机床电气控制技术绪论PPT课件

1、绪论绪论一、本课程的内容一、本课程的内容二、本课程的组成二、本课程的组成三、本课程的任务三、本课程的任务四、本课程的教材及选讲内容四、本课程的教材及选讲内容五、学习本课程的意义五、学习本课程的意义六、电气控制技术发展概况六、电气控制技术发展概况七、机床电气控制技术发展概论七、机床电气控制技术发展概论绪绪论论第1页/共147页 一、本课程的内容一、本课程的内容 以电动机或其它执行电器（如电磁阀）为控制以电动机或其它执行电器（如电磁阀）为控制对象，介绍电气控制的基本原理，典型电路及设对象，介绍电气控制的基本原理，典型电路及设计方法。计方法。电气控制包括：电气控制包括：断续控制（开关量）断续控制（开

2、关量）本课程介绍本课程介绍连续控制（模拟量）连续控制（模拟量）其它课程介绍其它课程介绍电气控制技术应用范围广泛是基础性技术，在生电气控制技术应用范围广泛是基础性技术，在生产、流通、消费乃至科研、军事等领域都有应用。产、流通、消费乃至科研、军事等领域都有应用。绪绪论论第2页/共147页控制方式举例：电冰箱的自动恒温控制控制方式举例：电冰箱的自动恒温控制绪绪论论1、断续控制 右上图为控制电路 右下图为电冰箱温度变化曲线和压缩机电动机的运行情况 系统特点： 结构简单，成本低 频繁开停机，能耗大 温控器 K 电源 电动机 G M 0 1 2 t P PN 0 t 第3页/共147页电电源源变频器变频器

3、温度传感器温度传感器电电动动机机PPN0tt2、 连续控制连续控制v 右上图为控制电路右上图为控制电路v 右下图为电冰箱温度右下图为电冰箱温度变化曲线和压缩机电变化曲线和压缩机电动机的运行情况动机的运行情况。系统特点系统特点：结构复杂，成本高结构复杂，成本高运行平稳，能耗低运行平稳，能耗低绪绪论论01控制方式举例：电冰箱的自动恒温控制控制方式举例：电冰箱的自动恒温控制第4页/共147页二、本课程的组成 第一部分 继电器控制技术 属于传统电气控制技术，目前在简单控制系统大量使用 第二部分 可编程序控制器原理及应用 属于现代电气控制技术，发展迅速，目前在复杂控制系统广泛使用绪绪论论第5页/共147

4、页三、本课程的任务 掌握普通机床电气控制系统的结构组成、工作原理、线路设计及应用; 掌握可编程控制器的工作原理、过程和控制程序的编制方法。绪绪论论第6页/共147页五、学习本课程的意义1、面向企业电气工程师基本技能培养 本课程的前3章内容是电工培训、电工技能大赛的基本内容，作为未来的电气工程师必须掌握。第四至六章是电气工程师特有的要求，电气控制设计掌握不好，就只能达到电工水平。 自动化专业=工业自动化 学习目标：优秀2、面向未来针对未来不确定性的知识储备 加强基础、拓宽知识面是现代高等教育的一大趋势 现代学科发展的趋势是既高度分化又高度融合 成为某一个行业的“专家”容易，成为“大家”很难 只有

5、在多个相关领域内成为专家，才有可能成为“大家” 学习目标：合格绪绪论论第7页/共147页六、电气控制技术发展概况 第一阶段：从集中传动到分散传动 机械传动从复杂到简单 电气传动及控制从简单到复杂。集中传动开始于瓦特的蒸汽机时代一个车间使用一台蒸汽机提供动力通过天轴、齿轮和皮带系统将动力分配到各个纺织机械绪绪论论第8页/共147页蒸汽机天轴纺纱机绪绪论论第9页/共147页蒸汽机天轴织布机绪绪论论第10页/共147页第11页/共147页 第二阶段：从继电器控制到PC控制 PC(Programmable Controller)是一种以开关量为主要控制对象的工业控制计算机。 由继电器构成复杂控制系统的

6、可靠性降低。 第三阶段：从单台设备的PC控制到整个生产线的PC控制 高速线材生产线：三菱A型，3机双环网 连续铸造生产线：西门子S5-135，分布式结构绪绪论论第12页/共147页七、机床电气控制技术发展概论七、机床电气控制技术发展概论普通机床向数控机床发展普通机床向数控机床发展机床拖动方式：单机拖动向多机拖动发展机床拖动方式：单机拖动向多机拖动发展继电器接触器控制向可编程控制器方向发展继电器接触器控制向可编程控制器方向发展绪绪论论第13页/共147页机床电气控制技术机床电气控制技术时时间间继继电电器器各种机床各种机床执行电器执行电器控制电器控制电器+开开关关按按钮钮继继电电器器接接触触器器行

7、行程程开开关关空空气气开开关关热热继继电电器器可可编编程程序序控控制制器器电电机机电电磁磁阀阀机机械械设设备备绪绪论论第14页/共147页第1章前言 电器及电气控制伴随着电能的发现与应用已经走过了几百年的历史长河。本章从应用的角度首先介绍了几种常用的低压控制类电器，对其结构、动作原理以及它们在电气控制线路中的应用做一简单说明。图1-0中给出了某些电器的图片。第15页/共147页图1-0 常用低压控制电器第16页/共147页 电气控制技术在各类机床上有广泛的应用，本章介绍组成电气控制线路常用的基本环节，力求为各种机床电气控制线路的分析与设计打下基础。现代机床通常由机、电、液三大技术为支撑，从自动

