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1、项目七 常用低压电气及电气控制线路,7. 1 常用低压电气 7 .2 三相异步电动机基本控制电路 7 .3 三相异步电动机的正、反转控制电路 7. 4 三相异步电动机降压启动控制电路 7. 5 三相异步电动机其他典型控制电路,返回,7 .1 常用低压电气,低压电气是指用在交流50 Hz、额定电压1 200 V以下及直流额定电压1 500 V以下的电路中，能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或电气设备的切换、控制、保护、检测和调节的工业电气。低压电气作为基本控制电气，广泛应用于输、配电系统和自动控制系统，在工农业生产、交通运输和国防工业中起着极其重要的作用。目前，低压
2、电气正朝着小型化、模块化、组合化和高性能化发展。,下一页,返回,7 .1 常用低压电气,7.1.1低压电气的分类 1.按用途分类 低压配电电气:包括刀开关、转换开关、熔断器和自动开关。 作用:低压配电系统对系统控制与保护，使系统中出现短路电流时，其热效应不会损坏电气。 低压控制电气:包括接触器、控制继电器等。 作用:主要用于设备电气控制系统。 2)按动作方式分类 自动切换电气:它依靠电气本身参数变化或外来信号(如电流、电压、温度、压力、速度、热量等)自动完成接通、分断或使电机启动、反向及停止等动作，如接触器、继电器等。 手控电气:它依靠外力(人力)直接操作来进行切换等动作，如按钮、刀开关等。,
3、上一页,下一页,返回,7 .1 常用低压电气,7.1.2刀开关 1)刀开关 刀开关是一种手动配电电气。主要用来隔离电源或手动接通与断开交直流电路，也可用于不频繁的接通与分断额定电流以下的负载，如小型电动机、电炉等。刀开关外形、结构见图7一1;刀开关的符号见图7一2 HK系列胶盖闸刀开关型号的含义如图7 -3所示。 作用:不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。 选用:对于照明和电热负载，可选用额定电压220 V或250 V，额定电流大于所有负载额定电流的开关。对于电动机的控制，可选用额定电流大于电动机额定电流3倍的开关。安装和使用胶盖开关时应注意下列事项。,上一页,下一页,返回,7 .1 常用
4、低压电气,电源进线应接在静触头一边的进线端(进线座应在上方)，用电设备应接在动触头一边的出线端。这样，当开关断开时，闸刀和熔体均不带电，以保证更换熔体时的安全(上进下出)。 安装时，刀开关在合闸状态下手柄应该向上，不能倒装和平装，以防止闸刀松动落下时误合闸。 2)组合开关(转换开关) 转换开关又称组合开关。转换开关实质上是一种特殊刀开关，是操作手柄在与安装面平行的平面内左右转动的刀开关。只不过一般刀开关的操作手柄是在垂直安装面的平面内向上或向下转动，而组合开关的操作手柄则是平行于安装面的平面内向左或向右转动而已。多用在机床电气控制线路中，作为电源的引入开关，也可以用作不频繁地接通和断开电路、换
5、接电源和负载以及控制5 kW以下的小容量电动机的正反转和星三角启动等。组合开关的外形和结构如图7一4所示。 组合开关的符号如图7一5所示;HZ系列转换开关型号及含义如图7一6所示。,上一页,下一页,返回,7 .1 常用低压电气,7.1.3低压断路器 低压断路器又称自动空气开关。其分为框架式DW系列(又称万能式)和塑壳式DZ系列(又称装置式)两大类。主要在电路正常工作条件下作为线路的不频繁接通和分断用，并在电路发生过载、短路及失压时能自动分断电路。由触头系统、灭弧装置、脱扣机构和传动机构组成。如图7 -7所示为低压断路器的外形。 工作原理:自动开关的自动分断是由过电流脱扣器3、热脱扣器5和失压脱
6、扣器6完成的。当电路发生短路或过流故障时，过流脱扣器3衔铁被吸合，使自由脱扣机构的钩子脱开，自动开关触头分离，及时有效地切除高达数十倍额定电流的故障电流。当线路发生过载时，过载电流通过热脱扣器使触点断开，从而起到过载保护作用。若电网电压过低或为零时，失压脱扣器6的衔铁被释放，自由脱扣机构动作，使,上一页,下一页,返回,7 .1 常用低压电气,断路器触头分离，从而在过流与零压欠压时保证了电路及电路中设备的安全。根据不同的用途，自动开关可配备不同的脱扣器。图7 -8所示为塑壳式低压断路器的原理图。 低压断路器的型号及其含义如图7 -9所示。,上一页,下一页,返回,7 .1 常用低压电气,7.1.4
