电气自动控制技术（PPT51页)

第4章电气自动控制技术4.1低压电器4.2三相异步电动机基本控制电路4.3三相异步电动机常用控制系统4.1低压电器用来对电能的产生、输送、分配与应用起开关、控制、保护与调节作用的电工设备称为电器。低压电器通常指工作在交流电压1200V及以下电路中的电气设备。习惯上3KV以上电路的电器统称为高压电器。按作用分类a)控制电器这类电器，主要用于电力传动系统中。有启动器、接触器、控制继电器、控制器、主令电器、电阻器、变阻器、电压调整器及电磁铁等。b)配电电器这类电器，主要用于低压配电系统和动力设备中，有刀开关和转换开关、熔断器、断路器等。根据低压电器它电气线路中所处的地位和作用，通常按三种方式分类：4.1低压电器按动作方式分类a)手控电器这类电器是指依靠人力直接操作来进行切换等动作的电器，如刀开关、负荷开关、按钮、转换开关等。b)自控电器这类电器是指按本身参数(如电流、电压、时间、速度等)的变化或外来信号而自动进行工作的电器，如各种形式的接触器、继电器等。按有、无触点分类a)有触点电器前述各种电器都是有触点的，由有触点的电器组成的控制电路又称为继电—接触控制电路。b)无触点电器用晶体管或晶闸管做成的无触点开关、无触点逻辑元件等属于无触点电器。4.1.1刀开关和熔断器1.刀开关绝缘板刀片刀夹座刀开关主要作为隔离开关使用，合闸时先合上闸刀开关，再合上控制负载；断电时次序相反。但不能用它切断负载。刀开关结构刀开关符号2.熔断器熔断器又称保险丝，是一种简便有效的短路保护电器，串联在保护电路中。熔体一般是熔点较低的铅锡合金丝或片，也可由铜丝构成。有填料封闭管式刀形触头熔断器螺旋式熔断器保险丝熔断器熔断器符号2.熔断器熔断器熔体熔断所需时间与通入电流的大小有关，称为熔断器的保护特性（或安秒特性）。熔断器额定电流值的选择(1)对于不出现启动电流的负载，如电灯、电炉等电阻性负载，熔体额定电流IN可等于或稍大于负载的额定电流IL。(2)空载启动的电动机352~.stNII熔断器的保护特性2.熔断器熔断器额定电流值的选择(3)频繁启动或带载启动的电机2~6.1stNII(4)几台电机合用的熔体IN≥(1.5~2.5)*IN容量最大的电动机+∑IN其余电动机4.1.2自动空气断路器可实现短路、过载、失压保护。锁钩主触点手动闭合过流脱扣器欠压脱扣器衔铁释放自动空气断路器原理图连杆装置释放弹簧M3~弹簧弹簧4.1.3主令电器1.按钮主令电器是用于闭合、断开控制线路的电器设备，用于发布指令或用于程序控制。按钮帽复位弹簧常闭触头SBSBSB常闭按钮(停止按钮)常开按钮(启动按钮)复合按钮外形图结构符号常开触头复位弹簧支柱连杆常闭静触头桥式触头常开静触头外壳4SBSBSB结构符号名称常闭按钮(停止按钮)常开按钮(起动按钮)复合按钮1234123按钮帽4.1.3主令电器2.行程开关结构示意图行程开关主要将机械位移变成电信号。可用于自动切换、限位保护、行程控制等。ST常开触点常闭触点ST符号4.1.3主令电器3.组合开关组合开关外形接线图符号4.1.4接触器1.接触器的结构与工作原理用于频繁地接通和断开交、直流电路及大容量控制电路的开关电器。线圈辅助触点铁心衔铁电源主触点常闭常开弹簧~4.1.4接触器1.接触器的结构与工作原理符号线圈KM用于主电路流过的大电流(需加灭弧装置)用于控制电路流过的小电流(无需加灭弧装置)KM动合(常开)辅助触点动断(常闭)辅助触点KM动合(常开)主触点KM属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示2.接触器的主要技术参数4.1.4接触器额定工作电压、电流动作值额定工作制操作频率接通和分断能力机械寿命和电寿命电流种类用途分类代号用途分类交流JK0无感或微感负载、电阻炉JK1启动和运转中断开绕组线型电动机JK2启动、反接控制、反向与密接通断绕线型电动机JK3启动和运转中断开绕笼型电动机JK4启动、反接控制、反向与密接通断笼型电动机直流ZK1启动和运转中断开并励直流电动机ZK2启动、反接控制、反向与密接通断并励直流电动机ZK3启动和运转中断开串励直流电动机ZK4启动、反接控制、反向与密接通断串励直流电动机交直流主电路用控制电器接通与分断能力分类4.1.5控制继电器继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。