任务4电动机的控制(二)

1、任务4.4电动机的控制4.4.1控制电器介绍.概述设备不仅需要有驱动(动力)设备。而且还需要一套控制装置，对各类电器，用以实现各种工艺要求。对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用的电工器械称电器。工作在交流电压1200V,或直流电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品叫做低压电器。控制电器用途广泛，品种繁多。为了了解这 些控制电器，从以下几个方面对其分类。(1)按工作的电压等级分类。按工作的电压等级可分为高压电器和低压电器。高压电 器用于交流1200V、直流电压1500V及以上电路的电器。例如汽车的点火系统的高压线路。 低压电器用于交流电压

2、1200V、直流电压1500V及以下电路中起通断、保护、控制或调解 作用的电器。例如接触器和继电器等。(2)按操作方式分类。按操作方式分为手动电器和自动电器。手动电器是靠人手操作 发出动作指令的电器。例如刀开关、按钮等。自动电器是依靠指令或物理量(例如电流、电 压、时间、速度等)变化而自动动作的电器。例如接触器、继电器等。(3)按用途分类。按用途分为控制电器、配电电器、主令电器、保护电器和执行电器。控制电器用于各种控制电路和控制系统的电器。配电电器用于电能的输送和分配的电器。主令电器用于自动控制系统中发出动作指令的电器，如按钮、转换开关等。保护电器用于保护电路及用电设备的电器，如熔断器、热继电

3、器等。执行电器用于完成某种动作或传送功能的 电器。.刀开关刀开关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。如图4-45是刀开关的典型结构。为了使用方面和减少体积，在刀开关上安装熔体(熔断丝)或熔断器,组成兼有通断电路和保护作用的开关电器，如胶盖开关、熔断器式刀开关等。安装开关时，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。电源线接在静触点上，负载线应接 在与闸刀相连的端子上。对有熔断丝的刀开关，负载线应接在闸刀下侧熔断丝的另一端，确保刀开关切断电源后闸刀和熔断丝不带电。汽车电源总开关主要用于

4、切断蓄电池与外电路的连接，以防止汽车停驶过程中蓄电池经外电路漏电。电源开关主要有闸刀式和电磁式两种。电磁式使用较少。 闸刀式电源总开关如图4-46所示。K稿IQS刀开关的图形符号及文字符号如图4-50所示。HZ10和HZ15系列。HZ5系列是类似万能转换开关的产品。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,动触片装在转轴上，随转轴旋转而变更通、断位置。如图 4-48所示。3 .组合开关组合开关又叫转换开关，是一种转动式的刀开关，主要用于接通或切断电路、 控制小型鼠笼式三相异步电动机的起动、停止、正反转或局部照明。常用的产品有换接电源、HZ5、绝缘连杆I(a)

5、内部结构示意图(b)外形示意图电堆纳板动触头0(c)图形符号图4-46 闸刀式电源总开关-一 Q 单皱 双极三极图4-47刀开关的图形符号及文字符号(a)实物(b)结构示意图(c)符号图4-48组合开关结构开关的状态决定汽车各种电气系统能否 现代小汽车多采用电气系统，用于提高汽 汽车内部布置会很乱，因此，现代汽车将汽车上各种电气控制系统的工作均受控于开关。 正常工作。汽车电气开关有组合开关和单体开关， 车的性能和乘坐舒适性，若采用较多的单体开关,很多功能相近的控制系统的开关组合在一起，如灯光系统组合开关、音响组合开关、空调组合开关、司机位门组合开关等。汽车组合开关如图4-49所示。汽车上有一个

6、多功能组合开关，它将照明开关、信号开关等开关组合为一体，安装在驾点火开关主要用来控制常用电器的电源电路和点火电路，另外还控制发电机磁场电路、仪表电路、预热、起动电路以及一些辅助电器等，一般都是具有自动复位起动挡位的多挡开关并配有钥匙以备停车时锁住。因此又称为钥匙开关。图4-51所示为点火开关。常用的点火开关多为三挡位、四挡位或五挡位。三挡位点火开关有“OFF” （断）或“LOCK ”（锁住转向盘）、“ON”（通）和“ ST（起动）3个挡位；四挡位点火开关则 在“OFF”和“ON”之间增加了一个“ ACC”（专用辅助电器，如收音机、点烟器）挡； 而五挡点火开关则在“ ON”和“ ST之间加了一档

