機械設(shè)備控制技術(shù)電子教案課件

1、機械設(shè)備控制技術(shù)緒 論機械設(shè)備控制技術(shù)主要涉及電氣、數(shù)字控制技術(shù)和液壓、氣動控制技術(shù)。 機械設(shè)備控制技術(shù)課程的性質(zhì)與任務(wù)機械設(shè)備控制技術(shù)的發(fā)展概況機電專業(yè)的一門主干課程電氣、數(shù)字控制，液壓、氣壓傳動控制 手動控制 電氣控制 液壓氣動控制 數(shù)字控制 簡單 復(fù)雜 自動化 數(shù)字化第1章電氣控制電路的基本環(huán)節(jié) 各種機床控制電路是多種多樣的，有的比較簡單，有的就很復(fù)雜，但再復(fù)雜的電路都是由一些基本的簡單環(huán)節(jié)組合而成?？刂齐娐肥怯筛鞣N繼電器、接觸器、熔斷器、按鈕、行程開關(guān)等元件組成 常用低壓電器的種類 ：開關(guān)、主令電器、熔斷器、接觸器、繼電器等。 11常用低壓電器電器 常用低壓電器電器是根據(jù)外界信號（機械

2、力、電動力和其他物理量）自動或手動接通和斷開電路，實現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測、變換和調(diào)節(jié)用的電氣元件或設(shè)備。電器一般由兩個基本部分，即檢測部分與執(zhí)行部分組成。檢測部分接收外界信號并進行物理量的轉(zhuǎn)換、放大；執(zhí)行部分則根據(jù)檢測部分的輸出執(zhí)行相應(yīng)的動作，從而接通或斷開線路，實現(xiàn)控制的目的。1.1.1開關(guān)電器與主令電器 開關(guān)電器：是指低壓電器中作為不頻繁地手動接通和斷開電路的開關(guān)，或作為機床電路中電源的引入開關(guān)。它包括刀開關(guān)、組合開關(guān)、自動開關(guān)等。刀開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單，手動操作，常用低壓控制柜中作電源引入開關(guān)。 主令電器：是用來閉合和分?jǐn)嗫刂齐娐芬园l(fā)出命令的電器。它也可以用于生產(chǎn)過程的程序

3、控制。常用主令電器有控制按鈕、行程開關(guān)等。1刀開關(guān) 刀開關(guān)又稱刀閘開關(guān)，主要用于隔離電源和不頻繁地接通和分?jǐn)嚯娐?。其結(jié)構(gòu)簡單，是 應(yīng)用相當(dāng)廣泛的一種手控電器。 刀開關(guān)的選擇原則是：在一般照明電路中，可選用額定電壓為220V、額定電流不小于電路最大工作電流的雙極刀開關(guān)；小容量電力拖動控制系統(tǒng)中，可選用額定電壓為380V、額定電流不小于電動機額定電流3倍的三極刀開關(guān)。 2組合開關(guān) 組合開關(guān)又叫轉(zhuǎn)換開關(guān)，是由多組結(jié)構(gòu)相同的觸點組件組合而成的控制電器。它和刀開關(guān)一樣都屬于手動控制電器。 組合開關(guān)由動觸點、靜觸點、方形轉(zhuǎn)軸、手柄、定位機構(gòu)及外殼等主要部件組成。 組合開關(guān)由于安裝尺寸小，操作方便，被廣泛地

4、用作電源隔離開關(guān)（通常不帶負(fù)載時操作）。有時也用作負(fù)荷開關(guān)，接通和斷開小電流電路，例如直接起動冷卻液泵電動機，控制機床照明等。 1.1.1開關(guān)電器與主令電器3自動開關(guān) 自動開關(guān)又稱斷路器，它集控制和多種保護功能于一身，除能完成接通和分?jǐn)嚯娐吠猓€能對電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路、嚴(yán)重過載及失壓等進行保護。 自動開關(guān)具有操作安全、使用方便、工作可靠、安裝簡單、動作值可調(diào)、分?jǐn)嗄芰Ω摺⒓骖櫠喾N保護功能、保護動作后不需要更換元件等優(yōu)點。 自動開關(guān)的結(jié)構(gòu)為立體布置，外殼頂部突出紅色停止按鈕和綠色接通按鈕，通過儲能彈簧連同杠桿機構(gòu)實現(xiàn)開關(guān)的接通和分?jǐn)啵簧?、下分別裝有電磁脫扣器和熱脫扣器，用來檢測 被控電路的

5、電流；主觸點系 統(tǒng)在操作機構(gòu)的下面，由動 觸點和靜觸點組成，用來接 通和分?jǐn)啻箅娏鳌?1.1.1開關(guān)電器與主令電器 圖1-5是自動開關(guān)原理及符號圖，圖中主觸點串聯(lián)在被控制的三相電路中，當(dāng)按下接通按鈕時，外力使鎖扣克服壓力彈簧的斥力，將固定在鎖扣上的動觸點與靜觸點閉合，并由鎖扣鎖住搭鉤，使開關(guān)處于接通狀態(tài)。當(dāng)線路發(fā)生短路或嚴(yán)重過電流時，短路電流超過瞬時脫扣電流整定值，電磁脫扣器產(chǎn)生足夠大的吸力，將銜鐵吸合并撞擊杠桿，使搭鉤繞轉(zhuǎn)軸座向上轉(zhuǎn)動與鎖扣脫開，鎖扣在壓力彈簧的作用下，將主觸點分?jǐn)?，切斷電源?當(dāng)線路發(fā)生一般性過載時，過載電流雖不能使電磁脫扣器動作，但能使熱元件產(chǎn)生一定的熱量，促使雙金屬片受

6、熱向上彎曲，推動杠桿使搭鉤與鎖扣脫開，將主觸點分?jǐn)唷?欠壓脫扣器的工作過程與電磁脫扣器恰恰相反。當(dāng)線路電壓正常時，欠壓脫 扣器產(chǎn)生足夠的吸力，克服拉力彈簧的作用將銜鐵吸合，銜鐵與杠桿脫離， 鎖扣與搭鉤才得以鎖住， 主觸點方能閉合。當(dāng)線路 上電壓全部消失或電壓下 降到某一數(shù)值時，欠壓脫 扣器吸力消失或減小，銜 鐵被拉力彈簧拉開并撞擊 杠桿，主電路電源被分?jǐn)唷?同理，在無電源電壓或電 壓過低時，自動開關(guān)也不 能接通電源。1.1.1開關(guān)電器與主令電器選用自動開關(guān)時的一般原則： 1）自動開關(guān)的額定電壓不低于線路的額定電壓。 2）自動開關(guān)的額定電流應(yīng)不小于負(fù)載電流。 3）熱脫扣器的整定電流應(yīng)不小于負(fù)載額

7、定電流。 4）極限分?jǐn)嗄芰?yīng)不小于線路中最大短路電流。 5）電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流應(yīng)大于負(fù)載電路正常工作時的最大電流。保護電動機時，電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流為電動機起動電流的1.7倍。 6）欠壓脫扣器額定電壓應(yīng)等于線路額定電壓。1.1.1開關(guān)電器與主令電器 4按鈕、行程開關(guān) 按鈕又稱按鈕開關(guān)，它被用來接通和斷開控制電路，它是電氣控制中最常用的一種主令電器。 按照按鈕的用途和觸點的配置情況，可把按鈕分為動合按鈕、動斷按鈕和復(fù)合按鈕三種。按鈕在停按后，一般能自動復(fù)位。 按照按鈕的用途和觸點的配置情況，可把按鈕分為動合按鈕、動斷按鈕和復(fù)合按鈕三種。按鈕在停按后，一般能自動復(fù)位。 復(fù)合按鈕有

