电气控制技术(第1章)
电气控制技术
电路的工作原理是： 操作倒顺开关QS，把手柄板至“顺”的位置时，QS的触点往上 接通，电动机与电源的连接相序为L1—D1、L2—D2、L3—D3电动机 正转运行；当把手柄板至“倒”的位置时，QS的触点往下接通，电动机 与电源的连接相序为L1—D2、L2—D1、L3—D3电动机反转运行；当 把手柄板至“停”的位置时，QS的触点断开，电动机断电停止。
1.2三相异步电动机直接启动控制电路
1.2.1三相异步电动机的启动问题
三相异步电动机的启动过程是指三相异步电动机从接入电网开始 转动时起，到达额定转速为止这一段过程。
三相异步电动机在启动时启动转矩并不大，但定子绕组中的电流增
大为额定电流的4～7倍。这么大的启动电流将带来下述不良后果。 （1）启动电流过大造成电压损失过大，使电动机启动转矩下降。同 时可造成影响连接在电网上的其他设备的正常运行。 （2）使电动机绕组发热，绝缘老化，从而缩短了电动机的使用寿命。 （3）造成过流保护装置误动作。 因此：三相异步电动机的启动控制方式有两种： 一种是直接启动控
异步电动机的转矩与定子电压的平方成正比。因此， 改变异步电动机的定子电压也就是改变电动机的转矩和机械 特性，从而实现调速，这是一种比较简单的方法。特别是晶 闸管技术的发展使 交流调压调速电路得到广泛应用。
1.4.3变磁极调速控制电路
电机与电气控制技术第一章习题解答
《电机与电气控制技术》第2版习 题 解 答第一章 变压器1-1 在分析变压器时，对于变压器的正弦量电压、电流、磁通、感应电动势的正方向是如何规定的？答：在分析变压器运行时，上述正弦量的正方向规定如下：1）电源电压正方向与其电流正方向采用关联方向，即两者正方向一致；2）绕组电流正方向与所建立的磁通正方向符合右手螺旋定则；3）由交变磁通产生的感应电动势，两者的正方向符合右手螺旋定则。
1-2 变压器中的主磁通和漏磁通的性质和作用是什么？答：变压器一次绕组流过正弦交流电流，产生正弦交流磁通，该磁通绝大部分沿变压器铁心闭合且与一、二次绕组同时交链，这部分磁通为主磁通；而另有很少的一部分磁通只与一次绕组交链，且主要经非磁性材料闭合，不只二次绕组交链的磁通为一次绕组的漏磁通。
主磁通为工作磁通，漏磁通为非工作磁通。
1-3 变压器空载运行时，空载电流为何很小？答：变压器空载运行时，空载电流主要用来建立主磁通，由于空载运行时没有输出功率，仅存在空载损耗即变压器的铁心损耗，故空载电流仅为额定电流的0.02~0.1。
1-4 一台单相变压器，额定电压为220V/110V ，如果将二次侧误接在220V 电源上，对变压器有何影响？答：单相变压器，额定电压为220V/110V ，额定电压是根据变压器的绝缘强度和允许发热条件而规定的绕组正常工作电压值，说明该单相变压器二次侧绕组正常工作电压值为110V ，现将二次侧误接在220V 电源上，首先220V 电源电压大大超过其110V 的正常工作电压值，二次侧绝缘强度不够有可能使绝缘击穿而损坏。
另一方面该单相变压器为一台降压变压器，一次绕组匝数N 1=2N 2，接法正确时U 1=220=4.44fN 1φ m ,误接时220=4.44fN 2φ' m ，则误接时φ' m =2φ'm ，致使铁心饱和，工作在磁化曲线的饱和段，致使励磁电流激增，既便在空载情况下，电流也大增，将使绕组发热而烧坏。
第1章 电气控制基础知识
（二）继电器的种类及其特点 1、电磁式继电器：结构与接触器类似。 、电磁式继电器：结构与接触器类似。 结构一样， 结构一样，动作灵 电流继电器——线圈匝数少、导线粗 线圈匝数少、 电流继电器 线圈匝数少 接点容量小， 敏、接点容量小，且 电压继电器——线圈匝数多、导线细 线圈匝数多、 电压继电器 线圈匝数多 一个接点。 只有 一个接点。 中间继电器——接点容量大且数量多。起中间放大和转换小继电器 中间继电器 接点容量大且数量多。 接点容量大且数量多 接点数量和容量的作用。 接点数量和容量的作用。 2、磁电式继电器：结构与电流表类似。灵敏度高，能反映信号的 、磁电式继电器：结构与电流表类似。灵敏度高， 极性，接点容量小，常用于微弱信号的检测。 极性，接点容量小，常用于微弱信号的检测。 3、时间继电器：指继电器通电（或断电）到其触点动作有一些延 、时间继电器：指继电器通电（或断电） 不是同步！ 时，不是同步！ 