第10章电气控制技术精编版

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1、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,主要内容,2,10.1 常用低压电器,主要内容,10.1.1 刀开关和熔断器,10.1.2 自动开关,10.1.3 交流接触器,10.1.4 热继电器帮时间继电器,10.1.5 按钮和行程开关,10.1.6 固态继电器化,3,生产机械多数是用电动机拖动的。 对电动机的控制主要是起动、停止、正反转、调速等。 控制电路应具有过载、短路、断相、欠压等保护功能。,控制作用 保护作用,控制电路的作用,对电动机的控制常要用到开关、继电器

2、及接触器等控制电器这种控制电路称为继电接触器控制系统。,概 述,4,低压电器指交流1200V、直流1500V以下，用来切换、控制、调节和保护用电设备的电器。,按用途分：控制电器和保护电器。 按动作性质分：自动电器和手动电器。,低压电器的分类：,概 述,5,1. 闸刀开关手动电器,刀片(动触头),刀夹(静触头),操作手柄,绝缘底板,熔断器(保险丝),符号及主要用途,起隔离开关的作用，不用于全负荷拉闸。 有灭弧罩和断弧刀片的可以带负荷拉闸。 对于小负荷负载可用于通断。,10.1.1 刀开关和熔断器,a,b,L1,L2,L3,U,V,W,QS,QS,6,2 转换开关（组合开关）,主要用途,同时控制多

3、条路的通断。 控制小功率电机的起动、停止、正反转。 多速电机的变极对数调速。 用于自动手动方式切换。 一只电表测量多路电量的转换。,10.1.1 刀开关和熔断器,7,3. 熔断器,由熔体、外壳、支座等组成；有插入式、螺旋式、管式等。,是保护电器，起短路保护作用,熔体额定电流IfuN的选择,(1)无冲击电流的电路：IfuNIN,(2)有冲击电流的电路：IfuNKIS IS表示负载冲击电流值，K为计算系数。对单台电动机，起动时间在8s以下，K=0.30.5；若起动频繁，且起动时间较长，K=0.50.6。,(3)对于供电干线上的熔断器，且有多台电动机时：,符号图,FU,10.1.1 刀开关和熔断器,

4、其中：Ismax为最大电动机的起动电流； 第二项为该干线上其他负载电流的总和。,8,也叫自动空气断路器或空气开关，可实现短路、过载和失压保护。是常用的多性能低压保护电器。下面是其一般原理图。,释放弹簧,主触点,连杆装置,锁钩,过流脱扣器,欠压脱扣器,电磁铁,衔铁,辅助触点,工作过程：过载保护、欠压保护,10.1.2 自动开关,9,图形符号,弹簧,动触点,静触点,常闭触点 (动断触点),常开触点 (动合触点),动合,动断,主触点,KM,动铁心,静铁心,电磁线圈,辅助触点,电磁线圈,KM,KM,KM,触点额定电流：,灭弧罩,线圈额定电压：,10A、20A、40A、75A、100A、150A、250

5、A、400A、600A,380V、220V、127V、110V、36V,10.1.3 交流接触器,10,1. 热继电器自动保护电器,图形符号,常开触点,动合,动断,辅助触点,发热元件,FR,FR,FR,整定电流调节范围：,常闭触点,双金属片,导板,发热元件,用于过载保护,FR,66%100%,当电流超过额定电流20%时，热继电器在20min动作。,电流整定,10.1.4 热继电器和时间继电器,11,2. 时间继电器自动电器,（1）空气阻尼型时间继电器（通电延时）,10.1.4 热继电器和时间继电器,进气孔,排气孔,适时调节螺钉,上气室,下气室,橡皮膜,活塞杆,释放弹簧,托板,杠杆,恢复弹簧,衔

