《电气控制技术原理第版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气控制技术原理第版（97页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第10章 电气控制技术 10.1 常用低压电器 10.2 三相异步电动机继电-接触控制电路 *10.3 可编程控制器 *10.4 异步电动机的电子控制 10.5 安全用电 电气控制技术是自动控制技术的一个重要组 成部分，它采用各种电气、电子器件对各种 控制对象按生产和工艺的要求进行有效的控 制。 本章首先介绍一些常用电器，并讨论三相异 步电动机典型的继电接触控制电路。然后介 绍可编程序控制器的基础知识及异步电动机 的电子控制。 10.1 常用低压电器 10.1.1 刀开关和熔断器 10.1.2 低压断路器 10.1.3 剩余电流动作保护装置 10.1.4 交流接触器 10.1.5 继电器 10
2、.1.6 按钮和行程开关 低压电器一般是指交流1200V、直流1500V以 下，用来切换、控制、调节和保护用电设备的电 器。 低压电器种类很多，按其动作方式可分为手动电 器和自动电器。 随着电子技术的发展，电子电器已成为自动电器 的重要组成部分。 10.1.1 刀开关和熔断器 1. 闸刀开关 闸刀开关是一 种手动控制电器 。闸刀开关的结 构简单，主要由 刀片（动触点） 和刀座（静触点 ）组成。图示是 胶木盖瓷座闸刀 开关的结构和符 号 闸刀开关一般不宜在负载下切断电 源，常用作电源的隔离开关，以便 对负载端的设备进行检修。在负载 功率比较小时也可以用作电源开关 2. 熔断器 一种短路保护电器，
3、串接在被保护的电路中。 电路短路短路电流使熔断器的熔体发热熔断，切 断电路保护线路及电气设备。 常用的熔断器及图形文字符号如图所示。 螺旋式 管式 符号 熔体的选择 熔体额定电流的选择应考虑被保护负载的电流 大小，同时也必须注意负载的工作方式。 一般可按下列条件进行 对无冲击（起动）电流的电路为 IfuNIN 式中，IN表示负载额定电流。 对具有冲击（起动）电流的电路为 IfuNKIS 式中，IS表示负载的冲击电流值，例如异步电动 机的起动电流。K为计算系数，数值在0.30.6 之间 10.1.2 低压断路器 按结构来分，有万能式(又称框架式，通称ACB)和 塑料外壳式(通称MCCB、MCB)
4、两大类。 低压断路器也称为自动空气开关，可用来接通和分断 负载电路，控制不频繁起动的电动机，在线路或电动 机发生过载、短路或欠电压等故障时，能自动切断电 路，予以保护。广泛用于配电、电动机、家用等线路 的通断控制及保护。 低压断路器由操作机构、触点、保护装置、灭弧系 统等组成。下图是其原理示意图及图形符号 。 10.1.3 剩余电流动作保护装置 剩余电流动作保护装置以前称 为漏电保护器，用以对低压电 网直接触电和间接触电进行有 效保护。 图示为三相四线制系统剩余电 流动作保护装置原理示意图。 TA 剩余电流互感器 QF 主开关 TL 主开关的分励脱扣器线圈 无漏电或触电时 TA 的二次侧不产生
5、感应电动势 , 剩余电流动作保护装置不动作 , 系统保持正常供电 当被保护电路发生漏电或有人触电时， 通过TA 一次 侧各相电流的相量和不为零，产生了剩余电流Ik，即 在TA的铁心中出现交变磁通，TA二次线圈就产生感 应电动势，经中间环节进行处理比较， 当达到预定值 时，使主开关分励脱扣器线圈TL 通电， 驱动主开关 QF 自动跳闸， 切断故障电路，从而实现保护 10.1.4 交流接触器 接触器是继电接触控制中的主要器件之一。它利用电 磁吸力来动作，常用于直接控制主电路 下图为一些交流接触器的外形 交流接触器主要组成部分 电磁铁 触点组 静铁芯、动铁芯 吸引线圈 主触点(动合触点) 辅助触点(
