电工学小论文要点

电工学小论文1物理学院臧雨宸141120149 [摘要]:本文简述继电保护系统常用电器、基本控制电路及其工作原理；叙述控制保护及自锁、联锁保护原理；给出点动、连续运行（长动）、正反转、停车、保护环节原理图及其控制线路图；给出控制线路的分析与设计方法；给出习题（P304页）10.2.3,10.2.5,10.2.7,10.3.2,10.4.1,10.5.2(第7版)的设计与分析。

[继电保护系统]:继电保护系统常用电器有组合开关、按钮、交流接触器、中间接触器、热继电器、熔断器、空气短路器。

线路图及基本工作原理：1.组合开关：组合开关，又称为转换开关，作为电源引入开关，也可用它来直接启动和停止小容量笼型电动机或使电动机正反转，也可用于局部照明电路控制。

基本原理：常用组合开关有HZ10系列。

它有三对静触片，每个触片的一端固定在绝缘垫板上，另一端伸出盒外，连在接线柱上。

三个动触片套在装有手柄的绝缘转动轴上，转动转轴就可以将三个触点（彼此相差一定角度）同时断开或接通。

2.按钮：按钮通常用来接通或断开控制电路（其中电流很小），从而控制电动机或其他电气设备的运行。

基本原理：将按钮帽按下时，下面一对原来断开的静触点被动触点接通，以接通某一控制电路；而上面一对原来接通的静触点则被断开，以断开另一控制电路。

3.交流接触器：常用来接通和断开电动机或其他设备的主电路，每小时可开闭千余次。

基本原理：交流接触器主要有电磁系统（包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯）和触头系统, 是利用电磁铁的吸引力而动作的。

包括三副主触头和两个常开、两个常闭辅助触头,它和动铁芯是连在一起互相联动的。

当主触点断开时，会产生电弧，需采取灭弧措施。

一是将触点做成桥式；而是其间有绝缘隔板，电流大时，有专门灭弧措施。

4.中间继电器基本原理：中间继电器通常用来传递信号和同时控制多个电路，也可直接用控制小容量电动机或其它电气执行元件。

它的结构和交流接触器基本相同，是电磁系统小些，触点多些。

在选用中间继电器时，主要是考虑电压等级及触点数量。

5.热继电器基本原理：热继电器是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。

热继电器的作用是：主要用来对异步电动机进行过载保护，他的工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而将电动机控制电路断开实现电动机断电停车，起到过载保护的作用。

鉴于双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的时间（热惯性），因此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护。

6.熔断器基本原理：是最简单的且最有效的短路保护器。

熔断器中的溶片或熔丝是由电阻率较高的合金制成，或用截面积较小的良导体制成。

当发生短路或严重过载时，熔断器自动熔断。

熔断器的熔丝的额定电流应高于电器正常工作电流，比如，电灯支线的熔丝的额定电流不小于支线上所有的电灯的额定电流。

7.自动空气短路器基本原理：是一种低压保护器，可实现短路、过载和失压保护。

开关的脱扣机构是一套连杆装置，分为过流脱扣器和过载脱扣器，都是电磁铁。

当电路发生过载，短路或者严重失压的情况时，脱扣器工作使主电路断开。

还有一种断路器具有双金属片过载脱扣器.[基本控制电路及其工作原理]：1.控制保护：控制线路可分为主电路和控制电路。

我们把将各个电器按实际位置画出的图称为结构图。

结构图中，属于同一电气的各部件都集中在一起。

当线路比较复杂和使用的电器较多时，结构图中线路就将不易看清楚。

因为同一机器的部件在机械上虽然连在一起，但是在电路上并不一定相互关联。

因此，为了读图和分析研究，也为了设计线路的方便，控制线路常根据其作用原理画出，把控制电路和主电路清楚地分开。

这样的图称为控制线路的原理图。

在原理图中，各种电器都用统一的符号来表示。

短路保护FU，过载保护FR，欠、失电压保护KM，接地保护等PE。

2.自锁保护如图是中小型容量笼型电动机直接启动的控制线路，其中用了组合开关Q，交流接触器KM，按钮SB，热继电器FR及熔断器FU等几种电器。

先将组合开关Q闭合，为电动机起动做好准备。

当按下启动按钮SB2时，交流接触器KM的线圈通电，动铁心被吸合而将三个动触点闭合，电动机M便启动。

当松开SB2时，它在弹簧的作用下恢复到断开位置。

但是由于与启动按钮并联的辅助触点（图中最右边的那个）和主触点同时闭合，因此接触器线圈的电路仍然接通，而使接触器触点保持在闭合的位置。

这个辅助触点称为自锁触点。

如将停止按钮SB1按下，则线圈的电路切断，动铁心和触点恢复到断开的位置。

采用上述控制线路可以实现短路保护、过载保护和零压保护。

起短路保护的是熔断器FU。

一旦发生事故，熔丝立即熔断，电动机立即停车。

起过载保护的是热继电器FR。

当过载时，它的热元件发热，将动断触点断开，使接触器线圈断电，主触点断开，电动机也就停下来。

所谓零压（或失压）保护就是当电源暂时断电或电压严重下降时，电动机即自动从电源切除。

因为这时接触器的动铁心释放而使主触点断开。

当电源电压恢复正常时如不按起启动按钮，则电动机不能自动行启动，因为自锁触点亦已断开。

如果不是采用继电接触控制器而是直接用刀开关或组合开关进行手动控制时，由于在停电时未及断开开关，当电源电压恢复时，电动机即自行启动，可能造成事故。

3.联锁保护如果两个接触器同时工作，那么两个根电源线就会短路，所以不能让它们同时工作，这种作用就称为互锁或联锁。

此过程将在正反转中叙述。

三、点动、连续运行（长动）、正反转、停车、保护环节（1）、点动如果将图中的自锁触点KM除去，则可对电动机实现点动控制，就是按下启动按钮SB2，电动机就转动，一松手就停止。

