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電氣控制與PLC技術(shù)應(yīng)用(第2版) 本書內(nèi)容分為電氣控制技術(shù)和PLC技術(shù)兩部分,共6章。前5章的主要內(nèi)容包括:工廠典型生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)的運行維護和故障排除,運料小車、工業(yè)機械手和廣告彩燈的PLC控制系統(tǒng)運行維護及調(diào)試,PLC通信技術(shù)應(yīng)用。第6章為技能實訓(xùn),通過單項和綜合技能項目訓(xùn)練,滿足維修電工和PLC設(shè)計師職業(yè)技能鑒定的要求,構(gòu)建職業(yè)資格證書“直通車”。本書內(nèi)容先進、實用,簡明扼要,圖文并茂,實例豐富,通俗易懂,便于教學(xué)和自學(xué)。 本書可作為高職高專機電一體化、機電、自動化、電氣工程及其自動化、機械工程及其自動化等專業(yè)的教材,也可供相關(guān)的工程技術(shù)人員參考。 目 錄 第1章 工廠典型生產(chǎn)機械電氣控制 系統(tǒng)的運行維護和故障排除1 1.1 C616車床的電氣控制系統(tǒng)1 1.2 基礎(chǔ)知識2 1.2.1 常用的低壓電器2 1.2.2 低壓電器的智能化和 發(fā)展趨勢25 1.2.3 電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)27 1.3 C616車床電氣控制線路的制做57 1.3.1 制做電動機控制線路的 步驟57 1.3.2 C616車床電氣控制線路的 分析59 1.3.3 繪制安裝接線圖60 1.3.4 低壓電器元件的選用61 1.3.5 固定電器元件63 1.3.6 照圖接線63 1.4 C616車床電氣控制系統(tǒng)的檢查與 評估63 1.4.1 電氣控制系統(tǒng)的檢查與 維護63 1.4.2 評估與調(diào)整74 1.5 拓展實訓(xùn)75 1.5.1 Z3040型搖臂鉆床電氣 控制線路的分析75 1.5.2 X62W型萬能銑床電氣 控制線路分析80 1.5.3 30t/5t橋式起重機電氣 控制線路的分析87 本章小結(jié)95 思考與習(xí)題95 自測題97 第2章 運料小車PLC控制系統(tǒng)的 運行維護及調(diào)試101 2.1 運料小車工作過程和控制要求101 2.2 基礎(chǔ)知識102 2.2.1 可編程控制器的組成、 原理和特點102 2.2.2 PLC內(nèi)部的軟元件104 2.2.3 FX2N的基本邏輯指令108 2.2.4 GX Developer軟件的使用116 2.3 運料小車PLC控制系統(tǒng)的 程序設(shè)計138 2.3.1 用戶I/O設(shè)備的確定138 2.3.2 PLC的選用138 2.3.3 繪制PLC的I/O分配圖141 2.3.4 根據(jù)控制要求設(shè)計系統(tǒng) 步序圖141 2.3.5 設(shè)計PLC控制程序 (梯形圖)142 2.4 運料小車PLC控制系統(tǒng)的檢查和 評估143 2.5 拓展實訓(xùn)144 2.5.1 電動機正反轉(zhuǎn)PLC控制 系統(tǒng)的設(shè)計144 2.5.2 兩臺電動機順序啟動 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計146 2.6 PLC常見的工程問題148 2.6.1 PLC端口的擴展和保護148 2.6.2 PLC系統(tǒng)的抗干擾措施152 2.6.3 PLC的測試及維護153 本章小結(jié)155 思考與習(xí)題156 自測題159 第3章 工業(yè)機械手PLC控制系統(tǒng)的 運行維護及調(diào)試163 3.1 工業(yè)機械手的工作過程和控制要求163 3.2 基礎(chǔ)知識165 3.2.1 步進順控指令和 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖165 3.2.2 分支流程的步進順控168 3.3 工業(yè)機械手PLC控制系統(tǒng) 程序設(shè)計174 3.3.1 用戶I/O設(shè)備的確定174 3.3.2 工業(yè)機械手控制系統(tǒng)PLC的 