搜索
第8章电气控制§8.1常用低压控制电器§8.2继电-接触器控制系统的基本电路§8.3可编程序控制器的原理及应用本章作业•8-1•8-3•8-4•8-5•8-7本章重点重点：1、了解常用低压电器的结构、工作原理和用途;2、掌握自锁、联锁的作用和方法;3、掌握过载、短路和失压保护的作用和方法;4、能读懂简单的控制电路原理图、能设计简单的控制电路。难点：设计简单的控制电路。§8.1常用低压控制电器低压控制电器是指工作在交流电压小于l200V、直流电压小于1500V，并在电路中起接通、断开、保护、控制或调节作用的电器设备。8.1.1常用低压控制电器中的输入设备常用低压控制电路中的输入设备一般包括按钮、刀开关、组合开关、行程开关。1.按钮（SB）按钮是通常用来接通或断开控制电路（其中电流很小），从而控制电动机或其他电气设备的运行。1、按钮（SB）复位弹簧支柱连杆常闭静触头桥式动触头常开静触头外壳SBSBSB结构符号名称常闭按钮(停止按钮)常开按钮(起动按钮)复合按钮12344123按钮帽工作原理：按下按钮帽时，常闭触头断开，常开触头闭合；放开按钮帽时，在弹簧的作用下，动触点恢复到常态。动画演示2、刀开关（Q）刀开关是低压配电中应用最广的电器，主要用来隔离电源。•在电流不大的线路里可以直接用它接通和断开电源，适合额定电压在交流380V或直流440V以下、额定电流1500A以下的场合。2、刀开关（Q）•选择使用闸刀开关时，刀的极数要与电源进线相数相等，其额定电流应大于或等于所控制负载的额定电流。用组合开关起停电动机的接线图M3~手柄转轴静触头动触头工作原理：用手柄转动转轴时，就可将三个触点同时接通或断开。适用场所：在控制电路中，电源的接入、照明设备的通断、小功率电动机的起动和停止都可以来用组合开关来实现。组合开关也常用于小功率异步电动机的正转和反转控制。3、组合开关（S）组合开关又称为盒式开关或转换开关。它实质上也是一种刀开关，由若干动触片和静触片（刀片）分别装于数层绝缘垫板内组成。4、行程开关（ST）行程开关是一种利用生产机械的某些运动部件的碰撞来发出控制指令的主令电器，用于控制生产机械的运动方向、行程大小和位置保护等。分类：按结构可分为直动式、滚轮式和微动式三种。•当行程开关用于位置保护时，亦称为限位开关。（1）直动式行程开关工作原理：直动式行程开关有一对动合触头和一对动断触头。静触头装在绝缘基座上，动触头与椎杆相连，当推杆受到装在运动部件上的挡铁作用后，触点换接。当挡铁离开椎杆后，恢复弹簧使开关自动复位。适用场所：于挡铁运动速度不小于0.4m／min的场合中，否则会由于电弧在触点上所停留时间过长而使触点烧坏。特点：结构简单，价格便宜，应用甚广。（2）滚轮式行程开关工作原理：当被控机械上的撞块撞击带有滚轮的撞杆时，撞杆转向右边，带动滑轮转动，顶下横板，使微动开关中的触点迅速动作。当运动机械返回时，在复位弹簧的作用下，各部分动作部件复位。分类：单滚轮自动复位和双滚轮（羊角式）非自动复位式。动画演示（3）微动开关式行程开关动画演示8.1.2常用低压控制电器中的输出设备1．接触器（KM）常用低压控制电路中的输出设备一般包括接触器、继电器、指示灯等。接触器是一种自动的电磁式电器，适用于远距离频繁接通或断开交直流主电路及大容量控制电路。1、接触器（KM）•控制对象：电动机。能实现远距离控制，并具有欠（零）电压保护。•分类：交流接触器和直流接触器。•组成：触点系统、电磁机构和灭弧装置组成。（1）接触器的工作原理当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作；常闭触头断开，常开触头闭合，二者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原；常开触头断开，常闭触头闭合。动画演示接触器的图形及文字符号（2）接触器的主要技术参数接触器的主要技术参数有额定电压、额定电流、线圈的额定电压、接通与分断能力、机械寿命与电气寿命和操作频率等。1）额定电压和额定电流额定电压是指主触点的额定工作电压；额定电流是指主触点的额定电流。接触器的额定电压和额定电流的等级如表所示。