項(xiàng)目六電氣控制基礎(chǔ)電氣控制技術(shù)是以各類電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的傳動(dòng)裝置及相應(yīng)的控制系統(tǒng)為對(duì)象，以實(shí)行生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的控制技術(shù)。電動(dòng)機(jī)是生產(chǎn)中的原動(dòng)機(jī)，它是利用電磁感應(yīng)原理制成的，能將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能并拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械工作。任務(wù)一三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的檢測(cè)與維護(hù)學(xué)習(xí)目標(biāo)一、認(rèn)識(shí)常用三相異步電動(dòng)機(jī)

三相異步電動(dòng)機(jī)種類很多，但基本結(jié)構(gòu)相同，它主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，轉(zhuǎn)子又分為籠型和繞線轉(zhuǎn)子兩種。二．三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)分解圖三.定子部分

它是異步電動(dòng)機(jī)固定不動(dòng)的部分，由機(jī)座、定子鐵心和定子繞組等組成。機(jī)座是電動(dòng)機(jī)的外殼，起支撐作用，定子鐵心是電機(jī)磁路的一部分，一般用厚度為0.35～0.5㎜硅鋼片疊壓而成。硅鋼片表面涂有絕緣漆或生成的氧化膜是相互絕緣，這樣可以減少由于交變磁通而引起的渦流損耗。定子鐵心與定子繞組如圖1-3所示。機(jī)座由鑄鐵制成，表面鑄有凸筋，稱為散熱片，起散熱降溫作用。

定子鐵心片

定子鐵心嵌入定子的鐵心繞組四.轉(zhuǎn)子部分

轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，對(duì)外輸出機(jī)械能帶動(dòng)機(jī)械設(shè)備旋轉(zhuǎn)做功。轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸三部分組成。轉(zhuǎn)子鐵心是用硅鋼片疊壓成的圓柱體，其外圓周上沖有分布均勻的槽，用來(lái)嵌放轉(zhuǎn)子繞組，鐵心裝在轉(zhuǎn)軸上，如下圖所示。為了改善起動(dòng)和運(yùn)行性能，籠型轉(zhuǎn)子一般采用斜槽結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子鐵心、定子鐵心及它們之間的空氣隙構(gòu)成電機(jī)完整的磁路。端環(huán)導(dǎo)條風(fēng)扇（a）籠型銅條轉(zhuǎn)子（b)籠型鑄鋁轉(zhuǎn)子（c)繞線轉(zhuǎn)子（直線型結(jié)構(gòu)）五.三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

圖1-5所示為籠型異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)原理示意圖，在一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的馬蹄形磁鐵中間，放置一只可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的籠型短路線圈。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)馬蹄形磁鐵時(shí)，籠型轉(zhuǎn)子就會(huì)跟著一起旋轉(zhuǎn)。這是因?yàn)楫?dāng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其磁感線切割籠型轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體，在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，方向如圖1-6中所示。該電流又和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，驅(qū)動(dòng)籠型轉(zhuǎn)子隨著磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向而旋轉(zhuǎn)起來(lái)，這就是三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單旋轉(zhuǎn)原理。圖1-5籠型異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)原理示意圖

圖1-6籠型異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)原理圖實(shí)際使用中的異步電動(dòng)機(jī)其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)不是靠轉(zhuǎn)動(dòng)永久磁鐵來(lái)產(chǎn)生，它是通入三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的。下面分析三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的原理。在圖1-7所示的定子槽中嵌放三相對(duì)稱繞組U1U2、V1V2、W1W2，它們的空間電角度為120°，三相繞組連接成星形并分別通入三相對(duì)稱交流電流iu、iv、iw，各相電流在定子繞組中產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)，如圖1-8所示。假定電流為正時(shí)從繞組首端流入，為負(fù)時(shí)從首端流出。圖1-7定子三相繞組結(jié)構(gòu)示意圖六、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速七、轉(zhuǎn)差率八、定子繞組的連接電動(dòng)機(jī)三相定子繞組的結(jié)構(gòu)是完全對(duì)稱的，首端為U1、V1、W1，末端為U2、V2、W2，按規(guī)定連接于機(jī)座外部的接線盒內(nèi)，如圖所示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求電動(dòng)機(jī)出廠時(shí)已連接成星形（Y）或三角形（△），并在銘牌上標(biāo)注了連接方式。將U1、V1、W1分別與電源線L1、L2、L3連接，電動(dòng)機(jī)即可運(yùn)行。（a）Y（星形）接法（b）

△（三角形）接法總結(jié)：橫星豎角

電動(dòng)機(jī)的銘牌標(biāo)明了該電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，是選擇、安裝、使用和修理電動(dòng)機(jī)的重要依據(jù)，如圖所示是YE3-100L-2型三相異步電動(dòng)的銘牌，各數(shù)據(jù)的含義如下。九．電動(dòng)機(jī)的銘牌（1）型號(hào)的含義

