联合动力相关电器元件简介培训

1、风电机组基础知识风电机组基础知识介绍介绍相关电器元件简介相关电器元件简介内容简介内容简介 测温元件（PT100） 行程开关 接近开关 扭缆开关 航标灯 风向标 风速仪 环滑 PLC系统 断路器 接触器 热继电器 熔断器 防雷模块 超速模块 振动传感器 编码器 电源模块内容简介内容简介断路器 断路器是指能接通、承载和分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路（例如短路）下接通、承载一定时间和分断电流的一种机械开关电器。它主要用于对电路出现短路电流的保护，当电路中出现短路时，立即断开电路，保护负载的安全。 断路器按其使用范围分为高压断路器和低压断路器，我们用到最多的是低压断路器又称自动开关，

2、俗称“空气开关”，它有以下几个基本特性：l额定电压(Ue)：是指断路器在正常(不间断的)的情况下工作的电压。l额定电流(In)：是指配有专门的过流脱扣继电器的断路器在制造厂家规定的环境温度下所能无限承受的最大电流值。l脱扣电流整定值(Im)：短路脱扣继电器(瞬时或短延时)用于高故障电流值出现时，使断路器快速跳闸。其跳闸极限就是脱扣电流整定值Im 。l额定短路分断能力 (Icu或Icn) ：断路器的额定短路分断电流是断路器能够分断而不被损害的最高(预期的)电流值(额定短路分断能力Icn，额定极限短路分断能力Icu) 。基本结构及组成外壳美观、安全与固定内部零件等功能； 操作机构用户合闸与分闸并包

3、含自由脱扣结构；所谓自由脱扣机构是指假如操作机构中的手柄被卡死，线路发生短路时，空气开关仍能分断电路。 瞬时脱扣机构短路保护；长延时整定机构线路长时间过载保护；导电系统空气开关内部导电通道，同时也是和外部导线的连接接口，导电系统同时承担分断电路的作用；跳扣断路器自由脱扣的关键零件，无论是瞬时脱扣机构还是长延时过载保护机构都必须通过该零件使断路器跳闸；灭弧装置分断短路电流时，将断路器产生的电弧由导弧角、导弧片引入灭弧珊，起到灭弧的作用；我们用到的大多是小型低压断路器，主要有外壳、操作机构、瞬时脱扣机构、长延时整定机构、导电系统、跳扣以及灭弧装置等部分组成。瞬时脱扣机构（过电流脱扣器）原理 瞬时脱

4、扣机构由磁轭、线圈、铁心、特性弹簧等组成，正常工作时，线圈通过小于等于额定电流的工作电流，线圈产生了磁场，磁场通过磁轭和脱扣铁心形成闭合磁路通道，脱扣铁心在该磁场作用下产生一个往左动作的力，如果没有特性弹簧的阻力，铁心将往左动作，因特性弹簧的阻力，铁心并不动作。当线圈通过的电流大于某个设定值，铁心产生的动作力便大于特性弹簧的阻力，于是铁心动作，带动跳扣动作，断路器便跳闸了。长延时整定机构（过载脱扣器）原理 在该机构中，主要的零件是双金属片，其原理是，空气开关不通电时，双金属片为原始状态；通电后，双金属片因本身电阻作用而开始发热，因发热造成双金属片变形，变形的大小和双金属片温度成正比，而双金属片

5、的温度如果排除环境温度的影响后又和空气开关通过的电流成正比，因此，双金属片的变形程度在某种程度上直接反映了空气开关通过电流的大小，当通过电流超过某一设定值时，变形的双金属片带动杠杆机构使跳扣动作，从而使空气开关跳闸。灭弧栅的作用 断路器在分断时，因为大电流和高电压的作用，一定会在触头上产生电弧现象，就像我们平时看到的电焊机焊接时，焊条从被焊接金属上离开时所产生的电弧一样，如果这个焊弧不能被及时熄灭，触头同样将会产生焊接过程，灭弧珊在这里所起的作用就是将电弧熄灭。 灭弧栅的固定片材料既要有一定强度、又要阻燃，一般来说灭弧栅片数越多，越有利于灭弧，同时因为灭弧栅金属越重，电弧的冷却效果就越好，电弧

