《工厂电气控制技术》—教学教案

GONGCHANG DIANQI KONGZHI JISHU JIAOAN
工厂电气控制技术项目任务单制作部门：编制人：编制日期：
教学过程规划
主要知识点、技能点
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一、刀开关
1．作用：主要用来手动接通与断开交、直流电路电器设备的工作电源。

2．分类：按刀的极数可分单极、双极和三极刀开关；
按灭弧装置可分为不带灭弧罩的刀开关和带灭弧罩的刀开关；
按操作方式可分远距离连杆式刀开关和直接手动式刀开关。

3．基本结构：如图1-2、1-3所示。

由操作手柄、动触头、静触头、进线座和出线座等组成。

4．选用：刀开关主要根据电源种类、电压等级、负荷容量、所需极数及使用场合等来选用。

5．图形及文字符号
二、熔断器
1．作用：熔断器应用于低压配电线路和电气设备中，主要起短路保护和严重过载保护作用。

2．分类：按其结构形式分瓷插式熔断器、螺旋式熔断器、无填料密闭管式熔断器和有填料密闭管式熔断器。

3．基本结构：熔断器基本结构如图1-5、1-6所示。

4．图形及文字符号：
5．选用
6．熔断器的使用
（1）安装熔断器除保证足够的电气距离外,还应保证足够的间距,以保证拆卸、更换熔体方便。

（2）安装前应检查熔断器的型号、额定电压、额定电流、额定分断能力等参数是否符合规定要求。

（3）安装熔体必须保证接触良好,不能有机械损伤。

（4）安装引线要有足够的截面积,而且必须拧紧接线螺钉,避免接触不良。

（5）在运行中应经常注意熔断器的指示器,以便及时发现一相熔断体熔断的情况,防止缺相运行。

如果检查发现熔体已经腐蚀、损伤或熔断,应更换同一型号规格的熔断器,不允许用其他型号的熔断器代用(除非已通过验证)。

（6）熔断器插入与拔出要用规定的把手,不要直接用手拔熔体(熔断后外壳温度很高,以免烫伤),也不可用不合适的工具插入与拔出。

更换时,必须在不带电的情况下进行。

（7）使用时应经常清除熔断器上及导电插座上的灰尘和污垢。

三、断路器
1．作用：是一种既有手动开关作用又能自动进行失压、欠压、过载、过流和短路等保护的电器。

同时也可用于不频繁地接通和分断电路以及控制电动机。

2．基本结构：目前常用各种低压断路器外形如图1-8所示。

低压断路器主要由触点系统、灭弧装置、各种脱扣器、脱扣机构和操作机构等组成。

3．工作原理
断路器工作原理如图1-10所示。

（1）正常接通和分断
（2）远距离分闸
（3）欠压保护
（4）过电流保护
（5）过载保护
4．图形及文字符号
5.选用
6. 低压断路器的安装及使用
7.低压断路器的维护
四、主令电器
主令电器主要用于发布指令或信号，闭合或断开控制电路，改变控制系统工作状态，或实现远程控制的电器。

在设备电气控制系统中，主令电器可以直接作用于控制电路，也可以通过电磁式电器的转换对电路实现控制。

其主要有控制按钮、行程开关、接近开关，万能转换开关等。

1．按钮的作用：主要用于接触器、继电器及其他电气控制电路中，实现远距离控制，同时可通过按钮之间的电气联锁，实现对其他电器设备的控制和保护。

2．按钮的基本结构：控制按钮外形图如图1-12（a），其内部基本结构如图1-12（b）所示。

3．按钮的工作原理
按钮的基本工作原理如下：将按钮帽按下，桥式动触点向下移动，先将常闭触点分断，再将常开触点接通，未受外力（常态）时，在复位弹簧作用下，桥式动触点上升，恢复原来位置，将常开触点分断，常闭触点闭合。

为了表示各个按钮的作用，防止误操作，通常将按钮帽做成不同地颜色，以示区别。

其颜色有红、黑、绿、黄、蓝、白、灰等，国标GB5226—85对按钮颜色作了如下规定：
4．按钮的图形及文字符号
5．按钮的选用
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五、接触器
1．作用：是利用电磁吸力的作用使主触点闭合或分断电动机电路或其他负载电路的控制电器。

