电气控制技术

1、电气控制技术,在工业和农业的生产中，大量地使用各种各样的生产机械，如起重机、车床、刨床等。生产机械中一些部件的运动，需要电动机来拖动。为了使电动机能按生产的要求进行起转、制动、反转和调速等，就需要对电动机进行控制。,应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制和保护，称为继电接触控制。,实现继电接触控制的电气设备，统称为控制电器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。下面介绍常用控制电器的用途及电工表示符号。,5.1 常用低压电器,用于交流1200V以下或直流1500V以下电路中的电路中起通断、控制、保护和调节作用的电气设备称为低压电器。如闸刀、按钮、继电器、

2、接触器等。,5.1.1 开关,开关是用于接通和断开电路的电器。 常用的开关有刀开关、铁壳开关、组合开关和自动空气开关。,5.1.1 开关,用途：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。,1、刀开关,刀开关又叫闸刀开关。分为单极、双极和三极。,符号,5.1.1 开关,结构：由闸刀（动触点）、静插座（静触点）、手柄和绝缘底板等组成。,刀开关一般与熔断器串联使用，以便在短路或过负荷时熔断器熔断而自动切断电路。刀开关额定电压通常为250V和500V，额定电流在1500A以下。,1、刀开关,安装：安装刀开关时，电源线应接在静

3、触点上，负荷线接在与闸刀相连的端子上。对有熔断丝的刀开关，负荷线应接在闸刀下侧熔断丝的另一端，以确保刀开关切断电源后闸刀和熔断丝不带电。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。,5.1.1 开关,1、刀开关,开关断开瞬间时产生电弧，热空气上升将电弧拉长而熄灭。,5.1.1 开关,1、刀开关,又称封闭式负载开关。是带有熔断器的刀开关放在铁或薄铜板冲压而成的铁壳中。,5.1.1 开关,2、铁壳开关,注意：,1、不允许随意放在地面上使用。,2、操作时不要面对开关，以免意外故障电流使开关爆炸，铁壳飞出伤人。,3、开关外壳应可靠接地，防止意外漏电造成触电事故。,结构：组合开关有若

4、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，动触点装在转轴上，用手柄转动转轴使动触片与静触片接通与断开。可实现多条线路、不同联接方式的转换。,5.1.1 开关,3、组合开关,组合开关也称转换开关,5.1.1 开关,3、组合开关,用途：一般用作电源的引入开关。它比刀开关轻巧，也可以用来直接起动小容量异步电动机和对电动机进行正、反转控制。,用途：能接通和分断电路，还能对电路进行短路、欠压、严重过载的保护，也可用于不频繁地启动电动机。,5.1.1 开关,4、自动空气开关,自动空气开关又称自动空气断路器。集控制和多种保护功能于一身。,5.1.1 开关,4、自动空气开关,5.1.1

5、 开关,4、自动空气开关,主触点,弹簧,锁钩,双金属片,热元件,工作原理：电路过载,5.1.1 开关,4、自动空气开关,主触点,弹簧,锁钩,双金属片,热元件,工作原理：电路过载,5.1.1 开关,4、自动空气开关,主触点,弹簧,锁钩,双金属片,热元件,工作原理：电路短路,5.1.1 开关,4、自动空气开关,主触点,弹簧,锁钩,双金属片,热元件,工作原理：电路短路,5.1.1 开关,4、自动空气开关,主触点,弹簧,锁钩,双金属片,热元件,工作原理：电路出现欠压,5.1.1 开关,4、自动空气开关,主触点,弹簧,锁钩,双金属片,热元件,工作原理：电路出现欠压,5.1.2 熔断器,熔断器主要作短路或

6、严重过载保护用，串联在被保护的线路的首端。线路正常工作时如同一根导线，起通路作用；当线路短路或严重过载时熔断器熔断，起到保护线路上其他电器设备的作用。,瓷插式RC 螺旋式RL 无填料密封式RM 有填料式RT 快速熔断器RS 自恢复熔断器,分类：,电路符号,瓷插式熔断器,5.1.2 熔断器,5.1.2 熔断器,螺旋式熔断器,特点：结构紧凑，体积小，更换溶体方便，具有较高的断流能力，具有稳定的保护特性，具有明显的熔断指示。,5.1.2 熔断器,无填料密封式熔断器,特点：多用于低压电力网络和成套配电装置中 ，作为较大容量电气设备的短路和连续过载保护，是一种分断能力较大的熔断器。,5.1.2 熔断器,

