第一章电气控制基础
本章主要通过介绍电气控制领域中常用低压电器的工作原理、用途、型号、规格及符号等知识，电器控制线路的基本环节，并通过对典型电器控制系统的分析，学会正确选择和合理使用常用电器、学会分析和设计电气控制线路的基本方法，为后继章节的学习打下基础。
第一节常用电器元件及符号
一、电器的基本知识
（一）电器的分类
电器是接通和断开电路或调节、控制和保护电路及电气设备用的电工器具。完成由控制电器组成的自动控制系统，称为继电器—接触器控制系统，简称电器控制系统。
电器的用途广泛，功能多样，种类繁多，结构各异。下面是几种常用的电器分类。
1．按工作电压等级分类
（1）高压电器用于交流电压1200V、直流电压1500V及以上电路中的电器。例如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。
（2）低压电器用于交流50Hz(或60Hz)，额定电压为1200V以下；直流额定电压1500V 及以下的电路中的电器。例如接触器、继电器等。
2．按动作原理分类
1）手动电器用手或依靠机械力进行操作的电器，如手动开关、控制按钮、行程开关等主令电器。
2）自动电器借助于电磁力或某个物理量的变化自动进行操作的电器，如接触器、各种类型的继电器、电磁阀等。
3．按用途分类
（1）控制电器用于各种控制电路和控制系统的电器，例如接触器、继电器、电动机起动器等。
（2）主令电器用于自动控制系统中发送动作指令的电器，例如按钮、行程开关、万能转换开关等。
（3）保护电器用于保护电路及用电设备的电器，如熔断器、热继电器、各种保护继电器、避雷器等。
（4）执行电器指用于完成某种动作或传动功能的电器，如电磁铁、电磁离合器等。
（5）配电电器用于电能的输送和分配的电器，例如高压断路器、隔离开关、刀开关、自动空气开关等。
4．按工作原理分类
1）电磁式电器依据电磁感应原理来工作，如接触器、各种类型的电磁式继电器等。
2）非电量控制电器依靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器，如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、温度继电器等。
（二）电器的作用
低压电器能够依据操作信号或外界现场信号的要求，自动或手动地改变电路的状态、参数，实现对电路或被控对象的控制、保护、测量、指示、调节。低压电器的作用有：（1）控制作用如电梯的上下移动、快慢速自动切换与自动停层等。
（2）保护作用能根据设备的特点，对设备、环境、以及人身实行自动保护，如电机的过热保护、电网的短路保护、漏电保护等。
（3）测量作用利用仪表及与之相适应的电器，对设备，电网或其它非电参数进行测量，如电流、电压、功率、转速、温度、湿度等。
（4）调节作用低压电器可对一些电量和非电量进行调整，以满足用户的要求，如柴油机油门的调整、房间温湿度的调节、照度的自动调节等。
（5）指示作用利用低压电器的控制、保护等功能，检测出设备运行状况与电气电路工作情况，如绝缘监测、保护掉牌指示等。
（6）转换作用在用电设备之间转换或对低压电器、控制电路分时投入运行，以实现功能切换，如励磁装置手动与自动的转换，供电的市电与自备电的切换等．
当然，低压电器作用远不止这些，随着科学技术的发展，新功能、新设备会不断出现，常用低压电器的主要种类和用途如表1-1所示。
表1-1 常见的低压电器的主要种类及用途
对低压配电电器要求是灭弧能力强、分断能力好，热稳定性能好、限流准确等。对低压控制电器，则要求其动作可靠、操作频率高、寿命长并具有一定的负载能力。
二、接触器
接触器，是一种用来自动接通或断开大电流电路的电器。它可以频繁地接通或分断交直流电路，并可实现远距离控制。其主要控制对象是电动机，也可用于电热设备、电焊机、电容器组等其它负载。它还具有低电压释放保护功能，接触器具有控制容量大、过载能力强、
寿命长、设备简单经济等特点，是电力拖动自动控制线路中使用最广泛的电器元件。
按照所控制电路的种类、接触器可分为交流接触器和直流接触器两大类。
（一）交流接触器
1．交流接触器结构与工作原理
如图l-1所示为交流接触器的外形与结构示意图。交流接触器由以下四部分组成：
图l-1 CJ10-20型交流接触器
1一灭弧罩2一触点压力弹簧片3一主触点4一反作用弹簧5一线圈6一短路环7一静铁心8一弹簧9一动铁心10一辅助常开触点11一辅助常闭触点（1）电磁机构电磁机构由线圈、动铁心(衔铁)和静铁心组成，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作。
（2）触点系统包括主触点和辅助触点。主触点用于通断主电路，通常为三对常开触点。辅助触点用于控制电路，起电气联锁作用，故又称联锁触点，一般常开、常闭各两对。
（3）灭弧装置容量在10A以上的接触器都有灭弧装置，对于小容量的接触器，常采用双断口触点灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧。对于大容量的接触器，采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧。
（4）其他部件包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等。