8、兩對觸點，橋式動觸點和上部兩個靜觸點（1、2）組成一對動斷觸點，而和下部兩個靜觸點（3、4）組成一對動合觸點；停按后，在彈簧的作用下自動復(fù)位。復(fù)合按 鈕如果只使用一對觸點， 即成為動合觸點或動斷觸 點。 按鈕主要根據(jù)使用場合、 觸點數(shù)和顏色等因素選用。1.1.1開關(guān)電器與主令電器 行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，是用來反映運動部件的行程位置而發(fā)出命令以控制其運動方向和行程大小的主令電器。它的作用主要是限定運動部件的行程。 行程開關(guān)的種類很多，它的結(jié)構(gòu)和符號如圖1-7所示。 行程開關(guān)的動作原理：當(dāng)工作臺邊上的擋鐵壓到行程開關(guān)的滾輪上時，杠桿連同軸一起轉(zhuǎn)動，并推動撞塊移動，當(dāng)撞塊移動到一定位置時，便觸動微動

9、開關(guān)，先使其動斷觸點分?jǐn)?，再使其動合觸點閉合，當(dāng)滾輪上的擋鐵移開以后，復(fù)位彈簧使觸點復(fù)位。 行程開關(guān)主要根據(jù)應(yīng)用場合所需的觸點數(shù)、觸點的形式、操作方式進行選擇，廣泛應(yīng)用于各類機床和起重機械設(shè)備上。1.1.1開關(guān)電器與主令電器 1熔斷器熔斷器又稱保險絲，它是一種簡單而有效的保護電器，主要用來保護電源免受短路的損害。熔斷器串聯(lián)在被保護的電路中，在正常情況下相當(dāng)于一根導(dǎo)線，當(dāng)發(fā)生短路或過載而使電路電流增大時被熔斷，切斷電路，從而保護電路。熔斷器由熔體、熔斷管（座）及導(dǎo)電部分組成，主要元件是熔體（熔絲或熔片）。常用的熔體材料有鉛銻合金、鉛錫合金、銅等，制成以后標(biāo)以額定電流以便選用。常用的熔斷器有瓷插式

10、和螺旋式兩種。瓷插式熔斷器結(jié)構(gòu)簡單，將瓷插件拔下即可更換熔體，比較方便。螺旋式的底座好像一個螺紋口燈座，瓷帽內(nèi)裝一個瓷管（熔斷管），管內(nèi)放置熔體。像裝燈泡一樣將瓷帽擰入底座，電路即接通。在瓷帽上間隔一層玻璃，可看到瓷管一端的色點，它附在熔體上，一旦熔體熔斷，色點即消失，可便于檢查。在一般電路中，可根據(jù)電路的工作電流選擇熔體。對于保護異步電動機的熔斷器，因異步電動機的起動電流很大，為避免這一短時的沖擊電流使熔體熔斷，所以要按異步電動機的額定電流的1.52.5倍來選擇。這使得異步電動機電路上所裝的熔斷器，只在出現(xiàn)短路故障，電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過額定值時才起保護作用，一般過載時不起作用。因此異步電動機的過載保

11、護不能依靠熔斷器，而應(yīng)另外采取措施。 1.1.2熔斷器、接觸器熔斷器的形狀、結(jié)構(gòu)和圖形符號如圖1-8所示。1.1.2熔斷器、接觸器 2接觸器接觸器是一種應(yīng)用廣泛的電磁式自動控制電器。它通過電磁力作用下的吸合和反向彈簧力作用下的釋放，使觸點閉合和分?jǐn)?，控制電路的接通和關(guān)斷。用來頻繁地接通或斷開電壓為500V以下的交直流主電路和大容量電動機的控制電路。接觸器還具有欠電壓與零電壓保護功能，是機械設(shè)備中電力拖動控制系統(tǒng)最重要的控制電器之一。接觸器可分為直流接觸器和交流接觸器兩類按主觸點極數(shù)不同，可分為單、雙極，交流有三、四、五極三種。接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸 點系統(tǒng)、滅弧裝置和其他部 分組成。接觸器分

12、為直流和 交流兩類，結(jié)構(gòu)大致相同。1.1.2熔斷器、接觸器交流接觸器的組成、作用工作原理 （1）電磁系統(tǒng)電磁系統(tǒng)由銜鐵、鐵心和勵磁線圈組成，其中鐵心與吸引線圈固定不動，銜鐵可以移動。圖1-10所示為常用的電磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。勵磁線圈的作用是將電能轉(zhuǎn)換為磁場能量。通入交流電的為交流勵磁線圈；通入直流電的為直流勵磁線圈。 （2）觸點系統(tǒng)觸點系統(tǒng)包括三對主觸點和四對輔助觸點。三對主觸點接在主電路中，起接通和斷開主電路的作用，允許通過較大的電流；輔助觸點接在控制電路中，只允許通過小電流，可完成一定的控制要求如自鎖、互鎖等。觸點除有主、輔之分外，還可分成動合和動斷兩類。各種接觸器的主觸點都是常開的，輔助觸點

13、有動合和動斷兩種。接觸器中動合和動斷觸點是聯(lián)動的：當(dāng)線圈 通電時，所有的動斷觸點先行分?jǐn)啵?然后所有的動合觸點跟著閉合；當(dāng)線 圈斷電時，在釋放彈簧力作用下，所 有觸點都恢復(fù)平常狀態(tài)，其過程與上 述相反。1.1.2熔斷器、接觸器 （3）滅弧裝置接觸器在分?jǐn)啻箅娏麟娐窌r，在主觸點的動、靜觸點分開瞬間，將產(chǎn)生很強的電弧。為加速電弧熄滅和防止相間電弧短路，通常接觸器裝有耐弧絕緣片構(gòu)成的滅弧柵，額定電流較小的接觸器大部分裝的是陶瓷滅弧罩。它的作用是迅速切斷觸點分?jǐn)鄷r所產(chǎn)生的電弧，以避免觸點燒毛或熔焊。 （4）其他部分其他部分包括釋放彈簧、底座和接線柱等。 （5）工作原理當(dāng)交流接觸器勵磁線圈通入交流電后，

14、鐵心和線圈產(chǎn)生電磁吸力，將銜鐵吸合。一方面帶動了動合主觸點閉合，接通主電路；另一方面，帶動動斷輔助觸點斷開，接著動合輔助觸點閉合。當(dāng)勵磁線圈斷電或線圈外加電壓太低時，在釋放彈簧的作用下釋放銜鐵，動合主觸點斷開，切斷主電路，動合輔助觸點首先斷開，接著動斷輔助觸點恢復(fù)閉合。接觸器的符號如圖1-11所示。 （6）選用原則交流接觸器的選用原則是：主觸點的額定電流應(yīng) 等于或大于電動機的額定電流；所用接觸器線圈 的額定電壓必須符合控制電源電壓的要求；接觸 器觸點的種類和數(shù)量應(yīng)滿足主電路和控制電路的 要求。1.1.2熔斷器、接觸器繼電器是一種根據(jù)輸入某種信號（電量或非電量）達到規(guī)定值時，繼電器的觸點便自動接