用它可以实现频繁地远距离操作，并具有欠电压保护与零压保护功能。

2．分类：按其触点通过电流的种类分为交流接触器和直流接触器。

3．基本结构：目前常用接触器外形如图1-14所示。

交流接触器主要由电磁系统、触点系统和灭弧装置等部分组成。

(1) 电磁系统电磁系统用来操作触点的闭合与分断,其包括线圈、动铁心和静铁。

(2) 触点系统触点系统用来直接接通和分断所控制的电路,分主触点和辅助触点。

(3) 灭弧装置灭弧装置用来熄灭主触点在切断电路时所产生的电弧,保护触点不受电弧灼伤。

4．工作原理：交流接触器工作原理如图1-16所示。

5．图形及文字符号
线圈主触点常开触点常闭触点
6．接触器的选择和使用
7．技术数据
8．接触器常见故障见表1-5接触器常见故障现象、原因与处理方法
9．直流接触器
六、继电器
继电器是一种根据外界输入信号（电流、电压、时间、速度、温度）发生变化时，触点接通或分断其控制电路，以实现自动控制或完成保护任务的电器。

（一）电磁式继电器
电磁式继电器原理结构如图1-19所示。

常用的电磁式继电器有电流继电器、电压继电器和中间继电器等。

1．电流继电器
触点的动作与否与线圈的动作电流大小有关的继电器称电流继电器。

电流继电器的励磁线圈匝数少，导线截面积较大、阻抗较小。

其励磁线圈串接在被测电路中，反映电路中电流变化，起过电流及欠电流保护。

电流继电器图形及文字符号如图1-20所示。

过电流线圈欠电流线圈常开触点常闭触点
2．电压继电器
电压继电器可分为过电压继电器和欠电压继电器，电压继电器的励磁线圈匝数多，导线截面积较小，阻抗较大。

其励磁线圈与被测电路并联，反映电路中电压的变化，可作为电路的过电压和欠电压保护。

电压继电器图形及文字符号如图1-21所示。

过电压线圈欠电压线圈常开触点常闭触点
3．中间继电器
（1）作用
中间继电器的作用是将一个输入信号变换成多个输出信号或将信号放大，实质上是一种电压继电器，在电路中的接法和结构特征与电压继电器基本相同，但中间继电器触点数量较多，容量较大，起到中间放大（即增大触点数量和容量）的作用。

（2）基本结构：中间继电器基本结构如图1-22所示。

（3）图形及文字符号：中间继电器图形及文字符号如图1-23所示。

线圈常开触点常闭触点
（4）选用
（二）热继电器
1．作用
热继电器是利用电流的热效应，来切断电路的一种保护电器。

主要用来对电动机或其他负载进行过载保护以及三相电动机的断相保护。

2．基本结构
热继电器主要由热元件、触点系统、动作机构、复位按钮和整定电流装置等部分组成。

3．工作原理：三相热继电器的工作原理如图1-25所示。

4．图形及文字符号：热继电器图形及文字符号如图1-26所示。

a) 热元件b) 常闭触点
5．热继电器的选择和使用
6．技术数据
7．热继电器常见故障
见表1-8 热继电器常见故障现象、原因与处理方法
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主要知识点、技能点
多台电动机顺序控制电路
具有多台电动机拖动的生产机械，各电动机所起的作用不同，在操作时为了保证设备的安全运行和工艺过程的顺利进行，对电动机的起动、停止必须按一定顺序来控制，如液压泵电动机要先于主电动机起动，主轴电动机又要先于切削液电动机起动等。

