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1、,第一篇 电气控制技术,第1章 常用低压电器第2章 基本电气控制线路第3章 电动机调速控制线路第4章 典型生产机械设备的电气控制,第1章 常用低压电器,1.1 低压电器基本知识,低压电器：就是根据外界特定的信号和要求，能自动或手动地接通和断开在交流1200V或直流1500V以下的电路；断续或连续地改变电路参数；实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测和调节的电工器械。,1.1.1 低压电器的分类按用途或控制对象分，低压电器有如下两类：低压配电电器 主要用于低压供电系统，实现电能的输送、分配和保护，包括刀开关、断路器、熔断器等。低压控制电器 主要用于电气传动控制系统，包括接触器、继电器、按钮
2、、行程开关等。,第1章 常用低压电器,还可按动作方式、有无触点、触发信号进行分类。,1.1.1 低压电器的分类按动作原理分:手动电器需人工直接操作才能完成指令任务自动电器按照电的或非电的信号自动完成指令任务 按工作原理分:电磁式电器依据电磁感应原理工作 非电量控制电器靠外力或某种非电物理量的变化而动作,第1章 常用低压电器,1、1、1 常用低压电器,控制电器的分类及作用,中间继电器,继电器,热继电器,熔丝,交流接触器,主令开关,行程开关,压力继电器,接近开关开关,空气开关,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,6,5,主控器件,保护器件,控制器件,发信器件,信号器件,辅助器件,变压器,指示灯
3、,第1章 常用低压电器,1.1.2 电磁系统,低压电器一般都由感受机构（电磁系统、操作手柄等）和执行机构（触点系统）组成。,电磁机构由铁心、衔铁和线圈组成。,按通入电流的不同，可分为直流线圈和交流线圈；按在电路中接法的不同，可分为串联（电流）线圈和并联（电压）线圈。,第1章 常用低压电器,1.1.2 电磁系统,当线圈通入电流时，衔铁在电磁力作用下产生位移，使铁心吸合。断电时，复位弹簧将衔铁拉回原位。,电磁机构由铁心、衔铁和线圈组成。,按通入电流的不同，可分为直流线圈和交流线圈；按在电路中接法的不同，可分为串联（电流）线圈和并联（电压）线圈。,第1章 常用低压电器,1.1.2 电磁系统,当线圈通
4、入电流时，衔铁在电磁力作用下产生位移，使铁心吸合。断电时，复位弹簧将衔铁拉回原位。,电磁机构由铁心、衔铁和线圈组成。,第1章 常用低压电器,1.1.3 触点系统,低压电器通过触点的动作，执行接通或切断电路的任务。触点可分为常开（动合）触点和常闭（动断）触点。,触点在通电状态下断开时，动、静触点之间会产生电弧，烧损触点表面，必须采用灭弧装置消除。,第1章 常用低压电器,1.1.4 灭狐系统,电弧产生：在触点由闭合状态过渡到断开状态的过程中产生的电弧。气体自持放电形式之一，是一种带电质点的急流。电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流。,直流电弧和交流电弧,第1章 常用低压电器,
5、1.1.4 灭狐系统,灭弧方法,迅速增加电弧长度，使得单位长度内维持电弧燃烧的电场强度不足而使电弧熄灭。,第1章 常用低压电器,1.1.5 低压电器的主要技术参数,)使用类别,交流控制电器触点的标准使用类别:,第1章 常用低压电器,)额定电压和额定电流 一般均指触点的额定值。对于电磁式低压电器，还规定了线圈的额定电压。,)通断能力 在规定的非正常负载时所能接通和断开的电流值。主要受限于触点熔焊和灭弧能力。,)工作寿命 包括机械寿命（空载情况下机械部件的操作次数）和电气寿命（额定负载下电气部件的操作次数）。,1.1.5 低压电器的主要技术参数,1-1常用低压电器主令电器,主令电器是在自动控制系统
