電工電子學-電氣自動控制匯編

1、電氣(dinq)自動控制電工(dingng)電子學1共三十一頁 為了使電動機按照生產機械(jxi)的要求運轉，必須用一定的控制電器組成控制電路，對電動機進行控制。目前國內外普遍采用由接觸器、繼電器、按鈕開關等有觸點電器組成的控制電路，稱為繼電接觸器控制。如果再配合其它無觸點控制電器、控制電機、電子電路以及計算機化的可編程序控制器等，則可構成生產機械(jxi)的現(xiàn)代化自動控制系統(tǒng)。本章主要討論三相異步電動機的繼電接觸控制電路。2共三十一頁7.1 常用低壓控制電器 低壓控制電器種類繁多，按動作性質可分為手動電器和自動電器兩類。手動電器必須由人工(rngng)操縱，如閘刀開關、組合開關、按鈕等。自動

2、電器是隨某些電信號（如電壓、電流等）或某些物理量的變化而自動動作的，如繼電器、接觸器、行程開關等?？刂齐娖鬟€有實現(xiàn)保護功能的保護電器，如熔斷器、熱繼電器等。7.1.1 閘刀開關閘刀開關由刀座、手柄、觸刀、瓷底（絕緣底板）組成。在低壓電路中，用于不頻繁接通和分斷電路，或用來將電路與電源隔離，因此閘刀開關又稱為“隔離開關”。按極數(shù)不同閘刀開關分為單極（單刀）、雙極（雙刀）和三極 （三刀）三種，每種又有單投和雙投之別。它的結構和電路圖中的符號如圖7.1.1所示。3共三十一頁 （a）結構圖 （b）圖形符號 圖7.1.1 閘刀開關4共三十一頁 7.1.2 組合開關 組合開關又稱轉換開關，是一種多觸點、多

3、位置式可以控制多個回路的控制電器，圖7.1.2（a）是一種組合開關的結構示意圖。它有多對靜觸片分別裝在各層絕緣墊板上，靜觸片與外部(wib)的連接是通過接線端子實現(xiàn)的。各層的動觸片套在裝有手柄的絕緣轉動軸上，而且不同層的動觸片可以互相錯開任意一個角度。轉動手柄時，各動觸片均轉過相同的角度，一些動、靜觸片相互接通，另一些動、靜觸片斷開。根據實際需要，組合開關的動、靜觸片的個數(shù)可以隨意組合。常用的有單極、雙極、三極、四極等多種。5共三十一頁（a）結構圖 （b）用組合(zh)開關起停電動機接線圖 圖7.1.2 組合開關6共三十一頁 7.1.3 按鈕開關 按鈕開關簡稱“按鈕”。按鈕通常用來接通(ji

4、tn)或斷開控制電路，從而控制電動機或其他電氣設備的運行。按鈕的結構如圖7.1.3所示，它由按鈕帽、動觸點、靜觸點和復位彈簧等構成。按鈕按下前的狀態(tài)稱為常態(tài)，此時上面的靜觸點與動觸點是接通的，這對觸點稱為動斷觸點（常閉觸點)，而下面的靜觸點與動觸點則是斷開的，這對觸點稱為動合觸點（常開觸點）。當按下按鈕帽時，上面的動斷觸點斷開，而下面的動合觸點接通，當松開按鈕帽時，動觸點在復位彈簧的作用下復位，使動斷觸點和動合觸點都恢復原來的狀態(tài)。7共三十一頁（a）按鈕剖面圖 （b）復合(fh)按鈕 （c）符號 圖7.1.3 復合按鈕8共三十一頁7.1.4 自動空氣斷路器自動空氣斷路器也稱空氣開關或自動開關，

5、是常用的一種低壓保護電器，可實現(xiàn)(shxin)短路、過載和失壓（欠壓）保護。它的結構形式很多，圖7.1.5是自動開關的原理圖。 圖7.1.5 自動空氣斷路器的原理圖9共三十一頁7.1.5 熔斷器熔斷器中的熔體俗稱保險絲或熔絲，一般為電阻率較高且熔點較低的合金制成，例如鉛錫合金等，或用截面積很小的良導體制成，例如銅、銀等。它串接在被保護的電路(dinl)中，當電路(dinl)發(fā)生短路時，過大的短路電流使熔絲熔斷，從而切斷電源，達到保護線路和電氣設備的目的。熔斷器是電路(dinl)中最常用最有效的短路保護電器。常用的熔斷器有管式、嵌入式和螺旋式三種，如圖7.1.6所示。10（a）管式熔斷器 （b）

