《電機(jī)與電氣控制應(yīng)用技術(shù)》課件項目五 常用低壓電器

項目五常用低壓電器課題一低壓電器的基本知識課題二低壓開關(guān)、按鈕和低壓斷路器課題三接觸器的使用課題四電機(jī)的保護(hù)課題五主令電器課題六常用電磁式繼電器課題一低壓電器的基本知識學(xué)習(xí)目標(biāo)?了解常用低壓電器元件及其功能;?了解常用低壓電器元件工作原理;?能根據(jù)需要選擇和使用低壓電器。

電氣控制廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和民用建筑領(lǐng)域中,如機(jī)械傳動、自動化生產(chǎn)線、風(fēng)機(jī)、水泵控制等。電氣控制所涉及的內(nèi)容主要包括電器元件和控制電路。電器分為高壓電器和低壓電器。低壓電器一般是指頻率在交流50Hz、額定電壓1200V、直流額定電壓1500V及以下的電路中起通斷、保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)作用的電器產(chǎn)品。在大多數(shù)用電行業(yè)及人們的日常生活中一般都使用低壓設(shè)備,采用低壓供電。而低壓供電的輸送、分配和保護(hù),以及設(shè)備的運(yùn)行和控制是靠低壓電器來實現(xiàn)的,因此低壓電器的應(yīng)用十分廣泛,直接影響低壓供電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的質(zhì)量。本部分內(nèi)容主要介紹用于電力拖動及控制系統(tǒng)領(lǐng)域中的常用低壓電器及基本控制線路。一、低壓電器的基本知識低壓電器是構(gòu)成控制系統(tǒng)最常用的器件,了解它的分類、作用和用途,對設(shè)計、分析和維護(hù)控制系統(tǒng)都是十分必要的。1.低壓電器的分類電器的用途廣泛,功能多樣,種類繁多,結(jié)構(gòu)各異,工作原理也各有不同。電器有多種分類方法:按工作電壓的等級可分為高壓電器和低壓電器;按動作原理可分為手動電器(依靠外力直接操作類進(jìn)行切換的電器,如:刀開關(guān)、按鈕等)和自動電器(依靠指令或物理量變化而自動動作的電器,如交流接觸器、繼電器);按工作原理可分為電磁式電器和非電量控制電器;按執(zhí)行機(jī)理分為有觸點(diǎn)電器和無觸點(diǎn)電器。實際中,低壓電器多按用途分類,多分為以下幾類。1)配電電器配電電器主要用于供、配電系統(tǒng)中電能的輸送和分配。這類電器有刀開關(guān)、斷路器、隔離開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)以及熔斷器等。對這類電器的主要技術(shù)要求是分?jǐn)嗄芰?qiáng),限流效果好,動穩(wěn)定及熱穩(wěn)定性能好。2)控制電器控制電器主要用于各種控制電路和控制系統(tǒng)。這類電器有接觸器、繼電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、電磁閥等。這類電器的主要技術(shù)要求是有一定的通斷能力,操作頻率要高,電器和機(jī)械壽命要長。3)主令電器主令電器主要用于發(fā)送控制指令。這類電器有按鈕、主令開關(guān)、行程開關(guān)和萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)等。對這類電器的主要技術(shù)要求是操作頻率要高,抗沖擊,電器和機(jī)械壽命要長。4)保護(hù)電器保護(hù)電器主要用于對電路和電氣設(shè)備進(jìn)行安全保護(hù)。這類低壓電器有熔斷器、熱繼電器、安全繼電器、電壓繼電器、電流繼電器和避雷器等。對這類電器的主要技術(shù)要求是有一定的通斷能力,反應(yīng)要靈敏,可靠性要高。5)執(zhí)行電器執(zhí)行電器主要用于執(zhí)行某種動作和傳動功能。這類低壓電器有電磁鐵、電磁離合器等。隨著電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,近幾年又出現(xiàn)了利用集成電路或電子元件構(gòu)成的電子式電器,利用單片機(jī)構(gòu)成的智能化電器,以及可直接與現(xiàn)場總線連接的具有通信功能的電器。2.電器的作用電器是構(gòu)成控制系統(tǒng)的最基本元件,它的性能將直接影響控制系統(tǒng)能否正常工作。電器能夠依據(jù)操作信號或外界現(xiàn)場信號的要求,自動或手動地改變系統(tǒng)的狀態(tài)、參數(shù),實現(xiàn)對電路或被控對象的控制、保護(hù)、測量、指示、調(diào)節(jié)。它的工作過程是將一些電量信號或非電信號轉(zhuǎn)變?yōu)榉峭磾嗟拈_關(guān)信號或隨信號變化的模擬量信號,實現(xiàn)對被控對象的控制。電器的主要作用如下:(1)控制作用。如控制電梯的上下移動、快慢速自動切換與自動停層等。(2)保護(hù)作用。根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn),對設(shè)備、環(huán)境以及人身安全實行自動保護(hù),如電動機(jī)的過熱保護(hù)、電網(wǎng)的短路保護(hù)、漏電保護(hù)等。(3)測量作用。利用儀表及與之相適應(yīng)的電器,對設(shè)備、電網(wǎng)中的電參數(shù)或其他非電參數(shù)進(jìn)行測量,如測量電流、電壓、功率、轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等。(4)調(diào)節(jié)作用。對一些電量和非電量進(jìn)行調(diào)整,以滿足用戶的要求,如電動機(jī)速度的調(diào)節(jié)、柴油機(jī)油門的調(diào)整、房間溫度和濕度的調(diào)節(jié)、光照度的自動調(diào)節(jié)等。(5)指示作用。利用電器的控制、保護(hù)等功能,顯示檢測出的設(shè)備運(yùn)行狀況與電氣電路工作情況。(6)轉(zhuǎn)換作用。在用電設(shè)備之間轉(zhuǎn)換或?qū)Φ蛪弘娖?、控制電路分時投入運(yùn)行。以實現(xiàn)功能切換,如被控裝置操作的手動與自動的轉(zhuǎn)換、供電系統(tǒng)的市電與自備電源的切換等。3.低壓電器的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)低壓電器一般都有兩個基本部分:一是感測部分,它感測外界的信號,作出有規(guī)律的反應(yīng),在自控電器中,感測部分大多由電磁機(jī)構(gòu)組成,在手控電器中,感測部分通常為操作手柄等;另一個是執(zhí)行部分,例如觸頭是根據(jù)指令進(jìn)行電路的接通或切斷的。二、繪制電氣控制線路電氣控制線路圖是工程技術(shù)的通用語言,為了便于交流與溝通,各種電器元件的圖形、文字符號必須符合國家的標(biāo)準(zhǔn)。為了便于掌握引進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備,便于國際交流和滿足國際市場的需要,國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會參照國際電工委員會(IEC)公布的有關(guān)文件,制定了我國電氣設(shè)備有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。表5-2列出了常用電氣圖形、文字符號表,以供參考。1.圖形符號圖形符號通常是指用于圖樣或其他表示一個設(shè)備概念的圖形、標(biāo)記或字符。圖形符號由符號要素、一般符號及限定符號構(gòu)成。(1)符號要素。符號要素是一種具有確定意義的簡單圖形,必須同其他圖形組合才能構(gòu)成一個設(shè)備或概念的完整符號。例如,三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)是由定子、轉(zhuǎn)子引線等幾個符號要素構(gòu)成的,這些符號要求有確切的含義,但一般不能單獨(dú)使用,其布置也不一定與符號所表示設(shè)備的實際結(jié)構(gòu)相一致。(2)一般符號。用于表示同一類產(chǎn)品和此類產(chǎn)品特性的一種簡單符號,是各類元器件的基本符號。例如,一般電阻器、電容器和具有一般單向?qū)щ娦缘亩O管的符號。一般符號不但廣義上代表各類元器件,也可以表示沒有附加信息或功能的具體元件。(3)限定符號。限定符號是用以提供附加信息的一種加在其他符號上的符號。例如,在電阻器一般符號的基礎(chǔ)上,加上不同的限定符號就可以組成可變電阻器、光敏電阻器、熱敏電阻器等具有不同功能的電阻器。也就是說使用限定符號以后可以使圖形符號具有多樣性。