电力拖动教案.docx
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电力拖动教案
绪论
一、电力拖动
电力拖动是指用电动机拖动生产机械的工作机构，使之运转的一种方法。
电力拖动系统一般由四个子系统组成：
——————电源
↓↓
控制设备——→电动机——→传动机构——→工作机构
电源：
电动机和控制设备的能源，分为交流电源和直流电源。
控制设备：
用来控制电动机的运转，由各种控制电动机、电器、自动化元件及工业控制计算机组成。
电动机：
生产机械的原动机，将电能转换成机械能，分为交流电动机和直流电动机。
传动机构：
在电动机和工作机构之间传递动力的装置，如减速箱、联轴器、传动带等。
二、学习目标
1、熟悉机床电力拖动的特点及控制要求；
2、正确选择、安装、测量和使用低压电器；
3、识读电路图；
4、能设计简单的电路。
第一单元常用低压电器及其安装、检测与维修
§1-1低压电器的分类和常用术语
学习目标：
熟悉低压电器的分类方法和常用术语的含义
凡是采用电力拖动和生产机械，其电动机的运转都是由各种电器构成的控制线路来进行控制的。
电器：
所谓电器就是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通或断开电路，实现对电路或非电对象地切换、控制、保护、检测和调节的元件或设备。
电器的种类：
根据工作电压的高低，电器可分为：
1、高压电器
2、低压电器————交流额定电压1200V、直流额定电压1500V及以下的电器称为低压电器。
一、低压电器的分类
1、按低压电器的用途和所控制的对象分为：
低压配电电器————包括低压开关、低压熔断器等。
主要用于低压配电系统及动力设备中。
低压控制电器————包括接触器、继电器、电磁铁等，主要用于电力拖动及自动控制系统中。
2、按低压电器的动作方式分：
自动切换电器————依靠电器本身参数的变化或外来信号的作用，自动完成接通或分断等动作的电器，如接触器、继电器等。
非自动切换电器————主要依靠外力直接操作来进行切换的电器，如按钮、低压开关等。
3、按低压电器的执行机构分：
有触点电器————具有可分离的动触点和静触点，主要利用触点的接触和分离来实现电路的接通和断开控制，如接触器、继电器等。
无触点电器————没有可分离的触点，主要利用半导体元器件的开关效应来实现电路的通断控制，如接近开关、固态继电器等。
二、低压电器的常用术语
1、通断时间——从电流开始在开关电器的一个极流过的瞬间起，到所有
极的电弧最终熄灭的瞬间为止的时间间隔。
2、燃弧时间——电器分断过程中，从触头断开（或熔体熔断）出现电弧的瞬间开始，至电弧完全熄灭为止的时间间隔。
3、分断能力——开关电器在规定的条件下，能在给定的电压下分断的预期分断电流值。
4、接通能力——开关电器在规定的条件下，能在给定的电压下接通的预期接通电流值。
5、通断能力——开关电器在规定的条件下，能在给定的电压下接通和分断的预期电流值。
6、短路接通能力——在规定的条件下，包括开关电器的出线端短路在内的接通能力。
7、短路分断能力——在规定的条件下，包括开关电器的出线端短路在内的分断能力。
8、操作频率——开关电器在每小时内可能实现的最高循环操作次数。
9、通电持续率——开关电器的有载时间和工作周期之比，常以百分数表示。
10、电寿命——在规定的正常工作条件下，机械开关电器不需要修理或更换的负载操作循环次数。
§1-2低压熔断器
学习目标：
能正确识别、选择、安装、使用低压熔断器，熟悉其功能、基本结构、工作原理及型号含义，熟记其图形符号和文字符号。
低压熔断器的作用：
在线路中作短路保护。
使用时，熔断器应串联在被保护的电路中。
图形、文字符号如下：