电磁式接触器的工作原理如下：线圈通电后，在铁芯中产生磁通及电磁吸力。此电磁吸力克服弹簧反力使得衔铁吸合，带动触点机构动作，常闭触点打开，常开触点闭合，互锁或接通线路。线圈失电或线圈两端电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧反力，使得衔铁释放，触点机构复位，断开线路或解除互锁。
2．交流接触器的分类
交流接触器的种类很多，其分类方法也不尽相同。按照一般的分类方法，大致有以下几种。
①按主触点极数分可分为单极、双极、三极、四极和五极接触器。单极接触器主要用于单相负荷，如照明负荷、焊机等，在电动机能耗制动中也可采用；双极接触器用于绕线式异步电机的转子回路中，起动时用于短接起动绕组；三极接触器用于三相负荷，例如在电动机的控制及其它场合，使用最为广泛；四极接触器主要用于三相四线制的照明线路，也可用来控制双回路电动机负载；五极交流接触器用来组成自耦补偿起动器或控制双笼型电动机，以变换绕组接法。
②按灭弧介质分可分为空气式接触器、真空式接触器等。依靠空气绝缘的接触器用于一
般负载，而采用真空绝缘的接触器常用在煤矿、石油、化工企业及电压在660V和1140V等一些特殊的场合。
按有无触点分可分为有触点接触器和无触点接触器。常见的接触器多为有触点接触器，而无触点接触器属于电子技术应用的产物，一般采用晶闸管作为回路的通断元件。由于可控硅导通时所需的触发电压很小，而且回路通断时无火花产生，因而可用于高操作频率的设备和易燃、易爆、无噪声的场合。
3．交流接触器的基本参数
（1）额定电压指主触点额定工作电压，应等于负载的额定电压。一只接触器常规定几个额定电压，同时列出相应的额定电流或控制功率。通常，最大工作电压即为额定电压。常用的额定电压值为220V、380V、660V等。
（2）额定电流接触器触点在额定工作条件下的电流值。380V三相电动机控制电路中，额定工作电流可近似等于控制功率的两倍。常用额定电流等级为5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A。
（3）通断能力可分为最大接通电流和最大分断电流。最大接通电流是指触点闭合时不会造成触点熔焊时的最大电流值；最大分断电流是指触点断开时能可靠灭弧的最大电流。一般通断能力是额定电流的5～10倍。当然，这一数值与开断电路的电压等级有关，电压越高，通断能力越小。
（4）动作值可分为吸合电压和释放电压。吸合电压是指接触器吸合前，缓慢增加吸合线圈两端的电压，接触器可以吸合时的最小电压。释放电压是指接触器吸合后，缓慢降低吸合线圈的电压，接触器释放时的最大电压。一般规定，吸合电压不低于线圈额定电压的85％，释放电压不高于线圈额定电压的70%
（5）吸引线圈额定电压接触器正常工作时，吸引线圈上所加的电压值。一般该电压数值以及线圈的匝数、线径等数据均标于线包上，而不是标于接触器外壳铭牌上，使用时应加以注意。
（6）操作频率接触器在吸合瞬间，吸引线圈需消耗比额定电流大5～7倍的电流，如果操作频率过高，则会使线圈严重发热，直接影响接触器的正常使用。为此，规定了接触器的允许操作频率，一般为每小时允许操作次数的最大值。
（7）寿命包括电寿命和机械寿命。目前接触器的机械寿命已达一千万次以上，电气寿命约是机械寿命的5%～20％。
（二）直流接触器
直流接触器的结构和工作原理基本上与交流接触器相同。在结构上也是由电磁机构、触点系统和灭弧装置等部分组成。由于直流电弧比交流电弧难以熄灭，直流接触器常采用磁吹式灭弧装置灭弧。
（三）接触器的符号与型号说明
1．接触器的符号
接触器的图形符号如图l-2所示，文字符号为KM。
图1-2 接触器的图形符号
a)线圈b)主触点c)辅助触点
2．接触器的型号说明
例如：CJl0Z-40／3 为交流接触器，设计序号10，重任务型，额定电流40A主触点为3极。CJl2T-250／3为改型后的交流接触器，设计序号12，额定电流250A，3个主触点。
我国生产的交流接触器常用的有CJl0，CJl2，CJX1，CJ20等系列及其派生系列产品，CJ0系列及其改型产品已逐步被CJ20、CJX系列产品取代。上述系列产品一般具有三对常开主触点，常开、常闭辅助触点各两对。直流接触器常用的有CZ0系列，分单极和双极两大类，常开、常闭辅助触点各不超过两对。
除以上常用系列外，我国近年来还引进了一些生产线，生产了一些满足IEC标准的交流接触器，下面作以简单介绍。
CJl2B-S系列锁扣接触器用于交流50Hz，电压380V及以下、电流600A及以下的配电电路中，供远距离接通和分断电路用，并适宜于不频繁地起动和停止交流电动机。具有正常工作时吸引线圈不通电、无噪声等特点。其锁扣机构位于电磁系统的下方。锁扣机构靠吸引线
圈通电，吸引线圈断电后靠锁扣机构保持在锁住位置。由于线圈不通电，不仅无电力损耗，而且消除了磁噪音。
由德国引进的西门子公司的3TB系列、BBC公司的B系列交流接触器等具有80年代初水平。它们主要供远距离接通和分断电路，并适用于频繁地起动及控制交流电动机。3TB系列产品具有结构紧凑、机械寿命和电气寿命长、安装方便、可靠性高等特点。额定电压为220～660V，额定电流为9～630A。
（四）接触器的选用
交流接触器的选用，应根据负荷的类型和工作参数合理选用。具体分为以下步骤：
1．选择接触器的类型
