第六章电力拖动挖掘电路及系统Word下载.docx

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接触系统由数个装嵌着动、静触点座构成。

动触点是双断点对接式触桥，每个触桥依靠弹簧与静触点接触，且由套在六方转轴上的凸轮控制其接通或断开。

组合开关按额定电流可分为10A、20A、40A、50A四种。

组合开关在使用时应注意不得超负荷运行，最好不要带负荷接通和切断电源，以免损坏开关触点，降低使用寿命。

各触头的闭合规律由触头闭合表来描述，如图6-2（c）所示，表中开关手柄在某位置时触菇的状态“x”，表示此时触头闭合。

船舶配电板上常用这种组合开关完成测量每相电压、电流或用于某个设备的控制方式，控制部分选择。

3．行程开关

行程开关又称限位开关，是利用机械运动部件的碰撞或接近来控制其触头动作的开关电器，用来控制机械运动部件的行程和变换运动的方向、速度及程序控制。

。

常见形式有按钮式和转臂式两种。

按钮式行程开关与按钮开关及其类似，不同之处是它依靠机械运动部件碰撞行程开关的推杆，自动控制触头的通断。

行程开关由触点或微动开关、操作机构及外壳等部分组成。

借助机械部件上的撞块触动操作机构，推动微动开关，使触点闭合或断开如图6-3所示。

船上舷梯，机舱的行车、起货机、舵机上都装有此类型开关，用以限制行程。

4主令拄制器

主令控制器是一种多位置多回路的控制开关，适合于频繁操作并要求有多种控制状态的场合．例如起货机、锚机和绞缆机的控制等。

一般由触头装置和带有凸轮的轴组成。

凸轮位置随手柄工作位置而变动，触头的开闭次序由凸轮形状决定。

手柄在不同位置时，凸轮位置改变。

从而使相应的触头闭合或断开。

主令控制器轴上串入的凸轮片数一般不超过12片，手柄的工作位置正反可有4～8个。

由于各凸轮的形状不一，各触头在不同工作位置时，便有不同的开闭状况。

从而改变了相应的触头闭合或断开状态。

图6-4（a）所示的是主令控制器的结构原理图。

图6-4（b）是主令控制器的电路符号及相应的触头通断表。

二，熔断器

低压粉断器是低压配电系统中起安全保护作用的一种电器，广泛应用于电网保护和用电设备保护。

主要作短路保护，有时也可起过载保护作用。

在正常情况下，熔断器相当规模于一根导线，当电网钷用电设备出现短路或过载故障时，通过熔体的电流大于额定值，熔体因过执而熔化，自动切断电路，避免电网或用电设备的损坏，并防止事故的蔓延。