限定符號一般不能單獨(dú)使用。一般符號有時也可以作為限定符號。例如,電容器的一般符號加到二極管的一般符號上就構(gòu)成變?nèi)荻O管的符號。圖形符號應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)所有符號均應(yīng)表示無電壓、無外力作用的正常狀態(tài)(常態(tài))。例如,在按鈕未按下、刀開關(guān)未合閘等。(2)在圖形符號中,某些設(shè)備元件有多個圖形符號,在選用時,應(yīng)選用優(yōu)選形。在能夠表達(dá)其含義的情況下,盡可能采用最簡單形式,在同一圖中使用時,應(yīng)采用同一形式。圖形符號的大小和線條的粗細(xì)應(yīng)基本一致。(3)為適應(yīng)不同需求,可將圖形符號根據(jù)需要放大或縮小,但各符號相互間的比例應(yīng)該保持不變。圖形符號繪制時方位不是強(qiáng)制的,在不改變符號本身含義的前提下,可將圖形符號根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)或鏡像放置。(4)圖形符號中的導(dǎo)線符號可以用不同寬度的線條表示,以突出和區(qū)分某些電路或連接線。一般常將電源或主信號導(dǎo)線用加粗的實線表示。2.文字符號電器圖中的文字符號用于標(biāo)明電器設(shè)備、裝置和元器件的名稱、功能、狀態(tài)和特征,可在電器設(shè)備、裝置和元器件的圖形符號上或其近旁使用,分為表明電器設(shè)備、裝置和元器件種類的字母代碼和功能字母代碼。電器技術(shù)中的文字符號分為基本文字符號和輔助文字符號。(1)基本文字符號?；疚淖址柗譃閱巫帜阜柡碗p字母符號兩種。單字母符號是用拉丁字母將各種電器設(shè)備、裝置和元器件劃分為23大類,每一類用一個字母表示。例如,“R”代表電阻器,“M”代表電動機(jī),“C”代表電容器等。雙字母符號是由一個代表種類的單字母符號與另一字母組成的,并且是單字母符號在前,另一字母在后。雙字母中在后的字母通常選用該類設(shè)備、裝置和元器件的英文名詞的首字母,這樣,雙字母符號可以較詳細(xì)和更具體地描述電器設(shè)備、裝置和元器件的名稱。例如“RP”代表電位器,“RT”代表熱敏電阻,“MD”代表直流電動機(jī),“MC”代表籠型異步電動機(jī)。(2)輔助文字符號。輔助文字符號是用以表示電器設(shè)備、裝置和元器件以及線路的功能、狀態(tài)和特征的,通常也是由英文單詞的前一兩個字母構(gòu)成的。例如,“DC”代表直流,“IN”代表輸入,“S”代表信號。輔助文字符號一般放在單字母文字符號后面,構(gòu)成組合雙字母符號。例如,“Y”是電器操作機(jī)械裝置的單字母號,“B”代表制動的輔助文字符號,“YB”代表制動電磁鐵的組合符號。輔助文字符號也可單獨(dú)使用。例如,“ON”代表閉合,“N”代表中性線。主電路標(biāo)號由文字符號和數(shù)字組成。文字符號用以標(biāo)明主電路的元器件或線路的主要特征;數(shù)字標(biāo)號用以區(qū)別電路不同線段。三相交流電源引入線采用L1、L2、L3標(biāo)號,電源開關(guān)之后的三相交流電源主電路分別標(biāo)U、V、W?？刂齐娐酚?位以上的數(shù)字組成,交流控制電路的標(biāo)號一般以主要壓降元件(如電器元件線圈)為分界,左側(cè)用奇數(shù)標(biāo)號,右側(cè)是偶數(shù)標(biāo)號。直流控制電路中正極按奇數(shù)標(biāo)號,負(fù)極按偶數(shù)標(biāo)號。中間繼電器電壓繼電器電動機(jī)3.電氣圖的分類與作用電氣控制系統(tǒng)是由電氣設(shè)備及電氣元件按照一定的控制要求連接而成。各類電氣控制設(shè)備有著各種各樣的控制系統(tǒng),這些控制系統(tǒng)都是由基本電路組成,在分析控制系統(tǒng)原理和故障分析時,一般都是從這些基本電路著手。因此,掌握電氣控制系統(tǒng)的基本電路,對整個電氣控制系統(tǒng)工作原理分析及維修有很大的幫助。為了清晰表達(dá)生產(chǎn)機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的工作原理,便于系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、使用和維修,將電氣控制系統(tǒng)中的各電器元件用一定的圖形符號和文字符號來表示,再將其連接情況用一定的圖形表達(dá)出來,這種圖形就是電氣控制圖,簡稱電氣圖。電氣圖是用電氣圖形繪制的圖,用來描述電氣控制設(shè)備結(jié)構(gòu)、工作原理和技術(shù)要求,它必須采用符合國家電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)及國際電工委員會(IEC)頒布的有關(guān)文件要求,用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的圖形符號、文字符號及規(guī)定的畫法繪制。4.電氣圖的分類電氣圖包括電氣原理圖、電氣安裝圖、電氣互連圖等。1)電氣原理圖電氣原理圖是說明電氣設(shè)備工作原理的圖。電氣原理圖應(yīng)遵循簡單、清晰的原則,采用電氣元器件展開形式來繪制的,它不按電氣元件的實際位置來畫,也不反映電氣元件的大小、安裝位置及實際連線情況,只是把各元件按接線順序用符號展開在平面圖上,用直線將各元件連接起來,適用于分析研究電路的工作原理,且作為其他電氣圖的依據(jù)在設(shè)計部門和生產(chǎn)現(xiàn)場得到廣泛應(yīng)用。(1)電氣原理圖中各元器件的文字符號和圖形符號必須按標(biāo)準(zhǔn)繪制和標(biāo)注。同一電器的所有元件必須用同一文字符號標(biāo)注。(2)電氣原理圖應(yīng)按功能來組合,同一功能的電氣相關(guān)元件應(yīng)畫在一起,但同一電器的各部件不一定畫在一起。電路應(yīng)按動作順序和信號流程自上而下或自左向右排列。(3)電氣原理圖分主電路和控制電路,一般主電路在左側(cè),控制電路在右側(cè)。(4)電氣原理圖中各電器應(yīng)該是未通電或未動作的狀態(tài),二進(jìn)制邏輯元件應(yīng)是置零的狀態(tài),機(jī)械開關(guān)應(yīng)是循環(huán)開始的狀態(tài),即按電路“常態(tài)”畫出。圖5-1三相籠型異步電動機(jī)控制電氣原理圖在閱讀和繪制電氣原理圖時應(yīng)注意以下幾點(diǎn):電氣安裝圖表示各種電氣設(shè)備在機(jī)械設(shè)備和電氣控制柜中的實際安裝位置。圖中提供了電氣設(shè)備各個單元的布局和安裝工作所需數(shù)據(jù)。例如,電動機(jī)要和被拖動的機(jī)械裝置在一起,行程開關(guān)應(yīng)畫在獲取信息的地方,操作手柄應(yīng)畫在便于操作的地方,一般電氣元件應(yīng)放在電氣控制柜中。三相籠型異步電動機(jī)控制線路電氣安裝圖如左圖所示。圖5-2三相籠型異步電動機(jī)控制線路電氣安裝圖2)電氣安裝圖在閱讀和繪制電氣安裝圖時應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)按電氣原理圖要求,應(yīng)將動力、控制和信號電路分開布置,并各自安裝在相應(yīng)的位置,以便于操作和維護(hù)。(2)電氣控制柜中各元件上、下、左、右之間的連線應(yīng)保持一定間距,并且應(yīng)考慮元件的發(fā)熱和散熱因素,應(yīng)便于布線、接線和檢修。(3)給出部分元器件型號和參數(shù)。(4)圖中的文字符號應(yīng)與電氣原理圖和電氣設(shè)備清單一致。3)電氣互連圖電氣互連圖是用來表明電氣設(shè)備各單元之間的接線關(guān)系,一般不包括單元內(nèi)部的連接,著重表明電氣設(shè)備外部元件的相對位置及它們之間的電氣連接。圖5-3三相籠型異步電動機(jī)控制線路電氣互連圖在閱讀和繪制電氣互連圖時注意以下幾點(diǎn):(1)外部單元同一電器的各部件畫在一起,其布置應(yīng)該盡量符合電器的實際情況。(2)不在同一控制柜或同一配電屏上的各電氣元件的連接,必須經(jīng)過接線端子板進(jìn)行。圖中文字符號、圖形符號及接線端子板編號,應(yīng)與電氣原理圖相一致。(3)電氣設(shè)備的外部連接應(yīng)標(biāo)明電源的引入點(diǎn)。利用前述各圖,進(jìn)行電動機(jī)基本控制線路安裝的步驟如下:(1)識讀電路圖,明確線路所用電器元件及其作用,熟悉線路的工作原理。(2)根據(jù)電路圖或元件明細(xì)表配齊電器元件,并進(jìn)行檢驗。(3)根據(jù)電器元件選配安裝工具盒控制板。(4)根據(jù)電路圖繪制安裝圖和接線圖,然后按要求在控制板上固裝元件。