8、控制的角度说，三者彼此融合难以割裂，电气控制技术的学习无法避开这一现实，本章将以一定篇幅介绍电液控制环节及其应用实例。第17页/共147页常用低压电器电气原理图的画法及阅读方法本章主要内容第18页/共147页1.1 常用低压电器电器：电器：对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护作用，在电力输配电系统和电力拖动自动控制系统中应用广泛保护作用，在电力输配电系统和电力拖动自动控制系统中应用广泛可编程序控制器（可编程序控制器（PLC）是计算机技术与继电器、接触器控制技术）是计算机技术与继电器、接触器控制技术相结合的产物，其输入、输出

9、与低压电器密切相关。相结合的产物，其输入、输出与低压电器密切相关。 电器元件本身朝着新的领域扩展电器元件本身朝着新的领域扩展电器元件性能提高电器元件性能提高 新型电器元件产生新型电器元件产生 机、电、仪一体化电器元件实现机、电、仪一体化电器元件实现 电器元件应用范围扩展电器元件应用范围扩展有些电器元件有其特殊性有些电器元件有其特殊性以继电器、接触器为基础的电气控制技术具有相当重要的地位以继电器、接触器为基础的电气控制技术具有相当重要的地位 掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握PLC应用技术必需的基础应用技术必需的基础 概述第19页/共147页电器元件的分类：

10、电器元件的分类：按动作原理按动作原理分类分类：AC1200VAC1200V、DC1500VDC1500V及以上电路中的电器。及以上电路中的电器。 低压电器：低压电器： 高压电器：高压电器：AC1200VAC1200V、DC1500VDC1500V以下电路中的电器。以下电路中的电器。按用途按用途分类分类 ：（表表1-1、表、表1-2） 手动电器：手动电器： 控制电器：控制电器： 自动电器：自动电器： 配电电器：配电电器： 主令电器：主令电器： 保护电器：保护电器： 执行电器：执行电器：通过人的操作发出动作指令的电器通过人的操作发出动作指令的电器。产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器产生电磁吸力而

11、自动完成动作指令的电器。用于各种控制电路和控制系统的电器用于各种控制电路和控制系统的电器。用于电能的输送和分配的电器用于电能的输送和分配的电器。用于自动控制系统中发送动作指令的电器用于自动控制系统中发送动作指令的电器。用于保护电路及用电设备的电器用于保护电路及用电设备的电器。用于完成某种动作或传送功能的电器用于完成某种动作或传送功能的电器。按工作电压等级分类：第20页/共147页表1-1 低压电器还可按使用场合分类类别特点及适用场合一般用途正常条件下工作化工用电器防腐蚀，适用于有腐蚀性气体和粉尘的场合矿用电器防爆，适用于含煤尘、甲烷等爆炸性气体环境船用电器耐颠簸，振动和冲击，耐潮湿、抗盐雾和霉

12、菌侵蚀航空用电器耐冲击、振动，可在任何位置上工作牵引电器工作环境温度较高，耐振动和冲击，通常用于电力机车热带电器（使用环境温度4050）湿热带型：能工作在相对湿度为95%，且有凝露、烟雾和霉菌场合干热带型：能防沙尘高原电器适用于海拔高度10004000m的高原地区表1-1 低压电器按使用场合分类表第21页/共147页分类名称主要品种用途控制电器接触器交流接触器直流接触器远距离频繁起动或停止交、直流电动机以及接通和分断正常工作的主电路和控制电路控制继电器电压继电器电流继电器中间继电器时间继电器热继电器压力继电器速度继电器固态继电器主要用于控制系统中控制其它电器或作主电路的保护之用主令电器按钮限位

13、开关微动开关万能转换开关接近开关光电开关用来闭合和分断控制电路以发布命令控制器凸轮控制器平面控制器转换主回路或励磁回路的接法，以达到电动机的起动、换向和调速目的配电电器断路器塑料外壳断路器框架式断路器用作线路过载、短路、漏电或欠压保护，也可用作不频繁接通和分断电路熔断器有填料熔断器无填料熔断器半封闭插入式熔断器用作线路和设备的短路和严重过载保护刀形开关负荷开关主要用作电气隔离，也能接通分断额定电流表1-2 低压电器产品按作用分类第22页/共147页接触器电力拖动和自动控制系统中使用量大，涉及面广的一种电力拖动和自动控制系统中使用量大，涉及面广的一种低压自动控制电器低压自动控制电器。用来频繁地用

14、来频繁地接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路。 电磁接触器结构示意图 静铁心线 圈主触点常闭辅助触点常开辅助触点灭弧罩动铁心弹 簧电磁接触器结构示意图 1 结构与工作原理第23页/共147页电磁机构电磁机构：将电磁能转换将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力成机械能，产生电磁吸力带动触点动作带动触点动作. .触点：触点：接触器的执行元件，接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电用来接通或断开被控制电路。路。灭弧装置：灭弧装置：熄灭触点分断熄灭触点分断电流瞬间触点之间气隙中电流瞬间触点之间气隙中产生的电弧。产生的电弧。其它：其它：包括包括释放弹簧机构、释放

15、弹簧机构、支架与底座等。支架与底座等。按所控制电路 主触点 辅助触点按原始状态 常开触点 常闭触点灭弧罩灭弧栅磁吹灭弧装置电磁接触器结构示意图 静铁心线 圈主触点常闭辅助触点常开辅助触点灭弧罩动铁心弹 簧第24页/共147页电磁接触器结构示意图 静铁心线 圈主触点常闭辅助触点常开辅助触点灭弧罩动铁心弹 簧 当当电磁线圈通电电磁线圈通电后，线圈电后，线圈电流产生流产生磁场磁场，使，使静铁心产生电磁静铁心产生电磁吸力吸引衔铁吸力吸引衔铁，并，并带动触点动作带动触点动作，使使常闭触点断开常闭触点断开，常开触点闭合常开触点闭合，两者是联动的。当两者是联动的。当线圈断电线圈断电时，时，电磁力消失电磁力消

