《电气控制技术》PPT课件.ppt

电气控制技术 在工业和农业的生产中，大量地使用各种各样的 生产机械，如起重机、车床、刨床等。生产机械中 一些部件的运动，需要电动机来拖动。为了使电动 机能按生产的要求进行起转、制动、反转和调速等 ，就需要对电动机进行控制。 应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利用 继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制和 保护，称为继电接触控制。 实现继电接触控制的电气设备，统称为控制电器 ，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。下面介绍常 用控制电器的用途及电工表示符号。 5.1 常用低压电器 用于交流1200V以下或直流1500V以下电路中的 电路中起通断、控制、保护和调节作用的电气设备 称为低压电器。如闸刀、按钮、继电器、接触器等 。 5.1.1 开关 开关是用于接通和断开电路的电器。 常用的开关 有刀开关、铁壳开关、组合开关和自动空气开关。 5.1.1 开关 用途：一般用于不频繁操作的低压电路中，用作接 通和切断电源，或用来将电路与电源隔离，有时也 用来控制小容量电动机的直接起动与停机。 1、刀开关 刀开关又叫闸刀开关。分为单极、双极和三极。 QS 单极 QS 双极 QS 三极 符号 5.1.1 开关 结构：由闸刀（动触点）、静插座（静触点）、 手柄和绝缘底板等组成。 手柄 静插座 闸刀 熔断丝 底座 刀开关一般与熔断器串 联使用，以便在短路或 过负荷时熔断器熔断而 自动切断电路。刀开关 额定电压通常为250V和 500V，额定电流在 1500A以下。 1、刀开关 安装：安装刀开关时，电源线应接在静触点上， 负荷线接在与闸刀相连的端子上。对有熔断丝的刀 开关，负荷线应接在闸刀下侧熔断丝的另一端，以 确保刀开关切断电源后闸刀和熔断丝不带电。在垂 直安装时，手柄向上合为接通电源，向下拉为断开 电源，不能反装。 5.1.1 开关 1、刀开关 开关断开瞬间时产生 电弧，热空气上升将电 弧拉长而熄灭。 5.1.1 开关 1、刀开关 又称封闭式负载开关。是带有熔断器的刀开关放 在铁或薄铜板冲压而成的铁壳中。 5.1.1 开关 2、铁壳开关 注意：1、不允许随意放在地面上使用。 2、操作时不要面对开关，以免意外故障电 流使开关爆炸，铁壳飞出伤人。 3、开关外壳应可靠接地，防 止意外漏电造成触电事故。 结构：组合开关有若干个动触片和静触片，分别 装于数层绝缘件内，静触片固定在绝缘垫板上， 动触点装在转轴上，用手柄转动转轴使动触片与 静触片接通与断开。可实现多条线路、不同联接 方式的转换。 5.1.1 开关 3、组合开关 组合开关也称转换开关 手柄 转轴 动触点 静触点 绝缘垫板 5.1.1 开关 3、组合开关 用途：一般用作电源的引入开关。它比刀开关 轻巧，也可以用来直接起动小容量异步电动机 和对电动机进行正、反转控制。 用途：能接通和分断电路，还能对电路进行短路 、欠压、严重过载的保护，也可用于不频繁地启动 电动机。 5.1.1 开关 4、自动空气开关 自动空气开关又称自动空气断路器。集控制和多 种保护功能于一身。 5.1.1 开关 4、自动空气开关 主触点 弹簧 锁钩 双金属片 热元件 5.1.1 开关 4、自动空气开关 主触点 弹簧 锁钩 双金属片 热元件 工作原理：电路过载 5.1.1 开关 4、自动空气开关 主触点 弹簧 锁钩 双金属片 热元件 工作原理：电路过载 5.1.1 开关 4、自动空气开关 主触点 弹簧 锁钩 双金属片 热元件 工作原理：电路短路 5.1.1 开关 4、自动空气开关 主触点 弹簧 锁钩 双金属片 热元件 工作原理：电路短路 5.1.1 开关 4、自动空气开关 主触点 弹簧 锁钩 双金属片 热元件 工作原理：电路出现欠压 5.1.1 开关 4、自动空气开关 主触点 弹簧 锁钩 双金属片 热元件 工作原理：电路出现欠压 5.1.2 熔断器 熔断器主要作短路或严重过载保护用，串联在被保 护的线路的首端。