机床电气控制与PLC课件

扬州职业大学机械工程学院书名：机床电气控制与PLC(三菱）ISBN：978-7-111-40840-6作者：杜晋出版社：机械工业出版社本书配有电子课件机床电气控制与PLC(三菱）高职高专ppt课件扬州职业大学机械工程学院机床电气控制与PLC授课杜晋E-mail:[e-mail]机床电气控制与PLC(三菱）高职高专ppt课件扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器1.2控制电器1.3保护电器1.4其他电器第1章常用低压电器机床电气控制与PLC(三菱）高职高专ppt课件扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器开关电器属于配电电器，用于隔离电源或在规定的条件下接通、分断电路以及转换正常或非正常的电路，它包括刀开关、低压断路器、转换开关等。主令电器主要用来接通和分断控制电路，在电力拖动系统中控制电动机的起动、停止、制动、调速等。主令电器可直接用于控制电路，也可通过电磁式电器间接作用于控制电路。在控制系统中它是专门用于发布控制指令的电器，故称为主令电器。常用的主令电器有按钮、行程开关等。机床电气控制与PLC(三菱）高职高专ppt课件扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器1.1.1刀开关1．刀开关的结构和工作原理刀开关又称闸刀开关，是结构最简单、应用最广泛的一种手动电器。常用于接通和切断长期工作设备的电源及不经常起动及制动、容量小于7.5KW的异步电动机。各类刀开关实物图如图1-1所示。机床电气控制与PLC(三菱）高职高专ppt课件扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器a)瓷底刀关b)开启式刀开关c)双投刀开关图1-1各类刀开关实物图机床电气控制与PLC(三菱）高职高专ppt课件扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器如图1-2所示为刀开关的典型结构，它是由手柄、静插座、动触刀、铰链支座和绝缘底板组成。推动手柄使动触刀插入静插座中，电路就会被接通。为保证刀开关合闸时动触刀和静插座接触良好，动触刀与静插座之间应有一定的接触压力。机床电气控制与PLC(三菱）高职高专ppt课件扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器图1-2典型刀开关的结构机床电气控制与PLC(三菱）高职高专ppt课件扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器刀开关的种类较多，按极数可分为单极、双极和三极；按转换方式可分为单投和双投；按操作方式可分为直接手柄操作和远距离连杆操作；按灭弧情况可分为有灭弧罩和无灭弧罩等。常用刀开关有瓷底式刀开关和封闭式负荷开关。机床电气控制与PLC(三菱）高职高专ppt课件扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器（1）瓷底式刀开关瓷底式刀开关又称胶盖闸刀开关，是由刀开关和熔丝组合而成的一种电器，其内部结构如图1-3所示。这种开关结构简单，价格低廉，使用维修方便，在小容量电动机中得到广泛应用。机床电气控制与PLC(三菱）高职高专ppt课件扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器（2）封闭式负荷开关负荷开关是刀开关上加装快速分断机构和简单的灭弧装置，以保证可靠分断电流。封闭式负荷开关又称铁壳开关，是由刀开关、熔断器、速断弹簧等组成，并装在金属壳内，其结构如图1-4所示。开关采用侧面手柄操作，并设有机械连锁装置，使箱盖打开时不能合闸，合闸时箱盖不能打开，保证了用电安全。手柄与底座间的速断弹簧使开关通断动作迅速，灭弧性能好，因此可用于粉尘飞扬的场所。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器图1-3HK2系列瓷底开启式负荷开关图1-4封闭式负荷开关扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器2．刀开关的主要技术参数1）额定电压在长期工作中能承受的最大电压称为额定电压。目前生产的刀开关的额定电压，一般为交流500V以下，直流440V以下。2）额定电流刀开关在合闸位置允许长期通过的最大工作电流称为额定电流。小电流刀开关的额定电流有10，15，20，30，60A等五级。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器3）使用寿命刀开关的使用寿命分机械寿命和电气寿命两种。机械寿命是指不带电情况下所能达到的操作次数；电气寿命是指刀开关在额定电压下能可靠地分断额定电流的总次数。4）动稳定性电流发生短路事故时，不产生变形、破坏或触刀自动弹出现象时的最大短路电流峰值就是刀开关的动稳定性电流，一般是其额定电流的数十倍。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器5）热稳定性电流发生短路事故时，如果能在一定时间（通常是1s）内通以某一短路电流，并不会因温度急剧上升而发生熔焊现象，则这一短路电流就称为刀开关的热稳定性电流。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器3．刀开关的型号及电气符号目前常用的刀开关有HD系列刀形隔离器、HS系列双投刀开关、HK系列胶盖刀开关、HH系列负荷开关及HR系列熔断器式刀开关。表1-1为HD17系列刀开关的主要技术数据。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器表1-1HD17系列刀开关的主要技术数据刀开关的型号及含义如图1-5所示。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器刀开关的图形及文字符号如图1-6所示。图1-5刀开关的型号及含义扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器图1-6刀开关的图形符号和文字符号a)单极b)双极c)三极扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器4．刀开关的选用与安装（1）刀开关的选用：1）按用途和安装位置选择合适的型号和操作方式。2）额定电压和额定电流必须符合电路要求。3）校验刀开关的动稳定性和热稳定性，如不满足要求，就应选大一级额定电流的刀开关。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器（2）刀开关的安装：1）应做到垂直安装，闭合操作时的手柄操作方向应从下向上合，断开操作时的手柄操作方向应从上向下分，不允许采用平装或倒装，以防止产生误合闸。2）安装后检查闸刀和静插座的接触是否成直线及紧密。3）母线与刀开关接线端子相连时，不应存在极大的扭应力，并保证接触可靠。在安装杠杆操作机构时，应调节好连杆的长度，使刀开关操作灵活。