)，是一種手動控制電器。它只能短時接通或分?jǐn)?A以下的小電流電路，向其它電器發(fā)出指令性的電信號，控制其它電器動作。由于按鈕載流量小，不能直接用于控制主電路的通斷。結(jié)構(gòu)及工作原理符號注意事項選擇使用時應(yīng)從使用場合、所需觸點數(shù)及按鈕帽的顏色等因素考慮。一般紅色表示停止，綠色表示起動，黃色表示干預(yù)。SBSBa）常開觸點b）常閉觸點

c）復(fù)合觸點SB返回第21頁,共39頁，2024年2月25日，星期天按鈕的結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)工作原理在按下按鈕帽令其動作時，首先斷開動斷觸點，再通過一定行程后才接通動合觸點；松開按鈕帽時，復(fù)位彈簧先將動合觸點分?jǐn)?，通過一定行程后動斷觸點才閉合。返回第22頁,共39頁，2024年2月25日，星期天行程開關(guān)用途行程開關(guān)又稱限位開關(guān)或位置開關(guān)，它利用生產(chǎn)機械運動部件的碰撞，使其內(nèi)部觸點動作，分?jǐn)嗷蚯袚Q電路，從而控制生產(chǎn)機械行程、位置或改變其運動狀態(tài)。

結(jié)構(gòu)符號a）常開觸點

b）常閉觸點SQSQ返回第23頁,共39頁，2024年2月25日，星期天萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)用途具有更多操作位置和觸點、能夠接多個電路的一種手動控制電器。由于它的檔位多、觸點多，可控制多個電路，能適應(yīng)復(fù)雜線路的要求。結(jié)構(gòu)符號返回第24頁,共39頁，2024年2月25日，星期天萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的符號及觸點通斷表返回第25頁,共39頁，2024年2月25日，星期天接觸器用途接觸器是一種用來頻繁接通和斷開交、直流主電路及大容量控制電路的自動切換電器。它具有低壓釋放保護(hù)功能，可進(jìn)行頻繁操作，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，是電力拖動自動控制線路中使用最廣泛的電器元件。

分類結(jié)構(gòu)及工作原理符號b）常開主觸點

c）常閉主觸點a）線圈

KM

e）常閉輔助觸點d）常開輔助觸點KMKMKMKM返回第26頁,共39頁，2024年2月25日，星期天接觸器的分類按電流種類通常分為交流接觸器和直流接觸器兩類

交流接觸器特點：交流線圈、有短路環(huán)、采用雙斷口觸頭直流接觸器特點：直流線圈、滾動指型觸頭返回第27頁,共39頁，2024年2月25日，星期天交流接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)交流接觸器的主要部分是電磁系統(tǒng)、觸點系統(tǒng)和滅弧裝置，其外形和結(jié)構(gòu)如圖所示

工作原理

交流接觸器有兩種工作狀態(tài)：得電狀態(tài)（動作狀態(tài)）和失電狀態(tài)（釋放狀態(tài)）。接觸器主觸頭的動觸頭裝在與銜鐵相連的絕緣連桿上，其靜觸頭則固定在殼體上。當(dāng)線圈得電后，線圈產(chǎn)生磁場，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力，將銜鐵吸合。銜鐵帶動動觸頭動作，使常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合，分?jǐn)嗷蚪油ㄏ嚓P(guān)電路。當(dāng)線圈失電時，電磁吸力消失，銜鐵在反作用彈簧的作用下釋放，各觸頭隨之復(fù)位。

a）外形b）結(jié)構(gòu)示意圖返回第28頁,共39頁，2024年2月25日，星期天繼電器定義繼電器：是一種根據(jù)電量（電流、電壓）或非電量（時間、速度、溫度、壓力等）的變化自動接通和斷開控制電路，以完成控制或保護(hù)任務(wù)的電器。

