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1、精品齐鲁行业资料 欢迎下载 赵鲁宾编辑项目实训教材 继电接触器控制系统的设计与施工(电镀流水线项目)自编教材台州职业技术学院电气工程系第一章电镀流水线控制系统基本情况介绍第一节 简易电镀流水线基本情况介绍1.1.1项目基础设施电动葫芦装置基本情况介绍简易电镀流水线继电接触器控制系统课题是基于电气系综合实训室电动葫芦实训装置的基础电力拖动设备而编写而成的，电动葫芦实训装置是我系电气综合实训的学生训练装置，它可以模拟电镀游水线、工业机械手、自动往返小车等多种机械的运动特点。可以进行继电控制实训、PLC控制实训和ZEN控制实训等。电动葫芦经过改造后也可用于装配生产线、涂装生产线和电镀流水线等。附图1
2、1为电动葫芦在电机装配线和涂装生产线上的应用实例。1.1.2 简易电镀流水线基本工艺介绍电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中以被镀基体金属为阴极通过电解作用使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来形成镀层的一种表面加工方法。镀层性能不同于基体金属具有新的特征。根据镀层的功能分为防护性镀层装饰性镀层及其它功能性镀层。一、电镀工艺流程简介电镀是一种用电解方法沉积具有所需形态的镀层的过程，它是一种较复杂的工艺，既起到保护首饰金属表面的作用，又可使金属首饰表面更加美观。电镀的基本过程（以镀金为例）是将需要镀材料浸在金属盐（如氰化金钾）的溶液中作为阴极。金属金板作为阳极，接通直流电源后，在需镀材料上
3、就会沉积出金属金镀层。对电镀层的基本质量要求如下： 与基材金属结合牢固，附着力好； 镀层完整，结晶细致而紧密，孔隙率小； 具有良好的物理、化学及机械性能； 符合标准规定的镀层厚度，而且镀层分布要均匀。电镀一般要经过三个阶段，即电镀前预处理，电镀及镀后处理。金属在电镀前，由于经过各种加工和处理，不可避免地会粘附一层油污和表面产生的氧化层，而这些油污及氧化物将会影响镀层质量。为了保证能镀出符合电镀质量的镀层，必须把首饰表面的污垢和氧化物处理干净。因此，电镀前期的各道工序应做到精细。一）电镀前的清洗处理主要步骤1 除油油污包括三类：矿物油、动物油和植物油。按其化学性质又可归为两大类，即皂化油和非皂化
4、油。动物油和植物油属皂化油，这些油能与碱作用生成肥皂，帮有皂化油之称。各种矿物油如石腊、凡士林，各种润滑油等。它们与碱不起皂化作用，帮统称非皂化油。除油方法有超声波脱脂、电化学除油等。2 水洗水洗是电镀工艺不可缺少的组成部分，水洗质量的好坏对于电镀工艺的稳定性和电镀产品的外观、耐蚀性等质量指标有重大的影响。这种影响来自两方面：一是水本身含有的杂质污染了溶液或材料表面，水洗不干净使电镀用的各种溶液产生交叉污染或污染材料表面化。3弱浸蚀（活化）材料经除油，水洗后表面会生成一层薄氧化膜，它将影响镀层与基本金属的结合强度，因此，镀前要进行活化，使材料表面产生轻微腐蚀作用，露出金属的结晶组织，以保证镀层
5、与基材结合强度好，活化溶液都较稀（常用一定浓度的稀硫酸进行活化），不会破坏材料表面的光洁度，时间通常只有几秒至一分钟。经活化后的镀件必须再水干净后再进行电镀二）电镀处理 电镀金就是根据镀件的要求配制专用镀液，在一定温度和条件下，通过正负电极电流与电镀液的电化学反应，使电镀液的金离子逐渐转移到首饰的金属表面上的过程。三）电镀后处理电镀后的处理是指对电镀后残留镀液进行中和、清洗等处理的过程。附图2-1锌合金电镀工艺流程图。二、 简易电镀流水线简介附图1-3为我系电气控制综合实训室安装的电动葫芦综合实训装置示意图。它由三部分组成,即电动葫芦提升机构、电动葫芦行走机构和安全保护装置。这套装置由我系学生
6、科技小组研制，除基础部分外，对同学实践时可能出现的超限位故障设计了一套完全独立的保护装置和报警装置。可有效地避免由于设计、施工、编程等错误而引发的安全事故。我们将这套电动葫芦实训装置改装为简易电镀流水线，并将电镀工艺进行适当简化（注：这样并不影响实训效果）。由图可知，简易电镀流水线由电动葫芦、吊蓝和电镀槽等几部分组成。其中电动葫芦采用小型CD型电动葫芦。其工艺流程简单描述如下：工人在原始位置将待镀工件放入吊蓝中后发出“起动电镀”工作命令吊蓝自动上升至合适位置后停止行车平移到1#槽上方后停止吊蓝自动下降至1#槽内处理（处理时间为5分钟）处理结束后吊蓝自动上升至合适位置后停止行车平移到2#槽上方后