接触器线圈的额定电压（V）等级如表所示。直流接触器交流接触器24、48、110、220、44036、110、220、3803）接通与分断能力接触器在规定条件下，能在给定电压下可靠接通和分断的预期电流值。接通时，主触点不应发生熔焊；分断时，主触点不应发生长时间燃弧。2）线圈的额定电压4）机械寿命与电气寿命机械寿命：1000万次以上电气寿命：100万次以上5）操作频率300次/h、600次/h、1200次/h几种。（3）接触器选择的基本原则1）接触器极数和电流种类的确定；2）根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器；3）根据负载功率和操作情况来确定接触器主触头的电流等级；4）根据接触器主触头接通与分断主电路电压等级来决定接触器的额定电压；5）接触器吸引线圈的额定电压应由所接控制电路电压确定；6）接触器触头数和种类应满足主电路和控制电路的要求。（4）接触器的选用步骤1）选择接触器的类型交流接触器按负荷种类一般分为一类、二类、三类和四类，分别记为AC1、AC2、AC3和AC4。一类交流接触器对应的控制对象是无感或微感负荷，如白炽灯、电阻炉等；二类交流接触器用于绕线式异步电动机的起动和停止；三类交流接触器的典型用途是鼠笼型异步电动机的运转和运行中分断；四类交流接触器用于笼型异步电动机的起动、反接制动、反转和点动。2）选择接触器的额定参数根据被控对象和工作参数如电压、电流、功率、频率及工作制等确定接触器的额定参数。①电压：一般应低一些为好，这样对接触器的绝缘要求可以降低，使用时也较安全。②频率：频率不高的，接触器额定电流大于负荷额定电流；重任务电动机（100次/min），选接触器额定电流大于电动机额定电流；特重任务电动机（600～12000次/h），接触器大致可按电寿命及起动电流选用。③对电容器进行控制时：接触器的额定电流可按电容器的额定电流的1.5倍选取。④对变压器进行控制时：考虑浪涌电流，可按变压器额定电流的2倍选取接触器。⑤对电热设备进行控制时：负荷的冷态电阻较小，选用接触器时可不用考虑（起动电流），直接按负荷额定电流选取。⑥对体放电灯进行控制时：起动电流大、起动时间长，对于照明设备的控制，可按额定电流1.1～1.4倍选取交流接触器。2）选择接触器的额定参数２、继电器继电器是一种根据电量（如电压和电流等）或非电量（如热、时间、压力、转速等）的变化接通或断开控制电路，以实现自动控制或保护电力拖动装置的电器。组成：感测机构、中间机构和执行机构。种类：常用的有中间继电器、时间继电器、热继电器等。（1）中间继电器（KA）特点：触点数多，触点电流容量小，动作灵敏，其结构、工作原理与接触器相似。主要用途：是当其它继电器的触点数或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触点数或触点容量，从而起到中间转换的作用。KA线圈常开触头KA常闭触头KA图形及文字符号（2）时间继电器（KT）•时间继电器是一种用来实现触点延时接通或断开的控制电器。•分类：电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等类型。•选型：时间继电器主要根据控制回路所需要的延时触点的延时方式、瞬时触点的数目以及使用条件来选择。时间继电器的图形及文字符号符号（3）热继电器（FR）热继电器是利用电流的热效应原理来保护设备，使之免受长期过载的危害。用途：过载保护、断相保护、三相电流不平衡运行的保护等(a)外形(b)结构热继电器的工作原理：~热元件扣板双金属片常闭触点若长时间过载，发热元件使双金属片受热，因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，脱扣，扣板被弹簧拉回，常闭触点断开。动画演示热继电器的图形及文字符号工作原理：图a用于主电路，图b用于控制电路。热继电器的选择主要根据电动机的额定电流来确定热继电器的型号及热元件的额定电流等级。３、指示灯继电-接触控制系统中的指示灯主要用于显示控制系统的工作状态。红色表示工作状态停止，绿色表示工作状态运行。