例5-1認(rèn)識三相籠型異步電動機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制線路的電氣原理圖,如圖5-4所示。圖5-4三相籠型異步電動機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制線路的電氣原理圖課題二低壓開關(guān)、按鈕和低壓斷路器學(xué)習(xí)目標(biāo)?了解低壓開關(guān)、按鈕和低壓斷路器及其功能;?了解低壓開關(guān)、按鈕和低壓斷路器工作原理;?能根據(jù)需要選擇和使用低壓開關(guān)、按鈕和低壓斷路器。開關(guān)是最為普通的電器之一,其作用是分合電路,開斷電流。常用的開關(guān)有刀開關(guān)、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、組合開關(guān)、空氣斷路器等。開關(guān)可分為有載運(yùn)行操作、無載運(yùn)行操作、選擇性運(yùn)行操作三種;也可分為正面操作和背面操作的開關(guān);還可分為帶滅弧開關(guān)和不帶滅弧開關(guān)。開關(guān)刀口接觸有面接觸和線接觸兩種,線接觸形式的刀口開關(guān),刀片易插入,接觸電阻小,制造方便。開關(guān)中常采用彈簧片,以保證接觸良好。一、低壓開關(guān)低壓開關(guān)也稱低壓隔離器。低壓開關(guān)是低壓電器中結(jié)構(gòu)比較簡單、價格低廉、應(yīng)用較廣的一類電器,常用于照明電路的電源開關(guān),主要用于隔離電源,也可用來非頻繁地接通和分?jǐn)嗳萘枯^小的低壓配電電器。1.刀開關(guān)圖5-5

塑殼刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖圖5-6

熔斷器式刀開關(guān)圖5-7刀開關(guān)的圖形及文字符號在使用時,進(jìn)線座接電源端的進(jìn)線,出線座接負(fù)載端導(dǎo)線,靠觸刀與觸點(diǎn)座的分合來接通和分?jǐn)嚯娐?。塑殼使電弧不致飛出灼傷操作人員,防止極間電弧造成電源短路。熔絲起短路保護(hù)作用。安裝刀開關(guān)時,合上開關(guān)時手柄在上方,不得倒裝或平裝。倒裝時手柄有可能因自重下滑而引起誤合閘,造成安全事故。接線時,將電源線接在熔絲上端,負(fù)載線接在熔絲下端,拉閘后刀開關(guān)與電源隔離,便于更換熔絲。2.刀開關(guān)的選擇(1)結(jié)構(gòu)形式的選擇:應(yīng)根據(jù)刀開關(guān)的作用和裝置的安裝形式來選擇是否帶滅弧裝置。如開關(guān)用于分?jǐn)嘭?fù)載電流時,應(yīng)選擇帶滅弧裝置的刀開關(guān)?？筛鶕?jù)裝置的安裝形式來選擇正面、背面、側(cè)面操作形式,以及是直接操作還是杠桿操作,是板前接線還是板后接線的結(jié)構(gòu)形式。(2)額定電流的選擇:一般應(yīng)等于或大于所分?jǐn)嚯娐分懈鱾€負(fù)載電流的總和。對于電動機(jī)負(fù)載,應(yīng)考慮其起動電流,所以應(yīng)選額定電流大一級的刀開關(guān)。若考慮電路出現(xiàn)的短路電流,還應(yīng)選擇額定電流更大一級的刀開關(guān)。二、低壓斷路器低壓斷路器過去稱為自動空氣開關(guān),為了與IEC標(biāo)準(zhǔn)一致,故改用此名。它是一種既有手動開關(guān)作用,又能進(jìn)行自動失壓、欠壓、過載和短路保護(hù)的電器,應(yīng)用極為廣泛。低壓斷路器可用來分配電能、不頻繁地起動異步電動機(jī)、對異步電動機(jī)及電源線路進(jìn)行保護(hù),當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重過載、短路或欠電壓等故障時能自動切斷電源,其功能相當(dāng)于熔斷式斷路與過流、過壓、熱繼電器等的組合,而且在分?jǐn)喙收想娏骱?一般不需要更換零部件。1.低壓斷路器的工作原理圖5-8低壓斷路器工作原理圖低壓斷路器的主觸頭1靠手動或自動合閘。

主觸頭1閉合后,自由脫扣機(jī)構(gòu)2將主觸頭鎖在

合閘位置上,過電流脫扣器3的線圈和電源并

聯(lián)。當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時,過電流脫

扣器3的銜鐵吸合,使自由脫扣機(jī)構(gòu)2動作,主

觸頭1斷開主電路。當(dāng)電路過載時,熱脫扣器

5的熱元件發(fā)熱使雙金屬片上彎曲,推動自由

脫扣機(jī)構(gòu)2動作。當(dāng)電路欠電壓時,欠電壓脫扣器6的銜鐵釋放,也使自由脫扣機(jī)構(gòu)動作。分勵脫扣器4則作為遠(yuǎn)距離控制用,在正常工作時,其線圈是斷電的。在需要遠(yuǎn)距離控制時,按下停止按鈕7,使線圈得電,銜鐵帶動自由脫扣機(jī)構(gòu)動作,使主觸頭斷開。圖5-9低壓斷路器的圖形及文字符號2.低壓斷路器的類型(1)萬能式低壓斷路器。又稱開啟式低壓斷路器。容量較大,具有較高的短路分?jǐn)嗄芰洼^高的動穩(wěn)定性。適用于交流50Hz、額定電壓380V的配電網(wǎng)中作為配電干線的主保護(hù)。主要型號有DW10和DW15兩個系列。DW15系列萬能式斷路器如圖5-10所示。(2)裝置式低壓斷路器。裝置式低壓斷路器又稱塑料外殼式低壓斷路器,其內(nèi)裝觸頭系統(tǒng)、滅弧室及脫鉤器等,有手動和電動合閘方式,適用于配電網(wǎng)的保護(hù)和電動機(jī)、照明電路及電熱器等的控制開關(guān)。主要型號有DZ5、DZ10和DZ20等系列。圖5-10DW15系列萬能式斷路器圖5-11DZ系列小型低壓斷路器(3)快速斷路器。具有快速電磁鐵和強(qiáng)有力的滅弧裝置,最快動作時間可在0.02s以內(nèi),用于半導(dǎo)體整流元件和整流裝置的保護(hù)。主要型號有DS系列。(4)限流斷路器。利用短路電流產(chǎn)生的巨大吸力,使觸點(diǎn)迅速斷開,能在交流短路電流尚未達(dá)到峰值之前就把故障電路切斷,用于短路電流相當(dāng)大(高達(dá)70kA)的電路中。主要型號有DWX15和DZX10兩種系列。(5)智能化斷路器。目前國產(chǎn)的智能化斷路器有框架式和塑料外殼式兩種。前者主要用作智能化自動配電系統(tǒng)中的主斷路器,后者主要用于配電網(wǎng)中分配電能和作為電路及電源設(shè)備的控制和保護(hù)。智能化斷路器的控制核心采用了微處理器或單片機(jī)技術(shù),不僅具有普通斷路器的各種保護(hù)功能,同時還具有實時顯示電路中的電氣參數(shù)(電流、電壓、功率、功率因數(shù)等),對電路進(jìn)行在線監(jiān)視、自動調(diào)節(jié)、測量、試驗、自診斷和通信等功能,能夠?qū)Ω鞣N保護(hù)功能的動作參數(shù)進(jìn)行顯示、設(shè)定和修改,還能夠存儲保護(hù)電路動作時的故障參數(shù)以便查詢。3.低壓斷路器的選擇選擇低壓斷路器時應(yīng)注意以下幾方面:(1)低壓斷路器的額定電流和額定電壓應(yīng)大于或等于線路、設(shè)備的正常工作電壓和工作電流。(2)低壓斷路器的極限分?jǐn)嗄芰?yīng)大于或等于電路最大短路電流。(3)欠電壓脫扣器的額定電壓等于線路的額定電壓。(4)過電流脫扣器的額定電流大于或等于線路的最大負(fù)載電流。4.使用低壓斷路器的注意事項(1)低壓斷路器投入使用時應(yīng)先進(jìn)行整定,按照要求整定熱脫扣器的動作電流,整定后不應(yīng)隨意旋動有關(guān)的螺絲和彈簧。(2)在安裝低壓斷路器時,應(yīng)注意把來自電源的母線接到開關(guān)滅弧罩一側(cè)的端子上。(3)在正常情況下,每6個月應(yīng)對開關(guān)進(jìn)行一次檢修,清除灰塵。(4)發(fā)生斷、短路事故的動作后,應(yīng)立即對觸點(diǎn)進(jìn)行清理,檢查有無熔壞,清除金屬熔粒、粉塵,特別要把散落在絕緣體上的金屬粉塵清除掉。使用低壓斷路器來實現(xiàn)短路保護(hù)比熔斷器要好,因為三相電路短路時,很可能只有一相熔斷器熔斷,造成缺相運(yùn)行。對于低壓斷路器來說,只要造成短路就會使開關(guān)跳閘,將三相同時切斷。低壓斷路器還有其他自動保護(hù)作用,性能優(yōu)越,但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,操作頻率低,價格高,因此適合于要求較高的場合,如電源總配電盤。三、漏電保護(hù)開關(guān)漏電保護(hù)開關(guān)是一種常用的漏電保護(hù)裝置。它既能控制電路的通與斷,又能保證其控制電路或設(shè)備發(fā)生漏電接地故障時迅速自動跳閘,進(jìn)行保護(hù)。斷路器與漏電保護(hù)開關(guān)兩部分合并起來就構(gòu)成一個完整的漏電斷路器,具有過載、短路、漏電保護(hù)功能。圖5-12DZ158LE-100漏電斷路器圖5-13DZ267L-32漏電斷路器