线路正常工作时如同一根导线， 起通路作用；当线路短路或严重过载时熔断器熔断 ，起到保护线路上其他电器设备的作用。 瓷插式RC 螺旋式RL 无填料密封式RM 有填料式RT 快速熔断器RS 自恢复熔断器 分类： 电路符号 FU 瓷插式熔断器 5.1.2 熔断器 5.1.2 熔断器 螺旋式熔断器 特点：结构紧凑，体积小，更 换溶体方便，具有较高的断流 能力，具有稳定的保护特性， 具有明显的熔断指示。 5.1.2 熔断器 无填料密封式熔断器 特点：多用于低压电力网络和成套配电装置中 ， 作为较大容量电气设备的短路和连续过载保护， 是一种分断能力较大的熔断器。 5.1.2 熔断器 有填料式熔断器 特点：是一种大分断能力的熔断器。广泛应 用于短路电流很大的电力网络或低压配电装 置中。 5.1.2 熔断器 选择熔体额定电流的方法： 1、电灯支线的熔体： 熔体额定电流支线上所有电灯的工作电流之和。 2、一台电动机的熔体： 熔体额定电流电动机的起动电流2.5 3、几台电动机合用的总熔体： 熔体额定电流=(1.52.5)容量最大的电动机的额 定电流， 5.1.3 交流接触器 接触器是利用电磁力来接通和断开大电流电路的一 种自动控制电器，它常用在控制电动机的主电路上。 主触头 动铁芯 静铁芯 线圈 辅助 触头 常闭 常开 弹簧 结构 5.1.3 交流接触器 KM KM 主触头 符号 接触器线圈 接触器主触头用于主电路 （流过的电流大，需加灭弧装置） KM 辅触头 常开 常闭 接触器辅助触头用于控制电路（ 流过的电流小，无需加灭弧装置） 5.1.3 交流接触器 工作原理 线圈加额定电 压，衔铁吸合， 主触头闭合，常 闭触头断开，常 开触头闭合；线 圈电压消失，触 头恢复常态。 接触器的额定电压应大于或等于负载回路的 额定电压； 吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的 额定电压等级一致； 额定电流应大于或等于被控主回路的额定 电流。 使用选择 5.1.3 交流接触器 5.1.4 主令电器 按钮、行程开关是自动控制系统中发出指令或信 号的操纵电器，称为主令电器。 作用：用来切换控制电路，使电路接通或分断。实 现对电力拖动系统的控制。 1、按钮 按钮是一种手动操作接通或断开控制电路的主令 电器。 它主要控制接触器和继电器，也可作为电 路中的电气联锁。 5.1.4 主令电器 1、按钮 常开触头 常闭触头 按钮帽 复位弹簧 常开(动合)按钮 SB 常闭(动断)按钮 SB 电路符号 SB 复合按钮 工作原理 5.1.4 主令电器 1、按钮 行程开关也称为位置开关或限位开关，主要用于 将机械位移变为电信号，以实现对机械运动的电气 控制。 5.1.4 主令电器 2、行程开关 运动部件 当机械的运动部件撞击 触杆时，触杆下移使常 闭触点断开，常开触点 闭合；当运动部件离开 后，在复位弹簧的作用 下，触杆回复到原来位 置，各触点恢复常态。 5.1.4 主令电器 2、行程开关 5.1.5 继电器 继电器是一种根据特定输入信号而动作，接通或 断开电路的自动控制电器。 继电器同接触器比较，触发器的主触头可以通过 大电流，而继电器的触头只能通过小电流。所以， 继电器只能用于控制电路中，反映控制信号，既而 控制较强电流的主电路。 继电器的种类很多，只介绍热继电器、时间继电 器。 