任务1.1 电气控制技术认知

《设备电气控制与PLC技术》项目一电气控制技术认知一、什么是电气控制技术？1、电气控制技术概念电气控制技术是以生产机械的驱动装置——以电动机为控制对象、以电力电子装置为执行机构而组成的电气控制系统，按照给定的规律调节电动机的转速，使之满足生产工艺的最佳要求的一种技术，具有提高效率、降低能耗、提高产品质量、降低劳动强度的效果。机床电梯洗衣机动车一、什么是电气控制技术？C620机床动画一、什么是电气控制技术？C620车床控制电路动画一、什么是电气控制技术？1、电动机：实现电能和机械能之间的转换。2、传动机构：传递动力、实现速度和运动方式的变换。3、控制装置：自动控制电动机的起动、制动、发转、同步及自动恒速等。生产机构自动控制设备电动机传动机构电源2、电力拖动电力拖动：以电动机为动力来拖动生产机械的拖动方式即电力拖动。一、什么是电气控制技术？电力拖动的优点：1、能量远距离传输简单、经济、方便。2、效率高，电动机种类和形式很多，具有各种运行特性，可以满足不同类型生产机械的需要。3、具有很好的起动、制动、反向和调速性能。4、易于远近距离的测控。二、如何运用电气控制技术？如何用为什么学如何学三、电机基础知识1、电机概念电机是以电磁感应原理和电磁力定律为基本工作原理制成的一种旋转电器，能将电能转换成机械能或将机械能转换成电能。2、电机分类电机变压器直流电机直流发电机直流电动机交流电机同步电机同步发电机同步电动机异步电机异步发电机异步电动机控制电机伺服电动机步进电动机测速发电机磁感应强度B——描述磁场强弱及方向的物理量，单位：特斯拉(T)。磁感线的回转方向和电流方向之间的关系遵守右手螺旋法则，简称“右手法则”。磁感线总是闭合的，既无起点，也无终点。磁感线不会相交，因为磁场中每一点的磁感应强度的方向都是确定的、唯一的。3、磁场的基本概念三、电机基础知识1）磁感应强度2）磁通量磁通量——穿过某一截面的磁感应强度的通量表示为：在均匀磁场中，如果截面与垂直，则上式变为：在国际单位制中的单位名称为韦[伯]，单位符号Wb。sdSBBS三、电机基础知识4、磁场的基本定律电磁感应原理——变化的磁场会产生电场，使导体中产生感应电动势。在电机中电磁感应现象有两种形式：①导线与磁场有相对运动，导线切割磁力线时，导线内产生感应电动势。称之为切割电动势,也称运动电势；②交链线圈的磁通发生变化时，线圈内产生感应电动势，称之为变压器电势。1）电磁感应原理Blve电磁力F=BIL（左手法则）电机的电磁转矩等于电磁功率除以机械角速度。2）电磁力定律三、电机基础知识四、直流电动机结构及原理直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。1、直流电动机工作原理定子转子主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成换向磁极：改善换向性能。电刷装置：与换向片配合,完成直流与交流的互换。机座和端盖：起支撑和固定作用。电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。换向器：与电刷装置配合,完成直流与交流的互换。转轴轴承2、直流电动机的基本结构四、直流电动机结构及原理图5-3直流电机基本结构四、直流电动机结构及原理（1）主磁极主磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极由主磁极铁心和励磁绕组两部分组成。铁心一般用0.5mm～1.5mm厚的硅钢板冲片叠压铆紧而成，分为极身和极靴两部分，上面套励磁绕组的部分称为极身，下面扩宽的部分称为极靴，极靴宽于极身，既可以调整气隙中磁场的分布，又便于固定励磁绕组。