交流接触器按负荷种类一般分为一类、二类、三类和四类，分别记为AC1 、AC2 、AC3和AC4 。一类交流接触器对应的控制对象是无感或微感负荷，如白炽灯、电阻炉等；二类交流接触器用于绕线式异步电动机的起动和停止；三类交流接触器的典型用途是鼠笼型异步电动机的运转和运行中分断；四类交流接触器用于笼型异步电动机的起动、反接制动、反转和点动。
2．选择接触器的额定参数
根据被控对象和工作参数如电压、电流、功率、频率及工作制等确定接触器的额定参数。
1）接触器的线圈电压，一般应低一些为好，这样对接触器的绝缘要求可以降低，使用时也较安全。但为了方便和减少设备，常按实际电网电压选取。
2）电动机的操作频率不高，如压缩机、水泵、风机、空调、冲床等，接触器额定电流大于负荷额定电流即可。接触器类型可选用CJl0、CJ20等。
3）对重任务型电机，如机床主电机、升降设备、绞盘、破碎机等，其平均操作频率超过100次／min，运行于起动、点动、正反向制动、反接制动等状态，可选用CJl0Z、CJl2型的接触器。为了保证电寿命，可使接触器降容使用。选用时，接触器额定电流大于电机额定电流。
4）对特重任务电机，如印刷机、镗床等，操作频率很高，可达600～12000次／h，经常运行于起动、反接制动、反向等状态，接触器大致可按电寿命及起动电流选用，接触器型号选CJl0Z、CJl2等。
5）交流回路中的电容器投入电网或从电网中切除时，接触器选择应考虑电容器的合闸冲击电流。一般地，接触器的额定电流可按电容器的额定电流的1.5倍选取，型号选CJ10、CJ20等。
6）用接触器对变压器进行控制时，应考虑浪涌电流的大小。例如交流电弧焊机、电阻焊机等，一般可按变压器额定电流的2倍选取接触器，型号选CJl0、CJ20等。
7）对于电热设备，如电阻炉、电热器等，负荷的冷态电阻较小，因此起动电流相应要大一些。选用接触器时可不用考虑(起动电流)，直接按负荷额定电流选取。型号可选用CJl0、
CJ20等。
8）由于气体放电灯起动电流大、起动时间长，对于照明设备的控制，可按额定电流1.1～1.4倍选取交流接触器，型号可选CJl0、CJ20等。
9）接触器额定电流是指接触器在长期工作下的最大允许电流，持续时间≤8h，且安装于敞开的控制板上，如果冷却条件较差，选用接触器时，接触器的额定电流按负荷额定电流的110%～120%选取。对于长时间工作的电机，由于其氧化膜没有机会得到清除，使接触电阻增大，导致触点发热超过允许温升。实际选用时，可将接触器的额定电流减小30%使用。
三、继电器
继电器是根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力装置的自动电器。
继电器的种类很多，按输入信号的性质分为：电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、压力继电器等；
按工作原理可分为：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器和电子式继电器等；
按输出形式可分为：有触点和无触点两类，按用途可分为：控制用与保护用继电器等。
（一）电磁式继电器
1.电磁式继电器的结构与工作原理
电磁式继电器是应用得最早、最多的一种型式。其结构及工作原理与接触器大体相同。由电磁系统、触点系统和释放弹簧等组成，电磁式继电器原理如图l-3所示。由于继电器用于控制电路，流过触点的电流比较小(一般5A以下)，故不需要灭弧装置。
图1-3 电磁式继电器原理图
1-铁心2-旋转棱角3-释放弹簧4-调节螺母5--衔铁
6-动触点7-静触点8-非磁性垫片9-线圈
常用的电磁式继电器有电压继电器、中间继电器和电流继电器。电磁式继电器的图形、文字符号如图1-4所示。
图l-4 电磁式继电器图形、文字符号
2.电磁式继电器的特性
继电器的主要特性是输入-输出特性，又称继电特性，继电特性曲线如图1-5所示。当继电器输入量X由零增至X2以前，继电器输出量Y为零。当输入量X增加到X2时，继电器吸合，
输出量为Y1；若X继续增大，Y保持不变。当X减小到X1时，继电器释放，输出量由Y1变为零，若X继续减小，Y值均为零。
图l-5 继电特性曲线
图1-5中，X 2称为继电器吸合值，欲使继电器吸合，输入量必须等于或大于X 2；X 1称为继电器释放值，欲使继电器释放，输入量必须等于或小于X 1。
K f＝X1／X2称为继电器的返回系数，它是继电器重要参数之一。K f值是可以调节的。
例如一般继电器要求低的返回系数，K f值应在0.1～0.4之间，这样当继电器吸合后，输入量波动较大时不致引起误动作；欠电压继电器则要求高的返回系数，K f值在0.6以上。设某继电器K f＝0.66，吸合电压为额定电压的90％，则电压低于额定电压的50％时，继电器释放，起到欠电压保护作用。
另一个重要参数是吸合时间和释放时间。吸合时间是指从线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需的时间；释放时间是指从线圈失电到衔铁完全释放所需的时间。一般继电器的吸合时间与释放时间为0.05～0.15s，快速继电器为0.005～0.05s，它的大小影响继电器的操作频率。
3．电压继电器
电压继电器用于电力拖动系统的电压保护和控制。其线圈并联接入主电路，感测主电路的线路电压；触点接于控制电路，为执行元件。
按吸合电压的大小，电压继电器可分为过电压继电器和欠电压继电器。