漏電保護(hù)開關(guān)按動作方式分為電壓動作型和電流動作型;按動作機(jī)構(gòu)分為開關(guān)式和繼電器式;按極數(shù)分為單極二線、二極三線等。圖5-14漏電保護(hù)開關(guān)工作原理圖2.漏電保護(hù)開關(guān)的選擇(1)保護(hù)單相線路設(shè)備時,選用單極二線或二極漏電保護(hù)開關(guān)。(2)保護(hù)三相線路設(shè)備時,選用三極漏電保護(hù)開關(guān)。(3)保護(hù)線路既有單相又有三相設(shè)備時,選用三極四線或四極漏電保護(hù)開關(guān)。例5-2繪制一個手動直接起動控制線路,分析其優(yōu)缺點(diǎn)。利用刀開關(guān)直接起動電動機(jī)的控制線路如下圖所示。圖5-15

刀開關(guān)直接起動電動機(jī)的控制線路圖中線路的動作原理為:閉合刀開關(guān)QS,電動機(jī)M起動旋轉(zhuǎn);斷開刀開關(guān)QS,電動機(jī)M斷電減速直至停轉(zhuǎn)。線路只用一個刀開關(guān)和一個熔斷器,是最簡單的電動機(jī)起?？刂凭€路,但有以下幾點(diǎn)不足:(1)只能適用于不需要頻繁起停的小容量電動機(jī)。(2)只能就地操作,不便于遠(yuǎn)距離控制。(3)無失壓保護(hù)和欠壓保護(hù)功能。所謂失壓保護(hù)或欠壓保護(hù)是指電動機(jī)運(yùn)行后,由于外界原因突然斷電或電壓下降太多后又重新恢復(fù)正常供電,電動機(jī)不會自行運(yùn)轉(zhuǎn)。課題三接觸器的使用學(xué)習(xí)目標(biāo)?了解電磁式接觸器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理;?能根據(jù)需要選擇和使用接觸器。接觸器是一種用來自動接通或斷開大電流電路的電器。它可以頻繁地接通或分?jǐn)嘟恢绷髫?fù)載電路,并可實現(xiàn)中遠(yuǎn)距離控制。其主要控制對象是電動機(jī),也可用于電熱設(shè)備、電焊機(jī)、電容器組等其他設(shè)備。它還具有低電壓釋放保護(hù)功能。接觸器具有控制容量大、過載能力強(qiáng)、壽命長、設(shè)備簡單經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn),是電力拖動自動控制電路中使用最廣泛的電器元件之一。接觸器按操作方式分為電磁接觸器、氣動接觸器和電磁氣動接觸器;按滅弧介質(zhì)分為空氣電磁接觸器、油浸式接觸器和真空接觸器等。最常用的分類是按照接觸器主觸頭控制的電路種類來劃分,即將接觸器分為交流接觸器和直流接觸器兩大類,目前在控制電路中多數(shù)采用交流接觸器。一、交流接觸器1.交流接觸器的結(jié)構(gòu)圖5-16

