《电工基础》---第四章工作机械电气控制线路

第四章工作机械的基本电气控制线路第一节三相笼型异步电动机第二节常用低压电器第三节电气控制线路原理图的有关知识第四节三相笼型异步电动机的直接启动控制线路第五节三相笼型异步电动机的正反转控制线路第六节三相笼型异步电动机的制动控制线路第七节工作台的限位和自动往返控制线路教学要求练习题主页帮助教学要求1.了解三相笼型异步电动机的基本结构、工作原理和铭牌内容。2.了解机械设备中常用控制电器和保护电器的类型及用途，熟记它们的图形符号和文字符号。3.掌握三相笼型异步电动机的直接启动、正反转控制、工作机械的限位和自动往返控制等基本电气控制线路及工作原理。4.能识读一般的电气控制线路原理图，正确使用常用的低压电器。主页章目录一、三相笼型异步电动机的基本结构第一节三相笼型异步电动机三、三相笼型异步电动机的铭牌主页章目录二、三相笼型异步电动机的工作原理主页章目录节目录一、三相笼型异步电动机的基本结构二、三相笼型异步电动机的工作原理（一）三相笼型异步电动机的工作原理（二）两极定子绕组的旋转磁场（三）旋转磁场对转子的作用主页章目录节目录（一）三相笼型异步电动机的工作原理主页章目录节目录下一页1.三相对称定子绕组的排列主页章目录节目录下一页上一页（二）两极定子绕组的旋转磁场2.三相绕组中的电流主页章目录节目录下一页上一页90tω180tω270tω360tω0tω（1）由此可见，对称三相电流分别流入三相绕组后，能产生一个随时间旋转的磁场（称为旋转磁场）。上述讨论的旋转磁场只有一对磁极，所以叫做两极旋转磁场。结论：3.不同瞬时三个磁场的合成磁场主页章目录节目录下一页上一页（2）当旋转磁场具有p对磁极时，每当交流电变化一周，旋转磁场就在空间转过1/p周，即当交流电的频率为f时，具有p对磁极的磁场转速为n1=60f/p。式中n1－旋转磁场转速，也叫同步转速，r/min；f－三相交流电源的频率，Hz；p－旋转磁场的磁极对数。磁极对数123456旋转磁场转速300015001000750600500主页章目录节目录上一页下一页（三）旋转磁场对转子的作用转子转速n必定小于同步转速n1。若n=n1，则转子和旋转磁场之间没有相对运动，转子不切割磁力线，转子中不会产生感应电动势和感应电流，不能形成电磁转矩，也就不能转动。实际上转子转速小于同步转速，即nn1，也就是说，转子转速与旋转磁场的转速是异步的，这就是异步电动机名称的由来。主页章目录节目录上一页三、三相笼型异步电动机的铭牌（一）型号（二）额定功率（三）额定频率（四）额定电压（五）额定电流（六）额定转速（七）绝缘等级（八）接法（九）定额（十）防护等级主页章目录节目录Y系列电动机的型号由四部分组成：第一部分汉语拼音字母Y表示异步电动机；第二部分数字表示机座中心高（机座不带底脚时与机座带底脚时相同）；第三部分英文字母为机座长度代号（S—短机座、M—中机座、L—长机座），字母后的数字为铁心长度代号；第四部分横线后的数字为电动机的极数。主页章目录节目录下一页（一）型号指电动机在输出额定功率时，定子绕组所允许通过的线电流，单位是A。主页章目录节目录下一页上一页（二）额定功率指在额定转速下电动机转轴输出的功率，单位是W或kW。（三）额定频率指电动机在额定运行时的电源频率，一般国产交流电动机的额定频率为50Hz。（四）额定电压指电动机定子绕组规定使用的线电压，单位是V或kV。（五）额定电流绝缘等级YAEBFHC最高工作温度/℃90105120130155180大于180指电动机满载时的转子转速，单位是r/min。指电动机的运转状态，通常分连续、短时和断续三种。主页章目录节目录下一页上一页（六）额定转速（七）绝缘等级指绝缘材料的耐热等级，通常分为以下七个等级。（八）接法指电动机定子绕组的连接方法。（九）定额如IP44表示电动机外壳防护的方式为封闭式。