6、被冷却后就不能继续燃烧了灭弧越明显。断路器使用注意事项断路器使用注意事项 1. 断路器外接导线一定要拧紧！ 2. 保持安装环境的清洁 3. 使用合适的额定电流 4. 使用合适的磁脱扣特性 5. 使用合适的上下级配合接触器 接触器是指工业电路中利用线圈流过电流产生磁场，磁场力推动触头动作使触头闭合，以达到控制负载运行的电器元件。 接触器由电磁系统（衔铁，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。其原理是当接触器的电磁线圈通电后，会产生很强的磁场，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，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧

7、的作用下释放，使触头复原：常闭触头闭合；常开触头断开接触器结构及工作原理 热继电器：热继电器是用于电动机或其它电气设备、电气线路的过载保护的保护电器，他的工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而将电动机控制电路断开实现电动机断电停车，起到过载保护的作用。鉴于双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的时间，因此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护。热继电器 熔断器：熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中，作为短路和过电流

8、保护，是应用最普遍的保护器件之一。 熔断器根据使用电压可分为高压熔断器和低压熔断器。根据结构可分为敞开式、半封闭式、管式和喷射式熔断器。 熔断器 防雷模块是防雷器的一种，做成模块状，卡在配套的底座上，其底座通常是安装在导轨上的。其工作原理是:在正常的工作电压下防雷器电阻值很大，相当于绝缘状态，当有雷电发生时，会在金属线路中产生很高的电压，在这种高冲击电压作用下，防雷器会在纳秒（ns）级呈低值被击穿，相当于短路状态。有些防雷器被击状态，是可以恢复的；当高于防雷器的导通电压撤销后，它又恢复了高阻状态。当雷击时，雷电波的高电压使防雷器击穿，雷电流通过防雷器流入大地，使电路上的电压控制在安全范围内，因

9、此，它可以保护电器设备的安全。 防雷模块 超速模块用于监测风电机组的叶轮转速，当转速超过设定值后给系统报警断开安全链保护机组。它的内部配接双通道光电编码器（ 雷奥LE2132每转产生2048个脉冲）来采集脉冲信号的频率，并换算为转动速度。当某通道被测转动速度超过设定值时（该值可通过改变模块接线端子连线来选择）通道继电器（Relay） 断开，风电机组安全链保护动作。同时该模块两个通道均提供0-10V模拟输出,可连接到主控制器上 ，用于系统监测、记录等。超速模块 振动传感器又称加速度传感器，是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，就好比地球引力，也就是重力。我

10、们机组中用来检测机舱和塔筒的低频振动。当机舱振动时会给振动传感器一个加速度，这样会有一个加速力作用在振动传感器上，这个作用力造成传感器内部敏感元件发生变形，通过检测其变形量并用相关电路转化成电压输出就得到了相应的加速度信号。我们用的振动传感器能在2个轴向测量加速度。振动传感器 编码器是一种用来测量转速的装置，它是一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。编码器如以信号原理来分

11、可分为增量脉冲编码器（SPC）和绝对脉冲编码器（APC）两种类型，这两种类型一般都可以应用于速度控制或位置控制系统中的检测元件。在我们的机组中这两种应用都有：测发电机转速、叶轮转速、偏航角度、叶片角度等。编码器 电源模块通常指的就是开关电源，根据其功能分为AC/DC和DC/DC两大类，我们的系统中用到最多的就是AC/DC的电源模块，它把交流230V电源转换成直流24V，为我们系统中的控制器、传感器等提供稳定、可靠的工作电源。电源模块 电源模块能够为系统提供需要的电压等级的电源，单它的输出却依赖于输入是否正常，这样一旦系统断电他也就不会有输出了。为了确保系统在断电后仍然能够工作一段时间，用来做一

