劳动版中职电工学教案第六章.doc

第六章 工作机械的基本电气控制电路本章教学要求：1、了解机械设备中常用低压电器的类型及用途，知道它们的图形符号和文字符号。2、掌握三相异步电动机的直接起的、正反转控制、工作机械的限位和自动往返等基本控制电路。3、能看懂一般简单的电气控制电路图，能正确使用和维护一般常用的电气控制设备。4、了解可编程控制器（PLC）的基本知识。重点：1、常用的低压电器的符号、用途；2、具有过载保护自锁环节的起动控制电路；3、接触器联锁正反转控制电路；4、反接制动控制电路。难点：自动往返控制电路；能耗制动控制电路教学方法：讲授法、讲练结合、实物演示、挂图法§6-1 常用低压电器课前准备：相关的低压电器实物一、几个基本概念 电力拖动控制电路以电动机作为控制对象的电路。它的作用主要是对电动机实现起动、正反转、调速、制动、联动等运行性能的控制。 电器用于对电路实现开关、控制、保护和调节等作用的电气设备。低压电器工作在交流电压1200V以下、直流电压1500V以下的电器。 二、常用低压电器的分类1、按用途分：控制电器（如刀开关、按钮、接触器等）；保护电器（如熔断器、热继电器、断路器等）2、按动作方式分：手动电器（如开关、按钮等）；自动电器（如接触器、时间继电器、速度继电器等）3、按执行机理分：有触点电器；无触点电器三、低压电器主要参数额定工作电压 、额定工作电流 、通断能力 、电器寿命四、常用低压电器（一）刀开关（开启式负荷开关）1、图形和文字符号：2、安装及操作刀开关时注意事项： 安装时，手柄要向上，不得倒装或平装。倒装时，手柄有可能因为振动而自动下落造成误合闸，另外分闸时可能电弧灼手。接线时，应将电源线接在上端（静触点），负载线接在下端（动触点），这样，拉闸后刀开关与电源隔离，便于更换熔丝。更换熔丝时，必须在闸刀断开的情况下按原规格更换。拉闸与合闸操作时要迅速，一次拉合到位。 （二）铁壳开关（封闭式负荷开关）1、组成：刀开关、熔断器、速断弹簧、操作机构和外壳。2、用途：用于不频繁的接通和分断带负荷的电路以及线路末端的短路保护，也用于控制15kW以下电动机不频繁地直接起动和停止。2、图形和文字符号：3、安装及操作铁壳开关时注意事项 必须垂直安装，安装高度离地不低于1.31.5m，并以操作方便和安全为原则。开关外壳的接地螺钉必须可靠接地。接线时，应将电源进线接在静夹座一边的接线端子上，负载引线接在熔断器一边的接线端子上，且进出线都必须穿过开关的进出线孔。分合闸操作时，要站在开关的手柄侧，不准面对开关，以免因意外故障电流使开关爆炸，铁壳飞出伤人。 (三)组合开关1、用途：用于不频繁的接通和分断电路、换接电源和负载以及控制5kW以下电动机的启动、停止和正反转。 2、图形文字符号：3、安装及操作组合开关时注意事项 HZ10系列组合开关应安装在控制箱（或壳体）内，其操作手柄最好在控制箱的前面或侧面。开关为断开状态时应使手柄在水平旋转位置。HZ3系列组合开关外壳上的接地螺钉必须可靠接地。组合开关的通断能力较低，故不可用来分断故障电流。当用于电动机可逆控制时，必须在电动机完全停转后才允许反向接通。每小时的通断次数不能超过1520次。倒顺开关接线时，应将开关两侧进出线中的一相互换，并看清开关接线端标记，切忌接错。 （四）断路器1、概念：断路器又称自动空气开关或自动空气断路器，是一种集控制和多种保护功能于一体的自动开关。2、作用：低压配电网络和电力拖动系统中常用的一种配电电器。正常情况下，用于不频繁的接通和分断电路以及控制电动机运行。当电路中发生短路、过载和欠压等故障时，能自动切断故障电路，保护线路和电气设备。3、图形和文字符号：4、安装及操作断路器时注意事项：断路器应垂直安装，连接导线必须符合规定要求。工作时不可将灭弧罩取下，灭弧罩损坏应及时更换，以免发生短路时出现电流不能熄灭的事故。脱扣器的整定值一经调好就不要随意变动。随时检查触点有无烧灼情况，如有应及时修复。应定期清除断路器的尘垢，以保证断路器的绝缘和正常动作。 （五）按钮一种手动电器，通常用来接通或断开小电流的控制电路。 在低于5A的电路中，可直接用按钮来控制电路的通断。 1、种类：常开按钮（启动按钮）、常闭按钮（停止按钮）和复合按钮2、图形和文字符号：(六)行程开关1、概念：又称限位开关，利用生产机械某些运动部件的碰撞使触点动作，对电路实现接通或断开；当运动部件一离开，其触点自动还原到原始状态。