模块一电动机常用控制电路的安装与调试

模块一电动机常用控制电路的安装与调试项目一电动机点动控制电路的分析与安装电动机连续运行控制电路的分析与安装项目二电动机正反转控制电路的分析与安装项目三电动机顺序控制电路的分析与安装项目四电动机降减压启起动控制电路的分析与安装项目五电动机制动控制电路的分析与安装项目六项目一电动机点动控制电路的分析与安装电动机知识回顾一任务导入电动机手动控制电路优点：电路简单缺点：不适合频繁操作，也不安全，操作劳动强度大，并且不能进行远距离自动控制。如何实现自动控制呢？电器对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用，是所有电工器械的简称。我国现行标准将工作在交流50Hz、额定电压1200V及以下和直流额定电压1500V及以下电路中的电器称为低压电器。低压电器种类繁多，它作为基本元器件已广泛用于发电厂、变电所、工矿企业、交通运输和国防工业等电力输配电系统和电力拖动控制系统中。二相关知识随着科学技术的不断发展，低压电器将会沿着体积小、质量轻、安全可靠、使用方便及性价比高的方向发展。（一）低压电器的分类低压电器的品种、规格很多，作用、构造及工作原理各不相同，因而有多种分类方法。学习情境1低压电器的基础知识1．按用途分低压电器按它在电路中所处的地位和作用可分为控制电器和配电电器两大类。2．按动作方式分低压电器按它的动作方式可分为自动电器和手动电器两大类。3．按有无触点分低压电器按它有无触点可分为有触点电器和无触点电器两大类。4．按工作原理分低压电器按它的工作原理可分为电磁式电器和非电量控制电器两大类：电磁式电器由感受部分（即电磁机构）和执行部分（即触点系统）组成。（二）低压电器的基本结构低压电器一般都有两个基本部分，即感受部分和执行部分。感受部分感受外界信号，并做出反应。自控电器的感受部分大多由电磁机构组成；手动电器的感受部分通常为电器的操作手柄。执行部分根据控制指令，执行接通或断开电路的任务。下面简单介绍电磁式低压电器的电磁机构和触头系统。1.电磁机构电磁机构一般由线圈、铁芯及衔铁等几部分组成。按通过线圈的电流种类分有交流电磁机构和直流电磁机构；按电磁机构的形状分有E形和U形两种；按衔铁的运动形式分有拍合式和直动式两大类，如图1-2所示。图1-2常用的电磁机构1—衔铁；2—铁芯；3—线圈（1）铁芯交流电磁机构和直流电磁机构的铁芯（衔铁）有所不同，直流电磁铁由于通入的是直流电，其铁芯不发热，只有线圈发热，因此线圈和铁芯接触以利于散热，线圈形状做成无骨架、瘦高型，以改善自身的散热。交流电磁铁由于通入的是交流电，铁芯中存在磁滞损耗和涡流损耗，线圈和铁芯都发热，所以交流电磁铁的线圈有骨架，使铁芯和线圈隔离并将线圈制成短而厚的矮胖型，以利于铁芯和线圈的散热。铁芯用硅钢片叠加而成，以减少涡流损耗。（2）线圈线圈是电磁机构的心脏，按接入线圈电源种类的不同，可分为直流线圈和交流线圈。根据励磁的需要，线圈可分串联和并联两种，前者称为电流线圈，后者称为电压线圈。电流线圈电压线圈（3）工作原理当线圈中有工作电流通过时，通电线圈产生磁场，于是电磁吸力克服弹簧的反作用力使衔铁与铁芯闭合，由连接机构带动相应的触头动作。（4）短路环的作用当线圈中通以直流电时，气隙磁场感应强度不变，直流电磁铁的电磁吸力为恒值。当线圈中通以交流电时，气隙磁场感应强度为交变量，交流电磁铁的电磁吸力在0和最大值之间变化，会产生剧烈的振动和噪声，因此交流电磁机构一般都有短路环，如图1-4所示，其作用是将磁通分相，使合成后的吸力在任一时刻都大于反力，消除振动和噪声。图1-3接触器短路环示意图1—铁芯；2—短路环2触头系统触头是用来接通或断开电路的，其结构形式有很多种。下面介绍常见的几种分类方式。（1）按其接触形式分触头按其接触形式分为点接触、线接触和面接触3种，如图1-4所示。(a)点接触(b)面接触(c)线接触图1-4常见的触头结构（2）按控制的电路分触头按控制的电路分为主触头和辅助触头。（3）按原始状态分触头按原始状态分为常开触头和常闭触头。。