交流接觸器外形結(jié)構(gòu)及符號交流接觸器由以下四部分組成:(1)電磁機(jī)構(gòu)。電磁機(jī)構(gòu)由線圈、動鐵心(銜鐵)和靜鐵心組成,其作用是將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,產(chǎn)生電磁吸力,帶動觸頭動作。(2)觸頭系統(tǒng)。包括主觸頭和輔助觸頭。主觸頭用于接通或斷開主電路,通常為3對常開觸頭。輔助觸頭用于控制電路,起控制其他元件接通或分?jǐn)嗉半姎饴?lián)鎖作用,故又稱聯(lián)鎖觸頭,一般有多對常開、常閉觸頭。(3)滅弧裝置。容量在10A以上的接觸器都有滅弧裝置,對于小容量的接觸器,常采用雙斷口觸頭滅弧、電動力滅弧、相間弧板隔弧及陶土滅弧罩滅弧。對于大容量的接觸器,采用窄縫滅弧及柵片滅弧。(4)其他輔助部件。包括反作用彈簧、緩沖彈簧、觸頭壓力彈簧、傳動機(jī)構(gòu)、支架及外殼等。2.交流接觸器的工作原理接觸器的工作原理是利用電磁吸力及彈簧反作用力配合動作,觸點(diǎn)閉合或斷開。線圈得電以后,產(chǎn)生的磁場將鐵心磁化,吸引動鐵心,克服反作用彈簧的彈力,使它向著靜鐵心運(yùn)動,拖動觸點(diǎn)系統(tǒng)運(yùn)動,使得動合觸點(diǎn)閉合、動斷觸點(diǎn)斷開。一旦電源電壓消失或者顯著降低,以致電磁線圈沒有激磁或激磁不足,動鐵心就會因電磁吸力消失或過小而在反作用彈簧的彈力作用下釋放,使得動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)脫離,觸點(diǎn)恢復(fù)線圈未通電時的狀態(tài)。圖5-17交流接觸器動作原理圖3.接觸器的主要技術(shù)參數(shù)接觸器的主要技術(shù)參數(shù)有極數(shù)和電流種類,額定電壓、額定電流、額定通斷能力、線圈額定電壓、允許操作頻率、壽命、使用類別等。(1)接觸器的極數(shù)和電流種數(shù)。按接觸器主觸頭的個數(shù)確定其極數(shù),有兩極、三極和四極接觸器;按主電路的電流種類分有交流接觸器和直流接觸器。(2)額定工作電壓。指主觸頭之間正常工作電壓值,也就是主觸頭所在電路的電源電壓。直流接觸器的額定電壓有110V、220V、440V、660V;交流接觸器的額定電壓有220V、380V、500V、660V等。(3)額定電流。接觸器觸頭在額定工作條件下的電流值。直流接觸器的額定電流有40A、80A、100A、150A、250A、400A及600A;交流接觸器的額定電流有10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A及600A。(4)通斷能力。指接觸器主觸頭在規(guī)定條件下能可靠接通和分?jǐn)嗟碾娏髦?。在此電流值下接通電路時,主觸頭不應(yīng)造成熔焊。在此電流值下分?jǐn)嚯娐窌r,主觸頭不應(yīng)發(fā)生長時間燃弧。一般通斷能力是額定電流的5~10倍。這一數(shù)值與開斷電路的電壓等級有關(guān),電壓越高,通斷能力越小。(5)線圈額定電壓。指接觸器正常工作時線圈上所加的電壓值。選用時,一般交流負(fù)載用交流接觸器,直流負(fù)載用直流接觸器,但對動作頻繁的交流負(fù)載可采用使用直流線圈的交流接觸器。(6)操作頻率。指接觸器每小時允許操作次數(shù)的最大值。(7)壽命。包括電壽命和機(jī)械壽命。目前接觸器的機(jī)械壽命已達(dá)一千萬次以上,電氣壽命約是機(jī)械壽命的5%~20%。(8)使用類別。接觸器用于不同負(fù)載時,其對主觸頭的接通與分?jǐn)嗄芰σ蟛煌?按不同使用條件來選用相應(yīng)使用類別的接觸器便能滿足其要求。根據(jù)低壓電器基本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,接觸器的使用類別比較多,其中,用于電力拖動控制系統(tǒng)中的接觸器常見的使用類別及典型用途如下表所示。4.接觸器的型號圖5-18接觸器型號例如CJ10Z—40/3為交流接觸器,設(shè)計序號10,重任務(wù)型,額定電流40A,主觸頭為3極。CJ12T—250/3為改型后的交流接觸器,設(shè)計序號12,額定電流250A,主觸頭為3極。我國常用的交流接觸器主要有CJ10、CJ12、CJXI、CJ20等系列及其派生系列產(chǎn)品;直流接觸器有CZ18、CZ21、CZ22、CZ10和CZ2等系列。除以上常用系列外,我國近年來還引進(jìn)了一些生產(chǎn)線,生產(chǎn)了一些滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)的交流接觸器,例如CJ12B—S系列鎖扣接觸器,主要用于交流50Hz、電壓380V及以下、電流600A及以下的配電電路中,供遠(yuǎn)距離接通和分?jǐn)嚯娐酚?并適宜于不頻繁起動和停止的交流電動機(jī),具有正常工作時吸引線圈不通電、無噪聲等特點(diǎn)。其鎖扣機(jī)構(gòu)位于電磁系統(tǒng)的下方,鎖扣機(jī)構(gòu)靠吸引線圈自通電,吸引線圈斷電后靠鎖扣機(jī)構(gòu)保持在鎖住位置。CJX2系列交流接觸器外形如圖5-19所示,CJT1系列交流接觸器外形如圖5-20所示。圖5-19CJX2系列交流接觸器圖5-20CJT1系列交流接觸器引進(jìn)的產(chǎn)品應(yīng)用較多的有德國西門子公司的3TB系列和BBC公司的B系列,法國TE公司的LC1系列等,主要供遠(yuǎn)距離接通和分?jǐn)嚯娐?并適用于頻繁起動及控制的交流電動機(jī)。3TB系列產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)械壽命和電氣壽命長、安裝方便、可靠性高等特點(diǎn),額定電壓為220V~660V,額定電流為9A~630A。5.接觸器的選用(1)接觸器極數(shù)與電流種類的確定。接觸器由主電路電流種類來決定選擇直流接觸器還是交流接觸器。三相交流系統(tǒng)中一般選用三極接觸器,當(dāng)需要同時控制中性線時,則選用四極交流接觸器。單相交流和直流系統(tǒng)中常選用兩極或三極并聯(lián),一般場合選用電磁式接觸器,易燃易爆場合應(yīng)選用防爆型及真空接觸器。(2)根據(jù)接觸器所控制的負(fù)載類型選擇相應(yīng)使用類別的接觸器。如負(fù)載是一般任務(wù)則選用AC3類別;負(fù)載為重任務(wù)則應(yīng)選用AC4類別;如負(fù)載是一般任務(wù)與重任務(wù)混合時,則可根據(jù)實際情況選用AC3或AC4類接觸器;如選AC3類別時,應(yīng)降級使用。(3)根據(jù)負(fù)載功率和操作情況來確定接觸器主觸頭的電流等級。當(dāng)接觸器使用類別與所控制負(fù)載的工作任務(wù)相對應(yīng)時,一般按控制負(fù)載電流值來決定接觸器主觸頭的額定電流值;若不對應(yīng),應(yīng)降低接觸器主觸頭電流等級使用。(4)根據(jù)接觸器主觸頭接通與分?jǐn)嘀麟娐冯妷旱燃墎頉Q定接觸器的額定電壓。(5)接觸器吸引線圈的額定電壓應(yīng)由所連接的控制電路確定。當(dāng)線路簡單、使用電器較少時,可選用220V或380V;當(dāng)線路復(fù)雜、使用電器較多或不太安全的場所,可選用36V或110V。(6)接觸器的觸頭數(shù)(主觸頭和輔助觸頭)和種類(常開或常閉)應(yīng)滿足主電路和控制電路的要求。(7)操作頻率(每小時觸點(diǎn)通斷次數(shù))。當(dāng)通斷電流較大及通斷頻率超過規(guī)定值時,應(yīng)選用額定電流大一級的接觸器。否則會使觸點(diǎn)嚴(yán)重發(fā)熱,甚至熔焊在一起,造成事故。6.交流接觸器的常見故障(1)觸頭過熱。觸頭接觸壓力不夠、表面氧化、觸頭容量不夠等會造成觸頭接觸電阻增大,使觸頭發(fā)熱。(2)觸頭磨損。觸頭磨損的主要原因有:分合時電弧高溫使觸頭上的金屬氧化或蒸發(fā)造成;觸頭閉合時的撞擊和觸頭表面的相對摩擦造成的機(jī)械磨損。(3)線圈斷電后觸頭不復(fù)位。鐵心剩磁太大或復(fù)位彈簧彈力不足,活動部分被卡住等原因造成的。(4)線圈過熱或燒毀。線圈電流太大、線圈匝間短路、鐵心吸合后有間隙、操作頻率太高、線圈電壓太高或太低等。二、直流接觸器直流接觸器主要用于額定電壓不大于440V、額定電流不大于600A的直流電力線路中。用作遠(yuǎn)距離接通和斷開線路。以控制直流電機(jī)的起動、停止、制動、反轉(zhuǎn)。直流接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理基本上與交流接觸器相同,結(jié)構(gòu)上也是由電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置等部分組成,但在電磁機(jī)構(gòu)方面有所不同。由于直流電弧比交流電弧難以熄滅,直流接觸器常采用磁吹式滅弧裝置滅弧。課題四電機(jī)的保護(hù)學(xué)習(xí)目標(biāo)?了解常用的保護(hù)電器及其工作原理;?學(xué)會選擇和使用合適的保護(hù)電器。電機(jī)在工作過程中可能因各種原因而發(fā)生過電流,過電流會影響電機(jī)的使用壽命甚至損壞,所以應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施。電氣控制的保護(hù)環(huán)節(jié)非常多,在電氣控制線路中,最為常用的是熔斷器及斷路器,應(yīng)用方法是串聯(lián)在回路中,其分?jǐn)嘧饔煤彤?dāng)線路電流超過其允許最大電流時熔斷或跳保護(hù)。第二類較常用的保護(hù)環(huán)節(jié)是電機(jī)保護(hù),即熱保護(hù)繼電器,當(dāng)電機(jī)過流時跳保護(hù)。電氣控制線路常設(shè)有短路保護(hù)、過流保護(hù)、欠壓保護(hù)、過載保護(hù)、失壓保護(hù)等保護(hù)環(huán)節(jié)。一、短路保護(hù)當(dāng)電路發(fā)生短路時,短路電流會引起電器設(shè)備絕緣損壞和產(chǎn)生強(qiáng)大的電動力,使電機(jī)和電路中的各種電器設(shè)備產(chǎn)生機(jī)械性損壞,因此當(dāng)電路出現(xiàn)短路電流時,必須迅速而可靠的斷開電源。短路常常使用熔斷器或空氣斷路器進(jìn)行保護(hù)。圖5-21(a)為采用熔斷器作短路保護(hù)的電路。當(dāng)主電機(jī)容量較小,其控制電路不需另設(shè)熔斷器,主電路中熔斷器也作為控制電路的短路保護(hù)。當(dāng)主電機(jī)容量較大,則控制電路一定要單獨(dú)設(shè)置短路保護(hù)熔斷器。圖5-21(b)為采用自動開關(guān)作短路保護(hù)的電路。既作為短路保護(hù),又作為過載保護(hù),其過流線圈用做短路保護(hù)。線路出故障時,自動開關(guān)動作,事故處理完重新合上開關(guān),線路則重新運(yùn)行工作。圖5-21短路保護(hù)1.熔斷器的結(jié)構(gòu)和分類熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便而有效的保護(hù)電器,在電路中主要起短路保護(hù)作用。熔斷器外形結(jié)構(gòu)如圖5-22所示。熔斷器主要由熔體和安裝熔體的絕緣管(或蓋、座)等部分組成。其中熔體是主要部分,它既是感測元件又是執(zhí)行元件。熔體是由不同金屬材料(鉛錫合金、鋅、銅或銀)制成絲狀、帶狀、片狀或籠狀,串接于被保護(hù)電路。當(dāng)電路發(fā)生短路或過載故障時,通過熔體的電流使其發(fā)熱,當(dāng)達(dá)到熔化溫度時,熔體自行熔斷,從而分?jǐn)喙收想娐贰Ｈ蹟喙芤话阌捎操|(zhì)纖維或瓷質(zhì)絕緣材料制成半封閉式或封閉式管狀外殼,熔體裝于其中。熔斷管的作用是便于安裝熔體和有利于熔體熔斷時熄滅電弧。熔斷器的種類很多,按結(jié)構(gòu)可分為半封閉插入式、螺旋式、無填料密封管式和有填料密封管式。按用途可分為一般工業(yè)用熔斷器、半導(dǎo)體器件保護(hù)用快速熔斷器和特殊熔斷器(如具有兩段保護(hù)特性的快慢動作熔斷器、自復(fù)式熔斷器)。(1)插入式熔斷器。插入式熔斷器如圖5-23所示,常用于380V及以下電壓等級的電路末端,作為配電支線或電氣設(shè)備的短路保護(hù)來使用。圖5-23

