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1、模块一 低压电气控制系统设计与应用,项目1 典型电气控制线路,项目1 典型电气控制线路,一、项目要求本项目将以CA6140车床和X62W型铣床控制系统为对象，学习三相异步电动机的起动、运行、调速、制动的基本控制线路和常见的保护环节等。,项目1 典型电气控制线路,二、项目分析本项目是电气控制技术的入门学习，根据机床控制系统的要求，分解为4个任务来完成。任务1：三相异步电动机起动控制线路的安装与调试任务2：三相异步电动机正、反转控制电路的安装与调试任务3：机床工作台的自动往返控制线路的安装与调试任务4：三相异步电动机顺序控制线路与两地控制线路的安装与调试任务5：三相异步电动机降压启动控制电路的安装
2、与调试任务6：三相异步电动机的制动控制电路安装与调试,任务1：三相异步电动机起动控制线路的安装与调试,任务目标1、了解常用的低压电器的基本工作原理和结构特点。2、掌握三相异步电动机直接启动控制线路的工作原理。3、掌握三相异步电动机直接起动控制线路的安装过程和工艺要,任务1：三相异步电动机起动控制线路的安装与调试,任务分析CA6140车床和X62W型铣床控制系统的主轴的旋转，刀架的移动和冷却液都是靠电动机的来拖动的，因此我们要了解如何使电动机运转的原理；熟悉电动机运转各种控制线路的构成和工作原理，并会安装和检修各运转的控制线路。,任务1：三相异步电动机起动控制线路的安装与调试,基本知识一、低压电
3、器基本知识 电器在实际电路中的工作电压有高低之分，工作于不同电压下的电器可分为高压电器和低压电器两大类，凡工作在交流电压 1200V 及以下，或直流电压 1500V 及以下电路中的电器称为低压电器。低压电器种类繁多，分类方法有很多种。,一、低压电器基本知识,1、按动作方式分（1）手动控制电器：依靠外力（如人工）直接操作来进行切换的电器，如刀开关、按钮等。（2）自动控制电器：依靠指令或物理量（如电流、电压、时间、速度等）变化而自动动作的电器，如接触器、继电器等。,一、低压电器基本知识,2、按用途分（1）低压控制电器：主要在低压配电系统及动力设备中起控制作用，控制电路的接通、分断以及电动机的各种运
4、行状态，如刀开关、接触器、按钮等。（2）低压保护电器：主要在低压配电系统及动力设备中起保护作用，保护电源和线路或电动机，使他们不至于在短路状态和过载状态下运行，如熔断器、热继电器等。,一、低压电器基本知识,3、按低压电器有无触头的结构特点分 可分为有触头电器和无触头电器。目前有触头电器仍占多数，随着电子技术的发展，无触头电器的应用会日趋广泛。,二、涉及元器件介绍,(一)刀开关 刀开关又称开启式负荷开关，它是手动控制电器。刀开关是一种结构最简单且应用最广泛的低压电器，常用来作为电源的引入开关或隔离开关，也可用于小容量的三相异步电动机不频繁地起动或停止的控制。,二、涉及元器件介绍,1、刀开关的结构
5、 图1-1实物图、结构示意图和符号刀开关又有开启式负荷开关和封闭式负荷开关之分，以开启式负荷开关为例，它的实物图、结构示意图和符号如图1-1所示。,二、涉及元器件介绍,带保险丝的刀开关,二、涉及元器件介绍,2、刀开关的选择与使用（1）刀开关的选择 用于照明或电热负载时，负荷开关的额定电流等于或大于被控制电路中各负载额定电流之和。用于电动机负载时，开启式负荷开关的额定电流一般为电动机额定电流的3倍；封闭式负荷开关的额定电流一般为电动机额定电流的1.5倍,二、涉及元器件介绍,（2）刀开关的使用 负荷开关应垂直安装在控制屏或开关板上使用。对负荷开关接线时，电源进线和出线不能接反。开启式负荷开关的上接
