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1、,项目一 常用电气控制电路,太原理工大学阳泉学院机械电子工程系,煤矿设备电气与PLC应用技术 （三菱FX系列、西门子S7-200系列）,【能力目标】 1.能够根据相关控制要求，熟练地画出电气原理图，并选用适当的低压电器。 2.能熟练识读电气图纸。 【知识目标】 1.掌握常用低压电器在控制电路中的作用，熟悉其基本结构、工作原理和选用原则。 2.掌握电气控制电路的绘制原则和标准。 3.掌握三相异步电动机基本控制电路的工作原理。,项目一 常用电气控制电路,任务一 认识三相异步电动机典型控制电路,采用什么方法才能实现自动控制呢？,项目一 常用电气控制电路,相关知识,一、低压电器的基本知识,二、电气原理
2、图绘制与读图,三、电动机点动控制电路,四、电动机连续控制电路,五、电气控制线路的设计方法,项目一 常用电气控制电路,（一）低压电器的基本知识,电器的定义：一种在电能的产生、输送、分配和应用中，能够起到开关、控制、调节和保护作用的电路设备。,项目一 常用电气控制电路,1、低压电器是指用于交流1200V、直流1500V以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。,2、高压电器是指用于交流1200V以上、直流1500V及以上的电器产品。,1.低压电器的基本分类 （1）按操作方式分 （2）按控制作用分 （3）按用途分 （4）按动作原理分,项目一 常用电气控制电路,2.刀开关,项目一 常用电气控
3、制电路,项目一 常用电气控制电路,铁壳开关,刀开关的电气符号,a)三极 b)二极,项目一 常用电气控制电路,3）刀开关的使用 胶壳开关必须垂直安装在控制屏或开关板上，不能倒装，即接通状态时手柄朝上，否则有可能在分断状态时刀闸开关松动落下，造成误接通。接线时，应将电源线接在上端，负载接在熔断丝下端，拉闸后刀开关与电源隔离，方便于更换熔断丝。操作胶壳开关时，不能带重负载，因为这种刀开关不设专门灭弧装置，仅是利用胶盖的掩护防止电弧灼伤。如果带一般性负载操作，动作应迅速，使电弧迅速熄灭，一方面不易灼伤人手，另一方面也减少电弧对动触头和静触头座的损坏。,项目一 常用电气控制电路,熔断器是一种简单而有效的
4、保护电器，在电路中主要起短路保护作用。,3.熔断器,项目一 常用电气控制电路,1）熔断器的电气符号,2）熔断器的主要特性和技术参数 熔断器的主要特性有两个：安秒特性和极限分断能力。,安秒特性曲线,项目一 常用电气控制电路,熔断器的安秒特性为反时限特性，即短路电流值越大，熔断时间越短，以满足短路保护的要求。在特性中，有一个熔断电流与不熔断电流的分界线，与此对应的电流称为最小熔断电流IR。熔体在额定电流下，绝不应熔断，所以最小熔断电流必须大于额定电流。 极限分断能力是指在额定电压及一定功率因数（或时间常数）下切断短路电流的极限能力，常用极限断开电流值（周期分量的有效值）来表示。熔断器的极限分断能力
5、必须大于线路中可能出现的最大短路电流。,项目一 常用电气控制电路,（4）选用原则 熔断器用于不同性质的负载，其熔体额定电流的选用方法也不同。熔断器类型的选择应根据线路的要求、使用场合和安装条件。熔断器额定电压的选择应大于或等于线路的工作电压。熔断器额定电流的选择必须大于或等于所装熔体的额定电流。对于熔体电流的选择，应考虑以下几种情况： 对于电炉、照明等电阻性负载的短路保护，熔体的额定电流等于或稍大于电路的工作电流； 在配电系统中，通常有多级熔断器保护，发生短路故障时，远离电源端的前级熔断器应先熔断。所以一般后一级熔体的额定电流比前一级熔体的额定电流至少大一个等级，以防止熔断器越级熔断而扩大停电