16、失，衔铁衔铁在释放弹簧的在释放弹簧的作用下作用下释放释放，使，使触点复原触点复原，即，即常常开触点断开开触点断开，常闭触点闭合常闭触点闭合。 接触器根据电磁原理工作：接触器根据电磁原理工作：第25页/共147页电磁接触器结构示意图 静铁心线 圈主触点常闭辅助触点常开辅助触点灭弧罩动铁心弹 簧接触器机械寿命、电寿命 接触器主要技术参数：线圈电压主触点额定电流、额定电压辅助触点额定电流、对数接触器极数 接触器分类及特点：第26页/共147页电磁接触器结构示意图 交流接触器：线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。 交变磁通穿过铁心，产全涡流和磁滞损耗，使铁心发热。 铁心用硅钢片冲压而成以减少铁

17、损。 线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上以便于散热。 铁心端面上安装铜制的短路环，以防止交变磁通使衔铁产生强烈振动和噪声。 灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。直流接触器：线圈通以直流电，主触点接通、切断直流主电路。 不产全涡流和磁滞损耗，铁心不发热。 铁心用整块钢制成。 线圈制成长而薄的圆筒状。 250A以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。 灭弧装置通常采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。接触器的分类第27页/共147页动画演示（接触器）动画演示（接触器）第28页/共147页衔铁弹簧M3电机动作过程动作过程线圈通电线圈通电衔铁被吸合衔铁被吸合主触点闭合主触点闭合电机接通电机接通电源电源接触器动作原理铁

18、芯常开线圈常闭主触点辅助触点电源第29页/共147页常用接触器图片常用接触器图片3.图形符号及文字标注第30页/共147页图形符号及文字标注图形符号及文字标注线圈线圈KM常开主触点KM常闭辅助触点常闭辅助触点KM常开辅助触点常开辅助触点KMKMKMKMKM第31页/共147页控制继电器 常用继电器常用继电器l电流继电器l电压继电器l中间继电器l固态继电器l热继电器l时间继电器l速度继电器 继电器综述第32页/共147页继电器主要用于控制电路，流过触点的电流小，一般不需要灭弧装置。 用于控制与保护电路中，作信号转换用的电器。具有输入电路（感应元件）和输出电路（执行元件）当感应元件中的输入量变化到

19、某一定值时继电器动作，执行元件便接通和断开控制回路。如电流、电压、温度、压力等作用：作用：特点：特点：结构：结构：原理：原理： 继电器综述第33页/共147页 继电特性曲线继电特性曲线线圈失电到衔铁完全释放所需的时间 继电器吸合值继电器吸合值yx1x2x继电器释放值继电器释放值1x2x1y继电器特性及其重要参数：返回系数：铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄吸合时间：线圈接受电信号到衔铁完全吸台所需的时间释放时间：释放弹簧的松紧程度12xkx第34页/共147页 一般自动复位根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器电流继电器 动作电流整定范围：当电路发生短路及过流时立即将电路切断当电路电流过低时立即将电

20、路切断过电流继电器：欠电流继电器： 线圈电流 整定电流时，继电器吸合 线圈电流 整定电流时，继电器释放 动作电流整定范围：整定电流时线圈电流继电器不动作整定电流时继电器才动作线圈电流NI交流为(110350)直流为(70300)NI吸合电流为(3050)释放电流为(1020)NINI 原理线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。 1电磁式控制继电器第35页/共147页图1-5 直流电磁继电器的结构1铁芯 2旋转棱角 3复位弹簧4调节螺母 5衔铁 6动触点7静触点 8非磁性垫片 9线圈第36页/共147页欠电流继电器欠电流继电器KII I KIKI 动作电流动作电流q q ：使电流继电器开始动

21、作所需的电流值；：使电流继电器开始动作所需的电流值； 返回电流返回电流f f ：电流继电器动作后返回原状态时的电流值；：电流继电器动作后返回原状态时的电流值； 返回系数返回系数f f ：返回值与动作值之比，：返回值与动作值之比，f ff f / /q q 。主要技术指标：主要技术指标：第37页/共147页电压继电器：过电压继电器：动作电压整定范围为(105120)Un 欠电压继电器：吸合电压调整范围为(3050)Un 释放电压调整范围为(720)Un结构原理：与电流继电器类似线圈并联在电路中，匝数多，导线细根据输入（线圈）电压大小而动作的继电器欠电压继电器欠电压继电器KUU U KUKUKU第

22、38页/共147页本质上是一种电压继电器，工作原理与接触器相同。本质上是一种电压继电器，工作原理与接触器相同。作用：电动机额定电流不超过5A5A的电气控制系统，可代替接触器。中间继电器：触点系统中没有主、辅触点之分，触点容量相同。触点系统中没有主、辅触点之分，触点容量相同。小容量的接触器：小容量的接触器： 当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间继电器来控当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间继电器来控制，用中间继电器作为执行元件，这时中间继电器被当作一级放大制，用中间继电器作为执行元件，这时中间继电器被当作一级放大器用。器用。 触点数量较多，能够将一个输入信号变成多个输出信号。当其