7、停止吊蓝自动下降至2#槽内进行电镀处理（处理时间为15分钟）电镀处理结束后吊蓝自动上升至合适位置后停止行车平移到3#槽上方后停止吊蓝自动下降至3#槽内进行中和处理（处理时间为10分钟）中和处理结束后吊蓝自动上升至合适位置后行车自动返回到原始位置放下吊蓝后结束工作。注：待镀工件在各槽处理时间按工艺要求确定（以上示意图仅作参考）。第二节电动葫芦基本情况介绍1.2.1 电动葫芦概述电动葫芦简称电葫芦，是一种常见的短距离运送物体的机械，广泛用于车间、矿场、码头等场合。经过改造后也可用于生产流水线。电动葫芦种类繁多，常用的型号有CD型、MD型和HC型等。附图14为CD型电动葫芦和HC型电动葫外形图。电动
8、葫芦除可单独使用外，还可同手动、链动或电动小车装配在一起，悬挂在建筑物的顶棚或起重机的梁上使用。例如前面的流水线就是电动葫芦安装于行走小车上，小车沿悬挂在建筑物上的工字梁上运行而组成的。附图1-5就是由电动葫芦构成的单粱起重机示意图。我们将要进行电镀流水线项目也是这种情况。电动葫芦由拖动电动机、传动机构和卷筒或链轮等组成。起重量一般为0.180吨，起升高度为330米。多数电动葫芦由人用按钮在地面跟随操纵，也可在司机室内操纵或采用有线（无线）远距离控制。下面我们对CD型电动葫芦的各组成部分作一简单介绍。1.2.2 电动葫芦拖动电动机介绍电动葫芦通常用自带制动器的鼠笼型锥形转子电动机，例如我系电气
9、控制综合实训室电动葫芦上采用的电动机就是锥形电动机。锥形电动机由于其起动转距较大，结构简便，制动安全可靠，制动无需另外电源。体积小、维修方便，因而已从在电动葫芦上的普遍应用，扩大到纺织机械，印刷机械，搅拌机、卷扬机等方面。一、 电动葫芦拖动电动机介绍锥型电动机的外形与普通电动机没有多大区别，附图1-6为锥型电动机的外形示意图。但其内部转子结构与普通三相鼠笼异步电动机的转子有很大区别。1锥形电动机介绍附图1-7是普通电动机转子示意图与锥形电动机转子的区别示意图。从图中可以看出锥形电动机的转子呈圆锥形，锥形电动机内腔也是圆锥形的。锥形转子电动机的制动装置由套在锥形转子上的制动弹簧、风扇制动轮和端盖
10、上的制动环组成。其制动原理是，当电动机通电运行时，锥形转子电动机的气隙磁场产生轴向磁拉力，压缩制动弹簧，使风扇制动轮与电机端盖上的制动环脱开，电机能自由转动。断电时，轴向磁拉力消失，转子在制动弹簧的推力下产生轴向移动，使风扇制动轮压紧制动环，产生摩擦力，迫使电机迅速停转并制住转子。2盘式制动电动机介绍电动葫芦上使用的另一种电动机为带盘式制动器式电动机，与锥形电动机的自带制动能力不同，其制动圆盘安装在电机非轴伸端的端盖上。当电动机接入电源时，制动器也同时工作。由于电磁吸力作用，电磁铁吸引衔铁并压缩弹簧，制动盘于衔铁端盖脱开，电动机开始运转。当切断电源时，制动器电磁铁失去磁吸力，弹簧推动衔铁压紧制
11、动盘，在摩擦力矩作用下，电动机立即停止。附图1-8为YEJ系列制动电动机，它就属于这类电动机。 YEJ系列制动电动机是全封闭自扇冷式鼠笼型具有附加圆盘型直流制动器的三相异步电动机，它具有制动迅速、结构简单、可靠性高、通用性强等优点。此外制动器具有人工释放机构，被广泛应用于各种要求快速停止和准确定位的机械设备和传动装置中。1.2.3 电动葫芦基本结构介绍电动葫芦起重部分由三部分组成，即提升电动机、减速机构和卷筒。一般采用锥形电动机驱动，锥形电动机安放在电动葫芦的一端，电动机通过花键套和传动轴将动力传递到另一端的减速机，经过减速的动力，传递到中间的钢丝绳卷筒，由钢丝绳和吊钩进行起重作业。附图1-9
12、是两款常见电动葫芦结构示意图。电动葫芦一般固定的行走小车上，小车在起重机大梁的工字钢下沿上行走进行作业。小车构造简单，是一个较小的锥形转子电机，由小减速箱减速后带动行走轮行走。第一章结束电机与继电控制课题组编写2007-5-5第二章 常用低压电器介绍我们将采用继电控制技术来完成项目“简易电镀流水线控制系统的设计施工”，因此需要对项目中可能涉及到的低压电器知识进行必要回顾和补充，对涉及到的低压电器的工作原理不作过多介绍。继电器接触器控制就是用低压开关电器进行控制，这是一种传统的控制方式，已经有百年历史，由于低压开关电器具有结构简单、驱动能力大以及维修方便等特点，因此继电控制在工业自动化设备中的应
