电子气动实习教案（A）-222180188198

1电子气动实习教案（A）工程训练中心2008年11月2电子气动实习教案（A）适用专业：机械、电子各专业一、目的与要求1、了解电气基础与用电安全知识；2、了解常用低压电气元件，掌握一般电气控制原理及简单应用；3、了解气动技术的特点，了解气动元件与相关电气控制元件的工作原理；4、掌握电子气动系统的工作原理，能搭建简单电气控制气动系统。二、教学设备电气控制试验台、气动实验台三、时间及进行方式四、教学内容、方法及步骤单元教学内容时间（学时）地点教学方式单元1电气安全与工具基本知识0.5教3讲授、录像单元2低压电气元件、电气控制原理及应用2教3讲授、录像单元3气动元件与电气控制元件的工作原理1教3讲授、录像单元4电子气动操作训练8教3学生操作单元5总结、考评0.5教3讲评合计12教学内容知识点备注单元1、电气安全与工具基本知识（0.5学时）1.电气安全（0.5学时）电气安全常规要求：任何时候不经允许不准触及现场动力；柜及操作台内的铜排与电线；注意冲洗设备时不要冲到电机；电柜等电气设备上；无工作关系不准进入电气配电房；高压室及变压器室；不准开启挂有全安标示牌；停电牌的设备；按规范执行停送电步骤,认真填写好维修停电申请单；进入烘缸、浆池等密闭容器内检修必须使用36V以下的安全电压，移动的电气必须要有保护接地及安装漏电开关；发生电气火灾时应使用的灭火机有1211、干粉和二氧化碳灭火机，不能用泡沫灭火机。安全措施：保护接地、保护接零、安全标识牌、安全距离等。2.触电种类介绍：单相触电：当人的一只手接触到一相带电体时，就会发主单相触电，这种融电事故约占总触电事故的75%以上。当低压电网中性点接地时，作用于人体的电压达220V。二相触电：当人的两只手同时接触两相带电的导线时，不论低压电网的中性点是否接地，都会发生两相触电事故。此时作用于人体的电压达到380V。3跨步电压触电：当带电的电线断落在地面上（或接地点通过电质时），地表面上即呈现电位，电位随接地点距离而下降，但人或耕畜的脚与脚之间同时踩在带有不同电位的地表面两点时，会引起跨步电压触电，其最大值可达160V。发生这种触电事故的次数虽然不很多，但因此类触电而电死耕畜的事故常有发生，人们遇到这种危险场合，应立刻合拢双脚跳出接地点20m之外，这就可以保障人身安全。触电现场处理方法：1.脱离电源；2.对症救治。单元2、低压电气元件、电气控制原理及应用（2学时）1.电气常识介绍（0.5学时）1.电路的概念：电路是由电源、负载加连接导线组成，以及附加开关控制电路的通断2.电气控制的概念：通过各种电气元件组成的系统对电路中能量的变化进行控制。3.我国供配电体系介绍：工频交流电概念：三相交流电是指由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120°角的交流电路组成的电力系统，叫三相交流电，频率通常为50赫兹，相电压为380伏（工频）。三相四线制低压配电系统概念：在低压配电网中，输电线路一般采用三相四线制，其中三条线路分别代表A,B,C三相，我们通常用黄、绿、红来区分表示，不分裂，另一条是中性线N。故称三相四线制。三相四线制中三相之间的电压叫线电压380V，每相和零线之间的电压叫相电压。线电压等于根号3倍的相电压，所以相电压=线电压/根号3=380/√3=219.39V，通常说为220V。供配电系统体系和电压分级制度：高压、低压、安全电压（国际电工委员会（IEC）规定安全电压限定值为50伏。国家标准《安全电压》（GB3805——83）规定我国安全电压额定值的等级为42V、36V、24V、12V和6V，应根据作业场所、操作员条件、使用方式、供电方式、线路状况等因素选用。）2.常用低压电气元件介绍（1学时）1.主令电器元件（简单介绍）：控制按钮、行程开关、转换开关2.开关电器元件（详细介绍）：自动空气开关：自动开关又称自动空气断路器。当电路发生严重过载、短路以及失压等故障时能自动切断电路，有效地保护串接在其后的电气设备．