插入式熔斷器圖5-22

熔斷器外形結(jié)構(gòu)(2)螺旋式熔斷器。螺旋式熔斷器如圖5-24所示。熔體上的上端蓋有熔斷指示器,一旦熔體熔斷,指示器馬上彈出,可透過瓷帽上的玻璃孔觀察到,它常用于機(jī)床電氣控制設(shè)備中。螺旋式熔斷器分?jǐn)嚯娏鬏^大,可用于電壓等級500V及其以下、電流等級200A以下的電路中,作短路保護(hù)。圖5-24

螺旋式熔斷器(3)封閉式熔斷器。封閉式熔斷器分為有填料熔斷器和無填料熔斷器兩種。有填料封閉式熔斷器如圖5-25所示,一般用方形瓷管,內(nèi)裝石英砂及熔體,分?jǐn)嗄芰?qiáng),用于電壓等級500V以下、電流等級1kA以下的電路中。無填料封閉式熔斷器如圖5-26所示,將熔體裝入密閉式圓筒中,分?jǐn)嗄芰ι孕?用于500V以下、600A以下電力網(wǎng)或配電設(shè)備中。圖5-25

有填料封閉式熔斷器圖5-26無填料封閉式熔斷器(4)快速熔斷器?？焖偃蹟嗥髦饕糜诎雽?dǎo)體整流元件或整流裝置的短路保護(hù)。由于半導(dǎo)體元件的過載能力很低,只能在極短時間內(nèi)承受較大的過載電流,因此要求短路保護(hù)具有快速熔斷的能力。快速熔斷器的結(jié)構(gòu)和有填料封閉式熔斷器基本相同,但熔體材料和形狀不同,它是以銀片沖制的有V形深槽的變截面熔體。(5)自復(fù)式熔斷器。自復(fù)熔斷器采用金屬鈉作熔體,在常溫下具有高電導(dǎo)率。當(dāng)電路發(fā)生短路故障時,短路電流產(chǎn)生高溫使鈉迅速汽化,汽態(tài)鈉呈現(xiàn)高阻態(tài),從而限制了短路電流。當(dāng)短路電流消失后,溫度下降,金屬鈉恢復(fù)原來的良好導(dǎo)電性能。自復(fù)熔斷器只能限制短路電流,不能真正分?jǐn)嚯娐?。其?yōu)點(diǎn)是不必更換熔體,能重復(fù)使用。2.熔斷器的選用1)熔斷器的保護(hù)特性圖5-27熔斷器的保護(hù)特性

熔斷器的動作是靠熔體的熔斷來實現(xiàn)的,當(dāng)電流較大時,熔體熔斷所需的時間就較短;如圖熔斷器的保護(hù)特性而電流較小時,熔體熔斷所需用的時間就較長,甚至不會熔斷。這一特性可用“時間-電流特性”曲線來描述,稱熔斷器的保護(hù)特性2)熔斷器的主要參數(shù)(1)額定電壓。指熔斷器長期工作時和分?jǐn)嗪竽軌虺惺艿碾妷骸?2)額定電流。指熔斷器長期工作時,電器設(shè)備升溫不超過規(guī)定值時所能承受的電流。熔斷器的額定電流有兩種:一種是熔管額定電流,也稱熔斷器的額定電流;另一種是熔體的額定電流。廠家為減少熔管額定電流的規(guī)格,熔管額定電流等級少,而熔體電流等級較多,在一種電流規(guī)格的熔斷管內(nèi)有適于幾種電流規(guī)格的熔體,但熔體的額定電流最大不能超過熔斷管的額定電流。(3)極限分?jǐn)嗄芰?。指熔斷器在?guī)定的額定電壓和功率因數(shù)(或時間常數(shù))條件下,能可靠分?jǐn)嗟淖畲蠖搪冯娏鳌?4)熔斷電流。指通過熔體并能使其融化的最小電流。3)熔斷器的選擇選擇熔斷器時主要考慮熔斷器的種類、額定電壓、額定電流和熔體的額定電流等。(1)熔斷器類型的選擇。熔斷器的類型主要依據(jù)負(fù)載的保護(hù)特性和短路電流的大小選擇。對于容量小的電機(jī)和照明支線,常采用熔斷器作為過載及短路保護(hù),因此熔體的熔化系數(shù)可適當(dāng)小些;對于較大容量的電機(jī)和照明干線,則應(yīng)著重考慮短路保護(hù)和分?jǐn)嗄芰?通常選用具有較高分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟嗥?當(dāng)短路電流很大時,宜采用具有限流作用的熔斷器。(2)熔斷器額定電壓的選擇。熔斷器額定電壓的選擇值一般應(yīng)等于或大于電器設(shè)備的額定電壓。