15、通或斷開所控制的電路，起到保護和控制電路作用的自動控制電器。繼電器種類繁多，按輸入信號不同分為電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、溫度繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等；按工作原理不同分為電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、熱繼電器、電動式繼電器和電子式繼電器等；按用途分為控制繼電器和保護繼電器。 1電磁式繼電器電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器基本相同。由于繼電器只是控制或保護小電流（一般在5A以下）的電路，因此它的體積小，動作靈敏，不需要滅弧裝置，觸點數(shù)量多。電磁式繼電器的符號如圖1-12所示。1.1.3繼電器 （1）電壓繼電器電壓繼電器用來反映電路中電壓變化的控制電器，將電壓繼電器的勵磁線圈并聯(lián)

16、在被測電路中，對電路起過電壓或欠電壓保護作用。為保證電路的正常工作狀態(tài)，要求勵磁線圈匝數(shù)多，導(dǎo)線截面小，阻抗大。電壓繼電器根據(jù)動作電壓值不同，可分為過電壓繼電器、欠電壓繼電器和零電壓繼電器。 （2）電流繼電器電流繼電器的勵磁線圈串接在被測電路中，用來反映電路中電流變化的控制電器。對電路起過電流或欠電流保護作用。為不影響電路的正常工作，要求勵磁線圈匝數(shù)少，導(dǎo)線截面大，線圈阻抗小。電流繼電器有過電流繼電器和欠電流繼電器。 （3）中間繼電器中間繼電器實質(zhì)上是一種電壓繼電器，所不同的是觸點對數(shù)較多，容量較大，起信號傳遞、放大和分路作用。它輸入的是線圈的通電或斷電信號，輸出信號為觸點的動作。常用電磁式繼

17、電器產(chǎn)品有：JT系列和JL系列電壓、電流繼電器，JZ系列中間繼電器等。電磁式繼電器的選用主要考慮控制功能、負(fù)載的類型、觸點數(shù)、觸點形式及額定電流等。1.1.3繼電器 2時間繼電器在電氣控制系統(tǒng)中，從得到輸入信號（線圈通電或斷電）開始，經(jīng)過一定延時后才輸出信號（觸點的閉合或斷開）的繼電器，稱為時間繼電器。時間繼電器的種類常用的有電磁式、空氣阻尼式、半導(dǎo)體式等。時間繼電器的圖形符號和文字符號如圖1-13所示。1.1.3繼電器圖1-14a為通電延時時間繼電器的原理圖。工作過程是：當(dāng)吸引線圈1通電后，銜鐵3克服復(fù)位彈簧4的阻力被鐵心2吸合，活塞桿6在錐形彈簧的作用下向上移動，使其與活塞相連的橡皮膜10

18、也向上移動，但受到進氣孔進氣速度的限制。這時橡皮膜下面形成一定的真空，使橡皮膜上、下的空氣產(chǎn)生壓力差，對活塞12的移動起阻礙作用，活塞及活塞桿將緩慢上移。隨著空氣由進氣孔14進入氣囊，經(jīng)過一段時間，活塞才能完成全部行程而壓動微動開關(guān)15觸點動作。從吸引線圈得電到微動開關(guān)15觸點動作所用的時間為延時時間，延時時間可通過旋動節(jié)流孔螺釘13改變進氣孔的大小來調(diào)節(jié)。當(dāng)線圈斷電時，銜鐵在復(fù)位彈簧的作用下，通過活塞桿壓動活塞，打開單向閥（活塞上移關(guān)閉，活塞下移 打開），迅速排除橡皮膜下方 的空氣，使活塞迅速下移，微 動開關(guān)15瞬時復(fù)位。微動開關(guān) 16是瞬時動作觸點，無延時作 用。圖1-14b為斷電延時時間

19、繼電 器，它實質(zhì)上是通電延時時間 繼電器的動、靜鐵心倒裝的結(jié) 果，也就是通電延時型電磁系 統(tǒng)反轉(zhuǎn)180，其結(jié)構(gòu)和動作 原理與通電延時型很相似。1.1.3繼電器3熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)而使觸點動作的保護電器。電動機在實際運行中，常出現(xiàn)過負(fù)荷現(xiàn)象，若過負(fù)荷電流不大，時間較短，電動機繞組的溫升不超過允許溫升，這種現(xiàn)象是允許的。如果電動機長期過負(fù)荷，使電動機繞組的溫升超過允許值，繞組將加速絕緣老化，縮短電動機使用壽命或燒毀電動機。過負(fù)荷保護的熱元件需有一定時間的發(fā)熱過程，熱繼電器不能瞬時動作，因此熱繼電器不適合作短路保護，只能作電動機的過負(fù)荷保護。熱繼電器主要由加熱元件、雙金屬片、觸頭 組

20、成。雙金屬片是它的測量元件，受熱后產(chǎn) 生線膨脹，由于雙金屬片的線膨脹系數(shù)不同， 使得雙金屬片彎曲產(chǎn)生的機械力便帶動觸點 動作。圖1-15是熱繼電器的結(jié)構(gòu)原理圖。1.1.3繼電器熱繼電器的工作原理熱元件3串接在電動機定子繞組中，電動機繞組電流即為流過熱元件的電流。當(dāng)電動機正常運行時，熱元件產(chǎn)生的熱量雖能使雙金屬片2彎曲，但還不足以使繼電器動作；當(dāng)電動機過載時，熱元件產(chǎn)生的熱量增大，使雙金屬片彎曲位移增大，經(jīng)過一定時間后，雙金屬片彎曲到推動導(dǎo)板4，并通過補償雙金屬片5與推桿14將觸頭9和6分開，觸頭9和6為熱繼電器串于接觸器線圈回路的常閉觸頭，斷開后使接觸器失電，接觸器的常開觸頭斷開電動機的電源以

21、保護電動機。調(diào)節(jié)旋鈕11是一個偏心輪，它與支撐件12構(gòu)成一個杠桿，轉(zhuǎn)動偏心輪，改變它的半徑即可改變補償雙金屬片5與導(dǎo)板的接觸距離，因而達到調(diào)節(jié)整定動作電流的目的。此外，靠調(diào)節(jié)復(fù)位螺釘8來改變常開觸頭7的位置，使熱繼電器能工作在手動復(fù)位和自動復(fù)位兩種工作狀態(tài)。手動復(fù)位時，在故障排除后要按下按鈕10才能使觸頭恢復(fù)與靜觸頭6相接觸的位置。熱繼電器的發(fā)熱元件和觸點的圖形符號和文字符號如圖1-16所示。1.1.3繼電器 4速度繼電器當(dāng)轉(zhuǎn)速達到規(guī)定值時就動作的繼電器，稱為速度繼電器。它主要用于三相異步電動機反接制動控制。當(dāng)反接制動的電動機轉(zhuǎn)速下降到零時，它就自動切斷電源。圖1-17所示為速度繼電器的結(jié)構(gòu)和

22、符號。它主要由定子，轉(zhuǎn)子和觸點系統(tǒng)等幾部分組成。速度繼電器的工作原理：速度 繼電器的軸與被控電動機的軸 相連接，而定子空套在轉(zhuǎn)子上。 當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速達到一定值時， 由于速度繼電器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動， 其繞組切割磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動 勢和電流，此電流和永久磁鐵 的磁場作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，定子柄 在該轉(zhuǎn)矩的作用下使動斷觸點 斷開，動合觸點閉合。當(dāng)電動 機轉(zhuǎn)速下降到接近零時，轉(zhuǎn)矩 減小，定子柄在彈簧力的作用 下恢復(fù)原位，觸點復(fù)原。1.1.3繼電器1低壓電子電器簡介低壓電子電器是指全部或部分由電子器件構(gòu)成的電器。低壓電子電器主要包括電子式電器與混合式電器兩種。電子式電器保持獨立的電器外形，在功能上則與有觸點電器相對應(yīng)，