6、线端应接电源进线，负载则接在下接线端，便于更换熔丝。封闭式负荷开关的外壳应可靠的接地，防止意外漏电使操作者发生触电事故。更换熔丝应在开关断开的情况下进行，且应更换与原规格相同的熔丝,二、涉及元器件介绍,3、型号含义 型号含义,（二）组合开关 组合开关又称转换开关，作为控制电器，常用于交流380V以下，直流220V以下的电气线路中，手动不频繁地接通或分断电路，也可控制小容量交、直流电动机的正反转、星三角起动和变速换向等。它的种类很多，有单极、双极、三级和四极等种。常用的是三极的组合开关，其外形、符号如图1-3所示。,图1-3 组合开关的图形符号（a）单极（b）三极,二、涉及元器件介绍,1、组合开
7、关的结构与工作原理,二、涉及元器件介绍,2、组合开关的选择与使用（1）组合开关的选择 用于照明或电热电路时，组合开关的额定电流应等于或大于被控制电路中各负载电流的总和。用于电动机电路时，组合开关的额定电流一般取电动机额定电流的1.52.5倍。,二、涉及元器件介绍,（2）组合开关的使用 组合开关的通断能力较低，当用于控制电动机作可逆运转时，必须在电动机完全停止转动后，才能反向接通。当操作频率过高或负载的功率因数较低时，转换开关要降低容量使用，否则会影响开关寿命,二、涉及元器件介绍,3、型号含义,二、涉及元器件介绍,（三）自动空气开关自动空气开关又称自动开关或自动空气断路器。它既是控制电器，同时又
8、具有保护电器的功能。当电路中发生短路、过载、失压等故障时，能自动切断电路。在正常情况下也可用作不频繁地接通和断开电路或控制电动机。它的外形、结构示意图和符号，如图1-5所示,二、涉及元器件介绍,1、工作原理,二、涉及元器件介绍,2、自动空气开关的选择和使用（1）自动空气开关的选择 自动空气开关的额定工作电压电路额定电压 自动空气开关的额定电流电路计算负载电流 热脱扣器的整定电流=所控制负载的额定电流,二、涉及元器件介绍,（2）自动空气开关的使用 当断路器与熔断器配合使用时，熔断器应装于断路器之前，以保证使用安全。电磁脱扣器的整定值不允许随意更动，使用一段时间后应检查其动作的准确性。断路器在分断
9、短路电流后，应在切除前级电源的情况下及时检查触头。如有严重的电灼痕迹，可用干布擦去；若发现触头烧毛，可用砂纸或细锉小心修整。,二、涉及元器件介绍,3、自动空气开关的型号含义,二、涉及元器件介绍,（四）按钮 按钮是一种手动电器，通常用来接通或断开小电流控制的电路。它不直接去控制主电路的通断，而是在控制电路中发出“指令”去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路。,二、涉及元器件介绍,按钮一般有按钮帽、复位弹簧、动触点、静触点和外壳等组成。按钮根据触点结构的不同，可分为常开按钮、常闭按钮，以及将常开和常闭封装在一起的复合按钮等几种。图1-6为按钮结构示意图及符号。,二、涉及元器件介绍,1、工
10、作原理除了这种常见的直上直下的操作形式即揿钮式按钮之外，还有自锁式、紧急式、钥匙式和旋钮式按钮，图1-7为这些按钮的外形。,二、涉及元器件介绍,2、按钮的选用：根据使用场合，选择按钮的型号和型式。按工作状态指示和工作情况的要求，选择按钮和指示灯的颜色。按控制回路的需要，确定按钮的触点形式和触点的组数。按钮用于高温场合时，易使塑料变形老化而导致松动，引起接线螺钉间相碰短路，可在接线螺钉处加套绝缘塑料管来防止短路。带指示灯的按钮因灯泡发热，长期使用易使塑料灯罩变形，应降低灯泡电压，延长使用寿命。,二、涉及元器件介绍,型号含义(以LAY1系列为例),二、涉及元器件介绍,（五）熔断器 熔断器是一种广泛