主要区别：接触器的主触点可以通过大电流；继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以，继电器一般用于控制电路中。1.电压继电器及中间继电器当作用于吸引线圈的电压值达到规定值时才动作。电压继电器：主要作为欠压、失压保护。中间继电器：触头数目较多，用于传递信号和同时控制多个电路，也可直接控制小容量电动机或其他电气执行元件。继电器按动作原理分类如下：2.电流继电器电流继电器当作用于吸引线圈的电流值达到规定值时才动作。可用于过载或过载保护。3.时间继电器时间继电器自吸引线圈得到控制信号至触头动作之间有一段延时。用于以时间为函数的电动机启动过程控制。4.热继电器通过受热元件产生的机械形变推动机构动作开闭触头。用于过载保护。继电器按动作原理分类如下：4.2三相异步电动机基本控制电路4.2.1三相异步电动机直接启动控制电路M3～FUKMQSSB1SB2NCBA4.2.1三相异步电动机直接启动控制电路M3～FU1KMQSSB1SB2NCBA(a)结构图FU24.2.1三相异步电动机直接启动控制电路M3～FU1KMQSSB1SB2NCBA工作原理FU2启动合上开关QSKM辅助触点闭合自锁。按下启动按钮SB2,KM线圈通电，KM主触点闭合，电动机运转。利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁M3～NCBA4.2.1三相异步电动机直接启动控制电路工作原理停止FU1KMQSSB1SB2FU2在电工技术中所绘制的控制线路图为原理图，它不考虑电器的结构和实际位置，突出的是电气原理。电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法：1.按国家规定的电工图形符号和文字符号画图。2.控制线路由主电路(被控制负载所在电路)和控制电路(控制主电路状态)组成。3.属同一电器元件的不同部分(如接触器的线圈和触点)按其功能和所接电路的不同分别画在不同的电路中，但必须标注相同的文字符号。4.所有电器的图形符号均按无电压、无外力作用下的正常状态画出，即按通电前的状态绘制。5.与电路无关的部件(如铁心、支架、弹簧等)在控制电路中不画出。4.2.1三相异步电动机直接启动控制电路分析和设计控制电路时应注意以下几点：（1）使控制电路简单，电器元件少，而且工作又要准确可靠;（2）尽可能避免多个电器元件依次动作才能接通另一个电器的控制电路;（3）必须保证每个线圈的额定电压，不能将两个线圈串联。4.2.1三相异步电动机直接启动控制电路主电路(1)电路原理图保险丝开关接触器主触点启动按钮停止按钮接触器线圈接触器辅助触点KMFU1QS3~MCBASB1KMSB2KMFU2控制电路4.2.1三相异步电动机直接启动控制电路KMFU1QS3~MCBASB1KMSB2KMFU2(2)控制原理4.2.1三相异步电动机直接启动控制电路合上开关Q启动KM辅助触点闭合自锁。按下起动按钮SB2,KM线圈通电，KM主触点闭合，电动机运转。转动4.2.2继电器控制电路的逻辑函数式分析继电器控制电路的工作时，可以通过了解继电器、接触器线圈的通、断电规律进行判断。1.基本逻辑关系式1）与逻辑及其表达式与逻辑是指决定事件的各个条件全部具备后，事件才发生。SB1SB2KMKM=SB1●SB22）或逻辑及其表达式或逻辑是指决定事件的各个条件中有一个或一个以上具备后，事件才发生。KM=SB1+SB2SB1SB2KM3）非逻辑及其表达式或逻辑是指决定事件的条件出现时，事件不发生，条件不发生时，事件发生。SBKMKM=SB4.2.2继电器控制电路的逻辑函数式1.