材料成型设备第三章1 电器元件及控制原.ppt

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1、常用低压电器简介,教学目的：让学生熟悉各低压电器的功用、结构；能够正确的使用各种低压电器，并能了解其原理，达到熟练程度。,第三章 电气元件及控制部分,3.1 低压电器简介3.2 基本控制环节3.3 电动机的保护3.4 控制电路综合举例,低压电器,配电电器,控制电器,开关熔断器,接触器继电器起动器,时间继电器热继电器,3.1 低压电器简介,刀开关熔断器按钮限位开关接触器继电器,3.1 常用控制电器,凡是用来接通和断开电路，以达到控制、调节、转换和保护目的的电气设备都称为电器。最常用的控制电器有：,时间继电器（延时）中间继电器电压继电器电流继电器热继电器（过载保护）,上一页,首 页,下一页,电器名

2、称 电路符号,发热元件,常闭触头,FR,FR,电器名称 电路符号,上一页,限位开关,按钮,熔断器,刀开关,接触器,下一页,热继电器,KM,KM,KM,作用：,短路保护,作用：,短路保护,首 页,电器名称 电路符号,上一页,时间继电器,下一页,线 圈,KT,常开通电后延时闭合,常闭通电后延时断开,KT,KT,常闭断电后延时闭合,常开断电后延时断开,时间继电器 定时类型,钟表式,空气式,电子式,阻容式数字式,首 页,3.1.1 刀闸开关,控制对象：380V，5.5kW 以下小电机,考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应如下选择：（35)*异步电机额定电流,电路符号,QS,3.1.1 刀闸开关

3、,一、刀开关 作用：隔离电源，不频繁通断电路 分类：按刀的级数分:单极、双极和三极 按灭弧装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置 按刀的转换方向分为：单掷和双掷 按接线方式分为：板前接线和板后接线 按操作方式分为：手柄操作和远距离联杆操作 按有无熔断器分：带熔断器和不带熔断器,一、刀开关1.开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关）作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。结构图和符号：,第二节 开关电器,第二节 开关电器,一、刀开关2.带熔断器式刀开关用作电源开关、隔离开关和应急开关，并作电路保护用。,一、刀开关3.负荷开关(1)开启式负荷开关 用途：作不频繁带负荷操作和短路保护用。结构：由刀开关和

4、熔断器组合成。瓷底板上装有进线 座、静触头、熔丝、出线座及刀片式动触头，工作部分用胶木盖罩住，以防电弧灼伤人手。分类：单相双极和三相三极两种,第二节 开关电器,一、刀开关3.负荷开关(2)封闭式负荷开关（铁壳开关）作用：手动通断电路及短路保护。,第二节 开关电器,二、组合开关（转换开关）结构：静触头一端固定在胶木盒内，另一端伸 出盒外，与电源或负载相连。动触片套 在绝缘方杆上，绝缘方轴每次作90正 或反方向的转动，带动静触头通。特点：结构紧凑，安装面积小，操作方便。用途：电源的引入开关；通断小电流电路；控制以下电动机。,第二节 开关电器,（a）外形（b）符号（c)结构,三、低压断路器 功能：不

5、频繁通断电路，并能在电路过载、短路及失 压时自动分断电路。特点：操作安全，分断能力较高。分类：框架式（万能式）和塑壳式（装置式）结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。,第二节 开关电器,万能式低压断路器结构图,塑壳式低压断路器原理图,1主触头2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮,塑壳式低压断路器原理图,1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮,线路短路或严重过载保护,塑壳式低压断路器原理图,1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮,远距离跳闸，对电路不起保护作用,塑壳式低压断路器