在切断电路过程中往往产生强烈的电弧并向四周飞溅，为了安全有效地熄灭电弧，一般把熔体安装在壳体内，并采取有效措施，快速熄灭电弧。

熔断器主要由熔体（熔芯、熔片）、绝缘底座等组成，而熔体是整个熔断器的核心部分，常做成丝状或片状。

熔体材料必须具有熔点熔点低、导电性能好、易于熔断、不易氧化等性质。

制作熔体的材料一般有铅锡合金、锌、银、铜等。

熔断器按结构可分为：

开启式、半封闭式和封闭式三种。

封闭式熔断器又分为无填料管式、有填料管式和有填料螺旋式等．如图6-5（a）、（b）所示，熔断器的保护特性如图6-5（c）所示，其电路符号如图6-5（d）所示。

1熔断器的结构和特征

（1）插入式熔断器

用于低压电路实现电气设备的短路保护或过载保护。

熔断器装有熔丝或熔片，使用时熔丝的额定电流不能超过瓷件上标明的额定电流，否则熔丝烧断时产生的电弧极强，会烧坏熔断器。

（2）螺旋式熔断器

在熔断管内装有熔丝和石英砂，熔断管一端有色点，当熔丝熔断时，色点就跳出，指示出熔丝已断。

（3）有填料封闭管式快速熔断器

由熔断管，熔体、指示器、填料和触点底座等部分组成。

熔体用银带制成“V”形的狭窄截面或网状形式，使熔断器具有快速性，可作为半导体整流元件的短路保护及过载保护。

2熔断器的选用

熔断器主要根据负载的情况和电路短路电流鲍太小来选择。

对于容量较小的照明线路或电动机的保护，可选用半封闭式熔断器或无填料封闭式熔断器；

对于短路电流相当大的电路或有易燃气体的地方，应选用有填料封闭式熔断器；

对于晶闸管及硅元件的保护．应选用快速熔断器。

由于各种电气设备都具有一定的过载能力，当过载能力较轻时，可允许较长时间运行，而超过某一过载倍数时，就要求熔体在一定时间内熔断。

还有一些设备起动电流很大，如三相异步电动机起动电流是额定电流的5-7倍，因此，选择熔体时必须考虑设备的特性。

熔断器熔体在短路电流作用下应可靠熔断，起到应有的保护作用。

如果熔体选择偏大，负载长期过载熔体不能及时熔断；

如果熔体选择偏小，在正常负载电流作用下就会熔断。

为保证设备的正常运行，必须根据设备的性质合理地选择熔体。

（1）照明支路：

熔体额定电流≥支路上所有电灯的工作电流之和。

（2）单台直接起动电动机：

熔体额定电流=（1.5~2.5）×

电动机额定电流。

（3）配电变压器低压测：

熔体额定电流=（1~1.2）×

变压器低压测额定电流。

3．熔断器使用时的注意事项

（1）根据各种电器设备用电情况（电压等级、电流等级、负载变化情况等），在更换熔体时，应按规定换上相同型号、材料、尺寸、电流等级的熔体。

（2）按线路电压等级选用相应电压等级的熔断器，通常熔断器额定电压不应低于线路额定电压。

（3）根据配电系统中可能出现的最大短路电流，选择具有相应分断能力的熔断器。

（4）在电路中，各级熔断器应相应配合，通常要求前一级熔体比后一级熔体的额定电流大2~3倍．以免发生越级动作而扩大停电范围。

（5）不能随便改变熔断器的工作方式，在熔体熔断后，应根据熔断管端头上所标明的规格．换上相应的新熔断管。

不能用一根熔丝搭在熔管的两端，装入熔断器内继续使用。

（6）作为电动机保护的熔断器，应按要求选择熔丝，而熔断器只能作电动机主回路的短路保护，不能作过载保护。

（7）在下列线路中，不允许接入熔断器

①接地线路中。

②三相四线制的中性线路中。

③直流电动机的励磁同路中。

三、接触器

接触器是利用电磁吸力原理用于频繁地接通和切断大电流电路（即主电路）的开关电器。

具有控制容量大、可远距离操作、能实现连锁控制，并有失压及欠压保护，广泛应用于自动控制电路中，其主要控制对象是电动机，也可用于控制其他电力负载。

接触器按控制电流的种类可分为交流接触器和直流接触器，两类接触器在触头系统、电磁机构、灭弧装置等方面均有所不同。

l交流接触器

图6-6是交流接触器的结构图和原理图。

它主要是由电磁铁和触点组两部分组成。

电磁铁的铁芯分上、下两部分，下铁芯是固定不动的静铁芯，上铁芯是可以上F移动的动铁芯。

电磁铁的线圈（吸引线圈）装在静铁丫上。

每个触点组包括静触点和动触点两部分，动触点与动铁芯直接连在一起。

线圈通电时，在电磁吸力的作用下，动铁芯带动动触点一起下移，使同一触点组中的动触点和静触点有的闭合，有的断开。

当线圈断电后，电磁吸力消失，动铁芯在弹簧的作用下复位，触点组也恢复到原来的状态。

按状态的不同，接触器的触点分为动合触点（常开）和动断（常闭）触点两种。

接触器在线圈来通电时的状态称为释放状态；

线圈通电、铁芯吸合时的状态称为吸合状态。

接触器处于释放状态时断开、而处于吸合状态时闭合的触点称为动合触点；

反之称为动断触点。

按用途的不同，接触器的触点又分为主触点和辅助触点两种。

主触点接触面积大，能通过较大的电流；

辅助触点接触面积小，只能通过较小的电流。

主触点一般为三副动台触点，串接在电源和三相异步电动机之间，用来接通或断开三相异步电动机的电源，以起到直接控制三相异步电动机启停的作用，通常把这部分电路称为主电路。