电磁式（铜套阻尼式） 靠铜套延时， 电磁式（铜套阻尼式）——靠铜套延时，仅有断电延时，延时误差 靠铜套延时 仅有断电延时， 仅延时几秒。 大，仅延时几秒。 空气阻尼式——靠气囊延时，延时误差大，可延时几秒到几分。 靠气囊延时， 空气阻尼式 靠气囊延时 延时误差大，可延时几秒到几分。 电动机式——靠齿轮变速延时，体积大、价格高，延时准确，可延 靠齿轮变速延时， 电动机式 靠齿轮变速延时 体积大、价格高，延时准确， 时几秒到几个小时。 时几秒到几个小时。 半导体式——靠电容充、放电延时，体积小、价格低，延时准确， 靠电容充、 半导体式 靠电容充 放电延时，体积小、价格低，延时准确， 可延时几秒到几小时。 可延时几秒到几小时。
第一章 电气控制基础知识
本章主要学习常用低压电器的结构、 本章主要学习常用低压电器的结构、 工作原理和电器控制线路的组成,为后面 工作原理和电器控制线路的组成 为后面 学习PLC打下一些理论基础。 打下一些理论基础。 学习 打下一些理论基础
电气控制与PLC应用技术第一章答案
一：填空题1.1 刀开关在安装时，手柄要(向上)不得(倒装或平装),避免由于重力自动下降，引起误动合闸。
接线时，应将(电源线)接在刀开关上端,(负载线)接在开关下端。
1.2 转换开关由(触头座),(凸轮), (转轴),定位机构(螺杆)、(手柄)及外壳等部分组成。
1.3 螺旋式熔断器在装接使用时，(电源线)应当接在下接线端，_负载线_接到上接线端。
1.4 自动空气开关又称(自动空气断路器)，其热脱扣器做(过载)保护用，电磁脱口机构做（短路）保护用，欠电压脱扣器做（断路）保护用。
1.5 接触器按其主触点通过电流的种类不同可分为(直流接触器)和(交流接触器)接触器两种。
1.6 交流接触器由(电磁机构)、(触头闭合),(灭弧装置)及其他部件等四部分组成。
1.7 热继电器是利用电流的(热)效应而动作的，它的发热元件应(串联)于电动机电源回路中。
1.8 电压继电器按动作电压值的不同，有(过电压),(欠电压)和(零电压)之分。
1.9 中间继电器的结构和原理与(交流接触器)相同，故也称为(辅助)继电器，其各对触头允许通过额定电流一般为(10)安。
1.10电流继电器的吸引线圈应(串联)在主电路中。
欠电流继电器在主电路通过正常工作电流时，动铁芯已经被(吸合),当主电路的电流(下降至)其整定电流时，动铁芯才被(释放)。
电流继电器的文字符号是(KA)。
二：判断题（正确的打√，错误的打×）1.11 刀开关铁壳开关组合开关的额定电流要大于实际电路电流。
（R ）1.12 刀开关若带负载操作时，其动作越慢越好。
（F）1.13 选择刀开关时，刀开关的额定电压应大于或等于线路的额定电压，额定电流应大于或等于线路的额定电流。
（R）1.14 熔断器应用于低压配电系统及用电设备中，作为短路和过电流保护，使用时并接在被保护电路中。
（F）1.15 中间继电器有时可控制大容量电动机的启停。
（F）1.16 交流接触器除通断电路外，还具备短路和过载保护作用。
机床电气控制技术第一章-(2)
动分： 延时断开的动分触点
记忆方法：
f
f
假想：作用力从弧顶指向弧心，其最终效果是使触头闭合还是 使触头断开，再在其前面加上“延时”二字。而动分还是动合， 由触头的画法（张开还是闭合）决定。
小结
▲电气传动自动化；▲仪表自动化 速度调节（调速）
1.电气传动（拖动） ★的基本要求
1、 掌握电气自动控制的基本原理； 2、 能读懂一般机床电气控制电路图； 3、 掌握晶闸管直流电气传动的基本原理； 4、 懂得PLC的工作原理，具有一定的实际使用能力。
常用低压电器
一．开关电器和熔断器
1． 三级开关（三级断路器）：通-断两态
＊三级（高压）隔离开关 ＊三级（高压）负荷开关
▲继电器、接触器控制：有触点控制。 ▲顺序控制器：继电器和半导体元件综合应用的控制装置 ▲可编程序控制器（PLC:Programmable Logic Controller:可编程序
逻辑控制器）： ▲ 数控机床：高效率、高精度、高柔性。是当前机床自动化
的理想形式 ▲ CAD,CAM CAQ（计算机辅助质量检测）CIMS （计算机集成
动作： 线圈通电，吸合： （常开）触头闭合（动合），断开的电路被接通； （常闭）触头断开（动断），接通的电路被分断。 线圈电压：50Hz, 220V; 50Hz, 380V.