7、“ HEAT”（预热）挡，用于柴油发 动机冷车启动前的预热。如图4-52所示是五挡位美闽起动LOCKHEATl=Q=START（a）五挡位点火开关簧片各挡位置（b）表格法触刀挡位图法点火开关在电路图上通常采用触刀挡位图法和表格法来表示。 点火开关的三种表示方法。图4-52五挡位点火开关的三种表示方法一些进口汽车和国内生产的轿车其点火开关通常还设有转向盘锁止（LOCK）挡，当点火开关转至LOCK挡时，转向盘被锁止。这些点火开关各挡的位置通常是按LOCK、OFF、ACC、ON、ST （顺时针旋转）的顺序排列。大多数汽车的点火开关安装在转向柱管上（图 4-53和图4-54）,以便停车时锁止转向盘。图

8、4-53 别克君越点火开关（2008款） 图4-54 丰田花冠EX点火开关近年来，有很多汽车采用按钮式点火开关，并将其安装在仪表板台板上（图4-55和图4-56）。将钥匙插入点火开关后，轻按一下按钮即可接通汽车电源，稍长时间按下按钮则可 起动发动机，再按一下按钮即可熄火。图4-55 一汽迈腾轿车点火开关图4-56宝马3系第五代轿车点火开关.按钮按钮是在自动控制系统中，发出主令的电器。按钮的触点分常闭触点（动断触点）和常 开触点（动合触点）两种。按钮按下时，常闭触点断开，常开触点闭合；松开后，依靠复位 弹簧使触点恢复到原来的位置。如图 4-57所示。（a）实物（b）结构示意图（c）符号图4-57

9、 按钮.熔断器熔断器俗称保险丝， 它在电路中起保护作用， 当电路发生短路或严重过载故障时，通过熔体的电流势必超过一定的额定值，使熔体发热，当达到熔点温度时，熔体某处自行熔断， 从而分断故障电路。熔断器主要由熔体和熔座两部分组成。熔体由低熔点的金属材料（铅、锡、锌、银、铜及合金）制成丝状或片状。熔断器的结构如图4-58所示。图4-58熔断器的结构熔断器性能要求：熔断器用于对局部电路进行保护，能长时间承受额定电流负载，但在超过额定负载25%的情况下，约3min熔断，而在超过额定负载100%时，则不到1s即会熔断。结构一定时，流过熔断丝电流越大，熔断时间越短。为便于检查和更换熔断器，常将汽车上各电路

10、的熔断器集中安装在一起，形成熔断器盒。如图4-59所示。同时，在熔断器盒盖上注明各熔断器的名称、额定电流和位置，并且用不 同的颜色来区别熔断器的容量。图4-59熔断器盒.易熔线易熔线又称FUL电线，是截面积小于被保护电路导线的可长时间通过额定电流的铜线或铝合金导线，用于保护总体线路或较重要电路。易熔线与一般熔丝不同之处在于其熔断反应较慢，且导线的形式也不同。 易熔线由多股绞合线外包耐热性能好的绝缘护套制成，与普通低压导线相比更为柔软，一般长度为50mm200mm。通常接在电路起始端，即蓄电池正极端附近。易熔线如图 4-60所示。当线路中有超过额定电流数倍的电流时，易熔线首先熔断(熔断过程较长)

11、，用于保护重要电路，如北京切诺基设有五股易熔线，分别保护充电电路、预热加热器、雾灯、灯光及 辅助电路。易熔线的外套要耐热、绝缘性能良好(如玻璃丝) ，且不能捆绑。 八(a)易熔线实物(b) #图4-60易熔线国产易熔线的规格如表 4-2所示。日本易熔线的规格如表4-3所示。表4-2国产易熔线的规格标称容量/A横截回积/mm额定电流/A5s熔断电流/A颜色200.313150棕400.520200绿600.8525250红801.2533300里 八、表4-3日本易熔线的规格标称容量/A横截回积/mm2额定电流/A5s熔断电流/A颜色200.313150蓝400.520200绿600.85252