一、熔断器的结构与主要技术参数
1、熔断器主要有熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。
熔体——是熔断器的核心，常做成丝状、片状或栅状，材料有铅锡合金、锌、铜、银等。
熔管——是熔体的保护外壳，用耐热绝缘材料制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。
熔座——是熔断器的底座，用于固定熔管和外接引线。
2、熔断器的主要技术参数
（1）额定电压——指熔断器长期工作所能承受的电压。
（2）额定电流——指保证熔断器能长期正常工作的电流。
熔体的额定电流——熔体的额定电流是指在规定的工作条件下，长时间通过熔体而熔体不熔断的最大电流值。
一个额定电流等级的熔断器可以配用若干个额定电流等级的熔体，但要保证：
IN熔断器＞IN熔体
（3）分断能力——在规定的使用和性能条件下，在规定电压下熔断器能分断的预期分断电流值。
（4）时间—电流特性———也称为安—秒特性或保护特性，是指在规定的条件下，表征流过熔体的电流与熔体熔断时间的关系曲线。
是反时限特性。
最小熔化电流或临界电流IRmin——在1～2小时内能熔断的最小电流值作为最小熔断电流。
熔断器对过载的反应是很不灵敏的，当电气设备发生轻度过载时，熔断器将持续很长时间才能熔断，有时甚至不熔断。
因此，除照明和电加热电路外，熔断器一般不宜作过载保护电器，主要用于短路保护。
二、常用低压熔断器
熔断器型号及含义如下：
□□□－□／□
从左至右：
1、R——熔断器
2、型式：
C—瓷插式；L—螺旋式；M—无填料密封管式；
T—有填料密封管式；S—快速式；Z—自复式
3、设计代号
4、熔断器额定电流（A）
5、熔体额定电流（A）
常用熔断器：
1、RC1A系列瓷插式：
组成——瓷座、瓷盖、动触头、静触头及熔丝。
特点：
极限分断能力较差，在易燃易爆的工作场合应禁止使用。
应用场合：
50HZ、380V以下，电流为5～200A的低压线路和用电设备中，在照明线路中还可起过载保护。
2、RL1系列螺旋式熔断器：
组成：
瓷帽、熔断管、瓷套、上接线座、下接线座及瓷底座等。
特点：
分断能力较高，结构紧凑，体积小，安装面积小，更换熔体方便，工作安全可靠，熔丝熔断后有明显指示。
应用场合：
用于控制箱、配电屏、机床设备及振动较大的场合，交流额定电压500V、额定电流200A及以下的电路中。
3、RM10系列封闭管式：
组成：
熔断管、熔体、夹头及夹座等部分组成。
熔体为变截面的熔片。
应用场合：
用于交流额定电压380V、直流440V及以下、电流在600A以下的电力线路中。
4、RT0系列有填料封闭管式：
组成：
熔管、底座、夹头、夹座等组成。
熔管（高频电工瓷）；熔体（两片网状紫铜片，中间锡桥）；
特点：
分断能力比同容量的RM10型大2.5～4倍。
熔体熔断后有醒目的红色熔断信号。
应用场合：
交流380V及以下短路电流较大的电力输配电系统中。
§1-2低压熔断器
5、NG30系列有填料封闭管式圆筒帽形：
组成：
熔断体及支持件组成。
熔断体由熔管、熔体填表料纯铜片（或铜丝）变截面。
内有石英砂。
支持件由底板、载熔体、插座组成。
有熔断指示灯。
应用场合：
交流50HZ、额定电压380V、额定电流63A及以下工业装置的电线路中。
6、RS0、RS3系列有填料快速熔断器：
要求：
在6倍额定电流时，熔断时间不大于20ms。
熔断时间短，动作迅速（小于5ms）。
内有石英填表料熔体采用变截面状银片。
应用场合：
用于半导体硅整流元件的过电流保护。
7、自复式：
组成：
是采用气体、超导体或液态金属钠等作熔体的限流元件。
特点：
限流作用显著、动作时间短、动作后不必更换熔体、能重复使用、能实现自动重合闸。