例如，在图64所示电路中，合上三相电源开关Qs后，按下起动按钮（按钮的触点为动台触点），接触器线圈通电，动铁芯吸合，它的三副动合主触点闭合，电动机接通电源而起动运转。

松开起动按钮，接触器线圈断电，动铁芯释放，它的三副动合主触点断开，三相异步电动机断电而停止运转。

在主触点断开的瞬间，触点间会产生电弧，为防止烧坏触点，额定电流较大的交流接触器还装有灭弧装置，以加速电弧的熄灭。

辅助触点既有动合触点，也有动断触点，通常接在由按钮和接触器线圈组成的控制电路中，以实现某些功能，这部分电路又称辅助电路。

例如图6-7所示的电路，只有台上三相电源开关QS后，在按下按钮时，三相异步电动机才能起动运转，松开按钮，三相异步电动机立即停止运转，这种控制方式称为点动控制。

但是．如果希望三相异步电动机在松开起动按钮后仍能继续运转，可以把电路设计成如图6-8所示的电路，将接触器的一副动合辅助触点并联在起动按钮两端，这样．在按下起动按钮后，接触器的动合主触点仍然闭合的同时，动合辅助触点也闭合，将起动按钮短接，使得起动按钮松开时，接触器线圈可以继续通电，它的动合主触仍然闭合，三相异步电动机继续运转。