这就称为多台电动机的顺序控制，如图1-31所示是两台电动机的顺序控制电路。

电动机M2必须在电动机M1起动后才能起动。

图1-31 两台电动机的顺序控制电路
其工作过程如下：先合上电源开关QS。

M1先起动按下起动按钮SB2，接触器KM1通电并自锁，电动机M1起动运转。

M2后起动按下起动按钮SB4，接触器KM2通电自锁，电动机M2起动运转。

停止控制按下按钮SB3，电动机M2可单独停止。

若按下SB1，M1、M2同时停止。

由上可见，这个电路只有电动机M1起动后使KM1常开触点闭合并自锁。

才能允许电动机M2起动。

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任务二元器件
一、时间继电器
1．作用
是利用电磁原理与机械动作原理实现触点延时闭合或延时断开的自动控制电器。

2．分类
时间继电器按动作原理可分为机械式和电气式两大类，按延时方式可分为通电延时和断电延时两种。

空气阻尼式时间继电器结构简单、价格低廉，因此得到广泛应用。

3．基本结构
空气阻尼式时间继电器基本外形结构如图2-2所示。

它主要由电磁系统、延时机构和触点系统三部分组成，是利用空气阻尼原理获得延时的。

4．工作原理
如图2-3所示为JS7－A型空气阻尼式时间继电器的工作原理图。

5．图形及文字符号
时间继电器图形及文字符号如图2-4所示。

6．选用
时间继电器的选用应根据延时方式、延时精度、延时范围、触点形式、工作环境等因素确定采用时间继电器的型式。

若采用电磁机构时间继电压器，还应选择线圈的额定电压及额定电流。

二、行程开关
1．作用
行程开关又称限位开关或位置开关，是根据运动部件位置而切换电路的自动控制电器。

主要用于检测机械运动位置，将机械位移变为电信号，从而控制机械运动的运动方向、行程长短或改变运动状态。

2．基本结构
行程开关外形结构如图2-5（a）所示。

其内部基本结构如图2-5（b）所示。

3．工作原理
行程开关工作原理与控制按钮类似。

当生产机械上安装的档铁碰压行程开关按钮时，按钮向内运动，压迫弹簧，使常闭触点断开，常开触点闭合。

从而实现由机械运动转换为电信号的断开与接通。

当外界机械作用去除后，由于弹簧的反作用，触点自动恢复原来位置，常开触点断开，常闭触点闭合。

4．图形及文字符号
5．选用
行程开关选用时主要根据机械设备运动方式与安装位置、挡铁的形状、速度、工作力、工作行程、触点数量、及额定电压、额定电流等来选择。

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延边三角形降压起动控制电路
丫-△降压起动方法虽然简单方便,但由于起动转矩较小，应用受到一定的限制。

为了克服星—三角降压起动时转矩小的缺点，可采用延边三角形起动方法。

这种起动方法适用于定子绕组为特殊设计的异步电动机，例如J03系列它的定子绕组有九个接线头(通常的电动机定子绕组为六个接线头)。

见图3-10a。

起动时把定子三相绕组的一部分接成三角形，另一部分接成星形，使整个绕组接成见图3-10b电路。

由于该电路象一个三角形的三边延长以后的图形，所以称为延边三角形起动电路。

从图3-10b中可以看出星形接法部分的绕组，既是各相定子绕组的一部分，同时又兼作另一相定子绕组的降压绕组。

其优点是在U、V、W三相接入380V电源时，每相绕组上所承受的电压比三角形接法时的相电压要低，比星形接法时的相电压要高，起动转矩也大于星-三角降压起动时的转矩。

接成延边三角形时每相绕组的相电压、起动电流和起动转矩的大小，是根据每相绕组的两部分阻抗的比例〈称为抽头比〉的改变而变化的。

在实际应用中可根据不同的使用要求，选用不同的抽头比进行降压起动，待电动机起动旋转以后，再将绕组接成三角形。

见图3-10c。

使电动机在额定电压下正常运行。

三相笼型异步电动机定子绕组接成延边三角形降压起动的控制电路见图3-11。

工作原理如下：按起动按钮SB1，接触器KM1和KM3通电吸合，电动机定子绕组接成延边三角形起动，这时时间继电器KT也同时通电。

经过一定时间后，KT的常闭延时触点断开，使KM3线圈断电，而KT的常开延时闭合触点闭合，KM2通电吸合，定子绕组接成三角形正常旋转。

按下停止按钮SB2，各接触器均释放，电动机停转。

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