电气基础知识概要

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1、第二章 学看电气控制电路图,电气控制基础知识,复习 电气元件及其图符介绍,电气控制设备图符,电气控制设备图符,电气控制设备图符,2.1电路与线路的基本概念,任何电源向外供电，任何用电设备要使用电能都 必须要导线将电源和用电设备两者合理的连接起来， 让电流形成回路，才能使电流在用电设备中做功。电 工学中将这种电流通过的路径称为电路。而一般的电 路都是用导线连接的，又称为线路。,2.2 电气控制电路的特点,1、多部件设备可分开表示,在电路图中，为了便于读识，由多个部件构成的电气元件及设备可以采用集中表示法、半集中表示法及分开表示法。对于较复杂的控制中路一般采用分开表示法。,2、电路中有些设备无电磁

2、线圈 对于交流接触器、电压继电器、延时继电器等，它们的触点动作都是由其吸引线圈中电流接通和断开来实现的。但对于有些元件如行程开关、速度继电器、压力继电器等是没有吸引线圈只有触点，这些触点的动作是由依靠外力或其他因素来实现的。,2.2 电气控制电路的特点,2.2 电气控制电路的特点,3、主线路与其他线路是分开画的 在电气控制线路图中，电源进线、主回路、辅助回路通常都是分开表示，也叫做展开式线路图。 电源进线：通常采用水平线画法或垂直线画法，三相交流电源的相序L1、L2、L3由上到下或自左向右依次排列画出，中性线N或保护接地PE画在相线的下面或最右边。 主回路：每个受电的动力装置及其保护器件组成的

3、回路。通常是垂直画出的，主回路可采用单线表示，也可使用多线表示。,2.2 电气控制电路的特点,控制回路及信号回路：控制回路及信号回路通常画在两条及几条水平电源线间。 主、辅回路的排列顺序：无论是主回路还辅助回路他们所使用的电器元件通常是根据生产设备的先后顺序从上至下，从左到右依次排列，可以水平布置也可垂直布置。,2.2 电气控制电路的特点,5、交叉导线接点画法 在电气控制线路图中，对于直接联系的交叉导线的接点，通常是用小黑点表示，没有直接联系的交叉导线的接点不用小黑点表示。 6、元件标有位置编号 在电气控制线路图中，各元器件通常标有位置编号，以供寻求对应的元器件，同时将线路图划分图区，并在图的

4、上方标注线路的用途、作用，在图的下方设置图区号。 7、接线端有回路标号 在电气控制线路图中，主回路及其控制回路都具有回路编号。,3 常用电动机控制单元接线图,机床或其他生产设备的运动部件大都是由电动机来带动的，为了完成一定的生产顺序，需要对电机的启、停，正反转及延时动作进行控制。这一控制过程由断路器、接触器等来实现。在线路图中，各种电器设备都有统一的符号来表示，且规定所有设备的触点都是在起始状态下的位置，即在没有通电或没有发生机械动作的位置。,本图中QS的作用：用于引入电源，并控制小功率电机的启动、停止。,3.1 电机正转控制线路图,3.1.1 由组合开关组成的电动机 全压启动正转控制线路,A

5、、识图指导 图中只有几个元器件，只要了解QS的作用就能了解整个线路图的工作原理。,B、工作原理 QS合上后，三相电源L1L3就会给电机M供电，电机M运行，QS断开后电机M失电，停止运行。,3.1 电机正转控制线路图,3.1.2 由接触器构成的具有自锁功能电机正转控制线路,工作原理 1、电源 2、电机启动 3、电机停止 4、电机保护,3.1 电机正转控制线路图,3.1.3 由接触器构成的具有过载保护的电机正转控制线路,工作原理 1、启动过程 2、停止过程 3、电机保护 短路保护，过载保护 失电压保护,3.2 电机正、反转控制线路图,3.2.1 由倒顺开关构成的电机正反转控制线路图,工作原理 1、

6、正转运行 2、反转运行,倒顺开关通常有6个接线柱，其中L1、L2、L3分别与三相电源相连，D1、D2、D3端则分别与三相电机相连。倒顺开关的手柄有三个位置，正转、反转及停止位置。,3.2 电机正、反转控制线路图,3.2.2 由两只接触器构成具有 连锁的电机正反转线路图,工作原理 1、正转运行 2、反转运行,互锁或连锁的概念,3.2 电机正、反转控制线路图,3.2.3 由连锁开关构成具有 连锁的电机正反转线路图,工作原理 1、正转运行 2、反转运行,互锁开关SB2、SB3的触点关系,3.3 电机点动控制线路图,3.3.1 由交流接触器构成的按钮点动正转控制线路,工作原理 1、启动过程 2、停止过

7、程,各元件器的作用,3.3 电机点动控制线路图,3.3.2 由交流接触器构成的按钮点动、连动正转控制线路,工作原理 1、启动过程 2、停止过程,各元件器的作用,3.3 电机点动控制线路图,3.3.3 由一只开关构成的按钮点动、连动正转控制线路,工作原理 1、启动过程 2、停止过程,各元件器的作用,3.4 电机间隙工作控制线路图,3.4.1 由两只时间继电器构成的电机间隙工作线路,工作原理 间隙运行过程,3.5 电机远程、多地控制线路图,3.5.1 由一只交流接触器构成的三地控制电机线路图,工作原理 就地控制 远程控制,3.6 电机星-三角启动控制线路图,3.6.1 星-三角启动控制线路图,工作