23、輸出形式可以是無觸點的電平轉(zhuǎn)換，也可以是有觸點的觸點通斷，既可與電子電路構(gòu)成無觸點系統(tǒng)，也可以與有觸點電器構(gòu)成繼電接觸系統(tǒng)。例如，行程開關(guān)到接近開關(guān)，雙金屬片熱繼電器及電磁式過流繼電器到電子式過流、短路、斷相、保護繼電器等。混合式電器是有觸點與無觸點相結(jié)合的電器。混合式電器的優(yōu)點是集兩者的優(yōu)點，取長補短，相輔相成，它有三種不同的形式：一是采用觸點電器為其出口元件的電子式電器，如晶閘管時間繼電器等。二是采用電子式控制或保護信號發(fā)生機構(gòu)的有觸點電器，如半導(dǎo)體脫扣器的斷路器；某些同步接觸器則是采用電子式控制信號使接觸器的觸點在電流過零的時候斷開，實現(xiàn)電路的無弧通斷，為此，磁系統(tǒng)的失電時間應(yīng)由具有選相

24、延時功能的電子線路來控制。三是混合式接觸器，在接觸器的每一主觸點上并聯(lián)一個雙向晶閘管，當(dāng)開關(guān)接通時晶閘管的導(dǎo)通先于觸點的閉合，分?jǐn)鄷r晶閘管的阻斷后于觸點的斷開，二者取長補短，實現(xiàn)了由觸點電器的無弧通斷。1.1.4低壓電子電器2低壓電子電器特點低壓電子電器具有以下優(yōu)點 1）開關(guān)速度高。以大功率開關(guān)來說，晶閘管的開通時間不大于10微秒，關(guān)斷時間不大于3微秒。對于小功率晶閘管開關(guān)，這個時間為數(shù)毫微秒，比有觸點電器的固有動作時間（數(shù)毫秒至數(shù)十毫秒）小得多。在實際工作中常需要這種高速的開關(guān)電器，如計算機備用電源的切換開關(guān)等。 2）操作頻率高。晶閘管的操作頻率可達到100次min以上。 3）壽命長。只要在

25、規(guī)定的電壓和電流極限以內(nèi)，半導(dǎo)體開關(guān)的壽命很長。 4）可在惡劣的環(huán)境下工作?？稍谟袡C械振動、多粉塵或有危害性氣體的惡劣環(huán)境下工作。 5）控制功率小。采用場效應(yīng)管或MOS元件作為輸入極，信號源幾乎不消耗電功率。 6）多功能。在完成開關(guān)作用的同時還能提供諸如電動機的軟啟動、調(diào)速和再生制動功能。 總之，隨著電器技術(shù)的發(fā)展，各種新型及引進電器不斷出現(xiàn)。為優(yōu)化系統(tǒng)，提高系統(tǒng)可靠性，應(yīng)盡量選用新型電子電器元件。1.1.4低壓電子電器電動機是通過某種自動控制方式來進行控制的，最常見的是繼電接觸器控制方式，又稱電氣控制。電氣控制線路是把各種有觸點的接觸器、繼電器、按鈕、行程開關(guān)等電器元件，用導(dǎo)線按一定方式連接

26、起來組成的控制線路。 1電氣控制系統(tǒng)圖電氣控制系統(tǒng)圖是電氣技術(shù)人員統(tǒng)一使用的工程語言。電氣制圖應(yīng)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，用規(guī)定的圖形符號、文字符號以及規(guī)定的畫法繪制。電氣控制線路的表示方法有：電氣原理圖、電器布置圖和電氣設(shè)備安裝接線圖等。 2電氣控制圖中的圖形符號和文字符號電氣控制系統(tǒng)圖中，電器元件的圖形符號和文字符號必須有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。國家標(biāo)準(zhǔn)局參照國際電工委員會（IEC） 頒布的標(biāo)準(zhǔn)，制定了我國電氣設(shè)備國家標(biāo)準(zhǔn)： GBT47282000電氣圖用圖形符號及GB69881997電氣制圖和GB71591987電氣技術(shù)中的文字符號制定通則。國家規(guī)定從2001年1月1日起，電氣控制系統(tǒng)圖中的文字符和圖形符號必須

27、符合最新的國家標(biāo)準(zhǔn)。電氣圖中常用圖形符號和文字符號見附錄1。 3電氣原理圖電氣原理圖表示電氣控制線路的工作原理以及各電器元件的作用和相互關(guān)系。電氣原理圖的目的是便于閱讀和分析控制線路。電氣原理圖應(yīng)依據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、層次分明清晰的原則，采用電器元件展開形式繪制。它包括所有電器元件的導(dǎo)電部件和接線端子，但并不按照電器元件的實際布置位置來繪制，也不反映電器元件的實際大小。1.2電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)1.2電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)（1）繪制電氣原理圖時應(yīng)遵循的原則 1）電氣控制線路分為主電路和控制電路，主電路是電氣控制線路中大電流通過的部分，包括從電源到電動機之間相連的電器元件，一般由組合開關(guān)、主熔斷器、接

28、觸器主觸點、熱繼電器的熱元件和電動機等組成。輔助電路是控制線路中除主電路以外的電路， 其流過的電流比較小，輔助電 路包括控制電路、照明電路、 信號電路和保護電路。其中控 制電路是由按鈕、接觸器和繼 電器的線圈及輔助觸點、熱繼 電器觸點、保護電器觸點等組 成。主電路用粗線畫出，控制 電路用細(xì)線畫出。一般主電路 畫在左側(cè)，控制電路畫在右側(cè)。 2）電氣控制線路中，同一電器的各導(dǎo)電部件（如線圈和觸點）常常不畫在一起，但要用同一文字表示。為了表示是同一元件，要在電器元件的不同部件處標(biāo)注統(tǒng)一的文字符號。對于同類器件，要在其文字符號后加數(shù)字序號來區(qū)別。如兩個接觸器，可用KM1、KM2文字符號區(qū)別。 3）電氣

29、控制線路中的全部觸點都按“常態(tài)”繪出?！俺B(tài)”是指接觸器、繼電器等線圈未通電時的觸點狀態(tài)；按鈕、行程開關(guān)沒有受到外力時的觸點狀態(tài)；多位置主令電器的手柄置于“零位”時的各觸點狀態(tài)。 4） 電氣原理圖中，應(yīng)盡量減少線條和避免線條交叉。各導(dǎo)線之間有電聯(lián)系時，在導(dǎo)線交點處畫實心圓點。根據(jù)圖面布置需要，可以將圖形符號旋轉(zhuǎn)繪制，一般逆時針方向旋轉(zhuǎn)90，但文字符號不可倒置。（2）圖面區(qū)域的劃分 圖紙上方的1、2、3、數(shù)字是圖區(qū)的編號，它是為了便于檢索電氣線路，方便閱讀分 析，從而避免遺漏設(shè)置的。圖區(qū)編號也可設(shè)置在圖的下方。 圖區(qū)編號下方的文字表明它對應(yīng)的下方元件或電路的功能，使讀者能清楚地知道某個元件或某部