这在生产上也是常用的，例如在调整时用。

2.长动长动控制：在实际生产中往往要求电动机实现长时间连续转动，即所谓长动控制。

3.正反转在生产上往往要求运动部件向正反两个方向运动。

为了实现正反转，只要将接到电源的任意两根线对调一头即可。

为此，只要用两个交流接触器就能实现这一要求。

当正转接触器KMF工作时，电动机正转；当反转接触器KMR工作时，由于调换了两根电源线，所以电动机反转。

如果两个接触器同时工作，则从图可以看到，将有两根电源线通过它们的主触点而将电源短路了。

所以对正反转控制线路的最根本的要求是：必须保证两个接触器不能同时工作。

这种在同一时间里两个接触器只允许一个工作的控制作用称为互锁或联锁。

下面分析之。

图2.6所示的控制电路中，正转接触器KMF 的一个动断辅助点串接在反转接触器KMR的线圈电路中，而反转接触器的一个动断辅助接触点串接在正转接触器的线圈电路中。

这两个动断接触点称为联锁触点。

这样一来，当按下正转启动按钮SBF时，正转接触器线圈通电，主触点KMF闭合，电动机正转。

与此同时，联锁触点断开了反转接触器KMR的线圈电路。

因此，即使误按了反转启动按钮SBR，反转接触器也不能动作。

但是这种控制电路有个缺点，就是在正转过程中要求反转，必须先按停止按钮SB1，让联锁触点KMF闭合后，才能按反转启动按钮使电动机反转，带来操作上的不方便。

为了解决这个问题，在生产上常采用复式按钮和触点联锁的控制电路，如图所示。

当电动机正转时，按下反转按钮SBR，它的动断触点断开，而使正转接触器的线圈KMF断电，主触点KMF断开。

与此同时，串接在反转控制电路中的动断触点KMF恢复闭合，反转接触器的线圈通电，电动机就反转。

同时串接在正转控制电路中的动段触点起联锁保护作用。

4..停车行程控制，就是当运动部件到达一定行程位置是采用行程开关来控制。

行程开关SQa和SQb分别装在工作台的原位和终点，由装在工作台上的挡块来撞动。

工作台由电动机M带动。

电动机的主电路和图2.4中的是一样的，控制电路也只是多了行程开关的三个触点。

工作台在原位时，其上挡块将原位行程开关SQa压下，将串接在反转控制电路中的动断触点压开。

这时电动机不能反转。

按下正转启动按钮SBF，电动机正转，带动工作台前进，当工作台到达终点时，挡块压下终点行程开关SQb，将串接在正转控制电路中的动断触点SQb压开，电动机停止正转，与此同时，将反转控制电路中的动合触点SQb压合，电动机反转，带动工作台后退。

退到原位，挡块压下SQa，将串接在反转控制电路中的动断触点压开，于是电动机在原位停止。

如果工作台在前进中按下反转按钮SBr，工作台立即后退，到原位停止。

[控制线路的分析与设计方法]:控制电路：是通过弱电流的电路，一般由按钮、电器元件的线圈、接触器的辅助触点、继电器的触点等组成，用细线条画在原理图的右边。

设计的基本原则：满足技术、经济指标要求，操作、维修方便的基本要求。

通过优选器件，提高可靠性，延长寿命，提高产品的竞争力。

电气控制原理设计方法有两种，经验设计法和逻辑代数设计法。

1.经验设计法：根据生产机械的要求，选用典型环节，将它们有机的组合起来，并加以补充修改，综合成所需的控制电路。

2.逻辑设计法：用逻辑代数，从生产工艺出发，考虑控制电路中逻辑变量关系，在状态波形图的基础上，按照一定的设计方法和步骤，设计出符合要求的控制电路。

该方法设计出的电路较为合理、精练可靠，特别在复杂电路设计时，可以显示出逻辑设计法的优点。

[习题的设计与分析]：10.2.3满足题意的主电路和控制电路如图所示10.2.5（1）接触器KM不动作的故障原因可能有以下几种：a.三相电源无电；b.三相电路或控制电路中的熔断器一同段导致控制电路不通电；c.停车按钮SB1、启动按钮SB2接触不良导致控制电路不通电；d.控制电路中电气元件接线松动或接触不良导致控制电路不通电；e.热继电器FR动作后其动断触点未复位导致控制电路不通电。

（2）接触器KM动作，但电动机不转动的故障原因可能有以下几种：a.接触器主触点损坏，导致电动机定子绕组未通电；b.接触器主触点至电动机定子绕组的接线松动、有断线或接触不良导致电动机主电路不通电；c.电动机本身已损坏；（3）电动机转动，但一松手电动机就不转，是自锁触点未接上；（4）接触点动作，但吸合不上，可能接触器有机械障碍或线圈获得的电压过低；（5）接触器触点有明显颤动，噪声较大，主要由于电磁铁的铁芯端面的短路环断裂或缺失所致，也可能由于线圈获得的电压过低，导致引力不够；（6）接触器线圈冒烟，甚至烧坏，原因可能有：a.电源电压过高超过额定电压；b.接触器长时间吸合不上，导致线圈电流过大、过热而烧坏；c.接触器线圈绝缘损坏导致短路。

10.3.2 实现的电路如图所示10.4.1 可将行程开关SQ的动合触点并联到正转启动按钮SB的动合触点两端，如图所示：10.5.2 如图所示:电工学小论文2物理学院臧雨宸141120149 [摘要]：本文就供电、配电及安全用电等做简单论述，并作适当的外延拓展,另就新能源发展作简要探讨，并回答7版第十二章全部习题。