2、作用：控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置，也可以对生产机械给以必要的保护。 3、图形和文字符号：(七)熔断器1、结构：熔体（一种是铅、锡、锌等材料，用于小电流电路；另一种是银、铜等材料，用于大电流电路）；熔管；熔座。2、图形和文字符号：3、分类：瓷插式熔断器；螺旋式熔断器；无填料封闭管式熔断器；有填料封闭管式熔断器；自复式熔断器。4、用途： 瓷插式一般用于交流50Hz、额定电压380V及以下，额定电流200A及以下的低压线路末端或分支电路中，主要作为电气设备的短路保护。 螺旋式应用于控制箱、配电屏、机床设备及振动较大的场合，在交流50Hz、额定电压500V、额定电流200A及以下的电路中，作为短路保护器件。 无填料封闭管式适用于交流50Hz、额定电压380V或直流额定电压440V及以下电压等级的动力网络和成套配电设备中，作为导线、电缆及较大容量电气设备的短路和连续保护。 有填料封闭管式短路电流较大的电力输配电系统中，主要作为电缆、导线和电气设备的短路保护。 自复式具有限流作用显著、动作时间短、熔而不断、动作后不需更换熔体等特点；常与断路器串联使用，以提高组合分断性能。(八）接触器用来接通或分断电动机主电路或其他负载电路的控制电器。 1、图形和文字符号：2、用途：主要用于控制电动机的启动、反转、制动和调速等。它具有低电压释放保护功能；具有比工作电流大数倍乃至十几倍的接通和分断能力；但不能分断短路电流。3、分类：交流接触器和直流接触器两种。4、结构：电磁系统、主触点和灭弧系统、辅助触点、反力装置等。5、工作原理：电磁原理(九)电流继电器根据电路中电流值的大小而动作的继电器。1、过电流继电器（过电流保护作用）：电路正常工作时不动作，当电路中电流超过某一整定值时，过电流继电器动作。2、欠电流继电器（欠电流保护作用）：电路正常工作时已动作，当电路中电流减少到某一整定值时，欠电流继电器动作。 （十）电压继电器根据电路中电压值的大小而动作的继电器。1、过电压继电器（过电压保护作用）：电路电压正常工作时不动作，当电路中电压超过某一整定值（一般为105%120%UN）时，过电压继电器动作。2、欠电压继电器（欠电压保护作用）：电路正常工作时已动作，当电路中电压减少到某一整定值（一般为30%50%UN以下）或消失时，欠电压继电器动作。（十一）中间继电器动作值和释放值不能调节的电压继电器。作用：增大触头的容量；增加触头的数量。 (十二)时间继电器线圈通电或断电后，其触点在经过预先设定好的时间之后才闭合或断开的一种控制电器。（十三）热继电器利用电流的热效应对电动机及其他电气设备进行过载保护和缺相保护的控制电器。 1、结构：热元件、动作机构、触点系统、电流整定装置、复位机构等组成。2、工作原理：电流热效应、热涨原理、杠杆原理3、主要参数的选择：额定电压热继电器的额定电压是指触头的电压值，选用时要求额定电压大于或等于触头所在线路的额定电压。额定电流热继电器的额定电流是指允许装入的热元件的最大额定电流值。选用时要求额定电流大于或等于被保护电动机及其他电气设备的额定电流4、图形和文字符号：(十四)速度继电器反映转速和转向的继电器，与接触器配合，实现对电动机的反接制动控制，故又称为反接制动继电器。 1、结构：转子、触点、定子。2、原理：电动机原理（动作速度一般不低于100300r/min,复位速度一般在100 r/min）。作业布置：习题册P43四§6-2 电气控制系统图中基本环节的识读一、电气原理图电气控制线路图有三种：电气原理图、电器布置图、电气安装接线图。 电气原理图采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号代表各种电器、电动机等元件，依据生产机械对控制的要求和各电器的动作原理，用导线把它们连接起来构成。二、电气原理图的组成电气原理图主要由主电路、辅助电路、功能说明栏、电路编号等组成。如课本图6-17所示三、绘图的一般原则1、所有电器元件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号表示。2、电器元件的布局应根据便于阅读的原则安排。