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1、第第 10 章章电气控制技术电气控制技术10.1 10.1 常用低压电器常用低压电器10.2 10.2 三相异步电动机继电接触控制电路三相异步电动机继电接触控制电路10.3 10.3 可编程控制器可编程控制器10.4 10.4 异步电动机的电子控制异步电动机的电子控制10.5 10.5 安全用电安全用电主要内容主要内容2021/9/151210.1 10.1 常用低压电器常用低压电器主要内容主要内容10.1.110.1.1 刀开关和熔断器刀开关和熔断器10.1.210.1.2 自动开关自动开关10.1.310.1.3 交流接触器交流接触器10.1.410.1.4 热继电器帮时间继电器热继电器帮
2、时间继电器10.1.510.1.5 按钮和行程开关按钮和行程开关10.1.610.1.6 固态继电器化固态继电器化2021/9/1523l生产机械多数是用电动机拖动的。生产机械多数是用电动机拖动的。l对电动机的控制主要是起动、停止、正反转、调速等。对电动机的控制主要是起动、停止、正反转、调速等。l控制电路应具有过载、短路、断相、欠压等保护功能。控制电路应具有过载、短路、断相、欠压等保护功能。控制作用控制作用保护作用保护作用控制电路的作用控制电路的作用 对电动机的控制常要用到对电动机的控制常要用到开关开关、继电器继电器及及接触器接触器等控制电器等控制电器这种控制电路称为这种控制电路称为继电接触器
3、控继电接触器控制系统制系统。概概 述述2021/9/1534低压电器低压电器指交流指交流1200V、直流、直流1500V以下，用来以下，用来切换切换、控制控制、调节调节和和保护保护用电设备用电设备的电器。的电器。按用途分：按用途分：控制电器控制电器和和保护电器保护电器。按动作性质分：按动作性质分：自动电器自动电器和和手动电器手动电器。低压电器的分类：低压电器的分类：低压电器的分类：低压电器的分类：概概 述述2021/9/15451.1.闸刀开关闸刀开关手动电器手动电器刀片刀片(动触头动触头)刀夹刀夹(静触头静触头)操作手柄操作手柄绝缘底板绝缘底板熔断器熔断器(保险丝保险丝)符号及主要用途符号及
4、主要用途l起隔离开关的作用，不用于全负荷拉闸。起隔离开关的作用，不用于全负荷拉闸。l有灭弧罩和断弧刀片的可以带负荷拉闸。有灭弧罩和断弧刀片的可以带负荷拉闸。l对于小负荷负载可用于通断。对于小负荷负载可用于通断。10.1.1 刀开关和熔断器刀开关和熔断器a ab bL L1 1L L2 2L L3 3U U V VW WQSQSQSQS2021/9/15562 2 转换开关转换开关（组合开关）（组合开关）主要用途主要用途l同时控制多条路的通断。同时控制多条路的通断。l控制小功率电机的起动、停止、控制小功率电机的起动、停止、正反转。正反转。l多速电机的变极对数调速。多速电机的变极对数调速。l用于自
5、动用于自动手动方式切换。手动方式切换。l一只电表测量多路电量的转换。一只电表测量多路电量的转换。10.1.1 刀开关和熔断器刀开关和熔断器2021/9/15673.3.熔断器熔断器 由熔体、外壳、支座等组成；有插入式、由熔体、外壳、支座等组成；有插入式、螺旋式、管式等。螺旋式、管式等。是保护电器，起短路保护作用是保护电器，起短路保护作用熔体额定电流熔体额定电流I IfuNfuN的选择的选择(1)(1)无冲击电流的电路：无冲击电流的电路：I IfuNfuNIIN N(2)(2)有冲击电流的电路：有冲击电流的电路：I IfuNfuNKISI IS S表示负载冲击电流值，表示负载冲击电流值，K K为