3电弧的产生与熄灭（1）电弧的产生当动、静触头分开瞬间，两触头间距极小，电场强度极大，在高热及强电场的作用下，金属内部的自由电子从阴极表面逸出，奔向阳极。这些自由电子在电场中运动时撞击中性气体分子，使之激励和游离，产生正离子和电子，这些电子在强电场作用下继续向阳极移动。同时撞击其他中性分子，因此，在触头间隙中产生了大量的带电粒子，使气体导电形成了炽热的电子流即电弧。电弧产生高温并有强光，可将触头烧损，并使电路的切断时间延长，严重时可引起事故或火灾。（2）电弧的分类电弧分直流电弧和交流电弧，交流电弧有自然过零点，故其电弧较易熄灭。（3）灭弧的方法①机械灭弧：通过机械将电弧迅速拉长，用于开关电路。②磁吹灭弧：在一个与触头串联的磁吹线圈产生的磁力作用下，电弧被拉长且被吹入由固体介质构成的灭弧罩内，电弧被冷却熄灭。③窄缝灭弧：在电弧形成的磁场、电场力的作用下，将电弧拉长进入灭弧罩的窄缝中，使其分成数段并迅速熄灭，该方式主要用于交流接触器中。④栅片灭弧：当触头分开时，产生的电弧在电场力的作用下被推入一组金属栅片而被分成数段，彼此绝缘的金属片相当于电极，因而就有许多阴阳极压降，对交流电弧来说，在电弧过零时使电弧无法维持而熄灭，交流电器常用栅片灭弧。学习情境2低压断路器低压断路器（又称为自动开关）可用来分配电能、不频繁启动电动机、对供电线路及电动机等进行保护。用于正常情况下的接通和分断操作以及严重过载、短路及欠压等故障时的自动切断电路，在分断故障电流后，一般不需要更换零件，且具有较大的接通和分断能力。因而获得了广泛应用。低压断路器按用途分有配电（照明）、限流、灭磁、漏电保护等几种；按动作时间分有一般型和快速型；按结构分有框架式（万能式DW系列）和塑料外壳式（装置式DZ系列），其实物图如图1-5所示。（a）DW15系列万能式断路器（b）DZ20系列塑料外壳式断路器图1-5各类断路器1．结构低压断路器主要由触头系统、灭弧装置、保护装置、操作机构等组成。低压断路器的触头系统一般由主触头、弧触头和辅助触头组成。灭弧装置采用栅片灭弧方法，灭弧栅一般由长短不同的钢片交叉组成，放置在由绝缘材料组成的灭弧室内，构成低压断路器的灭弧装置。保护装置由各类脱扣器（过流、失电及热脱扣器等）构成，以实现短路、失压、过载等保护功能。低压断路器有较完善的保护装置，但构造复杂，价格较贵，维修麻烦。2．工作原理低压断路器的工作原理如图1-7所示。图1-7低压断路器工作原理图3．常用低压断路器（1）万能式低压断路器它又称敞开式低压断路器，具有绝缘衬底的框架结构底座，所有的构件组装在一起，用于配电网络的保护。主要型号有DW10和DW15两个系列，目前在工厂、企业最常用的是DW10系列，它的额定电压为交流380V、直流440V，额定电流有200A、400A、600A、1000A、1500A、2500A及4000A共7个等级。（2）装置式低压断路器它又称塑料外壳式低压断路器，具有模压绝缘材料制成的封闭型外壳将所有构件组装在一起。用作配电网络的保护和电动机、照明电路及电热器等控制开关。主要型号有DZ5、DZ10、DZ20等系列，DZ5-20表示额定电流为20A的DZ5系列塑壳式低压断路器。低压断路器的型号含义及图形、文字符号如图1-6所示。图1-6低压断路器的型号含义和图形符号4．选型①低压断路器的额定电流和额定电压应大于或等于线路、设备的正常工作电压和工作电流。②低压断路器的极限通断能力应大于或等于电路最大短路电流。③欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压。④过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流。学习情境3熔断器1．熔断器的工作原理和保护特性熔断器是一种结构简单、使用方便、价格低廉的保护电器，广泛用于供电线路和电气设备的短路保护,其实物如图1-8所示。熔断器由熔体和安装熔体的熔断管（或座）等部分组成。熔体是熔断器的核心，通常用低熔点的铅锡合金、锌、铜、银的丝状或片状材料制成，新型的熔体通常设计成灭弧栅状和具有变截面片状结构。