应用场合：
用于交流380V的电路与断路器配合使用。
三、熔断器的选用
熔断器的要求：
在电气设备正常运行时，熔断器应不熔断；在出现短路故障时，应立即熔断；在电流发生正常变动（如电动机启动过程）时，熔断器应不熔断；在用电设备持续过载时，应延时熔断。
选用内容：
熔断器类型、额定电压、额定电流和熔体额定电流。
1、熔断器类型的选用
根据使用环境、负载性质和短路电流的大小选用。
如：
照明——选RT或RC1A；易燃气体环境——选用RT0系列有填料封闭管式；机床控制线路——选用RL系列；半导体保护——选用RS或RLS系列快速熔断器。
2、熔断器额定电压和额定电流的选用
URN≥UN线路；IRN≥IN熔体；分断能力＞Imax最大短路
3、熔体额定电流的选用
（1）对照明和电热等电流较平稳、无冲击电流的负载：
熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流。
（2）对一台不经常启动且启动时间不长的电动机：
IRN≥（1.5～2.5）ＩN电机
（3）对多台电动机：
IRN≥（1.5～2.5）ＩNmax电机＋ΣIN
例题：
P15页。
四、熔断器的安装与使用
1、检查是否完整无损，标有额定电压、额定电流值。
2、安装时应保证熔体与夹头、夹头与夹座接触良好。
瓷插式应垂直安装；螺旋式接线：
电源线接在下接线座上，负载线接在上接线座上。
3、不能用多根小规格的熔体并联代替一根大规格的熔体。
多级保护：
I上级＞2I下级
4、必须切断电源更换熔体或熔管，禁止带负荷操作，管式熔体应用专用基金的绝缘插拨器进行更换。
5、对RM10系列，在切断过三次相当于分断能力的电流后，须更换熔断管。
6、熔体熔断后应分析、排除故障后，再更换同规格的熔体，禁止用铜丝或铁丝代替。
7、熔断器兼作隔离器时，应装在开关的电源进线端；若公作短路保护用，应装在开关的出线端。
五、熔断器常见故障及处理
1、瞬间熔断——熔体选小；负载短路或接地；熔体受机械损伤。
2、熔体未断，但电路不通——熔体或接线座接触不良。
§1-3低压开关
学习目标：
能正确识别、选用、安装、使用低压断路器、负荷开关、组合开关，熟悉它们的功能、基本结构、工作原理及型号含义熟记它们的图形符号和文字符号。
一、低压断路器
1、低压断路器的功能又叫自动空气开关或自动空气断路器，简称断路器。
为非自动切换电器，在线路工作正常时，它作为电源开关接通和分断电路；当电路中发生短路、过载和失压或欠压时，能自动要断故障电路。
应用场合：
操作不频繁的机床电路的电源开关和局部照明电路的控制开关，也可直接控制小容量电动机的启动、停止和正反转。
优点：
操作安全、安装使用方便、工作可靠、动作值可调、分断能力较高、兼作多种保护、动作后不需更换元件等。
2、低压断路器的分类
（1）按结构型式分——塑壳式（装置式）、万能式（框架式）、限流式、直流快速式、灭磁式和漏电保护式。
（2）按操作方式分——人力操作式、动力操作式和储能操作式。
（3）按极数分——单极、二极、三极和四极式。
（4）按安装方式分——固定式、插入式和抽屉式。
（5）按用途分——配电用、电动机保护用和其他负载用。
通常使用较多的是按结构型式分类。
3、低压断路器结构及原理
组成：
由触头系统、灭弧装置、操作机构、热脱扣器、电磁胶扣器及绝缘外壳等。
结构：
有三对主触头，一对常开、一对常闭辅助触头。
按钮有绿色“合”和红色“分”。
热脱扣器——用于过载保护，整定电流的大小由电流调节装置调节。
电磁脱扣器——用于短路保护，瞬时脱扣整定电流的大小由电流调节装置调节，出厂时为10IN。
欠压脱扣器——作零压和欠压保护。
4、低压断路器的符号及型号含义
DZ5－□／□□□
从左至右：
（1）DZ：
塑壳式断路器