6、计算系数。对单台电动机，起动时间在为计算系数。对单台电动机，起动时间在8s8s以下，以下，K=0.30.5K=0.30.5；若起动频繁，且起动时间较长，；若起动频繁，且起动时间较长，K=0.50.6K=0.50.6。(3)(3)对于供电干线上的熔断器，且有多台电动机时：对于供电干线上的熔断器，且有多台电动机时：符号图符号图FUFU10.1.1 刀开关和熔断器刀开关和熔断器其中：其中：I Ismaxsmax为最大电动机的起动电流；为最大电动机的起动电流；第二项为该干线上其他负载电流的总和。第二项为该干线上其他负载电流的总和。2021/9/1578 也叫也叫自动空气断路器自动空气断路器或或空气开关
7、空气开关，可实现，可实现短路短路、过载过载和和失压保护失压保护。是常。是常用的多性能低压用的多性能低压保护电器保护电器。下面是其一般原理图。下面是其一般原理图。释放弹簧释放弹簧主触点主触点连杆装置连杆装置锁钩锁钩过流脱扣器过流脱扣器欠压脱扣器欠压脱扣器电磁铁电磁铁衔铁衔铁辅助触点辅助触点工作过程：过载保护、欠压保护工作过程：过载保护、欠压保护10.1.2 自动开关自动开关2021/9/1589图形符号图形符号弹簧弹簧动触点动触点静触点静触点常闭触点常闭触点(动断触点动断触点)常开触点常开触点(动合触点动合触点)动合动合动断动断主触点主触点KMKM动铁心动铁心静铁心静铁心电磁线圈电磁线圈辅助触点
8、辅助触点电磁线圈电磁线圈KMKMKMKMKMKM触点额定电流：触点额定电流：灭弧罩灭弧罩线圈额定电压：线圈额定电压：10A10A、20A20A、40A40A、75A75A、100A100A、150A150A、250A250A、400A400A、600A600A380V380V、220V220V、127V127V、110V110V、36V36V10.1.3 交流接触器交流接触器2021/9/159101.1.热继电器热继电器自动保护电器自动保护电器自动保护电器自动保护电器图形符号图形符号常开触点常开触点动合动合动断动断辅助触点辅助触点发热元件发热元件FRFRFRFRFRFR整定电流调节范围：整定
9、电流调节范围：常闭触点常闭触点双金属片双金属片导板导板发热元件发热元件用于过载保护用于过载保护FRFR66%66%100%100%当电流超过额定电流当电流超过额定电流20%20%时，热时，热继电器在继电器在20min20min动作。动作。电流整定电流整定10.1.4 热继电器和时间继电器热继电器和时间继电器2021/9/1510112.2.时间继电器时间继电器自动电器自动电器自动电器自动电器（1 1）空气阻尼型时间继电器）空气阻尼型时间继电器（通电延时）（通电延时）10.1.4 热继电器和时间继电器热继电器和时间继电器进气孔进气孔排气孔排气孔适时调节螺钉适时调节螺钉上气室上气室下气室下气室橡皮
10、膜橡皮膜活塞杆活塞杆释放弹簧释放弹簧托板托板杠杆杠杆恢复弹簧恢复弹簧衔铁衔铁线圈线圈延时动作触点延时动作触点瞬时动作触点瞬时动作触点1 12 23 34 45 56 6瞬时瞬时动合动合触点触点继电器线圈继电器线圈KT瞬时瞬时动断动断触点触点延时闭合延时闭合动动合触点合触点延时断开延时断开动动断触点断触点延时断开延时断开动动合触点合触点延时闭合延时闭合动动断触点断触点2021/9/15111210.1.4 热继电器和时间继电器热继电器和时间继电器（2 2）场效晶体管时间继电器）场效晶体管时间继电器(电子型继电器）电子型继电器）S S D D3 3D D1 1D D2 2D D4 4D D5 5R
