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1、项目一直接启动电机控制,机电工程 杜恩明,电气控制与PLC,本章内容,任务一电机、按钮、接触器等低压电器认识,任务二电气识图、点动控制电路讲解及应用,1,2,何为电气控制?,把用电动机来拖动生产机械，称为电力拖动。它由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成控制电路，控制一台或多台电机按照设计顺序运转，其控制方式是断续的，所以又断续控制系统。由于这种系统具有结构简单、价格低廉、维护容易、抗干扰能力强，至今仍广泛应用，也是学习其它先进控制系统的基础。,1、电动机-简称电机（控制目标）,一、电动机的应用,家庭应用,洗衣机,冰箱、空调,抽油烟机,风扇,吸尘机,电风吹、须刨,电动玩具,电脑、DVD,二、电
2、动机的分类,1、按电源性质分,交流电动机,直流电动机,三相电动机,单相电动机,并励电动机,复励电动机,串励电动机,他励电动机,三相异步电动机的构造,三相笼型异步电动机典型结构图,前端盖,前轴承,机座,定子铁芯,定子绕组,转子铁芯,后轴承,后端盖,风扇叶,风扇罩,异步电动机的基本结构都是由定子和转子两,结论：,大部分组成，定子与转子之间有均匀气隙。,接线盒,0.22mm,转子绕组,电动机的旋转磁场,四.交流电动机工作原理,转动原理,1、电生磁：三相对称绕组通过三相对称电流产生圆形旋转磁场。,2、磁生电：旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。,3、电磁力：转子载流（有功分量电流）体在磁场作用下受电
3、磁力作用，形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将电能转化为机械能。,一.交流电动机工作原理,旋转磁场分析,()电流出,()电流入,三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时，将在电机气隙空间产生旋转磁场；,三相电流合成磁场的分布情况,600,o,900,5.交流电动机原理总结,把对称的三相交流电通入彼此间隔120电角度的三相定子绕组，可建立起一个旋转磁场。根据电磁感应定律可知，转子导体中必然会产生感生电流感生电流在磁场的作用下产生与旋转磁场同方向的电磁转矩，并随磁场同方向转动。,6相异步电动机结构,1.定子,铁心：由内周有槽的0.5mm厚硅钢片叠成。磁路的一部分,机座：铸铁或钢板焊接,支撑铁心和固定电机
4、,硅钢片,装有三相绕组的定子,定子绕组,接线盒,Y 联结,联结,2、转子,转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流,产生旋转力矩,转轴转子铁心转子绕组,0.5mm的硅钢片叠压,笼型转子,(2)绕线式转子,绕线式转子绕组与外接变阻器的连接,7.三相异步电动机旋转相关问题,1.转差率（异步）转子速度n与磁场速度n1的转差n，与磁场速度n1的比值叫转差率S。S=（n1-n）/n1 很小，0.010.05,2.旋转磁场方向,取决于三相电流的相序,结论：任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。,任意调换两根电源进线,常用低压电器,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
5、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。,低压电器的分类,1.按用途分类,按用途分,控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器，如接触器、继电器等。主令电器：用于自动控制系统中发送控制指令的电器，如按钮、行程开关等。保护电器：用于保护电路及用电设备的电器，如熔断器、热继电器等。配电电器：用于电能的输送和分配的电器。如低压断路器、隔离器等。执行电器：用于完成某种动作或传动功能的电器，如电磁铁、电磁离合器等。,2.按工作原理分类：（1）电磁式电器：依据电磁感应原理来工作的电器，如交直流接触器、各种电磁式继电器等。（2
