电工学第十章

安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（首页）科室:教务科授课时间：课程名称煤矿电工学学时分配总学时:讲授:课程类别必修课(√)选修课()公选课()实验:授课专业井下电钳工授课班级50班课堂讨论:任课教师魏晓丽职称助理讲师习题课:2选用教材煤炭工业出版社机动:教学目的要求教学重点难点重点:难点:参考书目学校审阅意见负责人年月日安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（内页）授课时间：授课章节第一节控制电器教学目的重点与难点教学重点教学难点教学方法讲授法、讲练结合教学手段教学过程时间分配教学内容学时数教学过程设计复习提问组织教学引入新课讲授新课课堂小结布置作业实验思考题及作业题教后感安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注第一节控制电器用来实现电动机的起动、停止、反转和调速等控制过程的电器称为控制电器。矿山常用的控制电器有接触哭器、继电器、转换开关、熔断器等。下面简要介绍它们的有关知识。一、接触器接触器是一种用来接通或切断交、直流主电路或控制电路的自动控制电路。接触器有直流和交流两种。1、直流接触器CZ3型直流接触器主要由铁芯、吸力线圈、衔头、动触头、静触头、灭弧线圈等组成。工作原理：当吸力线圈中通往直流电后，衔铁即被吸上，动、静触头闭合，接通主电路；同时辅助触头分开，切断控制回路。当吸力线圈断电后，衔铁在自重和复位弹簧的作用下返回原位，接触器恢复到正常位置。主触头接在工作回路中，通过的电流较大；而辅助触头接在控制电路中，通过的电流较小，所以主触头比辅助触头粗大。第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注灭弧原理：直流接触器一般采用磁吹式灭弧装置。灭弧圈与主触头串联，当线圈有电时，通过线圈中的铁芯和两边的导磁夹板建立磁通，此磁通通过主触头。电弧电流在这个磁场的作用下产生电磁力而把电弧往外拉长，并迅速移至隔弧罩中冷却熄灭。2、交流接触器交流接触器的全部元件安装在绝缘板上。电磁铁由线圈、铁芯和衔铁组成；主触头、辅助触点由电磁铁通过转轴来带动；L1、L2、L3为电源端子，U、V、W为负荷端子。因为吸力线圈中通过的是交流电，所以由它产生的磁通也是交变的，在每一周期有两次过零值。3、接触器的主要技术参数1）额定电压接触器铭牌上的额定电压是指主触头的额定电压，它还要与被控制的负载回路的额定电压相适应。2）额定电流接触器铭牌上的额定电流是指主触头的额定电流。第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注3）吸力线圈的额定电压交流吸力线圈的额定电压一般为：36、127、220和380V。直流吸力线圈的额定电压一般为24、48、110和220V。二、继电器继电器是一种灵敏的小型自动控制电器。它能反映某些参数的变化（如电流、电压、时间、压力等），并用其触点断开或接通电气回路，达到控制目的。继电器按用途可分为控制断电器、保护继电器、信号继电器；按动作原理可分为电磁式、电子式、感应式、电动机式、热效应式继电器等，最常用的是电磁式；按动作时间可分为瞬时继电器和延时继电器。1、电磁式电流（电压）继电器它由线圈、铁芯、衔铁、触点等组成。当线圈中通过的电流达到动作值时，铁芯对衔铁的吸力超过弹簧的反作用力，使衔铁绕轴转动被吸合，带动动触点动作，触头闭合。当线圈中电流消失或减弱到一定值时，电磁力消失或减弱，衔铁在弹簧的作用第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注下释放，继电器触点断开。继电器分为交流和直流两种：吸力线圈采用直流控制的叫直流继电器；吸力线圈采用交流控制的叫交流继电器。继电器动作电流（电压）值可以通过调整弹簧的反作用力进行整定。这种继电器是瞬时动作的，其动作时间为0.01—0.05s。电流继电器的线圈串联在控制电路上，动作因素是电流，所以，线圈导线比较粗，匝数少。电压继电器的线圈并联在控制电路上，动作因素是电压，所以线圈导线比较细，匝数多。2、电磁式时间继电器时间继电器又称延时继电器，它的特点是：当继电器得到控制信号后，它所带的触点并不立即动作，而要经过一段时间的延时才动作。