三．按钮、行程开关
主令电器：发出指令去控制接触器或其它电器电磁机构的线圈 使电路通、断
1．按钮 特点：自动复位
动合 动分 先断后合
优点： 缺点： ★ 交流传动（调速）
优点： 缺点： 主要技术：交流变频调速技术（变频器）； 矢量控制技术。
SCR 晶闸管（可控硅）； GTR 功率晶体管； SPWM正弦脉冲宽度调制； DSP 数字信号处理器 IGBT 绝缘门极晶体管（绝缘栅双极性晶体管） IPM 智能化功率模块
工厂电气控制技术第一章的习题参考答案
第一章继电接触逻辑控制基础习题参考答案一、何谓电磁式电器的吸力特性与反力特性？为什么两者配合应尽量靠近？解：与气隙δ（衔铁与静铁心之间空气间吸力特性是指电磁机构在吸动过程中，电磁吸力Fat隙）的变化关系曲线。
反力特性是指电磁机构在吸动过程中，反作用力（包括弹簧力、衔铁自身重力、摩擦阻力）Fr与气隙δ的变化关系曲线。
为了使电磁机构能正常工作，其吸力特性与反力特性配合必须得当。
在吸合过程中，其吸力特性位于反力特性上方，保证可靠吸合；若衔铁不能吸合，或衔铁频繁动作，除了设备无法正常工作外，交流电磁线圈很可能因电流过大而烧毁。
在释放过程中，吸力特性位于反力特性下方。
保证可靠释放。
二、单相交流电磁铁短路环断裂或脱落后，工作中会出现什么故障？为什么？解：电磁铁的吸引线圈通电时，会出现衔铁发出振动或较大的噪声。
这时因为，当流过吸引线圈的单相交流电流减小时，会使吸力下降，当吸力小于反力时，衔铁与静铁心释放。
当流过吸引线圈的单相交流电流增大时，会使吸力上升，当吸力大于反力时，衔铁与静铁心吸合。
如此周而复始引起振动或较大的噪声。
三、触头设计成双断口桥式结构的原因是什么？解：触头设计成桥式双断口触点是为了提供灭弧能力。
将电弧分成两段，以提高电弧的起弧电压；同时利用两段电弧的相互排斥的电磁力将电弧向外侧拉长，以增大电弧与冷空气的接触面，迅速散热而灭弧。
见教材第7页的图1-6所示。
四、交流接触器在衔铁吸合前线圈中为什么会产生很大的电流？解：交流接触器的线圈是可等效为一个电感和电阻串联，铁心越大，电感量越大。
则感抗越大。
在吸合前,由于铁心与衔铁不吸合，磁阻很大,电感量就小，阻抗就小，所以电流大。
当铁心和衔铁吸合后，磁阻小，电感量增大，感抗增大，所以电流小。
直流接触器通的是直流电流，电感在直流电流下近似于短路。
线圈的直流电阻很大，电流变化不大。
五、从结构、性能及故障形式等方面说明交流接触器与直流接触器的主要区别是什么？解：结构方面：两者的组成部分一样。
授课教案(电气控制技术)
7、典型调速控制电路分析(与降压启动对比，两者的实质有何不同)
（详见PPT）
8、布置作业。
教案
第4课次
项目（章节）
单元1：三相异步电动机拖动电路分析
项目5：三相异步电动机的制动控制
项目6：C650卧式车床电气控制线路分析与故障诊断
学时
4
教学目标
1)掌握三相异步电动机的制动方法;
2）能熟练分析C650车床的电气线路工作原理；
3、画出下列电气元件的图形符号，并标出其文字符号:
(1）熔断器；(2）热继电器的动断触点;（3）热继电器的热元件；(4）接触器的线圈；（5)断路器.