二、過電流保護(hù)及欠壓保護(hù)不正確的起動和過大負(fù)載,也常常引起電機(jī)產(chǎn)生很大的過電流。由此引起的過電流一般比短路電流要小。過大的沖擊負(fù)載,使電機(jī)流過過大的沖擊電流,以致?lián)p壞電機(jī)的換向器;同時,過大的電機(jī)轉(zhuǎn)矩也會使機(jī)械的轉(zhuǎn)動部件受到損傷。因此要瞬時切斷電源。在電機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生這種過電流比發(fā)生短路的可能性要大,特別是對頻繁起動和正反轉(zhuǎn)重復(fù)短時工作的電機(jī)更是如此。下圖的控制線路中設(shè)有過流保護(hù)及欠壓保護(hù)環(huán)節(jié)。為避免電機(jī)起動時過流保護(hù)誤動作,線路中接入時間繼電器KT,并使KT延時時間稍長于電機(jī)M的起動時間。這樣,電機(jī)起動結(jié)束后,過流繼電器KI才接入電流檢測回路起保護(hù)作用。當(dāng)線路電壓過低時,KV失壓KV的常開點(diǎn)斷開主電機(jī)M的控制電路。圖5-28控制電路中的保護(hù)環(huán)節(jié)三、過載保護(hù)電機(jī)長期超載運(yùn)行,其繞組的溫升將超過允許值而損壞,所以應(yīng)設(shè)過載保護(hù)環(huán)節(jié)。過載保護(hù)一般采用熱繼電器作為保護(hù)元件。熱繼電器具有反時限特性,由于熱慣性的關(guān)系,熱繼電器不會受短路電流的沖擊而瞬時動作;當(dāng)有8~10倍額定電流通過熱繼電器時,需經(jīng)1~3s動作,這樣,在熱繼電器動作前,熱繼電器的發(fā)熱元件可能已燒壞。所以,在使用熱繼電器做過載保護(hù)時,還必須裝有熔斷器或過流繼電器配合使用。圖5-29(a)所示為兩相保護(hù),適用于保護(hù)電機(jī)任一相斷線或三相均衡過載時。但當(dāng)三相電源發(fā)生嚴(yán)重不平衡或電機(jī)內(nèi)部短路、絕緣不良等,有可能使某一相電流比其他兩相高,則上述兩電路就不能可靠進(jìn)行保護(hù)。圖5-29(b)為三相保護(hù),可以可靠的保護(hù)電機(jī)的各種過載情況。圖5-29過載保護(hù)電路1.熱繼電器的外形結(jié)構(gòu)及符號電路中串入熱繼電器FR,是對電機(jī)起過載保護(hù)作用的。電機(jī)若遇到頻繁起停操作或運(yùn)轉(zhuǎn)過程中負(fù)載過重或缺相,都可能會引起電機(jī)定子繞組中的負(fù)載電流長時間超過額定工作電流,而熔斷器的保護(hù)特性使得它可能暫時不會熔斷,所以必須采用熱繼電器對電機(jī)實行過載保護(hù)。電機(jī)過載時,過載電流將使熱繼電器中雙金屬片彎曲動作,使串聯(lián)在控制電路的動斷觸點(diǎn)斷開,從而切斷接觸器KM線圈的電路,主觸點(diǎn)斷開,電機(jī)脫離電源停轉(zhuǎn)。熱繼電器的結(jié)構(gòu)及符號如圖5-30所示。圖5-30熱繼電器外形結(jié)構(gòu)及符號1)熱繼電器的動作原理當(dāng)電機(jī)過載時,流過電阻絲(熱元件)的電流增大,電阻絲產(chǎn)生的熱量使金屬片彎曲,經(jīng)過一定時間后,彎曲位移增大,因而脫扣,使其動斷觸點(diǎn)斷開,動合觸點(diǎn)閉合。熱繼電器的動作原理如圖5-31所示。熱繼電器觸點(diǎn)動作切斷電路后,電流為零,則電阻絲不再發(fā)熱,雙金屬片冷卻到一定值時恢復(fù)原狀。于是動合和動斷觸點(diǎn)可以復(fù)位。另外也可通過調(diào)節(jié)螺釘,使觸點(diǎn)在動作后不自動復(fù)位,而必須按動復(fù)位按鈕才能使觸點(diǎn)復(fù)位。這很適用于某些要求故障未排除而防止電機(jī)再起動的場合。不能自動復(fù)位對檢修時確定故障范圍也是十分有利的。圖5-31熱繼電器動作原理示意圖2)熱繼電器的型號含義熱繼電器的型號含義為:2.熱繼電器型號及選用1)熱繼電器的型號我國常用的熱繼電器主要有JR20、JRS1、JR16等系列。引進(jìn)產(chǎn)品有T系列(德國BBC公司)、3UA(德國西門子)、LR1-D(法國TE公司)。JRS1、JR20系列具有斷電保護(hù)、溫度補(bǔ)償、整定電流可調(diào),能手動脫扣及手動斷開動斷觸頭等功能如圖5-32所示。三相交流電動機(jī)的過載保護(hù)均采用三相式熱繼電器,尤其是JR16和JR20系列三相式熱繼電器得到廣泛應(yīng)用。這兩種系列的熱繼電器按其功能又分為帶斷相保護(hù)和不帶斷相保護(hù)兩種類型。圖5-32JRS1系列熱過載繼電器在電氣原理圖中,熱繼電器的發(fā)熱元件和觸點(diǎn)的圖形符號如圖圖5-33熱繼電器的圖形符號和文字符號2)熱繼電器的選用通常選用時應(yīng)按電機(jī)形式、工作環(huán)境、起動情況及負(fù)荷情況等幾方面綜合加以考慮。①原則上熱繼電器的額定電流應(yīng)按電機(jī)的額定電流選擇。對于過載能力較差的電機(jī),其配用的熱繼電器(主要是發(fā)熱元件)的額定電流可適當(dāng)小些。通常,選取熱繼電器的額定電流(實際上是選取發(fā)熱元件的額定電流)為電機(jī)額定電流的60%~80%。②在不頻繁起動場合,要保證熱繼電器在電機(jī)的起動過程中不產(chǎn)生誤動作。通常,電機(jī)起動電流為其額定電流6倍以及起動時間不超過6s時,若很少連續(xù)起動,就可按電機(jī)的額定電流選取熱繼電器。③當(dāng)電機(jī)為重復(fù)短時工作時,首先注意確定熱繼電器的允許操作頻率。因為熱繼電器的操作頻率是很有限的,如果用它保護(hù)操作頻率較高的電機(jī),效果很不理想,有時甚至不能使用。④在三相異步電動機(jī)電路中,對定子繞組為Y聯(lián)結(jié)的電機(jī)應(yīng)選用兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器;定子繞組為△聯(lián)結(jié)的電機(jī)必須采用帶斷相保護(hù)的熱繼電器。四、失壓保護(hù)在電機(jī)正常工作時,如果因為電源的關(guān)閉而使電機(jī)停轉(zhuǎn),那么,在電源電壓恢復(fù)時,電機(jī)就會自行起動。電機(jī)的自起動可能造成人身事故或設(shè)備事故。防止電壓恢復(fù)時電機(jī)自起動的保護(hù)稱失壓保護(hù)。它是通過并聯(lián)在起動按鈕上的接觸器的常開觸頭,或通過并聯(lián)在主令控制器的0位閉合觸頭上零位繼電器的常開觸頭來實現(xiàn)失壓保護(hù)的,即自鎖控制。圖5-34失壓保護(hù)五、其他保護(hù)在實際應(yīng)用中還有其他特殊保護(hù)如:(1)弱磁保護(hù)。直流并勵電動機(jī)、復(fù)勵電動機(jī)在磁場減弱或磁場消失時,會引起電動機(jī)“飛車”。因此,要加強(qiáng)弱磁保護(hù)環(huán)節(jié)。弱磁繼電器的吸合值,一般整定為額定勵磁電流的0.8倍。對于調(diào)磁調(diào)速的電動機(jī),弱磁繼電器的釋放值為最小勵磁電流的0.8倍。(2)極限保護(hù)。某些直線運(yùn)動的生產(chǎn)機(jī)械常設(shè)極限保護(hù),該保護(hù)是由行程開關(guān)的常閉觸頭來實現(xiàn)的。如龍門刨床的刨臺,設(shè)有前后極限保護(hù);礦井提升機(jī),設(shè)上、下極限保護(hù)。溫度、壓力、液位等在生產(chǎn)過程中可根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械和控制系統(tǒng)的不同要求,設(shè)置相應(yīng)的極限保護(hù)環(huán)節(jié)。對電機(jī)的基本保護(hù),例如過載保護(hù)、斷相保護(hù)、短路保護(hù)等,最好能在一個保護(hù)裝置內(nèi)同時實現(xiàn)。課題五主令電器學(xué)習(xí)目標(biāo)?認(rèn)識按鈕、限位開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)等主令電器并了解其工作原理;?學(xué)會使用按鈕、限位開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)等主令電器。主令電器是一種在電氣控制系統(tǒng)中用于發(fā)送或轉(zhuǎn)換控制指令的電器。主令電氣一般用于控制接觸器、繼電器或其他電器線路,使電路接通或斷開,從而實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的自動控制。主令電器種類繁多,應(yīng)用廣泛,常用的主令電器有:按鈕、限位開關(guān),萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、接近開關(guān)等。一、按鈕按鈕也叫控制按鈕,是一種結(jié)構(gòu)簡單,使用廣泛的手動主令電器,它可以與接觸器或繼電器配合,其作用通常是用來短時間地接通或斷開小電流的控制電路,從而控制電機(jī)或其他電氣設(shè)備的運(yùn)行。1.控制按鈕的結(jié)構(gòu)與符號控制按鈕一般由按鈕、復(fù)位彈簧、觸點(diǎn)和外殼等部分組成,其結(jié)構(gòu)如圖5-35所示。按靜態(tài)時觸點(diǎn)的分合狀態(tài)可分為動合按鈕(常開按鈕)、動斷按鈕(常閉按鈕)。常態(tài)時在復(fù)位的作用下,由橋式動觸頭將靜觸頭1、2閉合,靜觸頭3、4斷開;當(dāng)按下按鈕時,橋式動觸頭將靜觸頭1、2斷開,靜觸頭3、4閉合。觸頭1、2被稱為常閉觸頭或動斷觸頭,觸頭3、4被稱為常開觸頭或動合觸頭。(1)常開按鈕。一般用作起動按鈕。使用時一般只對其常開觸點(diǎn)進(jìn)行接線,常開按鈕通常為綠色,安裝布局一般在上方或左側(cè)。圖5-35典型控制按鈕的結(jié)構(gòu)示意圖(2)常閉按鈕。一般用作停止按鈕。使用時一般只對其常閉觸點(diǎn)進(jìn)行接線,常閉按鈕通常為紅色,安裝布局一般在下方或右側(cè)。圖5-36按鈕的外形結(jié)構(gòu)及文字符號2.控制按鈕的種類及動作1)按結(jié)構(gòu)形式分(1)旋鈕式。用手動旋鈕進(jìn)行操作。(2)指示燈式。按鈕內(nèi)裝入信號燈顯示信號。(3)緊急式。裝有蘑菇型鈕帽,以示緊急動作。圖5-37

