模塊一 低壓電氣控制系統(tǒng)設計與應用

1、模塊一模塊一 低壓電氣控制系統(tǒng)設計與低壓電氣控制系統(tǒng)設計與應用應用項目項目1 典型電氣控制線路典型電氣控制線路項目項目1 典型電氣控制線路典型電氣控制線路v一、項目要求一、項目要求v本項目將以CA6140車床和X62W型銑床控制系統(tǒng)為對象，學習三相異步電動機的起動、運行、調速、制動的基本控制線路和常見的保護環(huán)節(jié)等。項目項目1 典型電氣控制線路典型電氣控制線路v二、項目分析二、項目分析v本項目是電氣控制技術的入門學習，根據(jù)機床控制系統(tǒng)的要求，分解為4個任務來完成。v任務1：三相異步電動機起動控制線路的安裝與調試v任務2：三相異步電動機正、反轉控制電路的安裝與調試v任務3：機床工作臺的自動往返控制

2、線路的安裝與調試v任務4：三相異步電動機順序控制線路與兩地控制線路的安裝與調試v任務5：三相異步電動機降壓啟動控制電路的安裝與調試v任務6：三相異步電動機的制動控制電路安裝與調試任務任務1：三相異步電動機起動控制線：三相異步電動機起動控制線路的安裝與調試路的安裝與調試v任務目標任務目標v1、了解常用的低壓電器的基本工作原理和結構特點。v2、掌握三相異步電動機直接啟動控制線路的工作原理。v3、掌握三相異步電動機直接起動控制線路的安裝過程和工藝要 任務任務1：三相異步電動機起動控制線：三相異步電動機起動控制線路的安裝與調試路的安裝與調試v任務分析任務分析vCA6140車床和X62W型銑床控制系統(tǒng)的

3、主軸的旋轉，刀架的移動和冷卻液都是靠電動機的來拖動的，因此我們要了解如何使電動機運轉的原理；熟悉電動機運轉各種控制線路的構成和工作原理，并會安裝和檢修各運轉的控制線路。 任務任務1：三相異步電動機起動控制線：三相異步電動機起動控制線路的安裝與調試路的安裝與調試v基本知識基本知識v一、低壓電器基本知識一、低壓電器基本知識 v電器在實際電路中的工作電壓有高低之分，工作于不同電壓下的電器可分為高壓電器和低壓電器兩大類，凡工作在交流電壓 1200V 及以下，或直流電壓 1500V 及以下電路中的電器稱為低壓電器。 v低壓電器種類繁多，分類方法有很多種。 一、低壓電器基本知識一、低壓電器基本知識 v1、

4、按動作方式分 v（1）手動控制電器：依靠外力（如人工）直接操作來進行切換的電器，如刀開關、按鈕等。 v（2）自動控制電器：依靠指令或物理量（如電流、電壓、時間、速度等）變化而自動動作的電器，如接觸器、繼電器等。 一、低壓電器基本知識一、低壓電器基本知識v2、按用途分 v（1）低壓控制電器：主要在低壓配電系統(tǒng)及動力設備中起控制作用，控制電路的接通、分斷以及電動機的各種運行狀態(tài)，如刀開關、接觸器、按鈕等。 v（2）低壓保護電器：主要在低壓配電系統(tǒng)及動力設備中起保護作用，保護電源和線路或電動機，使他們不至于在短路狀態(tài)和過載狀態(tài)下運行，如熔斷器、熱繼電器等。 一、低壓電器基本知識一、低壓電器基本知識v

5、3、按低壓電器有無觸頭的結構特點分 v可分為有觸頭電器和無觸頭電器。目前有觸頭電器仍占多數(shù)，隨著電子技術的發(fā)展，無觸頭電器的應用會日趨廣泛。 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v(一) 刀開關 v刀開關又稱開啟式負荷開關，它是手動控制電器。刀開關是一種結構最簡單且應用最廣泛的低壓電器，常用來作為電源的引入開關或隔離開關，也可用于小容量的三相異步電動機不頻繁地起動或停止的控制。 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v1、刀開關的結構 v圖1-1實物圖、結構示意圖和符號v刀開關又有開啟式負荷開關和封閉式負荷開關之分，以開啟式負荷開關為例，它的實物圖、結構示意圖和符號如圖1-1所示。 二、涉及元器

