电工与机床控制电路课

电气控制技术第一章常用低压电器什么是低压电器电器——凡是对电能的生产、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均可称为电器。低压电器——用于交流５０ＨＺ额定电压１２００Ｖ以下，直流额定电压１５００Ｖ以下的电路内起通、断保护，控制或调节作用的电器称为低压电器。第一节低压电器的基本知识

低压电器的分类１．按用途分①低压配电电器——刀开关、转换开关、熔断器和断路器等。主要用于低压配电系统中，实现电能的输送和分配，以及系统保护。②低压控制电器——接触器、继电器及各种主令电器主要用于电气控制系统。２．按动作性质分①自动电器——接触器和各种继电器等这类电器依靠电器本身的参数变化或外来信号（如电流、电压、温度、压力、速度、热量等）而自动接通、分断电路或使用电动机进行正转、反转及停止等动作。②手动电器——各种开关、按钮这类电器依靠外力（人工）直接操作来进行接通、分断电路等动作。

３．按低压电器的执行机构分①有触点电器这类电器具有动触点和静触点，利用触点的接触和分离来实现电路的通断。②无触点电器这类电器没有触点，主要利用晶体管的开关效应，即导通或截止来实现电路的通断。

低压电器的型号表示法国产常用低压电器的全型号组成形式例：线路保护用４极４０Ａ的漏电保护断路器DZ15L—

40

/4

90/L1/L塑设有额４脱线料计漏定极扣路外序电电器保壳号保流形护式护４０

式用低功Ａ压能断路器

低压电器的主要技术参数１．额定电压

①

额定工作电压规定条件下，保证电器正常工作的工作电压值。

②

额定绝缘电压规定条件下，用来度量电器及其部件的绝缘强度、电气间隙和漏电距离的标称电压值。除非另有规定，一般为最大额定工作电压。

③

额定脉冲耐受电压反映电器当其所在系统发生最大过电压时所能耐受的能力。额定绝缘电压和额定脉冲耐受电压共同决定绝缘水平。２．额定电流

①

额定工作电流在规定条件下，保证开关电器正常工作的电流值。

②

约定发热电流在规定条件下试验时，电器处于非封闭状态下，开关电器在８h工作制下，各部件的温升不超过极限值时所能承载的最大电流。

③

约定封闭发热电流电器处于封闭状态下，在所规定的最小外壳内，开关电器在８h工作制下，各部件的温升不超过极限值时所能承载的最大电流。

④

额定持续电流在规定条件下，开关电器在长期工作制下，各部件的温升不超过极限值时所能承载的最大电流。３．操作频率与通电持续率开关电器每小时内可能实现的最高操作循环次数称为操作频率。通电持续率是电器工作于断续周期工作制时有载时间与工作周期之比，通常以百分数表示。４．机械寿命和电寿命机械开关电器在需要修理或更换机械零件前所能承受的无载操作次数，称为机械寿命。在正常工作条件下，机械开关电器无需修理或更换零件的负载操作次数称为电寿命。对于有触点的电器，其触头在工作中除机械磨损外，尚有比机械磨损更为严重的电磨损。因而，电器的电寿命一般小于其机械寿命。设计电器时，要求其电寿命为机械寿命的２０％～５０％

第二节低压电器的电磁机构及执行机构

低压电器的两个基本部分1．感受部分——感受外界信号,并做出反应。自动电器中，感受部分大多由电磁机构组成；手控电器中，感受部分通常为电器的操作手柄。2．执行部分——根据指令，执行接通、切断电路等任务。（如触点及灭弧系统）电磁机构电磁机构是各种自动化电磁式电器的感测部分，由线圈、铁心和衔铁组成。当线圈通入电流之后，铁心和衔铁的端面上出现了不同极性的磁极，彼此相吸，使衔铁向铁心运动，由连动机构带动触头动作。

电磁机构实质上是电磁铁的一种。铁心和衔铁的结构形式山字形电磁铁——有单山字形和双山字形之分。多用于交流继电器、交流接触器以及其他交流电磁机构的电磁系统。螺管式电磁铁——多用作牵引电磁铁和自动开关的操作电磁铁，但也有少数过电流继电器采用这种形式的电磁铁。拍合式电磁铁——广泛用于直流继电器和直流接触器，有时也用于交流继电器。线圈按通入线圈电源的种类不同，可分为直流线圈和交流线圈。根据励磁的需要，线圈可分为串联和并联两种，即把线圈串在电路上还是并在电路上。将线圈串在主电路上，这个线圈称为电流线圈；将线圈并在电源上，这个线圈称为电压线圈。从结构上来看，线圈可分为有骨架和无骨架两种。交流电磁铁的线圈多为有骨架式；直流电磁铁的线圈则多是无骨架的。电器的触头系统和灭弧方法（一）电器的触头系统触头的作用：用于接通或断开电路触头接触形式