接触器的动全辅助触点的上述作用称为自锁。

为了能使三相异步电动机停止转动在辅助电路中增加了一个停止按钮（按钮的触点为动断触点）。

按下停止按钮，按钮的动断触点断开，接触器线圈断电，它的动合主触点断开，使三相异步电动机断电停止运转，它的动合辅助触点也断开，撤销自锁。

为了消除交流接触器工作时的振动和噪声，交流接触器的电磁铁芯上必须装有短路环，其原理参见关于交流电磁铁的介绍，固6-9所示为交流接触器铁芯上短路环的示意图。

选用交流接触器时，应注意线圈的额定电压、触点的额定电流和触点的数量。

2直流接触器

直流接触器由操作电磁系统、触点灭弧系统、辅助触点及底板等部分组成。

当接通操作线圈的操作电源时，电磁系统就产生电磁吸力，带动可动部分，使接触器触点闭合：

当操作线圈断电时，电磁吸力消失．在触点压力和反力弹簧的带动下，使触点断开。

交直流接触器在电磁机构有很大的区别，交流接触器的线圈铁芯和衔铁由硅钢片叠成，以便减少铁损，而直流接触器的铁芯和衔铁可用整块钢。

交流接触器的吸引线圈因具有较大的交流阻抗，故线圈匝数比较少，且采用较粗的漆包铜线绕制。

相比之下。

直流接触器的线圈匝数较多，绕制的漆包线较细。

交直流接触器在使用时要注意，交流接触器不可以接直流电源，直流接触器也不可以接交流电源。

四、继电器

继电器是根据电量（如电流、电压）或非电量（如时间、温度、压力、转速等）的变化而通断控制线路的电器，常用于信号传递和多个电路的扩展控制。

1．电磁式继电器

电磁式继电器又称中间继电器，其结构和工作原理类似于接触器，只是其触头容量较小．没有灭弧装置。

电磁式继电器也有交直流之分，交流继电器的铁芯用硅钢片叠成，端面装有短路铜环。

直流继电器的铁芯用整块钢制成，没有短路环。

电磁式继电器装上不同形式的电压线圈或电流线圈，可构成欠电压继电器、过电流继电器等。

过电流继电器用作电动机过载运行时的过电流保护，也可以用于其他自动控制电路。

它的吸引线圈匝数不多，串在主电路中。

欠电压继电器的吸引线圈是一只电压线圈，跨接在电源上，当电源电压低于继电器的释放值时，其衔铁在反力作用下释放，触头亦复位，切断控制电路，从而起到欠电压保护作用。

2．时间继电器

时间继电器具有接受或失去电信号后触头延时动作的特点。

它有电磁式、空气阻尼式、电动式、钟摆式及半导体式等多种类型。

根据其在线路中的动作要求，通常可分为四种类型。

各类触头的动作要求及图形符号见表6-1。

评估：

时间继电器的延时调整（实操与口试相结合）

1、继电器类型：

延时继电器分电磁式、电动式、电子式、空气阻尼式四种。

2、确选用延时继电器

1）电磁式继电器结构简单，价格便宜，但延时时间短（0.3-1.6s）只能用于直流电时是延时动作。

2）电动式继电器延时精度高，且延时时间可以调的很长。

（由几分钟到几个小时）价格昂贵。

且延时触头所，用于多回路场合。

3）电子式（晶体管式）结构简单、精度高、延时范围广等优势得到广泛应用。

4）空气阻尼式延时范围大10.4-180s，广泛应用于交流电路中，只要更换一只线圈就可用于直流。

3、根据要求整定延时时间

4、正确选用延时触头：

根据时间需要选用延时触头（常开或常闭），根据电流大小造反触头容量。

3热继电器

电动机不允许长期过载运行，但又需要具有一定的短时过载能力。

因此，当电动机过载时间不长，温度未超过允许值时，应允许电动机继续运行，但是当电动机超过额定电流运行使得电动机绕组的温度一旦超过允许值，就应立即将电动机的电源自动切断。

这样．既保护了电动机，又可以充分发挥电动机的短时过载能力。

由于熔断器熔体的熔断电流大于其额定电流，而在三相异步电动机的控制电路中，所选熔体的额定电流又远大于电动机的额定电流。

因此，熔断器通常只能作短路保护，不能用作过载保护。

因为熔断器的过流保护特性与电动机所需要的过载保护特性不一定匹配。

所以一般也不能做三相异步电动机的过载保护。

目前常用的过载保护电器是热继电器。

图6—10是热继电器的外形图和原理图。

图中三个发热元件（电阻值不大的金属丝或金属片）绕在三个双金属片的周围。

双金属片是由两层膨胀系数相差较大的金属碾压而成。

左边一层膨胀系数小，右边一层膨胀系数大。

工作时，将发热元件串联在主电路中，通过发热元件的电流是三相异步电动机的线电流。

：

三相异步电动机过载后，电流超过额定电流，发热元件发出的热量，使双金属片变形而向左弯曲，推动导板，带动杠杆，向有压迫弹簧片变形，使动触点和静触点分开．而与螺钉（静触点）接触。

这就是说．动触点和静触点构成了一副动断触点，动触点和螺钉（静触点）构成了一副动合触点。

只要将动断触点串联在控制电动机的交流接触器的线圈电路内，那么，当电动机过载后，如前所述动断触点断开，使接触器线圈断电，接触器主触点断开，三相异步电动机与电源自动断开而得到保护。