11、 R1 1R R2 2R R3 3R R4 4R R5 5R R6 6R R7 7R RP1P1R RP1P1R R8 8R R9 9C C1 1C C2 2C C3 3HLHLK KT T3 3T T1 1T T2 2D DG GS SK KR RS S特点：特点：延时范围宽、精度高、体积小、耐冲击和振动、调节方延时范围宽、精度高、体积小、耐冲击和振动、调节方便、寿命度。便、寿命度。2021/9/1512131.1.按钮按钮手动电器手动电器手动电器手动电器有自复位式、自锁式；有自复位式、自锁式；单触点式、复合式等。单触点式、复合式等。图形符号图形符号按帽按帽弹簧弹簧动触点动触点静触点静触点常
12、闭触点常闭触点(动断触点动断触点)常开触点常开触点(动合触点动合触点)动合按钮动合按钮动断按钮动断按钮复合按钮复合按钮SBSBSBSBSBSB 10.1.5 按钮和行程开关按钮和行程开关2021/9/1513142.2.行程开关行程开关自动电器自动电器自动电器自动电器图形符号图形符号动合触点动合触点动断触点动断触点STSTSTST10.1.5 按钮和行程开关按钮和行程开关2021/9/1514153.3.接近开关接近开关无触点的行程开关无触点的行程开关K K10.1.5 按钮和行程开关按钮和行程开关信信号号处处理理振振荡荡器器比比较较器器驱驱 动动基基准准K K感感应应头头检检测测体体金金属属
13、板板停振型接近开关方框图停振型接近开关方框图2021/9/151516固态继电器（固态继电器（SSRSSR）：）：无触点继电器无触点继电器外电源外电源S S10.1.6 固态继电器固态继电器集集成成触触发发电电路路功功率率器器件件R R1 1D DT T1 1R RC CT T2 2R RL L+-+-直流电源直流电源 +-SSRSSR输入输入输出输出 特点：特点：没有机械触点，不会产生电弧，故其工作频率、耐冲击能没有机械触点，不会产生电弧，故其工作频率、耐冲击能力、可靠性、使用寿命、噪声等技术指标优于电磁式继电器。力、可靠性、使用寿命、噪声等技术指标优于电磁式继电器。根据负载电源分为：根据负
14、载电源分为：交流交流和和直流直流两种两种。2021/9/15161710.2 10.2 三相异步电动机三相异步电动机接触器控制电路接触器控制电路主要内容主要内容10.2.1 直接起动和正、反转控制电路直接起动和正、反转控制电路10.2.2 时间控制和行程控制电路时间控制和行程控制电路2021/9/1517181.1.直接起动控制电路直接起动控制电路电路功能：电路功能：l全压全压起动运转起动运转、停止停止；l具有具有短路保护短路保护功能；功能；l具有具有失压保护失压保护功能；功能；l具有具有欠压保护欠压保护功能；功能；电路分为：电路分为：主回路、控制回路主回路、控制回路10.2.1 直接起动和正
15、反控制直接起动和正反控制SBSBP PSBSBT TKMKMFRFRFRFRFUFUL L1 1MM3 3 L L2 2L L3 3KMKMKMKMQSQSl具有具有过载保护过载保护功能；功能；如不接自锁触点就成为点动控制如不接自锁触点就成为点动控制2021/9/15181910.2.1 直接起动和正反控制直接起动和正反控制SBSBP PSBSBT TKMKMFRFRFRFRFUFUL L1 1MM3 3 L L2 2L L3 3KMKMKMKMQSQS两地控制电路两地控制电路SBSBP1P1SBSBT1T1方法：方法：起动按钮并一起动按钮起动按钮并一起动按钮SBSBT1T1；停止按钮串一停止
16、按钮停止按钮串一停止按钮SBSBP1P1，即可，即可2021/9/1519202.2.正反转控制电路正反转控制电路10.2.1 直接起动和正反控制直接起动和正反控制SBSBP PSBSBF FKMKMF FFRFRFRFRFUFUL L1 1MM3 3 L L2 2L L3 3KMKMF FKMKMF FQSQSSBSBR RKMKMR RKMKMF FKMKMR RKMKMR RKMKMR RSBSBF F为正转起动按钮；为正转起动按钮；SBSBR R为反转起动按钮。为反转起动按钮。KMKMF F为正转控制接触器；为正转控制接触器；KMKMR R为反转控制接触器。为反转控制接触器。2021/