触头结构形式:

点接触的桥式触头;面接触的桥式触头;线接触的指形触头点接触允许通过的电流较小,常用于继电器电路和辅助电路线接触和面接触允许通过的电流较大,常用于大电流场合,如刀开关接触器的主触点等.（二）灭弧方法1、电弧的产生

当触头间刚出现断口时，两触头间距离极小，电场强度极大。在高热和强电场作用下，金属内部的自由电子从阴极表面逸出，奔向阳极，这些自由电子在电场中运动时撞击中性气体分子，使之激励和游离，产生正离子和电子。自由电子在强电场作用下，继续向阳极移动时还要撞击其他中性分子。因此，在触头间隙中产生了大量的带电粒子，使气体导电形成了炽热的电子流，即电弧。

电弧产生高温并发出强光，将触头烧损，并使电路的切断时间延长。严重时会引起火灾或其他事故，因此，应采用灭弧措施。2、常用灭弧方法①电动力吹弧——一般用于交流接触器作用：电弧在触点回路电流磁场的作用下，受到电动力的作用向外运动，迅速离开触点而熄灭。电弧的这种运动,一是会使电弧本身被拉长,二是电弧穿越冷却介质时要受到较强的冷却作用,这都有助于熄灭电弧.例:图是一种桥式结构双断中触头系统.双断口就是一个回路中有两个产生和断开电弧的间隙.当触点打开时,在断口中产生电弧.触头的弧区内产生图所示的磁场,根据左手定则,电弧电流要受到一个指向外侧的力F的作用向外运动,迅速离开触点而熄灭。

窄缝灭弧室作用：电弧在电动力的作用下，进入由陶土或石棉水泥制成的灭弧室窄缝中，电弧与灭弧室壁接触，被迅速冷却而熄灭。例:图为窄缝灭弧的断面

δ1为灭弧罩的绝缘壁的窄缝

δ2为灭弧罩的绝缘壁的宽缝d1为进入窄缝的电弧直径d2为进入宽缝的电弧直径当电弧从宽缝进入窄缝时,直径被压缩.使电弧同缝壁紧密接触,加强冷却和降低游离作用,同时,也加大了电弧运动阻力,使其运动速度下降,缝壁温度上升,并在壁面产生表面放电.目前,采用数个窄缝的多纵缝灭弧室,它将电弧引入纵缝,分劈成若干股直径较小的电弧,以增强灭弧作用.③栅片灭弧作用：电弧在电动力的作用下，进入由许多彼此绝缘的金属片所组成的灭弧栅中，（称为栅片）电弧被栅片分割成若干段短弧。而每一栅片又相当于一个电极，使每段短弧上的电压达不到电弧燃烧的电压。同时，栅片还具有冷却的作用，使电弧迅速熄灭。④磁吹灭弧作用：灭弧装置设有与触点串联的磁吹线圈，电弧在吹弧线圈的作用下受力拉长，从触点间吹离，加速了冷却而熄灭。

第三节熔断器一、熔断器的工作原理

熔断器是一种最简单有效的保护电器。主要由熔体和安装熔体的熔管两部分组成。熔体是熔断器的核心部分，常作成丝状或片状，其材料有两类：一类为低熔点材料，如铅锡合金、锌等；另一类材料为高熔点材料，如银、铜、铝等。熔断器使用时，串联在所保护的电路中。当电路正常工作时，熔体允许通过一定大小的电流而不熔断；当电路发生短路或严重过载时，熔体中流过很大的故障电流，当电流产生的热量使熔体温度上升到熔点时，熔体熔断切断电路，从而达到保护电气设备的目的。二、熔断器的常用类型及适用场合

1．RC1A系列瓷插式熔断器

适用范围：适用于交流50HZ、额定电压380V、额定电流200A以下的低压线路末端或分支电路中，作为电气设备的短路保护及一定程度上的过载保护之用。2．RL1系列螺旋式熔断器