若要使热继电器的动断触点重新闭合，即使触点重新复位，需要经过一段时间，待双金属片冷却后才有可能，而复位的方式有两种。

当螺钉旋入时，弹簧片的变形受到螺钉的限制而处于弹性变形状况，只要双金属片冷却动触点便会自动复位。

如果将螺钉旋出至一定位置时．使弹簧片达到自由变形状态，则双金属片冷却后，动触点不可能自动复位，而必需按下复位按钮，使动触点实现手动复位。

偏心凸轮是用于对热继电器的整定电流（发执元件长期允许通过而恰恰又不致引起触点动作的电流值）作小范围调节之用。

选用热继电器时，应使其整定电流与电动机的额定电流一致。

由于热惯性，双金属片的温度升需要一定的时间。

不会因电动机过载而立即动作。

这样既可发挥电动机的短时过载能力，又能保护电动机不致因过载时间长而出现过热的危险。

由于发热元件通过较大电流、甚至是短路电流时，热继电器也不会立即动作。

因此热继电器只能作过载保护，不能用作短路保护。

热继电器调整（实操）

①热继电器作用：

热继电器主要作为电动机的过载保护，不能用于短路保护。

②根据要求选择整定值：

根据电机的名牌实际功率大小，调整热继电器整定电流的大小，一定电流的大小应等于式稍大于电动时是额定电流

③正确选择控制触头：

应选择热继电器的常闭触头串于控制电路中，一但电机过载，则常闭触头断开切断控制电路，迫使电机断电。

④正确说明接线要求：

热元件串接电机主电路中，而常闭触头则串接在控制电路中。

4速度继电器

速度继电器是传递转速信号的继电器。

如图6-11所示，转轴与主令轴（反映转速的轴）相连，转轴上装有永久磁铁，圆环与转轴同心．并能独自转动，环上嵌有笼式绕组。

当主令轴转动时，带动永久磁铁转动．笼式环中感应电流，使圆环沿永久磁铁旋转方向转动（其转动原理与笼式异步电动机转于沿旋转磁场方向转动相同），带动环上固定的胶木锤转动一角度，使触头动作。