6、范围。,项目一 常用电气控制电路,1）保护单台电动机时，考虑到电动机受起动电流的冲击，熔断器的额定电流应为：,式中：IRN为熔体额定电流； IN为电动机额定电流,轻载起动或起动时间短时,系数可取近1.5,带重载起动或起动时间较长时,系数可取2.5。,2）保护多台电动机，熔断器的额定电流为：,式中：INmax为容量最大的一台电动机的额定电流；,为其余电动机额定电流之和。,项目一 常用电气控制电路,3）快速熔断器接在交流侧或直流侧电路时，,式中：k1为与整流电路形式有关的系数； I为最大整流电流。,在不可控整流电路中，k1只与整流电路的形式有关，不可控整流电路的k1值见表1-4。在可控整流电路中，
7、k1不但与电路形式有关，而且与导通角有关，可控整流电路的k1值见表1-5。,项目一 常用电气控制电路,4）快速熔断器接入整流桥臂与整流元件串联时，,式中，IN为整流元件额定电流。,4.接触器 接触器是电力拖动和自动控制系统中普遍使用的低压控制电器，用来频繁地接通和分断交直流主回路和大容量控制电路。主要控制对象是电动机，能实现远距离控制，并具有欠（零）电压保护。 （1）主要结构 接触器属于电磁式低压电器，主要由电磁系统、触点系统和灭弧装置组成。,项目一 常用电气控制电路,a） 衔铁直线运动螺管式 b） 衔铁绕棱角转动拍合式 c） 衔铁绕轴转动拍合式,1）电磁系统 电磁系统是电磁式电器元件的感受部
8、件，主要作用是将电磁能转换成为机械能，并带动触点闭合或断开。通常采用电磁铁的形式，由电磁线圈、静铁心（铁心）、动铁心（衔铁）等组成，其中：动铁心与动触点支架相连。根据铁心形状和衔铁的运动方式，可分为三种形式。,项目一 常用电气控制电路,2）触点系统,a）桥型触点 b）指形触点,a）点接触 b）线接触 c）面接触,项目一 常用电气控制电路,项目一 常用电气控制电路,触点系统属于执行部件，主要作用是通过触点的开、 闭实现通、断电路,触点按其接触形式可分为点接触、线接触和面接触三种,触点按其结构形式可分为桥型触点和指型触点,项目一 常用电气控制电路,3）灭弧装置,触点在断开（包括熔体在熔断时）的瞬间
9、，会在触头间隙中 产生电弧，对电路和电器有危害，必须使电弧熄灭。 常用的灭弧装置有灭弧罩、灭弧栅、磁吹灭弧装置和多纵缝 灭弧装置。,1-灭弧栅片 2-触点 3-电弧 图1-13灭弧栅灭弧原理,磁吹灭弧装置是在触点电路中串入一个吹弧线圈，它产生的磁通通过导磁片引向触点周围，电弧产生的磁通方向，如图1-14所示。,1-磁吹线圈 2-铁芯 3-导磁夹板 4-灭弧角 5-灭弧罩 6-磁吹线圈磁场 7-电弧电流磁场 8-动触头 图1-14 磁吹灭弧装置工作原理,（2）接触器的分类,接触器按照所控制电路的种类、接触器可分为交流接触器 和直流接触器两大类。,1）交流接触器结构与工作原理,交流接触器由电磁机构
10、、触点系统、灭弧装置及其他部 件构成，如图l-15所示,电磁式接触器的工作原理如下：线圈通电后，在铁芯中产生 磁通及电磁吸力。此电磁吸力克服弹簧反力使得衔铁吸合， 带动触点机构动作，常闭触点打开，常开触点闭合，互锁或 接通线路。线圈失电或线圈两端电压显著降低时，电磁吸力 小于弹簧反力，使得衔铁释放，触点机构复位，断开线路或解 除互锁。,1-灭弧罩 2-触点压力弹簧片 3-主触点 4-反作用弹簧 5-线圈 6-短路环 7-静铁心 8-弹簧 9-动铁心 10-辅助常开触点 11-辅助常闭触点,图l-15 CJ10-20型交流接触器,2）交流接触器的分类,交流接触器的种类很多，其分类方法也不尽相同。
11、按照一般的 分类方法，大致有以下几种:,按主触点极数可分为单极、双极、三极、四极和五极接触器。,按灭弧介质可分为空气式接触器、真空式接触器等。,按有无触点可分为有触点接触器和无触点接触器,额定电压：指主触点额定工作电压，应等于负载的额定电压。一只接触器常规定几个额定电压，同时列出相应的额定电流或控制功率。通常，最大工作电压即为额定电压。常用的额定电压值为220V、380V、660V等。 额定电流：接触器触点在额定工作条件下的电流值。380V三相电动机控制电路中，额定工作电流可近似等于控制功率的两倍。常用额定电流等级为5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、