适用范围：适用于控制箱、配电屏、机床设备及振动较大的场所，作为短路保护元件。3．RM10系列无填料封闭管式熔断器

适用范围：适用于低压电网和成套配电装置中，作为导线、电缆及较大容量电气设备的短路或连续过载时的保护。4．RT0系列有填料封闭管式熔断器

适用范围：适用于短路电流很大的电力网络或低压配电装置中。三、熔断器的图形及文字符号四、熔断器的使用

对于瓷插式，电源线和负载线分别接在瓷底两端的静触头上，熔体接在瓷盖两端的动触头上，并经过瓷盖中间的凸起部分。插入瓷盖时要保证动、静触头接触良好，而且熔体不能受到机械损伤。对于螺旋式，将带色标的熔断管一端插入瓷帽，再将瓷帽连同熔管一起拧入瓷套，负载线接到连接金属螺纹壳的上接线端，电源线接到瓷座上的下接线端，并保证各处接触良好。另外，铅、锡、锌为低熔点材料，所制成的熔体不易熄弧，一般用在小电流电路中；银、铜、铝等为高熔点材料，所制成的熔体易熄弧，一般用于大电流电路中。更换熔体时，要使新熔体和原来熔体的规格一致。

第四节低压开关

低压开关是一种用来隔离、转换以及接通和分断电路的控制电器一、低压开关的常用类型及适用场合1．HK2系列开启式负荷开关（又称瓷底胶盖刀开关）

适用范围：适用于一般的照明电路和功率小于5．5KW电动机的控制电路中。作为电气设备的短路保护及一定程度上的过载保护之用.开启式负荷开关的图形及文字符号开启式负荷开关的使用

使用开启式负荷开关时，必须垂直安装在控制屏或开关上，绝不允许倒装，以防手柄因自重落下，引起误合闸。接线时应把电源线接在上端，负载线接在下端，并装接熔丝作为短路和严重过载保护。开启式负荷开关不宜带负载操作，若带小功率负载操作时，分合闸动作应迅速，使电弧较快熄灭。2．HZ10系列组合开关（又称转换开关）

适用范围：适用于机床电气控制线路中作为电源的引入开关，也可以用来不频繁地接通和断开电路、通断电源和负载以及控制5KW以下的小容量异步电动机的正反转和星三角起动。组合开关的图形及文字符号组合开关的使用

使用组合开关时，将其安装在控制屏面板上，面板外只能看到转换手柄，其他部分均在屏内，操作频率不能过高，一般每小时不宜超过5~20次，当用于电动机正反转控制时，应在电动机完全停转后，方可允许反向起动，否则容易烧坏开关或造成弧光短路事故。3．DZ20系列自动空气开关（又称自动空气断路器）

适用范围：自动空气开关集控制和多种保护功能于一身，用途广泛，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、严重过载及欠压等进行保护，同时也可用于不频繁起动的电动机。

自动空气开关的图形及文字符号自动空气开关的使用①安装前先检查其脱扣器的整定电流是否与被控线路、电动机等的额定电流相符，核实有关参数，满足要求方可安装。②应按规定垂直安装，连接导线要按规定截面选用。③操作机构在使用一定次数后，应添加润滑剂。④定期检查触头系统，保证触头接触良好。第五节主令电器

按钮红色表示停止按钮绿色表示起动按钮

作用:

主要是在控制电路中,发出手动指令去控制其他电器(接触器、继电器等),再由其他电器去控制电路,或者转移各种信号。结构与原理

按钮由按钮帽，复位弹簧，桥式动触头，静触头，推杆和外壳组成。常用按钮结构有动断（停止）按钮，动合（起动）按钮，复合按钮。按钮按其触点数目可有二常开，二常闭，一常开，一常闭，六常开，六常闭。结构形式可分为按钮式，紧急式，旋钮式及钥匙式。LA19系列在按钮内装有信号灯。除了作为控制电路的主令电器使用。按钮有动合触头（常开触头）和动断触头（常闭触头）动合触头——在常态时，动，静触头分开动断触头——在常态时，动，静触头闭合

在外力未作用时，常闭触点的静触头（5）与动触头（3）闭合，常开触点的静触头（4）与动触头（3）分开；当按下按钮时，（5）号静触头与（3）号动静头分开，（4）号静触头与（3）号动触头闭合，松开按钮，常开触头先复位（断开），常闭触头后复位（闭合）。按钮开关的图形和文字符号

行程开关作用：主要用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。JLXK1系列行程开关结构和动作原理动作原理：当运动机械的挡铁撞到行程开关的滚轮上时，传动杠杆连同转轴一起转动，使凸轮推动撞块，当撞块被压到一定位置时，推动微动开关快速动作，使其常闭触头分断，常开触头闭合；当滚轮上的挡铁移开后，复位弹簧就使行程开关各部分恢复原始位置，这种自动恢复的行程开关是依靠本身的恢复弹簧来复位的，在生产机械中应用较为广泛。滚轮杠杆转轴凸轮撞块调节螺丝微动开关复位弹簧