電動(dòng)機(jī)類型的含義。Y—Y系列普通異步電動(dòng)機(jī)；W—戶外；F—化工防腐；Z—冶金起重；D—多速；B—防爆；R—繞線式。（2）接法三相異步電動(dòng)定子繞組有星形(Y)或三角形(△)兩種。采用哪種接法，出廠時(shí)在銘牌上標(biāo)明。我國(guó)規(guī)定，4KW及以上電動(dòng)機(jī)采用△接法。（3）額定電壓UN（V）額定電壓是指電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)加到定子繞組上的線電壓。常用中小功率電動(dòng)機(jī)額定電壓為380V。十.電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)值計(jì)算十一.電動(dòng)機(jī)的損耗與效率任務(wù)二

常用低壓電器的認(rèn)識(shí)與檢測(cè)學(xué)習(xí)目標(biāo)

低壓電器是指工作在交流電壓小于1200V、直流電壓小于1500V的電路中，起接通、斷開、控制、保護(hù)或調(diào)節(jié)作用的電器元件。1．按鈕

按鈕是一種手動(dòng)操作并具有自動(dòng)復(fù)位功能的控制開關(guān)，其觸點(diǎn)允許通過(guò)的電流較小，一般不超過(guò)5A。按鈕連接在控制電路中發(fā)號(hào)施令（稱為主令電器），發(fā)出控制接觸器、繼電器等線圈回路的“指令”，再由它們?nèi)タ刂浦麟娐返耐〝唷⒐δ苻D(zhuǎn)換或電氣聯(lián)鎖。2．熔斷器

熔斷器俗稱保險(xiǎn)，串聯(lián)在供配電系統(tǒng)和電氣設(shè)備控制系統(tǒng)中用于短路保護(hù)，在照明和電熱電路中也可用于過(guò)載保護(hù)。

常用的熔斷器按結(jié)構(gòu)可分為插入式、有填料螺旋式、有填料封閉管式、無(wú)填料封閉管式等。常用熔斷器的外形如圖3-3所示。（1）熔斷器的結(jié)構(gòu)

熔體（熔芯）是熔斷器的主體，它是用低熔點(diǎn)的合金絲或金屬薄片制成。正常情況下，串聯(lián)在電路中的熔體相當(dāng)于一根導(dǎo)線。當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過(guò)載時(shí)，流過(guò)熔體的電流增大、溫度升高，當(dāng)熔體的溫度達(dá)到它的熔化溫度時(shí)，熔體就會(huì)自行熔斷，切斷故障電路，起到保護(hù)電路的作用。螺旋式熔斷器安裝時(shí)需使電源進(jìn)線接在下接線座上，負(fù)載線接在上接線座上。

RT28系列導(dǎo)軌安裝式熔斷器，帶熔芯熔斷信號(hào)燈（氖燈和電阻組成）裝置，熔芯熔斷其信號(hào)燈熄滅。RL系列螺旋式熔斷器是有填料封閉管式，當(dāng)熔體熔斷時(shí)，石英砂填料起熄滅電弧的作用，同時(shí)可以透過(guò)瓷帽上的玻璃窗口看到指示件彈出，表示熔斷器已經(jīng)熔斷。3．熱繼電器

熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)推動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)使常閉觸點(diǎn)斷開的保護(hù)電器。它主要用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)、斷相保護(hù)和電流不平衡運(yùn)行保護(hù)，也用于其他電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。

生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用最多的是雙金屬片式熱繼電器。用于電動(dòng)機(jī)保護(hù)的主要是三相熱繼電器，它包括帶斷相保護(hù)裝置的和不帶斷相保護(hù)裝置的。常用熱繼電器的外形如圖3-5所示。（1）熱繼電器的結(jié)構(gòu)、原理與符號(hào)JRl6系列熱繼電器的結(jié)構(gòu)、原理與符號(hào)如圖3-6所示。使用時(shí)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)和額定電流的大小調(diào)節(jié)整定電流調(diào)節(jié)旋鈕到適當(dāng)?shù)闹?。熱繼電器電流整定原則如下。1）一般情況下，熱元件的整定電流為電動(dòng)機(jī)額定電流的0.95～1.05倍。2）如果電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的是沖擊性負(fù)載或啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，熱繼電器的整定電流值可取電動(dòng)機(jī)額定電流的1.1~1.5倍。3）如果電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力較差，其整定電流可取電動(dòng)機(jī)額定電流的0.6~0.8倍。