12、600A。 通断能力：可分为最大接通电流和最大分断电流。最大接通电流是指触点闭合时不会造成触点熔焊时的最大电流值；最大分断电流是指触点断开时能可靠灭弧的最大电流。一般通断能力是额定电流的510倍。当然，这一数值与开断电路的电压等级有关，电压越高，通断能力越小。,3）交流接触器的基本参数,动作值：可分为吸合电压和释放电压。吸合电压是指接触器吸合前，缓慢增加吸合线圈两端的电压，接触器可以吸合时的最小电压。释放电压是指接触器吸合后，缓慢降低吸合线圈的电压，接触器释放时的最大电压。一般规定，吸合电压不低于线圈额定电压的85，释放电压不高于线圈额定电压的70%。 吸引线圈额定电压：接触器正常工作时，吸引
13、线圈上所加的电压值。一般该电压数值以及线圈的匝数、线径等数据均标于线包上，而不是标于接触器外壳铭牌上，使用时应加以注意。 操作频率：接触器在吸合瞬间，吸引线圈需消耗比额定电流大57倍的电流，如果操作频率过高，则会使线圈严重发热，直接影响接触器的正常使用。为此，规定了接触器的允许操作频率，一般为每小时允许操作次数的最大值 寿命：包括电寿命和机械寿命。,直流接触器的结构和工作原理基本上与交流接触器相同。 在结构上也是由电磁机构、触点系统和灭弧装置等部分 组成。由于直流电弧比交流电弧难以熄灭，直流接触器 常采用磁吹式灭弧装置灭弧。,4）直流接触器,（3）接触器的符号与型号说明,a)线圈 b)主触点
14、c)辅助触点 图1-16 接触器的电气符号,接触器的型号说明：,项目一 常用电气控制电路,例如：CJl0Z-40/3为交流接触器，设计序号10，重任务型， 额定电流40A，主触点为3极。 CJl2T-250/3为改型后的交流接触器，设计序号12， 额定电流250A，3个主触点。,我国生产的交流接触器常用的有CJl0、CJl2、CJX1、 CJ20等系列及其派生系列产品，CJ0系列及其改型产品 已逐步被CJ20、CJX系列产品取代。,直流接触器常用的有CZ0系列，分单极和双极两大类， 常开、常闭辅助触点各不超过两对。,1）接触器极数和电流种类的确定。 2）根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应
15、使用类别的接触器。 3）根据负载功率和操作情况来确定接触器主触头的电流等级。 4）根据接触器主触头接通与分断主电路电压等级来决定接触器的额定电压。 5）接触器吸引线圈的额定电压应由所接控制电路电压确定。 6)接触器触头数和种类应满足主电路和控制电路的要求。,（4）接触器的选用原则,（5）交流接触器的选用 交流接触器按负荷种类一般分为一类、二类、三类和四类,分别记为AC1 、AC2 、AC3和AC4 。 一类交流接触器对应的控制对象是无感或微感负荷，如白炽灯、电阻炉等； 二类交流接触器用于绕线式异步电动机的起动和停止 三类交流接触器的典型用途是鼠笼型三相异步电动机的运转和运行中分断； 四类交流接
16、触器用于笼型三相异步电动机的起动、反接制动、反转和点动。,项目一 常用电气控制电路,根据被控对象和工作参数如电压、电流、功率、频率及工 作制等确定接触器的额定参数。,接触器的线圈电压，一般应低一些为好，这样对接触器的 绝缘要求可以降低，使用时也较安全。但为了方便和减少 设备，常按实际电网电压选取。,接触器额定电流是指接触器在长期工作下的最大允许电流， 持续时间8h，且安装于敞开的控制板上，如果冷却条件 较差，选用接触器时，接触器的额定电流按负荷额定电流 的110%120%选取。对于长时间工作的电机，由于其氧化 膜没有机会得到清除，使接触电阻增大，导致触点发热超过 允许温升。实际选用时，可将接触器的额定电流减小30%使用。,项目一 常用电气控制电路,5.按钮,（1）功能与结构,按钮常用于接通和断开控制电路。它只能短时接通或分断5A以下的小电流电路，向其它电器发出