励磁绕组用绝缘铜线绕制而成，套在主磁极铁心上。整个主磁极用螺钉固定在机座上。机座主极换向极电枢机座极身励磁线圈极靴框架电枢图5-4直流电机定子剖面结构四、直流电动机结构及原理2）换向极换向极的作用是改善换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的换向火花，一般装在两个相邻主磁极之间，由换向极铁心和换向极绕组组成。换向极绕组用绝缘导线绕制而成，套在换向极铁心上，换向极的数目与主磁极相等。机座主极换向极电枢机座极身励磁线圈极靴框架电枢图5-4直流电机定子剖面结构四、直流电动机结构及原理3）机座电机定子的外壳称为机座。机座的作用有两个：一是用来固定主磁极、换向极。二是机座本身也是磁路的一部分，借以构成磁极之间磁的通路，磁通通过的部分称为磁轭。为保证机座具有足够的机械强度和良好的导磁性能，一般为铸钢件或由钢板焊接而成。4）电刷装置电刷装置是用来引入或引出直流电压和直流电流的。电刷装置由电刷、刷握、刷杆和刷杆座等组成。电刷放在刷握内，用弹簧压紧，使电刷与换向器之间有良好的滑动接触，刷握固定在刷杆上，刷杆装在圆环形的刷杆座上，相互之间必须绝缘。刷杆座装在端盖或轴承内盖上，圆周位置可以调整，调好以后加以固定。四、直流电动机结构及原理5）电枢铁心电枢铁心是主磁路的主要部分，同时用以嵌放电枢绕组。一般电枢铁心采用由0.5mm厚的硅钢片冲制而成的冲片叠压而成，以降低电机运行时电枢铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗。叠成的铁心固定在转轴或转子支架上。铁心的外圆开有电枢槽，槽内嵌放电枢绕组。四、直流电动机结构及原理6）电枢绕组电枢绕组的作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量变换的关键部件，所以叫电枢。它是由许多线圈按一定规律连接而成，线圈采用高强度漆包线或玻璃丝包扁铜线绕成，不同线圈的线圈边分上下两层嵌放在电枢槽中，线圈与铁心之间以及上、下两层线圈边之间都必须妥善绝缘。为防止离心力将线圈边甩出槽外，槽口用槽楔固定。线圈伸出槽外的端接部分用热固性无纬玻璃带进行绑扎。7）换向器在直流电动机中，换向器配以电刷，能将外加直流电源转换为电枢线圈中的交变电流，使电磁转矩的方向恒定不变；在直流发电机中，换向器配以电刷，能将电枢线圈中感应产生的交变电动势转换为正、负电刷上引出的直流电动势。换向器是由许多换向片组成的圆柱体，换向片之间用云母片绝缘。云母片V形套筒换向片连接片四、直流电动机结构及原理8）转轴转轴起转子旋转的支撑作用，需有一定的机械强度和刚度，一般用圆钢加工而成。1）额定容量（额定功率）PN指电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机的输出功率，以“W”为量纲单位。2）额定电压UN指额定状态下电枢出线端的电压，以“V”为单位。3）额定电流IN指电机在额定电压、额定功率时的电枢电流值，以“A”为单位。4）额定转速nN指额定状态下运行时转子的转速，以r/min为单位。3、直流电动机的铭牌数据四、直流电动机结构及原理1、三相异步电动机的基本结构1）定子部分2）转子部分五、三相异步电动机结构及原理1）定子异步电机的定子主要包括定子铁心、定子绕组和机座。定子铁心：电机主磁路的组成部分，并嵌放定子绕组。定子铁心由厚度为0.5mm的硅钢片叠装而成。为了嵌放定子绕组，在定子冲片内圆周上均匀地冲制若干个形状相同的槽。定子绕组：构成电路部分。其作用是产生感应电动势、流过电流、实现机电能量转换。五、三相异步电动机结构及原理定子铁心的槽形主要有三种：半闭口槽适用于小型异步电机，其绕组是用圆导线绕成的。