机械自动控制

2.4 行 程 控 制2.1 常 用 控 制 电 器2.2 鼠 笼 式 电 动 机 直 接 起 动 的 控 制 线 路2.3 鼠 笼 式 电 动 机 正 反 转 的 控 制 线 路2.5 时 间 控 制 本 章 要 求 ：1.了 解 常 用 低 压 电 器 的 结 构 、 功 能 和 用 途 。2. 掌 握 自 锁 、 联 锁 的 作 用 和 方 法 。3. 掌 握 过 载 、 短 路 和 失 压 保 护 的 作 用 和 方 法 。4. 掌 握 基 本 控 制 环 节 的 组 成 、 作 用 和 工 作 过 程 。 能 读 懂 简 单 的 控 制 电 路 原 理 图 、 能 设 计 简 单 的 控 制 电 路 。 利 用 继 电 器 、 接 触 器 实 现 对 电 动 机 和 生 产 设 备 的控 制 和 保 护 ， 称 为 继 电 接 触 控 制 。 本 章 主 要 介 绍 几 种 常 用 的 低 压 电 器 ， 基 本 的 控 制 环节 和 保 护 环 节 的 典 型 线 路 。第 2章 继 电 接 触 器 控 制 系 统 实 现 继 电 接 触 控 制 的 电 气 设 备 ， 统 称 为 控 制 电 器 ，如 刀 闸 、 按 钮 、 继 电 器 、 接 触 器 等 。 下 面 介 绍 常 用 控制 电 器 的 用 途 及 电 工 表 示 符 号 。 2.1.1 组 合 开 关 组 合 开 关 又 称 转 换 开 关 ，由 数 层 动 、 静 触 片 组 装 在 绝缘 盒 而 成 的 。 动 触 点 装 在 转轴 上 ， 用 手 柄 转 动 转 轴 使 动触 片 与 静 触 片 接 通 与 断 开 。可 实 现 多 条 线 路 、 不 同 联 接方 式 的 转 换 。 图 为 用 转 换 开关 实 现 三 相 电 动 机 起 停 控 制的 接 线 图 。 M 3 2.1.2 按 钮 (手 动 切 换 电 器 ) (b) 结 构按 钮 常 用 于 接 通 和 断 开 控 制 电 路 。按 钮 的 外 形 图 和 结 构 如 图 所 示 。按 钮 开 关 的 外 形 和 符 号(a) 外 形 图 常 闭 触 点 控 制 按 钮 由 按 钮 帽 1 、 复 位 弹 簧 2 、 桥 式 触 头 3 、4 、 5 和 外 壳 等 组 成 ， 通 常 做 成 复 合 式 ， 即 具 有 动 合 触 点和 动 断 触 点 ， 其 结 构 示 意 图 见 下 图 所 示 。 控 制 铵 钮 的 种 类 很 多 ， 指 示 灯 式 按 钮 内 可 装 入 信 号灯 显 示 信 号 ； 紧 急 式 按 钮 装 有 蘑 菇 形 钮 帽 ， 以 便 于 紧 急操 作 ； 旋 钮 式 按 钮 用 于 扭 动 旋 钮 来 进 行 操 作 。 常 见 按 钮的 外 形 如 下 图 所 示 ： 复 位 弹 簧支 柱 连 杆常 闭 静 触 头桥 式 静 触 头常 开 静 触 头外 壳4SB SB SB结构符号名称 常 闭 按 钮(停 止 按 钮 ) 常 开 按 钮(起 动 按 钮 ) 复 合 按 钮1 2 3 4 1 23 按 钮 帽 2.1.3 接 触 器 如 图 所 示 ， 交 流接 触 器 主 要 由 电 磁 机构 （ 包 括 电 磁 线 圈 1 、铁 心 2 和 衔 铁 3 ） 、触 头 系 统 （ 主 触 头 4 和 辅 助 触 头 5 ） 、 灭弧 装 置 （ 图 中 未 画 出 ）及 其 他 部 分 组 成 。 