电气控制原理

第一篇电气控制原理第一章常用低压电器第一节电器的基本知识一电器的定义与分类二电磁式电器的工作原理与结构特点低压电器的定义•电器：是指能自动或手动接通和断开电路，以及对电路或非电路现象能进行切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件。•低压电器：通常是指交流1200V及以下与直流1500V及以下电路中起通断、控制、保护和调节作用的电气设备低压电器的分类•按控制作用分类执行电器用来完成某种动作或传递功率。例如：电磁铁。控制电器用来控制电路的通断。例如：开关、继电器。主令电器用来控制其它自动电器的动作，以发出控制“指令”。例如：按钮、转换开关等。保护电器用来保护电源、电路及用电设备，使它们不致在短路、过载状态下运行，免遭损坏。例如：熔断器、热继电器等。•按动作方式分自动切换电器按照信号或某个物理量的变化而自动动作的电器。例如：接触器、继电器等。非自动电器通过人力操作而动作的电器。例如：开关、按钮等。•按动作原理分类电磁式电器它是根据电磁铁的原理工作的。例如：接触器、继电器等。非电磁式电器它是依靠外力（人力或机械力）或某种非电量的变化而动作的电器。例如：行程开关、按钮、速度继电器、热继电器等。电磁式电器的工作原理与结构特点•电磁机构电磁机构是电器元件的感受部件，它的作用是将电磁能转换成为机械能并带动触点闭合或断开。它通常采用电磁铁的形式，由电磁线圈、静铁心（铁心）、动铁心（衔铁）等组成，其中动铁心与动触点支架相连。•触头系统触头系统属于执行部件。它的作用是通过触点的开、闭来通、断电路的。•灭弧装置电弧：是指触头在闭合和断开（包括熔体在熔断时）的瞬间，都会在触头间隙中由电子流产生弧状的火花，这种由电气原因造成的火花。电磁机构•结构形式（三种）•吸引线圈：直流-瘦长型，无骨架；交流-矮胖型有骨架•铁心：直流-整块钢材；交流-硅钢片叠铆电磁吸力与吸力特性•电磁吸力FAT=f(时间、气隙)，吸力特性FAT=f(气隙)•气隙固定交流线圈FAT是变量，直流线圈FAT是恒定•气隙变化交流线圈FAT气隙变化前后稍有变化直流线圈FAT气隙变化前后变化较大•触头系统：作用：执行部分•材料：铜和银•型式：桥式和指形触头系统电弧与灭弧•产生原因：气体电离放电•后果：烧触头•灭弧方法：1)电动力灭弧-交流接触器•2）磁吹灭弧-直流接触器•3）栅片灭弧-交流电器•4）窄缝灭弧（灭弧罩）-交流、直流接触器第二节开关电器•刀开关•转换开关•断路器•漏电开关刀开关•作用：手动；不频繁通断电路；隔离•类型：大电流开关、开启式开关（HK2）、封闭式开关、刀熔开关图1-7胶盖瓷底刀开关的结构1—出线盒2—熔丝3—动触头4—手柄5—静触头6—电源进线座7—瓷座8—胶盖9—接用电器1组成：手柄、触刀、静插座、底板参数：额定电压、额定电流、通断能力、动稳定电流、热稳定电流选择1）额定电压=电路电压2）额定电流=电路电流3）类型使用注意事项：安装方向和上下接线端•图形符号第三节熔断器•作用：短路保护和严重过载•工作原理：熔断器是串联连接在被保护电路中的，当电路电流超过一定值时，熔体因发热而熔断，使电路被切断，从而起到保护作用•类型：插入式RC1A螺旋式RL1封闭管式（无填料RM10和有填料RT0）新型触刀指示器盖板载熔体填料熔管熔体熔断器选择、图形符号与文字符号•熔断器的选用主要包括类型选择和熔体额定电流的确定•类型选择使用场合安装条件负载要求•熔体额定电流选择1、电阻性负载或照明电路，这类负载起动过程很短，运行电流较平稳，一般按负载额定电流的1~1.1倍选用熔体的额定电流，进而选定熔断器的额定电流2、电动机等感性负载，这类负载的起动电流为额定电流的4~7倍，一般选择熔体的额定电流为电动机额定电流的1.5~2.5倍。这样一般来说,熔断器难以起到过载保护作用,而只能用作短路保护,过载保护应用热继电器才行。