6、中发出指令或信号的电器，用来控制接触器、继电器或其它电器线圈，使电路接通或分断，从而达到控制生产机械的目的。主令电器应用广泛、种类繁多。按其作用可分为：控制按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、主令控制器及其它主令电器（如脚踏开关、钮子开关、紧急开关）等。,1-1常用低压电器主令电器 按钮,按钮又称控制按钮或按钮开关是一种接通或分断小电流电路的主令电器，其结构简单应用广泛。触头允许通过的电流较小一般不超过5A，主要用在低压控制电路中手动发出控制信号。按钮由按钮帽，复位弹簧，桥式动、静触头和外壳等组成。一般为复合式即同时具有常开、常闭触头。按下时常闭触头先断开，然后常开触头闭合。去掉外力后在恢
7、复弹簧的作用下，常开触头断开，常闭触头复位。,结构及符号,主令开关 按钮,第1章 常用低压电器,2.3 主令电器,2.3.1 控制按钮,常开(动合)触点,常闭(动断)触点,（1）接下动作，放开复原；（2）复合按钮：先断。后通。,行程开关符号 SQ,行程控制，行程开关又称限位开关或位置开关。是一种利用生产机械某些运动部件的撞击来发出控制信号的小电流主令电器。主要用于生产机械的运动方向、行程大小控制或位置保护等。行程的种类很多，它有动合触点和动断触点，由装在运动部件上的挡块来撞动。当运动部件到达一定行程位置时，其上的挡块撞动行程开关，使动合触点闭合，动断触点断开,1-1常用低压电器主令电器 行程开
8、关,动断触点,动合触点,第1章 常用低压电器,2.3.2 行程开关,用于生产机械的限位保护、行程控制、状态切换等。,常开（动合）触点,常闭（动断）触点,自动往返控制电路,1-1常用低压电器主令电器 接近开关及微动开关,接近开关和光电开关 非接触式的、无触点行程开关 接近开关按其工作原理分：有高频振荡型、电容型、感应电桥型、永久磁铁型、霍尔效应型等，其中高频振荡型最为常用,接近开关,微动开关,常用低压电器熔断器,熔断器（俗称保险丝）担负的主要任务是为电线电缆作短路保护（有时也作过载保护），不论短路电流值有多高，它都能切断。其次，也适宜用作设备和电器的保护,第1章 常用低压电器,2.4 熔断器,作
9、用：用于过载和短路保护。,1-1常用低压电器刀开关,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。,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,第1章 常用低压电器,2.5 刀开关和低压断路器,2.5.1 刀开关,刀开关用作电源开关和小容量电动机的操作开关。,1-1常用低压电器自动开关（低压断路器）,低
10、压断路器又称自动空气开关或自动开关。它相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。它对线路、电器设备及电动机实行保护。是低压配电网中的一种重要保护电器。,1-1常用低压电器自动开关（断路器）,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
11、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。,图1-4 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,2.5.2 低压断路器（自动空气开关）,第1章 常用低压电器,作用：为电源和电动机提供短路、过载、失压等保护。,1-1常用低压电器交流接触器,电磁式的接触器是利用电磁吸力的作用使主触点闭合或断开电动机
12、电路或负载电路的控制电器。用它可以实现频繁的远距离操作，它具有比工作电流大数倍的接通相分断能力。接触器最主要的用途还是控制电动机的启动、正反转、制动和调速等。因此，它是电力拖动控制系统中员重要的也是最常用的控制电器。接触器按其主触点控制的电路中的电流分为直流接触器和交流接触器。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,主触点接线,控制线圈接线,1.2 接触器,第1章 常用低压电器,1.2.1 接触器的作用与分类,接触器的作用是远距离、频繁地接通和断开电动机等大容量负载的主电路。接触器按其主触点电路中的电流种类不同，分为直流接触器和交流接触器。