7、有填料式熔断器,特点：是一种大分断能力的熔断器。广泛应用于短路电流很大的电力网络或低压配电装置中。,5.1.2 熔断器,选择熔体额定电流的方法：,1、电灯支线的熔体： 熔体额定电流支线上所有电灯的工作电流之和。 2、一台电动机的熔体： 熔体额定电流电动机的起动电流2.5 3、几台电动机合用的总熔体： 熔体额定电流=(1.52.5)容量最大的电动机的额定电流，,5.1.3 交流接触器,接触器是利用电磁力来接通和断开大电流电路的一种自动控制电器，它常用在控制电动机的主电路上。,主触头,动铁芯,静铁芯,线圈,辅助触头,常闭,常开,弹簧,结构,5.1.3 交流接触器,符号,接触器线圈,接触器主触头用于

8、主电路 （流过的电流大，需加灭弧装置）,接触器辅助触头用于控制电路（流过的电流小，无需加灭弧装置）,5.1.3 交流接触器,工作原理,线圈加额定电压，衔铁吸合，主触头闭合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。,接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压； 吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级一致； 额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。,使用选择,5.1.3 交流接触器,5.1.4 主令电器,按钮、行程开关是自动控制系统中发出指令或信号的操纵电器，称为主令电器。,作用：用来切换控制电路，使电路接通或分断。实现对电力拖动系统的控制。,1、按钮,按钮是一种手

9、动操作接通或断开控制电路的主令电器。 它主要控制接触器和继电器，也可作为电路中的电气联锁。,5.1.4 主令电器,1、按钮,常开触头,常闭触头,按钮帽,复位弹簧,常开(动合)按钮,常闭(动断)按钮,电路符号,复合按钮,工作原理,5.1.4 主令电器,1、按钮,行程开关也称为位置开关或限位开关，主要用于将机械位移变为电信号，以实现对机械运动的电气控制。,5.1.4 主令电器,2、行程开关,当机械的运动部件撞击触杆时，触杆下移使常闭触点断开，常开触点闭合；当运动部件离开后，在复位弹簧的作用下，触杆回复到原来位置，各触点恢复常态。,5.1.4 主令电器,2、行程开关,5.1.5 继电器,继电器是一种

10、根据特定输入信号而动作，接通或断开电路的自动控制电器。,继电器同接触器比较，触发器的主触头可以通过大电流，而继电器的触头只能通过小电流。所以，继电器只能用于控制电路中，反映控制信号，既而控制较强电流的主电路。,继电器的种类很多，只介绍热继电器、时间继电器。,电动机在运行过程中，由于长期过载、频繁启动、欠压运行断相等原因都会使流过电动机的电流超过额定电流。热继电器是利用电流的热效应而动作的电器，常采用热继电器进行电动机的过载保护。,5.1.5 继电器,1、热继电器,5.1.5 继电器,双金属片,发热元件,复位按钮,动触头,静触头,拉杆,结构,常闭触点将串联在电动机的控制电路中,发热元件将串联在电

11、动机的主电路中,符号,1、热继电器,5.1.5 继电器,1、热继电器,工作原理,发热元件接入电机主电路，当主电路中电流超过容许值而使双金属片受热时，因双金属片的下层膨胀系数大，使双金属片弯曲，在导板作用下使常闭触点断开。触点是接在电动机的控制电路中的，控制电路断开便使接触器的线圈断电，从而断开电动机的主电路。,5.1.5 继电器,1、热继电器,时间继电器是一种时间动作的控制器。在交流电路中常采用空气式时间继电器，是利用空气的阻尼作用达到动作延时的目的 。,5.1.5 继电器,2、时间继电器,按延时方式分：通电延时型、 断电延时型,5.1.5 继电器,a) 通电延时继电器,通电延时闭合,通电延时

12、断开,电路符号,示意图,5.1.5 继电器,b) 断电延时继电器,断电延时断开,断电延时闭合,电路符号,示意图,特点：结构简单、寿命长、价格低廉。延时范围大，且不受电压和频率波动的影响，但是延时误差大，无调节刻度指示难以精确地整定时间，在对延时精度要求较高的场合不宜采用。,5.1.5 继电器,2、时间继电器,目前，半导体时间继电器发展很快，精度高、体积小、调节方便，使用日益广泛。,5.2 继电接触器控制系统,利用先前介绍的各种电器，可组成各种具有不同功能的控制电路。,每一个继电接触控制电路包括主电路和控制电路。,主电路中有开关、熔断器、交流接触器的主触头、热电器元件等它们与被控制的电动机串联。

13、,控制电路包括按钮、交流接触器线圈、热继电器动断触头等。,基本原理是接通或切断控制电路，使交流接触器电磁线圈通电或断电，主触头闭合或断开，以控制主电路。,典型的控制环节有点动控制、单向自锁运行控制、正反转控制、行程控制、延时控制等。,5.2.1 三相异步电动机的启动电路,KM,SB1,FR,FR,FU,KM,M 3,1. 点动控制线路,控制 电路,主电路,先闭合开关Q，接通电源。,按SB1KM线圈得电,KM主触头闭合M运转,松SB1KM线圈失电,KM主触头恢复M停转,M 3,M 3 ,点动电路功能,控制电机在很 短时间内工作。,工作原理,QS,5.2.1 三相异步电动机的启动电路,KM,SB1