23、触点数量较多，能够将一个输入信号变成多个输出信号。当其他继电器或接触器触点数量不够时，可利用中间继电器来切换多条他继电器或接触器触点数量不够时，可利用中间继电器来切换多条控制电路。控制电路。第39页/共147页第40页/共147页表1-3 不同用途的控制继电器名称主要用途电压继电器用于电动机失压或欠电压保护及控制信号的转换与衔接中间继电器加在某一电器与被控电路之间，以扩大前者的触点数量和容量电流继电器用于电动机的过载及短路保护、直流电机磁场控制及失磁保护表1-4 电磁式控制继电器的整定参数继电器类型电流种类可调参数调整范围电压继电器直流动作电压吸合电压 3050%Ue释放电压 720%Ue过电

24、压继电器交流动作电压105120%Ue欠电流继电器直流动作电流吸合电流 3065%Ie释放电流 1020%Ie过电流继电器交流动作电流110350%Ie直流70300%Ie第41页/共147页继电器感应元件接受外界信号后，经过设定的延时时间才使执行部分动作的继电器。2.时间继电器：类型：通电延时、断电延时、带瞬动触点通电（断电）延时触点：常开延时闭合、常闭延时断开、常开延时断开、常闭延时闭合 空气阻尼式： 包括电磁机构、工作触点及气室三部分，靠空气阻尼作用实现延时。 延时范围较宽、结构简单、工作可靠、价格低廉、寿命长。 延时时间有0.4180s和0.460s两种规格。 第42页/共147页电动

25、式： 包括同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统及执行机构。 延时时间长，可达数十小时，延时精度高。 结构复杂，体积较大。电子式： 数字计数式，包括脉冲发生器、计数器、显示器、放大器及执行机构。 延时时间长、调节方便、精度高、应用广。 可取代阻容式、空气阻尼式、电动式等时间继电器。第43页/共147页动画演示（动画演示（通通电延时时间继电器）电延时时间继电器）第44页/共147页动画演示（动画演示（断断电延时时间继电器）电延时时间继电器）第45页/共147页1）文字符号：）文字符号：2）图形符号：）图形符号：通电延时型：通电延时型：断电延时型：断电延时型：常闭常闭瞬动触头瞬动触头常开常开延时触

26、头延时触头常开常开常闭常闭线圈线圈常闭常闭瞬动触头瞬动触头常开常开延时触头延时触头常开常开常闭常闭线圈线圈 KT第46页/共147页空气阻尼式时间继空气阻尼式时间继电器（电器（JS7系列）系列） 晶体管式时间继晶体管式时间继电器（电器（JS14）数字式时间继电数字式时间继电器（器（JSS14）第47页/共147页3.热继电器：对连续运行的电动机进行过载及断相保护，防止电动机过热而烧毁（三）机构组成、工作原理、符号表示、动画演示：（四）热继电器主要参数：热继电器额定电流：热继电器中可以安装的热元件的最大整定电流 值。热元件额定电流：热元件的最大整定电流值。热继电器整定电流：热元件能够长期通过而不

27、致引起热继电器 动作的最大电流值。通常热继电器的整定电流是按电动机的额定电流整定的。热继电器整定电流调节范围：手动调节整定电流旋钮，通过偏心轮机构，调整双金属片与导板的距离，能够调节的电流整定值的范围。（二）分类（一）作用第48页/共147页双金属片式热敏电阻式易熔合金式利用双金属片受热弯曲去推动杠杆使触头动作利用电阻值随温度变化而变化的特性制成利用过载电流发热使易熔合金熔化而使继电器动作加热元件双金属片扣板压动螺钉扣钩支点动触头静触头第49页/共147页故障排除后，手动复位热继电器触点可以重新接通控制电路。双金属片由两种膨胀系数不同的金属片压焊而成，它被加热元件加热后，因两层金属片伸长率不同

28、而弯曲。加热元件串接在电动机定子绕组中，电动机正常运行时，热元件产生的热量不会使触点系统动作；当电动机过载，流过热元件的电流加大，经过一定的时间，热元件产生的热量使双金属片的弯曲程度超过一定值，通过导板推动热继电器的触点动作（常开触点闭合，常闭触点断开）。通常用其常闭触点与接触器线圈电路串联，切断接触器线圈电流，使电动机主电路失电。第50页/共147页动画演示（热继电器）动画演示（热继电器）第51页/共147页JR36JR28JR20热元件常闭触头常开触头第52页/共147页热继电器使用中应注意的问题热继电器尽管选用得当，但使用不当时也会造成对电动机过载保护的不可靠，因此，必须正确使用热继电器

29、。图1-10 热继电器的保护特性与电动机过载特性的合理匹配1热继电器的保护特性 2电动机过载特性性第53页/共147页热继电器的出线端的连接导线，须严格规定选用。这是因为导线的材料和其线径大小均能影响发热元件端点传导到外部热量的多少。导线过细，轴向导热较差，热继电器可能提前动作；反之，导线过粗，轴向导热快，热继电器可能延迟动作。按规定，连接导线应为铜线，若不得已要用铝线，导线的截面积应放大18倍。除此之外，出线端螺钉应当拧紧，以免因螺钉松动导致接触电阻增大，影响发热元件的温升，最终可能使保护特性不稳定而引起误动作。热继电器本身的额定电流等级并不多，但其发热元件编号很多。每一种编号都有一定的电流

30、整定范围，故在使用上先应使发热元件的电流与电动机的电流相适应，然后根据电动机实际运行情况再做上下范围的适当调节。热继电器有手动复位和自动复位两种方式。对于重要设备，当热继电器动作之后，必须待故障排除后方可重新启动电动机，宜采用手动复位方式；如果热继电器和接触器的安装地点远离操作地点，且从工艺上又易于看清楚过载情况，则宜采用自动复位式。第54页/共147页使用中每年要通电校验一次。另外，当主电路发生短路事故后，应检查发热元件和双金属片是否已发生永久性变形。若发生变形或无法作出判断时，则应进行通电试验。在调整时，绝不允许弯折双金属片。使用中应定期去除尘埃和污垢。若双金属片中出现锈斑，可用棉布蘸上汽