对于多台电动机,要求多台IFU≥（1.5~2.5）INMAX+∑IN式中IFU——熔体额定电流（A）,INMAX——最大一台电动机的额定电流（A）3、为防止发生越级熔断，上、下级（供电干、支线）熔断器间应有良好的协调配合，为此，应使上一级（供电干线）熔断器的熔体额定电流比下一级（供电支线）大1～2个级差。•图形符号与文字符号第四节主令电器•主令电器是控制系统中专用发布控制指令的电器•常用主令电器：控制按钮行程开关和接近开关万能转换开关主令控制器和凸轮控制器控制按钮•是一种简单的手动开关，通常用于发出操作信号，接通或断开电流较小的控制电路，以控制电流较大的电动机或其他电气设备的运行。•按钮的结构和图形符号按钮帽弹簧静触点桥式动触点常开触点常闭触点SB(a)(b)控制按钮常用型号（揿钮式，紧急，钥匙，旋转）位置开关（行程开关和接近开关）•行程开关的功能是相应于移动机械的位置产生电信号79981234561、7—滚轮；2—杠杆；3—轴；4—复位弹簧；5—撞块；6—微动开关；8—动触点；9—静触点接近开关（无触点开关）接近并关又称无触点行程开关，它具有工作可靠、寿命长、精度高等优点。它的用途除行程控制和限位保护外，还可作为检测金属变换运动方向、检测零件尺寸、液面控制及用作无触点无噪声、动作灵敏、体积小、耐振、操作频率简和定位常用型号高频振荡型（LJ2、3SG）电容型永磁型（接近开关以高频振荡型最常用．它占全部接近开关产量的80％以上。）外型与图形符号、文字符号万能转换开关•外形图与结构示意图图1-12LW12万能转换开关外形图万能转换开关图形符号与文字符号（SA）第五节接触器•接触器能频繁的接通或断开交直流主电路具有低压释放的功能•分为交流接触器和直流接触器两种•交流接触器结构：电磁机构(直动式、转动式)，触头系统（主、副），灭弧装置，其他部件主触点接线控制线圈接线~~~线圈M3~交流接触器结构图直流接触器结构：区别交流接触器直流接触器接触器主要参数与常用系列•主要参数额定电压：主触头（220、380、660…）额定电流：主触头（10~800）线圈电压（~/36、127、220、380/-24、48…）其他（操作频率、机械和电气寿命等）•常用系列交流CJ10CJX1BLC1-D直流CZ0CZ18型号意义接触器图形符号与文字符号接触器选择•类型•额定电压•额定电流•线圈电压与频率接触器型号含义第六节继电器•一定义和分类继电器是一种根据电或非电信号的变化来接通或断开小电流电路的自动控制电器。电磁式：电压继电器，电流继电器，中间继电器，时间继电器非电量：速度继电器，热继电器，（时间继电器）温度继电器等•二电压继电器，电流继电器，中间继电器1：电流继电器KI-与被控制电路串联，以反映电路电流的变化。有欠电流和过电流两种2：电压继电器KV-与被控制电路并联以反映电路电压的变化。根据动作电压的大小有过电压、欠电压、零电压之分3：中间继电器KA-实质上为电压继电器。但触头对数较多，触头容量较大（额定电流5-10A），动作灵敏•电磁式继电器与接触器异同结构与工作原理和接触器基本相同；对反应对象、控制对象、触点数量、灭弧装置继电器与接触器不同，触发器的主触头可以通过大电流，而中间继电器的触头只能通过小电流。中间继电器只能用于控制电路中•图形符号与文字符号三速度继电器•用途速度继电器主要用于笼型异步电动机的反接制动控制。•结构及工作原理•符号a）外形b）结构图KSKSb）常开触点c）常闭触点a）转子KSnn四时间继电器•作用：利用电磁原理或机械动作原理实现触头延时接通或断开的自动控制电器，用于控制动作时间•类型：空气式、电子式、（电磁式、电动式）空气式时间继电器•图形符号与文字符号（KT）衔铁线圈通电延时常开触头延时闭合常闭触头延时打开常闭触头常开触头线圈通电辅助触头动作T秒后延时触头动作空气式时间继电器示意图断电式常闭断电后延时闭合常开断电后延时断开通电式瞬时动作延时动作常闭触点常开触点常开通电后延时闭合常闭通电后延时断开时间继电器触头类型五热继电器作用：利用电流的热效应制成的保护电器功能：过载保护外型a）外形b）结构图—电流整定装置2—主电路接线柱3—复位按钮4—常闭触头5—动作机构6—热元件31—常闭触头接线柱32—公共动触头接线柱33—常开触头接线柱热继电器图形符号及文字符号：•图形符号FRFR串联在主电路中串联在控制电路中热继电器选择•1、类型热继电器有单相、二相及三相式，其中三相式还分为有断相保护（用于电动机△连接情况）和无断相保护的。