將三相熱元件分別與電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組串聯(lián)，常閉觸頭串接在控制電路的接觸器線圈回路中。電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過(guò)熱元件上的電流小于動(dòng)作電流，雙金屬片彎曲的位移不能使熱繼電器動(dòng)作。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，通過(guò)熱元件的電流增大，超過(guò)熱繼電器的整定電流（動(dòng)作電流）時(shí)，雙金屬片彎曲的位移足夠大，推動(dòng)導(dǎo)板使觸點(diǎn)動(dòng)作，即常閉觸頭斷開，使接觸器線圈斷電，切斷電源起到保護(hù)作用。當(dāng)雙金屬片熱元件冷卻恢復(fù)原位后，常閉觸點(diǎn)有的可自動(dòng)復(fù)位，有的需要按下復(fù)位按鈕手動(dòng)復(fù)位。4．低壓斷路器

低壓斷路器俗稱自動(dòng)空氣開關(guān)或自動(dòng)空氣斷路器，簡(jiǎn)稱斷路器，是低壓配電系統(tǒng)和電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的配電電器，兼具控制與保護(hù)功能，一般用于不頻繁地接通和斷開電路。當(dāng)電路發(fā)生短路、過(guò)載或失壓等故障時(shí)，能自動(dòng)切斷故障電路，保護(hù)線路和電氣設(shè)備。（1）DZ47小型斷路器銘牌含義DZ47-63小型斷路器可用于交流保護(hù)、配電電路中，其額定工作電壓至400V，額定電流至63A，額定短路分?jǐn)嗄芰Σ怀^(guò)6000A。銘牌含義如圖3-8所示。圖3-10所示是斷路器的工作原理簡(jiǎn)圖與符號(hào)。5．交流接觸器接觸器是電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種開關(guān)電器，用來(lái)頻繁地通、斷交直流主電路和大容量控制電路，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制，具有失壓（零壓）和欠壓保護(hù)功能。主要用于控制電動(dòng)機(jī)和電熱設(shè)備等。常用的電磁式交流接觸器如圖3-11所示。（1）交流接觸器的結(jié)構(gòu)、原理與符號(hào)如圖3-12所示是電磁式交流接觸器的結(jié)構(gòu)與符號(hào)，它主要由電磁系統(tǒng)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧裝置及輔助部件等組成。

交流接觸器的鐵芯一般采用E形硅鋼片疊壓而成，同時(shí)裝有起減振和降噪作用的短路環(huán)。

3．低壓電器的檢測(cè)觀看相關(guān)視頻任務(wù)三三相異步電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)行控制電路安裝與調(diào)試學(xué)習(xí)目標(biāo)生產(chǎn)中許多機(jī)械設(shè)備的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)通常要連續(xù)運(yùn)行，如水泵電動(dòng)機(jī)，車床主軸電動(dòng)機(jī)等，這就需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行控制；也有生產(chǎn)機(jī)械的某些運(yùn)動(dòng)部件不需要電動(dòng)機(jī)連續(xù)拖動(dòng)，如電動(dòng)葫蘆的起重電動(dòng)機(jī)、車床拖板箱快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)以及機(jī)械設(shè)備的調(diào)試等只需電動(dòng)機(jī)短時(shí)、斷續(xù)工作，這就需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制。

點(diǎn)動(dòng)控制電路是用按鈕、接觸器控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)最簡(jiǎn)單的控制線路，按照電路圖的繪制原則,電路如圖一、電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制電路電路接線圖2．電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行控制電路它是在點(diǎn)動(dòng)控制線路的啟動(dòng)按鈕SB1的兩端并聯(lián)了接觸器KM的一對(duì)常開輔助觸頭，并串聯(lián)了一個(gè)停止按鈕SB2。在要求電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后能連續(xù)運(yùn)行，應(yīng)采用如圖所示的接觸器自鎖控制線路。2．電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行過(guò)載保護(hù)控制線路

在電動(dòng)機(jī)控制線路中，熔斷器FU只能作短路保護(hù)。實(shí)踐中還必須對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，通常用熱繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。如圖所示是電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行過(guò)載保護(hù)控制線路，它是在上圖的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)熱繼電器FR，把熱元件串接在三相主電路中，把常閉觸頭串接在控制電路中。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載或其他原因使電流超過(guò)額定值并經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，串接在主電路中的熱元件因受熱發(fā)生彎曲，推動(dòng)導(dǎo)板使串接在控制電路中的常閉觸頭分?jǐn)?，使接觸器KM線圈失電，切斷主電路，電動(dòng)機(jī)M停轉(zhuǎn)，達(dá)到了過(guò)載保護(hù)的目的。電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行過(guò)載保護(hù)控制線路接線圖3．連續(xù)與點(diǎn)動(dòng)混合控制單向運(yùn)行線路機(jī)床設(shè)備在正常工作時(shí)，一般需要電動(dòng)機(jī)處在連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。但在試車或調(diào)整刀具與工件的相對(duì)位置時(shí)，又需要電動(dòng)機(jī)能點(diǎn)動(dòng)控制，連續(xù)與點(diǎn)動(dòng)混合控制線路能滿足這種工藝要求，電路如圖3-18所示。圖中按下起動(dòng)按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行。SB3為復(fù)合按鈕，它的常閉觸點(diǎn)與自鎖觸點(diǎn)串聯(lián)，按下SB3，SB3的常閉觸點(diǎn)斷開自鎖電路，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。任務(wù)四接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制電路的安裝與調(diào)試學(xué)習(xí)目標(biāo)1．開啟式負(fù)荷開關(guān)