11、应用的最简单有效的保护电器。常在低压电路和电动机控制电路中起过载保护和短路保护。它串联在电路中，当通过的电流大于规定值时，使熔体熔化而自动分断电路。,二、涉及元器件介绍,熔断器有管式、插入式、螺旋式卡式等几种形式，其中部分熔断器的外形和符号如图1-8所示,二、涉及元器件介绍,1、熔断器的工作原理 熔断器的主要元件是熔体，它是熔断器的核心部分，常做成丝状或片状。在小电流电路中，常用铅锡合金和锌等低熔点金属做成圆截面熔丝；在大电流电路中则用银、铜等较高熔点的金属作成薄片，便于灭弧。,二、涉及元器件介绍,2、熔断器的选择与使用（1）熔断器的选择 选择熔断器时，主要是正确选择熔断器的类型和熔体的额定电
12、流。应根据使用场合选择熔断器的类型。电网配电一般用管式熔断器；电动机保护一般用螺旋式熔断器；照明电路一般用瓷插熔断器；保护可控硅元件则应选择快速熔断器。熔体额定电流的选择 a.对于变压器、电炉和照明等负载，熔体的额定电流应略大于或等于负载电流。b.对于输配电线路，熔体的额定电流应略大于或等于线路的安全电流。c.对电动机负载，熔体的额定电流应等于电动机额定电流的1.52.5倍。,二、涉及元器件介绍,（2）熔断器的使用（1）对不同性质的负载，如照明电路、电动机电路的主电路和控制电路等，应分别保护，并装设单独的熔断器。（2）安装螺旋式熔断器时，必须注意将电源线接到瓷底座的下接线端（即低进高出的原则）
13、，以保证安全。（3）瓷插式熔断器安装熔丝时，熔丝应顺着螺钉旋紧方向绕过去，同时应注意不要划伤熔丝，也不要把熔丝绷紧，以免减小熔丝截面尺寸或插断熔丝。（4）更换熔体时应切断电源，并应换上相同额定电流的熔体。,二、涉及元器件介绍,3、熔断器的型号含义,二、涉及元器件介绍,(六)交流接触器 接触器是一种电磁式的自动切换电器,适用于远距离频繁地接通或断开交直流主电路及大容量的控制电路。其主要控制对象是电动机，也可控制其他负载。,触头系统：主触头、辅助触头 常开触头（动合触头）常闭触头（动断触头）电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧 灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧,二、涉及元器件介绍,1结构,三、
14、接触器的符号,二、涉及元器件介绍,交流接触器结构图,灭弧装置,二、涉及元器件介绍,2工作原理,线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。为防止铁心振动，需加短路环。,二、涉及元器件介绍,二、涉及元器件介绍,3、交流接触器的选择（1）接触器类型的选择 接触器的类型有交流和直流电器两类，应根据负载电流的类型和负载的轻重来选择。负载的轻重可由以下公式决定：接触器主触头的额定电流（IN 主触头）若接触器控制的电动机起动或正反转频繁，一般将接触器主触头的额定电流降一级使用。,二、涉及元器件介绍,（2）接触器操作频率的选择 操作频率是指接触器每小时通断的次数。当通断
15、电流较大及通断频率较高时，会使触头过热甚至熔焊。操作频率若超过规定值，应选用额定电流大一级的接触器。,二、涉及元器件介绍,（3）接触器额定电压和电流的选择 主触点的额定电流（或电压）应大于或等于负载电路的额定电流（或电压）。吸引线圈的额定电压，则应根据控制回路的电压来选择。当线路简单、使用电器较少时，可选用380V或220V电压的线圈；若线路较复杂、使用电器超过5个时，应选用 110V及以下电压等级的线圈。,二、涉及元器件介绍,4、接触器的使用（1）接触器安装前应先检查线圈的额定电压是否与实际需要相符。（2）接触器的安装多为垂直安装，其倾斜角不得超过5，否则会影响接触器的动作特性；安装有散热孔
