电机与电气控制

关于电机与电气控制第1页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五目录第一章电气控制的基本知识第二章直流电机第三章变压器第四章三相异步电动机第五章三相异步电动机的拖动特性第六章三相异步电动机的电气控制第七章其他种类的电机第八章常用机床的电气控制第九章可编程控制器第2页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五第一章电气控制的基本知识常用低压电器电器控制图的基本知识电气控制的基本规律自锁互锁返回第3页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五常用低压电器低压电器概述开关电器及主令电器接触器继电器熔断器主要电器元件故障诊断与维修返回第4页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五低压电器概述低压电器的定义低压电器的分类低压电器的基本结构返回第5页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五低压电器的定义电器：是指能自动或手动接通和断开电路，以及对电路或非电路现象能进行切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件。低压电器：通常是指交流1000V及以下与直流1200V及以下电路中起通断、控制、保护和调节作用的电气设备。返回第6页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五低压电器的分类按控制作用分类执行电器用来完成某种动作或传递功率。例如：电磁铁。控制电器用来控制电路的通断。例如：开关、继电器。主令电器用来控制其它自动电器的动作，以发出控制“指令”。例如：按钮、转换开关等。保护电器用来保护电源、电路及用电设备，使它们不致在短路、过载状态下运行，免遭损坏。例如：熔断器、热继电器等。

按动作方式分自动切换电器按照信号或某个物理量的变化而自动动作的电器。例如：接触器、继电器等。非自动电器通过人力操作而动作的电器。例如：开关、按钮等。按动作原理分类电磁式电器它是根据电磁铁的原理工作的。例如：接触器、继电器等。非电磁式电器它是依靠外力（人力或机械力）或某种非电量的变化而动作的电器。例如：行程开关、按钮、速度继电器、热继电器等。

返回第7页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五低压电器的基本结构电磁机构电磁机构是电器元件的感受部件，它的作用是将电磁能转换成为机械能并带动触点闭合或断开。它通常采用电磁铁的形式，由电磁线圈、静铁心（铁心）、动铁心（衔铁）等组成，其中动铁心与动触点支架相连。

触头系统

触头系统属于执行部件。它的作用是通过触点的开、闭来通、断电路的。灭弧装置

电弧：是指触头在闭合和断开（包括熔体在熔断时）的瞬间，都会在触头间隙中由电子流产生弧状的火花，这种由电气原因造成的火花。

返回第8页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五电磁机构电磁铁的示意图电磁铁的工作原理

电磁线圈通电时产生磁场，使动、静铁心磁化互相吸引，当动铁心被吸引向静铁心时，与动铁心相连的动触点也被拉向静触点，令其闭合接通电路。电磁线圈断电后，磁场消失，动铁心在复位弹簧作用下，回到原位，并牵动动、静触点，分断电路。

电磁铁的分类电磁铁按励磁电流可分为：直流电磁铁和交流电磁铁按接入电路的方式可以分为：电压线圈和电流线圈

短路环由于交流电磁铁的磁通是交变的，线圈磁场对衔铁的吸引力也是交变的。当交流电流过零时，线圈磁通为零，对衔铁的吸引力也为零，衔铁在复位弹簧作用下将产生释放趋势，这就使动、静铁心之间的吸引力随着交流电的变化而变化，从而产生振动和噪音，加速动、静铁心接触面积的磨损，引起结合不良，严重时还会使触点烧蚀。为了消除这一弊端，在铁心柱面的一部分，嵌入一只铜环，名为短路环。返回第9页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五触头系统分类按功能可分为：主触头和辅助触头。主触头用于接通和分断主电路；辅助触头用于接通和分断二次电路，还能起互锁和联锁作用。按形状可分为：桥式触头和指形触头。桥式触头又分为点接触桥式触头和面接触桥式触头。触头按位置可分为：静触头和动触头。静触头固定不动，动触头能由联杆带着移动。触头按其初始位置可分为：常闭触头和常开触头。常闭触头（又称动断触头）——常态时动、静触头是相互闭合的。常开触头（又称动合触头）——常态时动、静触头是分开的。a)b)c)触头的结构形式

a）点接触桥式b）面接触桥式c）线接触指式返回第10页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五灭弧装置电弧的危害使电路仍然保持导通状态，延迟了电路的开断。会烧损触点，缩短电器的使用寿命。灭弧措施图1-6灭弧措施a）、b）机械性拉长电弧c）双触点灭弧d）磁吹灭弧e）纵缝灭弧f）金属栅片灭弧g）纵缝陶土灭弧罩静触点2—动触点3—引弧角v1—动触点移动速度v2—电弧在磁场力作用下移动速度返回第11页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五开关电器及主令电器低压开关低压开关主要用作隔离、转换以及接通和分断电路。常作为机床电路的电源开关，或用于局部照明电路的控制及小容量电动机的起动、停止和正反转控制等。

