第10章电气控制技术

1第10章电气控制技术10.1常用低压电器10.2三相异步电动机继电接触控制电路10.3可编程控制器10.4异步电动机的电子控制10.5安全用电主要内容210.1常用低压电器主要内容10.1.1刀开关和熔断器10.1.2自动开关10.1.3交流接触器10.1.4热继电器帮时间继电器10.1.5按钮和行程开关10.1.6固态继电器化3生产机械多数是用电动机拖动的。对电动机的控制主要是起动、停止、正反转、调速等。控制电路应具有过载、短路、断相、欠压等保护功能。①控制作用②保护作用控制电路的作用对电动机的控制常要用到开关、继电器及接触器等控制电器——这种控制电路称为继电接触器控制系统。概述4低压电器——指交流1200V、直流1500V以下，用来切换、控制、调节和保护用电设备的电器。①按用途分：控制电器和保护电器。②按动作性质分：自动电器和手动电器。低压电器的分类：概述51.闸刀开关——手动电器刀片(动触头)刀夹(静触头)操作手柄绝缘底板熔断器(保险丝)符号及主要用途起隔离开关的作用，不用于全负荷拉闸。有灭弧罩和断弧刀片的可以带负荷拉闸。对于小负荷负载可用于通断。10.1.1刀开关和熔断器abL1L2L3UVWQSQS62转换开关（组合开关）主要用途同时控制多条路的通断。控制小功率电机的起动、停止、正反转。多速电机的变极对数调速。用于自动—手动方式切换。一只电表测量多路电量的转换。M3～10.1.1刀开关和熔断器73.熔断器由熔体、外壳、支座等组成；有插入式、螺旋式、管式等。是保护电器，起短路保护作用熔体额定电流IfuN的选择(1)无冲击电流的电路：IfuN≥IN(2)有冲击电流的电路：IfuN≥KISIS表示负载冲击电流值，K为计算系数。对单台电动机，起动时间在8s以下，K=0.3~0.5；若起动频繁，且起动时间较长，K=0.5~0.6。(3)对于供电干线上的熔断器，且有多台电动机时：符号图FU10.1.1刀开关和熔断器1maxm1InssmII其中：Ismax为最大电动机的起动电流；第二项为该干线上其他负载电流的总和。8也叫自动空气断路器或空气开关，可实现短路、过载和失压保护。是常用的多性能低压保护电器。下面是其一般原理图。释放弹簧主触点连杆装置锁钩过流脱扣器欠压脱扣器电磁铁衔铁辅助触点工作过程：过载保护、欠压保护10.1.2自动开关9图形符号弹簧动触点静触点常闭触点(动断触点)常开触点(动合触点)动合动断主触点KM动铁心静铁心电磁线圈辅助触点电磁线圈KMKMKM触点额定电流：灭弧罩线圈额定电压：10A、20A、40A、75A、100A、150A、250A、400A、600A380V、220V、127V、110V、36V10.1.3交流接触器101.热继电器——自动保护电器图形符号常开触点动合动断辅助触点发热元件FRFRFR整定电流调节范围：常闭触点双金属片导板发热元件用于过载保护FR66%～100%当电流超过额定电流20%时，热继电器在20min动作。电流整定10.1.4热继电器和时间继电器112.时间继电器——自动电器（1）空气阻尼型时间继电器（通电延时）10.1.4热继电器和时间继电器进气孔排气孔适时调节螺钉上气室下气室橡皮膜活塞杆释放弹簧托板杠杆恢复弹簧衔铁线圈延时动作触点瞬时动作触点123456瞬时动合触点继电器线圈KT瞬时动断触点延时闭合动合触点延时断开动断触点延时断开动合触点延时闭合动断触点1210.1.4热继电器和时间继电器（2）场效晶体管时间继电器(电子型继电器）S~D3D1D2D4D5R1R2R3R4R5R6R7RP1RP1R8R9C1C2C3HLKT3T1T2DGSKRS特点：延时范围宽、精度高、体积小、耐冲击和振动、调节方便、寿命度。