8.1.3其它低压控制电器其它的低压电器，在电气控制线路中起保护作用，主要有熔断器和低压断路器等。１．熔断器（FU）熔断器用于短路保护。熔断器是串联在被保护电路中的，当电路短路时，电流很大，熔体急剧升温，立即熔断，从而起到保护作用。熔断器的结构一般分成熔体座和熔体等部分。１、熔断器（FU）符号：FU熔断器额定电流IF的选择：(1)电灯、电炉等电阻性负载IFIL(3)频繁起动的电机(2)单台电机5.2电动机的起动电流熔丝额定电流2~6.1电动机的起动电流熔丝额定电流２．低压断路器（QF）断路器又称自动空气开关或自动开关。它可用来分配电能，不频繁地起动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护。当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时，能自动切断电路。其功能相当于熔断器式开关与过/欠热继电器等的组合。断路器主要由3个基本部分组成，即主触点、灭弧系统和各种脱扣器，包括过电流脱扣器、失压（欠电压）脱扣器等。低压断路器的工作原理：动画演示锁钩主触点手动闭合衔铁释放自动空气断路器原理图连杆装置释放弹簧过流脱扣器欠压脱扣器§8.2继电-接触器控制系统的基本电路任何复杂的电气控制线路都是按照一定的控制原则，由基本的控制线路组成的。基本控制线路是学习电气控制的基础。特别是对生产机械整个电气控制线路工作原理的分析与设计有很大的帮助。本节首先介绍电气控制原理图的基本知识和绘图方法，然后结合上节所讲的常用低压电器，如继电器、接触器和按钮等，介绍其基本的控制线路，包括全压起动控制线路、正反转控制线路、点动与连续运动的控制线路、自动循环控制线路及反接制动控制线路。§8.2继电-接触器控制系统的基本电路8.2.1常用电气设备图形文字符号及电气控制图绘制原则8.2.2全压起动控制电路8.2.3减压起动控制线路8.2.4正反转控制电路8.2.5自动循环控制电路8.2.6反接制动控制电路8.2.1常用电气设备图形文字符号及电气控制图绘制原则1．图形符号及文字符号1990年1月1日开始执行的，由国家标准局颁布的GB4728-1984《电气图用符号》及GB6988-1987《电气制图》和GB7159-1987《电气技术中的文字符号制订细则》。接线端子的标记符合国家标准GB4026-1983《电器接线端子的识别和用字母数字符号标记接线端子的通则》。常用电气图形符号和文字符号可见附录A。8.2.1常用电气设备图形文字符号及电气控制图绘制原则2.电气控制图绘制原则电气控制线路的定义：以各类电机或其他执行电器为被控对象，以继电器、接触器、按钮、行程开关、保护元件等器件组成的自动控制线路，通称为电气控制线路。电气控制线路的表示方法：电气原理图、安装接线图和电器布置图三种。电气原理图是根据工作原理而绘制的，具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电路工作原理等优点。在各种生产机械的电气控制中，无论在设计部门或生产现场都得到广泛的应用。图8-16所示为CW6132型普通车床电气原理图。图中，按被控对象和控制功能的不同对图面区域进行了划分。8.2.1常用电气设备图形文字符号及电气控制图绘制原则8.2.1常用电气设备图形文字符号及电气控制图绘制原则图8-17中，对符号位置也进行了索引。符号位置的索引用图号、页次和图区编号的组合索引法，索引代号的组成如图8-17所示。当某原理图仅有一页图样时，只写图号和图区的行、列号，在只有一个图号多页图样时，则图号可省略，而元件的相关触点只出现在一张图样上时，只标出图区号。8.2.1常用电气设备图形文字符号及电气控制图绘制原则电气原理图中，接触器和继电器线圈与触点的从属关系应用附图表示。附图中各栏的含义如图8-18所示。8.2.1常用电气设备图形文字符号及电气控制图绘制原则绘制电气原理图应遵循以下原则：（1）电气控制电路根据电路通过的电流大小可分为主电路和控制电路。主电路包括从电源到电动机的电路，是强电流通过的部分。控制电路是通过弱电流的电路，一般由