13、按主触点的个数，则有单极、双极（直流）和三极、四极、五极（交流）。,第1章 常用低压电器,1.2.2 接触器的结构和工作原理,第1章 常用低压电器,第1章 常用低压电器,1.2.3 接触器的技术参数,额定电压：主触点的额定电压（220V，380V等）额定电流：主触点的额定电流（10630A）线圈的额定电压：常用36VAC，220VAC等，交流接触器也可采用直流线圈（24VDC等）接通和分断能力：由接触器的“使用类别”来表示机械寿命和电气寿命：可达百万次，一般电气寿命为机械寿命的10%左右线圈消耗功率：分为启动功率和吸持功率额定操作频率：指每小时的操作次数，交流接触器最高为600次/小时吸合电压
14、和释放电压：约为线圈额定电压的80%,第1章 常用低压电器,1.2.4 电气符号,线圈,辅助触点,主触点,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。继电器一般由3个基本部分组成：检测机构、中间机构和执行机构。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。继电器种类很多，按输入信号可分为：电压继电器、电流继电器、功率继电器、速度继电器，压力继电
15、器、温度继电器等；按工作原理可分为：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器、热继电器等；按用途可分为控制与保护继电器；按输出形式可分为有触点和无触点继电器。,1-1常用低压电器继电器,继电器是控制系统中一种重要的元件，它的作用就是按照某种要求接通或断开控制系统中的电路。当继电器输入电压、电流和频率等电量或温度、压力和转速等非电量达到规定值时，继电器的触点便接通或分断所控制或保护的电路。继电器一般由输入感测机构和输出执行机构两部分组成，前者用以反映输入量的高低，后者用以接通或切断电路。常用的继电器是有触点的，触点有通和断两种状态，状态的改变由某种机构带动。,继电器 定义,按动作原
16、理，继电器可以分电磁式、感应式、电子式、热效应式、气动式、电动式等；按动作时间，继电器可以分 瞬时动作和延时动作（也叫时间继电器）等；,电流继电器-分类,按输入量的物理性质，继电器可以分为电压、电流、速度、时间、温度、压力、热继电器等。最常用的是电磁式继电器，它是根据吸引线圈中的电流量的大小来动作的。电磁式继电器分直流和交流两大类，它们的主要结构和工作原理与接触器基本相同，它们各自又可分为电流、电压、时间、中间继电器等。,继电器-分类,第1章 常用低压电器,1.3 继电器,1.3.1 电磁式继电器,继电器根据外来信号（电量或非电量），使控制电路接通或断开。按输入信号的不同，继电器可分为电压继电
17、器、电流继电器、时间继电器、热继电器、速度继电器和中间继电器。按线圈电流种类不同，分为交流继电器和直流继电器。,继电特性:返回系数,第1章 常用低压电器,一、电流继电器,电流继电器：触点动作与线圈电流大小有关。用于电力拖动系统的电流保护，使用时线圈与负载串联。按吸合电流大小可分为过电流和欠电流继电器：（1）过电流继电器,（2）欠电流继电器,线圈,常开触点,常闭触点,第1章 常用低压电器,电压继电器：触点动作与线圈电压大小有关。用于电力拖动系统的电压保护，使用时线圈与负载并联。按吸合电压大小可分为过电压和欠电压继电器：（1）过电压继电器,二、电压继电器,线圈,常开触点,常闭触点,（2）欠电压继电