選用175 3.3.3 繪制PLC的I/O分配圖175 3.3.4 根據(jù)控制要求設(shè)計系統(tǒng) 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖176 3.3.5 設(shè)計PLC控制程序 (梯形圖)177 3.4 工業(yè)機械手PLC控制系統(tǒng) 檢查和評估181 3.4.1 PLC的檢查和評估181 3.4.2 程序調(diào)試181 3.5 拓展實訓(xùn)——十字路口 交通燈控制188 本章小結(jié)191 思考與習(xí)題191 自測題192 第4章 廣告彩燈PLC控制系統(tǒng)的 設(shè)計與維護194 4.1 廣告彩燈的工作過程和控制要求194 4.2 基礎(chǔ)知識195 4.3 廣告彩燈PLC控制系統(tǒng)的 程序設(shè)計219 4.3.1 用戶I/O設(shè)備的確定219 4.3.2 廣告彩燈控制系統(tǒng)PLC的 選用220 4.3.3 繪制PLC的I/O分配圖220 4.3.4 設(shè)計PLC控制程序 (梯形圖)221 4.4 廣告彩燈PLC控制系統(tǒng)的檢查和 評估222 4.4.1 PLC的檢查和評估222 4.4.2 程序調(diào)試222 4.4.3 任務(wù)檢查與評價223 4.5 拓展實訓(xùn):臺車的呼車控制223 本章小結(jié)225 思考與習(xí)題225 自測題225 第5章 PLC通信技術(shù)的應(yīng)用228 5.1 運用PLC通信技術(shù)控制三相籠型 異步電動機的要求228 5.2 基礎(chǔ)知識229 5.2.1 數(shù)據(jù)通信方式229 5.2.2 通信擴展板231 5.2.3 觸摸屏232 5.2.4 三菱系列變頻器的RS-485 通信和操作238 5.2.5 PLC與PLC之間的 N:N通信247 5.3 PLC通信技術(shù)的應(yīng)用251 5.3.1 PLC和觸摸屏的通信251 5.3.2 PLC和變頻器的通信255 5.3.3 觸摸屏和變頻器的通信259 5.4 檢查與評估261 5.5 拓展實訓(xùn)262 5.5.1 PLC和變頻器控制的 恒壓供水系統(tǒng)262 5.5.2 工件分揀裝置PLC 的控制267 5.5.3 自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)272 本章小結(jié)291 思考與習(xí)題291 自測題292 第6章 技能實訓(xùn)296 6.1 FX系列PLC的硬件和GX Developer 編程軟件的使用296 6.2 軟元件T、M、C的編程使用300 6.3 基本指令和手持編程器的使用304 6.4 SFC狀態(tài)圖和步進指令的使用307 6.5 應(yīng)用指令的使用(一)309 6.6 應(yīng)用功能的使用(二)310 6.7 三相交流異步電動機Y-△啟動 PLC控制實訓(xùn)313 6.8 自動送料裝車系統(tǒng)PLC控制設(shè)計 實訓(xùn)315 6.9 PLC對自動售貨機系統(tǒng)的 控制實訓(xùn)320 6.10 PLC觸摸屏的通信實訓(xùn)324 6.11 PLC和變頻器的通信實訓(xùn)325 6.12 觸摸屏和變頻器的通信實訓(xùn)327 6.13 恒壓供水系統(tǒng)的運行328 附錄A FX2N系列可編程控制器的338 主要技術(shù)指標(biāo)338 附錄B FX2N系列PLC常用特殊輔助 繼電器與特殊數(shù)據(jù)寄存器 功能表342 附錄C FX2N可編程控制器應(yīng)用 指令總表343 自測題參考答案359 參考文獻362
第1章 工廠典型生產(chǎn)機械電氣控制
