第8章继电器接触器控制系统.docx
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1、第8章 继电器-接触器控制教学内容8.1 常用控制电器与执行电器8.2 继电器-接触器控制的常用基本线路8.3 继电器-接触器控制线路举例8.4 继电器-接触器控制线路设计简介教学安排 本章安排10个学时授课,常用电器介绍2个学时,继电器-接触器控制常用基本线路介绍4个学时,继电器-接触器控制线路举例2个学时,继电器-接触器控制线路设计简介2个学时。采用多媒体教学。知识点及其基本要求1. 熟悉各种控制电器的工作原理、作用、特点、表示符号和应用场合;2. 掌握继电器-接触器控制线路中基本控制环节的构成和工作原理;3. 学会分析简单的控制线路;4. 学会设计一些简单的控制线路。重点和难点 重点:1
2、. 掌握电磁式交流接触器与直流接触器的区别;2. 掌握三相异步电动机启动,及保护装置;3. 掌握互锁与连锁的控制方法; 4. 掌握按行程和时间控制的控制方法。难点:1. 时间继电器的图形符号;2. 连锁控制的方法与技巧。教学设计*第1次课*1通过图形展示,了解各种电器的工作原理、图形符号和文字符号及应用场合。低压电器:是指额定工作电压低于 500V的电器。分类一: 非自动电器: 闸刀开关,转换开关,行程开关 自动电器:(电磁力)接触器,继电器,自动开关分类二: 控制电器:控制电机启/停,正反转,调速,制动接触器、继电器 保护电器:短路、过载、过流保护熔断器,热继电器,电流/电压继电器 执行电器
3、:电磁阀,电磁离合器等 (1)非自动控制电器刀开关(作电源开关) Q/QG常用的三极刀开关:100A、200A、400A、600A、1000A转换开关(组合开关) QB用途: 电源的引入开关; 控制启动次数不多、7.5KW以下的鼠笼式电机。 控制线路及信号线路的转换开关。倒顺开关(控制电机正反转)。(2)自动控制电器1)接触器(交流、直流) KM接触器能在外界输入信号下自动地接通或断开带有负载的主电路。作用:用于带负载主电路的自动接通与断开。结构:电磁机构、触头系统、灭弧装置。分为:u 交流接触器:吸合瞬间电流可达到工作时的15倍,不适合频繁操作。u 直流接触器:适合频繁操作的场合。选择:u
4、电源种类(交、直流);u 主触点的额定电压、电流;u 辅助触点的种类、数量、及额定电流;u 电磁线圈的种类、频率和电压;u 额定操作频率。用途:u 适用于频繁操作u 远距离控制强电流电路 图8.6 接触器控制电路的工作原理u 具有低压释放的保护性能 交流接触器 触头:它是完成接触器接通或断开电路这个主要任务。对它的要求:接通时导电性能良好、不跳(不振动)、噪音小、不过热,断开时能可靠地消除规定容量下的电弧。 注:工作于大电流回路的接触器,其触头常采用滚动接触形式,工作时如图8.7所示。两类触点:一类是动合(常开)触点。 另一类是动断(常闭)触点。 图8.7 触头滚动接触的位置 灭弧装置:当触头
5、断开大电流时,在动、静触头间产生强烈电弧,会烧坏触头,并使 切断时间拉长,为使接触器可靠工作必须使电弧迅速熄灭,故采用灭弧装置。 灭弧的方法有以下几种: a. 利用触头回路本身电动力的简单灭弧法。 b. 多断口灭弧法。 c. 磁吹灭弧。 d. 纵缝灭弧。 e. 栅片灭弧。 a.简单灭弧法 b. 多断口灭弧法 c. 磁吹灭弧 d. 纵缝灭弧 e. 栅片灭弧 铁心(磁路): 为了减少涡流损耗,交流接触器的铁心都用硅钢片叠加而成,并在铁心的端面上开有分磁环(短路环)。 在线圈中通有交流变电流时,在铁心中产生的磁通是与电流同频率变化的,当电流频率为50HZ时,磁通每秒有100次经过零点。当磁通经过零时