M3线 圈 辅 助 触 点铁 心 衔 铁 主 触 点 常 闭常 开弹 簧 各 种 接 触 器 的 实 物 图 继 电 器 是 根 据 一 定 的 信 号 （ 如 电 流 、 电 压 、 时间 和 速 度 等 物 理 量 ） 的 变 化 来 接 通 或 分 断 小 电 流 电路 和 电 器 的 自 动 控 制 电 器 。 (1) 电 流 继 电 器 电 流 继 电 器 主 要 用 于 过 载 及 短 路 保 护 。 电 流 继 电 器 的 线 圈 串 联 接 入 主 电 路 ， 用 来 感 测 主 电路 的 电 流 ， 触 点 接 于 控 制 电 路 ， 为 执 行 元 件 。 常 用 的 电流 继 电 器 有 欠 电 流 继 电 器 和 过 电 流 继 电 器 两 种 。 欠 电 流 继 电 器 用 于 欠 电 流 保 护 ， 在 电 路 正 常 工 作 时 ，欠 电 流 继 电 器 的 衔 铁 是 吸 合 的 ， 其 动 合 触 点 闭 合 ， 动 断触 点 断 开 。 只 有 当 电 流 降 低 到 某 一 整 定 值 时 ， 衔 铁 释 放 ，控 制 电 路 失 电 ， 从 而 控 制 接 触 器 及 时 分 断 电 路 。 (1) 电 流 继 电 器 过 电 流 继 电 器 实 物 图 欠 电 流 继 电 器 实 物 图 电 压 继 电 器 反 映 的 是 电 压 信 号 。 它 的 线 圈 并 联 在 被测 电 路 的 两 端 ， 所 以 匝 数 多 、 导 线 细 、 阻 抗 大 。 电 压 继 电 器 用 于 电 力 拖 动 系 统 的 电 压 保 护 和 控 制 。其 线 圈 并 联 接 入 主 电 路 ， 感 测 主 电 路 的 电 压 ； 触 点 接于 控 制 电 路 ， 为 执 行 元 件 。 按 吸 合 电 压 的 大 小 ， 电 压 继 电 器 可 分 为 过 电 压 继 电器 和 欠 电 压 继 电 器 。 v 过 电 压 继 电 器 用 于 线 路 的 过 电 压 保 护 ， 当 被 保 护 的 电 路 电 压正 常 时 衔 铁 不 动 作 ， 当 被 保 护 电 路 的 电 压 高 于 额 定 值 ， 达 到 过电 压 继 电 器 的 整 定 值 时 ， 衔 铁 吸 合 ， 触 点 机 构 动 作 ， 控 制 电 路失 电 ， 控 制 接 触 器 及 时 分 断 被 保 护 电 路 。 欠 电 压 继 电 器 用 于 电 路 的 欠 电 压 保 护 ， 其 释 放 整 定 值 为 电 路额 定 电 压 的 0.1 0.6 倍 。 当 被 保 护 电 路 电 压 正 常 时 衔 铁 可 靠吸 合 ， 当 被 保 护 电 路 电 压 降 至 欠 电 压 继 电 器 的 释 放 整 定 值 时 衔铁 释 放 ， 触 点 机 构 复 位 ， 控 制 接 触 器 及 时 分 断 被 保 护 电 路 。 通 常 用 于 传 递 信 号 和 同 时 控 制 多 个 电 路 ， 也 可 直 接 用 它来 控 制 小 容 量 电 动 机 或 其 他 电 气 执 行 元 件 。 中 间 继 电 器 实 质 上 是 一 种 电 压 继 电 器 。 它 的 特 点 是 触点 数 目 较 多 ， 电 流 容 量 可 增 大 ， 起 到 中 间 放 大 ( 触 点 数 目和 电 流 容 量 ) 的 作 用 。 