13、用依然十分广泛。事实上目前企业中至少还有50%的设备是采用了继电控制。低压电器种类很多，数量不下几十种,作用也各不相同。下面对常见的低压电器作一简单介绍。第一节 主令电器2.1.1 主令电器用来发布命令的电器称为主令电器。主令电器在控制电路中，通过接通或断开控制电路以达到对生产过程控制的目的。使用较多的主令电器有按钮、行程开关和万能转换开关等。1 按钮人通过按钮发布各种控制命令，使被控装置的状态发生变化。例如起动、停止等。按钮种类繁多，结构形式也各不相同，操作方式各种各样的。图2-1是正泰公司生产的一些产品。这些型式的按钮在电气控制电路中使用很多。按钮被做成各种颜色，同学们在使用时也要注意不同
14、颜色所代表的意义。红色按钮一般用于停止或紧急事故处理。绿色按钮一般用于起动。黄色按钮则一般在系统出现不正常时用于干预等等，请同学们掌握红色按钮和绿色按钮的使用。对其它颜色一般情况下我们不作过多的规定。2 行程开关行程开关的结构与按钮基本相同，不同之处在于其触点是利用机构运行部件来操作的。行程开关根据其动作特点有直动式和旋转式，可以自动复位和不能自动复位之分。图2-2是正泰公司生产的一些产品。3 接近开关此外还有非接触式行程开关，这类开关的触点不是通过机构档铁的触动实现通断的，而是通过感应来实现通断的。因此也称为接近开关，接近开关主要有感应式接近开关和光电式接近开关。感应式接近开关又可以分为电容
15、式和电感式接近开关。附图2-3为部分电感式接近开关外形。电感式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。在我们的综合实训室的电动葫芦项目上就安装有交流二线电感式接近开关作为位置检测器件。这种接近开关的接线图如附图2-4所示。其工作原理简单描述如下：当金属物体接近开关的感测头时，线圈通电，于是其触点动作。另一种接近开关就是电容
16、式接近开关，电容式接近开关亦属于一种具有开关量输出的位置传感器，它的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通和关断。这种接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体,在检测较低介电常数的物体时，可以顺时针调节多圈电位器（位于开关后部）来增加感应灵敏度，一般调节电位器使电容式的接近开关在0.7-0.8Sn的位置动作。电容式接近开关的外形与电感式接近开关基本相同。附图2-4为部分电容式接近开关。使用时请同学们一定注意，对于检测对象为金属材
17、料的物件，可采用电感或电容式接近开关，而对于检测对象为非金属的物件，则应当采用电容式接近开关。另一个值得注意的问题是接近开关的检测距离都比较短。4 光电开关接近开关检测的距离比较短，最大不过几厘米，当距离比较远时就得采用另一种光电开关。光电开关也叫光电传感器，是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。根据检测方式的不同，红外线光电开关可分为有漫反射式光电开关、镜反射式光电开关、对射式光电开关、槽式光电开关和光纤式光电开关等。附图2-5为几款常用光电开关外形示意图。在我们综合实训室中学生科技小组研制的模拟电梯（样机）
18、上，用于楼层定位的开关就采用了电感式接近开关和光电开关（槽式），请同学们不妨去查看一下。槽式光电开关通常是标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生开关输出信号。槽式光电开关比较安全可靠，检测速度快，可以分辨透明与半透明物体。附图2-6为二线式交流光电开关输出电路。接近开关与光电开关在自动控制、自动检测以及在人们的日常生活中的应用越来越普及，附图2-7是接近开关与光电开关应用的几个例子。作业：1 在我们将要设计的简易的电镀流水线控制系统中，用于定位的是什么形式的开关？这种开关的特点是什么？使用时如何接线？（请同学到实