6、嵌入式熔斷器 （c）螺旋式熔斷器 （d）符號(fho)圖7.1.6 常用熔斷器及符號共三十一頁7.1.6 交流接觸器接觸器是一種利用電磁力操作的電磁開關。依靠(yko)電磁力它可以帶動觸點直接接通或斷開電動機（或其他電氣設備）主電路。電磁鐵勵磁電流為交流的接觸器稱為交流接觸器。交流接觸器的結構和符號如圖7.1.7所示。11（a）結構圖 （b）符號(fho)圖7.1.7 交流接觸器共三十一頁7.1.7 繼電器 繼電器是用于控制電路和保護(boh)電路的電器，它主要用來傳遞信號、并不直接去操縱主電路。繼電器類型很多，工作原理也不相同，但都是在某種物理星如電壓、電流、溫度、壓力、速度及行程等的作用下

7、而動作的，當這些物理量達到某一預定數(shù)值時，繼電器就開始工作，帶動觸點接通或切斷控制電路，從而實現(xiàn)對主電路的控制和保護(boh)。12共三十一頁1中間繼電器 中間繼電器是利用電磁鐵的動作原理制成的電磁繼電器，其結構結構與交流接觸器基本相同，只是其電磁機構尺寸較小、結構緊湊、觸點數(shù)量較多。由于中間繼電器的觸頭容量小，所以在電路通常(tngchng)用來傳遞信號，把信號同時傳給多個有關控制元件或輔助電路，也可直接用來按制小容量電動機或其他電氣執(zhí)行元件。而接觸器主要用來接通和斷開主電路。中間繼電器觸點的額定電流比較小，一般不超過5A。在選用時，主要是考慮電壓等級和常開及常閉觸點的數(shù)量。中間繼電器符號如

8、圖7.1.8所示。 13KA線圈常開觸頭KA常閉觸頭KA圖7.1.8 中間(zhngjin)繼電器符號共三十一頁2熱繼電器熱繼電器主要用來對電器設備進行(jnxng)過載保護，使之免受長期過載電流的危害。圖7.1.9是熱繼電器的原理圖和符號。（a）原理圖 （b）符號 圖7.1.9 熱繼電器14發(fā)熱元件 FR 動斷觸點 FR共三十一頁3時間繼電器 時間繼電器是一種從得到輸入信號（線圈通電或斷電）起，經過(jnggu)一段時間延時后才動作的繼電器。時間繼電器具有延時作用，適用于定時控制，可用于按照所需時間間隔來接通、斷開或換接被控制電路。時間繼電器按觸點延時動作的不同，可分為通電延時型和斷電延時型

9、兩種類型。按延時機構的不同，時間繼電器分為電磁式、空氣阻尼式、電動機式、電子式等類型。圖7.1.10是通電延時的空氣阻尼式時間繼電器結構示意圖。15共三十一頁16圖7.1.10 通電延時的空氣阻尼式時間繼電器結構圖共三十一頁 7.1.8 行程開關 控制某些機械的行程(xngchng)和位置時，利用行程(xngchng)開關進行控制。行程(xngchng)開關又稱限位開關，它是利用機械部件的位移來切換電路的自動電器，它的結構和工作原理都與按鈕相似，只是按鈕用手按，而行程(xngchng)開關則是用運動部件上的撞塊（或擋板）來撞壓的。當撞塊壓著行程(xngchng)開關時，就像按下按鈕一樣，使其動

10、斷觸點斷開，動合觸點閉合，而當撞塊離開時，就如同手松開了按鈕，靠彈簧作用使觸點復位。圖7.1.12是行程開關的結構圖和符號。常用的行程開關有撞 塊式（也稱直線式）和滾輪式。滾輪式又分為單滾輪式和雙滾輪式，其中雙滾輪式行程開關無復位彈簧，不能自動復位，它需要兩個方向的撞塊來回撞壓，才能復位。 17共三十一頁18（a）結構圖 （b）符號圖7.1.12 行程開關常閉觸點常開觸點STSTST共三十一頁7.2 三相異步電動機常用的繼電接觸控制電路 任何(rnh)復雜的控制電路都是由一些基本的控制電路組成的。 7.2.1直接起動停止控制電路圖7.2.1是三相異步電動機的直接起動-停止的控制電路。由閘刀開關

11、Q、熔斷器FU、接觸器KM、熱繼電器FR、籠型電動機M組成了主電路。由按鈕、接觸器線圈KM，熱繼電器常閉輔助觸點組成控制電路，接在1、2兩點之間，用于控制電動機的運行。SBstP是一個按鈕的常閉觸點，SBst是另一個按鈕的常開觸點。接觸器的線圈和輔助常開觸點均用KM表示。FR是熱繼電器的常閉觸點。19共三十一頁20FRSB1SB2KMFR M3 圖7.2.1 電動機直接啟?？刂齐娐稫MQQ12KMFU共三十一頁1工作原理 先將閘刀開關Q閉合，按下起動按鈕SB2，控制電路中的接觸器線圈(xinqun)KM通電，主觸點KM閉合，電動機接通電源運轉，與此同時并聯(lián)在起動按鈕SB2上的常開觸點KM閉合，