过电压继电器(FV)用于线路的过电压保护，其吸合整定值为被保护线路额定电1.05～1.2倍。当被保护的线路电压正常时，衔铁不动作；当被保护线路的电压高于额定值，达到过电压继电器的整定值时，衔铁吸合，触点机构动作，控制电路失电，控制接触器及时分断被保护电路。
欠电压继电器(KV)用于线路的欠电压保护，其释放整定值为线路额定电压的0.1～0.6倍。当被保护线路电压正常时，衔铁可靠吸合；当被保护线路电压降至欠电压继电器的释放整定值时，衔铁释放，触点机构复位，控制接触器及时分断被保护电路。
零电压继电器是当电路电压降低到5％～25％U N时释放，对电路实现零电压保护。用于线路的失压保护。
中间继电器实质上是一种电压继电器。它的特点是触点数目较多，电流容量可增大，起到中间放大(触点数目和电流容量)的作用。
4．电流继电器
电流继电器用于电力拖动系统的电流保护和控制。其线圈串联接入主电路，用来感测主电路的线路电流；触点接于控制电路，为执行元件。电流继电器反映的是电流信号。常用的
电流继电器有欠电流继电器和过电流继电器两种。
欠电流继电器（KA）用于电路起欠电流保护，吸引电流为线圈额定电流30％～65％，释放电流为额定电流10％～20％，因此，在电路正常工作时，衔铁是吸合的，只有当电流降低到某一整定值时，继电器释放，控制电路失电，从而控制接触器及时分断电路。
过电流继电器（FA）在电路正常工作时不动作，整定范围通常为额定电流1.1～4倍，当被保护线路的电流高于额定值，达到过电流继电器的整定值时，衔铁吸合，触点机构动作，控制电路失电，从而控制接触器及时分断电路。对电路起过流保护作用。
JT4系列交流电磁继电器适合于交流50Hz，380V及以下的自动控制回路中作零电压、过电压、过电流和中间继电器使用，过电流继电器也适用于60Hz交流电路。
通用电磁式继电器有：JT3系列直流电磁式和JT4系列交流电磁式继电器，均为老产品。新产品有：JT9、JTl0、JLl2、JL14、JZ7等系列，其中JLl4系列为交直流电流继电器，JZ7系列为交流中间继电器。
（二）时间继电器
时间继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理实现触点延时接通或断开的自动控制电器，其种类很多，常用的有电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等。
时间继电器图形符号及文字符号如图1-6所示。
图1-6 时间继电器图形符号及文字符号
1．直流电磁式时间继电器
在直流电磁式电压继电器的铁心上增加一个阻尼铜套，即可构成时间继电器，其结构示意图如图1-7所示。它是利用电磁阻尼原理产生延时的，由电磁感应定律可知，在继电器线圈通断电过程中铜套内将感应电势，并流过感应电流，此电流产生的磁通总是反对原磁通变化。
图1-7 带有阻尼铜套的铁心示意图
1-铁心2-阻尼铜套3-绝缘层4-线圈
电器通电时，由于衔铁处于释放位置，气隙大，磁阻大，磁通小，铜套阻尼作用相对也小，因此衔铁吸合时延时不显著(一般忽略不计)。
而当继电器断电时，磁通变化量大，铜套阻尼作用也大，使衔铁延时释放而起到延时作用。因此，这种继电器仅用作断电延时。
这种时间继电器延时较短，JT3系列最长不超过5s，而且准确度较低，一般只用于要求不高的场合。
2．空气式时间继电器
空气阻尼式时间继电器，是利用空气阻尼原理获得延时的。它由电磁系统、延时机构和触点三部分组成，电磁机构为直动式双E型，触点系统是借用LX5型微动开关，延时机构采用气囊式阻尼器。
空气阻尼式时间继电器，既具有由空气室中的气动机构带动的延时触点，也具有由电磁机构直接带动的瞬动触点，可以做成通电延时型，也可做成断电延时型。电磁机构可以是直流的，也可以是交流的。
3．半导体时间继电器
电子式时间继电器在时间继电器中已成为主流产品，电子式时间继电器是采用晶体管或集成电路和电子元件等构成．目前已有采用单片机控制的时间继电器。电子式时间继电器具有延时范围广、精度高、体积小、耐冲击和耐振动、调节方便及寿命长等优点，所以发展很快，应用广泛。
半导体时间继电器的输出形式有两种：有触点式和无触点式，前者是用晶体管驱动小型磁式继电器，后者是采用晶体管或晶闸管输出。
4．单片机控制时间继电器
近年来随着微电子技术的发展，采用集成电路、功率电路和单片机等电子元件构成的新型时间继电器大量面市。如DHC6多制式单片机控制时间继电器、J5S17、J3320、JSZl3等系列大规模集成电路数字时间继电器，J5145等系列电子式数显时间继电器．J5G1等系列固态时间继电器等。
DHC6多制式单片机控制时间继电器是为适应工业自动化控制水平越来越高的要求而生产的。多种制式时间继电器可使用户根据需要选择最合适的制式，使用简便方法达到以往需要较复杂接线才能达到的控制功能．这样既节省了中间控制环节．又大大提高了电气控制的可靠性。
DHC6多种制式时间继电器采用单片机控制，LCD显示．具有9种工作制式、正计时、倒计时任意设定、8种延时时段、延时范围从0.01s～999.9h任意设定、键盘设定，设定完成之后可以锁定按键．防止误操作。可按要求任意选择控制模式，使控制线路最简单可靠。其外貌如图1-8所示。
图l-8 DHC6多种制式时间继电器
J5S17系列时间继电器由大规模集成电路、稳压电源、拨动开关、四位LED数码显示器、