（2）5：
设计序号
（3）额定电流
（4）极数
（5）脱扣器代号：
0—无脱扣器；1—热脱扣器式；2—电磁脱扣式；
3—复式（有热、电磁、欠电压脱扣器）
（6）附件代号：
0—不带附件；2—有辅助触头
图形、文字符号：
P20页图1—10b
QF
5、低压断路器的选用
常用系列：
DZ5—用于交流50HZ、380V、10A～50A；
DZ10—用于交流50HZ、380V。
规格有：
100A、250A、600A。
低压断路器的选用原则：
（1）UN＞UN线路；IN＞IN线路
（2）I热脱扣器整定值＝IN负载
（3）I电磁脱扣器瞬时脱扣整定值＞I负载峰值
控制电动机时：
IZ≥Kist
IZ——电磁脱扣器整定；K——安全系数，取1.5～1.7；Ist——电动机的启动电流；（取7IN电机）
（4）UN欠压＝UN线路
（5）极限通断能力＞I线路最大短路
例题：
P22页
6、低压断路器的安装与使用
（1）应垂直安装，电源线接在上端，负载线接在下端。
（2）当用作电源总开关或电动机的控制开关时，在电源进线侧必须加装刀开关或熔断器，形成明显的断点。
（3）使用前，各脱扣器应清除防锈油，定期检查脱扣器。
（4）各脱扣器动作值调整好后，不允许随意变动。
（5）触头使用一定次数或分断短路电流后，应及时检查触头系统。
7、低压断路器的常见故障及处理方法表1—10
（1）不能合闸：
欠压脱扣器无电压或线圈损坏；储能弹簧变形；反作用弹簧力过大；操作机构不能复位。
（2）电流达整定值，断路器不动作：
热脱扣器双金属片损坏；电磁脱扣器衔铁与铁心距离太大或电磁线圈损坏；主触头熔焊。
（3）启动电机时立即分断：
电磁脱扣器瞬时整定值过小或零件损坏。
（4）闭合后一定时间自行分断：
热脱扣器整定值过小。
（5）温升过高：
触头压力过小；触头表面过分磨损或接触不良；连接螺钉松动。
§1-3低压开关
二、负荷开关
分类——开启式、封闭式。
1、开启式负荷开关
（1）功能又称瓷底胶盖刀开关。
优点：
结构简单，价格便宜，手动操作。
应用场合：
交流50HZ、单相220V或三相380V、额定电流10A～100A的照明、电热设备及小容量电动机等不需频繁操作线路的接通和分断，没有灭弧装置。
（2）结构与符号
组成：
进线座、静触头、熔体、出线座和带瓷质手柄的刀式动触头、胶盖。
胶盖——用以绝缘和防电弧伤人。
型号含义：
HK□－□／□
从左至右：
1）HK——开启式负荷开关
2）设计序号
3）额定电流
4）极数
图形、文字符号：
P23页图1—11c
（3）选用
用于照明电路和功率小于5.5KW的电动机控制线路中。
1）照明和电热负载：
UN选220V或250V、IN＞ΣIN线路的两极开关。
2）电动机：
选UN380V或500V、IN＞3IN电机三极开关。
（4）安装与使用
1）须垂直安装，且合闸状态时手柄朝上，不允许倒装或平装。
2）照明和电热负载：
电源进线接静触头的进线座；负载接动触头一边的出线座。
3）控电动机时，应将熔体用铜导线连接，出线端另外加装熔断器。
4）操作应动作迅速，换熔体时，须断开闸刀更换原规格。
（5）常见故障处理：
触头接触不良、发热。
2、封闭式负荷开关
（1）功能又称铁壳开关，
应用场合：
交流50HZ、UN380V、IN至400A、控制15KW以下小容量交流电动机，手动不频繁接通、分断线线路，有短路保护。
（2）结构特点与型号含义
组成：
操作机构、熔断器、触头系统和铁壳。
侧面旋转操作。
特点：
1）具有快速分断装置；
2）有灭弧室；
3）联锁装置（手柄、触头）
型号含义：
HH□－□／□
从左至右：
1）HH——封闭式负荷开关；
2）设计序号；
3）额定电流；
4）极数
图形、文字符号与开启式相同。
（3）选用UN＞UN线路；IN（等于或稍大于）≥I电路工作