6、铁,线圈,延时动作触点,瞬时动作触点,1,2,3,4,5,6,瞬时动合触点,继电器线圈,KT,瞬时动断触点,延时闭合动合触点,延时断开动断触点,延时断开动合触点,延时闭合动断触点,12,10.1.4 热继电器和时间继电器,（2）场效晶体管时间继电器(电子型继电器）,S,D3,D1,D2,D4,D5,R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,RP1,RP1,R8,R9,C1,C2,C3,HL,K,T3,T1,T2,D,G,S,K,RS,特点：延时范围宽、精度高、体积小、耐冲击和振动、调节方便、寿命度。,13,1. 按钮手动电器,有自复位式、自锁式； 单触点式、复合式等。,图形符号,按帽,弹簧,动

7、触点,静触点,常闭触点 (动断触点),常开触点 (动合触点),动合按钮,动断按钮,复合按钮,SB,SB,SB,10.1.5 按钮和行程开关,14,2. 行程开关自动电器,图形符号,动合触点,动断触点,ST,ST,10.1.5 按钮和行程开关,15,3. 接近开关无触点的行程开关,K,10.1.5 按钮和行程开关,信号处理,振荡器,比较器,驱 动,基准,K,感应头,检测体,金属板,停振型接近开关方框图,16,固态继电器（SSR）：无触点继电器,外电源,S,10.1.6 固态继电器,集成触发电路,功率器件,R1,D,T1,R,C,T2,RL,+,-,+,-,直流电源,+,-,SSR,输入,输出,特

8、点：没有机械触点，不会产生电弧，故其工作频率、耐冲击能力、可靠性、使用寿命、噪声等技术指标优于电磁式继电器。,根据负载电源分为：交流和直流两种。,17,10.2 三相异步电动机接触器控制电路,主要内容,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,18,1. 直接起动控制电路,电路功能：,全压起动运转、停止；,具有短路保护功能；,具有失压保护功能；,具有欠压保护功能；,电路分为： 主回路、控制回路,10.2.1 直接起动和正反控制,SBP,SBT,KM,FR,FR,FU,L1,M,3 ,L2,L3,KM,KM,QS,具有过载保护功能；,如不接自锁触点就成为点动

9、控制,19,10.2.1 直接起动和正反控制,SBP,SBT,KM,FR,FR,FU,L1,M,3 ,L2,L3,KM,KM,QS,两地控制电路,SBP1,SBT1,方法：起动按钮并一起动按钮SBT1； 停止按钮串一停止按钮SBP1，即可,20,2. 正反转控制电路,10.2.1 直接起动和正反控制,SBP,SBF,KMF,FR,FR,FU,L1,M,3 ,L2,L3,KMF,KMF,QS,SBR,KMR,KMF,KMR,KMR,KMR,SBF为正转起动按钮； SBR为反转起动按钮。 KMF为正转控制接触器； KMR为反转控制接触器。,21,10.2.2 时间控制和行程控制,1. 时间控制电路

10、,SBP,SBT,KM1,FR,FR,FU,L1,M,3 ,L2,L3,KM1,U1,QS,KMY,KM,KT,KM1,KT,KT,KMY,KM,KM,KM,KMY,U2,V1,V2,W1,W2,三相异步电动机Y起动控制电路,22,10.2.2 时间控制和行程控制,2. 行程控制电路,车床工件自动往复运动控制电路,SBP,SBF,KMF,FR,FR,FU,L1,M,3 ,L2,L3,KMF,KMF,QS,SBR,KMR,KMF,KMR,KMR,KMR,ST1,ST2,ST3,ST4,ST1,ST2,向左,向右,ST1,ST2,ST3,ST4,向左,向右,ST3、ST4是极限位置保护行程开关。,

11、23,10.5 安全用电,主要内容,10.5.1 触电方式,10.5.2 保护接地和保护接零,10.5.3 电气防火和防爆,10.5.4 静电的防护,24,人体触电：,人体的某个部位触及到了带电的导体，称为人体触电。,发生人体触电的因素：,人体直接接触带电的导体； 因电器设备绝缘老化，人体接触到暴露出来的带电体； 人体接触到漏电的电器设备外壳。,触电对人体的伤害：,电伤，即人体表面受到的损伤，如烧伤； 电击，即电流通过人体，使人体内脏和神经系统受到损伤； 引发二次事故。,10.5.1 触电方式,25,决定触电对人体伤害的因素,当电流较小时，人体有麻木、疼痛的感觉； 当电流增大时，会引起颤抖、刷