行程开关图形和文字符号

万能转换开关万能转换开关是一种多挡式，控制多回路的主令电器作用：可作为各种配电装置的远距离控制，也可作为电压表、电流表的换向开关，还可以作为小容量电动机（2．2KW以下）的起动、调速、换向之用。

LW6系列万能转换开关

它主要由触头座，操作定位机构，凸轮，手柄等部分组成。其操作位置有0~12个。触头底座有1—10层，每层底座均可装三对触头，每层凸轮均可做成不同形状，因此，当手柄转到不同位置时，通过凸轮的作用，可使各对触头按所需要的规律接通和分断。由于其触头挡数多，接环线路多，用途广泛，故有“万能”之称。万能转换开关的图形和文字符号（或SC）﹡

“0”表示手柄的中间位置﹡两侧的数字表示手柄的操作位置。﹡用虚线代表手柄位置，有几条虚线就有几个手柄位置。﹡

带小圆圈实线则表示一路触点。﹡在触点图形符号下方的虚线位置画“●”，表示当操作手柄处于该位置时，该路触点是处于接通状态。﹡

若在该虚线位置上末画“●”时，表示该路触点处于断开状态。第六节接触器

接触器是利用电磁吸力及弹簧反力的配合作用,使触头闭合与断开的一种电磁式自动切换电器

接触器的结构接触器由四部分组成1、电磁系统用来操作触头闭合与分断，包括线圈、铁心和衔铁其功能—是操作触点的闭合和断开.铁心由硅钢片叠压而成,主要是减少铁心中的涡流损耗,避免铁心过热.铁心上装有一个短路铜环,称短路环.其作用是减小交流接触器吸合时产生的振动和噪声。

衔铁中的短路环的作用由于交流电磁铁的线圈电压是按正弦规律变化的，因而气隙中的磁感应强度也按正弦规律变化。即B0=Bmsinωt又：由此可见：交流电磁铁电磁吸力的大小是随时间而变化的。由图可见：当磁通为零时，电磁吸力也为零；当磁通为最大值时，电磁吸力也达最大值。

电磁机构在工作时，衔铁始终受到反作用弹簧、触头弹簧等反作用力的作用。当电磁吸力小于作用在衔铁上弹簧的反力时，衔铁开始释放；当电磁吸力大于弹簧反力时，衔铁又被吸合。随着电磁吸力的脉动，衔铁不断吸合、释放、吸合、释放，从而使衔铁产生了振动。衔铁频繁振动，既产生了噪音，又使铁心的接触处有磨损，降低了电磁铁的使用寿命。为此，必须采取有效措施，消除振动和噪音。具体的方法是：在铁心端部开一个槽，槽内嵌入称为短路的铜环（称短路环）。

短路环将铁心中的磁通分成两个部分，即穿过短路环的Φ2和不穿过短路环的Φ1。铁心端头安装的短路环一般所包围面积是铁心截面积的2/3。这个金属环是自封闭的。当铁心中磁通（φ1）过零时，在短路环中所产生的感应电流阻止环内磁通（φ2）不过零，即φ2滞后于φ1变化，从而保证铁心端面下任何时该总有磁通不过零，这样也保证线圈产生的电磁吸力不过零，使动铁心（衔铁）一直被吸合，动铁心不再振动而消除了噪声。2、触头系统。

起着分断和闭合电路的作用。它包括有主触头和辅助触头。主触头用于通、断主电路，通常为三对常开触头。辅助触头用于控制电路，起电器联锁作用，一般常开、常闭各两对。3、灭弧装置

起着熄灭电弧的作用，容量在10A以上的都有灭弧装置。对于小容量的，常采用双断触头灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧等；对于大容量的采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧。4、其他部件

主要包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力、传动机构及外壳等。接触器的工作原理

线圈装在固定不动的静铁心（下铁心）上，动铁心（上铁心、衔铁）则通过杠杆和若干个动触头联在一起。当铁心线圈通电，产生电磁吸力，将动铁心吸合，并带动动触头向下运动，使常开触头闭合，常闭触头断开。当线圈断电时，磁力消失，在反作用弹簧的作用下，使动铁心释放，各触头又恢复到原来的位置。

接触器的适用范围适用于①频繁地接通或断开电动机或其他带有负载的主电路及控制电路；

②能实现远距离控制；

③具有低电压释放功能（即失压保护）。

接触器的图形和文字符号第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合