31、油轻轻揩拭，切忌用砂纸打磨。热继电器和电动机的周围介质温度应尽量相同，否则会破坏已整调好的配合情况。例如，当电动机安装于高温处，而热继电器却安装于低温处时，热继电器动作将会延迟；反之，热继电器的动作将会提前。热继电器必须按照产品说明书中规定的方式安装。当与其他电器装在一起时，应将热继电器装在其他电器的下方，以免其动作特性受其他电器发热的影响。第55页/共147页3.3.速度继电器：速度继电器：用于转速的检测，常用在三相交流异步电动机反接制动。转用于转速的检测，常用在三相交流异步电动机反接制动。转速接近零时，自动切除反相序电源。速接近零时，自动切除反相序电源。转子：转子： 由一块永久磁铁制成，与

32、电动机同轴相联，由一块永久磁铁制成，与电动机同轴相联，用以接受转动信号。用以接受转动信号。圆环（笼型空心绕组）：圆环（笼型空心绕组）：转子（磁铁）旋转时，笼转子（磁铁）旋转时，笼型绕组切割转子磁场产生感应电动势，形成环内电型绕组切割转子磁场产生感应电动势，形成环内电流，此电流与磁铁磁场相作用，产生电磁转矩，圆流，此电流与磁铁磁场相作用，产生电磁转矩，圆环在此力矩的作用下带动摆杆，克服弹簧力而顺转环在此力矩的作用下带动摆杆，克服弹簧力而顺转子转动的方向摆动，并拨动触点改变其通断状态。子转动的方向摆动，并拨动触点改变其通断状态。触点触点：在摆杆左右各设一组切换触点，分别在速在摆杆左右各设一组切换触

33、点，分别在速度继电器正转和反转时发生作用。调节弹簧弹力时，度继电器正转和反转时发生作用。调节弹簧弹力时，可使速度继电器在不同转速时切换触点改变通断状可使速度继电器在不同转速时切换触点改变通断状态。态。第56页/共147页动作转速一般不低于动作转速一般不低于120 r/min，复位转速约在复位转速约在100 r/min以下。以下。工作时，允许的转速高达工作时，允许的转速高达10003600r/min。正转和反转切换触点的动作，反正转和反转切换触点的动作，反映电动机转向和速度的变化。映电动机转向和速度的变化。 M3KSnKSnKSa)b)c)图1-13 速度继电器的图形符号及文字标注a)与电动机同

34、轴联接的转子 b)动合触点 c)动断触点速度继电器图符及文字标注第57页/共147页动画演示动画演示第58页/共147页第59页/共147页4.4.固态继电器：固态继电器：四端有源器件：四端有源器件：两个输入控制端，两个输出受控端。施加输入信号后，其输出两个输入控制端，两个输出受控端。施加输入信号后，其输出呈导通状态，无信号时输出呈阻断状态。呈导通状态，无信号时输出呈阻断状态。 优点：优点：工作可靠、寿命长、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速工作可靠、寿命长、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快、无火花、无动作噪音和使用方便等。度快、无火花、无动作噪音和使

35、用方便等。应用：应用：有逐步取代传统电磁继电器的趋势，还可应用于计算机的输入输出接口、外围和有逐步取代传统电磁继电器的趋势，还可应用于计算机的输入输出接口、外围和终端设备等传统电磁继电器无法应用的领域。终端设备等传统电磁继电器无法应用的领域。主要参数：主要参数：交流固态继电器：交流固态继电器：耐高压的光电耦合：耐高压的光电耦合：实现输入和输出之间的电气隔离。实现输入和输出之间的电气隔离。直流固态继电器：直流固态继电器：输出采用晶体管。输出采用晶体管。输出采用晶闸管。输出采用晶闸管。缺点：缺点：过载能力低，易受温度和辐射影响，通断阻抗比小。过载能力低，易受温度和辐射影响，通断阻抗比小。由固体半导

36、体元件组成的无触点开关器件。输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、输出漏电流等。输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、输出漏电流等。第60页/共147页过零电路+-输入输出 交流电源电压输入信号负载电流（ 调相型）负载电流（ 零压型）a)b)图1-14 交流固态继电器的结构与工作方式 a) 电路原理图 b)工作方式图 第61页/共147页第62页/共147页熔断器熔断器 用于供电线路和电气设备的短路保护的保护电器。用于供电线路和电气设备的短路保护的保护电器。结构简单、使用方便、价格低廉。结构简单、使用方便、价格低廉。熔断器的保护特性（安秒）曲线熔断器的保护特性（安秒）曲线 流过熔体的电流越

37、大，熔断所需流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。的时间越短。外壳：外壳：安装熔体。安装熔体。熔体：熔断器的核心，通常用低熔点的铅锡合金、锌、铜、银的丝状或片状材料制成，新型的熔体通常设计成灭弧栅状和具有变截面片状结构。当通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间后，电流在熔体上产生的热量使熔体某处熔化而切断电路，从而保护了电路和设备。熔体的额定电流熔体的额定电流IfN是熔体长期工是熔体长期工作而不致熔断的电流。作而不致熔断的电流。第63页/共147页作用：短路和严重过载保护应用：串接于被保护电路的首端 优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻 分类：瓷插式RC 螺旋式RL 有填料式R