执行继电器及塑料外壳几部分组成。采用32kHz石英晶体振荡器，安装方式有面板式和装置式两种。装置式插座可用M4螺钉固定在安装板上．也可以安装在标准35mm安装卡轨上。
J5S20系列时间继电器是四位数字显示小型时间继电器，它采用晶体振荡作为时基基准．采用大规模集成电路技术，不但可以实现长达9999h的长延时，还可保证其延时精度。配用不同的安装插座及附件可应用在面板安装、35mm标准安装导执及螺钉安装的场合。
5．时间继电器的选用
选用时间继电器时应注意：其线圈(或电源)的电流种类和电压等级应与控制电路相同；按控制要求选择延时方式和触点型式；校核触点数量和容量，若不够时，可用中间继电器进行扩展。
时间继电器新系列产品JS14A系列、JS20系列半导体时间继电器、JS14P系列数字式半导体继电器等量具有体积小、延时精度高、寿命长、工作稳定可靠、安装方便、触点输出容大和产品规格全等优点，广泛用于电力拖动、顺序控制及各种生产过程的自动控制中。
（三）其它非电磁类继电器
非电磁类继电器的感测元件接受非电量信号(如：温度、转速、位移及机械力等)。常用的非电磁类继电器有：热继电器、速度继电器、干簧继电器、永磁感应继电器等。
1．热继电器
热继电器(FR)主要用于电力拖动系统中电动机负载的过载保护。
电动机在实际运行中，常会遇到过载情况，但只要过载不严重、时间短，绕组不超过允许的温升，这种过载是允许的。但如果过载情况严重、时间长，则会加速电动机绝缘的老化，缩短电动机的使用年限，甚至烧毁电动机，因此必须对电动机进行过载保护。
（1）继电器结构与工作原理热继电器主要由热元件、双金属片和触点组成，如图l-9所示，热元件由发热电阻丝做成。双金属片由两种热膨胀系数不同的金属辗压而成，当双金属片受热时，会出现弯曲变形。使用时，把热元件串接于电动机的主电路中，而常闭触点串接于电动机的控制电路中。
图1-9 热继电器原理示意图
1-热元件2-双金属片3-导板4-触点复位
当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片弯曲，但还不足以使热继电器的触点动作。当电动机过载时，双金属片弯曲位移增大，推动导板使常闭触点断开，从而切断电动机控制电路以起保护作用。热继电器动作后一般不能自动复位，要等双金属片冷却后按下复位按钮复位。热继电器动作电流的调节可以借助旋转凸轮于不同位置来实现。
（2）热继电器的型号及选用
我国目前生产的热继电器主要有JR0、JR1、JR2、JR9、R10、JRl5、JRl6等系列，JRl、JR2系列热继电器采用间接受热方式，其主要缺点是双金属片靠发热元件间接加热，热偶合较差；双金属片的弯曲程度受环境温度影响较大，不能正确反映负载的过流情况。
JRl5、JRl6等系列热继电器采用复合加热方式并采用了温度补偿元件，因此较能正确反映负载的工作情况。
JRl、JR2、JR0和JRl5系列的热继电器均为两相结构，是双热元件的热继电器，可以
用作三相异步电动机的均衡过载保护和Y联结定子绕组的三相异步电动机的断相保护，但不能用作定子绕组为△联结的三相异步电动机的断相保护。
JRl6和JR20系列热继电器均有带有断相保护的热继电器，具有差动式断相保护机构。热继电器的选择主要根据电动机定子绕组的联结方式来确定热继电器的型号，在三相异步电动机电路中，对Y联结的电动机可选两相或三相结构的热继电器，一般采用两相结构的热继电器，即在两相主电路中串接热元件。对于三相感应电动机，定子绕组为△联结的电动机必须采用带断相保护的热继电器。热继电器的图形及文字符号如图1-10所示。
图1-10 热继电器的图形及文字符号
2．速度继电器
速度继电器又称为反接制动继电器。它的主要用于笼型异步电动机的反接制动控制。感应式速度继电器的原理如图1-11所示。它是靠电磁感应原理实现触点动作的。
图1-11 速度继电器结构原理图
1-转子2-电动机轴3-定子4-绕组5-定子柄6-静触点7-动触点8-簧片从结构上看，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。速度继电器根据电动机的额定转速进行选择。其图形及文字符号如图l-12所示。
图1-12 速度继电器的图形、文字符号
常用的感应式速度继电器有JYl和JFZ0系列。JYl系列能在3000r／min的转速下可靠工作。JFZ0型触点动作速度不受定子柄偏转快慢的影响，触点改用微动开关。JFZ0系列JFZ0-1型适用于300～1000r／min．JFZ0-2型适用于1000～3000r／rain。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120r／min时能动作，100r／min左右时能恢复正常位置。
3．干簧继电器
干簧继电器是一种具有密封触点的电磁式断电器。干簧继电器可以反映电压、电流、功率以及电流极性等信号，在检测、自动控制、计算机控制技术等领域中应用广泛。干簧继电器主要由干式舌簧片与励磁线圈组成。干式舌簧片(触点)是密封的，由铁镍合金做成，舌片的接触部分通常镀有贵重金属(如金、铑、钯等)，接触良好，具有优良的导电性能。触点密封在充有氮气等惰性气体的玻璃管中，因而有效地防止了尘埃的污染，减少了触点的腐蚀，提高了工作可靠性。其结构如图1-13所示。
图1-13 干簧继电器结构原理图
1-舌簧片2-线圈3-玻璃管4-骨架
