电力拖动控制实训指导书
电力拖动控制
实训指导书
湖南铁道职业技术学院实训中心编制
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电力拖动控制实训指导书
目 录
第一章 常用低压电器
第一节 电器的基本知识
第二节 刀开关、组合开关及自动开关 第三节 熔断器 第四节 主令电器
第五节 接触器与继电器 第六节 电磁铁
第七节 其它的常用低压电器 第八节 常用低压电器的检修
第二章 电气制图规范与标准 第三章 常用电力拖动控制电路
第一节 概述
第二节 三相异步电动机直接起动控制电路 第三节 三相异步电动机降压起动控制电路 第四节 三相异步电动机调速控制电路 第五节 三相异步电动机制动控制电路 第六节 三相绕线转子电动机控制电路 第七节
电气控制电路的安装、调试与检修
第四章 电力拖动控制电路的应用
第一节 CA6140车床控制电路 第二节 Z3040钻床控制电路
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第一章 常用低压电器
电器：凡是根据外界特定的信号和要求，自动或手动接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路或非电现象的切换、保护、控制、检测和调节的电气设备。
电器在输配电系统、电力拖动和自动控制系统中，均起着极其重要的作用。它广泛应用于电能的生产；电力的输送和分配；电器网络和电气设备的控制、保护；电路参数的检测和调节；非电现象的转换等方面。
第一节 电器的基本知识
一、电器的分类
电器的用途广泛，职能多样，因而品种规格繁多，构造及工作原理各异。有各种的分类方法。
（一）按工作电压高低分 1、高压电器——交流电压1200V、直流电压1500V及以上电路中的的电器。 2、低压电器——交流电压1200V、直流电压1500V及以下电路中的的电器。 低压电器按它在电气线路中的地位和作用可分为低压配电电器和低压控制电器两大类。低压配电电器主要有刀开关、转换开关、熔断器和自动开关等。低压控制电器主要有接触器、继电器、主令电器和电磁铁等。
（二）按动作方式分
1、自动切换电器——依靠本身参数的变化或外来信号的作用，自动完成接通或分断等动作。例如接触器、继电器等。
2、非自动切换电器——主要是用手直接操作来进行切换。例如刀开关、按钮等。
（三）按执行功能分
1、有触点电器——有可分离的动触点和静触点，利用触点的接触和分离来实现电路中的通断。
2、无触点电器——没有触点，主要利用晶闸管的开关效应，即导通和截止来实现电路的通断。
二、低压电器的主要性能参数 1、额定绝缘电压
这是一个由电器结构、材料、耐压等因素决定的名义电压值。额定绝缘电压为电器最大的额定工作电压。
2、额定工作电压
低压电器在规定条件下长期工作时，能保证电器正常工作的电压值。通常是指主触点的额定电压。
3、额定发热电流 在规定条件下，电器长时间工作，各部分的温度不超过极限值时所能承受的最大电流值。
4、额定工作电流
割据电器在具体的使用条件下，能保证电器正常工作时的电流值。它与规定的使用条件（电压等级、电网频率、工作制、使用类别等）有关，同一个电器在不同的使用条件下，有不同额定电流等级。
5、通断能力
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低压电器在规定的条件下，能在给定电压下接通和分断的预期电流值。通断能力与电器的额定电压、负载性质、灭弧方法等有很大关系。
6、操作频率
低压电器在每小时内可能实现的最高操作循环次数。 7、机械寿命
低压电器在需要修理或更换机械零件前所能承受的无载操作循环次数。 8、电气寿命
在规定的正常工作条件下，低压电器不需要修理或更换零件的负载操作循环次数。
三、低压电器产品全型号组成形式
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特殊环境条件派生代号（字母表示）
辅助规格代号（数字表示）
4 1 2 3 - 5 通用派生代号（字母表示）
基本规格代号（数字表示，位数不限） 特殊派生代号（字母表示）
设计代号（数字表示，位数不限） 类组代号（字母表示，最多三个）
第二节 刀开关、组合开关及自动开关
一、刀开关
刀开关是一种非自动切换、结构简单且应用最广泛的低压电器。在供配电系统和设备自动控制系统中通常用于电源隔离，有时也可用于不频繁接通和分断小电流配电电路或直接控制小容量电动机的启动和停止。
刀开关按极数分，有单极、双极和三极；按结构分，有平板式和条架式；按操作方式分，有直接手柄操作式，杠杆操作机构式和电动操作机构式；按刀开关转换方向分，有单投和双投等。
刀开关主要是由手柄、动触刀、静夹座、进线座、出线座和绝缘底板等组成。 刀开关的典型结构如图1-1所示。