半开口槽适用于低压中型异步电机，其绕组是成型线圈。开口槽适用于高压大中型异步电机，其绕组是用绝缘带包扎并浸漆处理过的成型线圈。五、三相异步电动机结构及原理鼠笼式转子铁心2）转子异步电机的转子主要包括转子铁心、转子绕组和转轴。转子铁心：电机主磁路的组成部分，并放置转子绕组。由厚度为0.5mm的硅钢片叠装而成，在转子外圆周上冲制均匀分布的形状相同的槽。转子绕组：构成电路部分。转子绕组有两种结构型式：笼型绕组和绕线型绕组。转轴：支撑转子铁心和输出、输入机械转矩。五、三相异步电动机结构及原理鼠笼型绕组：在转子铁心均匀分布的每个槽内各放置一根导体，在铁心两端放置两个端环，分别把所有的导体伸出槽外部分与端环联接起来。这种笼型绕组一般为铝浇铸的，对中大型电机为减小损耗、提高效率，往往采用铜条焊接而成。五、三相异步电动机结构及原理绕线型绕组：与定子绕组具有相同极数的三相对称绕组。一般接成星形。将三相绕组的三个引出线分别接到转轴上三个滑环上，再通过电刷与外电路接通。绕线型转子的特点是可以通过滑环电刷在转子回路中接入附加电阻，以改善电动机的起动性能、调节转速。1）旋转磁场的产生感应电动机的旋转磁场是由装在定子铁心上的三相绕组，通入对称的三相电流而产生的。2、异步电动机的基本工作原理五、三相异步电动机结构及原理在某种因素的作用下，使磁极以n1的速度逆时针方向旋转，形成一个旋转磁场，转子导体就会切割磁力线而感应电动势e。用右手定则可以判定。三相感应电动机的工作原理在感应电动势的作用下，导体中就有电流i，若不计电动势与电流的相位差，则电流i与电动势e同方向。载流导体在磁场中将受到一电磁力的作用，由左手定则可以判定电磁力F的方向。由电磁力F所形成的电磁转矩T使转子以n的速度旋转，旋转方向与磁场的旋转方向相同。即感应电动机的基本工作原理。2.异步电动机的基本工作原理五、三相异步电动机结构及原理感应电动机在铭牌上表明的主要额定值：额定容量PN：指转轴上输出机械功率，单位是kW.额定电压UN：指加在定子绕组上的线电压，单位V、kV。额定电流IN：指输入定子绕组的线电流，单位是A。额定转速nN：单位是转/分（r/min）。额定频率fN：指电动机所接电源的频率，单位是Hz。为50Hz。绝缘等级：绝缘等级决定了电动机的容许温升，有时也不标明绝缘等级而直接标明容许温升。接法：用Y或△表示。表示在额定运行时，定子绕组应采用的联接方式。若是绕线转子感应电动机，则还应有：转子绕组的开路电压：指转子接额定电压，转子绕组开路时转子线电压，单位是V。转子绕组的额定电流：单位是A。1)额定值3、三相异步电动机的额定值和主要系列五、三相异步电动机结构及原理•铭牌上除了上述的额定数据外，还表明了电动机的型号，型号一般用来表示电动机的种类和几何尺寸的大小等。•中心高表示电动机的直径大小•防护形式的数字数字越大，表示防护的能力越强。•对于系列电动机，铭牌上有时也不标防护型式。五、三相异步电动机结构及原理•Y系列是一般用途的小型笼型电动机系列，取代了原先的JO2系列。额定电压为380V，额定频率为50Hz，功率范围为（0.55-90）kW，同步转速为（70-3000）r/min，外壳防护型式为IP44和IP23两种，B级绝缘。•JDO2系列该系列是小型三相多速感应电动机系列。它主要用于各式机床以及起重传动设备等需要多种速度的传动装置。•JR系列该系列是中型防护式三相绕线转子感应电动机系列，容量为（45-410）kW。•YR系列是一种大型三相绕线子感应电动机系列，容量为（250-2500）kW，主要用于冶金工业和矿山中。2）异步电动机的主要系列五、三相异步电动机结构及原理五、三相异步电动机结构及原理三相感应电动机的接线板4、三相异步电动机接线方法六、电气元件认知七、电气图纸认知八、电气接线规范