電機(jī)拖動(dòng)與電氣控制 第2版 教案 5.5繼電器 課程教案

電機(jī)拖動(dòng)與電氣控制課程教案章節(jié)名稱第5章常用低壓電器5.5繼電器授課時(shí)數(shù)4授課形式教學(xué)目標(biāo)①了解低壓電器分類，電磁式電器電機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)，開(kāi)關(guān)電器和熔斷器的種類、用途、圖形符號(hào)和文字符號(hào)。②能按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選用開(kāi)關(guān)電器和熔斷器，按照操作規(guī)范正確進(jìn)行開(kāi)關(guān)電器和熔斷器的裝配和檢測(cè)。③嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范，團(tuán)結(jié)協(xié)作。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)電磁式低壓電器結(jié)構(gòu)和原理，開(kāi)關(guān)電器的圖形符號(hào)和文字符號(hào)。教學(xué)內(nèi)容一、電流繼電器反映輸入量為電流的繼電器稱稱為電流繼電器。使用時(shí)電流繼電器的線圈串聯(lián)在被測(cè)電路中，根據(jù)通過(guò)線圈電流值的大小而動(dòng)作。電流繼電器線圈的導(dǎo)線粗、匝數(shù)少、線圈阻抗小。電流繼電器分為過(guò)電流繼電器和欠電流繼電器。當(dāng)繼電器中的電流高于某整定值時(shí)動(dòng)作的為過(guò)電流繼電器，通過(guò)正常工作電流時(shí)，銜鐵釋放，用于頻繁和重載啟動(dòng)場(chǎng)合，作為電動(dòng)機(jī)和主電路的短路和過(guò)載保護(hù)。當(dāng)繼電器中的電流低于某整定值釋放的為欠電流繼電器，通過(guò)正常工作電流時(shí)，銜鐵吸合，觸點(diǎn)動(dòng)作，一般用于直流電動(dòng)機(jī)欠勵(lì)磁保護(hù)。電流繼電器的電路符號(hào)a）過(guò)電流繼電器b）欠電流繼電器電流繼電器和電磁低壓電器動(dòng)作原理相似。電流繼電器的技術(shù)參數(shù)為：1)動(dòng)作電流Ｉq使電流繼電器開(kāi)始動(dòng)作所需的電流值；2)返回電流Ｉf電流繼電器動(dòng)作后返回原狀態(tài)時(shí)的電流值；3)返回系數(shù)Ｋf返回值與動(dòng)作值之比，Ｋf＝Ｉf/Ｉq。二、電壓繼電器電壓繼電器是反映輸入量為電壓的繼電器。使用時(shí)，電壓繼電器的線圈并聯(lián)在被測(cè)電路中，根據(jù)線圈兩端電壓的大小接通或斷開(kāi)電路。電壓繼電器線圈的匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)。電壓繼電器分為過(guò)電壓繼電器和欠電壓繼電器和零壓繼電器，常用于交流電路中作過(guò)電壓、欠電壓和失壓保護(hù)。電壓繼電器的結(jié)構(gòu)、原理和內(nèi)部接線與電流繼電器類似。電壓繼電器的文字符號(hào)用KV表示，圖形符號(hào)如圖所示。與電流繼電器一樣在線圈中用大于和小于符號(hào)來(lái)區(qū)分過(guò)電壓繼電器和欠電壓繼電器。二、中間繼電器中間繼電器是用來(lái)增加控制電路中的信號(hào)數(shù)量或?qū)⑿盘?hào)放大的繼電器。其實(shí)質(zhì)是一種電壓繼電器，結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器相同。中間繼電器觸頭數(shù)量較多，沒(méi)有主輔之分，各對(duì)觸頭允許通過(guò)的電流大小相同，多數(shù)為5A。因此對(duì)于工作電流小于5A的電氣控制線路，可用中間繼電器代替接觸器實(shí)施控制。中間繼電器的文字符號(hào)用KA表示，圖形符號(hào)如圖所示，與接觸器的電路符號(hào)相似。四、熱繼電器1.分類用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)、斷相保護(hù)、電流不平衡運(yùn)行保護(hù)和其它電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。熱繼電器有多種型式，其中常用的有：1)雙金屬片式利用雙金屬片受熱彎曲推動(dòng)杠桿使觸頭動(dòng)作。2)熱敏電阻式利用電阻值隨溫度變化的特性制成的熱繼電器。3)易熔合金式利用過(guò)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。2.結(jié)構(gòu)和原理低壓電氣控制系統(tǒng)常用的是雙金屬片式熱繼電器。主要由雙金屬片、發(fā)熱元件、觸點(diǎn)系統(tǒng)、動(dòng)作機(jī)構(gòu)、整定調(diào)整裝置及手動(dòng)復(fù)位裝置等組成。