系統(tǒng)的運行維護和故障排除 (1)熟悉工廠典型生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)所用低壓電器的結(jié)構(gòu)、原理、用途、文字和圖形符號。 (2)掌握工廠典型生產(chǎn)機械電力拖動系統(tǒng)的啟動、調(diào)速、制動、正反轉(zhuǎn)等電氣控制原理圖的繪制和工作過程的分析。 (3)利用“查線讀圖法”,正確分析工廠典型生產(chǎn)機械電氣控制線路的工作過程和保護環(huán)節(jié)。 (4)掌握“電阻測量法”等查找電路故障點的方法。 (1)能根據(jù)控制要求,正確選用和維護開關(guān)、熔斷器、按鈕、接觸器、繼電器等。 (2)能借助《電工手冊》等工具書查找產(chǎn)品的技術(shù)數(shù)據(jù)。 (3)能利用國標(biāo)的文字和圖形符號繪制電氣原理圖。 (4)能按照電氣控制的要求設(shè)計簡單的電氣原理圖。 (5)能獨立分析電氣原理圖,培養(yǎng)電氣識圖能力。 (6)能根據(jù)電氣原理圖繪制電氣安裝接線圖并照圖接線,進行試車。 (7)能獨立分析電氣控制線路故障的原因,并借助電工工具和儀表查出故障點。 (8)具有一定的創(chuàng)新能力,能對電氣控制系統(tǒng)進行優(yōu)化。 (9)訓(xùn)練與人合作、處理信息、分析問題和解決問題等關(guān)鍵能力。 C616車床控制系統(tǒng)主軸電動機P=4kW,直接啟動,能實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)、過載保護和短路保護。要求:①正確選擇所用低壓電器;②繪制三相籠型異步電動機點動、連續(xù)、正反轉(zhuǎn)等電氣控制原理圖并進行工作過程分析;③制做C616車床電氣控制線路;④利用“查線讀圖法”正確分析C616型車床電氣控制系統(tǒng)的工作過程和保護環(huán)節(jié);⑤C616車床主軸電動機不能啟動時,試借助萬用表檢測故障點并進行排除。 1.1 C616車床的電氣控制系統(tǒng) 車床是應(yīng)用極為廣泛的金屬切削機床,在各種車床中用得最多的就是臥式車床,主要用于車削外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋和成形表面,也可通過尾架進行鉆孔、鉸孔和攻螺紋等加工。 1. 車床的結(jié)構(gòu) 臥式車床主要由床身、主軸變速箱、掛輪箱、進給箱、溜板箱、刀架及溜板、尾架、光杠、絲杠、床腿等部分組成,如圖1-1所示。 圖1-1 C616車床的結(jié)構(gòu) 車床的主運動是主軸的旋轉(zhuǎn)運動,由主軸電動機通過皮帶傳到主軸箱,帶動旋轉(zhuǎn);刀架是由溜板箱帶著做直線移動的,稱為進給運動。進給運動也是由主軸電動機經(jīng)過主軸箱輸出軸、掛輪箱傳給進給箱,再通過光杠將運動傳入溜板箱,溜板箱帶動刀架做縱、橫兩個方向的進給運動。 2. 拖動方式和控制特點 臥式車床共有3臺籠型異步電動機,即主電動機M1、潤滑電動機M2和冷卻泵電動機M3。從車削工藝要求出發(fā),對各電動機的控制要求如下。 (1) 主電動機M1(功率為4kW):由它完成主運動的驅(qū)動。要求可實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn),并設(shè)有過載、短路和零壓保護。 (2)潤滑電動機M2:直接啟動、單向運行、連續(xù)工作方式,潤滑電動機工作后才允許主電動機工作。 (3)冷卻泵電動機M3(功率為0.125kW):它除了要在潤滑電動機啟動后才工作外,還可視實際需要,由轉(zhuǎn)換開關(guān)進行控制。 (4)車床電氣控制系統(tǒng)要有局部照明、必要的指示等輔助電路。 1.2 基 礎(chǔ) 知 識 1.2.1 常用的低壓電器 工作在交流1200V、直流1500V及小于這種電壓的電器稱為低壓電器,其用途是對供電及用電系統(tǒng)進行開關(guān)、控制、保護和調(diào)節(jié)。 根據(jù)控制對象的不同,低壓電器分為配電電器和控制電器兩大類。前者主要用于低壓配電系統(tǒng)和動力回路,常用的有刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器、自動開關(guān)等;后者主要用于電力傳輸系統(tǒng)和電氣自動控制系統(tǒng)中,常用的有主令電器、接觸器、繼電器、啟動器、控制器、電阻器、變阻器、電磁鐵等。 本小節(jié)主要介紹常用的主令電器、低壓開關(guān)類電器、熔斷器、接觸器、繼電器等低壓控制電器的結(jié)構(gòu)和工作原理。 1. 主令電器 主令電器是用于在自動控制系統(tǒng)中發(fā)出指令的操作電器,利用它控制接觸器、繼電器或其他電器,通過電路接通和分?jǐn)鄟韺崿F(xiàn)對生產(chǎn)機械的自動控制。常用的主令電器有按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、凸輪控制器、主令控制器等。 (1)按鈕開關(guān) 按鈕開關(guān)是一種用來接通或分?jǐn)嘈‰娏麟娐返氖謩涌刂齐娖鳌T诳刂齐娐分,通過它發(fā)出“指令”,控制接觸器和繼電器等電器,再由它們?nèi)タ刂浦麟娐返耐〝唷?br /> 按鈕開關(guān)的外形和結(jié)構(gòu)如圖1-2所示,主要由按鈕帽、復(fù)位彈簧、常開觸點、常閉觸點、接線柱、外殼等組成。它的圖形符號和文字符號如圖1-3所示。 圖1-2 按鈕開關(guān)的外形和結(jié)構(gòu) 圖1-3 按鈕開關(guān)的圖形符號和文字符號 按鈕開關(guān)的種類很多,生產(chǎn)機械上常用的有LA2、LA10、LA18、LA19、LA20等系列。其中,LA18系列按鈕是積木式結(jié)構(gòu),觸點數(shù)目可根據(jù)需要拼裝;結(jié)構(gòu)形式有撳按式、緊急式、鑰匙式和旋鈕式。LA19系列在按鈕內(nèi)裝有信號燈,除作為控制電路的主令電器使用外,還可作為信號指示燈使用。按鈕開關(guān)型號的含義如圖1-4所示。 圖1-4 按鈕開關(guān)型號的含義 不同結(jié)構(gòu)形式的按鈕,分別用不同的字母來表示,例如:A-按鈕;K-開啟式;S-防水式;H-保護式;F-防腐式;J-緊急式;X-旋鈕式;Y-鑰匙式;D-帶指示燈式;DJ-緊急式帶指示燈。 選用按鈕應(yīng)根據(jù)使用場合、被控電路所需觸點的數(shù)目及按鈕的顏色等綜合考慮。使用前,應(yīng)檢查按鈕動作是否自如,彈性是否正常,觸點接觸是否良好、可靠。由于按鈕觸點之間距離較小,所以應(yīng)注意保持觸點及導(dǎo)電部分的清潔,防止觸點間短路或漏電。 (2)行程開關(guān) 行程開關(guān)又稱限位開關(guān)或位置開關(guān),其作用與按鈕開關(guān)相同,只是其觸點的動作不是靠手動操作,而是利用生產(chǎn)機械運動部件的碰撞來發(fā)出指令,即把機械信號轉(zhuǎn)為電信號,通過控制其他電器來控制運動部件的行程大小、運動方向或進行限位保護,通過接通或分?jǐn)嚯娐穪硐拗茩C械運動的行程、位置或改變其運動狀態(tài),達到自動控制的目的。 為了適應(yīng)生產(chǎn)機械對行程開關(guān)的碰撞,行程開關(guān)有多種構(gòu)造形式,常用的有直動式(按鈕式)和滾輪式(旋轉(zhuǎn)式)。其中,滾輪式又有單滾輪式和雙滾輪式兩種。直動式行程開關(guān)如圖1-5所示,其圖形符號和文字符號如圖1-6所示。 圖1-5 直動式行程開關(guān) 圖1-6 行程開關(guān)的圖形符號和文字符號 常用的行程開關(guān)有LX系列和JLXK1系列,其型號的含義分別如圖1-7和1-8所示。 圖1-7 LX系列型號的含義 圖1-8 JLXK1系列型號的含義 各種系列的行程開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)相同,區(qū)別僅在于使行程開關(guān)動作的傳動裝置和動作速度不同。 直動式行程開關(guān)觸點的分合速度取決于擋塊移動速度。當(dāng)擋塊移動速度低于0.4m/min時,觸點切斷太慢,易受電弧燒灼,這時,應(yīng)采用有盤形彈簧機構(gòu)、能瞬時動作的滾輪式行程開關(guān),或采用更為靈敏、輕巧的微動開關(guān)。 引進德國西門子公司技術(shù)生產(chǎn)的3SE3系列行程開關(guān),有開啟式和保護式兩大類。動作方式有瞬動型和蠕動型,頭部結(jié)構(gòu)有直動、滾輪直動、杠桿、單輪、雙輪、滾動擺桿可調(diào)、杠桿可調(diào)和彈簧桿等。該系列開關(guān)規(guī)格全,外形結(jié)構(gòu)多樣,拆裝方便,使用靈活,動作可靠且技術(shù)性能優(yōu)良。 選用行程開關(guān)時,主要應(yīng)根據(jù)被控電路的特點、要求及生產(chǎn)現(xiàn)場的條件和所需觸點數(shù)量、種類等因素綜合考慮。 (3)凸輪控制器 凸輪控制器主要用于起重設(shè)備和其他電力拖動裝置,以控制電動機的啟動、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動,其結(jié)構(gòu)如圖1-9所示。 