主令电器主令电器是指在电气自动控制系统中用来发出信号指令的电器。它的信号指令将通过继电器、接触器和其它电器的动作，接通和分断被控制电路，以实现对电动机和其它生产机械的远距离控制。

返回第12页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五低压开关刀开关组合开关自动开关漏电保护器返回第13页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五主令电器按钮行程开关万能转换开关返回第14页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五刀开关用途

普通刀开关是一种结构最简单且应用最广泛的手控低压电器，广泛用在照明电路和小容量（5.5kW）、不频繁起动的动力电路的控制电路中。结构符号注意事项刀开关安装时，瓷底应与地面垂直，手柄向上，易于灭弧，不得倒装或平装。倒装时手柄可能因自重落下而引起误合闸，危及人身和设备安全。

图1-7胶盖瓷底刀开关的结构1—出线盒2—熔丝3—动触头4—手柄5—静触头

6—电源进线座7—瓷座8—胶盖9—接用电器b）双极c）三极QSQSa）单极或QS返回第15页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五组合开关定义它实质上也是一种特殊刀开关，只不过一般刀开关的操作手柄是在垂直安装面的平面内向上或向下转动，而组合开关的操作手柄则是平行于安装面的平面内向左或向右转动而已。

用途多用在机床电气控制线路中，作为电源的引入开关，也可以用作不频繁地接通和断开电路、换接电源和负载以及控制5KW以下的小容量电动机的正反转和星三角起动等。结构符号a）双极

b）三极QSQS返回第16页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五组合开关的结构a)b)图1-9组合开关的结构图a）外形图b）内部结构1—手柄2—转轴3—弹簧4—凸轮5—绝缘垫板6—动触点7—静触点8—绝缘方轴9—接线柱返回第17页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五自动开关用途它集控制和多种保护功能于一身，除能完成接通和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短路、过载、失压等故障进行保护。

原理图工作原理

脱扣器是自动开关的主要保护装置，包括电磁脱扣器（作短路保护）、热脱扣器（作过载保护）、失压脱扣器以及由电磁和热脱扣器组合而成的复式脱扣器等种类。电磁脱扣器的线圈串联在主电路中，若电路或设备短路，主电路电流增大，线圈磁场增强，吸动衔铁，使操作机构动作，断开主触点，分断主电路而起到短路保护作用。电磁脱扣器有调节螺钉，可以根据用电设备容量和使用条件手动调节脱扣器动作电流的大小。热脱扣器是一个双金属片热继电器。它的发热元件串联在主电路中。当电路过载时，过载电流使发热元件温度升高，双金属片受热弯曲，顶动自动操作机构动作，断开主触点，切断主电路而起过载保护作用。符号QF×××返回第18页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五自动开关原理图图1-12自动开关的原理图1、9—弹簧2—触点3—锁键4—搭钩5—轴6—过电流脱扣器7—杠杆8、10—衔铁11—欠电压脱扣器

12—双金属片13—电阻丝返回第19页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五漏电保护器用途主要用于当发生人身触电或漏电时，能迅速切断电源，保障人身安全，防止触电事故。有的漏电保护器还兼有过载、短路保护，用于不频繁起、停的电动机。原理图工作原理

当正常工作时，不论三相负载是否平衡，通过零序电流互感器主电路的三相电流相量之和等于零，故其二次绕组中无感应电动势产生，漏电保护器工作于闭合状态。如果发生漏电或触电事故，三相电流之和便不再等于零，而等于某一电流值Is。Is会通过人体、大地、变压器中性点形成回路，这样零序电流互感器二次侧产生与Is对应的感应电动势，加到脱扣器上，当Is达到一定值时，脱扣器动作，推动主开关的锁扣，分断主电路。测试回路电源变压器主开关UVW零序电流互感器电磁脱扣器返回第20页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五按钮用途按钮又称控制按钮或按钮开关，是一种手动控制电器。它只能短时接通或分断5A以下的小电流电路，向其它电器发出指令性的电信号，控制其它电器动作。由于按钮载流量小，不能直接用于控制主电路的通断。结构及工作原理符号注意事项选择使用时应从使用场合、所需触点数及按钮帽的颜色等因素考虑。一般红色表示停止，绿色表示起动，黄色表示干预。SBSBa）常开触点b）常闭触点

c）复合触点SB返回第21页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五按钮的结构及工作原理结构工作原理在按下按钮帽令其动作时，首先断开动断触点，再通过一定行程后才接通动合触点；松开按钮帽时，复位弹簧先将动合触点分断，通过一定行程后动断触点才闭合。返回第22页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五行程开关用途行程开关又称限位开关或位置开关，它利用生产机械运动部件的碰撞，使其内部触点动作，分断或切换电路，从而控制生产机械行程、位置或改变其运动状态。