2、热元件额定电流和整定电流每一种热继电器可装不同额定电流的热元件，整定电流，发热元件不变形产生动作电气控制图的绘制规则•原理图一般分主电路和辅助电路两部分：主电路就是从电源到电动机大电流通过的路径。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等，由继电器和接触器的线圈、继电器的触点、接触器的辅助触点、按钮、照明灯、信号灯、控制变压器等电器元件组成。•控制系统内的全部电机、电器和其它器械的带电部件，都应在原理图中表示出来。•原理图中各电器元件不画实际的外形图，而采用国家规定的统一标准图形符号，文字符号也要符合国家标准规定。•原理图中，各个电气元件和部件在控制线路中的位置，应根据便于阅读的原则安排。同一元器件的各个部件可以不画在一起。例如，接触器、继电器的线圈和触点可以不画在一起。•图中元件、器件和设备的可动部分，都按没有通电和没有外力作用时的开闭状态画出。例如，继电器、接触器的触点，按吸引线圈不通电状态画；主令控制器、万能转换开关按手柄处于零位时的状态画；按钮、行程开关的触点按不受外力作用时的状态画等。•电气元件应按功能布置，并尽可能按水平顺序排列，其布局顺序应该是从上到下，从左到右。电路垂直布置时，类似项目宜横向对齐；水平布置时，类似项目应纵向对齐。•电气原理图中，有直接联系的交叉导线连接点，要用黑圆点表示；无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点。电气原理图图面区域的划分和符号位置的索引•符号位置的索引·图号页次图区号•见图上方：1、2、……13——图区号•图区号下方：对应的元件或电路功能M3～KM7FRM23456789101112131电源开关及保护主电机启停控制电路变压器照明及信号QSFU2L1L2L3△△KMSQFR4SB1SQKA8SB2SB2KMKAFU125AFU22AFU32AFU41ASAKA8TCPE6V24V50Hz380V380VELHL1HL2KMKA4446XXX913XXXXXX某机床电气原理图7图1-8第二节三相笼型异步电动机全压启动控制线路•一单相全压启动控制线路1、起保停电路1）工作原理（自锁）起动（SB2）停止（SB1）2）保护环节短路过载欠电压保护与失电压保护C'B'KMSB控制电路M3~ABCKMFUQS主电路2、点动控制3、点动+连续控制SB3：点动SB2：连续运行控制关系QM3~ABCFU主电路FRKMKMSB1SB2FRSB3KM二、电动机正反转控制线路FUQM3~ABCFRKM正KM反KM反SB3KM正SB1SB2FRKM正123KM反*必须保证两个接触器不能同时工作!互锁KM反KM正M3~ABCFUQFRSB1KM正SB2KM反KM反SB3ABKM正FRKM正KM反正转停止反转1、正-停-反SB3KM正KM反M3~ABCFUQFR机械互锁双保险机械互锁（复合按钮）电气互锁（互锁触头）KM正SB1KM正FRKM反KM反KM反KM正SB2电气互锁AC正转反转熔焊2、正-反-停（双重互琐）A小车SQ1SQ2CFR正转反转KM正SB1KM正KM反KM反KM正SB2KM反SB3SQ1SQ23、行程控制4、顺序控制第三节三相笼型异步电动机减压起动控制线路•减压起动的目的与方法目的：减小起动电流，当P10KW或（3/4+电源容量/4*P）起动电流/电机额定电流，考虑减压起动。方法：1、定子串电阻2、Y-△减压起动控制线路3、自耦变压器减压起动控制线路4、延边三角形减压起动控制线路一定子串电阻减压起动控制线路1、工作原理分析（b图）１）合上QS，按下SB2，KM1线圈吸合，KM1主触点