但圆环的转动力矩很小，当转速降到100r/min时．触头在弹簧反力作用下恢复原位。

5电磁制动器

电动机的机械制动采用电磁制动器来实现的，常见的有圆盘式和抱闸式两种。

（1）圆盘式电磁制动器

圆盘式电磁制动器如图6-12所示。

当电动机运转时，电磁刹车线圈通电产生吸力，将静摩擦片（即电磁铁的衔铁）吸住，而与动摩擦片相脱开，使电动机可自由旋转。

停车时，刹车线圈失电，静摩擦片被反作用弹簧紧压到安装在电动机轴上的动摩擦片上，产生摩擦力矩，迫使电动机停转。

调整制动器外壳上的螺栓，用于改变弹簧反作用力，但必须注意所有螺栓要均匀调节，否则会造成摩擦片歪斜、气隙不均匀，出现噪声和振动。

（2）抱闸式电磁制动器

抱闸式电磁制动器又叫电磁抱闸，其制动原理与圆盘式电磁制动器相仿。

它由制动电磁铁和制动闸瓦制成。

当制动电磁铁线圈通电后，产生吸力，使抱闸闸瓦松开，电动机便能自由转动；

当线圈断电时，闸瓦在弹簧力作用下，将电动机闸轮刹住，使电动机迅速停转。

电磁制动器间隙测量（实操）

①制动线圈通电前测电磁园盘与电磁铁两侧间隙，用塞尺开进行测量。

②通电时测量电磁铁园盘和后端盖与摩擦片两侧间隙，一般以后端盖不发热，刹车能刹得住为准。

③选用调整间隙的材料

1）可加装垫片（0.5mm）式用强制释放螺丝调整间隙

2）测量间隙方位，一般通过制动器起吊缸测量，间隙为0.6～2mm为宜。

调整电磁制动器间隙步骤（口述）

1、首先应测量间隙，用塞尺通过电动机制动器吊缸测量，根据测量结果作相应调整。

2、制动园盘与电磁铁铁芯的间隙是通过强制释放螺丝进行调节的。

往里紧减小间隙（即减少摩擦力）往外松增加间隙，增加摩擦力。

3、摩擦片与制动园盘、后端盘的间隙的调整是通过改变后端盖与电机外壳间垫片厚度来实现。

4、适当的间隙在0.6-2mm范围内，但应以起吊额定负荷时既能刹车而制动器又不冒烟为准。

五、常用空气断路器

低压断路器（又称自动开关）是一种不仅可以接通、分断电路，又能对负荷电路进行自动保护的开关电器。

当负荷电路发生短路、过载、电压过低等故障时，能自动切断电路，也可用于不频繁地起动电动机以及操作或转换电路。

1常用断路器

（1）框架式断路器：

DW5、Dwl0系列框架式断路器，具有高分断能力，有理想的保护特性。

（2）塑料外壳式断路器：

DZ5、DZ10、DZ20系列具有良好的保护特性，安全可靠。

（3）直流快速断路器：

I）S系列一般是单极，主要用来对半导体元件作过载、短路保护。

（4）限流式断路器：

具有陕速动作短路保护的特点。

（5）漏电保护断路器：

由断路器和漏电继电器组成，除能起一般断路器的作用外，还能在出现设备漏电或人身触电时．迅速自动断开故障电路，以保护入身及设备的安全。

2断路器的选用

首先根据具体使用条件选择类别。

再按电路的额定电流及对保护的要求来选用。

当额定电流在600A以下，短路电流不太大，可选用塑料外壳式断路器；

如果短路电流特别大的支路，应选用限流式断路器；

当额定电流比较大，就应选用框架式断路器；

控制和保护半导体元件时，应选用直流快速断路器；

在有漏电保护要求时，应选用漏电保护断路器。

（1）一般选用：

①断路器的额定电流≥负载工作电流。

②断路器的额定电压≥线路或设备的额定电压。

③断路器的脱扣器额定电流≥负载工作电流。

④断路器的极限通断能力≥电路最大短路电流。

⑤断路器欠电压脱扣器额定电压=线路额定电压。

（2）配电用断路器的选用：

①长延时动作电流整定值=（0.8~1）×

导线允许载流量。

②3倍长延时动作电流整定值的可返回时间≥线路中最大起动电流的电动机的起动时间。

③短延时动作电流整定值≥1.1×

（线路计算负载电流+1.35×

电动机起动电流倍数×

最大一台电动机额定电流）。

④短延时延时时间按被保护对象的热稳定校核。

⑤无短延时时，瞬时电流整定值≥1.1×

（线路计算负载电流+电动机起动电流倍数×

6有短延时时，瞬时电流整定值≥1.1倍下级开关进线端计算短路电流。

（3）瞬时整定电流：

①长延时动作电流整定值=电动机额定电流。

②6倍长延时动作电流整定值的可返回时间≥电动机实际起动时间。

③瞬时整定电流：

鼠笼型电动机瞬时整定电流=（8~15）×

脱扣器额定电流。

绕线型电动机瞬时整定电流=（3~6）×

（4）照明用断路器的选用

①长延时电流整定值<

=线路计算负载电流。

②瞬时电流整定值=6×

线路计算负载电流。

（5）断路器的保护装置

脱扣器是断路器的感觉元件，承但接收电路中不正常情况或断电保护，操作人员发出的信号，通过传递元件使执行元件动作。

通常有过电流脱扣器、欠压脱扣器、分励脱扣器、半导体脱扣器等。

①过电流脱扣器：

当出现过电流时，脱扣器经一定时间后动作，使断路器断开，过电流越大．动作时间越短。

②欠压（失压）脱扣器：

当线路上电压低于某一整定电压或电压消失时，使电磁吸力不足叫继续吸合衔铁，在弹簧力的作用下，衔铁的顶板推动脱扣器轴使自动开关断开。

③分励脱扣器：

按照操作人员命令或继电保护信号，使电磁铁线圈通电，衔铁动作，使自动开关断开电路。

④半导体脱扣器是一种具有过负荷、短路、欠压等保护性能的脱扣器。

第二单元三相异步电动机的基本保护环节

在电力拖动系统设计时，不仅应保证设备在正常工作条件下安全运行，而且还应考虑在异常情况下保证设备和人身的安全。

为此，必须在系统中设置必要的保护环节。

最常见的电气保护环节有短路保护、过载保护、欠压、失压保护及缺相保护。

一、短路保护

电流不经负载而直接形成回路称短路。

在船舶电网中。

由于导线电阻很小，短路时将会在回路中产生很大的短路电流和线路电压降，如果不加保护，将造成电网中的电气设备不能正常工作，严重的短路故障会使发电机过载而烧毁，甚至引起火灾。

短路保护的目的是保证在短路电流出现时能及时地把发生短路故障的部分电路与电源隔开（脱离），从而保证电网中其余部分正常工作。

常用的短路保护措施有：

在电路中装设自动空气断路器（又称自动空气开关）、熔断器（俗称保险丝）等。

自动空气开关兼有控制（作为开关使用，控制电路的接通和断开）、保护两大功能。

可对