3、当同一电器元件的不同部件(如线圈、触点)分散在不同位置时，为了表示是同一元件，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。对于同类器件，要在其文字符号后加数字序号来区别。4、所有电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画出。5、应尽量减少线条和避免线条交叉。四、识读电气原理图的基本步骤1、看标题栏 2、看主电路 3、看辅助电路§6-3 三相异步电动机的直接起动控制电路一、手动正转控制电路二、继电接触器正转控制电路1、点动正转控制电路动作原理：先合上电源开关QF起动：按住按钮SB线圈KM通电主触点KM闭合电动机M运转停转：松开SB线圈KM断电主触点KM断开电动机M断电停转2、连续正转控制电路 动作原理：先合上电源开关QF起动：按下按钮SB2线圈KM通电主触点和辅助触点KM闭合电动机M启动运转停转：按下SB1线圈KM断电主触点和辅助触点KM断开电动机M断电停转作业布置：习题册P47三、2；P48四、2§6-4 三相异步电动机的正反转控制电路一、倒顺开关正反转控制电路适用范围：常用于控制额定电流10A，功率在3kW以下电动机。二、接触器联锁正反转控制电路适用范围：不需要频繁换向的场合。三、按钮、接触器双重联锁正反转控制电路作业布置：习题册P49四1、2§6-5 工作台的限位和自动往返控制电路 课前准备: 挂图动作原理：起动自动往返控制过程停止作业布置：习题册P50二§6-6 三相异步电动机的制动控制电路 一、机械制动控制电路 1、动作原理：（如右图）线圈得电后，吸动衔铁,克服弹簧拉力，使杠杆向上移动，从而使闸瓦与闸轮分开，则闸轮与电动机转子就可以自由转动。一旦线圈断电，衔铁释放，在弹簧的拉力下制动杠杆向下移动，则闸瓦紧紧将闸轮抱住，使电动机迅速制动，实现断电刹车。2、接线方法：如图所示。3、适用范围：适用于需要断电制动的场合。二、电气制动控制电路1、反接制动控制动作原理：先合上电源开关QS。起动运转：按下SB1KM1线圈通电KM1联锁触头断开，自锁触头和主触头闭合电动机M接通电源起动运转；当速度上升到120r/min左右时KS常开触头闭合，为制动做准备。反接制动：按下SB2KM1线圈断电KM1自锁触头和主触头分断，电动机M脱离电源；凭惯性转动同时KM1联锁触头复位KM2线圈通电KM2联锁触头断开；自锁触头和主触头闭合电动机M串接R反接制动，至转速下降到一定值（100r/min左右）KS常开触头断开KM2线圈断电，触头动作电动机M断电制动结束。2、能耗制动控制电路动作原理：合上电源开关QF。起动运转：按下SB2KM1线圈得电KM1联锁触头断开，自锁触头和主触头闭合电动机M接通电源起动运转。能耗制动：按下SB1KM1线圈断电其主触头断开电机脱离电源。KM2线圈和KT线圈得电并自锁KM2主触头闭合将直流电源通入电机电机进入能耗制动状态当电机的转速接近零KT的延时动断触头动作断开KM2线圈制动结束作业布置：习题册P52四§6-7 控制电路常见故障及简易处理方法一、常见故障的分析和简易处理方法1、硬故障（有明显外表特征） 现象：例如电动机、电器或导线显著发热、冒烟、散发焦臭味或有火花等故障。处理方法：立刻切断电源，查找故障的真正原因，以免后患。2、软故障（无明显外表特征） 现象：电动机不能正常运行。原因：除部分由于电源、电动机和制动器等主电路问题外，多数是控制电路问题，如电气元件调整不当，机械动作失灵，触点及压接线头接触不良或脱落等原因。 处理方法：立刻切断电源，依据电路图，查找并排除故障。3、常见故障电动机不能启动、电动机在启动时发出嗡嗡声、电动机运行时不能自锁、电动机不能停车 （各原因详见课本P158）二、排除故障时注意事项1通过询问、观察故障现象，分析故障点的可能原因后，尽量通过断电或通电试验方法进行观察找出故障。避免一开始就逐一拆卸元器件和线头，把问题复杂化。2对大型复杂电路，需要电路图结合安装接线图一起查找故障。3排除故障切忌不负责任的“凑合”思想。§6-8 可编程控制器（PLC）简介一、可编程控制器的基本结构主要由CPU、储存器、输入/输出接口、电源等组成。（如图所示）二、PLC控制系统的工作原理三、可编程控制器的应用举例1、基本指令LD取指令 LDI取反指令AND与指令 ANI与非指令OR或指令 ORI或非指令OUT输出指令 END程序结束指令2、举例作业布置：习题册P54四、五