当线圈通电后，管中两占簧片的自由端分别被磁化成N极和S极而相互吸引，因而接通被控电路。线圈断电后，干簧片在本身的弹力作用下分开，将线路切断。
干簧继电器具有：结构简单，体积小。吸合功率小，灵敏度高，一般吸合与释放时间均在0.5～2ms以内。触点密封，不受尘埃、潮气及有害气体污染，动片质量小，动程小，触点电寿命长，一般可达107次左右。
干簧继电器还可以用永磁体来驱动，反映非电信号，用作限位及行程控制以及非电量检测等。主要部件为干簧继电器的干簧水位信号器，适用于工业与民用建筑中的水箱、水塔及水池等开口容器的水位控制和水位报警。
4．可编程通用逻辑控制继电器
可编程通用逻辑控制继电器是近几年发展应用的一种新型通用逻辑控制继电器亦称通用逻辑控制模块，它将控制程序预先存储在内部存储器中，用户程序采用梯形图或功能图
语言编程，形象直观，简单易懂，由按钮、开关等输入开关量信号。通过执行程序对输入信号进行逻辑运算、模拟量比较、计时、计数等，另外还有显示参数、通信、仿真运行等功能，
其内部软件功能和编程软件可替代传统逻辑控制器件及继电器电路，并具有很强的抗干扰抑制能力。另外，其硬件是标准化的，要改变控制功能只需改变程序即可。因此，在继电逻辑控制系统中，可以“以软代硬”替代其中的时间继电器、中间继电器、计数器等，以简化线路设计，并能完成较复杂的逻辑控制，甚至可以完成传统继电逻辑控制方式无法实现的功能。因此，在工业自动化控制系统、小型机械和装置、建筑电器等广泛应用在智能建筑中适用于照明系统、取暖通风系统、门、窗、栅栏和出入口等的控制。
常用产品主要有德国金钟-默勒公司的Easy，西门子公司的LOGO、日本松下公司的可选模式控制器一控制存储式继电器等。
三、刀开关与低压断路器
开关是最普通、使用最早的电器。其作用是分合电路、开断电流。常用的有刀开关、隔离开关、负荷开关、转换开关(组合开关)、自动空气开关(空气断路器)等。
开关有有载运行操作、无载运行操作、选择性运行操作之分；又有正面操作、侧面操作、背面操作几种；还有不带灭弧装置和带灭弧装置之分。刀口接触有面接触和线接触两种，线接触形式，刀片容易插入，接触电阻小，制造方便。开关常采用弹簧片以保证接触良好。
（一）低压刀开关
常用的HD系列和HS系列刀开关的外形如图1-14所示。刀开关的图形和文字符号如图1-15所示。
图1-14 HD系列、HS系列刀开关外形图
a）HD系列刀开关；b)HS系列刀开关
图1-15刀开关的图形、文字符号
a）单极b）双极c）三极
刀开关是手动电器中结构最简单的一种，主要用作电源隔离开关，也可用来非频繁地接通和分断容量较小的低压配电线路。接线时应将电源线接在上端，负载接在下端，这样拉闸后刀片与电源隔离，可防止意外事故发生。
刀开关的主要类型有：大电流刀开关、负荷开关、熔断器式刀开关。常用的产品有：HD11～HDl4和HS11～HS13系列刀开关。
刀开关选择时应考虑以下两个方面：
（1）刀开关结构形式的选择应根据刀开关的作用和装置的安装形式来选择如是否带灭
弧装置，若分断负载电流时，应选择带灭弧装置的刀开关。根据装置的安装形式来选择，是否是正面、背面或侧面操作形式，是直接操作还是杠杆传动，是板前接线还是板后接线的结构形式。
（2）刀开关的额定电流的选择一般应等于或大于所分断电路中各个负载额定电流的总和。对于电动机负载，应考虑其启动电流，所以应选用额定电流大一级的刀开关。若再考虑电路出现的短路电流，还应选用额定电流更大一级的刀开关。
QA系列、QF系列QSA（HH15）系列隔离开关用在低压配电中，HY122带有明显断口的数模化隔离开关，广泛用于楼层配电、计量箱、终端组电器中。
HR3熔断器式刀开关、具有刀开关和熔断器的双重功能，采用这种组合开关电器可以简化配电装置结构，经济实用，越来越广泛地用在低压配电屏上。
HKl、HK2系列开启式负荷开关（胶壳刀开关）,用作电源开关和小容量电动机非频繁起动的操作开关。
HH3、HH4系列封闭式负荷开关（铁壳开关）,操作机构具有速断弹簧与机械联锁，用于非频繁起动、28kW以下的三相异步电动机。
（二）低压断路器
低压断路器也称为自动空气开关，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。
低压断路器具有多种保护功能(过载、短路、欠电压保护等)、动作值可调、分断能力高、操作方便、安全等优点，所以目前被广泛应用。
1．结构和工作原理
低压断路器由操作机构、触点、保护装置(各种脱扣器)、灭弧系统等组成。低压断路器工作原理图如图l-16所示。
图1-16 低压断路器工作原理图
1-主触点2-自由脱扣机构3-过电流脱扣器4-分励扣器脱
5-热脱扣器6-欠电压脱扣器7-停止按钮
低压断路器的主触点是靠手动操作或电动合闸的。主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片上弯曲，推动自由脱扣机构动作。当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放。也使自由脱扣机构动
作。分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断电的，在需要距离控制时，按下起动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触点断开。
2．低压断路器典型产品