17、9/15202110.2.2 时间控制和行程控制时间控制和行程控制1.1.时间控制电路时间控制电路SBSBP PSBSBT TKMKM1 1FRFRFRFRFUFUL L1 1MM3 3 L L2 2L L3 3KMKM1 1U1U1QSQSKMKMY YKMKM KTKTKMKM1 1KTKTKTKTKMKMY YKMKM KMKM KMKM KMKMY YU2U2V1V1V2V2W1W1W2W2三相异步电动机三相异步电动机YY 起动控制电路起动控制电路2021/9/15212210.2.2 时间控制和行程控制时间控制和行程控制2.2.行程控制电路行程控制电路车床工件自动往复运动控制电路车床
18、工件自动往复运动控制电路SBSBP PSBSBF FKMKMF FFRFRFRFRFUFUL L1 1MM3 3 L L2 2L L3 3KMKMF FKMKMF FQSQSSBSBR RKMKMR RKMKMF FKMKMR RKMKMR RKMKMR RSTST1 1STST2 2STST3 3STST4 4STST1 1STST2 2向左向左向右向右STST1 1STST2 2STST3 3STST4 4向左向左向右向右STST3 3、STST4 4是是极限位置保护极限位置保护行程开关。行程开关。2021/9/15222310.5 10.5 安全用电安全用电主要内容主要内容10.5.1
19、触电方式触电方式10.5.2 保护接地和保护接零保护接地和保护接零10.5.3 电气防火和防爆电气防火和防爆10.5.4 静电的防护静电的防护2021/9/152324人体触电：人体触电：人体的某个部位触及到了带电的导体，称为人体触电。人体的某个部位触及到了带电的导体，称为人体触电。发生人体触电的因素：发生人体触电的因素：l人体直接接触带电的导体；人体直接接触带电的导体；l因电器设备绝缘老化，人体接触到暴露出来的带电体；因电器设备绝缘老化，人体接触到暴露出来的带电体；l人体接触到漏电的电器设备外壳。人体接触到漏电的电器设备外壳。触电对人体的伤害：触电对人体的伤害：l电伤，电伤，即人体表面受到的
20、损伤，如烧伤；即人体表面受到的损伤，如烧伤；l电击，电击，即电流通过人体，使人体内脏和神经系统受到损伤；即电流通过人体，使人体内脏和神经系统受到损伤；l引发二次事故引发二次事故。10.5.1 触电方式触电方式2021/9/152425决定触电对人体伤害的因素决定触电对人体伤害的因素u当电流较小时，人体有麻木、疼痛的感觉；当电流较小时，人体有麻木、疼痛的感觉；u当电流增大时，会引起颤抖、刷痛、肌肉僵化、呼吸困难、心脏停当电流增大时，会引起颤抖、刷痛、肌肉僵化、呼吸困难、心脏停跳等症状，乃至失去知觉而死亡跳等症状，乃至失去知觉而死亡1.1.电流大小对伤害程度的影响电流大小对伤害程度的影响通过人体的
21、电流与触电通过人体的电流与触电电压电压和和人体阻抗人体阻抗有关；有关；人体阻抗包括人体阻抗包括体内阻抗体内阻抗和和皮肤阻抗皮肤阻抗两部分；两部分；皮肤阻抗皮肤阻抗远大于远大于体内阻抗；体内阻抗；人体阻抗是非线性的。人体阻抗是非线性的。一般人体对电流的反应一般人体对电流的反应l当人体通达电流小于当人体通达电流小于0.5mA0.5mA时，人体无感觉；时，人体无感觉；l当电流超过当电流超过0.5mA0.5mA时，一般人会有感觉；时，一般人会有感觉；l当电流超过当电流超过10mA10mA，触电时间超过，触电时间超过1010秒，可使人体产生肌肉收缩、秒，可使人体产生肌肉收缩、呼吸困难、心脏功能紊乱等生理