在正常条件下，也可用于不频繁地接通和断开电路及控制电动机，因此自动开关是低压线路中常用的具有齐备保护功能的控制电器。由于自动开关具有可以操作、动作值可调、分断能力较高，以及动作后一般不需要更换牢部件等优点．因此得到了广泛应用。通过工作原理图分别介绍各种保护原理。交流接触器：电磁式的接触器是利用电磁吸力的作用使主触点闭合或断开电动机电路或负载电路的控制电器。用它可以实现频繁的远距离操作，它具有比工作电流大数倍的接通相分断能力。接触器最主要的用途还是控制电动机的启动、正反转、制动和调速等。因此，它是电力拖动控制系统中员重要的也是最常用的控制电器。通过结构原理图介绍接触器动作4过程中触点的变化和灭弧方法。各种继电器（简单介绍）：时间继电器、中间继电器、热继电器、速度继电器、温度继电器、压力继电器、固态继电器等。其他电气元件（简单介绍）：熔断器、电磁铁等。3.典型电控系统分析以三相异步交流电动机的全电压单向启动控制电路为例。介绍电气原理图的相关知识，控制原理。按照电气原理图怎样连接电气元件。为学生操作进行理论准备。单元3、气动元件与电气控制元件的工作原理（1学时）1.气动技术概述1.气动的工作原理气动（PNEUMATIC）是“气动技术”或“气压传动与控制”的简称。气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或控制的工程技术。它是实现各种生产控制、自动控制的重要手段。现以客车门开关机构来说明气动技术的工作原理。它是利用压缩空气来驱动气缸从而带动门的开关，当气缸活塞杆伸出，门就关上；气缸活塞杆收缩，门就打开。可以把气动系统的基本组成归纳如下。(1)、气源装置主要是提供洁净、干燥的压缩空气。(2)、执行元件是将气体的压力能转换成机械能的一种能量转换装置。它包括实现直线往复运动的气缸和实现连续回转运动或摆动的气马达或摆动马达等。(3)、控制元件用来调节和控制压缩空气的压力、流量和流动方向，使执行机构按要求的程序和性能工作。以控制方式而言，有纯气动控制和气动—电气控制之分。(4)、辅助元件连接元件之间所需的一些元件，以及系统进行消声、冷却、测量等方面的一些元件。2.气压传动的优缺点气压传动具有以下独特的优点：(1)、空气作为气压传动的工作介质，取之不尽，来源方便，用过以后直接排入大气，不会污染环境。(2)、工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、辐射、强磁、振动、冲击等恶劣的环境中，气压传动系统工作都是安全可靠的。(3)、空气粘度小，流动阻力小，便于介质集中供应和远距离输送。(4)、气动控制动作迅速，反应快，可在较短的时间内达到所需的压力和速度。(5)、气动元件结构简单，易于加工，使用寿命长，可靠性高，易于实现标准化、系列化、通用化。当然，由于气动技术是以压缩空气作为工作介质，必然存在一些缺点：(1)、由于空气压缩性大，气缸的动作速度易随外加负载的变化而变化，稳定性差，给位置和速度控制带来较大影响。(2)、目前气动系统的压力级(一般小于0.8MPa)不高，总的输出力不大。(3)、工作介质(空气)没有润滑性，系统中必须采取措施进行给油润5滑。(4)、噪声大，一般需要加装消声器。当前的自动化系统中，气动技术虽然发展历史不长，但由于其优越的特性，其应用范围已越来越广泛。在自动化生产线，尤其是在汽车制造业、电子半导体制造业等工业生产领域有着广泛的应用。1980年，气动产品产量约占整个流体工程产量的20%，到了1999年，已经上升到32%。气动技术的控制方式多种多样，适应于不同的工艺环境，从由气动逻辑元件或气控阀组成的纯气动控制，到由电气技术参与的电—气控制，直到目前的PLC（可编程逻辑控制器）控制。电—气控制主要由继电器回路控制发展而来，其主要特点是用“电—信号”和“电—控制元件”来取代“气—信号”和“气—控制元件”，其可操作性和效率远远高于“纯气动控制”。同时，该控制方法也适用于PLC控制，使庞大、复杂、多变的气动系统的控制简单明了，使程序的编制、修改变得容易。