12、50红801.2533300里 八、使用易熔线时应注意： 易熔线熔断时，一定是主电路和大电流电路发生故障， 必须先找 出短路的原因，排除故障。不能随意更换比规定容量大的易熔线或者用粗导线代替。 易熔线 的四周不能用聚四氟乙烯塑料带包扎 。.断路器断路器用于正常工作时容易过载的电路中，原理是利用双金属片受热变形使触点分离。与易熔线和熔断器相比， 易熔线和熔断器是一次性保险装置，当电路中电流超过熔体的熔断电流时，会自行熔化断开电路。断路器是重复性保险装置，当电路过载或短时，断路器就会自行切断电路，经一段时间冷却后， 又自行接通电路。特点是可重复使用。按作用形式分两类，如图4-61所示。(1)手动式

13、断路器。过载变形自动切断，冷却后自动复位，如此反复直到电路不过载(报警与限流)。如图4-61 (a)所示为手动式断路器，当电流较大时，双金属片受热弯曲使 触点分开，分断电路。其中，按钮为复位开关。螺钉可以调节，用于整定动作电流。排除故障后，须按下按钮手动复位。(2)自动复位式断路器。如图 4-61 (b)所示为自动复位式断路器，多用于拉杆式灯 光开关，当电流过载时，双金属片自动地“分一合一分 ，”。造成灯光的闪烁，提示线路故障。(a)手动式断路器(b)自动复位式断路器1、9-接线柱；2、8-静触点；3-双金属片动触点；4-绝缘外套；5-按钮；6-弹簧；7-复位垫圈；10-锁紧螺母；11-调整螺

14、钉图4-61断路器结构.行程开关行程开关又叫限位开关，是一种根据行程位置实现线路切换的主令电器。用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击推杆，利用机械 运动部件的碰撞来控制触头动作，而使电路通断，如图 4-62所示。图4-63是行程开关的符 号。(a)单轮旋转式(b)双轮旋转式 (c)结构示意图图4-62行程开关（a）常开触点（b）常闭触点（a）复合触点图4-63行程开关的符号.交流接触器接触器是一种自动开关，是电力拖动中主要的控制电器之一，它分为直流和交流两类。其中，交流接触器常用来接通和断开电动机或其他设备的主电路。图 4-64是交流接触器的 主要结构

15、图。接触器主要由电磁铁和触头两部分组成。它是利用电磁铁的吸引力而动作的。当电磁线圈通电后，吸引山字形动铁芯（上铁芯），而使常开触头闭合。图4-64接触器工作原理图根据用途不同，接触器的触头分主触头和辅助触头两种。辅助触头通过的电流较小， 常接在电动机的控制电路中；主触头能通过较大电流，常接在电动机的主电路中。如CJ10-20型交流接触器有三个常开主触头和四个辅助触头（两个常开，两个常闭）。当主触头断开时，其间产生电弧，会烧坏触头，并使电路分断时间拉长，因此，必须采 取灭弧措施。通常交流接触器的触头都做成桥式结构，它有两个断点，以降低触头断开时加在断点上的电压，使电弧容易熄灭，同时各相间装有绝缘

16、隔板，可防止短路。在电流较大的接触器中还专门设有灭弧装置。接触器的电路符号见图 4-65。KM沐常开KM常闭 4Kftl（a）接触器线圈（b）主触头（用于主电路）（c）辅助触头（用于控制电 路）图4-65接触器电路符号CJ10系列接触器的在选用接触器时，应注意它的额定电流、线圈电压及触头数量等。主触头额定电流有 5、10、20、40、75、120A等数种。三相异步电动机的直接启动如图4-66所示是异步电动机直接启动控制线路图。接通电源开QS,按下启动按钮SBi,则电流路径为：C相一按钮SBi和接触器KM-KM吸引线圈- FR常闭触点一 A相接触器K M吸引线圈得电，使所有动合触点闭合， 电动机

17、得电而开始向一个方向旋转起动。当放开SBi按钮时，由于并联在其两端的接触器KM一对辅助动合触点已闭合，故而不影响接触器KM吸引线圈得电，电动机正常运转。接触器KM这一对辅助动合触点的作用称为自锁，而这对辅助动合触点亦称为自锁触点。如欲使电动机停转，只要按下停止按钮SB2,便可切断接触器吸引线圈的通电回路，失电而使动合触点断开，电动机失电停转。图4-66三相异步电动机直接启动控制线路图该电路具有三种保护作用：(1)短路保护作用 熔断器FU担任。(2)欠压保护一一接触器KM吸引线圈担任。当电源电压低于额定电压值时，吸引线圈因电源电压过低而不能克服弹簧作用吸引动铁芯，故而不能使动合触点闭合，从而避免