30、分電路的功能，以利于理解全部電路的工作原理。圖區(qū)編號在簡單電路中也可省略。1.2電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)4電器元件布置圖 電器元件布置圖中繪出機械設(shè)備上所有電氣設(shè)備和電器元件的實際位置，為機械電氣控制設(shè)備的制造、安裝、維修提供必要的資料。電器元件布置圖根據(jù)設(shè)備的復(fù)雜程度可集中繪制在一張圖上，或?qū)⒖刂乒?、操作臺的電器元件布置圖分別繪出。繪制布置圖時機械設(shè)備輪廓用雙點畫線畫出，所有可見的和需要表達清楚的電器元件及設(shè)備，用粗實線繪出其簡單的外形輪廓。5電器安裝接線圖 接線圖主要用于安裝接線、線路檢查、線路維護和故障處理，它表示在設(shè)備電控系統(tǒng)各單元和各元器件間 的接線關(guān)系，并標(biāo)注出所需數(shù) 據(jù)，如接線端子

31、號、連接導(dǎo)線 參數(shù)等。實際應(yīng)用中通常與電 路圖和位置圖一起使用。圖1- 19是根據(jù)圖1-18機床電路圖繪 制的接線圖。1.2電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)1點動控制 是指按下按鈕，電動機就得電運行；松開按鈕，電動機就失電停轉(zhuǎn)。這種控制方法常用于電動葫蘆的起重電動機控制和車床的快速移動電動機控制。 由圖1-20a可看出，點動控制線路是由三相刀開關(guān)Q、熔斷器FU、起動按鈕SB、接觸器KM、電動機M組成。其中三相刀開關(guān)Q是電源開關(guān)，熔斷器FU作短路保護用，按鈕SB控制接觸器KM的線圈得電、失電，接觸器KM的主觸點控制電動機M的起動與停止。 線路的工作原理如下： 1）合上電源開關(guān)SBQ。 2）按下按鈕SB，使

32、接觸器線圈KM得電，接觸器KM的三對動合觸點KM閉合，電動機M通電起動 運轉(zhuǎn)。 3）松開按鈕SB，接觸器KM線 圈失電，接觸器的主觸點KM斷 開，電動機M斷電停轉(zhuǎn)。 圖1-20a點動接線示意圖是用近 似實物接線圖的畫法表示的，看 起來比較直觀，初學(xué)者易學(xué)易懂， 但畫起來卻很麻煩，特別是對一 些比較復(fù)雜的控制線路，由于所 用電器較多，畫成接線示意圖的 形式反而使人難懂，很不實用。 因此，通常都畫成如圖1-20b所示 的電氣原理圖。1.3.1電動機單向運轉(zhuǎn)控制電路1.3.1電動機單向運轉(zhuǎn)控制電路2連續(xù)控制 如圖1-21所示連續(xù)控制線路。連續(xù)控制線路的原理： 1）合上電源開關(guān)Q。 2）按下起動按鈕S

33、B2KM因線圈通電而吸合KM動合輔助觸點閉合（自鎖），KM主觸點閉合電動機M運轉(zhuǎn)。 這時即使松開SB2，接觸器KM線圈仍能通過與SB2并聯(lián) 的觸點（已處于閉合狀態(tài)）得電，讓電動機M保持工作 狀態(tài)。 當(dāng)起動按鈕松開后，控制電路仍能保持接通的線路， 叫作具有自鎖的控制線路。與起動按鈕SB2并聯(lián)的 KM動合輔助觸點叫作自鎖觸點。 3）按下停止按鈕SB1KM線圈斷電KM動合輔助 觸點斷開，KM主觸點斷開電動機M停轉(zhuǎn)。 在圖1-21的控制線路中有以下幾項保護功能： 1）欠壓保護。電動機運行時，當(dāng)電源電壓下降，電動機的電流就會上升，電壓下降越嚴(yán)重，電流上升得就越高，這樣就會燒壞電動機。在具有自鎖的控制線路

34、中，當(dāng)電動機運轉(zhuǎn)時，若電源電壓降低（一般在工作電壓的85以下）時，接觸器的磁通則變得很弱，電磁鐵吸力不足，銜鐵在反力彈簧的作用下釋放，自鎖觸點斷開，失去自鎖，同時主觸點也斷開，電動機停轉(zhuǎn)，得到了保護。 2）失壓保護。電動機運行時，遇到電源臨時停電，在恢復(fù)供電時，如果未加防范措施而讓電動機自行起動，很容易造成設(shè)備及人身事故。采用了自鎖控制線路后，由于自鎖觸點和主觸點在停電時已一起斷開，這樣控制電路和主電路都不會自行接通。在恢復(fù)供電時，如果沒有按下起動按鈕SB2，電動機就不會自行起動。這種在突然斷電時能自動切斷電動機電源的保護為失壓（或零壓）保護。 3）短路保護。FU1對主電路進行短路保護，F(xiàn)U2

35、對控制電路進行短路保護。當(dāng)電路發(fā)生短路時，熔斷器斷開，從而保護線路。 4）過載保護。電動機在運行中，如發(fā)生過載、斷相或頻繁起動都可能使電動機的電流超過額定值，但這時的電流又不足以使熔斷器熔斷。如果長期這樣運行，將會引起電動機過熱，絕緣損壞，造成電動機的使用壽命縮短，嚴(yán)重時會燒壞電動機。在圖1-21的控制線路中，安裝了熱繼電器FR，當(dāng)電動機長期過載運行時，熱繼電器動作，串聯(lián)在控制電路中的動斷觸點斷開，切斷控制線路，接觸器KM的線圈斷開，主觸點斷開，電動機M便停轉(zhuǎn)。1.3.1電動機單向運轉(zhuǎn)控制電路3點動、連續(xù)控制在實際工作中，經(jīng)常要求控制線路既能點動控制又能連續(xù)控制。圖1-22為點動與連續(xù)控制線路

36、，當(dāng)按下復(fù)合按鈕SB3時，其動斷觸點斷開，防止自鎖；其動合觸點閉合，KM線圈得電，電動機M起動運轉(zhuǎn)。當(dāng)松開SB3，其動合觸點先復(fù)位（斷開），動斷觸點后復(fù)位（閉合），這樣確保KM線圈失電，電動機M停轉(zhuǎn)，因此，SB3為點動控制按鈕。當(dāng)按下SB2時，為連續(xù)運行，其原理與圖2-21相同。點動控制和連續(xù)控制的區(qū)別是控制線路能否自鎖。1.3.1電動機單向運轉(zhuǎn)控制電路 4多地控制 有些機械設(shè)備，特別是大型機械設(shè)備，為了操作方便，常常需要在兩個地點進行同樣的操作。圖1-23為兩地控制線路，其中SB11、SB12為安裝在甲地的起動按鈕和停止按鈕；SB21和SB22是安裝在乙地的起動和停止按鈕。線路的特點是：兩地

37、的起動按鈕SB11，和SB21要并聯(lián)在一起；停止按鈕SB12和SB22要串聯(lián)在一起。這樣可以在甲、乙兩地分別起、停同一臺電動機，方便操作。對三地或多地控制，只要把各地的起動按鈕并聯(lián)在一起，停止按鈕串聯(lián)在一起，就可實現(xiàn)。1.3.1電動機單向運轉(zhuǎn)控制電路 5順序控制在機械設(shè)備中，有時需要按一定的順序?qū)Χ嗯_電動機進行起、停操作，稱為電動機的順序控制。圖1-24為兩臺電動機M1和M2的順序控制線路。圖1-24a為主電路。采用圖1-24b控制線路的特點是M1起動后M2才能起動，M1和M2同時停止。在控制線路中，將接觸器KM1的動合觸點串入接觸器KM2的線圈電路中，這就保證了只有KM1線圈接通，M1起動后