在 自 动 控 制 系 统 中 ， 有 时 需 要 继 电 器 得 到 信 号 后 不 立即 动 作 ， 而 是 要 顺 延 一 段 时 间 后 再 动 作 并 输 出 控 制 信 号 ，以 达 到 按 时 间 顺 序 进 行 控 制 的 目 的 。 时 间 继 电 器 就 能 实 现这 种 功 能 。 时 间 继 电 器 按 工 作原 理 分 ： 电 磁 式 、 空 气阻 尼 式 （ 气 囊 式 ） 、 晶体 管 式 、 单 片 机 控 制式 等 。 其 外 形 如 图 所 示 。 空 气 阻 尼 式 时 间 继 电 器 是 利 用 空 气 阻 尼 原 理 获 得 延时 的 。 其 外 形 如 图 所 示 。 空 气 阻 尼 时 间 继 电 器 由 电 磁 机 构 、延 时 机 构 、 触 头 系 统 三 部 分 组 成 。 延时 方 式 有 通 电 延 时 和 断 电 延 时 两 种 。 常 开 触 头 延 时 闭 合 常 闭 触 头 延 时 打 开 常 开 触 头常 闭 触 头 工 作 原 理调 节 螺 丝进 气 孔 托 板线 圈动 铁 心恢 复 弹 簧挡 块释 放 弹 簧活 塞 杆橡 皮 膜排 气 孔 常 闭 延 时 闭 合 常 闭 延 时 断 开 常 开 触 头常 闭 触 头 空 气 阻 尼 式 断 电 延 时 型 时 间 继 电 器 工 作 过 程 演 示 线 圈 通 电 后 ， 上 方 微 动 开 关 触 头 迅 速 转 换 。 微 动 开 关 延 时 常 开触 点 马 上 闭 合 ， 常 闭 触 点 马 上 断 开 。 线 圈 断 电 时 ， 在 空 气 室 内 与 橡 皮 膜 相 连 的 活 塞 杆 在 弹 簧 作 用 下向 上 移 动 ， 由 于 橡 皮膜 下 方 的 空 气 稀 薄 形成 负 压 ， 起 到 空 气 阻尼 的 作 用 ， 因 此 活 塞杆 只 能 缓 慢 向 上 移 动 ，可 通 过 调 节 螺 钉 调 整 。经 过 一 段 延 时 后 ， 使其 常 开 触 点 延 时 断 开 ，常 闭 触 点 延 时 闭 合 。 按 延 时 方 式 可 分 为 通 电 延 时 型 时 间 继 电 器 和 断 电 延 时 型 时间 继 电 器 。 对 于 通 电 延 时 型 时 间 继 电 器 ， 当 线 圈 得 电 时 ， 其 延 时 动 合触 点 要 延 时 一 段 时 间 才 闭 合 ， 延 时 动 断 触 点 要 延 时 一 段 时 间才 断 开 。 当 线 圈 失 电 时 ， 其 延 时 动 合 触 点 迅 速 断 开 ， 延 时 动断 触 点 迅 速 闭 合 。 对 于 断 电 延 时 型 时 间 继 电 器 ，当 线 圈 得 电 时 ， 其 延 时 动 合 触 点迅 速 闭 合 ， 延 时 动 断 触 点 迅 速 断开 。 当 线 圈 失 电 时 ， 其 延 时 动 合触 点 要 延 时 一 段 时 间 再 断 开 ， 延时 动 断 触 点 要 延 时 一 段 时 间 再 闭合 。 时 间 继 电 器 的 图 形 符 号 及 文 字 符 号 发 热 元 件 杠 杆双 金 属 片 常 闭 触 头 热 继 电 器 的 形 式 有 多 种 ， 其 中 以 双 金 属 片 式 应 用 最 多 。 双 金 属片 式 热 继 电 器 主 要 由 发 热 元 件 1 、 主 双 金 属 片 2 和 触 点 4 组 成 。 电 动 机 正 常 运 行 时 ， 双 金 属 片 的 弯 曲 程 度 不 足 以 使 热 继 电 器 动作 。 