电工学原理-第6章-低压电器及控制电路.ppt

1、,第6章 低压电器及控制电路,教学基本要求,1.了解常用低压电器的结构和功能,2.掌握继电接触器控制系统中的自锁、联锁以及行程、时间控制原则。,3.了解过载、短路、失压保护的方法。,4.能设计简单的控制电路原理图，读懂较复杂的控制电路。,由开关、按钮、继电器、接触器等组成的控制电路，对异步电动机的起动、停止、正反转、调速、制动等进行的控制，称为继电接触器控制电路。,此控制是一种有触点的断续控制，其优点是结构简单、价格便宜、维护方便、抗干扰能力强；缺点是电器的体积大、触点容易烧坏、寿命短，尤其是生产工艺流程改变时，需拆除原有线路，重新接线。,本章主要讨论继电接触器控制中的一些基本单元控制线路。它

2、们是点动控制、单向直接起停控制、正反转控制、行程控制、时间控制等。,电动机在使用过程中由于各种原因可能会出现一些异常情况，如电源电压过低、电动机电流过大、电动机定子绕组相间短路或电动机绕组与外壳短路等等，如不及时切断电源则可能会对设备或人身带来危险，因此必须采取保护措施。常用的保护环节有短路保护、过载保护、零压(欠压)保护等。,6.1 常用低压电器,凡是自动或手动接通、断开电路，实现对电路或非电对象进行切换、控制、保护、检测、变换和调节目的的电气元件称为电器。,电器按其工作电压分类，可分为低压电器和高压电器。工作电压在交流1200V或直流1500V以下的各种电器，称低压电器。高于交流1200V

3、或直流1500V的电器，称高压电器。,电器按其职能又可分为控制电器和保护电器。用于各种控制电路和控制系统的电器，称为控制电器。如开关、按钮、接触器等。用于保护电路及用电设备的电器称为保护电器。如熔断器、热继电器等。,控制电器按其动作方式可分为手动和自动两类。手动电器的动作是由工作人员手动操纵的，如刀开关、组合开关、按钮等。自动电器的动作是根据指令、信号或某个物理量的变化自动进行的，如各种继电器、接触器、行程开关等。,6.1.1 手动电器,1、刀开关,刀开关由闸刀（动触点）、静插座（静触点）、手柄和绝缘底板等组成。,刀开关又叫闸刀开关，实用中有胶盖闸刀开关和铁壳开关。一般用于不频繁操作的低压电路

4、中，用作接通和切断电源。,刀开关的种类很多。按极数（刀片数）分为单极、双极和三极；按接线方式分板前接线和板后接线；按转换方向分为单投(HD)和双投(HS)等。,刀开关一般与熔断器串联使用，以便在短路时熔断器熔断而自动切断电路。,安装刀开关时，电源线应接在静触点上，负荷线接在与闸刀相连的端子上。对有熔断丝的刀开关，负荷线应接在闸刀下侧熔断丝的下方，以确保刀开关切断电源后闸刀和熔断丝不带电。在垂直安装时，手柄向上合为接通电源，向下拉为断开电源，不能反装，否则会因闸刀松动自然落下而误将电源接通。,三极,双极,刀开关的文字符号用Q或S，图形符号如下图所示：,2、组合开关,组合开关又叫转换开关，是一种转

5、动式的闸刀开关。有若干个动触片和静触片，分别装于数层绝缘件内，静触片固定在绝缘垫板上，动触片装在转轴上，随转轴旋转而变更通、断位置。转换开关具有一定的灭弧能力。,按钮是用来发出指令信号的手动电器，主要用于接通或断开小电流的控制电路，从而控制电动机或其他电气设备的运行。,按钮由外壳、按钮帽、触点和复位弹簧组成。按钮的触点分常闭触点（动断触点）和常开触点（动合触点）两种。对于复合按钮，按下时，常闭触点先断开，然后常开触点闭合；松开后，常开触点先复位，常闭触点后复位。按钮内的触点对数及类型可根据需要组合，最少具有一对常闭触点或常开触点。,3、按钮,按钮外形图,按钮图形符号和文字符号如下图所示：,6.

6、1.2 自动控制电器,1、熔断器,熔断器主要作短路保护用，串联在被保护的线路中。线路正常工作时如同一根导线，起通路作用；当线路短路(或严重过载)时熔断器熔断，起到保护线路及电器设备的作用。,熔体额定电流的选择方法如下：,（1）照明或电热设备：熔体额定电流INR INL负载额定电流。,（2）长期工作的单台电动机的熔体：熔体 INR(1.52.5)IN（电机额定电流）,（3）几台电动机合用的总熔体：熔体额定电流 INR(1.52.5)INmax+IN,如果电动机起动频繁，则：熔体额定电流 INR(33.5)IN,2、断路器,断路器又叫自动空气开关或自动开关，它的主要特点是具有自动保护功能，当发生短

7、路、过载、过压、欠压等故障时能自动切断电路，起到保护作用。,3、交流接触器,当电磁铁的吸引线圈通电时产生电磁吸引力将衔铁吸下，使常开触点闭合，常闭触点断开。线圈断电后电磁吸引力消失，依靠弹簧使其触点恢复到原来的状态。,交流接触器是利用电磁原理制成的一种自动电器，是继电接触器控制系统中最重要和最常用的电器。它主要由电磁铁、触点、和灭弧装置三部份组成。,交流接触器图形符号及文字符号如下图所示：,根据用途不同，交流接触器的触点分主触点和辅助触点两种。主触点一般比较大，接触电阻较小，用于接通或分断较大的电流，常接在主电路中；辅助触点一般比较小，接触电阻较大，用于接通或分断较小的电流，常接在控制电路中。