發(fā)熱元件繞在雙金屬片上。兩種金屬片的熱膨脹系數(shù)不同，膨脹系數(shù)大的為主動(dòng)片，膨脹系數(shù)小的為被動(dòng)片。動(dòng)畫(huà)展示。通電，雙金屬片彎曲，推動(dòng)導(dǎo)板是常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。因此如果將三相熱繼電器的熱元件分別串接在電動(dòng)機(jī)三相主電路中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，熱元件產(chǎn)生的熱量不會(huì)使觸點(diǎn)系統(tǒng)動(dòng)作；當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，流過(guò)熱元件的電流加大，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，熱元件產(chǎn)生的熱量使雙金屬片的彎曲程度超過(guò)一定值，通過(guò)導(dǎo)板推動(dòng)熱繼電器的觸點(diǎn)動(dòng)作斷開(kāi)主電路，保護(hù)電機(jī)。一般用熱繼電器的常閉觸點(diǎn)串接在接觸器線圈電路來(lái)保護(hù)電動(dòng)機(jī)主電路。熱繼電器的文字符號(hào)為FR，這是熱元件與常閉觸點(diǎn)的圖形符號(hào)。3.主要技術(shù)參數(shù)1）額定電壓指熱繼電器正常工作允許接的電源電壓。2）熱繼電器額定電流允許裝入的熱元件的最大額定電流值。3）熱元件的額定電流指發(fā)熱元件長(zhǎng)期工作允許通過(guò)的電流值。4）整定電流是指熱繼電器的熱元件允許長(zhǎng)期通過(guò)，但又剛好不至引起熱繼電器動(dòng)作的電流值。4.選用原則1）按實(shí)際安裝情況選擇安裝型式。2）熱繼電器的額定電流應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的額定電流選擇。3）在不頻繁起動(dòng)的場(chǎng)合，要保證熱繼電器在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中不產(chǎn)生誤動(dòng)作。4）三角形接法的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置的熱繼電器。5）當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作于重復(fù)短時(shí)工作制時(shí)，要注意確定熱繼電器的允許操作頻率。四、時(shí)間繼電器1.作用主要起延時(shí)的作用，分為通電延時(shí)和斷電延時(shí)。信號(hào)輸入后，經(jīng)一定的延時(shí)，才有輸出信號(hào)。對(duì)于電磁式時(shí)間繼電器，當(dāng)電磁線圈通電或斷電后，經(jīng)一段時(shí)間，延時(shí)觸都頭狀態(tài)才發(fā)生變化，即延時(shí)觸頭才動(dòng)作。2.分類1）按動(dòng)作原理分為電磁式、空氣阻尼式、電動(dòng)式和電子式。2）按延時(shí)方式分為通電延時(shí)型、斷電延時(shí)型。（1）直流電磁式時(shí)間繼電器在直流電磁式電壓繼電器的鐵心上增加一個(gè)阻尼銅套,即可構(gòu)成時(shí)間繼電器。它是利用電磁阻尼原理產(chǎn)生延時(shí)的,由電磁感應(yīng)定律可知,在繼電器線圈通斷電過(guò)程中銅套內(nèi)將感應(yīng)電勢(shì),并流過(guò)感應(yīng)電流,此電流產(chǎn)生的磁通總是阻止原磁通變化。（2）空氣阻尼式時(shí)間繼電器空氣阻尼式時(shí)間繼電器也叫空氣式時(shí)間繼電器或氣囊式時(shí)間繼電器，是利用空氣阻尼原理獲得延時(shí)的?？諝庾枘崾綍r(shí)間繼電器的特點(diǎn)是：延時(shí)精度低且受周圍環(huán)境影響較大，但延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)、價(jià)格低廉、整定方便，主要用于延時(shí)精度要求不高的場(chǎng)合。（3）電子式時(shí)間繼電器電子式時(shí)間繼電器在時(shí)間繼電器中已成為主流產(chǎn)品,電子式時(shí)間繼電器是采用晶體管或集成電路和電子元件等構(gòu)成.目前已有采用單片機(jī)控制的時(shí)間繼電器。電子式時(shí)間繼電器具有延時(shí)范圍廣、精度高、體積小、耐沖擊和耐振動(dòng)、調(diào)節(jié)方便及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),所以發(fā)展很快,應(yīng)用廣泛。半導(dǎo)體時(shí)間繼電器的輸出形式有兩種:有觸點(diǎn)式和無(wú)觸點(diǎn)式,前者是用晶體管驅(qū)動(dòng)小型磁式繼電器,后者是采用晶體管或晶閘管輸出。3.