22、反应；呼吸困难、心脏功能紊乱等生理反应；l人体通过人体通过100mA100mA电流，能致人死亡。电流，能致人死亡。10.5.1 触电方式触电方式2021/9/152526触电时间愈长，后果愈严重。触电时间愈长，后果愈严重。2.2.触电时间对伤害程度的影响触电时间对伤害程度的影响通过人体的电流频率为通过人体的电流频率为4060H4060HZ Z时，最为危险；时，最为危险；在在20400H20400HZ Z范围内，危险性较大；范围内，危险性较大；低于或高于低于或高于20400H20400HZ Z时，危险性相对较小；时，危险性相对较小；直流比交流危险性小。直流比交流危险性小。l当电流通过心脏会引起心
23、室颤动而死亡，较大电流会使心脏立即停当电流通过心脏会引起心室颤动而死亡，较大电流会使心脏立即停止跳动；止跳动；l当电流通过中枢神经系统时，会引起中枢神经失调而窒息死亡；当电流通过中枢神经系统时，会引起中枢神经失调而窒息死亡；l当电流通过头部时，将导致昏迷，严重时会造成死亡；当电流通过头部时，将导致昏迷，严重时会造成死亡；l当电流通过脊髓时，会造成截瘫。当电流通过脊髓时，会造成截瘫。3.3.电流流经途径对伤害程度的影响电流流经途径对伤害程度的影响4.4.电流类别对伤害程度的影响电流类别对伤害程度的影响10.5.1 触电方式触电方式2021/9/152627（1 1）中性点接地系统的单相触电）中性
24、点接地系统的单相触电常见的触电方式有：常见的触电方式有：（2 2）中性点不接地系统的单相触电）中性点不接地系统的单相触电（3 3）两相触电）两相触电（4 4）接触到漏电的电器设备外壳）接触到漏电的电器设备外壳L L1 1L L2 2L L3 3L L1 1L L2 2L L3 3L L1 1L L2 2L L3 310.5.1 触电方式触电方式l与高压带电体距离过近（小于安与高压带电体距离过近（小于安全距离）；全距离）；l跨步电压对人体的伤害；跨步电压对人体的伤害；l大气过电压造成的人身触电事故大气过电压造成的人身触电事故（雷电）。（雷电）。另外的触电方式有：另外的触电方式有：2021/9/1
25、527281.保护接地保护接地安全规程规定：接地电安全规程规定：接地电阻不得大于阻不得大于4。保护接地：保护接地：将电气设将电气设备的金属外壳或构架与备的金属外壳或构架与大地可靠连接，以防止大地可靠连接，以防止因漏电而可能发生的触因漏电而可能发生的触电。电。保护接地保护接地10.5.2 保护接地和保护接零保护接地和保护接零Rd保护接地：适用于保护接地：适用于中性中性点不接地点不接地三相供电系统。三相供电系统。2021/9/1528292.保护接零保护接零适用于适用于中性点接地的供电系统中性点接地的供电系统 在中性点接地的三相在中性点接地的三相四线制系统中，为了防四线制系统中，为了防止触电事故，
26、把电气设止触电事故，把电气设备的外壳或构架与系统备的外壳或构架与系统的零线（中性线）相连，的零线（中性线）相连，称为保护接零。称为保护接零。保护接零保护接零N10.5.2 保护接地和保护接零保护接地和保护接零三相五线制供电系统三相五线制供电系统N PEL1L2L3工作中性线工作中性线保护中性线保护中性线2021/9/152930电气设备正常运行时，电气设备正常运行时，会产生弧光和火花。如会产生弧光和火花。如l电动机运转时，换向器会电动机运转时，换向器会不断产生火花；不断产生火花；l电焊作业时，会产生温度电焊作业时，会产生温度很高的弧光；很高的弧光；l拉开闸刀时，会产生弧光拉开闸刀时，会产生弧光