HK系列開啟式負(fù)荷開關(guān)由刀開關(guān)和熔斷器組合而成，又稱為瓷底膠蓋刀開關(guān)，簡(jiǎn)稱閘刀開關(guān)。它適用于照明、電熱設(shè)備及小容量電動(dòng)機(jī)控制線路中，供手動(dòng)不頻繁地接通和分?jǐn)嚯娐罚⑵鸲搪繁Ｗo(hù)。（2）型號(hào)含義一．低壓刀開關(guān)2.組合開關(guān)圖4-3所示是HZ10系列組合開關(guān)的外形、結(jié)構(gòu)與符號(hào)，手柄帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)90°帶動(dòng)三個(gè)動(dòng)觸頭分別與三對(duì)靜觸頭接通或分?jǐn)嚯娐贰２僮鳈C(jī)構(gòu)采用儲(chǔ)能扭簧，使觸頭快速閉合或分?jǐn)?，提高了開關(guān)的通斷能力。（2）組合開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖4-3所示為HZ10系列組合開關(guān)的外形、結(jié)構(gòu)與符號(hào)。組合開關(guān)中有一類專為控制小容量三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，如早期的HZ3-133型組合開關(guān)，現(xiàn)在改進(jìn)型產(chǎn)品為HY2系列、HZ5D系列及KO3系列等，這類開關(guān)俗稱倒順開關(guān)或可逆轉(zhuǎn)換開關(guān)。KO3系列倒順開關(guān)的外形、結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖4-4所示。3、倒順開關(guān)1．倒順開關(guān)正反轉(zhuǎn)控制電路當(dāng)改變通入電動(dòng)機(jī)定子繞組的三相電源相序，即對(duì)調(diào)接入電動(dòng)機(jī)三相電源進(jìn)線中的任意兩相接線時(shí)，電動(dòng)機(jī)就可以反轉(zhuǎn)二．三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路倒順開關(guān)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)是手動(dòng)控制，在頻繁換向和遠(yuǎn)距離控制時(shí)，并不適合。生產(chǎn)實(shí)踐中常用接觸器完成電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。2．接觸器控制的基本正反轉(zhuǎn)電路如圖所示是接觸器控制的基本正反轉(zhuǎn)電路，KM1為正轉(zhuǎn)接觸器，KM2為反轉(zhuǎn)接觸器，它們的主觸頭所接通的電源相序不同。KM1按L1-U，L2-V，L3-W相序接通電動(dòng)機(jī)的繞組；KM2則按L1-W，L2-V，L3-U相序接通電動(dòng)機(jī)的繞組，實(shí)現(xiàn)換相以完成電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制?？刂齐娐酚蓛蓷l起動(dòng)電路并聯(lián)，一條是由按鈕SB1控制KM1線圈組成的正轉(zhuǎn)起動(dòng)控制電路；另一條是由按鈕SB2控制KM2線圈組成的反轉(zhuǎn)起動(dòng)控制電路，這兩條起動(dòng)電路共用停止按鈕等。3．接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制電路基本正反轉(zhuǎn)控制電路應(yīng)按“起動(dòng)—停止—反轉(zhuǎn)”操作，如操作失誤將使KM1和KM2的主觸點(diǎn)同時(shí)閉合，造成兩相電源（如Ll相和L3相）短路事故。為了避免KM1和KM2同時(shí)得電動(dòng)作，在正、反轉(zhuǎn)起動(dòng)控制電路中分別串接對(duì)方接觸器的輔助常閉觸點(diǎn)，構(gòu)成接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制電路圖，如圖4-6b所示。這樣，當(dāng)一個(gè)接觸器得電動(dòng)作時(shí)，它的輔助常閉觸點(diǎn)使另一個(gè)接觸器無(wú)法得電動(dòng)作，接觸器間這種相互制約的作用叫接觸器聯(lián)鎖（或互鎖），實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖作用的輔助常閉觸點(diǎn)稱為聯(lián)鎖觸點(diǎn)（或互鎖觸點(diǎn)），聯(lián)鎖符號(hào)用“▽”表示。