16、的接触器时，应将散热孔放在上下位置，以降低线圈的温升。（3）接触器安装与接线时应将螺钉拧紧，以防振动松脱。（4）接线器的触头应定期清理，若触头表面有电弧灼伤时，应及时修复。,二、涉及元器件介绍,5、型号含义,二、涉及元器件介绍,(七)热继电器 热继电器是一种利用流过继电器的电流所产生的热效应而反时限动作的保护电器，它主要用作电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行及其他电气设备发热状态的控制。,二、涉及元器件介绍,热继电器有两相结构、三相结构、三相带断相保护装置等三种类型,图1-10为热继电器的外形图。,二、涉及元器件介绍,热继电器主要由双金属片、热元件、动作机构、触点系统、整定调整装置等部
17、分组成。图1-11为实现两相过载保护的热继电器的结构示意图和符号。,二、涉及元器件介绍,1、工作原理 2、热继电器的选择和使用(1)热继电器的选择 选用热继电器作为电动机的过载保护时，应使电动机在短时过载和起动瞬间不受影响。热继电器的类型选择：一般轻载起动、短时工作，可选择二相结构的热继电器；当电源电压的均衡性和工作环境较差或多台电动机的功率差别较显著时，可选择三相结构的热继电器；对于三角形接法的电动机，应选用带断相保护装置的热继电器。热继电器的额定电流及型号选择 热继电器的额定电流应大于电动机的额定电流。热元件的整定电流选择 一般将整定电流调整到等于电动机的额定电流；对过载能力差的电动机，可
18、将热元件整定值调整到电动机额定电流的 0.60.8 倍；对起动时间较长，拖动冲击性负载或不允许停车的电动机，热元件的整定电流应调节到电动机额定电流的1.11.15倍。,二、涉及元器件介绍,（2）热继电器的使用 当电动机起动时间过长或操作次数过于频繁时，会使热继电器误动作或烧坏电器，故这种情况一般不用热继电器作过载保护。当热继电器与其他电器安装在一起时，应将它安装在其他电器的下方，以免其动作特性受到其他电器发热的影响。热继电器出线端的连接导线应选择合适。若导线过细，则热继电器可能提前动作；若导线太粗，则热继电器可能滞后动作。,二、涉及元器件介绍,3、型号含义。,1.点动控制,工作原理：,三、单向
19、转动控制,启动：按下起动按钮SB接触器KM线圈得电KM主触头闭合电动机M启动运行。停止：松开按钮SB接触器KM线圈失电KM主触头断开电动机M失电停转。,电气原理图：,1.点动控制,应用：,常用于电葫芦控制和车床拖板箱快速 移动的电机控制,保护环节：,短路保护,控制电路短路保护,主电路短路保护,工作原理：,电气原理图：,三、单向转动控制,电气原理图,2.接触器自锁控制,自锁触点,热继电器热元件,热继电器常闭触点,三、单向转动控制,工作原理,电气原理图,3.接触器自锁控制,工作原理,保护环节,短路保护：FU1、FU2,三、单向转动控制,短路保护：FU1、FU2,过载保护：FR,三、单向转动控制,3.接触器自锁控制,工作原理,保护环节,电气原理图,短路保护：FU1、FU2,三、单向转动控制,3.接触器自锁控制,工作原理,保护环节,欠压、失压保护：KM,电气原理图,过载保护：FR,开关切换,4连续与点动混合控制,按钮切换,三、单向转动控制,开关切换,点动控制：SA断开,4连续与点动混合控制,三、单向转动控制,三、单向转动控制,开关切换,4连续与点动混合控制,主电路,点动控制：SA断开,连续控制：SA闭合,控制电路,按钮切换,4连续与点动混合控制,工作原理：,连续控制：松开按钮SB3,点动控制：按下按钮SB3,三、单向转动控制,