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器1.1.2低压断路器低压断路器（又称自动开关或空气开关）可用来分配电能、不频繁起动电动机、对供电线路及电动机等进行保护，用于正常情况下的接通和分断操作以及严重过载、短路及欠压等故障时的自动切断电路，在分断故障电流后，一般不需要更换零件，且具有较大的接通和分断能力，因而获得了广泛应用。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器1．低压断路器的结构和工作原理低压断路器主要由触点系统、操作机构和脱扣器等部分组成。图1-7所示为低压断路器的结构示意图。断路器的主触点由操作机构手动或电动合闸，并通过自动脱扣机构锁定在合闸位置。当电路发生故障时，自动脱扣机构在相关脱扣器的推动下动作，钩子脱开，主触点在弹簧力的作用下迅速分断。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器图中过电流脱扣器的线圈和过载脱扣器的线圈与主电路串联，欠压脱扣器的线圈与主电路并联。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁被吸合，使自动脱扣机构动作；当电路过载时，过载脱扣器的热元件产生的热量增加，使双金属片向上弯曲，推动自动脱扣机构动作；当电路欠压时，欠压脱扣器的衔铁释放，自动脱扣机构动作。分励脱扣器一般作为远距离分断电路使用，按操作指令或信号控制脱扣机构动作，从而使断路器跳闸。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器图1-7低压断路器的结构示意图1-弹簧；2-主触点；3-传动杆；4-锁扣；5-过电流脱扣器；6-过载脱扣器；7-欠压脱扣器；8-分励脱扣器扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器2．低压断路器的主要技术参数（1）额定电压断路器的额定电压分额定工作电压、额定绝缘电压和额定脉冲电压。1）额定工作电压指与通断能力以及使用类别相关的电压值，对多相电路是指相间的电压值。2）额定绝缘电压通常情况下，额定绝缘电压就是断路器最大额定工作电压。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器3）额定脉冲电压开关电器工作时，要承受系统中所发生的过电压，因此开关电器（包括断路器）的额定电压参数中给定了额定脉冲电压值，其数值应大于或等于系统中出现的最大过电压峰值。额定绝缘电压和额定脉冲电压共同决定了开关电器的绝缘水平。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器（2）额定电流对于断路器来说，额定电流即额定持续电流，也就是脱扣器能长期通过的电流，对带有可调式脱扣器的断路器为可长期通过的最大工作电流。（3）额定短路分断能力断路器的额定分断能力是指在规定的条件（电压、频率、功率因数及规定的试验程序等）下，能够分断的最大短路电流值。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器3．低压断路器的常用型号及电气符号低压断路器按用途分有配电（照明）、限流、灭磁、漏电保护等几种；按动作时间分，有一般型和快速型；按结构分，有框架式（万能式DW系列）和塑料外壳式（装置式DZ系列），其实物图如图1-8所示。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器a)DZ-15万能断路器b)塑料外壳断路器c)智能断路器图1-8各类断路器实物图扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器（1）框架式断路器框架式断路器又称万能式断路器，它将所有构件组装在具有绝缘底衬的框架结构底座上。框架式断路器用于在配电网络中分配电能，并承担线路及电源设备的过载保护、欠压保护和短路保护。也可用于不频繁起动的40~100KW电动机回路中，作为过载、欠压和短路保护设备。我国生产的框架式低压断路器有DW10系列、DW15系列。其中DW10系列由于其技术指标较低，现已逐渐被淘汰。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器目前常用的框架式低压断路器还有引进国外技术制造的ME、3WE、AE、AH等系列产品。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器（2）塑壳式断路器塑壳式断路器又称装置式断路器，它将所有构件组装在用模压绝缘材料制成的封闭型外壳内。塑壳式断路器按性能分为配电用和电动机保护用两种。配电用塑壳式断路器在配电网络中用来分配电能，并且作为线路、电源设备的过负荷、欠电压和短路保护。电动机保护用塑壳式断路器用于鼠笼型电动机的过负荷、欠电压和短路保护。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器我国生产的塑壳式断路器主要有DZ5、DZ10、DZ15、DZ20、DZ15L以及DZX10、DZX19等系列产品。其中，DZX10、DZX19系列为限流式断路器，它利用短路电流所产生的电动力使触点在8~10ms内迅速断开，从而限制了线路中可能出现的最大短路电流。DZ15L系列为漏电保护断路器，当电路或设备出现对地漏电或人身触电时，能迅速自动断开电路，从而有效地保证人身及线路安全。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器目前常用的塑壳式断路器还有引进国外技术制造的H、C45N（C65N）、S060、TH、AM1、3VE等系列产品。表1-2为DZ15系列断路器的技术数据。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器表1-2DZ15系列断路器技术数据扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器低压断路器的型号及含义如图1-9所示。图1-9低压断路器型号及含义扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器低压断路器的图形符号和文字符号如图1-10所示。图1-10低压断路器的图形符号和文字符号扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器4．低压断路器的选用（1）额定电压和额定电流应不小于电路的正常工作电压和工作电流。（2）各脱扣器的整定：1）热脱扣器的整定电流应与所控制的电动机的额定电流或负载额定电流相等；2）失压脱扣器的额定电压等于主电路额定电压；扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器3）电流脱扣器（过电流脱扣器）的整定电流应大于负载正常工作时的尖峰电流，对于电机负载，通常按起动电流的1.7倍整定。（3）极数和结构形式应符合安装条件、保护性能及操作方式的要求。扬州职业大学机械工程学院1.1开关及主令电器1.1.3转换开关转换开关（又称组合开关）一般用于不频繁地通断电路、换接电源或负