当通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间后，电流在熔体上产生的热量使熔体某处熔化而分断电路，从而保护了电路和设备。熔断器熔体熔断的电流值与熔断时间的关系称为熔断器的保护特性曲线，也称为熔断器的安-秒特性，如图1-9所示。图1-9熔断器实物图IfNIt0图1-8熔断器的安-秒特性由特性曲线可以看出，流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。熔体的额定电流IfN是熔体长期工作而不致熔断的电流。熔断器的型号含义和图形符号如图1-10所示。图1-10熔断器的型号含义和图形符号2．特点及用途低压熔断器按形状可分为管式、插入式、螺旋式和羊角保险等；按结构可分为半封闭插入式、无填料封闭管式和有填料封闭管式等。在电气控制系统中经常选用螺旋式熔断器，它有明显的分断指示不用任何工具就可取下或更换熔体等优点。RLS2系列是快速熔断器，用以保护半导体硅整流元件及晶闸管，可取代老产品RLS1系列。RT12、RT15等系列是有填料密封管式熔断器，瓷管两端铜帽上焊有联结板，可直接安装在母线排上，RT12、RT15系列带有熔断指示器，熔断时红色指示器弹出。RT14系列熔断器带有撞击器，熔断时撞击器弹出，既可作熔断信号指示，也可触动微动开关以切断接触器线圈电路，使接触器断电，实现三相电动机的断相保护。3．主要参数低压熔断器的主要参数如下。①额定电压：指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压，其值一般等于或大于电气设备的额定电压。②额定电流：熔断器的额定电流Ige表示熔断器的规格。熔体的额定电流ITe表示熔体在正常工作时不熔断的工作电流。熔体的熔断电流Ib表示使熔体开始熔断的电流，Ib(1.3～2.1)ITe。③极限分断能力（熔断器的断流能力Id）是指熔断器在规定的额定电压和功率因素（或时间常数）的条件下，能分断的最大电流值，在电路中出现的最大电流值一般指短路电流值。所以极限分断能力也反映了熔断器分断短路电流的能力。如果线路电流大于熔断器的断流能力，熔丝熔断时电弧不能熄灭，可能引起爆炸或其他事故。低压熔断器的几个主要参数之间的关系为：IdIbIge≥ITe。3．选型熔断器的选型主要是选择熔断器的形式、额定电流、额定电压以及熔体额定电流。熔断器的额定电压应大于或等于实际电路的工作电压；熔断器额定电流应大于等于所装熔体的额定电流。熔体额定电流的选择是熔断器选择的核心，其选择方法如表1-1所示。学习情境4控制按钮主令电器是用来发布命令、改变控制系统工作状态的电器，它可以直接作用于控制电路，也可以通过电磁式电器的转换对主电路实现控制。由于它是一种专门发号施令的电器，故称为主令电器。主令电器应用广泛，种类繁多，常用的主令电器有按钮开关、位置开关、转换开关、凸轮控制器等。按钮开关俗称按钮，是一种结构简单，应用广泛的主令电器，一般情况下它不直接控制主电路的通断，而在控制电路中发出手动“指令”去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路，也可用来转换各种信号线路与电气连锁线路等。按钮开关的实物图和结构图如图1-11所示，它由按钮帽、复位弹簧、桥式触头和外壳等组成。其图形符号如图1-12所示，其文字符号为SB。图1-11按钮开关1—按钮帽；2—复位弹簧；3—动触头；4—常开触点静触头；5—常闭触点静触头图1-12按钮开关的图形符号按钮开关使用时应注意触头间的清洁，防止油污、杂质进入造成短路或接触不良等事故，在高温下使用的按钮开关应加紧固垫圈或在接线柱螺钉处加绝缘套管。按钮型号的含义如下：主令电器结构型式代号按钮常闭触头数设计序号常开触头数LA其中结构型式代号的含义为：K-开启式，S-防水式，J-紧急式，X-旋钮式，H-保护式，F-防腐式，Y-钥匙式，D-带灯按钮。学习情境5接触器接触器属于控制类电器，是一种适用于远距离频繁接通和分断交直流主电路和控制电路的自动控制电器。接触器按其主触点通过电流种类不同，有直流接触器和交流接触器。其主要控制对象是电动机，也可用于其他电力负载，如电热器、电