6、）非电量控制器：电器的工作是靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器，如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器压力继电器、温度继电器等。,3.按操作方式分类：（1）自动电器：时间继电器、速度继电器等（2）手动电器：按钮、刀开关、转换开关等4.按触点类型：（1）有触点电器：继电器、接触器、行程开关等（2）无触点电器：固态继电器、接近开关等,低压电器的发展方向,目前正沿着体积小、重量轻、安全可靠、使用方便的方向发展，大力发展电子化的新型控制电器，如接近开关、光电开关、电子式时间继电器、固态继电器与接触器等以适应控制系统迅速电子化的需要。,2.按钮和指示灯,按钮的分类：结构形式（组合式、指示灯式）操作方
7、式（带锁定按动式（无自动复位功能）、不带锁定按动式、旋转式）,按钮的外形图和结构,常用于接通和断开控制电路。,(b)结构,(a)外形图,按钮结构原理,按钮和指示灯电气符号,按钮和指示灯,选用考虑：额定电压、电流、结构形式、操作方式、触点对数、按钮颜色、有无指示灯及帽形（急停式）。指示灯：氖泡、灯泡、半导体发光器件等。主要参数及选择：额定电压、.发光器件、颜色。,一般用：红色表示停止和急停；绿色表示起动；黑色表示点动；蓝色表示复位；另外还有黄、白等颜色，供不同场合使用。,按钮LA2系列,LA2系列按钮供交流50Hz，电压至380V及直流电压至220V的电路中作远距离手动控制电磁起动器、接触器、继
8、电器线圈及其它电气信号电器之用。,按钮LA19系列-1,LA19系列按钮适用于交流50Hz电压至380V及直流电压至220V的磁力起动器、接触器、继电器及其它电气线路中作遥远控制之用。,按钮LAY9系列-1,适用于交流50(或60)Hz、电压至660V，直流电压于440V电路中作控制、信号、连锁等用途。综合日本和泉公司、德国西门子公司等产品的优点而设计制作，符合IEC337标准。本产品美观新颖，结构合理，性能可靠，具有国际先进水平的优质产品。,3、低压断路器(自动开关),低压断路器又称自动空气开关或自动空气断路器，简称自动开关。,低压断路器的作用及分类,作用：用于电动机和其他用电设备的电路中，
9、在正常情况下，它可以分断和接通工作电流；当电路发生过载、短路、失压等故障时，它能自动切断故障电路，有效地保护串接于它后面的电器设备；还可用于不频繁地接通、分断负荷的电路，控制电动机的运行和停止。分类：,框架式（万能式）塑料外壳式（装置式）,低压断路器工作原理,原理：脱扣电磁脱扣电压、电流（过流和短路时）热脱扣实验脱扣（按钮）,低压断路器符号与规格,1符号：2主要参数：额定电压额定电流：流过脱扣器的电流通断能力：给定条件下能够接通或分断的最大电流值分断时间：切断故障电流的时间,塑壳式断路器,低压断路器的选用原则,根据电气装置的要求确定断路器的类型根据对线路的保护要求确定断路器的保护形式低压断路器
10、的额定电压和额定电流应大于或等于线路、设备的正常工作电压和工作电流低压断路器的极限通断能力大于或等于电路最大短路电流欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流,4、接触器,接触器是一种接通或切断电动机或其他负载主电路的自动切换电器。它是利用电磁力来使开关打开或断开的电器，适用于频繁操作、远距离控制强电电路，并具有低压释放的保护性能。接触器通常分为交流接触器和直流接触器。,交流接触器,直流接触器,接触器结构,1.其主要结构：电磁机构、触点系统、灭弧机构、回位弹簧力装置、支架与底座等。,1-动触头 2-静触头 3-衔铁 4-缓冲弹簧 5-电磁线圈 6
11、-铁心 7-垫毡 8-触头弹簧 9-灭弧罩 10-触头压力簧片,2.工作原理：当线圈得电后，衔铁被吸合，带动三对主触点闭合，接通电路，辅助触点也闭合或断开；当线圈失电后，衔铁被释放，三对主触点复位，电路断开，辅助触点也断开或闭合,接触器工作原理,220,接触器工作原理,接触器有关符号,图形符号、文字符号、产品型号,KM,KM,KM,线圈 主触点 常开触点 常闭触点,KM,接触器主触头用于主电路（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）,接触器线圈连接于控制电路,辅 助 触 头,接触器有关符号,图形符号、文字符号、产品型号,CJ20系列交流接触器：