主页章目录节目录上一页（十）防护等级一、开关二、熔断器三、接触器与继电器四、按钮五、行程开关第二节控制电器和保护电器主页章目录一、开关（一）刀开关（二）组合开关（转换开关）（三）空气断路器（四）模数化组合开关主页章目录节目录1.开启式负荷开关2.封闭式负荷开关1.HZ10系列组合开关2.HZ3-132型倒顺开关（一）刀开关主页章目录节目录下一页1.开启式负荷开关（1）开启式负荷开关实物（2）开启式负荷开关的电路符号主页章目录节目录下一页上一页2.封闭式负荷开关安装封闭式负荷开关时应注意：1.电源进、出线应分别穿入铁壳上方进、出线孔，并将电源进线接在开关的下接线柱，出线接在开关的上接线柱。2.负荷开关的外壳一定要可靠接地，以防意外漏电引起触电。主页章目录节目录下一页上一页（二）组合开关（转换开关）主页章目录节目录下一页上一页2.HZ3-132型倒顺开关1.HZ10系列组合开关使用组合开关时应注意：（1）组合开关本身不带过载和短路保护装置，因此，在它所控制的电路中，必须另外加装保护设备，才能保证线路和设备的安全。（2）用组合开关控制电动机全压启动，其开关容量应大于电动机额定电流的1.5~2.5倍，每小时切换开关的次数不宜超过15~20次。（3）接线时要注意倒顺开关的线号和位置，电源进线接在L1、L2、L3接线柱，出线接在U、V、W接线柱。空气断路器带有多种保护功能，当线路中发生短路、过载、欠压等不正常现象时，能自动切断故障电路，因此，空气断路器又称为自动空气开关。主页章目录节目录下一页上一页（三）空气断路器模数化组合开关是一种集总开关、分路开关、熔断器、漏电保护器、各种类型的插座等于一体的综合型组合开关。在组合开关箱内的底座上有供整体安装用的安装孔，有供安装开关用的导轨及安装零线、接地线用的接线端子。其最大特点是根据控制要求可随意进行组合。主页章目录节目录上一页（四）模数化组合开关熔断器是配电电路及电动机控制电路中用做过载或短路保护的电器。主页章目录节目录（一）磁插式熔断器（二）螺旋式熔断器熔断器的主要元件是熔体。熔体的材料有两种：在小容量线路中，一般用低熔点的铅—锡合金，俗称保险丝；在大容量线路中，一般用铜、银等作成薄片。二、熔断器（一）交流接触器选用交流接触器时应注意：第一，主触头的额定电流应等于或大于电动机的额定电流；第二，所用接触器线圈额定电压必须与线圈所接入的控制回路电压相符。主页章目录节目录下一页三、接触器与继电器（一）交流接触器（二）热继电器（三）中间继电器（四）时间继电器（五）速度继电器主页章目录节目录选用热继电器时应注意：第一，选择热继电器的额定电流等级时应根据电动机或其它用电设备的额定电流来确定；第二，热继电器的热元件有两相和三相两种形式，在一般的工作机械电路中可选用两相的热继电器，但是，当电动机做三角形连接并以熔断器做短路保护时，则选用带断相保护装置的三相热继电器。（二）热继电器主页章目录节目录下一页上一页（三）中间继电器选用中间继电器时应注意：第一，所选用的中间继电器电磁线圈额定电压必须符合供给控制（接有线圈）的电压；第二，根据控制电路的需要选取触头数。主页章目录节目录下一页上一页（四）时间继电器主页章目录节目录下一页上一页（五）速度继电器主页章目录节目录上一页3.减轻劳动强度。主页章目录节目录四、按钮用按钮和接触器相配合来控制电动机的启动和停止有如下优点：1.能对电动机实现远距离的自动控制。2.以小电流控制大电流，操作安全。主页章目录节目录行程开关又称位置开关或限位开关，是一种小电流的控制电器。五、行程开关一、电气控制线路的组成第三节电气控制线路原理图的有关知识二、识读电路图的一般方法和步骤主页章目录工作机械的电气控制线路由动力电路、控制电路、信号电路和保护电路等组成。1.动力电路指从电网向电动机供电的电路，亦称主电路。2.控制电路指操纵工作机械和电动机、电磁铁等设备的电路。3.信号电路是指示工作机械的动作或状态的信号的电路。4.保护电路指接地安全装置。主页章目录节目录举例：CA6140车床电气控制线路一、电气控制线路的组成1.