與接觸器的區(qū)別繼電器可以對各種電量或非電量的變化作出反應(yīng)，而接觸器只有在一定的電壓信號下動作。繼電器用于切換小電流的控制電路，而接觸器則用來控制大電流電路，因此，繼電器觸頭容量較?。ú淮笥?A），且無滅弧裝置。分類按反應(yīng)的參數(shù)可分為：電壓繼電器、電流繼電器、中間繼電器、熱繼電器、時間繼電器和速度繼電器等。按動作原理可分為：電磁式、電動式、電子式和機械式等。

常用的繼電器返回第29頁,共39頁，2024年2月25日，星期天常用的繼電器電磁式繼電器電流繼電器電壓繼電器中間繼電器時間繼電器熱繼電器速度繼電器返回第30頁,共39頁，2024年2月25日，星期天時間繼電器用途時間繼電器是利用電磁原理或機械原理實現(xiàn)觸點延時閉合或延時斷開的自動控制電器。

分類常用的種類有電磁式、空氣阻尼式、電動式和晶體管式。

結(jié)構(gòu)及工作原理延時方式通電延時和斷電延時

符號返回第31頁,共39頁，2024年2月25日，星期天空氣式時間繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)工作原理是利用空氣阻尼的原理獲得延時的。

a）外形圖b）結(jié)構(gòu)圖1—線圈2—反力彈簧3—銜鐵4—靜鐵心5—彈簧片6、8—微動開關(guān)

7—杠桿9—調(diào)節(jié)螺釘10—推桿11—活塞桿12—寶塔彈簧返回第32頁,共39頁，2024年2月25日，星期天時間繼電器的符號文字符號

KT圖形符號a）斷電延時線圈b）通電延時線圈d）斷電延時斷開觸頭c）通電延時閉合觸頭e）通電延時斷開觸頭f）斷電延時閉合觸頭返回第33頁,共39頁，2024年2月25日，星期天熱繼電器用途熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理工作的保護(hù)電器，在電路中用作電動機的過載保護(hù)。

結(jié)構(gòu)工作原理主雙金屬片與加熱元件串接在接觸器負(fù)載端，（電動機電源端）的主回路中。當(dāng)電動機正常運行時，熱元件產(chǎn)生的熱量雖能使雙金屬片彎曲，但還不足以使繼電器動作。當(dāng)電動機過載時，流過熱元件的電流增大，熱元件產(chǎn)生的熱量增加，使雙金屬片產(chǎn)生的彎曲位移增大，主雙金屬片推動導(dǎo)板，并通過補償雙金屬片與推桿將觸點（即串接在接觸器線圈回路的熱繼電器常閉觸點）分開，以切斷電路保護(hù)電動機。符號b）常閉觸點a）熱元件FR返回第34頁,共39頁，2024年2月25日，星期天熱繼電器的結(jié)構(gòu)熱繼電器種類很多，應(yīng)用最廣泛的是基于雙金屬片的熱繼電器，其外形及結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由熱元件、雙金屬片和觸頭三部分組成。熱繼電器的常閉觸點串聯(lián)在被保護(hù)的二次回路中，它的熱元件由電阻值不高的電熱絲或電阻片繞成，串聯(lián)在電動機或其他用電設(shè)備的主電路中?？拷鼰嵩碾p金屬片，是用兩種不同膨脹系數(shù)的金屬用機械輾壓而成，為熱繼電器的感測元件。

a）外形b）結(jié)構(gòu)圖電流整定裝置2—主電路接線柱3—復(fù)位按鈕4—常閉觸頭5—動作機構(gòu)6—熱元件31—常閉觸頭接線柱32—公共動觸頭接線柱33—常開觸頭接線柱1—主觸頭2—主雙金屬片3—熱元件4—推動導(dǎo)板5—補償雙金屬片6—常閉觸頭7—常開觸頭8—復(fù)位調(diào)節(jié)螺釘9—動觸頭10—復(fù)位按鈕11—偏心輪12—支撐件13—彈簧返回第35頁,共39頁，2024年2月25日，星期天速度繼電器用途

速度繼電器主要用于籠型異步電動機的反接制動控制。

結(jié)構(gòu)及工作原理符號a）外形b）結(jié)構(gòu)圖KSKSb）常開觸點

c）常閉觸點a）轉(zhuǎn)子KSnn返回