电动机在运行过程中，由于长期过载、频繁启 动、欠压运行断相等原因都会使流过电动机的 电流超过额定电流。热继电器是利用电流的热 效应而动作的电器，常采用热继电器进行电动 机的过载保护。 5.1.5 继电器 1、热继电器 5.1.5 继电器 双金属片 发热元件 复位 按钮 动触头 静触头 拉杆 结构 常闭触点将串联在电 动机的控制电路中 FR 常闭 开关 发热元件将串联在 电动机的主电路中 FR 发热 元件 符号 1、热继电器 5.1.5 继电器 1、热继电器 工作原理 发热元件接入电机主电路 ，当主电路中电流超过容 许值而使双金属片受热时 ，因双金属片的下层膨胀 系数大，使双金属片弯曲 ，在导板作用下使常闭触 点断开。触点是接在电动 机的控制电路中的，控制 电路断开便使接触器的线 圈断电，从而断开电动机 的主电路。 5.1.5 继电器 1、热继电器 时间继电器是一种时间动作的控制器。在交流电 路中常采用空气式时间继电器，是利用空气的阻尼 作用达到动作延时的目的 。 5.1.5 继电器 2、时间继电器 按延时方式分：通电 延时型、 断电延时型 5.1.5 继电器 a a) 通电延时继电器 KT 线圈 通电延时闭合 常开触点 KTKT 通电延时断开通电延时断开 电路符号 示意图 常闭触点 KTKT 5.1.5 继电器 b) b) 断电延时继电器断电延时继电器 线圈 KT 断电延时断开断电延时断开 常开触点常开触点 KTKT 断电延时闭合断电延时闭合 常闭触点常闭触点 KTKT 电路符号 示意图 特点：结构简单、寿命长、价格低廉。延时范围大 ，且不受电压和频率波动的影响，但是延时误差大 ，无调节刻度指示难以精确地整定时间，在对延时 精度要求较高的场合不宜采用。 5.1.5 继电器 2、时间继电器 目前，半导体时间继电器发展很快，精度 高、体积小、调节方便，使用日益广泛。 5.2 继电接触器控制系统 利用先前介绍的各种电器，可组成各种具有不同 功能的控制电路。 每一个继电接触控制电路包括主电路和控制电路。 主电路中有开关、熔断器、交流接触器的主触头、 热电器元件等它们与被控制的电动机串联。 控制电路包括按钮、交流接触器线圈、热继电器动 断触头等。 基本原理是接通或切断控制电路，使交流接触器电 磁线圈通电或断电，主触头闭合或断开，以控制主 电路。 典型的控制环节有点动控制、单向自锁运行控制、 正反转控制、行程控制、延时控制等。 5.2.1 三相异步电动机的启动电路 KM SB1 FR FR FU KM M 3 1. 1. 点动控制线路点动控制线路 控制 电路 主 电 路 先闭合开关Q， 接通电源。 按SB1KM线圈得电KM主触头闭合M运转 松SB1KM线圈失电KM主触头恢复M停转 M 3 M 3 点动电路功能点动电路功能 控制电机在很 短时间内工作。 工作原理工作原理 QS 5.2.1 三相异步电动机的启动电路 KM SB1 KM SB2 FR FR FU KM M 3 控制电路 主 电 路 工作原理工作原理 按SB1KM线圈得电KM主触头闭合M运转 按SB2KM线圈失电KM主触头恢复M停转 M 3 M 3 KM辅助触头闭合 自锁 KM辅助触头恢复失去自锁 长动电路功能长动电路功能 控制电机长时 间连续工作 先闭合开关Q 接通电源。 QS 2. 2. 连续控制线路连续控制线路 电路的保护环节 5.2.1 三相异步电动机的启动电路 短路保护：熔断器FU起到短路保护作用。 过载保护：电动机过载时，热继电器的热元件FR 温度升高，热元件动作，使其接在控制电路中的常 闭触点断开，切断接触器的线圈电路，使其主触头 断开，使电动机停机。 欠压保护：电源电压过低或停电时，接触器线圈产 生的吸力不够，使其主触头断开，使电动机停机。 