18、了电源电压过低而造成电动机转矩下降，从而影响电动机的正常运转。(3)过载保护一一热继电器FR担任。当电动机过载时造成电流过大，从而使热继电器通过发热元件而使双金属片动作，打开FR的常闭触点，切断了接触器吸引线圈的供电，打开动合触点 KM ,电动机失电停转，从 而避免了电动机的损坏。三相异步电动机的点动或连续控制控制线路生产实际中，有时需要点动控制，如车床夹件的调整状态， 要求按下按钮，电动机转动； 而放开按钮，电动机便要停止。按要求只要将上述线路中自锁回路切断即可。如图4-67所示即为三相异步电动机的点动或连续控制线路图。此电路既能点动控制， 又能直接连续控制。按下点动按钮SBi,其动断、动合

19、触点联动(如图中虚线连接)，接触器KM吸引线圈经SB动合触点通电后，电动机运转，此时 SB动断触点切断接触器 KM的 自锁回路。释放 SB按钮后，接触器 KM吸引线圈失电而使电动机停转。若按下按钮 SBi, 便可连续工作。图4-67三相异步电动机的点动或连续控制线路图三相异步电动机的正反转控制线路在生产上，许多机械都要有正、反两个方向的运动。这就要求拖动的电动机能够实现正转和反转。从三相异步电动机工作原理中知道，只要换接定子绕组三相电源进线中的任意两根线即可实现反转。如图4-68所示即为其控制线路。ABC图4-68 电动机正、反转控制线路其过程是：先合上电源开关 QS,再按以下步骤操作。.正转

20、按下正转按钮SBi,电流路径为：B相一停止钮 SB3- SB2钮动断触点一 SBi钮动合触点一接触器 KM 2辅助动断触点一接 触器KM i吸引线圈一热继电器 FR动断触点一 C相一辅助动合触点 KM i闭合一自锁一接触器KM i吸合一主动合触点 KM i闭合一电动机得电正转一辅助动断触点KM i断开.停止按下停转按钮SB3,切断接触器KMi吸引线圈回路，使接触器 KMi释放，电动机失电 而停转。3反转按下反转按钮SB2,电动机便反转，其工作过程请自行分析。在电动机正、反转电路中，接触器 KMi和KM2是不允许同时接通的，否则会造成电源 短路、接触器主动合触点烧坏等事故。为了保证电路能正常工作

21、，电路采用了互锁保护，即接触器KMi吸合时，不允许接触器 KM2得电吸合；而接触器 KM2吸合时，也不允许接触 器KMi得电吸合。电路中采用了以下两重互锁保护电路。(1)接触器互锁。分别将接触器的辅助动断触点接入另一接触器的控制回路。当接触 器KM i得电吸合时，其辅助动断触点打开，切断了接触器KM 2吸引线圈的电路，保证KM2不能吸合。同样，接触器 KM i的吸引线圈也串入接触器 KM 2的辅助动断触点，实现互锁。(2)按钮互锁。正、反转按钮将各自联动的动断触点串入对方控制线路，当按下正转 按钮SBi时，其动断触点先切断了反转控制电路，然后动合触点再接通正转控制电路(见按钮结构图)。同理，反

22、转按钮 SB2按下时，先切断了正转控制电路，再接通反转控制电路而 实现了互锁。按钮互锁的目的主要是实现不通过停止按钮就可快速地进行正、反转的切换。 但此种方法会在切换时使电动机产生很大的瞬间电流。想一想在“图4-66三相异步电动机直接启动控制线路图”和“图4-67三相异步电动机的点动或连续控制线路图”中，每个图中“ KM”有三个，是三个接触器吗？你怎么理解？探究.查看汽车上的控制电器如组合开关、熔断器、易熔线等。.查看汽车上的点火开关，看看它的点火开关挡位图。【项目实施】交流接触器结构的认识和工作过程分析 一、实验目的.了解交流接触器的结构。.掌握交流接触器的工作过程。 二、实验原理交流接触器的工作原理见图4-66、4-67、4-68。三、实验仪器交流接触器实物若干台 四、实验步骤.按顺序(从左到右，从上到下)查看交流接触器的每一个构件，并将每一个构件的名 称及作用写在实训报告上。.对照图4-66、4-67、4-68