圖1-9 凸輪控制器的結(jié)構(gòu) 凸輪控制器的動作原理是轉(zhuǎn)動手柄時,轉(zhuǎn)軸帶動凸輪一起轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)到某一位置時,凸輪頂動滾子,克服彈簧壓力,使動觸點按順時針方向轉(zhuǎn)動,脫離靜觸點而分?jǐn)嚯娐。在轉(zhuǎn)軸上疊裝不同形狀的凸輪,可使若干個觸點組按規(guī)定的順序接通或分?jǐn)唷?br /> 凸輪控制器在電氣原理圖中的符號及觸點通斷表如圖1-10所示。 由于其觸點的分合狀態(tài)與操作手柄的位置有關(guān),因此,在電路中除畫出觸點圖形符號外,還應(yīng)有操作手柄與觸點分合狀態(tài)的表示方法,其表示方法有如下兩種。 、僭陔娐穲D中畫虛線和畫“·”的方法,如圖1-10(a)所示。即用虛線表示操作手柄的位置,用有無“·”表示觸點的閉合和斷開狀態(tài)。 如在觸點圖形符號下方的虛線位置上畫“·”,則表示當(dāng)操作手柄處于該位置時,該觸點處于閉合狀態(tài);若在虛線位置上未畫“·”,則表示該觸點是處于斷開狀態(tài)。 、谠陔娐穲D中既不畫虛線也不畫“·”,而是在觸點圖形符號上標(biāo)出觸點編號,再用通斷表表示操作手柄在不同位置時的觸點分合狀態(tài),如圖1-10(b)所示。在通斷表中,用有無“+”來表示操作手柄在不同位置時觸點的閉合和斷開狀態(tài)。 圖1-10 凸輪控制器的符號及觸點通斷表 國產(chǎn)的凸輪控制器有KT10、KT14等系列交流凸輪控制器和KTZ2系列直流凸輪控制器。在選用凸輪控制器的時候,主要應(yīng)當(dāng)根據(jù)電動機的容量、額定電壓、額定電流和控制位置數(shù)目來選擇。 (4)主令控制器 主令控制器是按照預(yù)定程序轉(zhuǎn)換控制電路的主令電器,用它在控制系統(tǒng)中發(fā)布命令,通過接觸器實現(xiàn)對電動機的啟動、制動、調(diào)速和反轉(zhuǎn)控制。 主令控制器的外形及結(jié)構(gòu)如圖1-11所示。它由鑄鐵的底座、支架和支架上安裝的動、靜觸點及凸輪盤所組成的接觸系統(tǒng)等構(gòu)成。 圖1-11中的1和7表示固定于方形轉(zhuǎn)軸上的凸輪塊;2是固定觸點的接線柱,由它連接操作回路;3是固定觸點,由橋式動觸點4來閉合與分?jǐn)啵粯蚴絼佑|點4固定在能繞軸6轉(zhuǎn)動的支桿5上。 主令控制器的動作原理是:當(dāng)轉(zhuǎn)動手柄10使凸輪塊7轉(zhuǎn)動時,推壓小輪8使支桿5繞軸6轉(zhuǎn)動,使橋式動觸點4與固定觸點3分?jǐn),將被操作回路斷開;相反,當(dāng)轉(zhuǎn)動手柄10使小輪8位于凸輪塊7的凹槽處時,由于彈簧9的作用,使動觸點4與靜觸點3閉合,接通操作回路。 可見,觸點閉合與分?jǐn)嗟捻樞蚴怯赏馆唹K的形狀所決定的。 主令控制器在電氣原理圖中的符號及觸點分合表與凸輪控制器相同。常用的主令控制器有LK1、LK5、LK6、LK14等系列,其型號的含義如圖1-12所示。 主令控制器的選用主要根據(jù)額定電流和所需控制的回路數(shù)來確定。 1,7-凸輪塊;2-接線柱;3-固定觸點;4-橋式動觸點; 5-支桿;6-軸;8-小輪;9-彈簧;10-轉(zhuǎn)動手柄 圖1-11 主令控制器的外形及結(jié)構(gòu) 圖1-12 LK系列主令控制器型號的含義 2. 低壓開關(guān)類電器 常用的低壓開關(guān)類電器包括刀開關(guān)、組合開關(guān)和自動開關(guān)三類,下面分別對其結(jié)構(gòu)、原理等進行介紹。 (1)刀開關(guān) 常用的刀開關(guān)主要有膠蓋閘刀開關(guān)和鐵殼開關(guān)。 、倌z蓋閘刀開關(guān)又稱為開啟式負(fù)荷開關(guān),廣泛用作照明電路和小容量(≤5.5kW)動力電路不頻繁啟動的控制開關(guān),其外形及結(jié)構(gòu)如圖1-13所示。 ? (a) 外形 (b) 結(jié)構(gòu) 圖1-13 膠蓋閘刀開關(guān)的外形及結(jié)構(gòu) 刀開關(guān)的圖形和文字符號如圖1-14所示。 圖1-14 刀開關(guān)的圖形和文字符號 膠蓋閘刀開關(guān)具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉,以及安裝、使用、維修方便的優(yōu)點。