（一）瓷底胶盖闸刀开关（简称闸刀开关） 瓷底胶盖闸刀开关也称开启式负荷开关，主要用作电源隔离开关和小容量电动机不频繁启动与停止的控制电器。
隔离开关是指不承担接通和断开电流任务，将电路与电源隔开，以保证检修人员检修时安全的开关。
1、瓷底胶盖闸刀开关组成
瓷底胶盖闸刀开关由操作手柄、熔丝、静触点（静点座）、动触点（触刀片）、瓷底座和胶盖组成。胶盖使电弧不致飞出灼伤操作人员，防止极间电弧短路；熔丝对电路起短路保护作用。
刀开关在电气原理图中的符号如图1-2所示。
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二极 三极
图1-2 刀开关符号
2、瓷底胶盖闸刀开关的选用 （1）额定电压选择：刀开关的额定电压要大于或等于线路实际的最高电压。 （2）额定电流选择：a、用作隔离开关，额定电流要等于或稍大于线路实际
工作电流。
b、直接控制小容量（5.5KW以下）电动机的启动和
停止时，额定电流要大于电动机额定电流。
瓷底胶盖闸刀开关不适合用于直接控制5.5KW以上的电动机。 3、注意事项
（1）瓷底胶盖闸刀开关安装时，手柄要向上，不得倒装或平装。倒装时，手柄有可能因为振动而自动下落造成合闸，例外分闸时可能电弧灼手。
（2）接线时，应将电源线接在上端（静触点），负载线接在下端（动触点），这样，拉闸后刀开关与电源隔离，便于更换熔丝。
（3）拉闸与合闸操作时要迅速，一次拉合到位。 二、组合开关
组合开关又称转换开关，它实质上也是一种特殊刀开关，只不过一般刀开关的操作手柄是在垂直于安装面的平面内向上或向下转动，而组合开关的操作手柄则是在平行于其安装面的平面内向左或向右转动而已。它具有多触头、多位置、体积小、性能可靠、操作方便、安装灵活等特点。多用在机床电气控制线路中作为电源的引入开关，也可以用作不频繁地接通或断开电路、换接电源和负载以及控制5千瓦及以下的小容量异步电动机的正反转和星三角形启动。
1、组合开关的组成
组合开关由动触点、静触点、方行转轴、手柄、定位机构和外壳等组成。它的触点分别叠装在数层绝缘座内，动触点与方轴相连；当转动手柄时，每层的动触点与方轴一起转动，使动静触点接通或断开。
组合开关在电气原理图中的符号如图1-3所示。
图1-3 组合开关符号
组合开关的典型结构如图1-4所示。
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2、组合开关的选用
（1）用于一般照明，其额定电流应大于或等于被控电路的负载电流总和。 （2）用作设备电源引入开关时，其额定电流稍大于或等于被控电路的负载电流总和。
（3）用于直接控制电动机时，其额定电流一般取电动机额定电流的2~3倍。 三、自动开关
自动开关又称自动空气断路器，是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身，除能完成接通和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及失压等进行保护，同时也可用于不频繁地启动电动机。
1、自动开关的分类
（1）按极数分：单极、两极和三极。
（2）按保护形式分：电磁脱扣器式、热脱扣器式、复式脱扣器式和无脱扣器式。
（3）按全分断时间分：一般式和快速式
（4）按结构形式分：塑壳式、框架式、限流式、直流快速式、灭磁式和漏电保护式。
2、自动开关的结构和符号
自动开关的结构如图1-5所示。
自动开关在电气原理图中的符号如图1-6所示。
图1-6 自动开关符号
3、自动开关的选用
（1）自动开关的额定工作电压≧线路额定电压。 （2）自动开关的额定电流≧线路计算负载电流。 （3）热脱扣器的整定电流=所控制负载的额定电流。
（4）电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流>负载电路正常工作时的峰值电流。 单台电动机：瞬时脱扣整定电流IZ≧K*IST（K为安全系数，可取1.5～1.7；IST为电动机的启动电流）。
多台电动机：瞬时脱扣整定电流IZ≧K*（ISTmax+ΣIN）（K取1.5～1.7；ISTmax
为最大容量的一台电动机的启动电流，ΣIN为其余电动机额定电流的总和）。
（5）自动开关欠电压脱扣器的额定电压=线路额定电压。
第三节 熔断器
熔断器是低压配电系统和电力拖动系统中的保护电器。在使用时，熔断器串接在所保护的电路中，当该电路发生短路或严重过载故障时，通过熔断器的电流
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达到或超过了某一规定值，以其自身产生的热量使熔体熔断而自动切断电路，起到保护作用。电气设备的电流保护有两种主要形式：过载延时保护和短路瞬时保护。过载一般是指10倍额定电流以下的过电流，短路则是指10倍额定电流以上的过电流。但应注意，过载保护和短路保护不仅是电流倍数的不同，实际上无论从特性方面、参数方面还是工作原理方面来看，差异很大。