低压断路器主要分类方法是以结构形式分类，即开启式和装置式两种。开启式又称为框架式或万能式，装置式又称为塑料壳式。
（1）装置式断路器装置式断路器有绝缘塑料外壳，内装触点系统、灭弧室及脱扣器等，可手动或电动(对大容量断路器而言)合闸。有较高的分断能力和动稳定性，有较完善的选择性保护功能，广泛用于配电线路。
目前常用的有DZl5、DZ20、DZXl9和C45N（目前已升级为C65N）等系列产品。其中C45N（C65N）断路器具有体积小，分断能力高、限流性能好、操作轻便，型号规格齐全、可以方便地在单极结构基础上组合成二极、三极、四极断路器的优点，广泛使用在60A及以下的民用照明支干线及支路中(多用于住宅用户的进线开关及商场照明支路开关)。
（2）框架式低压断路器框架式断路器一般容量较大，具有较高的短路分断能力和较高的动稳定性。适用于交流50Hz，额定电流380V的配电网络中作为配电干线的主保护。
框架式断路器主要由触点系统、操作机构、过电流脱扣器、分励脱扣器及欠压脱扣器、附件及框架等部分组成，全部组件进行绝缘后装于框架结构底座中。
目前我国常用的有DWl5、ME、AE、AH等系列的框架式低压断路器。DWl5系列断路器是我国自行研制生产的，全系列具有1000、1500、2500和4000A等几个型号。
ME、AE、AH等系列断路器是利用引进技术生产的。它们的规格型号较为齐全(ME开关电流等级从630A～5000A共13个等级)，额定分断能力较DWl5更强，常用于低压配电干线的主保护。
（3）智能化断路器目前国内生产的智能化断路器有框架式和塑料外壳式两种。框架式智能化断路器主要用于智能化自动配电系统中的主断路器，塑料外壳式智能化断路器主要用在配电网络中分配电能和作为线路及电源设备的控制与保护，亦可用作三相笼型异步电动机的控制。智能化断路器的特征是采用了以微处理器或单片机为核心的智能控制器(智能脱扣器)，它不仅具备普通断路器的各种保护功能，同时还具备实时显示电路中的各种电气参数(电流、电压、功率、功率因数等)，对电路进行在线监视、自行调节、测量、试验、自诊断、可通信等功能，能够对各种保护功能的动作参数进行显示、设定和修改，保护电路动作时的故障参数能够存储在非易失存储器中以便查询，国内DW45、DW40、DW914(AH)、DWl8(AE-S)、DW48、DWl9(3WE)、DWl7(ME)等智能化框架断路器和智能化塑壳断路器，都配有ST系列智能控制器及配套附件，ST系列智能控制器是国家机械部“八五”至“九五”期间的重点项目。产品性能指标达到国际90年代先进水平。它采用积木式配套方案，可直接安装于断路器本体中，无需重复二次接线，并可多种方案任意组合。
3．低压断路器的选用原则
1）根据线路对保护的要求确定断路器的类型和保护形式--确定选用框架式、装置式或限流式等。
2）断路器的额定电压U N应等于或大于被保护线路的额定电压。
3）断路器欠压脱扣器额定电压应等于被保护线路的额定电压。
4）断路器的额定电流及过流脱扣器的额定电流应大于或等于被保护线路的计算电流。5）断路器的极限分断能力应大于线路的最大短路电流的有效值。
6）配电线路中的上、下级断路器的保护特性应协调配合，下级的保护特性应位于上级保护特性的下方且不相交。
7）断路器的长延时脱扣电流应小于导线允许的持续电流。
四、熔断器
熔断器是一种简单而有效的保护电器。在电路中主要起短路保护作用。
熔断器主要由熔体和安装熔体的绝缘管(绝缘座)组成。使用时，熔体串接于被保护的电路中，当电路发生短路故障时，熔体被瞬时熔断而分断电路，起到保护作用。
1．常用的熔断器
（1）插入式熔断器如图1-17所示，它常用于380V及以下电压等级的线路末端，作为配电支线或电气设备的短路保护用。
图1-17 插入式熔断器
1-动触点2-熔体3-瓷插件4-静触点5-瓷座
（2）螺旋式熔断器如图l-18所示。熔体上的上端盖有一熔断指示器，一旦熔体熔断，指示器马上弹出，可透过瓷帽上的玻璃孔观察到，它常用于机床电气控制设备中。螺旋式熔断器。分断电流较大，可用于电压等级500V及其以下、电流等级200A以下的电路中，作短路保护。
图1-18 螺旋式熔断器
1-底座2-熔体3-瓷帽
（3）封闭式熔断器封闭式熔断器分有填料熔断器和无填料熔断器两种，如图l-19和图l-20所示。有填料熔断器一般用方形瓷管，内装石英砂及熔体，分断能力强，用于电压等级500V以下、电流等级1KA以下的电路中。无填料密闭式熔断器将熔体装入密闭式圆筒中，分断能力稍小，用于500V以下，600A以下电力网或配电设备中。
图1-19 无填料密闭管式熔断器
1-铜圈2-熔断管3-管帽4-插座5-特殊垫圈6-熔体7-熔片
图1-20 有填料封闭管式熔断器
1-瓷底座2-弹簧片3-管体4-绝缘手柄5-熔体
（4）快速熔断器它主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。由于半导体元件的过载能力很低。只能在极短时间内承受较大的过载电流，因此要求短路保护具有快速熔断的能力。快速熔断器的结构和有填料封闭式熔断器基本相同，但熔体材料和形状不同，它是以银片冲制的有V形深槽的变截面熔体。
5）自复熔断器采用金属钠作熔体，在常温下具有高电导率。当电路发生短路故障时，短路电流产生高温使钠迅速汽化，汽态钠呈现高阻态，从而限制了短路电流。当短路电流消失后，温度下降，金属钠恢复原来的良好导电性能。自复熔断器只能限制短路电流，不能真正分断电路。其优点是不必更换熔体，能重复使用。