6、原理图,1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮,线路过载保护,塑壳式低压断路器原理图,1主触头2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮,电动机的失压保护,3.1.2 熔断器,作用：用于短路保护。,作用：短路和严重过载保护应用：串接于被保护电路的首端优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻分类：,3.1.2 熔断器,瓷插式熔断器,3.1.2 熔断器,螺旋式熔断器,3.1.2 熔断器,有填料式熔断器,3.1.2 熔断器,无填料密封式熔断器,3.1.2 熔断器,快速熔断器,3.1.2 熔断器,自恢复熔断器,3.1.2 熔断器,

7、3.1.3 控制按钮,作用：发送控制命令或信号的电器 分类：控制按钮 万能转换开关 主令控制器 行程开关 接近开关,3.1.3 控制按钮,控制按钮,3.1.3 控制按钮,万能转换开关,3.1.3 控制按钮,接近开关,3.1.3 控制按钮,3.1.4 行程开关,用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。,行程开关,3.1.4 行程开关,3.1.5 接触器,接触器有关符号：,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,3.1.5 接触器,1结构,一、交流接触器,3.1.5 接触器,交流接触器结构图,

8、灭弧装置,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。,3.1.5 接触器,用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。工作原理：与交流接触器基本相同。,3.1.5 接触器,二、直流接触器,3.1.5 接触器,三、接触器的符号,3.1.5 接触器,四、接触器的主要技术指标,根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型；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。,3.1.5 接触

9、器,四、接触器的使用选择原则,简单的接触器控制,A,B,C,M3,刀闸起隔离作用,自保持,停止按钮,起动按钮,特点：小电流控 制大电流。,3.1.6 继电器,继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于，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。,发热元件,功能：过载保护,热继电器,结构：,I,常闭触头,热继电器的符号,发热元件,串联在主电路中,串联在控制电路中,作用：控制、放大、联锁、保护和调节分类：按用途分：控制和保护继电器 按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式 按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力按动作时间分：瞬时、

10、延时继电器 特点：额定电流不大于5A,3.1.6 继电器,一、电流继电器,特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。分类：过电流继电器、欠电流继电器,过流电流继电器,欠流电流继电器,3.1.6 继电器,一、电流继电器,3.1.6 继电器,动作电流q：使电流继电器开始动作所需的电流值；返回电流f：电流继电器动作后返回原状态时的电流值；返回系数f：返回值与动作值之比，ff/q。,主要技术指标：,一、电流继电器,3.1.6 继电器,特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细分类：过电压继电器和欠电压继电器结构原理：与电流继电器类似,二、电压继电器,3.1.6 继电器,中间继电器实质上是一种电压继电

11、器，结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量。另外其触头的额定电流较大。,三、中间继电器,3.1.6 继电器,作用：电动机的过载保护,利用双金属片受热弯曲去推动杠杆使触头动作,利用电阻值随温度变化而变化的特性制成,利用过载电流发热使易熔合金熔化而使继电器动作,四、热继电器,3.1.6 继电器,型式：双金属片式,热敏电阻式,易熔合金式,结构：由发热元件、双金属 片和触头及动作机构 等部分组成。,四、热继电器,3.1.6 继电器,双金属片式热继电器,四、热继电器,3.1.6 继电器,双金属片式热继电器原理示意图,使用与选择,使用：作为电动机的过载保护，注意与熔断

12、器的配合。选择：eRed eR：热继电器热元件的额定电流；ed：电动机的额定电流。,四、热继电器,3.1.6 继电器,作用：按整定时间长短通断电路分类：按构成原理分：电磁式 电动式 空气阻尼式 晶体管式 数字式按延时方式分：通电延时型 断电延时型,四、时间继电器,(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h),(a)线圈一般符号(b)通电延时线圈(c)断电延时线圈(d)通电延时闭合动合（常开）触点(e)通电延时断开动断（常闭）触点（f）断电延时断开动合（常开）触点（g）断电延时闭合动断（常闭）触点（h）瞬动触点,四、时间继电器,符号,作用：根据速度的大小通断电路结构：定子、转子和触头原理：与