131.按钮——手动电器有自复位式、自锁式；单触点式、复合式等。图形符号按帽弹簧动触点静触点常闭触点(动断触点)常开触点(动合触点)动合按钮动断按钮复合按钮SBSBSB}10.1.5按钮和行程开关142.行程开关——自动电器图形符号动合触点动断触点STST10.1.5按钮和行程开关153.接近开关——无触点的行程开关K10.1.5按钮和行程开关信号处理振荡器比较器驱动基准K感应头检测体金属板停振型接近开关方框图16固态继电器（SSR）：无触点继电器外电源S10.1.6固态继电器集成触发电路功率器件R1DT1RCT2RL+-+-直流电源~~+-~~SSR输入输出特点：没有机械触点，不会产生电弧，故其工作频率、耐冲击能力、可靠性、使用寿命、噪声等技术指标优于电磁式继电器。根据负载电源分为：交流和直流两种。1710.2三相异步电动机接触器控制电路主要内容10.2.1直接起动和正、反转控制电路10.2.2时间控制和行程控制电路181.直接起动控制电路电路功能：全压起动运转、停止；具有短路保护功能；具有失压保护功能；具有欠压保护功能；电路分为：主回路、控制回路10.2.1直接起动和正反控制SBPSBTKMFRFRFUL1M3~L2L3KMKMQS具有过载保护功能；如不接自锁触点就成为点动控制1910.2.1直接起动和正反控制SBPSBTKMFRFRFUL1M3~L2L3KMKMQS两地控制电路SBP1SBT1方法：起动按钮并一起动按钮SBT1；停止按钮串一停止按钮SBP1，即可202.正反转控制电路10.2.1直接起动和正反控制SBPSBFKMFFRFRFUL1M3~L2L3KMFKMFQSSBRKMRKMFKMRKMRKMRSBF为正转起动按钮；SBR为反转起动按钮。KMF为正转控制接触器；KMR为反转控制接触器。2110.2.2时间控制和行程控制1.时间控制电路SBPSBTKM1FRFRFUL1M3~L2L3KM1U1QSKMYKMΔKTKM1KTKTKMYKMΔKMΔKMΔKMYU2V1V2W1W2三相异步电动机Y—Δ起动控制电路2210.2.2时间控制和行程控制2.行程控制电路车床工件自动往复运动控制电路SBPSBFKMFFRFRFUL1M3~L2L3KMFKMFQSSBRKMRKMFKMRKMRKMRST1ST2ST3ST4ST1ST2向左向右ST1ST2ST3ST4向左向右ST3、ST4是极限位置保护行程开关。2310.5安全用电主要内容10.5.1触电方式10.5.2保护接地和保护接零10.5.3电气防火和防爆10.5.4静电的防护24人体触电：人体的某个部位触及到了带电的导体，称为人体触电。发生人体触电的因素：人体直接接触带电的导体；因电器设备绝缘老化，人体接触到暴露出来的带电体；人体接触到漏电的电器设备外壳。触电对人体的伤害：电伤，即人体表面受到的损伤，如烧伤；电击，即电流通过人体，使人体内脏和神经系统受到损伤；引发二次事故。10.5.1触电方式25决定触电对人体伤害的因素当电流较小时，人体有麻木、疼痛的感觉；当电流增大时，会引起颤抖、刷痛、肌肉僵化、呼吸困难、心脏停跳等症状，乃至失去知觉而死亡1.电流大小对伤害程度的影响通过人体的电流与触电电压和人体阻抗有关；人体阻抗包括体内阻抗和皮肤阻抗两部分；皮肤阻抗远大于体内阻抗；人体阻抗是非线性的。一般人体对电流的反应当人体通达电流小于0.5mA时，人体无感觉；当电流超过0.5mA时，一般人会有感觉；当电流超过10mA，触电时间超过10秒，可使人体产生肌肉收缩、呼吸困难、心脏功能紊乱等生理反应；人体通过100mA电流，能致人死亡。