一、熔断器的结构和主要技术参数 1、熔断器的基本结构
熔断器主要由熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。
熔体是熔断器的核心部件，一般用铅、铅锡合金、锌、银、铝及铜等材料制成；熔体的形状有丝状、片状或网状等；熔体的熔点温度一般在200℃ ~300℃左右。
熔断器在电气原理图中的符号如图2-1所示。
图2-1 熔断器符号
熔断器的结构如图2-2所示。
2、熔断器的主要技术参数
（1）熔断器的熔化电流与熔化时间的关系如表1-1所示。 表1-1 熔断电流 1.25Ie 1.6 Ie 2 Ie 2.5 Ie 3 Ie 4 Ie 熔断时间 ∞ 1小时 40秒 8秒 4.5秒 2.5秒 （2）、极限分断能力 熔断器的分断能力通常是指它在额定电压及一定功率因数下切断电流的极限能力，所以通常用极限断开电流值来表示。
熔断器所能分断的最大的短路电流值。分断能力的大小与熔断器的灭弧能力有关，而与熔体的额定电流值无关。熔断器的极限分断能力必须大于线路中可能出现的最大短路电流值。
二、熔断器的选用
（1）熔断器的额定电压UN应大于或等于线路的工作电压UL，即UN≧UL。 （2）熔断器的额定电流IN必须大于或等于所装熔体的额定电流IRN，即IN
≧IRN。
（3）熔体额定电流IRN的选择：
a、电阻性负载时，熔体额定电流等于或稍大于电路的工作电流即可，即IRN
≧IL。
b、当保护一台电动机时，熔断器的额定电流可按下式计算，即IRN≧（1.5～2.5）IN。
IN为电动机的额定电流，轻载启动或启动时间短，系数可取得小些，相反若重载启动或启动时间长时，系数可取得大些。
c、当保护多台电动机时，熔体的额定电流可按下式计算，即IRN≧（1.5～
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2.5）IMN+ΣIN。
IMN为容量最大的电动机额定电流；ΣIN为其余电动机额定电流之和；系数的选取方法同前。
三、熔断器的使用注意事项
（1）低压熔断器的额定电压与线路的电压相吻合，不得低于线路电压。 （2）熔体的额定电流不可大于熔管（支持件）的额定电流。 （3）熔断器的极限分断能力应高于被保护线路的最大短路电流。
（4）安装熔体时必须注意不要使其受机械损伤，特别是较柔软的铅锡合金丝，以免发生误动作。
（5）安装时应保证熔体和触刀以及触刀和刀座接触良好，以免因接触电阻过大而使温度过高发生误动作。
（6）当熔体已熔断或已严重氧化，需要换熔体时，要注意新换熔体的规格与旧熔体的规格相同，以保证动作的可靠性。
（7）更换熔体或熔管，必须在不带电的情况下进行，即使有些熔断器允许在带电情况下取下，也必须在电路切断后进行。
第四节 主令电器
主令电器是在自动控制系统中发出指令或信号的操作电器。由于它是专门发号施令，故称“主令电器”。主要用于切换控制电路，使电路接通或分断，实现对电力拖动系统的各种控制，以满足生产机械的要求。
主令电器的种类很多，常用的主令电器有控制按钮、行程开关、和主令控制器等。
一、控制按钮
控制按钮是一种手动操作接通或分断小电流控制电路的主令电器。一般情况下它不直接控制主电路的通断，主要利用控制按钮远距离发出手动指令或信号去控制接触器、继电器等电磁装置，实现主电路的分合、功能转换或电气联锁。
1、控制按钮的基本结构
按钮一般都有操作头、复位弹簧、触点、外壳及支持连接部件组成。控制按钮按静态时触头分合状况，可分为常开按钮（启动按钮）、常闭按钮（停止按钮）及复合按钮（常开、常闭组合为一体的按钮）。
控制按钮的结构如图3-1所示。
控制按钮在电气原理图中的符号如图3-2所示。
图3-2 控制按钮符号
2、按钮的选用方法
（1）根据使用场合，选择控制按钮的种类。如开启式、保护式和放水式等。
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（2）根据用途选用合适的形式。如手把旋钮式、钥匙式、紧急式和带灯式等。
（3）按控制回路的需要，确定不同按钮数，如单钮、双钮、三钮和多钮等。 （4）按工作状态指示和工作情况要求，选择按钮和指示灯的颜色。 （5）核对按钮额定电压、电流等指标是否满足要求。 二、行程开关
行程开关又称位置开关或限位开关，是一种很重要的小电流主令电器。它的作用是将机械位移转变为触点的动作信号，以控制机械设备的运动，在机电设备的行程控制中有很大作用。行程开关的工作原理与控制按钮相同，不同之处在于行程开关是利用机械运动部分的碰撞而使其动作；按钮则是通过人力使其动作。
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