12、些保护动作或进行数据的保存等工作，我们就用到了不间断电源。在我们的系统中电源模块+UPS+蓄电池组成了一套不间断电源，他能在电网断电后为系统提供短时的工作电源。电源模块测温元件 在我们的系统中用到的测温元件有PT100、温控开关等。PT100是热电阻的一种，它利用铂丝的电阻值随着温度的变化而变化这一基本原理设计和制作的，它在0时的电阻值R()约为100欧姆所以称为PT100。测温元件PT100热电阻分度表测温元件 温控开关：根据工作环境的温度变化，在开关内部发生物理形变，从而产生某些特殊效应，产生导通或者断开动作的一系列自动控制元件，叫做温控开关，也叫温度保护器或温度控制器，简称温控器。在我们

13、的系统中它主要用来控制柜体加热器和冷却风扇的启停。压力传感器 压力传感器是用来测量油路或其它系统压力的元器件。根据它的原理不同，有利用压电效应制造出来的压电传感器；利用压阻效应制造出来的压阻传感器；利用应变效应的应变式传感器等多种。它们都是把压力值（加速度、力等）转换成电信号，通过一定的计算得出压力值，为系统控制提供依据。电磁阀 电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，在液压、气动都要用到。电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁（或者一面电磁铁一面是弹簧），电磁铁线圈通电阀体就会在磁力的作用下动作，通过控制阀体的移动来档住或漏出

14、不同的排油的孔，从而控制油路（或气动装置）按要求的方向动作。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。 行程开关 行程开关又称限位开关,用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中,将行程开关安装在预先安排的位置,当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时,行程开关的触点动作,实现电路的切换。因此,行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器,它的作用原理与按钮类似。行程开关 行程开关主要可以分为两个种类，直动式行程开关和旋转式行程开关。行程开关的这两个种类的基本结构相似，部件都包括操作机构、传动系统、触头系统和外壳，其中区别是在于两种行程开关的传动系统不同。 直动式行程开关也叫按

15、钮式行程开关，顾名思义它的动作原理与按钮有很多相似之处。旋转式行程开关的结构是由档铁压动滚轮，滚轮传动杆带动转轴转动，再以凸轮撞击撞块令触头断开和闭合，当档铁移开后，触头在复位弹簧作用下复位。接近开关接近开关是一种毋需与运动部件进行机械接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而为控制电路提供控制指令。接近开关是种开关型传感器（即无触点开关），它即有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，是理想的电子开关量传感器。且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等特点。产品有电感式、电容式、霍尔式、交、直流型等多种

16、。接近开关 我们用到的大多是电感应式接近开关，它有三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场，当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触检测的目的。扭缆开关 扭缆开关又称旋转限制开关、扭缆保护开关，它由输入小齿轮、涡轮传动装置、螺旋齿轮结合一对或多对直齿轮以及凸轮开关等部件组成的一种机械旋转保护装置。输入小齿轮与偏航齿盘啮合，偏航旋转时扭缆开关同时旋转，旋转到设定角度后触发凸轮开关动作给控制系统触发信号。航标灯 航标灯（navig

17、ation mark light），是为了保证船舶、飞机等在夜间安全航行而安装在某些需航标的物体上的一类交通灯，它在夜间发出规定的灯光颜色和闪光频率，达到规定的照射角度和能见距离。风力发电机组中用的航标灯是为飞机等航空设备的安全运行而设置的障碍标志灯，保证航空设备在夜间能安全的通过风场区域。风向标 风向标是用来指示风向的一种设备，在风电机组中它的作用是感知风向并把风向转换成电信号，电信号通过控制系统的模拟量采集模块传给风电机组的主控，为风电机组能实时的对准风吹来的方向，采集最大的风能提供依据。我们公司使用的有KRIWAN、LAMBRECHT等几种品牌的风向标。风速仪 风速仪是用来测量空气流速（