2.气动主要元件1、气缸气动执行元件是以压缩空气为动力源，将气体的压力能再转化为机械能的装置，用来实现既定的动作。它主要有气缸和气马达。前者作直线运动，后者作旋转运动。(1)单作用气缸在压缩空气作用下，单作用气缸活塞杆伸出，当无压缩空气时，缸的活塞杆在弹簧力作用下回缩。气缸活塞上永久磁环可用于驱动磁感应传感器动作。对于单作用气缸来说，压缩空气仅作用在气缸活塞的一侧，另一侧则与大气相通。气缸只在一个方向上做功，气缸活塞在复位弹簧或外力作用下复位。在无负载情况下，弹簧力使气缸活塞以较快速度回到初始位置。复位力大小由弹簧自由长度决定。单作用气缸具有一个进气口和一个出气口。出气口必须洁净，以保证气缸活塞运动时无故障。a)结构原理图b)实物图图3-2单作用气缸（2）双作用气缸如图所示。气缸两个方向的运动都是通过气压传动进行的，气缸的内6部结构如图所示，它的两端具有缓冲。在气缸轴套前端有一个防尘环，以防止灰尘等杂质进入气缸腔内。前缸盖上安装的密封圈用于活塞杆密封，轴套可为气缸活塞杆导向，其由烧结金属或涂塑金属制成。指出缸体、活塞、缸盖、活塞密封、活塞杆、轴套和防尘环。在压缩空气作用下，：双作用气缸活塞杆既可以伸出，也可以回缩。通过缓冲调节装置，可以调节其终端缓冲。a)结构原理图b)实物图图3-3单作用气缸2、方向控制阀换向阀的控制端的控制形式有很多种，比如电压、气压、机械压力等，在叙说某个换向阀时，需要加上控制形式的说明，比如“单电控”、“双电控”等。后面所涉及的方向控制阀都是采用电磁力来获得轴向力使阀芯迅速移动来实现阀的切换以控制气流的流动方向，称为电磁控制换向阀。（1）单电控二位三通阀二位三五通的含义是有两个确定的工作状态（两个工作位置）并且总共有五个通气口。同理如果有三个确定的工作状态，并且有五个通气口，那么就是三位五通阀。图所示为单电控二位三通电磁阀的工作原理图。它只有一个电磁铁。中图为常态情况，即激励线圈不通电，此时阀在复位弹簧的作用下处于左端位置。其通路状态为A与T相通，A口排气。当通电时，电磁铁1推动阀芯向右移动，气路换向，其通路为P与A相通，A口进气所示。右图为其图形符号。a)工作原理图7b)实物图图3-4单电控二位三通阀（2）双电控二位五通阀图为双电控二位五通阀的工作原理图。它有两个电磁铁，当右线圈通电、左线圈断电时，阀芯被推向右端，其通路状态是P与A、B与T2相通，A口进气、B口排气。当右线圈断电时，阀芯仍处于原有状态，即具有记忆性。当电磁左线圈通电、右断电时，阀芯被推向左端，其通路状态是P与B、A与T1相通，B口进气、A口排气。若电磁线圈断电，气流通路仍保持原状态。a)工作原理图b)实物图图3-5双电控二位五通阀8单元4、电子气动操作训练1（3学时）用按钮和接触器控制电动机单向点动和连续工作电路的安装1.训练目的a)通过一个由按钮和接触器组成的电动机单向运转电路的设计，掌握继电器—接触器控制电路的基本设计方法；b)学会安装按钮和接触器控制的电动机单向运转控制电路，了解自锁触点的概念；c)训练电控系统安装和接线基本技能；d)继电器—接触器控制电路常见故障的分析排除。2.工具器材万用表、螺丝刀、钢丝钳、尖嘴钳、电工刀、试电笔等常用电工工具一套，交流接触器、热继电器、熔断器、隔离开关、常开按钮、常闭按钮、电动机、导线等若干。3.训练步骤a)根据所给元器件设计一个用按钮和接触器控制的电动机单向点动运行控制电路。b)清理并检测所需元器件，将元器件型号、规格、质量检查情况记入实训报告中。c)在事先准备的配电板上，参照设计图纸布置元件，然后接好线路，画出元器件安装布置图。d)在已安装完工经检查合格的电路上，通电运行，如有故障，需仔细观察故障现象，并将故障现象及排除方法记入实训报告中。e)在点动控制电路基础上加入自锁触点，设计电动机连续工作的电路。f)连接自锁触点，经检查合格后，通电运行，观察自锁触点的作用。g)完成实训报告。单元4、电子气动操作训练2（2学时）三相异步电动机正反转控制电路的安装1.训练目的a)学会安装相异步电动机正反转