14、,KM,SB2,FR,FR,FU,KM,M 3,控制电路,主电路,工作原理,按SB1KM线圈得电,KM主触头闭合M运转,按SB2KM线圈失电,KM主触头恢复M停转,M 3,M 3 ,KM辅助触头闭合 自锁,KM辅助触头恢复失去自锁,长动电路功能,控制电机长时 间连续工作,先闭合开关Q 接通电源。,QS,2. 连续控制线路,电路的保护环节,5.2.1 三相异步电动机的启动电路,短路保护：熔断器FU起到短路保护作用。,过载保护：电动机过载时，热继电器的热元件FR温度升高，热元件动作，使其接在控制电路中的常闭触点断开，切断接触器的线圈电路，使其主触头断开，使电动机停机。,欠压保护：电源电压过低或停电

15、时，接触器线圈产生的吸力不够，使其主触头断开，使电动机停机。,5.2.2 三相异步电动机的正、反转控制电路,注意：若在同一时间里两组触头同时闭合，就会造成电源相间短路。所以，在两个接触器之间必须有防止同时吸合的控制，称为联锁控制。,5.2.2 三相异步电动机的正、反转控制电路,KM2,SB1,SB3,FR,Q,FR,FU,M 3 ,SB2,KM1,KM2,KM2,KM1,KM2,按SB1KM1线圈得电,KM1触头动作M正转；,按SB2KM2线圈得电,KM2触头动作M反转；,KM1、KM2常闭触头互锁：,防止KM1KM2同时 得电造成电源 短路,工作原理,合Q，接通电源,按SB3KM1线圈失电,

16、KM1触头恢复M停转；,正转 反转 必须先按停 止按钮 SB3,KM1,KM1,M 3,M 3 ,M 3,5.2.2 三相异步电动机的正、反转控制电路,KM2,SB1,SB3,FR,QS,FR,FU,M 3 ,SB2,KM1,KM2,KM2,KM1,按SB1KM1得电,KM1常开触头闭合M运转,误按SB2KM2得电,KM1,KM2,若去掉互锁 KM1、KM2常闭触头，合Q，,KM2常开触头闭合,A B C,则电源A、C线间短路,M 3 , 熔断器 FU烧毁！,KM1,一定要加 互锁触头,5.2.2 三相异步电动机的正、反转控制电路,KM2,SB1,SB3,FR,Q,FR,FU,M 3 ,SB2

17、,KM1,KM2,KM1,KM2,KM1,KM2,KM1,利用复合按钮SB1、SB2，可以实现： 正转反转直接转换, 不必再按SB3。,KM1KM2的电气互锁必不可少！工作更可靠！,5.2.3 行程控制电路,KM2,SB1,SB3,KR,Q,KR,FU,SB2,KM1,KM2,KM1,KM1,KM2,KM1,SQ1,KM2,L1,L2,L2,L1,SQ2,SQ2,SQ1,设KM1得电M正 转, 工作台左移;,KM2得电M反 转, 工作台右移;,M 3 ,工作台,右移,左移,5.2.3 行程控制电路,SB1,KR,SB2,KM1,KM2,KM1,L1,L2,SQ2,左移,按SB1KM1线圈得电,

18、KM1触头动作 M正转工作 台左移,工作原理 合Q,直至压 住行程开关SQ2：,常闭触头断开 KM1线圈 失电, M停转;,常开触头闭合 KM2线圈 得电, M自行起动反转,工作台返回右移。,SQ2,SQ1,右移,KM2,KM1,KM2,SQ1,SB3,SB1,SB3,KH,SB2,KM1,KM2,KM1,KM1,L1,L2,SQ2,当工作台右移至压 住行程开关SQ1：,常闭触头断开 KM2线圈 失电, M停转;,常开触头闭合 KM1线圈 得电, M自行 起动正转,工作台返回左移,如此循环可实现工 作台自动往复运动。,5.2.3 行程控制电路,左移,SQ2,SQ1,右移,SQ1,KM2,KM2,5.2.4 多地点控制线路,KM,SB1,SB4,KR,Q,KR,FU,M 3 ,SB2,KM,SB3,SB5,SB6,利用SB1、SB2、SB3并联，可实现多地点起动；,利用SB4、SB5、SB6串联，可实现多地点停机。,甲,乙,丙,5.2.5 延时控制电路,SB1,SB2,KR,Q,KR,FU,KM1,KM2,KM1