19、训室考察并上网查寻相关技术数据）5 万能转换开关一个系统往往同时存在有多种控制方式可供选择，但在其工作时只能是在某一方式下工作，因此就存在一个控制方式切换的问题。在控制系统中这种功能切换通常用转换开关或万能转换开关来完成，这种方法具有的优点是安全可靠。当然这并不是唯一的办法。附图2-8为常见的几款万能转换开关外形示意图。在使用任何一个电器元件前，我们必须弄清其触点的额定电压与电流，否则就可能引起安全事故。万能转换开关触点的电流容量都较小，一般不会超过20安培，额定电压一般在500伏以内。附图2-9为市场上最为常见的LW6系列万能转换开关外形图。LW6系列万能转换开关主要适用于交流50Hz、电压
20、至380V，直流电压至220V的机床控制电路中，控制和转换线路。也可用于其它场合控制线路的转换，例如电磁线圈，电气测量仪表等第二节 低压刀开关2.2.1 低压开关低压开关在电路中主要用作电源隔离、线路保护与控制等。主要有刀开关、组合开关、低压断路器等。1 低压刀开关刀开关也称为闸刀，是一种结构简单用途广泛的手动电器。在低压电路中作为不频繁接通与分断电路之用，或用来将电路与电源隔离（隔离开关）。刀开关形式很多。附图2-10是二款老式刀开关产品。一款叫开启式负荷开关（简称闸刀），另一款叫封闭式负荷开关（简称铁壳开关）。1） 开启式负荷开关适用于交流50Hz，额定电压为单相220V，三相380V及以
21、下，额定电流最大至100A。可作为电路与电源隔离之用，也可用于电灯、电热器以及小功率电动机的不频繁地接通和分断操作，一般自带有熔断器作短路保护之用。2） 封闭式负荷开关适用于额定工作电压380V、 额定工作电流至600A，频率为50Hz的交流电路中， 可作为手动不频繁地接通分断有负载的电路，并对电路有过载和短路保护作用。其操作机构带有储能合断闸机构，因此动作速度快。新型刀形状不断被生产厂家开发出来，附图211是正泰生产的几款刀开关。下面作一简单介绍。1） HS11B系列单投和双投保护型刀开关主要用于低压配电设备中，作不频繁地手动接通和切断、隔离电源之用。2） NHR17系列熔断器式隔离开关额定
22、工作电压至690V，额定工作电流至630A，额定频率为50Hz，适用于有高短路电流的配电电路和电动机电路中，用作电源开关、隔离开关和应急开关，并作电路保护之用，但一般不作为直接开闭单台电动机之用。3） NH40系列隔离开关，适用于交流50Hz、交流额定电压660V及以下、直流额定电压440V及以下，额定电流至3150A。在工业企业配电设备中，可供不频繁手动接通和分断电路及隔离电源用。1000A及以上仅作隔离电源，不能带负载分断电路。4） NHR40系列隔离开关熔断器组，适用于交流50Hz、交流额定电压660V及以下、直流额定电压440V及以下、额定电流至630A。在工业企业配电设备中，主要用于
23、有高短路电流的配电电路和电动机电路，可供不频繁手动接通和分断正常负载及隔离电源用。不适合作为起动和断开电动机开关用。2组合开关组合开关也叫转换开关，常用于交流50Hz、380V以下及直流220V以下电路中，供手动不频繁接通和分断电路，也可用于直接控制功率小于5Kw以下小容量异步电动机。附图2-12是正泰公司生产的几款常见的组合开关，从外形来看它与万能转换开关相似，事实上两者之间的唯一区别在于触点数量多少而已。组合开关主要用于控制电路或直接控制小容量电动机运行。1）HZ5系列组合开关主要用于交流50Hz， 电压380V及以下的电气线路中作电源开关以及作控制线路的换接之用，也可用作小容量笼型感应电
24、动机的起动开关。2）HZ10系列组合开关主要适用于交流50Hz，电压380V及以下，直流电压220V及以下的电路中，作手动不频繁地接通或分断电路，换接电源或负载，测量电路之用，也可控制小容量电动机。 3）HZ5B型组合开关适用于交流50Hz，电压至380V的电路和中作电动机起动、停止、换向、变速之用。4）HZ12A系列电源切断开关适用于交流50Hz电压380V的机床电气控制电路中的电源接通与切断之用。同时也可作为小容量电动机直接操作开关。 组合开关中有一类专门用于直接控制电动机正反转，即倒顺开关，也比常用。附图2-13是两款倒顺开关外形图。开关就是用于接通与断开电路的电器，不要认为某一类开关只