6、动合/动断触点) 接触器各部件图形符号如图所示 选用接触器考虑的主要参数 主触点额定电流/额定电压 辅助触点数目 吸引线圈额定电压 10.1.5 继电器 继电器是一种自动电器，输入量可以是电压、电流等 电量，也可以是温度、时间、速度或压力等非电量， 输出就是触点动作。当输入量变化到某一定值，继电 器动作而带动其触点接通(或切断)它所控制的电路。 图为继电器动合触点的继电特性 XN额定值 XC动作值 Xf返回值 KF=Xf /XC KC=XN/XC 储备系数 返回系数 1.中间继电器 中间继电器是一种电磁 继电器，其结构与工作原理 和交流接触器基本相同，只 是电磁系统小一些，触点数 量则多一些。
7、中间继电器的 触点容量较小，通常一是用 来传递信号，同时控制多个 电路；二是也可以直接用来 接通和断开小功率电动机或 其他电气执行元件。图为中 间继电器的外形及符号。 KAKA 线圈线圈 动合触头动合触头 KAKA 动断触头动断触头 KAKA 2.时间继电器 时间继电器是一种利用电磁原理、机械原理或电 子技术来实现触点延时接通或断开的控制电器。 空气阻尼型时间继电器 利用空气通过小孔节流 的原理来实现触点延时 动作 组成：电磁系统、延时 机构、触点 通延时时间继电器原理 示意图如图所示 时间继电器按触点系统可分为 通电延时型和断电延时型两种 类型。 右图为时间继电器的图形符号 注意动合和动断触
8、点分别有瞬 时、延时闭合、延时断开三种 符号 瞬时动作 通延时断延时 场效应晶体管时间继电器 上电(T1T2T3截止)经R10RP1R2对C2充电 UG T1T2T3导通 继电器K线圈通电，动合触点闭合(信 号输出)，另一动合闭合，C2经R8放电(T1T2截止) 3. 热继电器和电子式电动机保护器 热继电器 利用电流热效应原理工作 组成：发热元件、双金属 片、触点 工作原理：过载双金属 片弯曲继电器触点动作 热继电器图形符号如图 电子式电动机保护器 过流 设定 起动时 间设定 不平衡 度设定 比较 动作 过流、断 相报警 I/V变换 信号处理 电流 互感器 电子式电动机保护器原理 框图如图所示
9、 M 3 KM KM U VW FU S K 电子式电动机保护器工作示意图 如右图所示 保护器从电流互感器获 得主电路电流情况，经 I/U变换器转换成电压 信号输出，与(过流、起 动时间、不平衡度等)设 定值进行比较，决定是 否进行保护动作 4.固态继电器 一种由光电耦合器件、集成触发器和功率器件组成 的无触点继电器 固态继电器的符号及原理如图所 示，输入接直流控制电路，输出 接交流主电路。 单相交流固态继电器 三相交流固态继电器 例题10.1.1 分析固态继电器组成电路的功能 解 若 A=1 SSR1SSR5不通 电动机停止 A=0 电动机运转 B控制其转向 B=1 SSR1 SSR3 SS
10、R5导通，进入电动机的相序为UVW B=0 SSR1 SSR2 SSR4导通，进入电动机的相序为UWV 电动机的转向与B=1时相反 10.1.6 按钮和行程开关 按钮和行程开关是一种在控制系统中发出指令的电 器，称为主令电器。 1.按钮 按钮是一种简单 的手动开关，用 来接通或断开控 制电路。 按钮原理图及符 号如图所示。动/静触点均为桥式双断点结构 2.机械式行程开关 1.静触头 2.动触头 3.顶杆 4.弹簧 5.复位弹簧 行程开关常被安装在工 作机械行程的终点处， 以限制机械的行程，因 此也称为限位开关 工作过程如图所示，工作机械碰撞 传动头时，顶杆3受力向下运动， 当到达一定的位置时，