控制按鈕2)按觸點(diǎn)形式分(1)動合按鈕。外力未作用時(手未按下),觸點(diǎn)是斷開的,外力作用時,觸點(diǎn)閉合,但外力消失后,在復(fù)位彈簧作用下自動恢復(fù)到原來的斷開狀態(tài)。(2)動斷按鈕。外力未作用時(手未按下),觸點(diǎn)是閉合的,外力作用時,觸點(diǎn)斷開,但外力消失后,在復(fù)位彈簧作用下自動恢復(fù)到原來的閉合狀態(tài)。(3)復(fù)合按鈕。既有動合按鈕,又有動斷按鈕的按鈕組,稱為復(fù)合按鈕。按下復(fù)合按鈕時,所有的觸點(diǎn)都改變狀態(tài),即動合觸點(diǎn)要閉合,動斷觸點(diǎn)要斷開。但是,這兩對觸點(diǎn)的變化是有先后次序的,按下按鈕時,動斷觸點(diǎn)先斷開,動合觸點(diǎn)后閉合;松開按鈕時,動合觸點(diǎn)先復(fù)位(斷開),動斷觸點(diǎn)后復(fù)位(閉合)。為便于識別各個按鈕的作用,避免誤操作,通常在按鈕帽上做出不同的標(biāo)記或涂上不同的顏色,如紅色表示停止按鈕,綠色表示起動按鈕。3.按鈕的選用原則(1)根據(jù)使用場合,選擇控制按鈕的種類,如開啟式、防水式、防腐式。(2)根據(jù)用途,選擇控制按鈕的形式,如鑰匙式、緊急式、帶指示燈式。(3)根據(jù)控制回路的需求,確定按鈕數(shù),如單鈕、雙鈕、三鈕、多鈕等。(4)根據(jù)工作狀態(tài)指示和工作情況的要求,選擇按鈕及指示燈的顏色。二、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多檔式、控制多回路的主令電器,主要用于低壓斷路操作機(jī)構(gòu)的合閘與分閘控制、各種控制線路的轉(zhuǎn)換、電壓和電流表的換相測量控制、配電裝置線路的轉(zhuǎn)換和遙控等。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)還可以直接控制小容量電機(jī)的起動、調(diào)速和換向。圖5-38萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)外形結(jié)構(gòu)及原理圖常用萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)有LW5和LW6系列。LW5系列可控制5.5kW及以下的小容量電機(jī);LW6系列只能控制2.2kW及以下的小容量電機(jī)。用于可逆運(yùn)行控制時,只有在電機(jī)停車后才允許反向起動。LW5系列萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)按手柄的操作方式可分為自復(fù)式和自定位式兩種。所謂自復(fù)式是指用手撥動手柄于某一檔位時,手松開后,手柄自動返回原位;定位式則是指手柄被置于某檔位時,不能自動返回原位而停在該檔位。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的手柄操作位置是以角度表示的。不同型號的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的手柄有不同萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的觸頭,電路圖中的圖形符號如圖5-39所示。但由于其觸頭的分合狀態(tài)與操作手柄的位置有關(guān),所以,除在電路圖中畫出觸頭圖形符號外,還應(yīng)畫出操作手柄與觸頭分合狀態(tài)的關(guān)系。根據(jù)圖5-39(a)和圖5-39(b)知,當(dāng)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)打向左45°時,觸頭1—2、3—4、5—6閉合,觸頭7—8打開;打向0°時,只有觸頭5—6閉合,向右45°時,觸頭7—8閉合,其余打開。圖5-39萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的圖形符號三、行程開關(guān)某些生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,是靠部件運(yùn)行到一定位置時由行程開關(guān)(位置開關(guān))發(fā)出信號進(jìn)行自動控制的。例如,行車運(yùn)動到終端位置自動停車,工作臺在指定區(qū)域內(nèi)的自動往返移動,都是由運(yùn)動部件運(yùn)動的位置或行程來控制的,這種控制稱為行程控制。行程控制是以行程開關(guān)代替按鈕用以實現(xiàn)對電機(jī)的起動和停止控制,可分為限位斷電、限位通電和自動往復(fù)循環(huán)等控制。行程開關(guān)又稱限位開關(guān)或位置開關(guān),它是根據(jù)運(yùn)動部件位置自動切換電路的控制電器,它可以將機(jī)械位移信號轉(zhuǎn)換成電信號,常用來做程序控制、自動循環(huán)控制、定位、限位及終端保護(hù)。行程開關(guān)有機(jī)械式、電子式兩種,機(jī)械式又有按鈕式和滑輪式兩種。機(jī)械式行程開關(guān)與按鈕相同,一般都由一對或多對動合觸點(diǎn)、動斷觸點(diǎn)組成,但不同之處在于按鈕是由人手指“按”,而行程開關(guān)是由機(jī)械“撞”來完成。1.行程開關(guān)的外形結(jié)構(gòu)及符號圖5-40機(jī)械式行程開關(guān)2.行程開關(guān)的型號含義3.行程控制1)限位斷電控制線路限位斷電控制線路如圖5-41所示。運(yùn)動部件在電機(jī)拖動下,到達(dá)預(yù)先指定點(diǎn)即自動斷電停車。線路動作原理為:其中,ΔS是指運(yùn)動一段距離,達(dá)到指定位置。這種控制線路常使用在行車或提升設(shè)備的行程終端保護(hù)上,以防止由于故障電機(jī)無法停車而造成事故。圖5-41限位斷電控制線路2)限位通電控制線路限位通電控制線路如圖5-42所示。這種線路是運(yùn)動部件在電機(jī)拖動下,達(dá)到預(yù)先指定的地點(diǎn)后能夠自動接通接觸器線圈的控制線路。其中圖5-42(a)為限位通電的點(diǎn)動控制線路,圖5-42(b)為限位通電的長動控制線路。這種控制線路使用在各種運(yùn)動方向或運(yùn)動形式中,起到轉(zhuǎn)換作用。圖5-42限位通電控制線路課題六常用電磁式繼電器學(xué)習(xí)目標(biāo)?認(rèn)識常見的電磁式繼電器;?了解常見的電磁式繼電器工作原理;?會選擇和使用常見的電磁式繼電器。繼電器依據(jù)外部輸入的電信號來控制電路的“通”和“斷”。它主要用來反映各種控制信號,以改變電路的工作狀態(tài),實現(xiàn)既定的控制程序,達(dá)到預(yù)期的控制目的。它一般觸點(diǎn)容量較小,不能用來直接控制大電流的主回路,而要借助接觸器來實現(xiàn)對主電路的控制。一、中間繼電器中間繼電器是用來遠(yuǎn)距離傳輸或轉(zhuǎn)換控制信號的中間元件。其輸入的是線圈的通電或斷電信號,輸出多對觸點(diǎn)的通斷動作。因此,不但可用于增加觸頭數(shù)目,實現(xiàn)多路同時控制,而且因為觸頭的額定電流大于線圈的額定電流,所以可以用來放大信號。中間繼電器也可分為直流與交流兩種,其結(jié)構(gòu)一般由電磁機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn)系統(tǒng)組成。電磁機(jī)構(gòu)與接觸器相似,其觸點(diǎn)因為通過控制電路的電流容量較小,所以不需加裝滅弧裝置;它的特點(diǎn)是觸頭數(shù)量較多(可達(dá)8對),觸頭容量較大(5~10A),動作靈敏,在電路中起增加觸頭數(shù)量和起中間放大作用。由于中間繼電器只要求線圈電壓為零時能可靠釋放,對動作參數(shù)無要求,故中間繼電器沒有調(diào)節(jié)裝置。1.中間繼電器的外形結(jié)構(gòu)與符號圖5-43

中間繼電器外形結(jié)構(gòu)及符號中間繼電器的結(jié)構(gòu)和交流接觸器基本一樣,其外殼一般由塑料制成,為開啟式。外殼上的相間隔板將各對觸點(diǎn)隔開,以防止因飛弧而發(fā)生短路事故。觸點(diǎn)一般有8動合、6動合2動斷、4動合4動斷三種組合形式。2.中間繼電器的動作原理中間繼電器與交流接觸器相似,動作原理也相同,當(dāng)電磁線圈得電時,鐵心被吸合,觸點(diǎn)動作,即動合觸點(diǎn)閉合,動斷觸點(diǎn)斷開;電磁線圈斷電后,鐵心釋放,觸點(diǎn)復(fù)位。3.中間繼電器的型號含義中間繼電器的型號含義為:二、時間繼電器由于時間的不可逆性,時間繼電器也稱為延時繼電器,是一種用來實現(xiàn)觸點(diǎn)延時接通或斷開的控制電器。時間繼電器種類繁多,但目前常用的時間繼電器主要有空氣阻尼式、電動式、晶體管式及直流電磁式等幾大類。時間繼電器按延時方式可分為:通電延時型和斷電延時型兩種;通電延時型時間繼電器在其感測部分接收信號后開始延時,一旦延時完畢,就通過執(zhí)行部分輸出信號以操縱控制電路,當(dāng)輸入信號消失時,繼電器就立即恢復(fù)到動作前的狀態(tài)(復(fù)位)。斷電延時型與通電延時型相反,斷電延時型時間繼電器在其感測部分接收輸入信號后,執(zhí)行部分立即動作,但當(dāng)輸入信號消失后,繼電器必須經(jīng)過一定的延時,才能恢復(fù)到原來(即動作前)的狀態(tài)(復(fù)位),并且有信號輸出。1.時間繼電器的外形結(jié)構(gòu)及符號圖5-44時間繼電器外形結(jié)構(gòu)及符號

圖5-45

時間繼電器結(jié)構(gòu)示意圖3.時間繼電器的型號含義4.電子式時間繼電器電子式時間繼電器是利用電子電路對電容充放電來實現(xiàn)延時的,具有延時范圍廣、精度高、體積小、能耗低、抗干擾性強(qiáng)、使用壽命長等特點(diǎn)。電子式時間繼電器的輸出形式很多,既有觸點(diǎn)輸出也有無觸點(diǎn)(晶體管或晶閘管)輸出。圖5-46JSZ3系列時間繼電器圖5