7、交流接触器 接触器是一种通用性很强的自动式开关电气，是电力拖动和自动控制系统中一种重要的低压电气。它可以频繁地接通和断开交、直流主电路和大容量控制电路。它具有欠压释放保护和零压保护。接触器按通过其触点的电流种类不同可分为交流接触器和直流接触器。交、直流接触器的工作原理基本相同。交流接触器的外形、结构和符号如图7一10所示。 工作原理:线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合;线圈电压消失，触头恢复常态。为防止铁芯振动，需加短路环。主要由触头系统:主触头、辅助触头、 常开触头(动合触头)常闭触头(动断触头)、电磁系统:动、静铁芯、吸引线圈和反作用弹簧、灭弧系统:灭弧罩及灭弧栅片灭弧。
8、交流接触器的工作原理示意图如图7一11所示。,上一页,下一页,返回,7 .1 常用低压电气,选用: 接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压。 吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级一致。 额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。 常用交流接触器的型号及其含义如图7一12所示。,上一页,下一页,返回,7 .1 常用低压电气,7.1. 5继电器 继电器主要用于控制和保护电路中，做信号转换用。它具有输入电路(又称感应元件)和输出电路(又称执行元件)，当感应元件中的输入量(如电流、电压、温度、压力等)变化到某一定值时继电器动作，执行元件便接通和断开控制回路。 分类:按用途分可分为控
9、制和保护继电器;按动作原理分可分为电磁式、感应式、电动式、电子式和机械式;按输入量分可分为电流、电压、时间、速度和压力;按动作时间分可分为瞬时和延时继电器。 特点:额定电流不大于5 A 作用:控制、放大、互锁、保护和调节。 1)中间继电器 中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理与接触器相同。,上一页,下一页,返回,7 .1 常用低压电气,作用:当其他继电器的触点数或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触点数或触点容量，从而起到中间转换的作用。中间继电器的外形和符号如图7一13所示。 2)热继电器 热继电器是利用电流的热效应原理来保护设备的，使之免受长期过载的危害。其主要用于电
10、动机的过载保护、断相保护、三相电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。主要由发热元件、双金属片和触头及动作机构等部分组成。热继电器的外形、结构和符号如图7一14所示。 工作原理:热元件串联在被保护设备的电路中，过载时有较大的电流流过热元件，热元件烤热双金属片使其产生弯曲变形，当弯曲程度达一定幅度时，扣板在弹簧拉力作用下带动牵引板，使热继电器的触点动作，其动断触点断开、动合触点闭合。一般需手动复位，其原理图如图7一15所示。,上一页,下一页,返回,7 .1 常用低压电气,常用热继电器型号及其符号如图7一16所示。 保护形式: 二相式:装有两相热元件，串入三相电路中的两相，用于三相负载平
11、衡的电路。 三相式:装有三个热元件，串入三相电路中的每一相，任意一相过载都动作。 注意:热继电器不适用于对电气设备(电动机)实现短路保护。 整定电流:长期运行而不动作的最大电流，当负载电流超过其1. 2倍时，热继电器必须动作，可用外壳上的旋钮调整。选用时额定电流应大于保护电路的额定电流。星形连接电动机:选用二相式或三相式。三角形连接电动机:选用带断相保护装置的热继电器，整定电流与电动机额定电流相等。频繁启动，正反转、启动时间长或带冲击性负载，整定电流应为电动机额定电流的 1. 11. 15倍。,上一页,下一页,返回,7 .1 常用低压电气,3)时间继电器 时间继电器是一种用来实现触点延时接通或