它可以用在电力拖动系统中，按照一定的次序和时间间隔接通或断开控制电路。继电器的延时，可借助改变静触点的位置（即与动触点的相对位置）来调整。时间的调整范围在刻第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注度上有显示。3、热继电器热继电器主要用于电动机的过载保护。目前应用最广泛的是双金属片式热继电器。JR10系列热继电器的外形及工作原理如图10－7所示。外壳内设有热元件、触点、动作机构，复位按钮和整定电流装置等。热元件是热继电器的主要部件，由双金属片及围绕它四周的电阻丝组成。双金属片是由两种热膨胀系数不同的金属片复合而成的，如铁镍合金和铁镍铬合金。电阻丝一般用康铜、镍铬合金等材料做成。热继电器的整定电流是指热继电器长期不动作的最大电流值，超过此值热继电器应在规定的时间内动作。三、转换开关生产机械有很多需要正反两个方向运转的情况，如煤矿井下采煤机、回柱绞车等。这就需要有能正反方向进行控制的电器。转换开关就是这种控制电器。第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注四、熔断器熔断器是在供电回路保护方面最简单、最常见的保护电器，它可以保证电气设备或线路不受短路电流的损坏。熔断器的种类很多，按电压可分为高压熔断器、低压熔断器；按结构可分为管式、螺旋管式、插式等。熔体是熔断器的主要元件，它可分为丝状或片状。当熔体通过的电流大于其额定电流时，由于电流的热效应，熔体被熔断，切断故障电流，保护了电气设备及线路。熔体的熔断速度与电流的大小有关，当通过熔体的电流小于额定电流的1.25倍时，熔体长时期不会熔断；当电流达到额定电流的2倍时，约经30—40s熔体熔断；电流达到7—8倍额定电流时，熔体瞬时熔断。由此可见，熔断器对短路故障的保护是很有效的，但不易作电动机或线路的过载保护。熔断器的灭弧原理：当线路上出现短路电流时，熔体被熔断，熔断处的纤维管内形成强烈的电弧。纤维管内壁在高温下分解出大量的气体（氢和二氧第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注化碳），这些气体具有很好的灭弧性能，同时使管内压力增大，也促使电弧快速熄灭。熔体额定电流应躲过被保护电路的尖峰电流，否则电流不能正常工作。由于尖峰电流出现的时间很短，而熔件加热至熔断又需要一定的时间，故通常熔体的额定电流取负载额定电流的1.25—1.5倍。五、控制电器元件符号根据用途的不同，电气线路图有原理线路图（或称电气原理图）和安装线路图（又称电气接线图）两种。原理线路图便于分析电路的工作原理，安装线路图则是用于安装、接线和维修。原理线路图中，所有电气回路被展开成为若干条直线段，因此又称为电气展开图。第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（内页）授课时间：授课章节第二节矿用隔爆磁力起动器教学目的重点与难点教学重点教学难点教学方法讲授法、讲练结合教学手段教学过程时间分配教学内容学时数教学过程设计复习提问组织教学引入新课讲授新课课堂小结布置作业实验思考题及作业题教后感安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注第二节矿用隔爆磁力起动器隔爆型磁力起动器是一种组合电器，它主要由隔离开关、接触器、熔断器、过热过流继电器、按钮等组成，所有的电气元件都装在隔爆壳内，用以保护和控制电动机。由于它控制方便，保护较完善，所以煤矿井下得到了广泛的应用。矿用隔爆磁力起动器型号较多，有QC83、QCS83、QC815、QC810、DQBH、DQZBH、QCKB30系列等，其结构和使用方法都大同小异，只是控制和保护方式有所不同。一、QC83－80系列隔爆磁力起动器本系列隔爆磁力起动器，用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井中，控制保护低压电动机。它包括以下型号：QC83－80、QC83－80N、QC83－120、QC83－225。1、QC83－80型隔爆磁力起动器1）结构该起动器所有的元件均装在一个鼓形的隔爆外壳里，外壳装在便于移动的铁橇上。