【正文】 電氣控制技術(shù)培訓(xùn)講座 武漢機(jī)電工程學(xué)校 楊漢全 電氣控制技術(shù)講座 ? 主要內(nèi)容 1. 電氣控制技術(shù)概述 2. 常用低壓電器 3. 基本電氣控制電路 4. 典型電氣控制系統(tǒng) 電氣控制技術(shù)講座 ? 由于現(xiàn)代化的金屬切削機(jī)床均用交、直流電機(jī)作為動(dòng)力源， 因而 電氣自動(dòng)控制是現(xiàn)代機(jī)床的主要控制手段 。 本 講座 就是以機(jī)床作為典型對(duì)象來研究電氣自動(dòng)控制技術(shù)的基本原理 、方法和應(yīng)用， 低壓電器 ? 2 .1低壓電器的基本結(jié)構(gòu) 定義 :工作在 DC,1500V。AC,1200V的各種電器稱為低壓電器 . 電氣是一門技術(shù) .電器是一個(gè)設(shè)備 1 ．電磁機(jī)構(gòu) 電磁機(jī)構(gòu)的主要作用是將電磁能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能量，帶動(dòng)觸頭動(dòng)作，從而完成接通或分?jǐn)嚯娐返墓δ堋? 電磁機(jī)構(gòu)由吸引線圈、鐵心和銜鐵 3 個(gè)基本部分組成。 常用的電磁機(jī)構(gòu)如圖所示，可分為 3 種形式。 ? 2. 直流電磁鐵和交流電磁鐵 ? 按吸引線圈所通電流性質(zhì)的不同，電磁鐵可分為直流電磁鐵和交流電磁鐵。 ? 直流電磁鐵由于通入的是直流電，其鐵心不發(fā)熱，只有線圈發(fā)熱，因此線圈與鐵心接觸以利散熱，線圈做成無骨架、高而薄的瘦高型，以改善線圈自身散熱。鐵心和銜鐵由軟鋼和工程純鐵制成。 ? 交流電磁鐵由于通入的是交流電，鐵心中存在磁滯損耗和渦流損耗，線圈和鐵心都發(fā)熱，所以交流電磁鐵的吸引線圈有骨架，使鐵心與線圈隔離并將線圈制成短而厚的矮胖形，以利于鐵心和線圈的散熱。鐵心用硅鋼片疊加而成，以減小渦流。 ? 當(dāng)線圈中通以直流電時(shí)，氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度不變， 直流電磁鐵的電磁吸力 為恒值。當(dāng)線圈中通以交流電時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為交變量，交流電磁鐵的電磁吸力 F 在 0 （最小值）～ F m （最大值）之間變化，其吸力曲線如下圖所示。在一個(gè)周期內(nèi)，當(dāng)電磁吸力的瞬時(shí)值大于反力時(shí)，銜鐵吸合；當(dāng)電磁吸力的瞬時(shí)值小于反力時(shí)，銜鐵釋放。所以電源電壓每變化一個(gè)周期，電磁鐵吸合兩次、釋放兩次，使電磁機(jī)構(gòu)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪聲，因而不能正常工作。 電氣控制技術(shù)講座 低壓電器的基本結(jié)構(gòu) 電氣控制技術(shù)講座 低壓電器的基本結(jié)構(gòu) 2. 直流電磁鐵和交流電磁鐵 為了消除交流電磁鐵產(chǎn)生的振動(dòng)和噪 聲 ，在鐵心的端面開一小槽，在槽內(nèi)嵌入銅制短路環(huán)， 使得兩部分的電磁吸力的合力沒有達(dá)到零的時(shí)刻 ,如果在任何一時(shí)刻都大于反力銜鐵被吸牢 ,這樣就消除了振動(dòng) .如下圖所示 。 電氣控制技術(shù)講座 低壓電器的基本結(jié)構(gòu) 3 ．觸頭系統(tǒng) 觸頭是電器的執(zhí)行部分，起接通和分?jǐn)嚯娐返淖饔谩? 觸頭主要有兩種結(jié)構(gòu)形式：橋式觸頭和指形觸頭，具體如下圖所示。 電氣控制技術(shù)講座 低壓電器的基本結(jié)構(gòu) 4. 滅弧裝置 在大氣中分?jǐn)嚯娐窌r(shí)，電場(chǎng)的存在使觸頭表面的大量電子溢出從而產(chǎn)生電弧。電弧一經(jīng)產(chǎn)生，就會(huì)產(chǎn)生大量熱能。電弧的存在既燒蝕觸頭金屬表面，降低電器的使用壽命，又延長(zhǎng)了電路的分?jǐn)鄷r(shí)間，所以必須迅速把電弧熄滅。 常用的滅弧方法： 電動(dòng)力滅弧 磁吹滅弧 金屬柵片滅弧 電氣控制技術(shù)講座 主令電器 主令電器是一種專門發(fā)布命令、直接或通過電磁式電器間接作用于控制電路的電器。常用來控制電力拖動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停車、調(diào)速及制動(dòng)等。 