识读电路图一般先看标题栏，了解电路图的名称及标题栏中的有关内容，对电路图有个初步认识。2.其次看主电路，了解主电路控制的电动机有几台，各具有什么功能，如何与机械配合。3.最后看控制电路，了解用什么方法来控制电动机，与主电路如何配合，属哪一种典型电路。主页章目录节目录下一页二、识读电路图的一般方法和步骤以识读CA6140型车床电气控制线路为例：（1）从识读主标题栏得知该电路图是CA6140型车床电气控制线路图。（2）该图采用电路编号来绘制，对电路或支路数用数字编号来表示其位置。（3）从功能栏来看，该电路图有主轴电动机、冷却泵电动机、刀架快速移动电动机、主轴控制，以及信号灯、照明灯等，并与相应电路对应。（4）从布局来看，电路图自左至右分别为主电路、控制电路、信号电路、照明电路，布局清晰、简单明了，能方便地进行原理分析。（5）电路图采用垂直为主的画法。主页章目录节目录上一页一、点动控制线路二、接触器自锁控制线路三、具有过载保护的自锁控制线路第四节三相笼型异步电动机的直接启动控制线路主页章目录点动控制线路是用按钮和接触器控制电动机的最简单的控制线路。主页章目录节目录一、点动控制线路接触器自锁控制线路可以控制电动机在启动后连续运转，并具有失压保护作用。其主电路和点动控制线路相同，但在控制电路中增加了一个常闭的按钮SB1，在常开的启动按钮SB2的两端并接了接触器的一对常开辅助触头KM。主页章目录节目录二、接触器自锁控制线路具有过载保护的自锁控制线路：当由于过载或启动频繁等原因，电动机的电流超过了额定值时，热继电器能够自动切断控制线路，进而切断主电路，迫使电动机M停转。主页章目录节目录三、具有过载保护的自锁控制线路一、接触器联锁的正反转控制线路二、双重联锁的正反转控制线路第五节三相笼型异步电动机的正反转控制线路主页章目录接触器联锁的正反转控制线路：采用了两个接触器KM1和KM2，分别控制电动机的正转与反转。主页章目录节目录一、接触器联锁的正反转控制线路双重联锁的正反转控制线路：将接触器联锁可逆控制线路与按钮联锁可逆控制线路复合组成的控制线路。主页章目录节目录二、双重联锁的正反转控制线路一、机械制动控制线路二、电力制动控制线路第六节三相笼型异步电动机的制动控制线路主页章目录所谓机械制动是指电动机切断电源后利用机械装置使其立即停转。目前使用较多的是电磁抱闸。主页章目录节目录一、机械制动控制线路电动机在断电停转过程中，通过线路的转换或改变供应条件使其产生与实际运转方向相反的电磁转矩—制动转矩，从而使电动机停转（或限制其转速）的制动方式叫电力制动。反接制动是通过改变电动机定子绕组中三相电源相序，使定子绕组中的旋转磁场反向，从而产生与原有转向相反的电磁转矩，迫使电动机迅速停转。主页章目录节目录下一页（一）反接制动二、电力制动控制线路当电动机断电后，转子在惯性作用下，仍按原转动方向旋转，这时向定子绕组通入直流电，以获得大小方向不变的恒定磁场，从而产生一个与电动机原转矩方向相反的电磁转矩来实现制动。主页章目录节目录上一页（二）能耗制动由行程开关控制的工作台自动往返控制线路第七节工作台的限位和自动往返控制线路主页章目录主页章目录节目录由行程开关控制的工作台自动往返控制线路练习题一、填空1.三相笼型异步电动机主要由和两个部分组成。2.感应电动机定子的作用是产生，转子的作用是产生。3.空气断路器又称，具有、、等多种保护功能。4.按钮又称，它被用来和控制电路。主页章目录下一页二、判断1.只要电动机的旋转磁场反转，电动机就会反转。（）2.热继电器在电路中只能作过载保护，不能作短路保护。（）3.继电器与接触器的工作原理相似，主要区别是触头系统不同，故应用场合不同。（）4.额定转速是指电动机满载时的同步转速。（）主页章目录下一页上一页三、简述1.简述三相异步电动机的工作原理，并说明“异步”两字的由来。2.选用交流接触器应注意哪几点？主页章目录上一页主页章目录节目录上一页主页章目录节目录上一页主页章目录节目录上一页主页章目录节目录上一页主页章目录节