课后小结
教学过程
（可续页）
1、新学期第一次课，首先介绍电气控制技术的发展现状、本课程的性质和任务、学习本课程可以掌握哪些能力,本课程的考核方式。
2、通过工业和日常生活中的典型应用，引入三相异步电机的启保控.
（a)S7-200的扩展规则是什么？；
(b）S7—200如何运行的？;
（c）什么是软元件?S7—200有哪些软元件?
（d）S7-200的寻址方式有哪几种？
2、通过工业生产要求,引出PLC控制。
图3—1 PLC改造启保停控制电路
3、PLC输入软件与仿真软件介绍
4、结合PLC仿真软件讲解基本输入输出指令。
课后小结
教学过程
（可续页）
1、复习：
（a）几种常几降压启动电路对比；
（b）电气调速的方式；
（c）电气调速电路分析。
2、通过工业生产要求,引出制动控制。
3、常用制动控制方式介绍
（详见PPT）
4、常用继电器介绍，通过图片、动画介绍原理、分类、选用.
4、典型电气制动控制电路分析
2.电器控制-第一章
主触头 动铁心
常开吸辅引助线触圈头 静铁心
交流接触器结构图
一、接触器的结构及工作原理
交流接触器结构示意图 1-动触头 2-静触头 3-衔铁 4-弹簧 5-线圈 6-铁心 7-垫毡 8-触头弹簧 9-灭弧罩 10-触头压力弹簧
1.电磁机构——将电磁能转换为机械能并带动触头动作。
灭弧装置 -----熄灭电弧
※ 工作原理： 当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电
磁吸力吸引衔铁，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开 触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁力消失，衔 铁在释放弹簧的作用下降放，使触点复原，即常开触点断开， 常闭触点闭合。
一、接触器的结构及工作原理
触头系统
按原始状态分：常开触头、常闭触头 按动作时间分：延时触头、瞬动触头
延时机构 -----由气室、传动机构组成
通电延时型空气式时间继电器结构与动作原理
出气孔
进气孔 调节螺钉
橡皮膜
延时触头
释放弹簧 反力弹簧
动铁心
静铁心
活塞 线 圈
杠杆 瞬动触头
通电延时型空气式时间继电器结构和动作原理
断电延时型空气式时间继电器结构和动作原理
按动 作原 理分
电磁式继电器 电压 感应式继电器 电流
电动式继电器
电子式继电器
速度继电器
热继电器
压力继电器
用 控制用 途 保护用
3. 特性： 继电特性曲线
4. 参数： 返回系数 （K=x1/x2) 吸合时间 (从线圈接受信号到衔铁完全吸合所需时间） 释放时间 （从线圈失电到衔铁完全释放所需时间）
KT KT
KT KT
KT
KT
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第1章 常用控制电器
常用的灭弧方法
• 1．电动力灭弧
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第1章 常用控制电器
简而言之： 电器就是一种能控制电的工具
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第1章 常用控制电器
二、控制电器
• 控制电器能对电能进行分配、控制和 调节。
• 由控制电器组成的自动控制系统，称 为继电接触控制系统。
• 我们通常把工作电压在1200V以下的电 器称为低压电器。
• 控制电器主要是低压电器。
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电后闭合的触头叫常开触头； 常闭触头：原始状态时闭合，线圈通
电后断开的触头叫常闭触头。 常开触头又叫动合触头； 常闭触头又叫动断触头。
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第1章 常用控制电器
主触头通常用常开触头(点); 辅助触头既可用常开触头也可用常闭
触头。
动触头：随衔铁运动而运动的触头; 静触头：不作相对运动的触头。
式中：
h RDK RJT
R DK --- 断开或截止时，执行电路的电阻值
R JT --- 接通或导通时，执行电路的电阻值
对于有触点电器 对于无触点电器
h 1010 ~ 1014 h 104 ~ 107
混合电器 h 介于二者之间
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第1章 常用控制电器
第二节 电磁式控制电器的工作原理
2．磁吹灭弧
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1-磁吹线圈 2-绝缘套 3-铁心 4-引弧角 5-导磁夹板 6-灭弧罩 7-动触点 8-静触点
第1章 常用控制电器
3．灭弧栅
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第1章 常用控制电器
4.窄缝灭弧
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第1章 常用控制电器
第三节 接触器
接触器，是一种用来自动接通或断开 大电流电路的电器。它可以频繁地接通或 分断交直流电路，并可实现远距离控制。 其主要控制对象是电动机，也可用于电热 设备、电焊机、电容器组等其它负载。它 还具有低电压释放保护功能，接触器具有 控制容量大、过载能力强、寿命长、设备 简单经济等特点，是电力拖动自动控制线 路中使用最广泛的电器元件。
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第1章 常用控制电器