控制按鈕 行程開關(guān) 接近開關(guān) 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān) 電氣控制技術(shù)講座 控制按鈕 控制按鈕由按鈕帽 1 、復(fù)位彈簧 2 、橋式觸頭 3 、 4 、 5 和外殼等組成，通常做成復(fù)合式，即具有動(dòng)合觸點(diǎn)和動(dòng)斷觸點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)示意圖見下圖所示。工作原理 :在按下按鈕時(shí) ,“先斷常閉 ,后通常開” . 松開按鈕時(shí) ,觸點(diǎn) 復(fù)位 . 電氣控制技術(shù)講座 控制按鈕 控制銨鈕的種類很多，指示 燈式按鈕內(nèi)可裝入信號(hào)燈顯示信號(hào)；緊急式按鈕裝有蘑菇形鈕帽，以便于緊急操作；旋鈕式按鈕用于扭動(dòng)旋鈕來進(jìn)行操作。 常見按鈕的外形如下圖所示： 電氣控制技術(shù)講座 控制按鈕 1 型號(hào)含義(LA1911J) 2 電氣符號(hào) 電氣控制技術(shù)講座 行程開關(guān)又稱位置開關(guān)或限位開關(guān)。它的作用與按鈕相同，只是其觸點(diǎn)的動(dòng)作不是靠手動(dòng)操作，而是利用生產(chǎn)機(jī)械某些運(yùn)動(dòng)部件上的擋鐵碰撞其滾輪使觸頭動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嚯娐返摹? 行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)分為 3 個(gè)部分：操作機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和外殼，行程開關(guān)的外形及結(jié)構(gòu)如下圖所示。 行程開關(guān)實(shí)物圖 行程開關(guān)結(jié)構(gòu)圖 行程開關(guān) 電氣控制技術(shù)講座 行程開關(guān) 電氣控制技術(shù)講座 行程開關(guān)的型號(hào)含義和電氣符號(hào)如下圖所示。 型號(hào)含義 電氣符號(hào) 行程開關(guān) 電氣控制技術(shù)講座 接近開關(guān) 接近式位置開關(guān)是一種非接觸式的位置開關(guān)，簡(jiǎn)稱接近開關(guān)。它由感應(yīng)頭、高頻振蕩器、放大器和外殼組成。當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件與接近開關(guān)的感應(yīng)頭接近時(shí)，就使其輸出一個(gè)電信號(hào)。 接近開關(guān)包括電感式和電容式兩種。 電感式接近開關(guān)的感應(yīng)頭是一個(gè)具有鐵氧體磁心的電感線圈，只能用于檢測(cè)金屬體。振蕩器在感應(yīng)頭表面產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬塊接近感應(yīng)頭時(shí)，金屬中產(chǎn)生的渦流吸收了振蕩的能量，使振蕩減弱以至停振，因而存在振蕩和停振兩種信號(hào)，經(jīng)整形放大器轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的開關(guān)信號(hào)，從而起到“開”、“關(guān)”的控制作用。 電氣控制技術(shù)講座 接近開關(guān) 接近開關(guān)外形圖 接近開關(guān)的電氣符號(hào) 電氣控制技術(shù)講座 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān) 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多檔式，控制多回路的主令電器，一般可作為多種配電裝置的遠(yuǎn)距離控制，也可作為電壓表、電流表的換相開關(guān)，還可作為小容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速及正反向轉(zhuǎn)換的控制。其觸頭檔數(shù)多、換接線路多、用途廣泛，故有“萬能”之稱。 轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)物圖如下： 電氣控制技術(shù)講座 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān) 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)主要由操作機(jī)構(gòu)、面板、手柄及數(shù)個(gè)觸點(diǎn)座等部件組成，并用螺栓組裝成為一個(gè)整體，如下圖所示。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的圖形符號(hào)及文字符號(hào)如下圖所示。