12、這樣即使松開按鈕SB2，接觸器線圈仍然通電，從而保持電動機持續(xù)運轉。這種依靠接觸器自身輔助常開觸點使線圈保持通電的作用稱為“自鎖”，與SB2并聯(lián)的起自鎖作用的輔助觸點KM稱作自鎖觸點。21共三十一頁2保護措施為確保電動機正常運行，三相異步電動機起動(q dn)-停止控制電路還具有短路保護、過載保護和欠壓保護等功能。22共三十一頁7.2.2 三相異步電動機正、反轉控制電路在生產過程中，許多生產設備要求能夠實現(xiàn)可逆運行(ynxng)，例如機床的進刀退刀、卷揚機提升設備、電動閘門等，都要求電動機能正、反轉。 圖7.2.2就是實現(xiàn)這種控制的電路。在圖7.2.2中，當正轉接觸器KMF工作時，電動機正轉；

13、當反轉接觸器KMR工作時，由于調換了兩根電源線，所以電動機反轉。23共三十一頁24KMFM3 KMRQFR圖7.2.2 兩個接觸器實現(xiàn)電動機的正反轉共三十一頁 7.2.3 順序控制 在生產過程中經常要求幾臺電動機配合工作，其起、停等動作常常有順序上和時間上的約束。 圖7.2.4是兩臺異步電動機M1和M2的順序聯(lián)鎖控制電路，該電路可實現(xiàn)Ml先起動后M2才能起動，M2停車后M1才能停車的控制(kngzh)要求。圖7.2.4（a）是兩臺電動機主電路，圖7.2.4（b）和（c）是實現(xiàn)控制要求的兩種連接電路。下面以圖7.2.4（b）為例說明電路的控制過程。25共三十一頁26圖7.2.4 兩臺電動機聯(lián)鎖控

14、制（b）控制電路KM1KM2SB4SB3SB2KM1KM2FR2FR1KM2KM1SB1（c）控制電路SB1SB3SB4SB2KM2FR1 FR2KM1KM1KM2KM2（a）主電路QQKM1M13 KM2 FR23 FR1M23 FU1FU2共三十一頁 7.2.4 時間控制 在自動化生產線中，常要求按一定的時間間隔啟動或關停某些設備。根據延時的要求，對電動機按一定時間間隔進行(jnxng)控制的方式叫做時間控制。利用時間繼電器可以實現(xiàn)時間控制。圖7.2.5是兩臺電動機按時間先后起動的控制電路。27共三十一頁28圖7.2.5 兩臺電動機先后起動控制電路（b）控制電路SB1SB2KM1KM2KM

15、1FR1KTFR2KT（a）主電路QQKM1M13 KM2 FR23 FR1M23 FU1FU2共三十一頁 7.2.5 行程控制 在生產過程中，若需要控制某些機械的行程和位置時，可以利用(lyng)行程開關來實現(xiàn)。圖7-19所示的是用行程開關控制機床工作臺作往復運動的示意圖和控制電路。29圖7.2.7 行程控制電路STaSTb終點 前進原位 后退（a）示意圖STaSTbAAM（b）控制電路KMFSBFSBRKMFKMRFRSTbSTbSTaKMFKMRSB1KMR共三十一頁 圖中行程開關STa和STb分別裝在工作臺的原位和終點，由裝在工作臺上的擋塊來撞動。工作臺由電動機M帶動(didng)?？刂齐娐啡鐖D7-19（b）所示。 電動機在原位時，上檔快將行程開關STa壓下，使串接在反轉控制電路中的常閉觸點STa斷開。這時即使按下反轉按鈕SBR，反轉接觸器線圈KMR也不會通電，所以在原位時電動機不能反轉。當按下正轉啟動按鈕SBF 時，正轉接觸器線圈KMF通電，使電動機正轉并帶動工作臺前進?？梢姽ぷ髋_在原位只能前進、不能后退。30共三十一頁內容摘要電氣自動控制。低壓控制電器種類繁多，按動作性質可分為手動電器和自動電器兩類?？刂齐娖鬟€有實現(xiàn)保護功能的保護電器，如熔斷器、熱繼電器等。按鈕通常用來接通或斷開控制電路(dinl)，從而控制