38、，M2才能起動。當(dāng)按下SB2，接觸器KM1線圈得電，M1起動，同時串聯(lián)在KM2線圈電路中KM1的動合觸點閉合，KM2線圈電路才有可能接通。這時再按下SB3，KM2得電，M2才起動。當(dāng)M1和M2在運行時，按下停止按鈕SB1，電動機M1和電動機M2同時斷電停轉(zhuǎn)。圖1-24c的控制線路，其特點是：按下SB2，M1起動后，再按SB4，M2才能起動，M1和M2可單獨停止。圖1-24c的控制線路與圖1-24b控制線 路相比，主要區(qū)別在于KM2的自鎖觸 點包括了KM1聯(lián)鎖觸點，當(dāng)KM2因線 圈得電吸合，KM2的自鎖觸點自鎖后， KM1對KM2失去了控制作用，SB1和 SB3可以單獨使KM1或KM2線圈斷電，

39、 使電動機M1或電動機M2單獨停轉(zhuǎn)。1.3.1電動機單向運轉(zhuǎn)控制電路 1.接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制圖1-25a、b所示的接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路，采用了兩個接觸器KM1和KM2，分別控制電動機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。從圖1-25a主電路可以看出，這兩個接觸器主觸點所接通的電源相序不同，KM1按L1、L2、L3相序接線，KM2則按L3、L2、L1相序接線，所以能改變電動機的轉(zhuǎn)向。相應(yīng)地它有兩條控制電路：由按鈕SB2和線圈KM1等組成正轉(zhuǎn)控制電路；由按鈕SB3和線圈KM2等組成反轉(zhuǎn)控制電路。從控制電路上看，主觸點KM1和KM2決不允許同時閉合，否則將造成電源兩相短路。為了保證只有一個接觸器得電和動作，在KM1控

40、制電路中串接了KM2的動斷輔助觸點，在KM2控制電路中也串接了KM1的動斷輔助觸點。當(dāng)接觸器KM1得電動作時，因動斷輔助觸點KM1分?jǐn)?，使接觸器KM2不能得電。同樣，當(dāng) 接觸器KM2得電動作時，因動斷輔助觸點KM2分?jǐn)?，使接觸器KM1不能得電。只有接觸器KM1失電 復(fù)位后，接觸器KM2才有條件得電； 同樣，在接觸器KM2失電復(fù)位后，接 觸器KM1才有條件得電。這種相互制 約的作用稱為聯(lián)鎖（或互鎖），所用 的動斷輔助觸點稱為聯(lián)鎖觸點（或互 鎖觸點），因聯(lián)鎖的雙方為接觸器， 故這種控制方式稱為接觸器聯(lián)鎖。1.3.2三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路動作原理如下： 1）合上開關(guān)Q

41、。 2）按壓SB2KM1線圈得電KM1主觸點閉合，KM1自鎖觸點閉合、聯(lián)鎖觸點斷開（切斷反轉(zhuǎn)控制電路）電動機正轉(zhuǎn)起動。 3）按壓SB1KM1線圈斷電KM1主觸點斷開，KM1自鎖觸點斷開、聯(lián)鎖觸點閉合（為接通反轉(zhuǎn)控制電路做好準(zhǔn)備）電動機停轉(zhuǎn)。 4）按壓SB3KM2線圈獲電KM2主觸點閉合，KM2自鎖觸點閉合、聯(lián)鎖觸點斷開（切斷正轉(zhuǎn)控制電路，使KM1線圈不能獲電）電動機反轉(zhuǎn)起動。 接觸器聯(lián)鎖的優(yōu)點是安全可靠。如果發(fā)生一個接觸器主觸點燒焊的故障，因它的聯(lián)鎖觸點不能恢復(fù)閉合，另一個接觸器不可能得電而動作，從而避免了電源短路的事故。它的缺點是：要改變電動機的轉(zhuǎn)向，必須先按停止按鈕，再按反轉(zhuǎn)起動按鈕，這樣

42、雖然對保護電動機有利，但操作不夠方便。1.3.2三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路 2.雙重聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制如果增設(shè)按鈕聯(lián)鎖，就可克服上述操作不便的缺點。圖1-25c為雙重聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路，它改用復(fù)合按鈕SB2、SB3，將正轉(zhuǎn)起動按鈕SB2的動斷觸點串接在反轉(zhuǎn)控制電路中，同樣將反轉(zhuǎn)起動按鈕SB3的動斷觸點串接在正轉(zhuǎn)控制電路中，圖中虛線相連的為同一按鈕的另外一對動合觸點。這樣便可以保證正反轉(zhuǎn)兩條控制電路不會同時被接通。雙重聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路動作原理如下： 1）合上開關(guān)Q。 2）按下SB2，其動斷觸點先行切斷KM2反轉(zhuǎn)控制電路，電動機停轉(zhuǎn)；緊跟著其動合觸點閉合，接通正轉(zhuǎn)控制電路，使接觸器KM1得電

43、動作，電動機正轉(zhuǎn)。 3）按下SB3，其動斷觸點先行切斷KM1正轉(zhuǎn)控制電路，電動機停轉(zhuǎn)；緊跟著接通反轉(zhuǎn)控制電路，使電動機反轉(zhuǎn)。這樣，要改變電動機的轉(zhuǎn)向，只要按一下相應(yīng)的按鈕即可。這種線路兼有接觸器聯(lián)鎖和按鈕聯(lián)鎖的優(yōu)點，操作方便、安全可靠，且反轉(zhuǎn)迅速，在機床設(shè)備中應(yīng)用廣泛。1.3.2三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路3.自動往返控制線路圖1-26所示為自動往返控制線路，SQ1和SQ2行程開關(guān)，被用來實現(xiàn)工作臺的自動往返，SQ3和SQ4行程開關(guān)被用來作兩端的極限位置保護。在工作臺邊上裝有擋鐵，擋鐵1只能和SQ1、SQ3碰撞，擋鐵2只能和SQ2、SQ4碰撞。擋鐵碰上行程開關(guān)后，工作臺能停止并換向，這樣就使

44、工作臺作往復(fù)運動。往返行程可通過移動擋鐵在工作臺上的位 置來調(diào)節(jié)，擋鐵間的距離增大，行程就長， 反之行程就短。由上述控制情況可以看出，工作臺每經(jīng)過 一個自動往復(fù)循環(huán)，電動機要進行兩次反 轉(zhuǎn)制動過程，將出現(xiàn)較大的電流和機械沖 擊。因此，這種線路只適用于電動機容量 較小，循環(huán)周期較長，電動機轉(zhuǎn)軸具有足 夠剛性的拖動系統(tǒng)中。另外，在選擇接觸 器容量時應(yīng)比一般情況下選擇的容量大一 些。1.3.2三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路1星形三角形（Y）降壓起動星形三角形降壓起動用于定子繞組在正常運行時接為三角形的電動機。電動機在正常運行時，繞組接成三角形；在電動機起動時，定子繞組首先接成星形，至起動即將完成時再