12、断开的控制电气，按其动作原理与构造不同，可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等类型;按延时方式分通电延时型和断电延时型。机床控制线路中应用较多的是空气阻尼式时间继电器，目前晶体管式时间继电器也获得了愈来愈广泛的应用，文字符号为KT 时间继电器外形如图7一17所示;其原理示意如图7一18所示;其符号如图7一19所示。 4)速度继电器 速度继电器根据电磁感应原理制成的，用于转速的检测。如用来在三相交流异步电动机反接制动转速过零时，自动断开反相序电源。速度继电器常用于铣床和撞床的控制电路中。主要作用是根据速度的大小通断电路;动作转速大于120 r/min，复位转速小于100 r/min。其文字
13、符号为KS。其原理和符号见图7一20所示。,上一页,下一页,返回,7 .1 常用低压电气,7.1.6熔断器 熔断器的结构一般分成熔体座和熔体等部分。熔断器是串联连接在被保护电路中的，当电路电流超过一定值时，熔体因发热而熔断，使电路被切断，从而起到保护作用。熔体的热量与通过熔体电流的平方及持续通电时间成正比，当电路短路时，电流很大，熔体急剧升温，立即熔断，当电路中电流值等于熔体额定电流时，熔体不会熔断。所以熔断器可用于短路保护。由于熔体在用电设备过载时所通过的过载电流能积累热量，当用电设备连续过载一定时间后熔体积累的热量也能使其熔断，所以熔断器也可作过载保护。常见的熔断器外形如图7-21所示。,
14、上一页,下一页,返回,7 .1 常用低压电气,1)瓷插式熔断器 结构简单、价格低廉、更换熔丝方便。由瓷座、瓷盖、静触点、动触点和熔丝组成，如图7一22所示。 2)螺旋式熔断器 有熔断快、分断能力强、体积小、结构紧凑、更换熔丝方便、安全可靠和熔丝断后标志明显等优点。主要由瓷帽、熔体、瓷套、上下接线桩及底座等组成，如图7 -23所示。 熔断器的符号如图7 - 24所示。 常用熔断器的型号及其含义如图7一25所示。 选用: 熔断器的额定电压要大于或等于电路的额定电压。 熔断器的额定电流要依据负载情况而选择。电阻性负载或,上一页,下一页,返回,7 .1 常用低压电气,照明电路，这类负载启动过程很短，运
15、行电流较平稳，一般按负载额定电流的11. 1倍选用熔体的额定电流，进而选定熔断器的额定电流。电动机等感性负载，这类负载的启动电流为额定电流的47倍，一般选择熔体的额定电流为电动机额定电流的1.52.5倍。这样一般来说，熔断器难以起到过载保护作用，而只能用作短路保护，过载保护应用热继电器才行;对于多台电动机，要求多台,上一页,下一页,返回,7 .1 常用低压电气,7.1. 7主令电气 按钮开关是一种短时接通或断开小电流电路的手动低压控制电气，常用于控制电路中发出启动、停止、正转或反转等指令，通过控制继电器、接触器等动作，从而控制主电路的通断。 动作情况:当用手按下按钮帽时，上面的动断(常闭)触点
16、先断开;下面的动合(常开)触点后闭合。当松开按钮帽时，动触点自动复位，使得动合触点先断开，动断触点后闭合。 按钮开关的型号及其含义如图7一27所示。 行程开关又称限位开关或位置开关，其作用和原理与按钮相同，只是其触头的动作不是靠手动操作，而是利用生产机械某些运动部件的碰撞使其触头动作。行程开关触点通过的电流一般也不超过SA。,上一页,下一页,返回,7 .1 常用低压电气,行程开关有多种构造形式，常用的有按钮式(直动式)、滚轮式(旋转式)。其中滚轮式又有单滚轮式和双滚轮式两种。 行程开关的外形、符号及工作原理如图7一28所示。 LX系列行程开关的型号及其含义如图7一29所示。,上一页,返回,7 .2 三相异步电动机基本控制电路,7. 2. 1电工用图的分类及其作用 在电气控制系统中，首先是由配电气将电能分配给不同的用电设备，再由控制电气使电动机按设定的规律运转，实现由电能到机械能的转换，满足不同生产机械的要求。在电工领域安装、维修都要依靠电气控制原理图和施工图，施工图又包括电气元件布置图和电气接线图。电工用图的分类及作用见表7一1 电气控制图是电气工程技术的