13、异步电动机类似参数：动作转速：120rpm 复位转速：100rpm,五、速度继电器,定子-由硅钢片迭成笼型空心圆环套在转子上，装有鼠笼型短路绕组。,符号,五、速度继电器,转子-圆柱形永久磁铁，与电动机同轴连接。,压力继电器,光电继电器,温度继电器,五、其它继电器,鼠笼式电动机控制线路,教学目的：让学生会分析电动机点动、长动控制电路，并学会接线；让学生会分析正、反转电路的控制原理，学会接线。,电机起动、停车（点动、连续运行、多地点 控制、顺序控制等）电机正反转控制 行程控制 时间控制 速度控制,3.2 基本控制环节,3.2.1 异步机的直接起动（1）,A,B,C,KM,FU,QS,B,C,KM,

14、SB,点动控制,动作过程,控制电路,主电路,异步机的直接起动（2）,电动机连续运行,自保的作用,KM,SB1,KM,SB2,KH,A,B,C,KM,FU,QS,KH,电流成回路，只要接两相就可以了。,异步机的直接起动+过载保护,例如：甲、乙两地同时控制一台电机,方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。,多地点控制,QS,KH,方法一：用复合按钮。,点动+连续运行(1),主电路,控制电路,点动+连续运行(2),SB,KA,SB1,KA,SB2,KH,KM,KA,方法二：加中间继电器（KA）。,以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行,思考,不能点动！,3.2.2 电机的正反转控制(1),A,B,

15、C,KMF,FU,QS,KH,电机的正反转控制(2)-加互锁,互锁作用：正转时，SBR不起作用；反转 时，SBF不起作用。从而避免两触发器 同时工作造成主回路短路。,KMF,SB1,KMF,SBF,KH,KMR,KMR,M3,A,B,C,KMF,FU,Q S,KH,KMF,SB1,KMF,SBF,KH,KMR,KMR,KMR,KMF,电机的正反转控制(3)-双重互锁,KMR,M3,A,B,C,KMF,FU,QS,KH,电机的复杂控制电路,教学目的：让学生掌握电机的行程控制、时间控制、多太电动机顺序起停控制，并且要学生学会接线。,3.2.3 行程控制,行程控制电路（1）,（反向运行同样分析）,行

16、程控制(2)-自动往复运动,正程,逆程,电 机,工作要求：1.能正向运行也能反向运行 2.到位后能自动返回,自动往复运动控制电路,时间继电器定时类型：,钟表式,空气式,电子式,阻容式数字式,3.2.4 定时控制,。,空气式时间继电器的工作原理,时间继电器触头类型,通 电 式,瞬时动作,延时动作,常闭触点,常开触点,常开通电后延时闭合,常闭通电后延时断开,KM,FU,QS,KH,A,x,B,y,C,z,定时控制-举例：,主电路,（1）电机的Y起动,Y 转换完成,SB1,SB2,PLCCPU224,KM-Y,KM-,I0.0I0.0,Q0.0Q0.1Q0.2,KM,KM-,KT,KT,KM-Y,K

17、M-Y,KM-,KM-,KM-,KM,SB1,SB2,KM,KH,控制要求：1.M1 起动后，M2才能起动 2.M2 可单独停,（2）顺序控制,顺序控制电路（1）：两电机只保证起动的先后顺序，没有延时要求。,控制电路,不可以!两电机各自要有独立的电源；这样接，主触头（KM1）的负荷过重。,主电路,控制电路,KM1,SB1,SB2,KT,KH,KM1,KM2,KM2,KT,顺序控制电路(2)：M1起动后，M2延时起动。,SB2,主电路同前,控制电路,实现M1起动后M2延时起动的顺序控制，用以下电路可不可以？,不可以！继电器、接触器的线圈有各自的额定值，线圈不能串联。,3.2.5 速度控制,速度继