6、件介紹二、涉及元器件介紹帶保險絲的刀開關 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v2、刀開關的選擇與使用 v（1）刀開關的選擇 v 用于照明或電熱負載時，負荷開關的額定電流等于或大于被控制電路中各負載額定電流之和。 v 用于電動機負載時，開啟式負荷開關的額定電流一般為電動機額定電流的3倍；封閉式負荷開關的額定電流一般為電動機額定電流的1.5倍 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v（2）刀開關的使用 v 負荷開關應垂直安裝在控制屏或開關板上使用。 v 對負荷開關接線時，電源進線和出線不能接反。開啟式負荷開關的上接線端應接電源進線，負載則接在下接線端，便于更換熔絲。 v 封閉式負荷開關的外殼應可靠

7、的接地，防止意外漏電使操作者發(fā)生觸電事故。 v 更換熔絲應在開關斷開的情況下進行，且應更換與原規(guī)格相同的熔絲 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v3、型號含義 v型號含義 v（二）組合開關 v組合開關又稱轉換開關，作為控制電器，常用于交流380V以下，直流220V以下的電氣線路中，手動不頻繁地接通或分斷電路，也可控制小容量交、直流電動機的正反轉、星三角起動和變速換向等。它的種類很多，有單極、雙極、三級和四極等種。常用的是三極的組合開關，其外形、符號如圖1-3所示。圖1-3 組合開關的圖形符號（a）單極 （b） 三極二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v1、組合開關的結構與工作原理 二、涉及元

8、器件介紹二、涉及元器件介紹v2、組合開關的選擇與使用 v（1）組合開關的選擇 v用于照明或電熱電路時，組合開關的額定電流應等于或大于被控制電路中各負載電流的總和。 v用于電動機電路時，組合開關的額定電流一般取電動機額定電流的1.52.5倍。 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v（2）組合開關的使用 v組合開關的通斷能力較低，當用于控制電動機作可逆運轉時，必須在電動機完全停止轉動后，才能反向接通。 v當操作頻率過高或負載的功率因數(shù)較低時，轉換開關要降低容量使用，否則會影響開關壽命 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v3、型號含義 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v（三）自動空氣開關v自動

9、空氣開關又稱自動開關或自動空氣斷路器。它既是控制電器，同時又具有保護電器的功能。當電路中發(fā)生短路、過載、失壓等故障時，能自動切斷電路。在正常情況下也可用作不頻繁地接通和斷開電路或控制電動機。它的外形、結構示意圖和符號，如圖1-5所示 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v1、工作原理 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v2、自動空氣開關的選擇和使用 v（1）自動空氣開關的選擇 v 自動空氣開關的額定工作電壓電路額定電壓 v 自動空氣開關的額定電流電路計算負載電流 v 熱脫扣器的整定電流=所控制負載的額定電流 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v（2）自動空氣開關的使用 v當斷路器與熔斷器配

10、合使用時，熔斷器應裝于斷路器之前，以保證使用安全。 v電磁脫扣器的整定值不允許隨意更動，使用一段時間后應檢查其動作的準確性。 v斷路器在分斷短路電流后，應在切除前級電源的情況下及時檢查觸頭。如有嚴重的電灼痕跡，可用干布擦去；若發(fā)現(xiàn)觸頭燒毛，可用砂紙或細銼小心修整。 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v3、自動空氣開關的型號含義 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v（四）按鈕 v按鈕是一種手動電器，通常用來接通或斷開小電流控制的電路。它不直接去控制主電路的通斷，而是在控制電路中發(fā)出“指令”去控制接觸器、繼電器等電器，再由它們去控制主電路。二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v按鈕一般有按鈕帽

11、、復位彈簧、動觸點、靜觸點和外殼等組成。 v按鈕根據(jù)觸點結構的不同，可分為常開按鈕、常閉按鈕，以及將常開和常閉封裝在一起的復合按鈕等幾種。圖1-6為按鈕結構示意圖及符號。 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v1、工作原理v除了這種常見的直上直下的操作形式即撳鈕式按鈕之外，還有自鎖式、緊急式、鑰匙式和旋鈕式按鈕，圖1-7為這些按鈕的外形。 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v2、按鈕的選用： v 根據(jù)使用場合，選擇按鈕的型號和型式。 v 按工作狀態(tài)指示和工作情況的要求，選擇按鈕和指示燈的顏色。 v 按控制回路的需要，確定按鈕的觸點形式和觸點的組數(shù)。 v 按鈕用于高溫場合時，易使塑料變形老化而