12、用于交流50Hz，额定电压至660V(个别等级至1140V)，电流至630A的电力线路中供远距离频繁接通和分断电路以及控制交流电动机，并适宜于与热继电器或电子保护装置组成电磁起动器，以保护电路或交流电动机可能发生的过负荷及断相。,直流接触器CZ18系列-2,接触器有关符号,图形符号、文字符号、产品型号,CZ18系列直流接触器：主要供远距离接通与断开额定电压至440V额定发热电流至1600A的直流电力线路之用。并适宜于直流电动机的频繁起动，停止，换向及反接制动。,交流接触器,（）交流接触器：主要由电磁系统、触头系统和灭弧装置等部分组成。电磁系统：电磁系统用来操作触头的闭合与分断，包括线圈、动铁心
13、和静铁心。交流接触器的铁心由硅钢片叠压而成，以减少铁心中的涡流损耗，避免铁心过热。再铁心上装有一个短路环，具有分磁作用，以减少交流接触器吸合时产生的噪音。线圈是由绝缘铜导线绕制而成，一般制成粗而短的圆筒形，并与铁心有一定的间隙，以免与铁心直接接触而受热烧坏。触头系统：触头系统用来直接接通和分断所控制的电路，分为主触头和辅助触头。主触头用以通断电流较大的主电路，体积较大，一般由三对常开触头组成；辅助触头用以通断电流较小的控制电路，体积较小，它有常开和常闭两对触头。触头使用导电性能较好的紫铜制成，并在接触点部分镶上银块，减少接触电阻。为了使触头接触得更紧密，以减少接触电阻，并消除开始接触时发生的有
14、害振动，在触头上装有接触弹簧，以加大触头闭合时的相互压力。灭弧装置：用来熄灭主触头在切断电路时产生的电弧，保护触头不受电弧灼伤。常用灭弧方法有电动力灭弧、纵缝灭弧、磁吹灭弧。其它装置：反作用弹簧、缓冲弹簧、传动机构、接线柱等。,直流接触器,电磁系统：包括线圈、静铁心、动铁心。直流接触器的线圈也是由绝缘铜导线绕制而成，与交流接触器相比，匝数较多、电阻大，故制成簿而长的圆筒形，保证线圈散热良好。直流接触器的铁心在直流电通入时不会产生涡流，故铁心可用整块铸钢或铸铁制成。由于直流电没有过零点，因此铁心极面上不需短路环，为保证动铁心的可靠释放，长在磁路中加有非磁性垫片，以减小剩磁影响。触头系统：与交流接
15、触器相同灭弧系统：直流接触器的主触头在切断电路时，灭弧更困难。故在直流接触中一般采用磁吹灭弧法，对小容量的接触器也有采用永久磁铁产生磁吹力的，对中大容量的接触器也有采用纵缝灭弧加磁吹灭弧。其它部分：复位机构、传动机构、接线柱等。,灭弧,用途：用于熄灭触头分断负载电流时产生 的电弧。电弧种类：交流电弧和直流电弧 交流电弧存在交流过零点，电弧易熄灭灭弧原理：迅速拉长电弧 冷却和去游离法,灭弧方法：,）电动力灭弧法：利用电动力、迅速拉长电弧）窄缝灭弧法：分割电弧，并有冷却作用。如：纵缝陶土灭弧罩）磁吹灭弧法：电磁吸力的作用下迅速拉长电弧使用于熄灭直流电弧。）栅片灭弧法：金属栅片分割电弧,栅片灭弧示意
16、图1-灭弧栅片 2-触头 3-电弧,窄缝灭弧1-纵缝 2-介质 3-磁性夹板 4-电弧 5-磁场,5.1 电气原理图图形符号和文字符号,5.3 电器元件布置图,5.5 电气识图方法与步骤,5.4 电气安装接线图,5.2 电气原理图绘制,5 电气控制线路的绘制,电气控制系统图：指根据国家电气制图标准，用规定的电气符号、图线来表示系统中各电气设备、装置、元器件的连接关系的电气工程图。电气控制系统图包括：1、电气原理图2、电器元件布置图3、电气安装接线图电气原理图：表示电流从电源到负载的传送情况和各电气元件的动作原理及相互关系，而不考虑各电器元件实际安装的位置和实际连线情况。,5.1 电气原理图图形