選用時,主要根據(jù)電源種類、電壓等級、所需極數(shù)、斷流容量等進行選擇?刂齐妱訖C時,其額定電流要大于電動機額定電流的3倍。 ②鐵殼開關(guān)又稱封閉式負(fù)荷開關(guān),可不頻繁地接通和分?jǐn)嘭?fù)荷電路,也可以用作15kW以下電動機不頻繁啟動的控制開關(guān),基本結(jié)構(gòu)如圖1-15所示。它的鑄鐵殼內(nèi)裝有由刀片和夾座組成的觸點系統(tǒng)、熔斷器和速斷彈簧,30A以上的還裝有滅弧罩。 圖1-15 鐵殼開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 常用的鐵殼開關(guān)為HH系列,其型號的含義如圖1-16所示。 圖1-16 HH系列鐵殼開關(guān)型號的含義 鐵殼開關(guān)具有操作方便、使用安全、通斷性能好的優(yōu)點。選用時,可參照膠蓋刀開關(guān)的選用原則進行。操作時,不得面對它拉閘或合閘,一般用左手掌握手柄。若更換熔絲,必須在分閘后進行。 (2)組合開關(guān) 組合開關(guān)是由多節(jié)觸點組合而成的,是一種手動控制電器。它可用作電源引入開關(guān),也可用作5.5kW以下電動機的直接啟動、停止、反轉(zhuǎn)和調(diào)速控制開關(guān),主要用于機床的控制電路中。 組合開關(guān)的外形及結(jié)構(gòu)如圖1-17所示。它的內(nèi)部有三對靜觸點,分別用三層絕緣板相隔,各自附有連接線路的接線柱。三個動觸點(刀片)相互絕緣,與各自的靜觸點相對應(yīng),套在共同的絕緣桿上。絕緣桿的一端裝有操作手柄。轉(zhuǎn)動手柄,即可完成三組觸點之間的開合或切換。開關(guān)內(nèi)裝有速斷彈簧,以提高觸點的分?jǐn)嗨俣取=M合開關(guān)的圖形和文字符號如圖1-18所示。 圖1-17 組合開關(guān)的外形及結(jié)構(gòu) 圖1-18 組合開關(guān)的圖形和文字符號 常用的組合開關(guān)為HZ系列,其型號的含義如圖1-19所示。 圖1-19 HZ系列組合開關(guān)型號的含義 組合開關(guān)具有體積小、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、滅弧性能較好等優(yōu)點。選用時,應(yīng)根據(jù)電源開關(guān)的種類、電壓等級、所需觸點的數(shù)量及電動機的容量進行確定。 (3)自動開關(guān) 自動開關(guān)又稱為自動空氣開關(guān)或自動空氣斷路器。在低壓電路中,用于分?jǐn)嗪徒油ㄘ?fù)荷電路,控制電動機的運行和停止。它具有過載、短路和失壓保護等功能,能自動切斷故障電路,保護用電設(shè)備的安全。按其結(jié)構(gòu)不同分類,常用的自動開關(guān)有裝置式和萬能式兩種,其型號的含義如圖1-20所示。 圖1-20 自動開關(guān)型號的含義 、俳Y(jié)構(gòu)和工作原理 自動開關(guān)主要由觸點、滅弧裝置、操作機構(gòu)、保護裝置(各種脫扣器)等部分組成,其工作原理如圖1-21所示。 圖1-21 自動開關(guān)的工作原理 開關(guān)主觸點依靠操作機構(gòu)合閘或電動合閘。主觸點閉合后,自由脫扣機構(gòu)將主觸點鎖在合閘位置上。過電流脫扣器的線圈和熱脫扣器的熱元件與主電路串聯(lián),欠電壓脫扣器的線圈與電源并聯(lián)。當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時,過電流脫扣器的銜鐵吸合,使自由脫扣機構(gòu)動作,主觸點斷開主電路。當(dāng)電路過載時,熱脫扣器的熱元件發(fā)熱,使雙金屬片彎曲變形,頂動自由脫扣器的銜鐵釋放,也使自由脫扣機構(gòu)動作。當(dāng)電路欠電壓時,欠電壓脫扣器的銜鐵釋放,也使自由脫扣機構(gòu)動作。分勵脫扣器則用于遠距離分?jǐn)嚯娐贰?br /> ②裝置式自動開關(guān) 裝置式自動開關(guān)又叫塑殼式自動開關(guān),通過用模壓絕緣材料制成的封閉型外殼,將所有構(gòu)件組裝在一起,用于電動機及照明系統(tǒng)的控制、供電線路的保護等。主要型號有DZ5、DZ10、DZ15、DZ20等系列。 、廴f能式自動開關(guān) 萬能式自動開關(guān)又稱為框架式自動開關(guān),由具有絕緣襯墊的框架結(jié)構(gòu)底座將所有的構(gòu)件組裝在一起,用于配電網(wǎng)絡(luò)的保護。