25、能用于特定的场合，只要了解了其性能与特点，使用起来就可以非常灵活，千万不能墨守成规。这一点同学们一定要记往。3低压断路器低压断路器也称为空气开关，它既能带负荷通断电路，又能在失压、短路和过载等情况下自动跳闸，在低压配电电路和控制电路中它是一种重要的保护电器。低压断路器的结构形式很多，常见有塑壳式、框架式两大类。框架式主要用于配电电路，在电气控制中通常使用塑壳式断路器。附图2-14是常见的几款常见的塑壳式低压断路器，今后我们在工作可能会经常用到，下面对其作一简单介绍。1） DZ5系列塑料外壳式断路器适用于交流50Hz、380V、额定电流自0.15至50A的电路中。保护电动机用断路器用来保护电动机
26、的过载和短路，配电用断路器在配电网络中用来 分配电能和作线路及电源设备的过载和短路保护之用，亦可分别作为电动机不频繁起动及线路的不频繁转换之用。2） NM1系列塑料外壳式断路器额定绝缘电压800V，适用于交流50Hz或60Hz，额定工作电压至690V，额定工作电流从6A至1250A的配电网络电路中，用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载、短路、欠电压等故障的损坏。同时也能作为电动机的不频繁起动及过载、短路、欠电压保护。 该断路器具有体积小、分断高、飞弧短(或无飞弧)等特点。3） NM10系列塑料外壳式断路器主要适用于不频繁操作的交流50Hz 、额定工作电压至380V， 额定电流至600A配电
27、网的电路中作接通和分断电路之用，断路器具有过载及短路保护装置，以保护电缆和线路等设备不因过载而损毁。4） DZ158-100小型断路器具有外型美观小巧、重量轻，性能优良可靠，分断能力较高，脱扣迅速，导轨安装，壳体和部件采用高阻燃及耐冲击塑料，使用寿命长，主要用于交流 50Hz 单极、两极230V/400V，三、四极400V线路的过载、短路保护，同时也可以在正常情况下不频繁地通断电器装置和照明线路。尽管断路器的种类很多，但其结构与保护原理基本相同。附图2-15是低压断路器的工作原理示意图。从图中可以看出，低压断路器主要由触头及灭弧装置、操动机构、保护系统三部分组成。主触头串联在被保护的三相电路中
28、，由它来接通和分断回路。正常运行时，由搭钩4实现自保持，电磁脱扣器线圈所产生的吸力不能将它的衔铁吸合。如果线路发生短路或产生很大的过电流时，电磁脱扣器的吸力增强，将衔铁8吸合，并顶击杠杆7，把搭钩4顶上去，断开主触头，从而将主电路分断。欠电压脱扣器的线圈并联在电路上，当电路电压正常时，欠电压脱扣器产生的电磁吸力能够克服弹簧的拉力而将衔铁10吸合。如果线路电压下降，欠电压脱扣器的吸力减小，衔铁10被弹簧拉开，顶击杠杆7，把搭钩4顶开，断开主触头。当电路过载时，过载电流通过热脱扣器的发热元件而使双金属片受热弯曲，于是顶击杠杆7顶开搭钩4，使主触头断开主电路，从而启动过载保护作用。4漏电保护断路器另
29、一种很重要的保护电器就是漏电保护断路器，通常简称漏电保护开关。这种开关能在线路或设备出现对地漏电或人体触电时迅速断开电路，能有效地保证人身和线路的安全。电磁式漏电保护开关主要由零序电流互感器、漏电脱扣器、主触点和及试验按钮等几个部分。其工件原理示意图如附图2-16所示。在被保护电路工作正常，没有发生漏电或触电的情况下， 由克希荷夫定律可知, 通过零序电流互感器的电流相量和等于零，这样在零序电流互感器的线圈中不产生感应电动势， 漏电保护器不动作使系统保持正常供电。当被保护电路发生漏电或有人触电时, 由于漏电电流的存在，通过零序电流互感器电流的相量和不再等于零，铁心中出现了交变磁通。在交变磁通作用
30、下，零序电流互感器上线圈就有感应电动势产生，此漏电信号经中间环节进行处理和比较，当达到预定值时，使脱扣器动作切断故障电路，从而实现保护。 漏电保护开关的外形结构很多，附图2-17是正泰生产的两款常用的漏电保护开关。下面对这两款漏电保护开关作一简单介绍。1）NL18系列漏电断路器，适用于交流 50Hz，额定工作电压230V或115V，额定电流至32A 的单相电路中。该系列漏电断路器具有体积小、分断高、动作可靠及抗振性好等特点，可广泛应用于电热水器、太阳能热水器、自动售货机、饮水机、电冰箱、洗衣机等用电设备上。2）NM1LE系列漏电断路器适用于交流50Hz，额定工作电压至400V，额定工作电流16