基本逻辑关系式2）或逻辑及其表达式电器SB触头不动作时，线圈通电，说明该触头是常闭触头。4.2.2继电器控制电路的逻辑函数式2.继电器控制电路的逻辑函数表示式三相异步电动机直接启动控制原理图)KMSB(SBKM214.2.2继电器控制电路的逻辑函数式2.继电器控制电路的逻辑函数表示式实现启动—保持—停止控制关系的方法不是唯一的。SB1KMSB2KMFU2SB1KMSB2KM停止优先启动优先4.2.3热继电器及电动机过载保护1.热继电器的机构与工作原理工作原理：发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。热继电器的结构和符号4.2.3热继电器及电动机过载保护2.电动机用热继电器做过载保护的原理电路图FRKMFU1QS3~MSB1KMSB2KMFU2FRFRKMSBSBKM21)(4.3三相异步电动机常用控制系统1.三相异步电动机正反转控制将电动机接到电源的任意两根线对调一下，即可使电动机反转。需要用两个接触器来实现这一要求。当正转接触器工作时，电动机正转；当反转接触器工作时，将电动机接到电源的任意两根连线对调一下，电动机反转。4.3.1正反转控制SBSBFKMFSBRKMRKMR在改变电机方向时，必须先停车，再开转向按钮。SBF和SBR决不允许同时按下，否则造成电源两相短路。正转主触点3~MFRKMRFRKMFFU.QS正转接触器正转按钮反转接触器.反转按钮反转主触点1.三相异步电动机正反转控制2.联锁控制SBSBFKMFSBRKMRKMRFUKMRKMF3~MFRKMRFRQSKMF.联锁(互锁)联锁(互锁)在同一时间内，两个接触器只允许一个通电工作的控制作用，称为“联锁”。利用接触器的触点实现联锁控制称电气联锁。SBSBFKMFSBRKMRKMRFUKMRKMF3~MFR.KMRFRQSKMF这种依靠机械机构保证两个接触器不能同时通电的方法称为机械联锁（互锁）.同时采用了机械连锁和电器联锁2.联锁控制缺点：改变转向时必须先按停止按钮4.3.2行程控制1.限位控制限位控制就是当生产机械运动部件到位后，通过行程开关将机械位移变为电信号，通过控制电路使运动部件停止运行。FU13~MFRQSKMFRSTKMSBSBKM21)(SB1KMSB2KMFU2FRST2.往复运动控制KM2FU13~MFRQSKM1SBKMRSBFKMFKMFKMRKMFKMRST1ST2SBRFU2FRST2ST1FRSTKMSTKMSBSBKM2F1RR12)(FRSTKMSTKMSBSBKM1R2FF11)(2.往复运动控制4.3.3时间控制1.时间继电器空气式时间继电器结构时间继电器符号通电延时动作触头断电延时动作触头线圈4.3.3时间控制1.时间继电器阻容式时间继电器原理框图RC延时电路放大电路输出电路强迫放电电路2.时间控制线路举例KM1FU1QSKM3Y接法KM2FR1）三相异步电动机Y—△启动自动控制KM1接通电源KM2—绕组Y联接KM3—绕组联接SB1SB2KM1KTKM3KM2KM2KM1KTKM3KM3KM3KTFU2FR电源控制Y—△转换时间控制Y联接△联接2.时间控制线路举例1）三相异步电动机Y—△启动自动控制SB1SB2KM1KTKM3KM2KM2KM1KTKM3KM3KM3KTFU2FR启动过程：按SB2KM1、KT、KM2通电KM3断电电动机Y联接启动通电通电通电电源控制Y—△转换时间控制Y联接△联接通电延时断开通电延时闭合经预定延时时间KT的延时常开触头闭合、常闭触头断开KM2断电KM3通电电动机△联接运行断电通电SB1SB2KM1KTKM3KM2KM2KM1KTKM3KM3KM3KTFU2FRFRKMKTKMSBSBKM31212)(FRKMSBSBKM1211)(FRKMKMSBSBKT3121)(2.时间控制线路举例1）三相异步电动机Y—△启动自动控制SB1SB2KTKM1KM2KM3KM2KM1KM1KTKM3KTKM3FRFU22.时间控制线路举例1）三相异步电动机Y—△启