17、符号和文字符号,文字符号和图形符号,1、文字符号 用来表示电气设备、装置、元器件的名称、功能、状态和特征的字符代码。例如，FR表示热继电器。2、图形符号 用来表示一台设备或概念的图形、标记或字符。例如，“”表示交流，表示电阻等。国家电气图用符号标准GB/T4728-1985规定了电气简图中图形符号的画法，该标准及国家电气制图标准GB/T6988-1986于1990年1月1日正式开始执行。,电器元件采用国家标准规定的图形符号和文字符号表示。主电路用粗线条画在左（上）边；控制电路用细线条画在右（下）边。同一电器元件的各部件可不画在一起，但文字符号要相同。若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加
18、上数字符号的下标，如KM1、KM2等。所有按钮、触点均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出当图形垂直放置时，各元器件触点图形符号以“左开右闭”绘制。当图形为水平放置时以“上闭下开”绘制。,5.2 电气原理图绘制,电路图应按主电路、辅助电路（控制电路、照明电路、信号电路、保护电路）分开绘制。控制电路的分支电路，原则上按动作顺序和信号流自上而下或自左至右的原则绘制。直流和单相电源电路用水平线画出，一般画在图样上方，相序自上而下排列。主电路与电源电路垂直画出。控制电路与信号电路垂直画在两条水平电源线之间。耗电元件（如电器的线圈，电磁铁，信号灯等）直接与下方水平线连接。控制触点连接在上方水平线与耗
19、电元件之间。需要测试和拆、接外部引线的端子，应用图形符号“空心圆”表示。电路的连接点用“实心圆”表示。中性线（N）和保护接地线（PE）放在相线之下。,5.2 电气原理图绘制,图区的划分,在图样的下方沿横坐标方向划分图区，并用数字编号。同时在图样的上方沿横坐标方向划区，分别标明该区电路的功能。,接触器和继电器的触点位置可采用附图的方式表示。,主电路各接点标记,三相交流电源引入线采用L1、L2、L3标记。电源开关之后的分别按U、V、W顺序标记。分级三相交流电源主电路可采用1U、1V、1W；2U、2V、2W等。各电动机分支电路各接点可采用三相文字代号后面加数字来表示如：U11、U21等，数字中的十位
20、数字表示电动机代号，个位数字表示该支路的接点代号。控制电路采用阿拉伯数字编号，一般由三位或三位以下的数字组成,电器元件布置图详细绘制出电气设备、零件的安装位置。图中各电器代号应与有关电路和电器清单上所有元器件代号相同。,5.3 电器元件布置图,5.4 安装接线图,安装接线图是用来表明电气设备各单元之间的接线关系。图中表明了电气设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接，是实际安装接线的依据。,5.5 电气识图方法与步骤,识图方法1、结合电工基础知识识图 在掌握电工基础知识的基础上，准确、迅速地识别电气图。如改变电动机电源相序，即可改变其的旋转方向的控制。2、结合典型电路识图 典型电路就是常见的
21、基本电路，如电动机的起动、制动、顺序控制等。不管多复杂的电路，几乎都是由若干基本电路组成的。因此，熟悉各种典型电路，是看懂较复杂电气图的基础。3、结合制图要求识图 在绘制电气图时，为了加强图纸的规范性、通用性和示意性，必须遵循一些规则和要求，利用这些制图的知识能够准确地识图。,识图步骤1、准备：了解生产过程和工艺对电路提出的要求；了解各种用电设备和控制电器的位置及用途；了解图中的图形符号及文字符号的意义。2、主电路：首先要仔细看一遍电气图，弄清电路的性质，是交流电路还是直流电路。然后从主电路入手，根据各元器件的组合判断电动机的工作状可。如电动机的起停、正反转等。3、控制电路：分析完主电路后，再分析控制电路，要按动作顺序对每条小回路逐一分析研究，然后再全面分析各条回路间的联系和制约关系，要特别注意与机械、液压部件的动作关系。4、最后阅读保护、照明、信号指示、检测等部分。,6、笼型异步电动机直接起动控制,满足此条件即可全压起动，否则应采用减压起动。,直接启动的条件：,Ist-启动电流；IN-额定电流；S-变压器容量（kVA）P-电机功率（kw）,点动控制,点动按钮,KM主触头闭合,按下SB,KM线圈得电,松开SB,KM线圈断电,KM主触头复位,电动机断电停转,电动机M通电起动.,工作过程：先接通电源开关QS,常用于机床主轴或工作台的调整；机床的试车、检修等。,Thank You!,