38、T 填料密封式RM 快速熔断器RS 恢复熔断器RZv符号：符号：FUFUppppnnnnppppnnnn文字标注 FUFU第64页/共147页瓷插式熔断器RC螺旋式熔断器RL第65页/共147页有填料式熔断器RT无填料密封式熔断器RM第66页/共147页快速熔断器RS第67页/共147页自恢复熔断器RZ第68页/共147页低压断路器（自动开关）低压断路器（自动开关） 用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护的电器。发生严重的过载或短路及欠电压等故障时能自动切断电路，功能相当于的电器。发生严重的过载或短路

39、及欠电压等故障时能自动切断电路，功能相当于熔断器式断路器与过流、欠压、热继电器等的组合。在分断故障电流后一般不需熔断器式断路器与过流、欠压、热继电器等的组合。在分断故障电流后一般不需要更换零部件。要更换零部件。框架（万能）式：框架（万能）式：敞开式结构，适用于大容量配电装置敞开式结构，适用于大容量配电装置。塑料外壳（装置）式：塑料外壳（装置）式：外壳用绝缘材料制作，安全性良好，用于电气控制设备外壳用绝缘材料制作，安全性良好，用于电气控制设备 及建筑物内电源线路保护、电动机过载和短路保护。及建筑物内电源线路保护、电动机过载和短路保护。 由由触点和灭弧装置触点和灭弧装置、脱扣器与操作机构脱扣器与操

40、作机构、自由脱扣机构自由脱扣机构组成组成。正常工作：正常工作：主触点靠操作机构手动或电动合闸，接通和分断工作电流。主触点靠操作机构手动或电动合闸，接通和分断工作电流。短路或过流保护：短路或过流保护：过流脱扣器的衔铁被吸合，自由脱扣机构的钩子脱开，过流脱扣器的衔铁被吸合，自由脱扣机构的钩子脱开， 自动开关触点分离，切除故障电流。自动开关触点分离，切除故障电流。失压或零压保护：失压或零压保护：失压脱扣器的衔铁被释放，自由脱扣机构动作，失压脱扣器的衔铁被释放，自由脱扣机构动作， 断路器触点分离，切断电路。断路器触点分离，切断电路。 第69页/共147页DZ 20 / 塑料外壳塑料外壳 设计序号设计序

41、号 额定极限短路额定极限短路 壳架等级壳架等级 操作机构代号操作机构代号 极数极数 脱扣器型脱扣器型 用途代用途代号号 断路器断路器 分断能力代号分断能力代号 额定电流额定电流 (无字手柄操作无字手柄操作) 式及附件代号式及附件代号 (无无-配电配电) (Y一般型一般型) (P电动机操作电动机操作) (2-电动机电动机) (J较高型较高型) (G最高型最高型)低压断路器型号说明举例低压断路器型号说明举例塑料外壳断路器主要参数：塑料外壳断路器主要参数：额定工作电压额定工作电压壳架额定电流等级壳架额定电流等级极数极数脱扣器类型及额定电流脱扣器类型及额定电流短路分断能力短路分断能力 第70页/共14

42、7页12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮塑壳式低压断路器原理图塑壳式低压断路器原理图线路短路或线路短路或严重过载保严重过载保护护远距离跳闸，远距离跳闸，对电路不起对电路不起保护作用保护作用线路线路过载过载保护保护电动机的电动机的失压保护失压保护1主触头主触头2自由脱扣器自由脱扣器 3过电流脱扣器过电流脱扣器 4分励脱分励脱扣器扣器5热脱扣器热脱扣器6失压脱扣器失压脱扣器 7按钮按钮第71页/共147页一旦发生过载或短路时

43、一旦发生过载或短路时,过流脱钩器将吸合而顶开锁过流脱钩器将吸合而顶开锁钩，将主触头断开，从而起到短路保护作用。钩，将主触头断开，从而起到短路保护作用。M3主触点主触点弹簧弹簧连杆装置连杆装置锁钩锁钩第72页/共147页一旦发生过载或短路时一旦发生过载或短路时,过流脱钩器将吸合而顶开过流脱钩器将吸合而顶开锁钩，将主触头断开，从而起到短路保护作用。锁钩，将主触头断开，从而起到短路保护作用。M3主触点主触点弹簧弹簧连杆装置连杆装置锁钩锁钩第73页/共147页M3主触点主触点弹簧弹簧连杆装置连杆装置一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触头断开，实现欠压

44、保护作用。主触头断开，实现欠压保护作用。第74页/共147页M3主触点主触点弹簧弹簧连杆装置连杆装置一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触头断开，实现欠压保护作用。头断开，实现欠压保护作用。第75页/共147页第76页/共147页1.天弧罩2.开关本体3.抽屉座4.合闸按钮5.分闸按钮6.智能脱扣器7.摇匀柄插入位置8. 连接/试验/分离指示1.天弧罩2.开关本体3.抽屉座4.合闸按钮5.分闸按钮6.智能脱扣器7.摇匀柄插入位置8. 连接/试验/分离指示万能式低压断路器结构图万能式低压断路器结构图第77页/共147页控制按钮控制按钮主令电器

45、 用来发布命令、改变控制系统工作状态的控制电器。用来发布命令、改变控制系统工作状态的控制电器。可以直接作用于控制电路，也可以通过电磁式电器的转换可以直接作用于控制电路，也可以通过电磁式电器的转换对电路实现控制。对电路实现控制。分类：分类： 接近开关接近开关 行程开关行程开关第78页/共147页1.按钮开关按钮开关 常用常用按钮图片按钮图片 结构、符号、名称结构、符号、名称第79页/共147页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按钮帽按钮帽4SBSBSB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1234123第80页/共147页常态：常态： “复位