18、器,三、中间继电器,第1章 常用低压电器,中间继电器：用于扩展其他继电器的触点数量或容量。,1.3.2 时间继电器,第1章 常用低压电器,时间继电器：从线圈通电或断电开始，经过一定的延时后，触点才闭合或断开。时间继电器的延时方式：通电延时：线圈通电后，触点延迟闭合或断开；线圈断电，触点瞬时复原。断电延时：线圈通电，触点瞬时动作；线圈断电后，触点延迟复原。时间继电器的种类有：电磁式、空气阻尼式、半导体式。,时间继电器的特点是当得到控制信号后（如继电器线圈接通或断开电源），其触点状态并不立即改变，而是经过一段时间的延迟之间，触点才闭合或断开，因此这种继电器又称为延时继电器。,接通延时型,断开延时型
19、,闭,闭,继电器-时间继电器,第1章 常用低压电器,第1章 常用低压电器,2）空气阻尼式时间继电器,（a）结构示意,（b）图文符号,图1.6空气阻尼通电延时型时间继电器,热继电器是利用电流流过热元件时产生的热量，使双金属片发生弯曲而推动执行机构动作的一种保护电器。主要用于交流电动机的过载保护、断相及电流不平衡运行的保护及其它电气设备发热状态的控制。,热继电器的选用：,（1）过载能力较差的电动机，热元件的额定电流IRT为电动机的额定电流IN的6080。,（2）在不频繁的启动场合，若电动机启动电流为其额定电流6倍以及启动时间不超过6秒时，可按电动机的额定电流选取热继电器；（3）当电动机为重复且短时
20、工作制时，要注意确定热继电器的操作频率，对于操作频率较高的电动机不宜使用热继电器作为过载保护。,继电器-热继电器,1.3.3 热继电器,热继电器在电动机出现长时间过载的情况下，能自动切断电路。故用于电动机的过载保护；但不能用于瞬时过载保护（过电流继电器）或短路保护（熔断器）。,第1章 常用低压电器,第1章 常用低压电器,1)热继电器的工作原理,发热元件,单相结构：,I,常闭触点,第1章 常用低压电器,4)热继电器的符号,发热元件,在主电路中，与负载串联；,在控制电路中，用于控制接触器线圈。,（a）感受部分结构示意,（b）图文符号,图1.7热继电器,第1章 常用低压电器,2.2 速度继电器,速度
21、继电器用来感受转速。它的感受部分主要包括转子和定子两大部分，执行机构是触头系统。当被控电机转动时，带动继电器转子以同样速度旋转而产生电磁转矩，使定子克服外界反作用力转动一定角度，转速越高角度越大。当转速高于设定值时，速度继电器的触点发生动作，当速度小于这一设定值时，触点又复原。速度继电器常用于电机的降压起动和反接制动，其图文符号如图1.8所示。,图1.8速度继电器图文符号,第2章 基本电气控制线路,继电接触式控制系统：实现对电力拖动系统的启动、调速、反转、制动等运行状态的控制。,2.1 电气控制线路的绘制原则及标准,2.1.1 常用电气图形符号、文字标记,电气控制线路图：电气原理图、电器布置图
22、、电气安装接线图。,电气图形,文字符号 端子标记 电气图形,文字符号,表1.1字母符号含义,2.端子标记,电气图中各电器的接线端子用规定的字母数字符号标记。按国家标准GB402683电器接线端子的识别和用字母数字符号标志接线端子的通则规定：三相交流电源的引入线用L1、L2、L3、N、PE标记。直流系统电源正、负极、中间线分别用L+、L与M标记。三相动力电器的引出线分别按U、V、W顺序标记。,3.电气图形,常用的电气图有系统图、框图、电路图、位置图和接线图等。通常，系统图用于描述系统或成套装置，如图1.9所示。框图用于描述分系统或设备。国家标准GB6988.386电气制图 系统图和框图中，具体规
23、定了绘制系统图和框图的方法，并阐述了它的用途。,图1.9系统图,位置图用来表示成套装置、设备中各个项目位置的一种图。例如，图1.10为某工厂电器位置图，图中详细地绘制出了电气设备中每个电器元件的相对位置，图中各电器元件的文字代号必须与相关电路图中电器元件的代号相同。,图1.10位置图,接线图是电气装备进行施工配线、敷线和校线工作时所应依据的图样之一。它必须符合电器装备的电路图的要求，并清晰地表示出各个电器元件和装备的相对安装与敷设位置，以及它们之间的电连接关系。它是检修和查找故障时所需的技术文件，如图1.11所示。在国家标准GB6988.586电气制图 接线图和接线表中详细规定了编制接线图的规则。,图1.11接线图,
