【正文】 電氣控制技術(shù)培訓講座 武漢機電工程學校 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)代化的金屬切削機床均用交、直流電機作為動力源， 因而 電氣自動控制是現(xiàn)代機床的主要控制手段 。 本 講座 就是以機床作為典型對象來研究電氣自動控制技術(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) .電器是一個設(shè)備 1 ．電磁機構(gòu) 電磁機構(gòu)的主要作用是將電磁能量轉(zhuǎn)換成機械能量，帶動觸頭動作，從而完成接通或分斷電路的功能。 電磁機構(gòu)由吸引線圈、鐵心和銜鐵 3 個基本部分組成。 常用的電磁機構(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。 ? 當線圈中通以直流電時，氣隙磁感應(yīng)強度不變， 直流電磁鐵的電磁吸力 為恒值。當線圈中通以交流電時，磁感應(yīng)強度為交變量，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。在一個周期內(nèi)，當電磁吸力的瞬時值大于反力時，銜鐵吸合；當電磁吸力的瞬時值小于反力時，銜鐵釋放。所以電源電壓每變化一個周期，電磁鐵吸合兩次、釋放兩次，使電磁機構(gòu)產(chǎn)生劇烈的振動和噪聲，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到零的時刻 ,如果在任何一時刻都大于反力銜鐵被吸牢 ,這樣就消除了振動 .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，起接通和分斷電路的作用。 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 在大氣中分斷電路時，電場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，又延長了電路的分斷時間，所以必須迅速把電弧熄滅。 常用的滅弧方法： 電動力滅弧 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系統(tǒng)中電動機的起動、停車、調(diào)速及制動等。 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，即具有動合觸點和動斷觸點，其結(jié)構(gòu)示意圖見下圖所示。工作原理 :在按下按鈕時 ,“先斷常閉 ,后通常開” . 松開按鈕時 ,觸點 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)可裝入信號燈顯示信號；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旋鈕來進行操作。 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 型號含義(LA1911J) 2 電氣符號 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，只是其觸點的動作不是靠手動操作，而是利用生產(chǎn)機械某些運動部件上的擋鐵碰撞其滾輪使觸頭動作來實現(xiàn)接通或分斷電路的。 行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)分為 3 個部分：操作機構(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)的型號含義和電氣符號如下圖所示。 型號含義 電氣符號 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。當運動部件與接近開關(guān)的感應(yīng)頭接近時，就使其輸出一個電信號。 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)頭是一個具有鐵氧體磁心的電感線圈，只能用于檢測金屬體。振蕩器在感應(yīng)頭表面產(chǎn)生一個交變磁場，當金屬塊接近感應(yīng)頭時，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，經(jīng)整形放大器轉(zhuǎn)換成二進制的開關(guān)信號，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 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機的起動、制動、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)主要由操作機構(gòu)、面板、手柄及數(shù)個觸點座等部件組成，并用螺栓組裝成為一個整體，如下圖所示。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的圖形符號及文字符號如下圖所示。圖中水平方向的數(shù)字 1~3 表示觸點編號，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)動線。在不同的操作位置，各對觸點的通、斷狀態(tài)的表示方法為：在觸點的下方與虛線相交位置有黑色圓點表示在對應(yīng)操作位置時觸點接通，沒涂黑色圓點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斷交、直流主電路和大容量的控制電路，可遠距離操作，配合繼電器可以實現(xiàn)定時操作，聯(lián)鎖控制及各種定量控制和失壓及欠壓保護。 接觸器的主要技術(shù)參數(shù)及型號 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 ： （ 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 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) 系列是從德國西門子公司引進制造的新型接觸器。接觸器的各種型號的用途如圖所示。 電氣控制技術(shù)講座 繼電器 繼電器是根據(jù)一定的信號（如電流、電壓、時間和速度等物理量）的變化來接通或分斷小電流電路和電器的自動控制電器。 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 個基本部分組成：檢測機構(gòu)、中間機構(gòu)和執(zhí)行機構(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構(gòu)和觸頭系統(tǒng)兩個主要部分組成。電磁機構(gòu)由線圈 1 、鐵心 2 、銜鐵 7 組成。觸頭系統(tǒng)由于其觸點都接在控制電路中，且電流小，故不裝設(shè)滅弧裝置。它的觸點一般為橋式觸點，有動合和動斷兩種形式。另外，為了實現(xiàn)繼電器動作參數(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 吸合并帶動絕緣支架動作，使動斷觸點 9 斷開，動合觸點 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。當輸入量 X 增加到 X ｏ 時，繼電器吸合，輸出量為 Y ｌ ；若 X 繼續(xù)增大 ， Y 保持不變。當 X 減小到 X r 時，繼電器釋放，輸出量由 Y ｌ 變?yōu)榱悖? 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。