46、复位”按钮必须是蓝色按钮必须是蓝色。复位按钮兼有停止的作用时，则必须复位按钮兼有停止的作用时，则必须是红色。是红色。 按钮开关颜色规定按钮开关颜色规定 注意事项注意事项“停止停止”和和“急停急停”按钮必须是红色。按钮必须是红色。“点动点动”按钮必须是黑色。按钮必须是黑色。“启动启动”与与“停止停止”交替动作的按钮必须是黑白、白色或灰色。交替动作的按钮必须是黑白、白色或灰色。“启动启动”按钮的颜色是绿色。按钮的颜色是绿色。按下： 常闭（动断）触点闭合，常闭（动断）触点闭合，常开（动合）触点断开。常开（动合）触点断开。常闭（动断）触点断开，常闭（动断）触点断开，常开（动合）触点闭合。常开（动合）触

47、点闭合。第81页/共147页动画演示动画演示(按钮按钮)第82页/共147页u 机械结构的接触式有触点行程开关机械结构的接触式有触点行程开关用途：用途： 2.行程开关检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短的装置。二、行程开关分类：外壳防护形式：外壳防护形式：动作速度：动作速度：复位方式：复位方式：接线方式：接线方式：操作形式：操作形式：一、定义：原理：原理：u 电气结构的非接触式无触点行程开关电气结构的非接触式无触点行程开关u 光电结构的非接触式无触点行程开关光电结构的非接触式无触点行程开关开启式、防护式、防尘式。瞬动、慢动（蠕动）。自动复位、非自动复位。螺钉式、焊接式、插入式

48、。直杆式（柱塞式）、直杆滚轮式（滚轮柱塞式）、转臂式、方向式、叉式、铰链杠杆式。一般用途行程开关、起重设备用行程开关、微动开关。第83页/共147页u 机械结构的接触式有触点行程开关机械结构的接触式有触点行程开关移动物体碰撞行程开关的操动头，使行程开关的常开触点接通和常闭触点分断。移动物体碰撞行程开关的操动头，使行程开关的常开触点接通和常闭触点分断。原理图、符号原理图、符号1-滚滚 轮轮2-上转臂上转臂3-盘形弹簧盘形弹簧4-推推 杆杆5-小滚轮小滚轮6-擒纵件擒纵件7、8-压板压板9、10-弹簧弹簧11-动触头动触头12-静触头静触头 第84页/共147页常闭触点常开触点第85页/共147页

49、常用机械式接近开关图片常用机械式接近开关图片第86页/共147页类型：高频振荡型、霍尔效应型、电容型、超声波型等。运动着的物体接近它到一定距离时，发出信号，从而进行相应的操作。参数：动作距离、重复精度、操作频率及复位行程等。常用接近开关图片u 电气结构的非接触式行程开关（接近开关）第87页/共147页接近开关图片接近开关图片第88页/共147页作用距离从几厘米到几十米不等。根据光的发射和接收部件的安装位置和光的接收方式的不同，分为对射式和反射式。运动着的物体接近它到一定距离时，通过光的发射和接收部件，发出信号，从而进行相应的操作。u 光电结构的非接触式行程开关光电开关第89页/共147页由多组

50、相同结构的触点组件叠装而成的多回路控制电器，借助于不同形状由多组相同结构的触点组件叠装而成的多回路控制电器，借助于不同形状的凸轮使其触点按一定的次序接通和分断，能转换多种和多数量的电气控的凸轮使其触点按一定的次序接通和分断，能转换多种和多数量的电气控制线路，用途广泛。制线路，用途广泛。LW5 15 / 额定电流额定电流 定位特征代号定位特征代号 接线图编号接线图编号 接触系统档数接触系统档数 LW5系列万能转换开关的型号说明：系列万能转换开关的型号说明： 转换开关接线图示例：转换开关接线图示例：转换开关型号：转换开关型号：LW5-15D0724/31.万能转换开关其它常用电器第90页/共147

51、页LW515型万能转换开关定位特征及代号型万能转换开关定位特征及代号第91页/共147页万能转换开关：万能转换开关：QS第92页/共147页0123456QS转换开关触点通断展开图转换开关触点通断展开图 万能转换开关万能转换开关纵向虚线表示手柄位置，图中纵向虚线表示手柄位置，图中有三个位置有三个位置、0、横向圆圈表示触点对数，图中横向圆圈表示触点对数，图中有有6对触点对触点纵横交叉处圆黑点为手柄在此纵横交叉处圆黑点为手柄在此位置对应的触点接通位置对应的触点接通位：位：1、4、6触点通触点通0位：位：2、3、5触点通触点通位：位：3、4、5触点通触点通第93页/共147页万能转换开关万能转换开关

52、触点号01 2 3 4 5 6 转换开关触点通断表转换开关触点通断表纵向表示手柄位置，表中有三个纵向表示手柄位置，表中有三个位置位置、0、；横向为触点对数，图中有横向为触点对数，图中有6对；对； 为手柄在此位置接通的触点为手柄在此位置接通的触点位：位：1、4、6触点通触点通0位：位：2、3、5触点通触点通位：位：3、4、5触点通触点通第94页/共147页按照预定程序转换控制电路的主令电器，结构和凸轮控制器相似，按照预定程序转换控制电路的主令电器，结构和凸轮控制器相似，只是触点的额定电流较小。只是触点的额定电流较小。 2.主令控制器根据控制屏的型号选择主令控制器，与控制屏配合实现控制。根据控制屏