11、弹簧4的力 的垂直分量变为向上，带动了动触 头向上跳，从而使得动断触头断开 ，动合触头闭合；当去掉外力F时 ，复位弹簧5使顶杆4上升，动触头 复位。 外形及符号 3.接近开关 高频振荡型：用以检测各种金属体 电容型：用以检测各种导电或不导电的液体或固体 光电型：用以检测所有不透光物质 超声波型：用以检测不透过超声波的物质 电磁感应型：用以检测导磁或不导磁金属 接近开关是一种无触点的行程开关。当被测物体 与之接近到一定距离时就会发出动作信号。它在定位 精度、操作频率、使用寿命和对环境适应能力等方面 具有明显优点。 接近开关按照其工作原理，可分为以下类型： 下图为停振型接近开关框图。 金属物体未接
12、近开关的感应头时，振荡器产生自激振 荡，继电器线圈K无电流不动作； 金属物体接近开关的感应头时，产生涡流，使得振 荡电路的品质因数Q明显下降，振荡器停振，继电 器线圈K通电动作 4.微动开关 微动开关是一种行程很小的、瞬时动作的主令电器。 它是一种施压促动的快速开关，又叫灵敏开关。 工作原理：外部机械力作用于 动作簧片能量积聚到临界点 动触点与静触点快速接通或断开 作用力移去动作簧片产生反向 动作力反向行程达到簧片的动 作临界点瞬时完成反向动作。 特点：触点间隔小、动作行程短、 按动力小、通断迅速。动触点的动 作速度与传动元件动作速度无关。 右图是微动开关的结构原理图。 10.2 三相异步电动
13、机继电-接触控制电路 10.2.1 直接起动和正反转控制电路 10.2.2 时间控制和行程控制电路 10.2.1 直接起动和正反转控制电路 1. 直接起动控制线路 KKMM FR KM FU QS 3 M L L2 2 L L1 1 L3 S SB B 2 2 S SB B 1 1 KKMM F FR R 刀开关QS：隔离开关 熔断器FU：短路保护 接触器KM：失压保护 热继电器FR：过载保护 SB1：停止按钮 SB2：起动按钮 KM辅助触头：自锁 主电路 辅助电路 点动 SBTSBP KM FR KM SBP1 SBT1 在直接起动控制电路中串联第2个停止按钮 在起动按钮处并联第2个起动按钮
14、 即可实现两地控制 KMKM 1 1 FUFU QS KM2 MM 1 1 MM 2 2 333 3 SBSB 3 3 SBSB 1 1 KMKM 1 1 KM1 SBSB 2 2 KMKM 2 2 KMKM 2 2 FRFR 1 1 FRFR 2 2 FRFR 1 1 FRFR 2 2 L L2 2L L1 1 L3 下图为顺序控制电路只有当M1起动后，M2才可 以起动，从而两台电动机顺序起动控制 2.正反转控制电路 KMF L1 L2 L3 QS FU M 3 KMF FR SBP SBF KMF FR KMR KMR KMF KMR SBR KMR 联锁触点 10.2.2 时间控制和行程
15、控制电路 1. 时间控制电路 以三相异步电动机Y起动控制的电路为例 KM1控制电动机的启停 KMY用于控制电动机绕组的星形联结 KM用于控制电动机绕组的星形联结 根据延时要求，电动机按一定时间间隔进行控制。 在继电接触控制电路中，用时间继电器来实现时间 控制功能。 按下SBTKM1、KMY和 KT的线圈得电 KM1、 KMY的动 合主触头 闭合，电 动机星形 启动 KM1的辅助触 头闭合自锁 延时时间到，KT的延时动断 触头断开，KMY线圈失电 KMY主触 头断开 KMY互锁动断触 头闭合 KT延时动合触头闭 合，KM线圈得电 KM主触 头闭合， 电动机成 三角形运 行并自锁 KM互锁动断触头断开使 KT线圈失电复位 SB1 KM1 SB2 FR KM1 KT KT KM1 KM2 KM2 FU2 FR KM1 QS FU1 3 M L L2 2L L1 1 L3 前述星型三角起动控制电路应用了通延时时 间继电器 电动机能耗制动电路使用的是断延时 时间继电器，请自行分析其工作原理 2.行程控制电路 龙门刨 等设备中 的工作部 件往往需 要作自动 往复运动 ，具有行 程开关的 电路可以 实现这些 功能 *10.3 可编程控制器 10.3.1 可编程控制器的结构和工作