6、,它所产生的吸力也为零,动铁心有离开的趋势,但未及离开,磁通又很快上升,动铁心又被吸回,结果造成振动,产生噪音。如果能使铁心间通过两个在时间上不同相的磁通,总磁通将不会经过零点,矛盾即可解决,短路环即为此而设。 铁心面A不被短路环所包围通过这部分磁通产生吸力FA。被短路环所包围铁心面B在短路环内产生感应电势和电流,它将阻止B面中磁通的变化,致使穿过B面的实际磁通滞后于A面磁通一个角度,使总合力不经过零点,消除振动噪音。 图8.13 短路环 图8.14 铁心吸力的变化 线圈: 交流接触器的吸引线圈(工作线圈)一般做成有架式,形状较扁,以避免与铁心直接接触,改善线圈的散热情况。 注意: 千万不要把
7、交流接触器的线圈接在直流电源上,否则将因电阻小而流过很大的电流使线圈烧坏。目前常用的交流接触器型号有:CJ10、CJ12、CJ12B、CJ20、CJX1等系列。例如:CJ10-40A,其主触头的额定工作电流为40A,可以控制额定电压为380V、额定功率为20KW的三相异步电动机。直流接触器直流接触器主要用以控制直流电路。目前,常用的是CZO系列。直流接触器常用磁吹和纵缝灭弧装置来灭弧。直流接触器的铁心与交流接触器不同,它没有涡流的存在,因此一般用软钢或工程纯铁制成圆形。由于直流接触器的吸引线圈通以直流,所以,没有冲击启动电流。也不会产生铁心猛烈撞击现象,因而它的寿命长,适用于频繁启动、制动的场
8、合。接触器的图形符号:2)继电器作用: 起传递和转换信号的作用。根据输入信号不同而达到不同的控制目的。分类:按动作原理分:电流、电压、速度、压力、热继电器等。一般只能用来接通和断开控制电路,只有当负载(电动机)功率很小时,才可用某些继电器来接通、断开主电路。电磁式继电器(占百分之九十)分为交、直流两类,多数结构类似于接触器,但因电流小,无灭弧装置。电压继电器与中间继电器(KV、KA与电流继电器同符号) 根据电压信号动作:当吸引线圈上所作用的电压值达到规定的值时就能使触头动作。电压继电器主要作电动机的过压或欠压保护。 中间继电器有较多的触点,作中间传递信号和多路控制,可将小功率控制信号转换为大容
9、量的触点动作。 选择:根据电压的等级、触点的数量、种类、容量来选。电流继电器(KA) 根据电流信号动作:当吸引线圈上的电流达到规定值时,使触点动作。线圈串联于电路中。主要用于过载及短路或直流电机的磁场控制和失磁保护等。热继电器(FR) 作用: 用于电动机的过载保护。型号的含义:断相保护:因过热一相断电后,能切断三相电源。保护特性: 1 Ied 长期不动作 1.2 Ied 20分钟断开 1.5 Ied 5 秒钟断开选择:根据电动机的额定电流选型号及热元件的电流等级。IRT(0.95-1.05)Ied例:电动机Ied =14.6A、380V、采用三角形接法可选用JR16B-20/3D,其额定电流从
10、0.35-22A共12等级,选16A级。注:某些特定情况下热元件的额定电流要大于Ied,交流三相电动机绕组作三角形接法,宜选有断相保护的三相热继电器。 图8.18 热继电器原理结构示意图表8.1 继电器符号(3)主令电器按钮SB作用:用来接通或断开小电流控制电路的开关。 分为:旋纽式、指示灯式、紧急式(装有蘑菇形纽帽,以示紧急操作)。 额定电压:交流电压为500V;直流电压为440V。额定电流:额定电流为5A 。选择:根据所需的点数,使用场合及颜色来选取常用LA系列。主令控制器与万能转换开关主令开关(SL):也称主令控制器,是一种多档转换开关。主令控制器与万能转换开关广泛的应用与控制线路中,