结构符号a）常开触点

b）常闭触点SQSQ返回第23页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五万能转换开关用途具有更多操作位置和触点、能够接多个电路的一种手动控制电器。由于它的档位多、触点多，可控制多个电路，能适应复杂线路的要求。结构符号返回第24页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五万能转换开关的符号及触点通断表返回第25页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五接触器用途接触器是一种用来频繁接通和断开交、直流主电路及大容量控制电路的自动切换电器。它具有低压释放保护功能，可进行频繁操作，实现远距离控制，是电力拖动自动控制线路中使用最广泛的电器元件。

分类结构及工作原理符号b）常开主触点

c）常闭主触点a）线圈

KM

e）常闭辅助触点d）常开辅助触点KMKMKMKM返回第26页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五接触器的分类按电流种类通常分为交流接触器和直流接触器两类

交流接触器特点：交流线圈、有短路环、采用双断口触头直流接触器特点：直流线圈、滚动指型触头返回第27页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五交流接触器的结构和工作原理结构交流接触器的主要部分是电磁系统、触点系统和灭弧装置，其外形和结构如图所示

工作原理

交流接触器有两种工作状态：得电状态（动作状态）和失电状态（释放状态）。接触器主触头的动触头装在与衔铁相连的绝缘连杆上，其静触头则固定在壳体上。当线圈得电后，线圈产生磁场，使静铁心产生电磁吸力，将衔铁吸合。衔铁带动动触头动作，使常闭触头断开，常开触头闭合，分断或接通相关电路。当线圈失电时，电磁吸力消失，衔铁在反作用弹簧的作用下释放，各触头随之复位。

a）外形b）结构示意图返回第28页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五继电器定义继电器：是一种根据电量（电流、电压）或非电量（时间、速度、温度、压力等）的变化自动接通和断开控制电路，以完成控制或保护任务的电器。

与接触器的区别继电器可以对各种电量或非电量的变化作出反应，而接触器只有在一定的电压信号下动作。继电器用于切换小电流的控制电路，而接触器则用来控制大电流电路，因此，继电器触头容量较小（不大于5A），且无灭弧装置。分类按反应的参数可分为：电压继电器、电流继电器、中间继电器、热继电器、时间继电器和速度继电器等。按动作原理可分为：电磁式、电动式、电子式和机械式等。

常用的继电器返回第29页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五常用的继电器电磁式继电器电流继电器电压继电器中间继电器时间继电器热继电器速度继电器返回第30页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五时间继电器用途时间继电器是利用电磁原理或机械原理实现触点延时闭合或延时断开的自动控制电器。

分类常用的种类有电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式。

结构及工作原理延时方式通电延时和断电延时

符号返回第31页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五空气式时间继电器的结构及工作原理结构工作原理是利用空气阻尼的原理获得延时的。

a）外形图b）结构图1—线圈2—反力弹簧3—衔铁4—静铁心5—弹簧片6、8—微动开关

7—杠杆9—调节螺钉10—推杆11—活塞杆12—宝塔弹簧返回第32页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五时间继电器的符号文字符号

KT图形符号a）断电延时线圈b）通电延时线圈d）断电延时断开触头c）通电延时闭合触头e）通电延时断开触头f）断电延时闭合触头返回第33页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五热继电器用途热继电器是利用电流的热效应原理工作的保护电器，在电路中用作电动机的过载保护。

结构工作原理主双金属片与加热元件串接在接触器负载端，（电动机电源端）的主回路中。当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片弯曲，但还不足以使继电器动作。当电动机过载时，流过热元件的电流增大，热元件产生的热量增加，使双金属片产生的弯曲位移增大，主双金属片推动导板，并通过补偿双金属片与推杆将触点（即串接在接触器线圈回路的热继电器常闭触点）分开，以切断电路保护电动机。符号b）常闭触点a）热元件FR返回第34页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五热继电器的结构热继电器种类很多，应用最广泛的是基于双金属片的热继电器，其外形及结构如图所示，主要由热元件、双金属片和触头三部分组成。热继电器的常闭触点串联在被保护的二次回路中，它的热元件由电阻值不高的电热丝或电阻片绕成，串联在电动机或其他用电设备的主电路中。靠近热元件的双金属片，是用两种不同膨胀系数的金属用机械辗压而成，为热继电器的感测元件。

a）外形b）结构图电流整定装置2—主电路接线柱3—复位按钮4—常闭触头5—动作机构6—热元件31—常闭触头接线柱32—公共动触头接线柱33—常开触头接线柱1—主触头2—主双金属片3—热元件4—推动导板5—补偿双金属片6—常闭触头7—常开触头8—复位调节螺钉9—动触头10—复位按钮11—偏心轮12—支撑件13—弹簧返回第35页，共39页，2022年，5月20日，11点45分，星期五速度继电器用途

速度继电器主要用于笼型异步电动机的反接制动控制。

结构及工作原理符号a）外形b）结构图KSKSb）常开触点

c）常闭触点a）转子KSnn