31、A至630A的配电网络电路中作为漏电保护之用。亦可作为电动机的不频繁起动及过载、短路保护。该漏电断路器具有体积小、分断高、飞弧短等特点。2.2.2 保护电器这里的保护电器是指熔断、热继电器和电动机保护器。熔断器用于电路的短路保护，热继电器则用于电路的过载保护而电动机保护器则用于电动机的综合保护。这三种电器使用十分广泛。1熔断器熔断器用于电路的短路保护，由于其结构简单、价格低廉与维护方便，因此使用十分广泛。熔断器种类繁多，性能也不完全相同，但其基本组成是相同的。主要由熔断体和安装座（熔座）两部分组成。附图2-18是几款常见熔断器外形图。1） RL1螺旋式熔断器。 熔断器适用于交流额定电压380V
32、以下，额定电流至100A的电路中作保护之用。2） RT28(RT18)型熔断隔离器适用于额定电压为交流380V/500V， 额定电流至63A的配电装置中作为过载和短路保护之用。3） RW系列户外交流高压跌落式熔断器主要用于交流频率4862Hz，额定电压12kV及以下的配电线路或配电变压器的高压侧，用作线路和变压器短路及过载保护。可以和负荷开断操作钩棒配合，切合空载变压器、空载线路及负荷电流。当变压器或线路出现故障时，熔丝熔断，熔管自动跌落，形成明显的隔离间隙。附图2-19为部分熔座与熔体外形示意图。2热继电器老式双金属片式热继电器目前的使用还十分广泛。它主要由双金属片、热元件、触头系统、复位按
33、钮、电流整定装置和温度补偿元件组成。热元件由主双金属片及环绕其上的电阻丝组成，双金属片由两种线膨胀系数不同的金属用机械碾压而成。附图2-20为两相双金属片式热继电器原理示意图（并不代完全表实际的结构）。使用时，热元件1串接在电动机定子回路中，当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片2发生变形，但不足以使热继电器的触头动作。当电动机过载时过载电流通过热元件，使双金属片弯曲（带动导板3移动）位移增大，使继电器触头4动作，从而切断电动机控制回路，实现过载保护。附图2-21为两款常用双金属片式热继电器的外形示意图。1） JR20系列双金属片式热过载继电器适用于交流50Hz，额定电压660V，
34、电流至630A的电力传动系统中作为三相鼠笼型异步电动机的过载和断相保护之用。并可与CJ20系列交流接触器配套组成电磁起动器。2） JR36B系列双金属片热继电器适用于交流50Hz,电压至380V，电流至160A的电路中，用作交流电动机的载保护。带有断相保护装置的热继电器，还能在三相电动机一相断线的情况下起保护作用，且适用于长期或间断长期工作制。随着电子技术的发展，新型电子过热保护器不断研发出来。电子式热继电器具有电流调节范围广，灵敏度高，能耗小，动作可靠的优点，因此目前的使用越来越广泛，大有取代传统的双金属片式热继电器之势。附图2-22是两款电子式热继电器的外形图。正泰公司生产的NRE8电子式
35、热继电器主要用于交流50/60Hz，额定工作电压690V以下，作为三相电动机过载、断相保护。该热继电器是一种应用微控制器的新型节能、高科技电器。对应于相同规格双金属片式热继电器可节能80%以上。该热继电器利用微控制器检测主电路的电流波形和电流大小。判断电动机是否过载和断相，过载时微控制器通过计算过载电流倍数决定延时的长短，延时时间到，通过脱扣机构使其常闭触头断开，常开触头闭合。断相时微控制器缩短延时时间。3电动机保护器电动机保护器是近年研发的新型电动机保护装置，对电动机的过载、堵转、断相、三相不平衡、接地及（热敏电阻式）过热等均能起到很好的保护。使用十分方便。附图2-23是正泰生产的两款电动机
36、保护器外形图。JD-5E电动机保护综合保护器（以下简称保护器），适用于交流50Hz、额定工作电压380V以下，额定工作电流1A-80A的长期工作或间断工作的交流电动机的过载和断相保护。第三节 接触器2.3.1 接触器接触器是一种电磁式自动自动开关，主要用于远距离频繁接通和分断交直流主电路及大容量控制电路。其主要的控制对象为电动机。根据主触点通过的电流的种类的不同，接触器有交流接触器与直流接触器之分。接触器的触点有主触点和辅助触点之分，主触点通过大电流并承担断开电流的任务（断流），因此一般有灭弧机构，辅助触点则用于控制电路中，无须灭弧机构。附图2-24为三款接触器外形图，其中一款为直流接触器。下