外壳顶部的电第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注源接线盒2内有电源端子L1、L2、L3及控制端子9和13、接地端子PE。接线盒上有进线喇叭口3，配出线口5。外壳在左侧是负荷接线盒6及喇叭口4，盒内有出线端子U、V、W及控制线端子1、2、8、PE等。外壳的右侧有起动按钮1SB和停止按钮2SB各1个，还有操作手把9.在手把和转盖及停止按钮之间有机械联锁装置，即按下2SB，才能转动手把进行换相或切断电源；只有手把扳至中间停止位置，才能打开转盖。起动器内部元件安装在绝缘板上。前面装有交流接触器KM，其线圈电压为36V，带动3个主触点和2个辅助触点；管型熔断器FU用于主电路短路保护。绝缘板后面装有三极隔离开关QS，它有正转、反转和停止3个位置，可进行电动机换相或停电检修操作。单相变压器T的电压为380—660V/36V，为控制回路电源。2、QC83－80N型隔爆磁力起动器这种磁力起动器可用来控制需要经常正、反转的机械，如井下小绞车等。第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注1）结构80N型磁力起动器相当于两个QC83－80型起动器组合在不念旧恶隔爆外壳内，外壳的前后各有1个转盖。起动器本身只有1个停止按钮SB，必须外接1个向前（FW）、向后（BW）、停止（1SB）三连按钮。为了防止相间短路，在2个接触器线圈回路中互串动断连锁触点1KM3和2KM3，构成电气连锁；另外在两组接触器衔铁之间装有连锁杆，即当一接触器吸合时，推动连杆使另一接触器衔铁被撑开，不能再吸合，实现机械连锁。二、DQZBH－300/1140（改进型）真空磁力起动器本起动器可在有瓦斯、煤尘爆炸危险的煤矿中使用，具有失压、短路、过载、过流、断相、漏电闭锁、过电压，真空开关管漏气闭锁等保护；在控制回路发生短路时具有防止自起动功能，并有过载、过流、断相、漏电、漏气和电源运行显示；具有试验开关，可方便地检查控制线路及保护线路。第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注1、结构起动器由橇形底架上的方形隔爆外壳、固定式芯板、折页式芯板及前门等部分组成。外壳又分为接线腔和主腔两个独立的隔爆单元。起动器的外形如图10－16所示。起动器前门为平面止口式，设有机械闭锁装置。开门时，需先按下机壳右侧的停止按钮顶杆，转动隔离换向开关至停止位置，将闭锁螺钉拧入，然后提起起动器左侧固定铰链上的操作手把，将前门向上抬起30mm后，前门即可打开。关门时，用手平提铰链上的操作手把，转动前门即可关闭（转动前门时，注意操作手把抬起的高度，避免操作手把上部凸轮与铰链顶撞）。控制线路使用的导线，千伏级为红色，安全火花回路为蓝色，接地为黑色，其他为白色或别的颜色。千伏级每根导线均套有耐热塑料软管，所有导线两端均套有标着线号的异形套管。第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（内页）授课时间：授课章节第三节采煤机的电气控制教学目的重点与难点教学重点教学难点教学方法讲授法、讲练结合教学手段教学过程时间分配教学内容学时数教学过程设计复习提问组织教学引入新课讲授新课课堂小结布置作业实验思考题及作业题教后感安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注第三节采煤机的电气控制采煤机是工作面主要的生产设备。由于采煤工作面条件恶劣，故对采煤机的控制提出以下要求：（1）应有零电压保护，以防止电动机自起动而造成事故。（2）能在采煤机上远距离停止输送机，以保证生产安全。（3）最好不在工作面内切断负载电流，以免造成爆炸事故。采煤机的控制有有线控制、载波控制等。一、采煤机有线电控系统1、采煤机的单独控制系统图10－18为MLQ1－80型采煤机的控制系统图。它适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的工作面。整个控制系统分为两大部分：图的左边为放在工作面配电点的QC83－225型磁力起动器，右边为采煤机电动机和电控元件。SM为装在采煤机左侧隔爆腔内的管制器，它有正、反、停三个位置，其作用是使采煤机电动机换相，但必须在断电情况