18、也就是风速）的仪器，又称风速计，风杯风速计，它由3个互成120固定在支架上的抛物 锥空杯组成感应部分，空杯的凹面都顺向一个方向。在风力的作用下风杯绕轴旋转，其转速正比于风速，通过对转速的计算可以得到风速值。风速仪在风电机组中的作用是测量风速并把风速转换成电信号，电信号通过控制系统的模拟量采集模块传给风电机组的主控，为风电机组能实时根据风速做出相应的处理，既可以保护风电机组又能保证它在一定风速下采集最多的风能来发电。滑环 滑环滑环，就是负责为旋转体连通输送能源与信号的电气部件。根据传输介质来区分，滑环分为电滑环、流体滑环、光纤滑环。也可通俗的称为“旋转连通”。 滑环通常安装在设备的旋转中心，主要

19、由旋转与静止两大部分组成。旋转部分连接设备的旋转结构并随之旋转运动，称为“转子”，静止部分连接设备的固定结构的能源，称为“定子”。加热器 在寒冷的冬季，为了防止低温对设备功能造成影响，尤其是对电器元件的影响，需要对密闭的环境进行加热，我们就要用到加热器。它是利用电阻通电会产生热的原理制成的，给热电阻丝（片）通电，热电阻丝（片）产生热量，热量通过散热片或者风扇散发的需要加热的空间，通过温控开关的控制，从而保证了工作环境的温度在需要的范围之内。在我们的机舱、控制柜、液压站等部位都要用到加热器。PLC系统可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制

20、应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC.国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、

21、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC系统从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。 PLC系统目前我们使用的是Beckhoff公司生产的基于PC技术的PLC系统，它是由PC 技术和 I/O 级模块化技术相结合，构成的一种可以安装于控制柜中的 DIN 导轨上的一组控制单元。根据功能不

22、同有基本CPU模块、电源模块、I/O接口模块、现场总线接口等，下面我们就对我们用到的模块一一进行介绍。PLC系统CX1020是我们使用的倍福（Beckhoff）PLC系统中CPU模块的基本模块，它与其它功能模块（电源接口模块、总线接口模块等）共同组成了CPU单元。根据不同需要CX1020又有多种配置，用户可以根据需要进行选型。它的配置型号定义见下图：CPU模块u CX1020-0111基本CPU组件，它包含两个以太网口（内部交换机，占用同一个MAC和同一个IP）和一个CF卡接口。u 具有K-BUS端子总线接口电源模块CX1100-0002u PROFI-BUS DP主站现场总线接口模块CX15

23、00-M310u 两个USB接口和一个DVI接口的系统接口模块CX1020-N010我们系统中基本控制单元有以下几部分组成：CPU模块PLC系统 倍福的功能模块都是通过PC104总线连接在一起的，在每个模块的左侧和右侧均有PC104总线接口。左侧的如下图所示，在模块的左侧下部，为插孔；右侧如右图右侧灰色部分，为插针。除电源模块外其他模块结构相同。PC104总线总线PLC系统BK3150总线耦合器PLC系统 供电第一排2个端子标有24V、0V，提供耦合器及Kbus电源。对Kbus供电上限为1000mA，如果后面的端子对Kbus的消耗电流接近1000mA时，应添加KL9400Kbus供电端子。第二

24、排2个端子标有+，第三排2个端子标有-，提供外围I/O设备电源，经过端子的电流应 0)表比较 (总线端子 n)不正确表项第一次慢闪第一次慢闪3次次第二次慢闪0次K-Bus 命令错误没有插入总线端子存在一个有缺陷的端子，逐一替换端子直至现象消除，或者采用每次取半数的方法第一次慢闪第一次慢闪4次次第二次慢闪0次K总线数据错误，后面的电力供应中断检查终端端子kl9010是否连接.第二次慢闪n次第n个总线端子故障检查第n+1总线端子是否连接错误，如果必要请更换.第一次慢闪第一次慢闪5次次第二次慢闪n次K-Bus与之通讯的总线端子n寄存器错误更换第n个端子第一次慢闪第一次慢闪9次次第二次慢闪0次flas