12、導致松動，引起接線螺釘間相碰短路，可在接線螺釘處加套絕緣塑料管來防止短路。 v 帶指示燈的按鈕因燈泡發(fā)熱，長期使用易使塑料燈罩變形，應降低燈泡電壓，延長使用壽命。 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v型號含義(以LAY1系列為例) 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v（五）熔斷器 v熔斷器是一種廣泛應用的最簡單有效的保護電器。常在低壓電路和電動機控制電路中起過載保護和短路保護。它串聯(lián)在電路中，當通過的電流大于規(guī)定值時，使熔體熔化而自動分斷電路。 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v熔斷器有管式、插入式、螺旋式卡式等幾種形式，其中部分熔斷器的外形和符號如圖1-8所示 二、涉及元器件介紹二、

13、涉及元器件介紹v1、熔斷器的工作原理 v熔斷器的主要元件是熔體，它是熔斷器的核心部分，常做成絲狀或片狀。在小電流電路中，常用鉛錫合金和鋅等低熔點金屬做成圓截面熔絲；在大電流電路中則用銀、銅等較高熔點的金屬作成薄片，便于滅弧。 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v2、熔斷器的選擇與使用 v（1）熔斷器的選擇 v選擇熔斷器時，主要是正確選擇熔斷器的類型和熔體的額定電流。 v應根據(jù)使用場合選擇熔斷器的類型。電網(wǎng)配電一般用管式熔斷器；電動機保護一般用螺旋式熔斷器； 照明電路一般用瓷插熔斷器； 保護可控硅元件則應選擇快速熔斷器。 v熔體額定電流的選擇 va.對于變壓器、電爐和照明等負載，熔體的額定電流

14、應略大于或等于負載電流。vb.對于輸配電線路，熔體的額定電流應略大于或等于線路的安全電流。 vc.對電動機負載，熔體的額定電流應等于電動機額定電流的1.52.5倍。 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v（2）熔斷器的使用 v（1）對不同性質的負載，如照明電路、電動機電路的主電路和控制電路等，應分別保護，并裝設單獨的熔斷器。 v（2）安裝螺旋式熔斷器時，必須注意將電源線接到瓷底座的下接線端（即低進高出的原則），以保證安全。 v（3）瓷插式熔斷器安裝熔絲時，熔絲應順著螺釘旋緊方向繞過去，同時應注意不要劃傷熔絲，也不要把熔絲繃緊，以免減小熔絲截面尺寸或插斷熔絲。 v（4）更換熔體時應切斷電源，并應

15、換上相同額定電流的熔體。 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v3、熔斷器的型號含義 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v(六)交流接觸器 v接觸器是一種電磁式的自動切換電器,適用于遠距離頻繁地接通或斷開交直流主電路及大容量的控制電路。其主要控制對象是電動機，也可控制其他負載。 觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭 常開觸頭（動合觸頭） 常閉觸頭（動斷觸頭）電磁系統(tǒng)：動、靜鐵芯，吸引線圈和反作用彈簧 滅弧系統(tǒng)：滅弧罩及滅弧柵片滅弧二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹1 1結構結構 KM常閉輔助觸點線圈KM主觸點KM常開輔助觸點KM三、接觸器的符號三、接觸器的符號 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹交

16、流接觸器結構圖交流接觸器結構圖主觸頭常閉輔助觸頭常開輔助觸頭靜鐵心動鐵心吸引線圈滅弧裝置二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹2 2工作原理工作原理 線圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；線圈電壓消失，觸頭恢復常態(tài)。為防止鐵心振 動 ， 需 加 短 路環(huán)。二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v3、交流接觸器的選擇 v（1）接觸器類型的選擇 v接觸器的類型有交流和直流電器兩類， 應根據(jù)負載電流的類型和負載的輕重來選擇。 v負載的輕重可由以下公式決定：接觸器主觸頭的額定電流（IN 主觸頭）若接觸器控制的電動機起動或正反轉頻繁，一般將接觸器主觸頭的額

17、定電流降一級使用。 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v（2）接觸器操作頻率的選擇 v操作頻率是指接觸器每小時通斷的次數(shù)。當通斷電流較大及通斷頻率較高時，會使觸頭過熱甚至熔焊。操作頻率若超過規(guī)定值，應選用額定電流大一級的接觸器。 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v（3）接觸器額定電壓和電流的選擇 v 主觸點的額定電流 （或電壓） 應大于或等于負載電路的額定電流 （或電壓）。v 吸引線圈的額定電壓，則應根據(jù)控制回路的電壓來選擇。v 當線路簡單、使用電器較少時，可選用380V或220V電壓的線圈；若線路較復雜、使用電器超過5個時，應選用 110V及以下電壓等級的線圈。 二、涉及元器件介紹二、