45、換接成三角形直到穩(wěn)定運行。1）手動控制線路。圖1-27所示為手動切換的Y降壓起動線路。其工作原理是：合上電源開關(guān)Q，按下SB1，KM線圈得電并自鎖，同時KMY線圈得電，電動機M在星形接法下起動。當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，按下SB2，首先斷開接觸器KMY的電路，KMY線圈斷電，KMY的主觸點斷開，電動機 暫時失電；接著SB2的動合觸點閉合，使KM 得電并自鎖，電動機M按三角形接法運行， 這種起動需按兩次按鈕來實現(xiàn)。從主電路可以看出，KMY和KM不能同時得 電，否則會引起相間短路。為此線路中設(shè)置了 電氣互鎖。在控制線路中，將KMY動斷觸點串 聯(lián)在KM線圈電路中，而將KM動斷觸點串 聯(lián)在KMY線

46、圈電路中。SB3為電動機的停止按 鈕。1.3.3三相異步電動機降壓起動控制電路 2）時間繼電器自動切換控制線路。圖1-28為時間繼電器自動切換的Y降壓起動線路，它由三個接觸器、一個熱繼電器、一個通電延時型時間繼電器和兩個按鈕組成。其工作原理是：合上電源開關(guān)Q，按下SB1，KM線圈得電并自鎖，同時KMY線圈與時間繼電器KT線圈得電，電動機M在星形接法下起動。當(dāng)時間繼電器KT延時時間到，其動斷觸點斷開，KMY線圈斷電，延時動合觸點閉合，使KM得電并自鎖，電動機M按三角形接法運行。三相異步電動機采用Y降壓起動時，定子繞組在星形連接狀態(tài)下起動電壓為三角形連接起動電壓的，起動轉(zhuǎn)矩為三角形連接起動轉(zhuǎn) 矩的

47、13，起動電流也為三角形連接起動電流的 13。與其他降壓起動相比，Y降壓起動投 資少、線路簡單，但起動轉(zhuǎn)矩小。這種起動方法， 只能適用于空載或輕載狀態(tài)下起動，同時，這種 降壓起動方法，只能用于正常運轉(zhuǎn)時定子繞組為 三角形接法的異步電動機的起動。1.3.3三相異步電動機降壓起動控制電路 2.定子繞組串電阻降壓起動圖1-29是定子繞組串電阻的控制線路。圖1-29a為主電路。圖1-29b是手動控制電路，其工作原理為：合上電源開關(guān)Q，按下SBI，接觸器KM1得電并自鎖，KM1的主觸點閉合，電動機M串入電阻R減壓起動。當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，再按下SB2，接觸器KM2得電并自鎖，KM2的主觸點閉合

48、將起動電阻短接（切除），電動機M在全壓下運行。圖1-29c是時間繼電器自動控制 電路，其工作原理為：合上電 源開關(guān)Q，按下SB1，KM1線圈 得電并自鎖，KM1的主觸點閉合， 電動機串入電阻R起動，同時時 間繼電器線圈KT得電并開始計時。 當(dāng)時間繼電器KT延時時間到，其 動合觸點閉合，接觸器KM2線圈 得電并自鎖，其主觸點將串聯(lián)電 阻R短接（切除），電動機全壓 運行。時間繼電器的延時時間應(yīng) 由電動機的起動時間確定。1.3.3三相異步電動機降壓起動控制電路 3.自耦變壓器降壓起動控制線路自耦變壓器降壓起動是利用自耦變壓器來降低加在電動機定子繞組上的電壓，達到限制起動電流的目的。電動機起動時，定子

49、繞組加上自耦變壓器的二次電壓。起動結(jié)束后，甩開自耦變壓器，定子繞組上加額定電壓，電動機全壓運行。圖1-30為自耦變壓器降壓起動控制線路，其起動過程是：合上電源開關(guān)Q，按下SB2，KMI線圈和時間繼電器KT線圈得電并自鎖。接觸器KMI主觸點閉合，電源電壓經(jīng)自耦變壓器降壓后加到電動機上，電動機降壓起動。在此同時，時間繼電器開始計時，當(dāng)時間繼電 器KT延時時間到，其延時動斷觸點 先斷開，KM1斷電，自耦變壓器被 切除，電動機暫時失電；KT延時動 合觸點閉合，KM2得電，KM2的主 觸點閉合，將電源電壓直接加在電 動機上，電動機全壓運行，起動過 程結(jié)束。1.3.3三相異步電動機降壓起動控制電路 1.4

50、.1機械制動控制線路 1.電磁抱閘制動電磁抱閘制動的結(jié)構(gòu)主要由制動電磁鐵和閘瓦制動器兩部分組成。制動電磁鐵由鐵心、銜鐵和線圈三部分組成，閘瓦制動器由制動輪、閘瓦、彈簧等組成。制動輪與電動機的轉(zhuǎn)子同軸，當(dāng)電動機斷電制動時，由閘瓦緊緊地抱住制動輪，從而使電動機迅速制動。電磁抱閘制動分為斷電制動型和通電制動型兩種。 1）斷電制動控制。如圖1-31a所示為斷電制動控制線路， 工作原理為：合上電源開關(guān)Q， 按下起動按鈕SB1，接觸器KM 吸合，制動電磁線圈YB通電， 使抱閘閘瓦與制動輪分開，電 動機起動。當(dāng)電動機停車時， 按下停止按鈕SB2，接觸器KM 斷電釋放，電動機切斷電源； 與此同時，制動電磁線圈

51、YB也 斷電，在彈簧的作用下，使閘 瓦緊緊抱住制動輪，電動機被 迅速制動。1.4三相異步電動機制動控制線路2）通電制動控制。如圖1-31b所示為通電制動控制線路，該控制線路與斷電制動型不同，制動器的結(jié)構(gòu)也有所不同。在電動機通電工作肘，制動電磁線圈沒有電壓，這時閘瓦與制動輪松開。當(dāng)按下停止按鈕SB2，電動機斷電，通過復(fù)合按鈕SB2的動合觸點閉合，使KM2線圈得電，制動電磁線圈得電，閘瓦抱住制動輪進行制動。當(dāng)松開按鈕SB2時，制動電磁線圈斷電，閘瓦又松開。電磁抱閘制動的優(yōu)點是制動力矩大，制動迅速，安全可靠，停車準(zhǔn)確。其缺點是制動愈快，沖擊振動就愈大，對機械設(shè)備不利。由于這種制動方法較簡單，操作方便

52、，所以在生產(chǎn)現(xiàn)場得到廣泛應(yīng)用。至于選用哪種電磁抱閘制動方式，要根據(jù)生產(chǎn)機械工藝要求來定。一般在電梯、吊車、卷揚機等一類升降機械上，應(yīng)采用斷電電磁抱閘制動方式；像機床一類經(jīng)常需要調(diào)整加工件位置的機械設(shè)備，往往采用通電 電磁抱閘制動方式。1.4三相異步電動機制動控制線路 2電磁離合器制動制動型電磁離合器主要由制動電磁鐵、靜摩擦片、動摩擦片及制動彈簧組成。制動電磁離合器的靜摩擦片不能轉(zhuǎn)動，動摩擦片與電動機軸固定在一起。當(dāng)電磁鐵線圈斷電時，電磁離合器的靜摩擦片在制動彈簧的作用下與動摩擦片壓在一起。電動機被制動。當(dāng)電磁鐵線圈得電時，電磁離合器的靜摩擦片在電磁吸力的作用下與動摩擦片分開，電動機可以正常起動