12、痛、肌肉僵化、呼吸困难、心脏停跳等症状，乃至失去知觉而死亡,1.电流大小对伤害程度的影响,通过人体的电流与触电电压和人体阻抗有关； 人体阻抗包括体内阻抗和皮肤阻抗两部分； 皮肤阻抗远大于体内阻抗； 人体阻抗是非线性的。,一般人体对电流的反应,当人体通达电流小于0.5mA时，人体无感觉； 当电流超过0.5mA时，一般人会有感觉； 当电流超过10mA，触电时间超过10秒，可使人体产生肌肉收缩、呼吸困难、心脏功能紊乱等生理反应； 人体通过100mA电流，能致人死亡。,10.5.1 触电方式,26,触电时间愈长，后果愈严重。,2.触电时间对伤害程度的影响,通过人体的电流频率为4060HZ时，最为危险；

13、 在20400HZ范围内，危险性较大； 低于或高于20400HZ时，危险性相对较小； 直流比交流危险性小。,当电流通过心脏会引起心室颤动而死亡，较大电流会使心脏立即停止跳动； 当电流通过中枢神经系统时，会引起中枢神经失调而窒息死亡； 当电流通过头部时，将导致昏迷，严重时会造成死亡； 当电流通过脊髓时，会造成截瘫。,3.电流流经途径对伤害程度的影响,4.电流类别对伤害程度的影响,10.5.1 触电方式,27,（1）中性点接地系统的单相触电,常见的触电方式有：,（2）中性点不接地系统的单相触电,（3）两相触电,（4）接触到漏电的电器设备外壳,L1,L2,L3,L1,L2,L3,L1,L2,L3,1

14、0.5.1 触电方式,与高压带电体距离过近（小于安全距离）； 跨步电压对人体的伤害； 大气过电压造成的人身触电事故（雷电）。,另外的触电方式有：,28,1. 保护接地,安全规程规定：接地电阻不得大于4。,保护接地：将电气设备的金属外壳或构架与大地可靠连接，以防止因漏电而可能发生的触电。,保护接地,10.5.2 保护接地和保护接零,Rd,保护接地：适用于中性点不接地三相供电系统。,29,2. 保护接零适用于中性点接地的供电系统,在中性点接地的三相四线制系统中，为了防止触电事故，把电气设备的外壳或构架与系统的零线（中性线）相连，称为保护接零。,保护接零,N,10.5.2 保护接地和保护接零,三相五

15、线制供电系统,N,PE,L1,L2,L3,工作中性线,保护中性线,30,电气设备正常运行时，会产生弧光和火花。如,电动机运转时，换向器会不断产生火花； 电焊作业时，会产生温度很高的弧光； 拉开闸刀时，会产生弧光和火花； 在事故情况下，如短路、熔断器熔断会产生火花。,弧光和火花遇到可燃物，就会引起着火；电气设备因运行会发热，有些易燃物，被电气设备的表面高温烘烤，会产生自燃而引起火灾。,电气爆炸的原因主要有两种：,（1）周围环境有爆炸性混合物，在危险温度或电火花作用下引起爆炸。,（2）充油设备（如油侵式电力变压器）在弧光作用下会产生大量可燃气体，使油箱内压力、温度超过允许极限而引起爆炸。,10.5.3 电气防火和防爆,引起电气火灾的主要原因：,31,防火防爆措施应综合考虑，采取全面措施，主要措施有：,合理选用电气设备。 电气设备安装要符合安装要求，保持必要的防火间距，良好的通风条件。 运行操作遵守操作规程。 电气线路及设备要有相应的保护装置。 要定期对电气线路及设备进行维护、检修、检验，保证其在良好状态下运行。 要控制可燃易爆物质，排除电气火源，及时排除事故隐患。,10.5.3 电气防火和防爆,32,静电电压