但 是 当 电 动 机 过 载 时 ， 流 过 热 元件 的 电 流 增 大 ， 加 上 时 间 效 应 ， 就 会加 大 双 金 属 片 的 弯 曲 程 度 ， 最 终 使 双金 属 片 推 动 导 板 3 使 热 继 电 器 的 触 点 4 动 作 ， 切 断 电 动 机 的 控 制 电 路 。 热 继 电 器 动 画 演 示 熔 断 器 是 一 种 结 构 简 单 、 使 用 方 便 、 价 格 低 廉 、 控制 有 效 的 短 路 保 护 电 器 。1. 熔 断 器 的 结 构 和 工 作 原 理 熔 断 器 主 要 由 熔 体 （ 俗 称 保 险 丝 ） 和 安 装 熔 体 的 熔 管 （ 或熔 座 ） 组 成 。 熔 断 器 的 熔 体 与 被 保 护 的 电 路 串 联 ， 当 电 路 正 常 工 作 时 ，熔 体 允 许 通 过 一 定 大 小 的 电 流 而 不 熔 断 。 当 电 路 发 生 短 路 或严 重 过 载 时 ， 熔 体 中 流 过 很 大 的 故 障 电 流 ， 当 电 流 产 生 的 热量 使 熔 体 温 度 升 高 达 到 熔 点 时 ， 熔 体 熔 断 并 切 断 电 路 ， 从 而达 到 保 护 的 目 的 。 2. 熔 断 器 的 分 类 按 结 构 形 式 可分 为 插 入 式 熔 断器 、 螺 旋 式 熔 断器 、 封 闭 管 式 熔断 器 、 快 速 熔 断器 和 自 复 式 熔 断器 等 。 熔 断 器 的 外 形如 右 图 所 示 。 螺 旋 式 熔 断 器 圆 筒 形 帽 熔 断 器 螺 栓 连 接 熔 断 器 3. 熔 断 器 的 型 号 含 义 和 电 气 符 号 如 下 图 所 示 。 型 号 含 义 电 气 符 号 (限 位 开 关 ) 结 构 与 按 钮 类 似 ， 但其 动 作 要 由 机 械 撞 击 。 常 开 触 点 常 闭 触 点 (自 动 开 关 )锁 钩主 触 点手 动 闭 合 过 流 脱 扣 器 欠 压 脱 扣 器衔 铁 释 放连 杆 装 置释 放 弹 簧 2.1.9 刀 开 关 刀 开 关 是 一 种 手 动 电 器 ， 在 低 压 电 路 中 用 于 不 频 繁 地 接通 和 分 断 电 路 ， 或 用 于 隔 离 电 源 ， 故 又 称 “ 隔 离 开 关 ” 。1. 刀 开 关 的 结 构 和 安 装 刀 开 关 是 一 种 结 构 较 为 简 单 的手 动 电 器 ， 主 要 由 手 柄 、 触 刀 、 静插 座 和 绝 缘 底 板 等 组 成 ， 如 下 图 所示 。 刀 开 关 在 切 断 电 源 时 会 产 生 电弧 ， 因 此 在 安 装 刀 开 关 时 手 柄 必 须朝 上 ， 不 得 倒 装 或 平 装 。 接 线 时 应 将 电 源 线 接 在 上 端 ，负 载 接 在 下 端 ， 这 样 拉 闸 后 刀 片 与电 源 隔 离 ， 可 防 止 意 外 发 生 。 2. 常 用 刀 开 关 常 用 刀 开 关 有 HD 系列 及 HS 系 列 板 用 刀 开 关 、 HK 系 列 开 启 式 负 荷 开 关和 HH 系 列 封 闭 式 负 荷 开关 。（ ） HD 系 列 及 HS 系列 刀 开 关（ 2 ） HK 系 列 开 启 式 负荷 开 关（ 3 ） HH 系 列 封 闭 式 负荷 开 关 刀 开 关 的 外 形 如 图 所 示 。 2.1.9 刀 开 关