25、h中的程序校验错误还原出厂设置I/O Error 灯 闪烁的判断BK3150总线耦合器PLC系统错误码错误码错误码参数错误码参数描述描述处理方法处理方法第一次慢闪第一次慢闪13次次第二次慢闪0次Runtime K-bus命令错误存在一个有缺陷的端子，逐一替换端子直至现象消除，或者采用每次取半数的方法第一次慢闪第一次慢闪14次次第二次慢闪n次第n个总线端子格式（版本）错误重起电源，如果现象依然存在，更换端子第一次慢闪第一次慢闪15次次第二次慢闪n次相应端子出现错误重起电源第一次慢闪第一次慢闪16次次第二次慢闪n次K-Bus数据长度不正确重起电源，如果现象依然存在，用KS2000线，还原出厂设置第

26、一次慢闪第一次慢闪17次次第二次慢闪n次相应端子出现错误第一次慢闪第一次慢闪18次次第二次慢闪n次相应端子的标识符出现错误u TwinSAFE 是由 Beckhoff 开发的安全解决方案，它将安全功能集成到现有的控制结构中，可以提供可靠的硬件和软件技术，以实现用集成的方式进行简便的操作。TwinSAFE 总线端子模块只有三种基本类型：数字量输入端子模块 KL1904，数字量输出端子模块 KL2904 以及逻辑端子模块 KL6904。大多数应用场合中的传感器和执行器都可连接到这三种类型的总线端子模块上。所需的输入和输出逻辑链路通过 TwinSAFE 控制器 KL6904 处理。我们的系统中就用到

27、了KL1904、KL2904、KL6904加上系统中的急停开关、扭缆开关、超速模块等组成了我们机组的安全链系统。安全端子PLC系统安全端子PLC系统-每个安全端子均每个安全端子均需设置需设置S-地址地址-在系统管理器配在系统管理器配置中置中S-地址必须地址必须是唯一的是唯一的-S-地址是二进制地址是二进制编码编码 (地址范围地址范围从从1到到 1023)-例子中所设地址例子中所设地址为为 242安全端子PLC系统逻辑端子模块 KL6904安全端子PLC系统数字量输入端子模块 KL1904安全端子PLC系统数字量输出端子模块 KL2904KL1104数字量输入端子PLC系统额定电压 24 V D

28、C (-15 % /+20 %) 输入信号电气隔离“0”信号电压 -3 V 5 V “1”信号电压 15 V 30 VKL1104数字量输入端子PLC系统一、接线1. 两线制的传感器： 在输入通道X和端子本身提供的24V电源口之间接传感器。2. 三线制的传感器： 模块本身带有24V和0V，可以给三线制的传感器供电。二、LED灯 每一个数字量输入通道都有一个对应的LED灯。如果该通道有输入，则该LED灯变为绿色。没有输入的时候，LED灯不亮。KL2134数字量输出端子PLC系统KL2134数字量输出端子PLC系统一、接线1. 两线制的开关： 开关接在输出通道X和端子本身提供的0V电源口之间。2. 三线制的开关： 模块本身带有24V和0V，可以给三线制的传感器供电。二、LED灯 每一个数字量输出通道都有一个对应的LED灯。如果该通道有输出，则该LED灯变为绿色。没有输出的时候，LED灯不亮。KL3204模拟量输入端子PLC系统KL3204模拟量输入端子PLC系统一、接线1. 两线传感器： 模块针脚1接传感器R，模块针脚2接传感器R；2. 三线传