53、運轉(zhuǎn)。電磁離合器制動的電氣控制線路與電磁抱閘制動的線路相似，讀者可自行分析。電磁離合器的優(yōu)點是體積小，傳遞轉(zhuǎn)矩大，操作方便，運行可靠，制動方式比較平穩(wěn)且迅速，并易于安裝在機床一類的機械設(shè)備內(nèi)部。1.4三相異步電動機制動控制線路 1能耗制動控制線路圖1-32為能耗制動控制線路。在電動機正常運行時，若按下按鈕SB1，電動機由于KM1斷電釋放脫離三相交流電源，而直流電源則由于接觸器KM2線圈得電，KM2主觸點閉合而加入定子繞組，時間繼電器KT線圈與KM2線圈同時得電并自鎖，于是電動機進入能耗制動狀態(tài)。如果時間繼電器的延時時間設(shè)置合適，當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速接近零時，時間繼電器延時時間到。這時時間繼電器的延時

54、斷開動斷觸點斷開，使KM2 及KT線圈斷電，電動機能耗制動結(jié) 束。能耗制動時制動力矩的大小，與通 入定子繞組的直流電流的大小有關(guān)。 電流越大，電動機內(nèi)磁場越強，產(chǎn) 生的制動力矩就越大。電流可用可 變電阻R調(diào)節(jié)，但通入的直流電流 不能太大，否則會燒壞定子繞組。1.4.2電力制動控制線路 2反接制動控制線路圖1-33為反接制動控制線路?？刂凭€路的工作原理 起動時，按下起動按鈕SB2，接觸器KM1得電自鎖，電動機M通電旋轉(zhuǎn)。在電動機正常運轉(zhuǎn)時，速度繼電器KS的動合觸點閉合，為反接制動做好準(zhǔn)備。停車時，按下停車按鈕SB1，SB1動斷觸點斷 開，接觸器KM1線圈斷電，電動機M脫離電 源。SB1動合觸點閉

55、合，由于此時電動機仍 在高速旋轉(zhuǎn)，速度繼電器的動合觸點依然處 于閉合狀態(tài)，所以反接制動接觸器KM2線圈 得電并自鎖，其主觸點閉合，使電動機定子 繞組接入反向電源，進入反接制動狀態(tài)，電 動機轉(zhuǎn)速迅速下降。當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速接近為 零時，速度繼電器的動合觸點斷開，反接制 動接觸器KM2線圈斷電，反接制動結(jié)束。 1.4.2電力制動控制線路 1變極調(diào)速控制線路改變磁極對數(shù)即為變極調(diào)速。變極調(diào)速適用于三相籠型異步電動機。與其他調(diào)速方法比較，變極調(diào)速控制線路簡單，造價低，但不能無級調(diào)速。在普通中小型設(shè)備使用較多的還是多速交流電動機。變極電動機一般有雙速、三速、四速之分，雙速電動機定子裝有一套繞組，而三速、四速

56、則為兩套繞組。圖1-34為42極的雙速異步電動機定子繞組接線示意圖。當(dāng)三相繞組按圖1-34a接線，即將三相繞組的U1、V1、W1三個接線端接三相電源，將U2、V2、W2接線端懸空，定子繞組接成三角形接法， 電動機為四極，運行轉(zhuǎn)速為低速。當(dāng)將 U2、V2、W2接入三相電源，而將U1、 V1、W1連在一起，電動機三相繞組接 成雙星形，即接成圖1-34 b形式，電動 機為兩極，運行轉(zhuǎn)速為高速。1.5三相異步電動機轉(zhuǎn)速控制 1變極調(diào)速控制線路圖1-35為雙速電動機控制線路。當(dāng)KM1得電，KM2、KM3均失電時，三相繞組的U1、V1、W1接線端接到三相電源，U2、V2、W2接線端被懸空，定子繞組接成三角

57、形接法，電動機為四極，運行轉(zhuǎn)速為低速。當(dāng)KM2、KM3得電而KM1失電，將U2、V2、W2接入三相電源，而將U1、V1、W1連在一起，電動機三相繞組接成雙星形，電動機為兩極，運行轉(zhuǎn)速為高速。SB2為低速起動按鈕，SB3為高速起動按鈕，KM2和KM3的作用相同，采用兩個接觸器是為了滿足主觸點數(shù)量要求。1.5三相異步電動機轉(zhuǎn)速控制 2變頻調(diào)速控制改變電源頻率即為變頻調(diào)速。變頻調(diào)速控制最復(fù)雜，但性能最好，隨著其成本日益降低，目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動控制領(lǐng)域中。變頻調(diào)速的基本概念由三相籠型異步電動機原理可知，改變電源頻率力就可改變電動機同步轉(zhuǎn)速。變頻器是實現(xiàn)交流電動機調(diào)速裝置的產(chǎn)品。變頻器的控制方式可

58、分為兩種，即開環(huán)控制和閉環(huán)控制。開環(huán)控制有VF控制方式，閉環(huán)控制有矢量控制等方式。VF控制是在改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，在較廣范圍內(nèi)調(diào)速運轉(zhuǎn)時，電動機的功率因數(shù)和效率不下降。這就是控制電壓與頻率之比，所以稱為VF控制。作為變頻器調(diào)速控制方式，VF控制比較簡單，現(xiàn)多用于通用變頻器、風(fēng)機泵類機械 的節(jié)能運行、生產(chǎn)流水線工作臺傳動和空調(diào)等家用電器中。矢量控制是將供給異步電動機的定子電流分解成磁場電流和轉(zhuǎn)矩電流，任意進行控制，同時再將兩者合成后的定子電流，供給異步電動機。矢量控制方式使交流異步電動機具有與直流電動機相同的控制性能。目前采用這種控制方式的變頻器已廣泛應(yīng)用于

59、生產(chǎn)實際中。1.5三相異步電動機轉(zhuǎn)速控制變頻調(diào)速的特點變頻調(diào)速可以使用標(biāo)準(zhǔn)電動機（如不需維護的籠型電動機），可以連續(xù)調(diào)速，改變轉(zhuǎn)速方向可通過電子回路改變相序?qū)崿F(xiàn)，起動電流小，加減速度可調(diào)節(jié)，電動機可以高速化和小型化，防爆容易，保護功能齊全（如過載保護、短路保護、過電壓和欠電壓保護）等。變頻調(diào)速的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。它應(yīng)用于風(fēng)機、泵、攪拌機、擠壓機、精紡機和壓縮機，原因是節(jié)能效果顯著。它應(yīng)用于機床，如車床、機械加工中心、鉆床、銑床、磨床，主要目的是提高生產(chǎn)率和質(zhì)量；它也廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域，如各種傳送帶的多臺電動機同步、調(diào)速，起重機等。使用變頻器調(diào)速的控制目前實用化的變頻器種類很多，適用于各種需要電

60、動機調(diào)速的場合。它可通過操作面板或通過現(xiàn)場總線通信方式操作，通過修改其內(nèi)置參數(shù)，即可工作于各種場合。主要特點：內(nèi)置多種運行控制方式；快速電流限制，實現(xiàn)無跳閘運行；內(nèi)置式制動斬波器，實現(xiàn)直流注入制動；具有PID控制功能的閉環(huán)控制，控制器參數(shù)可自動整定；多組參數(shù)設(shè)定且可相互切換，變頻器可用于控制多個交替工作的生產(chǎn)過程；多功能數(shù)字、模擬輸入輸出口，可任意定義其功能和具有完善的保護功能。1.5三相異步電動機轉(zhuǎn)速控制復(fù)習(xí)思考題1-1什么叫低壓電器？什么叫低壓控制電器？1-2接觸器主要由哪幾部分組成？1-3交流接觸器在電路中起什么作用？1-4電壓繼電器和電流繼電器在電路中各起什么作用？它們的線圈以何種方式