电动机：
IN＞3IN电机
（4）安装与使用
1）垂直安装于无强烈振动和冲击的场合，高度：
1.3～1.5m，外壳须可靠接地。
2）电源进线接静夹座边的端子上，负载接熔断器一边的端子上。
进出线须穿入线孔。
3）操作时，要站在手柄侧，不准面对开关。
（5）常见故障及处理方法表1—12
1）手柄带电：
外壳末接地或接地线松脱；电源线绝缘损坏碰壳。
2）夹座（静）过热或烧坏：
夹座表面烧毛；闸刀与夹座压力不足；负载过大。
目前，封闭式负荷开关的使用有逐步减少的趋势，而大量使用低压断路器。
三、组合开关又称为转换开关。
特点：
体积小，触头对数多，接线方式灵活；操作方便。
适用范围：
交流50HZ、380V以下或直流220V及以下，手动不频繁地接通和分断电路，或控制5KW以下小容量电动机。
1、组合开关的结构与型号含义
①静触头（与接线柱相接）、动触头（随转轴转动），手柄和转轴能沿顺时针或逆时针方向转动90°，有三个动、静触头，采用扭簧储能与手动操作速度无关。
型号含义：
HZ10－□□□
从左至右：
1）HZ：
组合开关；
2）10：
设计序号；
3）额定电流；
4）开关专门用途代号；
5）极数；
图形、文字符号：
如图1—13c
②倒顺开关又称可逆转换开关，专为控制小容量三相异步电动机的正反转而设计。
手柄有“倒”“停”“顺”三个位置，手柄只能从“停”的位置左转或右转45°。
图形、文字符号：
如图1—14b
2、组合开关的主要技术数据及选用
分类：
单极、双极和多极三类，
参数：
UN、IN、极数等。
选用应根据：
电源种类、电压等级、接线方式、所需触头数和负载容量。
控制电动机：
IN＝（1.5～2.5）IN电机
3、组合开关的安装与使用
1）箱内安装时，手柄最好伸出箱前或侧面，断开为水平位置；接通为垂直位置，倒顺开关外壳可靠接地。
2）箱内操作时，应装在右上方，且其上方有安装其他电器，否则应隔离或
绝缘。
3）组合开关的通断能力较低，不能用来分断故障电流。
4）当操作频率过高或负载功率因数较低时，应降低开关的容量使用。
4、组合开关的常见故障及处理方法表1—14
§1-4主令电器
学习目标：
能正确识别、选择、安装、使用按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器等常用的主令电器，熟悉它们的功能、基本结构、工作原理及型号含义，熟记它们的图形符号和文字符号。
主令电器是用作接通或断开控制电路，以发出指令或用于程序控制的开关电器。
常用的有：
按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器等。
1、按钮的功能
按钮是一种用人体某一部分（一般为手指或手掌）施加力而操作、并具有弹簧储能复位的控制开关。
应用场合：
其触头允许通过的电流较小，一般不超过5A。
不能直接控制主电路（大电流），而是发出指令或信号，控制接触器等电器。
2、按钮的结构原理与符号
（1）组成——由按钮帽、复位弹簧、桥式动触头、静触头、支柱连杆及外壳等组成。
（2）触头种类——启动按钮（常开）；停止按钮（常闭）；和复合按钮（常开、常闭组合在一起）
复合按钮的动作顺序：
按下时——常闭先断，常开才合；
松开时——常开先断，常闭再合。
（3）符号：
SB
SB
SB
知识拓展：
按钮和指示灯的颜色
3、按钮的型号及含义
LA□－□□□
从左至右：
（1）L：
主令电器；
（2）A：
按钮；
（3）设计序号；
（4）常开触数；
（5）常闭触头数；
（6）结构形式代号：
K——开启式；H——保护式；S——防水式；F——防腐式；J——紧急式；X——旋钮式；Y——钥匙操作式；D——光标按钮。
4、按钮的选用
（1）根据使用场合和用途选种类。