11、以满足需要多联锁的电力拖动系统的要求,实现转换线路的遥远控制。 由于主令控制器的触头多,在电气转动系统中除了用图形符号外, 为了更清楚地表示其触点分合状况,还常用触点合断表来表示。其中X表示手柄转动到该位置下,触点闭合,空格表示断开。 (4)执行电器电磁铁广义而言,电磁铁是一种通电以后,对铁磁物质产生引力,把电磁能转换为机械能的电器。而这里介绍的电磁铁是指将电流信号转换成机械位移的执行电器。它的工作原理与接触器相同。它只有铁心和线圈,图8.23 所示为单相交流电磁铁的结构示意图。交流电磁铁在线圈通电,吸引衔铁而减少气隙时,由于磁阻减小,线圈内自感电势和感抗增大,因此,电流逐渐增大,但与此同时气
12、隙漏磁通减小,主磁通增加,其吸力将逐步增大,最后将达到1.5 倍2 倍的初始吸力。I = f (x)、F = f (x)特性,如图8.24所示。由此可看出,使用这种交流电磁铁时,必须注意使衔铁不要有卡住现象,否则衔铁不能完全吸上而留有一定气隙,将使线圈电流大增而严重发热甚至烧毁。交流电磁铁适用于操作不太频繁、行程较大和动作时间的执行机构,常用的交流电磁铁有:MQ2 系列牵引电磁铁、MZD1 系列单相制动电磁铁和MZS1 系列三相制动电磁铁。直流电磁铁的线圈电流与衔铁位置无关,但电磁吸力与气隙长度关系很大,所以,衔铁工作行程不能很大,由于线圈电感大,线圈断时会产生过高的自感电势,故使用时要采取措
13、施消除自感电势(常在线圈两端并联一个二极管或电阻)。直流电磁铁的工作可靠性好、动作平衡、寿命比交流电磁铁长,它适用于运用频繁或工作平衡可靠的执行机构。常用的直流电磁铁有:MZZ1A、MZZ2S 系列直流制动电磁铁和MW1、MW2 系列起重电磁铁。采用电磁铁制动电动机的机械制动方法,对于经常制动和惯性较大的机械系统来说,应用得非常广泛。常称为电磁抱闸制动。电磁离合器电磁离合器是利用表面摩擦或电磁感应来传递两个转动体间转矩的执行电器。由于能够实现远距离操纵,控制能量小,便于实现机床自动化,同时动作快,结构简单,因此,获得了广泛的应用。常用的电磁离合器有摩擦片式电磁离合器,摩擦粉末离合器,电磁转差离
14、合器。在机床上广泛采用多片式的摩擦片式电磁离合器,摩擦片做成,如图 8.25 所示的特殊形状,摩擦片数在212 之间。多片式电磁离合器的缺点是制造工艺复杂,其次是不能满足迅速动作的要求,因它在接合过程中必须具有机械移动过程。常用的电磁离合器有DLM0,DLM2,DLM3 系列。电磁粉末离合器的工作原理如图 8.26所示。在铁心气隙间安放铁粉,当线圈通电产生磁通后,粉末就沿磁力线紧紧排列,因此,主动轴和从动轴发生相对移动时,在铁磁粉末层间就产生抗剪力。抗剪力是由已磁化的粉末彼此之间摩擦而产生,这样就带动从动轴转动,传递转矩。它的优点是动作快,因为没有如摩擦片的机械位移过程,仅是粉末沿磁力线排列的
15、过程;其次是制造简单,在工艺上没有特殊的严格要求。缺点是工作性能不够稳定。除上述利用摩擦原理制成的电磁离合器外,尚有利用电磁感应原理制成的电磁转差离合器(又称滑差离合器)。电磁夹具电磁夹具在机床上的应用很多,尤其是由电磁工作合(或电磁吸盘)在平面磨床上广为采用。在电磁工作台平面内嵌入铁心极靴,并且用锡合金等绝磁材料与工作台相隔,线圈套在各铁心柱上,当线圈中通有直流电流时就产生如图中虚线所示的磁通,工件放在工作台上,恰使磁通成闭合回路,因此,将工件吸住。当工件加工完毕需要拉开时,只要电磁工作台励磁线圈的电源切断即可。电磁工作台较之机械夹紧装置具有许多优点: 夹紧简单、迅速、缩短辅助时间,夹紧工件