主要型號有DW10、DW15兩個系列。 自動開關(guān)的圖形和文字符號如圖1-22所示。 圖1-22 自動開關(guān)的圖形和文字符號 3. 熔斷器 熔斷器是低壓電路和電動機控制電路中最常用的短路保護電器。常用的低壓熔斷器有插入式、螺旋式、無填料封閉管式、填料封閉管式、快速式等幾種,如RC1、RL1、RT0系列等,其型號的含義如圖1-23所示。 圖1-23 熔斷器型號的含義 (1)插入式熔斷器 插入式熔斷器主要用于380V三相電路和220V單相電路,做短路保護,其外形及結(jié)構(gòu)如圖1-24所示。 圖1-24 插入式熔斷器的結(jié)構(gòu) 插入式熔斷器主要由瓷座、瓷蓋、靜觸頭、動觸頭和熔絲組成,瓷座中部有一個空腔,與瓷蓋的突出部分組成滅弧室。60A以上的在空腔中墊有編織石棉層,加強滅弧功能。它具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、熔絲更換方便等優(yōu)點,應(yīng)用非常廣泛。 (2)螺旋式熔斷器 螺旋式熔斷器用于交流380V、電流200A以內(nèi)的線路和用電設(shè)備,做短路保護,其外形和結(jié)構(gòu)如圖1-25所示。 螺旋式熔斷器主要由瓷帽、熔斷管、瓷套、上接線端、下接線端和底座等組成。熔斷管內(nèi)除了裝有熔絲外,還填有滅弧的石英砂。熔斷管上蓋中心裝有標(biāo)有紅色的熔斷指示器,當(dāng)熔絲熔斷時,指示器脫出,從瓷帽上的玻璃窗口可檢查熔絲是否完好。它具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、熔斷快、分?jǐn)嗄芰、熔絲更換方便、使用安全可靠、熔絲熔斷后能自動指示等優(yōu)點,在機床電路中廣泛使用。 熔斷器的圖形和文字符號如圖1-26所示。 4. 交流接觸器 接觸器是通過電磁機構(gòu)動作、頻繁地接通和分?jǐn)嘀麟娐返倪h距離操縱電器。按其主觸點通過電流種類的不同,分為交流接觸器和直流接觸器。由于其控制容量大且具有低電壓保護功能,所以在工廠電氣設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛。 圖1-25 螺旋式熔斷器的結(jié)構(gòu) 圖1-26 熔斷器的圖形和文字符號 (1)外形及結(jié)構(gòu) 交流接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸點系統(tǒng)、滅弧裝置等部分組成,外形及結(jié)構(gòu)如圖1-27所示。 圖1-27 交流接觸器的外形及結(jié)構(gòu) ①電磁系統(tǒng)。交流接觸器的電磁系統(tǒng)由線圈、靜鐵心和動鐵心(銜鐵)等組成,其作用是操縱觸點的閉合與分?jǐn)唷?br /> 交流接觸器的鐵心一般用硅鋼片疊壓而成,以減少交變磁場在鐵心中產(chǎn)生的渦流及磁滯損耗,避免鐵心過熱。為了減少接觸器吸合時產(chǎn)生的振動和噪聲,一般在鐵心上裝有一個短路銅環(huán)(又稱減振環(huán)),如圖1-28所示。當(dāng)線圈中通有交流電時,在鐵心上產(chǎn)生的是交變磁通,它對銜鐵的吸力按正弦規(guī)律變化。當(dāng)磁通經(jīng)過零值時,鐵心對銜鐵的吸力也為零,銜鐵在彈簧的作用下有釋放的趨勢,使銜鐵不能被緊緊吸住,產(chǎn)生振動,發(fā)出噪聲。同時,這種振動使銜鐵與鐵心容易磨損,造成觸點接觸不良。安裝短路銅環(huán)后,它相當(dāng)于變壓器的一個副繞組,當(dāng)電磁線圈通入交流電時,線圈電流I1產(chǎn)生磁通?1,短路環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流I2,形成磁通F2。由于I1與I2的相位不同,所以F1與F2的相位也不同,即F1與F2不同時為零。這樣,在磁通F1為零時,F(xiàn)2不為零,而產(chǎn)生吸力,使銜鐵始終被鐵心吸牢,振動和噪聲顯著減小。 圖1-28 交流電磁鐵的短路環(huán) 、谟|點系統(tǒng)。接觸器的觸點按功能不同,分為主觸點和輔助觸點兩類。主觸點用于接通和分?jǐn)嚯娏鬏^大的主電路,體積較大,一般由三對常開觸點組成;輔助觸點用于接通和分?jǐn)嘈‰娏鞯目刂齐娐,體積較小,有常開和常閉兩種。