空氣阻尼式時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)空氣阻尼式時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu)由電磁機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)系統(tǒng)和空氣阻尼器三部分組成。斷電延時(shí)斷電延時(shí)通電延時(shí)斷電延時(shí)4.空氣阻尼式時(shí)間繼電器工作原理動(dòng)畫(huà)展示。當(dāng)給線圈通電后吸合銜鐵，活塞桿在彈簧作用下帶動(dòng)活塞及橡皮膜向上移動(dòng)，橡皮膜下方空氣室空氣變得稀薄而形成負(fù)壓，活塞桿只能緩慢移動(dòng)，其移動(dòng)速度由進(jìn)氣孔氣隙大小來(lái)決定。經(jīng)一段時(shí)間延時(shí)后，活塞桿通過(guò)杠桿壓動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)使其動(dòng)作，延時(shí)完成。當(dāng)線圈斷電時(shí)，銜鐵釋放，橡皮膜下方空氣室的空氣通過(guò)活塞肩部所形成的單向閥迅速排放，使活塞桿、杠桿、微動(dòng)開(kāi)關(guān)迅速?gòu)?fù)位。通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)氣孔氣隙大小可改變延時(shí)的時(shí)間。通過(guò)改變電磁機(jī)構(gòu)在繼電器上的安裝方向可以做成通電延時(shí)型,也可做成斷電延時(shí)型。5.電氣符號(hào)1）文字符號(hào)：KT2）圖形符號(hào)：通電延時(shí)線圈延時(shí)閉合常開(kāi)觸點(diǎn)延時(shí)斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)斷電延時(shí)線圈延時(shí)斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)延時(shí)閉合常閉觸點(diǎn)6.主要技術(shù)參數(shù)1）觸點(diǎn)額定電壓、電流指時(shí)間繼電器觸點(diǎn)工作的電壓、電流。2）觸點(diǎn)對(duì)數(shù)指時(shí)間繼電器的瞬動(dòng)觸點(diǎn)對(duì)數(shù)和延時(shí)觸點(diǎn)對(duì)數(shù)。3）線圈電壓指線圈的工作電壓。4）延時(shí)范圍一般0.4~180秒。5）額定操作頻率指每小時(shí)操作次數(shù)。7.選用原則1）根據(jù)安裝的場(chǎng)合、對(duì)觸點(diǎn)的要求、延時(shí)的時(shí)間范圍、延時(shí)的精度選擇時(shí)間繼電器的類型。2）根據(jù)控制電路的工作電壓選擇空氣阻尼式時(shí)間繼電器的觸點(diǎn)額定電壓、電流和線圈電壓。3）根據(jù)控制電路的復(fù)雜程度選擇空氣阻尼式時(shí)間繼電器的觸點(diǎn)數(shù)。4）根據(jù)控制要求選擇空氣阻尼式時(shí)間繼電器的觸點(diǎn)數(shù)。四、速度繼電器速度繼電器是根據(jù)速度的大小通斷電路的。1．速度繼電器的結(jié)構(gòu)速度繼電器主要由定子、轉(zhuǎn)子和觸點(diǎn)等部分組成，轉(zhuǎn)子是一個(gè)圓柱形永久磁鐵，定子是一個(gè)籠形空心圓環(huán)，并裝有籠形繞組。速度繼電器的文字符號(hào)為SR。2．速度繼電器的工作原理速度繼電器的轉(zhuǎn)軸和電動(dòng)機(jī)的軸通過(guò)聯(lián)軸器相連，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，速度繼電器的轉(zhuǎn)子隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，定子內(nèi)的繞組便切割磁力線，形成環(huán)內(nèi)電流，此電流與磁鐵磁場(chǎng)相作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，圓環(huán)在此力矩的作用下帶動(dòng)擺桿，克服彈簧力而順轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向擺動(dòng)，并撥動(dòng)觸點(diǎn)，改變其通斷狀態(tài)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于某一值或停轉(zhuǎn)時(shí)，定子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩會(huì)減小或消失，觸點(diǎn)在彈簧的作用下復(fù)位。速度繼電器的動(dòng)作轉(zhuǎn)速一般不低于120r／min，復(fù)位轉(zhuǎn)速約在100r／min以下，工作時(shí)允許的轉(zhuǎn)速高達(dá)1000～3900