53、的型号选择主令控制器，与控制屏配合实现控制。 主令控制器的触点控制接触器，再由接触器来控制电动机，触主令控制器的触点控制接触器，再由接触器来控制电动机，触点的容量减小，操作轻便。点的容量减小，操作轻便。电动机容量较大，工作繁重，操作频繁，调速性能要求较高时，电动机容量较大，工作繁重，操作频繁，调速性能要求较高时，采用主令控制器操作。采用主令控制器操作。第95页/共147页第96页/共147页1.2 电气原理图的画法及阅图方法 电力拖动电气控制线路主要由各种电器元件（如接触器、继电器、电阻器、开关）和电动机等用电设备组成。为了设计、研究分析、安装维修时阅图方便，在绘制电气控制线路图时，必须使用国

54、家统一规定的电气图形符号和文字符号。常用的电气设备图样有三类。 电气原理图表明了电气控制线路的工作原理。 以及各电器元件的作用和相互关系，而不考虑各电路元件安装位置和实际连线情况。绘制电气原理图，一般遵循下面的规则：1.电气原理图第97页/共147页图1-16 C620卧式车床电气控制原理图第98页/共147页 (1 )电气控制线路分为主电路和控制电路。主电路用粗线绘出，而控制电路用相对较细线画。一般主电路画在 左侧，控制电路画在右侧。 (2) 电气控制线路中，同一电器的各导电部件如线圈和触点常常不画在一起，但必须用统一文字标明。 (3) 电气控制线路的全部触点都按“平常”状态绘出。图1-16

55、为卧式车床控制线路的工作原理图。 电气安装图表示各种电气设备在机械设备和电气控制柜 中的实际安装位置。 电气设备接线图表明各电气设备之间的实际接线情况。 电气设备安装图和电气设备接线图主要用于安装、接线、检查维修和工程施工。2 2、电气设备安装图3 3、电气设备接线图 对于相对简单的系统，常常将安装图与接线图画到一起，下图是小型卧式车床的电气安装与接线图。第99页/共147页 卧式车床电气安装、接线图第100页/共147页1.3笼型电动机的起动控制线路 笼型异步电动机有直接起动和降压起动两种方式。 直接起动控制线路 对于控制要求不高的简单机械如小型台钻、砂轮机、冷却泵等都直接用开关起动，如图1

56、-17所示。 对于中小型卧式车床主电机都采用接触器直接起动线路，如图1-18所示。图中KM是自锁触点。第101页/共147页图1-17 用开关直接起动线路图1-18 用接触器直接起动线路 M3QKRKMKMSB2SB1FU1FU2KMKR3 M3FUQ第102页/共147页降压起动控制线路 较大容量的笼型异步电动机一般都采用降压起动的方式起动。 1.1.星星-三角变换降压起动控制线路三角变换降压起动控制线路 在正常运行时，电动机定子绕组联成三角形，起动时 联结成星形，起动即将完毕再恢复成三角形。 图1-19是一种起动线路，其中动断触点KM2 与KM3保证接触器KM2 与KM3线圈不会同时通电，

57、以防电源短路。动断触点KM2同时也使时间继电器KT断电。 图1-20是用两个接触器和一个时间继电器进行星三角 转换的降压起动控制线路。电动机连成星或三角都是由接触器KM2完成的。第103页/共147页图1-19 星三角降压起动控制线路（1） M3KM1KM1SB2SB1KM2KTKM3KM2KM3KM2KTKTKM3KM2KM1第104页/共147页 M3KM1KM1SB2SB1KTKM2KMKTKM2KM1KM2KM2KTKM2KM2 图120 星角降压起动控制线路（2）第105页/共147页. 定子串电阻降压起动控制线路 图1-21是定子串电阻降压起动控制线路。电动机起动时在三相定子电路中

58、串接电阻可降低绕组电压，起动后再将电阻短路掉，电动机即可在全压下运行。这种起动方式由于不受电动机接线方式的限制，设备简单，因而得到广泛应用。机床中常用这种串接电阻的方法限制点动调整时的起动电流。 随着电力电子技术、计算机技术的发展，已经生产出各种性能优越的软起动器，能按要求平滑起动，彻底的解决了起动电流冲击问题，不过价钱稍高。3. 3. 补偿器降压起动补偿器QJ3、QJ5系列都是手动操作，XJ01系列则是自动操作的自耦降压起动器。补偿器降压起动适用于容量较大和正常运行时定子绕组接成星形，不能采用星角变换起动的笼型电动机第106页/共147页 M3QFUKMKRKM1SB2SB1KTKM2KM1

59、KTKM2KM1SB2SB1KTKM2KM1KTKM2KM2）3KRKR起动运行起动时间起动运行起动时间1-21 电动机定子串电阻降压起动控制线路第107页/共147页1.4 电动机正反转控制线路 许多生产机械都有可逆运行的要求，由电动机的正反转来实现生产机械的可逆运行是很方便的 ，只需使拖动电动机可以两个方向运行就可以了。 如果用KM1和KM2分别完成电动机的正反向控制，那么由正转与反转起动线路组合起来就成了正反转控制线路。 电动机正反转控制线路图1-22为异步电动机正反转控制线路。第108页/共147页图1-22 正转和反转控制线路 M3KRKMKMSBSB1KMKRKMSBKRKMKMS

60、BSB1KMSBKMKRKMKMSBSB1KMSBKM）3第109页/共147页 从图1-22中的主电路部分可知，若KM1和KM2分别闭合，则电动机的定子绕组所接U、W两相电源对调，结果电动机转向不同。若KM1和KM2同时闭合，就会造成主回路短路，如图1-22a。图1-22b需要先停止正转（反转），然后再按反转（正转），才能实现反转（正转），显然操作不方便。图1-22c解决了这种问题。正反转自动循环线路 图1-23是机床工作台往返循环的控制线路。实质上是用行程开关来自动控制电动机正反转的。组合机床、龙门刨床、铣床的工作台常用这种线路实现往返循环。 第110页/共147页图1-23 机床工作台往