（2）据工作状态指示和工作情况要求选颜色。
（3）据控制需要选数量。
5、按钮的安装与使用
（1）在面板上应布置整齐，排列合理，从上到下或从左到右。
（2）每一对相反状态的按钮安装在一组。
（3）安装牢固，金属板或按钮盒须可靠接地。
（4）保持触头清洁。
（5）光标按钮不宜长期通电显示。
6、按钮的常见故障及处理方法表1—21
§1-4主令电器
二、行程开关
1、行程开关的功能
行程开关是一种选用生产机械某些运动部件的碰撞来了出控制指令的主令电器。
用途：
用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置，是一种自动控制电器。
2、行程开关的结构原理、符号及型号含义
常用的有：
LX19和JLXK1
（1）组成：
由操作机构、触头系统和外壳组成。
（2）按操作机构分类：
按钮式（直动式）和旋转式（滚轮式）。
——单、双轮。
（3）触头分类：
一常开一常闭、一常开二常闭、二常开一常闭、二常开二常闭等。
（4）按动作方式分：
瞬动式、蠕动式和交叉从动式三种。
（5）按复位方式分：
自动复位和非自动复位两种。
型号含义：
LX19□－□□□
1）L：
主令电器；
2）X：
行程开关；
3）19：
设计序号；
4）K表示开启式，无字母表示保护式；
5）0—无滚轮；1—单滚轮；2—双滚轮；
6）0—直动式：
1—滚轮装在传动杆内侧；2—滚轮装在传动杆外侧；
3—滚轮装在传动杆凹槽内或内外各有一个滚轮。
7）1—能自动复位；2—不能自动复位。
JLXK1－□□□□从左至右：
1）J：
机床电器；2）L：
主令电器；3）X：
行程开关；4）K：
快速；5）1：
设计序号；
6）1—单轮；2—双轮；3—直动不带轮；4—直动带轮；5—万向型。
7）常开触头数；8）常闭触头数；9）派生型号，M表示密封式。
3、行程开关的选用
参数有：
型式、工作行程、UN、IN；
根据动作要求、安装位置及触头数量进行选择。
4、行程开关的安装与使用
1）位置要准确，安装牢固；滚轮方向不能装反，与挡铁可靠碰撞。
2）要定期检查和保养。
6、接近开关
又称为无触点行程开关，是一种与运动部件无机械接触而能操作的行程开关。
也可说是开关型位置传感器，既有行程开关、微动开关的特性，又有传感性能，且动作可
靠，性能稳定，频率响应快，使用寿命长，抗干扰能力强，并具有防水、防震、耐腐蚀等到特点。
分类：
（1）按产品分有：
电感式、电容式、霍尔式等；
（2）按电源种类分：
有交流型和直流型；
（3）按原理分：
高频振荡型、感应电桥型、霍尔效应型、光电型、永磁及磁敏元件型、电容型和超声波型。
型式：
有圆柱型、方型、普通型、分离型、槽型等。
用途：
行程控制、限位保护、检测金属体的存在、高速计数、测速、定位、变换运动方向、检测零件尺寸、液面控制及用作无触点按钮。
工作原理：
检测距离：
接近开关刚好动作时感应头与检测体之间的距离。
型号含义及符号：
LJ□□□－□□／□□
从左至右：
1）LJ：
代号LJ—电感式；CJ—电容式；SJ—霍尔式；
2）结构形式M—圆柱形；B—小方形；C—大方形；D—普通型；
E—槽型；F—分离型；
3）感应形式T—埋入式；A—非埋入式；G—分离式；S—左侧；
K—右侧；I—顶端；
4）检测距离
5）电源种类Z—直流；J—交流；
6）输出形式NK—NPN常开；NH—NPN常闭；NU—NPN一常开一常闭；
PK—PNP常开；PH—PNP常闭；PU—PNP一常开一常闭；
W—继电器输出；
符号：
SQ
SQ
§1-4主令电器
三、万能转换开关
1、功能
万能转换开关是由多组相同的触头组件叠装而成、
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