8、,主触点上常装有灭弧装置，以熄灭由于主触点断开而产生的电弧，防止烧坏触点。,外形图,中间继电器(KA)通常用来传递信号和同时控制多个电路。中间继电器的结构和工作原理与交流接触器基本相同，与交流接触器的主要区别是触点数目多些，不分主、辅触点，且触点容量小，只允许通过小电流。,4.中间继电器,5.热继电器,热继电器是一种过载保护电器，它是利用电流的热效应原理实现电动机的过载保护。,当主电路中电流超过允许值而使双金属片受热变形，从而带动其触点动作(常闭断开、常开闭合）。通常在电动机控制回路中串接有热继电器的常闭触点，当热继电器动作时，控制电路中的常闭触点断开，使交流接触器线圈失电，从而断开电动机的主

9、电路电源，起到过载保护的作用。,常闭触点,常开触点,热继电器的主要技术指标是整定电流，整定时应使热继电器的额定电流等于或略大于电动机的额定电流。电动机正常工作时，热继电器不动作；当电动机过载，过载电流为整定电流的1.2倍时，热继电器在20min内动作，过载电流为整定电流的1.5倍时，热继电器在2min内动作。,6.2 基本控制电路,一个复杂的控制系统，通常是在基本控制电路的基础上进行修改、综合与完善的。因此，本节内容是继电接触器控制系统中的基础和重点，应熟练掌握。在分析、绘制控制系统的电气原理图时，应遵循以下原则：,1.主电路(动力电路，通过大电流)用粗实线画出，位于图面的左侧或上方，保证整机

10、拖动要求的实现；控制电路（辅助电路，通过小电流）是为主电路服务的，用细实线画出，位于图面的右侧或下方。,2.当接触器线圈额定电压为380V时，控制电路的电源线可以与主电路相连接，主、辅电路绘制在一个图面，分别左、右绘制。,3.分析、绘制电气原理图时是从上到下、从左至右的顺序进行。图中，线圈处于未带电状态，触点、按钮均未受到外力的作用，即各电器处于自然状态。分析控制电路时从电源和主令信号开始，经过逻辑判断，写出控制流程，以简便明了的方式表达出电路的自动工作过程。,4.同一电器的不同部件不论在什么位置，都用同一文字符号标注。,5.在设计控制电路时要从整体角度出发，检查和理解各电动机的相互配合过程。

11、阅读分析原理图的基本原则是：化整为零、顺藤摸瓜、集零为整、安全保护、全面检查。,一、点动控制,二、直接起停控制,三、两地控制,四、电动机正反转控制,6.3 行程控制,行程控制，就是当电机带动的运动部件到达一定行程位置时，采用行程开关来对电机进行自动控制。,行程开关,行程开关是将机械运动部件的行程、位置信号转换成电信号的自动电器。,行程开关有直动式和滚轮式两种结构。直动式行程开关的工作原理与按钮类似。当电动机带动的机械设备上安装的挡块撞击到行程开关的触（顶）杆时，行程开关触点动作，其常闭触点断开，常开触点闭合；当挡块离开后，行程开关的触点复位。,限位行程控制,自动往返控制,6.4 时间控制,时间

12、控制，就是利用时间继电器的延时功能进行的延时控制。时间继电器是在获得电信号后，经过人为整定的延时时间，使控制电路接通或断开的自动电器。例如电动机的Y-(D）换接起动控制，电动机的能耗制动控制，几台电机按一定的时间顺序起停控制等都需要采用时间继电器。,时间继电器按其工作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式。目前，在交流电路中广泛采用空气阻尼式。,时间继电器由触头系统和电磁铁系统两部分构成，有通电延时和断电延时两种。通电延时是指时间继电器的延时触头在其线圈通电后延时动作，在线圈断电时，立即恢复自然状态；断电延时是指时间继电器的所有触头在其线圈通电时马上动作，而当线圈断电时，其延时触头延时恢

13、复到自然状态。,鼠笼式异步电动机的Y-(D)换接起动控制,KM2与KM3是带电切换，容易产生电弧。,本线路的特点是在接触器KM1断电的情况下进行Y-(D)换接，可延长触头使用寿命。,对于正常工作是Y形接法的三相鼠笼式异步电动机，就不能采用Y-（D）换接起动，而只能采用定子串自耦变压器降压起动或定子串电阻降压起动。,定子串自耦变压器降压起动,定子串电阻降压起动,绕线式异步电动机的起动控制,为了减小起动电流，三相绕线式异步电动机可通过滑环在转子绕组中串接起动电阻，待转速接近额定转速时，再切除起动电阻。这种起动方式，不但减小了起动电流，同时提高了转子电路的功率因数与起动转矩，常用于要求起动转矩较高的场合。,绕线式异步电动机转子串电阻起动,鼠笼式异步电动机的能耗制动控制,能耗制动控制电路,反接制动控制,本章作业,6.1，6.3，6.5，6.66.8，6.10，6.11，6.12,6.5 常用建筑电气控制电路（略）,