37、面分别介绍如下：1 CZ0系列直流接触器主要适用于额定电压至440 伏额定电流至600安培的直流线路中用于远距离地接通与分断直流电路，并适用频繁起动，停止直流电动机及直流电动换向或反换制动等，如控制直流电动机。2 CJX1系列交流接触器主要用于交流50Hz或60Hz，额定绝缘电压为690V1000V，在AC-3使用类别下额定工作电压为380V时额定工作电流为9A475A的电力线路中。主要供远距离接通和分断电路之用，并适用于控制交流电动机的起动、停止及反转。3 CJX2-N系列可逆交流接触器主要用于交流50Hz或 60Hz、额定工作电压至 660V、额定工作电流至95A以下的电路中，作电动机可逆
38、控制用。它的机械联锁机构，保证了两台可逆接触器触头转换的工作可靠性。例如，在三相异步电动机正反转控制电路中，用于接通主电路的两个接触器是绝对不允许同时吸合的，否则就会造成相间短路事故。通常我们在控制电路中进行触点互锁以避免此类事故的发生（如附图2-25所示）。采用机械联锁的可逆交流接触器就可以避免在任何情况下都不会出现两个接触器同时闭合的现象，因而可以彻底避免相间短路问题，所以其工作就更加安全可靠。2.3.1电弧及灭弧介绍接触器的主要任务是控制大电流电路的通断，其主触点承担断流任务，而电弧是造成接触器触点损坏的重要原因之一，对大容量接触器而言，灭弧对其正常工作至关重要。1电弧产生的过程及灭弧原
39、理 1）游离现象：触点断开瞬间，动静触点的距离很小，因此它们之间的电场很强，强电埸发射电子，自由电子在强电埸作用下加速向阳极运动，并不断地碰撞游离，产生更多的带电质点，大量的带电质点在电场力作用下定向运动就形成了初始电弧导致温度升高。从而引发高温电离现象（热游离）而产生大量带电粒子形成电弧。热游离是维持电弧稳定燃烧的主要因素。游离产生大量的带电粒子，它是电弧产生的原因。2）去游离现象：在电弧区存在正负带电粒子相互碰撞而复合为中性粒子过程，热量向周围发散从而使温度下降抑制热游离过程，这些是促使电弧区带电粒子减少的现象称去游离现象。去游离现象对熄灭电弧是有利的。3）平衡现象：当电弧稳定燃烧时意味着
40、达到一种动态平衡，即游离产生的带电粒子与去游离减少的带电粒子相等，即电弧区产生一定浓度的带电粒子。4）灭弧机理：增强去游离因素，抑制游离因素，使电弧区的带电粒子减少，最终熄灭电弧。2灭弧具体方法介绍灭弧基本原理就是增强去游离因素、抑制游离因素，具体的措施有：1） 磁吹灭弧，将电弧拉长使电弧与周围介质充分接触，使电弧迅速冷却。这种方法在直流接触器经常使用。2） 将触头置于真空密室中，从而使热游离、碰撞游离得以控制无法生产足够的带电粒子形成电弧。3） 将电弧引入金属栅片，将电弧隔裂成多段同时也加速冷却速度。这种方法对交流电弧有很好的作用。4） 使电弧与耐弧的绝缘材料紧密接触，加速电弧的冷却速度。第
41、四节 继电器2.4.1 中间继电器中间继电器用于继电保护及自动装置的交、直流回路中，作为增加触点数量和容量的辅助继电器，用途非常广泛。JZ7系列中间继电器主要用于交流50Hz (派生后可用于60Hz)、 额定工作电压至380V或直流额定电压至 220V 的控制电路中，用来控制各种电磁线圈，以使信号扩大或将信号同时传给有关控制元件。CDZ7系列接触器式继电器适用于交流50Hz，额定工作电压至660V控制电路中，作为信号中间放大隔离或传递给有关控制元件之用。附图2-26为几款常见中间继电器外形图。目前很多生产企业生产出体积小、功率大、触点数量多并且有工作指示显示的小型继电器，在自动化行业的使用也愈
42、来愈广泛。例如图2-27所示的正泰产小型大功率通用继电器，触点切换电流可达10A；交、直流规格齐全，具有工作状态指示装置。2.4.2 时间继电器 时间继电器是一种当加上或除去输入信号时，其输出部分（一般为触点）需要经过延时或限时到规定的时间才闭合或断开其被控线路的继电器，有通电延时与失电延时之分。时间继电器种类繁多，有电磁式、空气阻尼式、电子式和电动机式等。比较常用有空气阻尼式和电子式两种。附图2-28是两款空气阻尼式时间继电器，其中JS7A系列最为常见，这种定时器主要用于交流50Hz，额定工作电压至380V的电路中，定时精度要求不高的场合。电子式时间继电器是时间继电器家族中的后起之秀，由于其