18、电器,速度控制反接制动电路,KM1,R,KM2,KS,3.3 电动机的保护,电动机保护的类型：,失压保护：采用继电器、接触器控制,短路保护：加熔断器,过载保护：加热继电器,A,B,C,KM,FU,QS,主电路,3.3.1 失压保护：采用继电器、接触器控制,3.2.2 短路保护：加熔断器,频繁起动 的电机：,异步电动机的起动电流（Is t）约为额定电流（IN）的(57）倍。选择熔体额定电流（）时，必须躲开起动电流，但对短路电流仍能起保护作用。通常用以下关系：,一般电机：,电机工作时，若因负载过重而使电流增大，但又比短路电流小。此时熔断器起不了保护作用，应加热继电器，进行过载保护。,3.2.3 过

19、载保护：加热继电器,作用：可实现短路、过载、失压保护。,自动空气断路器（自动开关）,工作原理：过流时，过流脱扣器将脱钩顶开，断开电 源；欠压时，欠压脱扣器将脱钩顶开，断开电源。,例(1)-运料小车的控制,设计一个运料小车控制电路，同时满足以下要求：1.小车启动后，前进到A地。然后做以下往复运动：到A地后停2分钟等待装料，然后自动走向B。到B地后停2分钟等待卸料，然后自动走向A。2.有过载和短路保护。3.小车可停在任意位置。,3.4 控制电路综合举例,运料小车控制电路,KMR,STa、STb 为A、B 两端的限位开关,KTa、KTb 为 两个时间继电器,主回路,该电路的问题：小车在两极端位置时，

20、不 能停车。,动作过程,SBFKMF小车正向运行至A端撞STa KTa 延时2分钟KMR 小车反向运行至B端撞STb KTb 延时2分钟KMF 小车正向运行如此往反运行。,KMF,KMF,KH,KMR,SB1,STa,STa,KTa,STb,KTb,KMR,KMR,KMF,STb,KTa,SB1,SBF,PLCCPU224,KMF,KMR,SBR,STa,STb,I0.0I0.0I0.2I0.3I0.4,Q0.0Q0.0,STa,SB1,STb,SB1,KMF,KMF,KMR,KH,STa,STb,KTb,KMR,KTa,KMR,KMF,STb,SB1,SB2,加中间继电器（KA）实现任意位置

21、停车的要求,-工作台位置控制,控制电路综合举例：例(2),起动后工作台控制要求：,SB1,SB2,PLCCPU224,KMAR,KMAL,ST1,ST2,ST3,ST4,KMBR,KMBL,I0.0I0.0I0.2I0.3I0.4I0.5,Q0.0Q0.0Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5,该程序有何问题？,SB1,SB2,PLCCPU224,KMAR,KMAL,ST1,ST2,ST3,ST4,KMBR,KMBL,I0.0I0.0I0.2I0.3I0.4I0.5,Q0.0Q0.0Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5,ST4,KMBR,ST2,KMBL,KMBR,KMAL,ST4,KMAL,ST1,K

22、MAR,KMBL,ST1,KMBR,ST3,KMBL,KMAL,KMAL,SB2,KMAR,ST2,ST3,M0.0,M0.0,SB1,SB2,M0.0,M0.0,M0.0,M0.0,内部寄存器,程序改进后:加一内部寄存器,工作台位置控制电路,工作台位置控制电路,该电路有何问题？,电路的改进方法同前：,加中间继电器（KA）,继电器、接触器控制电路读图和设计中应注意的问题：,小 结,1、首先了解工艺过程及控制要求；2、搞清控制系统中各电机、电器的作用以及它们的 控制关系；3、主电路、控制电路分开阅读或设计；4、控制电路中，根据控制要求按自上而下、自左而 右的顺序进行读图或设计；5、同一个电器的所有线圈、触头不论在什么位置都 叫相同的名字；6、原理图上所有电器，必须按国家统一符号标注，且均按未通电状态表示；7、继电器、接触器的线圈只能并联，不能串联；8、控制顺序只能由控制电路实现，不能由主电路实现。,