5.2.2 三相异步电动机的正、反转控制电路 KM2 SB1 SB3 FR Q FR FU M 3 SB2 KM1 KM2 KM1 KM2 KM1KM2 KM1 注意：若在同一时间里两组触头同时闭合， 就会造成电源相间短路。所以，在两个接触 器之间必须有防止同时吸合的控制，称为联 锁控制。 5.2.2 三相异步电动机的正、反转控制电路 KM2 SB1 SB3 FR Q FR FU M 3 SB2 KM1 KM2 KM2 KM1KM2 按SB1KM1线圈得电KM1触头动作M正正转转； 按SB2KM2线圈得电KM2触头动作M反反转转； KM1、KM2常闭触头互锁互锁： 防止防止KMKM 1 1 KMKM 2 2 同时同时 得电造成电源得电造成电源 短路短路 工作原理工作原理合Q，接通电源 按SB3KM1线圈失电KM1触头恢复M停转； 正正转转 反反转转 必须先按停 止按钮 SB3 KM1 KM1 M 3 M 3 M 3 5.2.2 三相异步电动机的正、反转控制电路 电源短路电源短路 是如何造成的？是如何造成的？ KM2 SB1 SB3 FR QS FR FU M 3 SB2 KM1 KM2 KM2 KM1 按SB1KM1得电KM1常开触头闭合M运转 误按SB2KM2得电 KM1 KM2 若去掉互锁互锁 KM1、KM2常闭触头，合Q， KM2常开触头闭合 A B C 则电源A、C线间短路短路 M 3 熔断器 FUFU烧毁！烧毁！ KM1 一定要加 互锁触头 KM1 KM2 5.2.2 三相异步电动机的正、反转控制电路 KM2 SB1 SB3 FR Q FR FU M 3 SB2 KM1 KM2 KM1 KM2 KM1KM2 KM1 利用复合按钮SB1、SB2，可以实现： 正转反转直接转换, 不必再按SB3。 KM1KM2的电气互锁必不可少！工作更可靠！ 5.2.3 行程控制电路 KM2 SB1 SB3 KR Q KR FU SB2 KM1 KM2 KM1 KM1 KM2 KM1 SQ1 KM2 L L1 1 L L2 2 L L2 2 L L1 1 SQ2 SQ2SQ1 设KM1得电M正 转, 工作台左移; KM2得电M反 转, 工作台右移; M 3 工作台 右移右移左移左移 5.2.3 行程控制电路 SB1 KR SB2 KM1 KM2 KM1 L L1 1 L L2 2 SQ2 左移左移 按SB1KM1线圈得电 KM1触头动作 M正转工作 台左移 工作原理工作原理 合Q 直至压 住行程开关SQ2： 常闭触头断开 KM1线圈 失电, M停转; 常开触头闭合 KM2线圈 得电, M自行起动反转 工作台返回右移。 SQ2SQ1 工作台 右移右移 KM2 KM1 KM2 SQ1 SB3 SB1 SB3 KH SB2 KM1 KM2 KM1 KM1 L L1 1 L L2 2 SQ2 当工作台右移至压 住行程开关SQ1： 常闭触头断开 KM2线圈 失电, M停转; 常开触头闭合 KM1线圈 得电, M自行 起动正转 工作台返回左移 如此循环可实现工 作台自动往复运动。 5.2.3 行程控制电路 左移左移 SQ2SQ1 工作台 右移右移 SQ1 KM2 KM2 5.2.4 多地点控制线路 KM SB1 SB4 KR Q KR FU M 3 SB2 KM SB3 SB5SB6 利用SB1、SB2、SB3并联，可实现多地点起动； 利用SB4、SB5、SB6串联，可实现多地点停机。 甲 乙 丙 5.2.5 延时控制电路 SB1 SB2 KR Q KR FU KM1 KM2 KM1 KM2 KM1 Y-Y- 起动起动控制线路控制线路 KT KT KT W2 U1 U2 V1 V2 W1 W1 V1 U1 U2 V2 W2 型型 U1 U2 V1 W1 V2W2 Y Y 型型 5.2.5 延时控制电