27、和火花；和火花；l在事故情况下，如短路、在事故情况下，如短路、熔断器熔断会产生火花。熔断器熔断会产生火花。弧光和火花遇到可燃弧光和火花遇到可燃物，就会引起着火；电物，就会引起着火；电气设备因运行会发热，气设备因运行会发热，有些易燃物，被电气设有些易燃物，被电气设备的表面高温烘烤，会备的表面高温烘烤，会产生自燃而引起火灾。产生自燃而引起火灾。电气爆炸的原因主电气爆炸的原因主要有两种：要有两种：（1 1）周围环境有爆炸性混）周围环境有爆炸性混合物，在危险温度或电火花合物，在危险温度或电火花作用下引起爆炸。作用下引起爆炸。（2 2）充油设备（如油侵式）充油设备（如油侵式电力变压器）在弧光作用下电力变
28、压器）在弧光作用下会产生大量可燃气体，使油会产生大量可燃气体，使油箱内压力、温度超过允许极箱内压力、温度超过允许极限而引起爆炸。限而引起爆炸。10.5.3 电气防火和防爆电气防火和防爆引起电气火灾的主要原因：引起电气火灾的主要原因：2021/9/153031防火防爆措施应综合考防火防爆措施应综合考虑，采取全面措施，主虑，采取全面措施，主要措施有：要措施有：合理选用电气设备。合理选用电气设备。电气设备安装要符合安电气设备安装要符合安装要求，保持必要的防装要求，保持必要的防火间距，良好的通风条火间距，良好的通风条件。件。运行操作遵守操作规程。运行操作遵守操作规程。电气线路及设备要有相电气线路及设备
29、要有相应的保护装置。应的保护装置。要定期对电气线路及设要定期对电气线路及设备进行维护、检修、检备进行维护、检修、检验，保证其在良好状态验，保证其在良好状态下运行。下运行。要控制可燃易爆物质，要控制可燃易爆物质，排除电气火源，及时排排除电气火源，及时排除事故隐患。除事故隐患。10.5.3 电气防火和防爆电气防火和防爆2021/9/153132l静电电压有时可达几万伏，静电电压有时可达几万伏，可能发生电击现象。可能发生电击现象。l当发生静电放电形成火花当发生静电放电形成火花时，可能引起火灾和爆炸。时，可能引起火灾和爆炸。l静电会干扰正常生产、影静电会干扰正常生产、影响产品质量。响产品质量。10.5
30、.4 静电的防护静电的防护静电：静电：静止的电荷称为静电。物体中积累的电荷越多电位也就越高。静止的电荷称为静电。物体中积累的电荷越多电位也就越高。静电的产生：静电的产生：l固体物质间相互摩擦会产生静电；固体物质间相互摩擦会产生静电；l物质在受压、撕裂、剥离、拉伸、受热、电解会产生静电；物质在受压、撕裂、剥离、拉伸、受热、电解会产生静电；l与带电体间感应会产生静电；与带电体间感应会产生静电；l液体流动、过滤、喷射、灌注、剧烈晃动会产生静电；液体流动、过滤、喷射、灌注、剧烈晃动会产生静电；l气体在管道中流动、喷射会产生静电。气体在管道中流动、喷射会产生静电。静电的危害：静电的危害：2021/9/1
31、53233（1 1）限制静电的产生。）限制静电的产生。例例如减少摩擦，防止传动皮带如减少摩擦，防止传动皮带打滑，降低气体、粉尘和液打滑，降低气体、粉尘和液体的流速。体的流速。（2 2）给静电提供转移和泄）给静电提供转移和泄漏路径。漏路径。尽量采用导电材料尽量采用导电材料制造容易产生电的零件。在制造容易产生电的零件。在非导电物质（橡胶、塑料、非导电物质（橡胶、塑料、化纤等）中掺入导电物质，化纤等）中掺入导电物质，适当增加空气的相对湿度。适当增加空气的相对湿度。（3 3）利用异极性电荷中和）利用异极性电荷中和静电。静电。（4 4）采用防静电接地。）采用防静电接地。（5 5）在静电危险场所工作）在静电危险场所工作的人员要穿防静电的服衣服的人员要穿防静电的服衣服和鞋袜。和鞋袜。10.5.4 静电的防护静电的防护 防止静电危害的基本方法：防止静电危害的基本方法：限制静电的限制静电的产生产生和和积累积累，防止发生静电放电在而，防止发生静电放电在而引起火花引起火花。常用措施：常用措施：2021/9/153334ENDEND2021/9/1534