16、时只需动作一次,而机械夹紧需要固定许多点; 能同时夹紧许多工件,而且可以是很小的工件,既方便又提高生产率; 加工精度高,工件在加工过程中由于发热变形时可以自由伸缩,不会产生弯曲,同时对夹紧表面无任何损伤,但因工件发热,其热量将传到电磁工作台使它变形,从而影响加工精度,故为了提高加工精度,还需用冷却液等冷却工件,从而降低工件温度。它的缺点是:只能固定铁磁材料,且夹紧力不大,断电时易将工件摔出,造成事故,为了防止事故,常采用励磁保护,使线圈断电时,工作台即停止工作;此外,工件加工后有剩磁,使工件不易取下,尤其对某些不允许有剩磁的工件如轴承,必须进行去磁。去磁两种方法:(1) 为了容易取下工件,常在
17、线圈中通一反方向的去磁电流;(2) 为了比较彻底地除去工件的剩磁,需另用退磁器,常用的退磁器为TC-1型。在电气传动系统中电磁铁、电磁离合器和电磁夹具的文字符号分别用 YA、YC 和YH表示,它们的图形符号与接触器线圈的符号相同,仅是线条稍粗一些。2了解继电器-接触器自动控制线路的构成。(1)统一的图形、文字符号图形符号GB4728-84/-85(见书后附录一)。注意: 触点的画法:左开右闭、上开下闭; 熔断器与电阻的区别; 主令电器的表示方法。文字符号(见书后附录二)(2)电器原理图的画法和要求用规定的图形符号、文字符号接电气控制线路的工作原理以及各电器元件的作用与相互关系(按电气元件的展开
18、形式),而不考虑电路元件的实际安装位置和实际连线情况等原则绘制的线路图,称电气原理图。原则与要求: 电源电路绘水平线,主电路即受电的动力装置(如电动机)及保护电器应垂直于电源电路,主电路一般画在图形的左边。 辅助电路(包括控制电路、照明、信号、及保护电路)画在图形的右边;辅助电路垂直在两条水平电源线之间;耗能元件(线圈、电磁铁、信号灯等)直接连接地的水平电源线上;控制触点连接在上方水平电源线与耗能元件之间。 线路中的电器元件,属于同一电器的各个部件(如接触器的线圈与触点 )都用同一文字符号表示。种类相同的电器在代号后加数字表示,如FU1、FU2,KM1、KM2等。各电器图均按未通电或未受力的情
19、况绘制。 原理图中导线的连接处用“实心圆”表示。需要测试和拆、接处部件引出线的端子用“空心圆”表示。 为了区分元件和便于分析控制电路,电器元件可采用数字编号来表示其位置。数字编号应按自上而下或自左至右的顺序排列。 为了便于检索电气线路,方便阅读原理图,将图面分成若干个区域(以下简称图区)。图区编号一般写在图的下部。图中接触器、继电器的线圈及触头的具体标志为: 在每个接触器线圈的文字符号KM下面画两条垂直线,分成左、中、右三栏。左栏表示主触头所在处图区号;中栏表示辅助动合(常开)触点所处图区号;右栏表示辅助动断(常闭)触点所在的图区号。 在每个继电器线圈文字符号KA下面画一条垂直线,分成左、右两
20、栏。左栏表示动合(常开)触点所处图区号;右栏表示动断(常闭)触点所处的图区号。 对备而未用的触头,在相应的栏中用记号“X示出。 电路图上每个电路或器件在机械设备工作程序中的用途,必须用文字标明在用途栏内。用途栏一般以方框形式放置在图面的上部。 电路图上应标明:各个电源电路的电压值、极性、频率及相数;某些元器件的特性(如电阻、电容的数值等);不常用的电器(如位置传感器、手动触头、电磁阀或气动阀、定时器等)的操作方式和功能。*第2次课*1从简单的启动控制线路了解各种保护装置(熔断器、过电流继电器、自动开关和热继电器)的工作原理及应用场合。(1)启动控制线路合上开关QG,按下SB1,接触器KM的吸引
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