圖中水平方向的數(shù)字 1~3 表示觸點(diǎn)編號(hào)，垂直方向的數(shù)字及文字“左”、“ 0 ”、“右”表示手柄的操作位置（檔位），虛線表示手柄操作的聯(lián)動(dòng)線。在不同的操作位置，各對(duì)觸點(diǎn)的通、斷狀態(tài)的表示方法為：在觸點(diǎn)的下方與虛線相交位置有黑色圓點(diǎn)表示在對(duì)應(yīng)操作位置時(shí)觸點(diǎn)接通，沒涂黑色圓點(diǎn)表示在該操作位置不通。 電氣控制技術(shù)講座 接觸器 接觸器主要用于頻繁接通或分?jǐn)嘟?、直流主電路和大容量的控制電路，可遠(yuǎn)距離操作，配合繼電器可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)操作，聯(lián)鎖控制及各種定量控制和失壓及欠壓保護(hù)。 接觸器的主要技術(shù)參數(shù)及型號(hào) 接觸器的結(jié)構(gòu)及工作原理 電氣控制技術(shù)講座 接觸器的結(jié)構(gòu)及工作原理 如圖所示，交流接觸器主要由電磁機(jī)構(gòu)（包括電磁線圈 1 、鐵心 2 和銜鐵 3 ）、觸頭系統(tǒng)（主觸頭 4 和輔助觸頭 5 ）、滅弧裝置（圖中未畫出）及其他部分組成。 電氣控制技術(shù)講座 接觸器的主要技術(shù)參數(shù)及型號(hào) ： （ 1 ）額定電壓 （ 2 ）額定電流 （ 3 ）吸引線圈額定電壓 （ 4 ）通斷能力 （ 5 ）電氣壽命和機(jī)械壽命 （ 6 ）額定操作頻率（次 /h ） 電氣控制技術(shù)講座 接觸器的主要技術(shù)參數(shù)及型號(hào) 常見接觸器有 CJ20 系列、 3TH 和 CJX1(3TB) 系列。其中 CJ20 系列是較新的產(chǎn)品，而 3TH 和 CJX1(3TB) 系列是從德國(guó)西門子公司引進(jìn)制造的新型接觸器。接觸器的各種型號(hào)的用途如圖所示。 電氣控制技術(shù)講座 繼電器 繼電器是根據(jù)一定的信號(hào)（如電流、電壓、時(shí)間和速度等物理量）的變化來接通或分?jǐn)嘈‰娏麟娐泛碗娖鞯淖詣?dòng)控制電器。 電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理 電流繼電器 電壓繼電器 時(shí)間繼電器 熱繼電器 速度繼電器 電氣控制技術(shù)講座 電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理 1. 結(jié)構(gòu)及工作原理 繼電器一般由 3 個(gè)基本部分組成：檢測(cè)機(jī)構(gòu)、中間機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 低壓控制系統(tǒng)中的控制繼電器大部分為電磁式結(jié)構(gòu)。下 圖為電磁式繼電器的典型結(jié)構(gòu)示意圖。 電磁式繼電器由電磁機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)兩個(gè)主要部分組成。電磁機(jī)構(gòu)由線圈 1 、鐵心 2 、銜鐵 7 組成。觸頭系統(tǒng)由于其觸點(diǎn)都接在控制電路中，且電流小，故不裝設(shè)滅弧裝置。它的觸點(diǎn)一般為橋式觸點(diǎn)，有動(dòng)合和動(dòng)斷兩種形式。另外，為了實(shí)現(xiàn)繼電器動(dòng)作參數(shù)的改變，繼電器一般還具有改變彈簧松緊和改變銜鐵打開后氣隙大小的裝置，即反作用調(diào)節(jié)螺釘 6 。 當(dāng)通過電流線圈 1 的電流超過某一定值，電磁吸力大于反作用彈簧力，銜鐵 7 吸合并帶動(dòng)絕緣支架動(dòng)作，使動(dòng)斷觸點(diǎn) 9 斷開，動(dòng)合觸點(diǎn) 10 閉合。通過調(diào)節(jié)螺釘 6 來調(diào)節(jié)反作用力的大小，即調(diào)節(jié)繼電器的動(dòng)作參數(shù)值。 電氣控制技術(shù)講座 電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理 2. 繼電特性 繼電器的主要特性是輸入－輸出特性，又稱繼電特性，繼電特性曲線如下圖所示。當(dāng)繼電器輸入量 X 由零增至 X ｏ 以前，繼電器輸出量 Y 為零。當(dāng)輸入量 X 增加到 X ｏ 時(shí)，繼電器吸合，輸出量為 Y ｌ ；若 X 繼續(xù)增大 ， Y 保持不變。當(dāng) X 減小到 X r 時(shí)，繼電器釋放，輸出量由 Y ｌ 變?yōu)榱?，? X 繼續(xù)減小， Y 值均為零。 電氣控制技術(shù)講座 電流繼電器 電流繼電器 主要用于過載及短路保護(hù)。