如CJ0-10系列交流接觸器有三對常開主觸點、兩對常開輔助觸點和兩對常閉輔助觸點。觸點通常用紫銅制成,由于銅的表面容易被氧化,生成不良導(dǎo)體氧化銅,所以一般都在觸點的接觸點部分鑲上銀塊,使其接觸電阻小、導(dǎo)電性能好、使用壽命長。 接觸器的觸點分為橋式觸點和指形觸點,其形狀分別如圖1-29(a)和1-29(b)所示。橋式觸點又分為點接觸橋式和面接觸橋式兩種。圖1-29(a)中,左圖為兩個點接觸的橋式觸點,適用于電流不大且壓力小的場合,如輔助觸點;而右圖為兩個面接觸的橋式觸點,適用于大電流的控制,如主觸點。圖1-29(b)為線接觸指形觸點,其接觸區(qū)域為一條直線,在觸點閉合時產(chǎn)生滾動接觸,適用于動作頻繁、電流大的場合,如做主觸點用。 圖1-29 接觸器的觸點結(jié)構(gòu) 為使觸點接觸更緊密,減小接觸電阻,消除開始接觸時產(chǎn)生的有害振動,橋式觸點或指形觸點都安裝有壓力彈簧,隨著觸點的閉合加大觸點間的互壓力。 、蹨缁⊙b置。交流接觸器在分?jǐn)啻箅娏骰蚋唠妷弘娐窌r,其動、靜觸點間的氣體在強電場作用下放電,形成電弧。電弧發(fā)光、發(fā)熱、灼傷觸點,并使電路切斷時間延長,容易引發(fā)事故。因此,必須采取措施,使電弧迅速熄滅。常用的滅弧方式有以下幾種。 電動力滅弧:利用觸點分?jǐn)鄷r本身的回路磁場電動力將電弧拉長,使電弧熱量在拉長的過程中散發(fā)冷卻而迅速熄滅,其原理如圖1-30所示。 雙斷口滅。哼@種方法是將整個電弧分成兩段,同時利用觸點分?jǐn)鄷r回路磁場產(chǎn)生的電動力,使電弧迅速熄滅。它適用于橋式觸點,其原理如圖1-31所示。 圖1-30 電動力滅弧 圖1-31 雙斷口滅弧 縱縫滅。翰捎靡粋縱縫滅弧裝置來完成滅弧任務(wù),如圖1-32所示。滅弧罩內(nèi)有一條縱縫,下寬上窄。下寬,便于放置觸點,上窄,有利于電弧壓縮,并與滅弧室壁有很好的接觸。當(dāng)觸點分?jǐn)鄷r,電弧被外界磁場或電動力橫吹進入縫內(nèi),其熱量傳遞給壁室而迅速被冷卻熄滅。 柵片滅。簴牌瑴缁⊙b置的結(jié)構(gòu)及原理如圖1-33所示,主要由滅弧柵和滅弧罩組成。滅弧柵用鍍銅的薄鐵片制成,各柵片之間相互絕緣。滅弧罩用陶土或石棉水泥制成。當(dāng)觸點分?jǐn)嚯娐窌r,在動觸點與靜觸點間產(chǎn)生電弧,電弧產(chǎn)生電場。由于薄鐵片的磁阻比空氣小得多,因此,電弧上部的磁通容易通過滅弧柵形成閉合回路,使電弧上部的磁通很稀疏,而下部的磁通則很密。這種上稀下密的磁場分布對電弧產(chǎn)生向上運動的力,將電弧拉長到滅弧柵片中。柵片將電弧分割成若干短弧,一方面,使柵片間的電弧電壓低于燃弧電壓;另一方面,柵片將電弧的熱量散發(fā),使電弧迅速熄滅。 圖1-32 縱縫滅弧 圖1-33 柵片滅弧裝置 、芷渌考。交流接觸器除上述三個主要部分外,還包括反作用彈簧、復(fù)位彈簧、緩沖彈簧、觸點壓力彈簧、傳動機構(gòu)、接線柱、外殼等部件。 (2)工作原理 當(dāng)電磁線圈接通電源時,線圈電流產(chǎn)生磁場,使靜鐵心產(chǎn)生足以克服彈簧反作用的吸力,將動鐵心向下吸合,使常開主觸點和常開輔助觸點閉合,常閉輔助觸點斷開。主觸點將主電路接通,輔助觸點則接通或分?jǐn)嗯c之相連的控制電路。 當(dāng)電磁線圈斷電時,靜鐵心吸力消失,動鐵心在反力彈簧的作用下復(fù)位,各觸點也隨之復(fù)位,將有關(guān)的主電路和控制電路分?jǐn)唷?br /> (3)接觸器的圖形符號和文字符號 接觸器的圖形符號和文字符號如圖1-34所示。 圖1-34 接觸器的圖形符號和文字符號 (4)主要的技術(shù)數(shù)據(jù) 常用的交流接觸器有CJ0、CJ10、CJ12、CJ20等系列產(chǎn)品,其型號的含義如圖1-35所示。 圖1-35 交流接觸器型號的含義 除了國產(chǎn)交流接觸器以外,我國還引進了德國西門子公司的3TB系列、BBC公司的B型系列等產(chǎn)品。這些產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、安裝方便、壽命長、技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)優(yōu)越,符合VDE、IEC標(biāo)準(zhǔn)要求。
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