五、电器触点
• 有触点电器 电器通断的执行功能由触点来实现。
• 无触点电器 电器通断的执行功能不是由触点结构 来实现，而是根据开关元件输出信号 的高低电平来实现。
• 混合式电器 有触点和无触点结合的电器。
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第1章 常用控制电器
在执行通断任务的转换过程中， 引入转换深度的概念
第1章 常用控制电器
1．直流电磁机构的电磁吸力特性 （二次曲线 ） 2．交流电磁机构的电磁吸力特性 3．反力特性
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第1章 常用控制电器
单相交流电磁机构要防止抖动
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1 - 衔铁
2 - 铁芯
3 - 线圈绕组 4 - 短路环
第1章 常用控制电器
三、电器的触头系统
触头是电器的执行部分，起接通 和分断电路的作用。触头也叫触点。 触头的结构形式很多，按其所控制的 电路可分为主触头和辅助触头。主触 头用于接通或断开主电路，允许通过 较大的电流；辅助触头用于接通或断 开控制电路或信号电路，只能通过较 小的电流。
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第1章 常用控制电器
触头按其原始状态可分为 常开触头：原始状态时断开，线圈通
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第1章 常用控制电器
交流接触器 1．结构
➢触头系统：主触头、辅助触头 常开触头（动合触头） 常闭触头（动断触头）
➢电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用 弹簧 ➢灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧
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第1章 常用控制电器
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1一灭弧罩 2一触头压力弹簧片 3一主触头 4一反作用弹簧 5一线圈 6一短路环 7一静铁心 8一弹簧 9一动铁心 10一辅助常开触头
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第1章 常用控制电器
触头按其结构形式a. b-桥式来自点Page: 18/110
c.--指形触点
第1章 常用控制电器
四、电弧的产生及灭弧方法 在大气中开断电路时，如果被开断电路的
电流超过某一数值，开断后加在触头间隙(或称 弧隙)两端电压超过某一数值时，触头间隙中就 会产生电弧。
第1章 常用控制电器
第一章 常用控制电器
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第1章 常用控制电器
第一节 概述
一、电器的定义
电器是一种能根据外界的信号和 要求，手动或自动地接通或断开电路， 断续或连续地改变电路参数以实现电 路或非电对象的切换、控制、保护、 检测、变换和调节用的电气设备。
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第1章 常用控制电器
感测部分 执行部分
电磁机构 触头系统
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第1章 常用控制电器
一、电磁机构
• 主要作用是将电磁能量转换成机械能量， 带动触头动作，接通或分断电路。
1．常用的磁路结构 常用的磁路结构如图 1-1所示。
2．吸引线圈 吸引线圈的作用是将电能 转换成磁场能量。
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第1章 常用控制电器
• 1一衔铁 • 2一铁心
• 3一吸引线圈
衔铁沿棱角转动的 拍合式铁心
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衔铁沿轴转动的 拍合式铁心
双E型直动式铁心
第1章 常用控制电器
二、电磁吸力与吸力特性
电磁式电器是根据电磁铁的基 本原理而设计，电磁吸力是影响其 可靠工作的一个重要参数。
FX
S 2 2
I 2N 2
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11一辅助常闭触头
第1章 常用控制电器
灭弧装置 常闭辅助触头
主触头 动铁心
常开吸辅引助线触圈头 静铁心
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交流接触器结构图
第1章 常用控制电器
2．工作原理
线圈加额定电压， 衔铁吸合，常闭触 头断开，常开触头 闭合；线圈电压消 失，触头恢复常态。 为防止铁心振动， 需加短路 环。
第1章 常用控制电器
三、电器分类 控制电器的用途广泛，职能多
样，因而品种规格繁多，工作原理 各异，常用分类方法有：
操作方式 使用场合 原理结构
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第1章 常用控制电器
四、电器的作用
• 控制 • 保护 • 测量 • 调节 • 指示 • 转换
常用低压电器的主 要种类和用途如
表1-1所示