8、原理 1、主回路 2、二次控制回路,星三角启动的优缺点： 优点：电机星形启动时，启动电流只有三角形启动时 的1/3左右，启动电流特性比 较好，结构简单，经济。,缺点：星形启动时电机转 矩也对应下降三角形启动时 的1/3，转矩特性较差。,3.6 电机星-三角启动控制线路图,3.6.1 星-三角启动控制线路图,3.7 电机自耦降压启动控制线路图,3.7.1 自耦降压启动 控制线路图,自耦降压启动的优缺点： 优点：自耦降压60% 启动时，电机启动电流约 为额定电流的3-5倍，减少 对电压的压降。,缺点：自耦降压启动 需自耦降压器，造价较高， 接线较复杂，适用于容量 较大的电机启动。,电气工程自动化相

9、关知识,一、电气常见名词解释 电流 ：导体内的自由电子或离子在电场力的作用下有规律的流动。 规定正电荷移动的方向为正方向。用字母 I 表示，单位为A （安）。 电压 ：电路中两点之间的电位差。用字母U表示，单位是V（伏）。 电阻 ：导体能导电，同时对电流有阻力作用，这种阻碍电流通过的 能力成为电阻，用字母R表示，单位是（欧姆）。 电容 ：凡是用绝缘介质隔开的两个导体就构成一个电容器。两个极 板在单位电压作用下每一极板上所储存的电荷量叫做电容。 直流电：大小和方向不随时间变化的电流。 交流电 ：大小和方向随时间周期性变化的电流。,电功率 ：单位时间（1S）电流所做的功。用符号P表示，单位为W或

10、者KW。 有功功率 ：正弦交流电路的瞬时功率在一个周期的平均值。 无功功率 ：具有电感或电容的电路中，在半周期的时间里，电源的能量变成 磁场（或电场）的能量储存起来，而在另半周期内的时间里，又 把储存的能量释放出来还给电源。它只与电源进行能量交换而没 有消耗能量。与电源交换能量的速率的振幅值叫无功功率。 功率因数 ：有功功率与视在功率的比值。 相电压 ：三相电路中，相线与中性线之间的电压。 线电压 ：三相电路中，相线与相线之间的电压。 频率 ：交流电在1s内电流方向改变的次数。用字母f表示，单位是HZ,防护等级：IP,绝缘材料的耐热等级,二、电机和编码器的相关知识 电机 现代社会中，电能是使用

11、最为广泛的一种能源。在电能的生产、输送和使 用方面，电机发挥着重要作用。 电机主要包括发电机、变压器和电动机。发电机把机械能转换为电能，发 出的电压为10.520KV，为了减少远距离输电中的能量损失，应采用高压输电， 这时候就需要变压器将变压到110KV、220KV、330KV、500KV或更高。当电能输 送到用电区后，由于用电设备需要的电压等级不同，再由变压器变换到所需的 等级，如380V，220V等。 电动机将电能转换成机械能，用来驱动各种用途的生产机械。如冶金车 辆、各种机床、水泵、风机等都要用电机来驱动。,电机的分类,电机是利用电磁感应原理工作的机械。 电机常用的分类方式有两种：一是按

12、功能分，有发电机、电动机、变压器和控制电机四大类；二是按电机结构或转速分，有变压器和旋转电机。,电机,变压器,直流电机,直流发电机,直流电动机,交流电机,控制电机,同步电机,同步发电机,同步电动机,异步电机,异步发电机,异步电动机,变压器相关知识 1、简介 定义：是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。 额定容量：表示在额定使用条件下变压器的输出能力，以视在功率的千伏安表示。对三相变压器而言，额定容量表示三相容量之和。 额定电压：表示变压器各绕组在空载时额定分接下的电压值，以伏或千伏表示。在三相变压器中，如没有特殊说明，额定电压都

13、是指线电压。 额定电流：变压器各绕组在额定负载情况下的电流值，以安表示。在三相变压器中，如没有特殊说明，都是指线电流。,2、基本工作原理,变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。,只要(1)磁通有变化量;(2)一、二次绕组的匝数不同，就能达到改变压的目的。,3、相关公式 变压比 变流比 主磁通m 与外加相电压U1、频率f的关系 U1E1=4.44*f*N1* m,4、分类 按用途分：电力变压器和特种变压器。,按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变

14、压器。,按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。,按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。,按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。,按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。,连接发电机与电网的升压变压器,与电网相连的高压出线端,三相干式变压器,接触调压器,电源变压器,环形变压器,控制变压器,直流电机 分为直流发电机和直流电动机 1、直流电机的优点 调速性能好:调速范围广，易于平滑调节。 起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。 易于控制。 2、直流电机的应用 轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门刨床等调速范围大的大型设备。 用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖

15、拉机等。 家庭：电动缝纫机、电动自行车、电动玩具。,3、直流电动机工作原理,把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将电流流过。,直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。,在磁场作用下，N极性下导体ab受力方向从右向左，S 极下导体cd受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。,原N极性下导体ab转到S极下，受力方向从左向右，原S 极下导体cd转到N极下，受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。,实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并

16、非一对。,当电枢旋转到右图所示位置时,电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、出厂编号等。,4、 直流电机的励磁方式,供给励磁绕组电流的方式称为励磁方式。分为他励和自励两大类，自励方式又分并励、串励和复励三种方式。,1、他励：直流电机的励磁电流由其它直流电源单独供给。,他励直流电机的电枢电流和负载电流相同，即：,2、并励： 电机的励磁绕组与电枢绕组并联。且满足,3、串励： 励磁绕组与电枢绕组串联。满足,4、复励： 并励和串励两种励磁方式的结合。电机有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，一个与电枢绕组并联。,直流电动机的起动是指电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。,起动瞬间，起动转矩和起动电流分别为,为了限制起动电流，他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻或降低电枢电压起动。,起动时由于转速为零，电枢电动势为零，而且电枢电阻很小，所以起动电流将达很大值，将达到额定电流的10-20倍。,过大的起动电流将引起电网