18、涉及元器件介紹v4、接觸器的使用 v（1）接觸器安裝前應先檢查線圈的額定電壓是否與實際需要相符。 v（2）接觸器的安裝多為垂直安裝，其傾斜角不得超過5，否則會影響接觸器的動作特性；安裝有散熱孔的接觸器時，應將散熱孔放在上下位置，以降低線圈的溫升。 v（3）接觸器安裝與接線時應將螺釘擰緊，以防振動松脫。 v（4）接線器的觸頭應定期清理，若觸頭表面有電弧灼傷時，應及時修復。 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v5、型號含義 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v(七)熱繼電器 v熱繼電器是一種利用流過繼電器的電流所產生的熱效應而反時限動作的保護電器，它主要用作電動機的過載保護、斷相保護、電流不平

19、衡運行及其他電氣設備發(fā)熱狀態(tài)的控制。 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v熱繼電器有兩相結構、三相結構、三相帶斷相保護裝置等三種類型,圖1-10為熱繼電器的外形圖。二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v熱繼電器主要由雙金屬片、熱元件、動作機構、觸點系統(tǒng)、整定調整裝置等部分組成。圖1-11為實現(xiàn)兩相過載保護的熱繼電器的結構示意圖和符號。 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v1、工作原理 v2、熱繼電器的選擇和使用 v(1) 熱繼電器的選擇 v選用熱繼電器作為電動機的過載保護時，應使電動機在短時過載和起動瞬間不受影響。 v 熱繼電器的類型選擇：一般輕載起動、短時工作，可選擇二相結構的熱繼電器；

20、當電源電壓的均衡性和工作環(huán)境較差或多臺電動機的功率差別較顯著時，可選擇三相結構的熱繼電器；對于三角形接法的電動機，應選用帶斷相保護裝置的熱繼電器。 v 熱繼電器的額定電流及型號選擇 熱繼電器的額定電流應大于電動機的額定電流。 v 熱元件的整定電流選擇 一般將整定電流調整到等于電動機的額定電流；對過載能力差的電動機，可將熱元件整定值調整到電動機額定電流的 0.60.8 倍；對起動時間較長，拖動沖擊性負載或不允許停車的電動機，熱元件的整定電流應調節(jié)到電動機額定電流的1.11.15倍。二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v（2）熱繼電器的使用 v 當電動機起動時間過長或操作次數(shù)過于頻繁時，會使熱繼電

21、器誤動作或燒壞電器，故這種情況一般不用熱繼電器作過載保護。 v 當熱繼電器與其他電器安裝在一起時，應將它安裝在其他電器的下方，以免其動作特性受到其他電器發(fā)熱的影響。 v 熱繼電器出線端的連接導線應選擇合適。若導線過細，則熱繼電器可能提前動作；若導線太粗，則熱繼電器可能滯后動作。 二、涉及元器件介紹二、涉及元器件介紹v3、型號含義。 1.點動控制點動控制工作原理：工作原理：三、單向轉動控制三、單向轉動控制啟動：啟動：按下起動按鈕按下起動按鈕SBSB接觸器接觸器KMKM線圈得電線圈得電KMKM主觸頭閉合主觸頭閉合電動機電動機M M啟動運行。啟動運行。停止：停止：松開按鈕松開按鈕SBSB接觸器接觸器

22、KMKM線圈失電線圈失電KMKM主觸頭斷開主觸頭斷開電動機電動機M M失電停轉。失電停轉。QSL1L3L2FU1KMM3SBKMFU2電氣原理圖：電氣原理圖：1.點動控制點動控制應用：應用：常用于電葫蘆控制常用于電葫蘆控制和車床拖板箱快速和車床拖板箱快速 移動的電機控制移動的電機控制保護環(huán)節(jié)：保護環(huán)節(jié)： 短路保護短路保護控制電路控制電路短路保護短路保護主電路主電路短路保護短路保護工作原理：工作原理：電氣原理圖：電氣原理圖：三、單向轉動控制三、單向轉動控制QSL1L3L2FU1KMM3SBKMFU2電氣原理電氣原理圖圖2.接觸器自鎖控制接觸器自鎖控制自鎖觸點自鎖觸點熱繼電器熱繼電器熱元件熱元件熱繼電器熱繼電器常閉觸點常閉觸點KML1L3L2FU1KMQSSB2FU2KMM3FRFRSB1三、單向轉動控制三、單向轉動控制工作原理工作原理電氣原理圖電氣原理圖3.接觸器自鎖控制接觸器自鎖控制工作原理工作原理保護環(huán)節(jié)保護環(huán)節(jié)短路保護短路