43、机械结构简单、延时范围广、精度高、功率消耗少以及调整方便寿命长等优点，应用十分广泛，适用于机床自动控制，成套设备自动控制等要求高精度，高可靠性的自动控制系统中。附图2-29是两电子式时间继电器。其中JS14S-P为数显式，JSZ3为普通式，适用于交流50Hz，额定电压380V及以下或直流24V及以下的控制电路中作延时元件，按预定的时间接通或分断电路。附图2-30是一款电子式时间继电器（JS20系列）工作原理示意图，工作原理请同学们自行分析。电子式时间继电器与空气阻尼式时间继电器在“电镀流水线项目中”我们均要用到。数显式时间继电器已经安装在通用控制台上，而空气式时间继电器则需要同学们自己安装在通
44、用控制台后的控制板上。作业1请同学们到电气系综合应用实训室查抄以上两款时间继电器型号、规格，并上网查询这两款时间继电器的具体参数、特点和使用方法。2 请同学们画出这两款时间继电器的接线示意图。2.4.3 其它继电器1 速度继电器速度继电器是利用电磁感应原理工作的感应式电器，其触点根据转速的大小动作，常常用电机的的反接制动，如车床主轴、铣床主轴等。因此有时也将其称为反接制动继电器。感应式速度继电器工作原理见附图2-31所示。它是靠电磁感应原理实现触点动作的。从结构上看，与交流电机相类似，速度继电器主要由定子、转子和触点三部分组成。定子的结构与笼型异步电动机相似，是一个笼型空心圆环，由硅钢片冲压而
45、成，并装有笼型绕组。转子是一个圆柱形永久磁铁。 速度继电器的轴与电动机的轴相连接。转子固定在轴上，定子与轴同心。当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，绕组切割磁场产生感应电动势和电流，此电流和永久磁铁的磁场作用产生转矩，使定子向轴的转动方向偏摆，通过定子柄拨动触点，使常闭触点断开、常开触点闭合。当电动机转速下降到接近零时，转矩减小，定子柄在弹簧力的作用下恢复原位，触点也复原。附图2-32为速度继电器外形图。速度继电器有两对常开、常闭触点，分别对应于被控电动机的正、反转运行。一般情况下，速度继电器的触点，在转速达120rmin时能动作，100rmin左右时能恢复正常位置。2 压力继电器压力继
46、电器电器用于机械设备的液压或气压控制系统中，它能根据压力的变化情况决定触点的接通或断开。压力继电器主要用于安全保护、控制执行元件的顺序动作、泵的启闭、泵的卸荷等。压力继电器种类较多，有柱塞式、膜片式、弹簧管式和波纹管式四种。附图2-33为柱塞式压力继电器结构示意。下面对柱塞式压力继电器的工作原理作一简单介绍。 柱塞式压力继电器有柱塞、调节旋钮、微动开关和弹簧等组成，当进油口进入的液体压力达到调定压力值时推动柱塞移动，此移动位移经过杠杆放大后推动微动开关动作。通过调节旋钮可以改变弹簧的压缩量，从而达到调节继电器的动作压力的目的。附图3-30是一款德国生产的柱塞式压力继电器。液压驱动具有精度高、传
47、动平稳等优点，因此在高精度的机器上（例如数控机床）液压驱动得到广泛应用，压力继电器主要用于液压系统中，对这种电器同学们应当学会具使用方法。3.固态继电器固态继电器（Solidstate Relays）简写为“SSR”，是一种全部由电子元件组成的无触点开关电器，它利用电子元件的开关特性（导通与截止）来控制电路的通断。其优点是可以做到无火花地接通和断开电路，工作可靠、寿命长；无动作噪声和耐震冲击等。固态继电器从20世纪70年代出现以来，发展非常迅速，广泛用于计算机外围接口装置、恒温器和电阻炉控制、交流电机控制、中间继电器和电磁阀控制、复印机和全自动洗衣机控制、信号灯交通灯和闪烁器控制、照明和舞台灯光控制、数控机械遥控系统、自动消防和保安系统和工业自动化装置等。附图2-35是几款固态继电器外形图。固态继电器以其触发方式，可分为零压型（Z）和调相型（P）两种，它们的工作原理基本上是相似的，由输入（控制）电路，驱动电路和输出（负载）电路三部分组成。在输入端施加合适的控制信号VIN时，P型SSR立即导通。当VIN撤销后,负载电流低于双向可控硅维持电流时(交流换向)，SSR关断。 附图2-36为一款典型交流固态继电器工作原理图。从整体上看，SSR只有两个输入端口，即输入（AB口）和输出（CD口），是一个四端口器件。工作时只要在