10.5.1触电方式26触电时间愈长，后果愈严重。2.触电时间对伤害程度的影响通过人体的电流频率为40~60HZ时，最为危险；在20~400HZ范围内，危险性较大；低于或高于20~400HZ时，危险性相对较小；直流比交流危险性小。当电流通过心脏会引起心室颤动而死亡，较大电流会使心脏立即停止跳动；当电流通过中枢神经系统时，会引起中枢神经失调而窒息死亡；当电流通过头部时，将导致昏迷，严重时会造成死亡；当电流通过脊髓时，会造成截瘫。3.电流流经途径对伤害程度的影响4.电流类别对伤害程度的影响10.5.1触电方式27（1）中性点接地系统的单相触电常见的触电方式有：（2）中性点不接地系统的单相触电（3）两相触电（4）接触到漏电的电器设备外壳L1L2L3L1L2L3L1L2L310.5.1触电方式与高压带电体距离过近（小于安全距离）；跨步电压对人体的伤害；大气过电压造成的人身触电事故（雷电）。另外的触电方式有：281.保护接地安全规程规定：接地电阻不得大于4Ω。保护接地：将电气设备的金属外壳或构架与大地可靠连接，以防止因漏电而可能发生的触电。保护接地10.5.2保护接地和保护接零Rd保护接地：适用于中性点不接地三相供电系统。292.保护接零——适用于中性点接地的供电系统在中性点接地的三相四线制系统中，为了防止触电事故，把电气设备的外壳或构架与系统的零线（中性线）相连，称为保护接零。保护接零N10.5.2保护接地和保护接零三相五线制供电系统NPEL1L2L3工作中性线保护中性线30电气设备正常运行时，会产生弧光和火花。如电动机运转时，换向器会不断产生火花；电焊作业时，会产生温度很高的弧光；拉开闸刀时，会产生弧光和火花；在事故情况下，如短路、熔断器熔断会产生火花。弧光和火花遇到可燃物，就会引起着火；电气设备因运行会发热，有些易燃物，被电气设备的表面高温烘烤，会产生自燃而引起火灾。电气爆炸的原因主要有两种：（1）周围环境有爆炸性混合物，在危险温度或电火花作用下引起爆炸。（2）充油设备（如油侵式电力变压器）在弧光作用下会产生大量可燃气体，使油箱内压力、温度超过允许极限而引起爆炸。10.5.3电气防火和防爆引起电气火灾的主要原因：31防火防爆措施应综合考虑，采取全面措施，主要措施有：①合理选用电气设备。②电气设备安装要符合安装要求，保持必要的防火间距，良好的通风条件。③运行操作遵守操作规程。④电气线路及设备要有相应的保护装置。⑤要定期对电气线路及设备进行维护、检修、检验，保证其在良好状态下运行。⑥要控制可燃易爆物质，排除电气火源，及时排除事故隐患。10.5.3电气防火和防爆32静电电压有时可达几万伏，可能发生电击现象。当发生静电放电形成火花时，可能引起火灾和爆炸。静电会干扰正常生产、影响产品质量。10.5.4静电的防护静电：静止的电荷称为静电。物体中积累的电荷越多电位也就越高。静电的产生：固体物质间相互摩擦会产生静电；物质在受压、撕裂、剥离、拉伸、受热、电解会产生静电；与带电体间感应会产生静电；液体流动、过滤、喷射、灌注、剧烈晃动会产生静电；气体在管道中流动、喷射会产生静电。静电的危害：33（1）限制静电的产生。例如减少摩擦，防止传动皮带打滑，降低气体、粉尘和液体的流速。（2）给静电提供转移和泄漏路径。尽量采用导电材料制造容易产生电的零件。在非导电物质（橡胶、塑料、化纤等）中掺入导电物质，适当增加空气的相对湿度。（3）利用异极性电荷中和静电。（4）采用防静电接地。（5）在静电危险场所工作的人员要穿防静电的服衣服和鞋袜。10.5.4静电的防护防止静电危害的基本方法：限制静电的产生和积累，防止发生静电放电在而引起火花。常用措施：34END