2．熔断器的选择
（1）熔断器的安秒特性熔断器的动作是靠熔体的熔断来实现的，当电流较大时，熔体熔断所需的时间就较短。而电流较小时，熔体熔断所需用的时间就较长，甚至不会熔断。因此对熔体来说，其动作电流和动作时间特性即熔断器的安秒特性，为反时限特性，如图1-21所示。
图1-21熔断器的安秒特性
每一熔体都有一最小熔化电流。相应于不同的温度，最小熔化电流也不同。虽然该电流受外界环境的影响，但在实际应用中可以不加考虑。一般定义熔体的最小熔断电流与熔体的额定电流之比为最小熔化系数，常用熔体的熔化系数大于1.25，也就是说额定电流为10A的熔体在电流12.5A以下时不会熔断。熔断电流与熔断时间之间的关系如表1-2所示。
从这里可以看出，熔断器只能起到短路保护作用，不能起过载保护作用。如确需在过载保护中使用，必须降低其使用的额定电流，如8A的熔体用于10A的电路中，作短路保护兼作过载保护用，但此时的过载保护特性并不理想。
表1-2 熔断电流与熔断时间之间的关系
（2）熔断器的选择主要依据负载的保护特性和短路电流的大小选择熔断器的类型。对于容量小的电动机和照明支线，常采用熔断器作为过载及短路保护，因而希望熔体的熔化系数适当小些。通常选用铅锡合金熔体的RQA系列熔断器。对于较大容量的电动机和照明干线，则应着重考虑短路保护和分断能力。通常选用具有较高分断能力的RM10和RL1系列的熔断器；当短路电流很大时，宜采用具有限流作用的RT0和RTl2系列的熔断器熔体的额定电流可按以下方法选择：
1）保护无起动过程的平稳负载如照明线路、电阻、电炉等时，熔体额定电流略大于或等于负荷电路中的额定电流。
2）保护单台长期工作的电机熔体电流可按最大起动电流选取，也可按下式选取：
I RN ≥(1.5～2.5)I N
式中I RN--熔体额定电流；I N--电动机额定电流。如果电动机频繁起动，式中系数可适当加大至3～3.5，具体应根据实际情况而定。
3）保护多台长期工作的电机（供电干线）
I RN ≥(1.5～2.5)I N max+ΣI N
I N max-容量最大单台电机的额定电流。ΣI N其余.电动机额定电流之和。
（3）熔断器的级间配合为防止发生越级熔断、扩大事故范围，上、下级(即供电干、支线)线路的熔断器间应有良好配合。选用时，应使上级(供电干线)熔断器的熔体额定电流比下级(供电支线)的大1～2个级差。
常用的熔断器有管式熔断器R1系列、螺旋式熔断器RLl系列、填料封闭式熔断器RT0系列及快速熔断器RSO、RS3系列等。
五、主令电器
控制系统中，主令电器是一种专门发布命令、直接或通过电磁式电器间接作用于控
制电路的电器。常用来控制电力拖动系统中电动机的起动、停车、调速及制动等。
常用的主令电器有：控制按钮、行程开关、接近开关，万能转换开关、主令控制器及其它主令电器如脚踏开关、倒顺开关、紧急开关、钮子开关等。本节仅介绍几种常用的主令电器。
1．控制按钮
控制按钮是一种结构简单、使用广泛的手动主令电器，它可以与接触器或继电器配合，对电动机实现远距离的自动控制，用于实现控制线路的电气联锁。
如图1-22所示，控制按钮由按钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳等组成，通常做成复合式，即具有常闭触点和常开触点。按下按钮时，先断开常闭触点，后接通常开触点；按钮释
《电机与电气控制技术》第2版习题解答 第二章三相异步电动机 2-1三相异步电动机的旋转磁场是如何产生的？ 答：在三相异步电动机的定子三相对称绕组中通入三相对称电流，根据三相对称电流的瞬时电流来分析由其产生的磁场，由于三相对称电流其大小、方向随正弦规律变化，由三相对称电流建立的磁场即合成磁极在定子内膛中随一定方向移动。当正弦交流电流变化一周时，合成磁场在空间旋转了一定角度，随着正弦交流电流不断变化，形成了旋转磁场。 2-2三组异步电动机旋转磁场的转速由什么决定？对于工频下的2、4、6、8、10极的三相异步电动机的同步转速为多少？ 答：三相异步电动机旋转磁场的转速由电动机定子极对数P交流电源频率f1决定，具体公式为n1=60f1/P。 对于工频下的2、4、6、8、10极的三相异步电动机的同步转速即旋转磁场的转速n1分别为3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min、600r/min。 2-3试述三相异步电动机的转动原理，并解释“异步”的意义。 答：首先，在三相异步电动机三相定子绕组中通入三相交流电源，流过三相对称电流，在定子内膛中建立三相旋转磁场，开始转子是静止的，由于相对运动，转子导体将切割磁场，在转子导体中产生感应电动势，又由于转子导体是闭合的，将在其内流过转子感应电流，该转子电流与定子磁场相互作用，由左手定则判断电磁力方向，转子将在电磁力作用下依旋转磁场旋转方向旋转。 所谓“异步”是指三相异步电动机转子转速n与定子旋转磁场转速n1之间必须有差别，且n?n1。 2-4旋转磁场的转向由什么决定？如何改变旋转磁场的方向？ 答：旋转磁场在空间的旋转方向是由三相交流电流相序决定的，若要改变旋转磁场的方向，只需将电动机三相定子绕组与三相交流电源连接的三根导线中的任意两根对调位置即可。如果来绕组U1接电源L1、V1接L2、W1接L3为正转，要想反转U1仍接L1，但V1接L3、W1接L2即可。 2-5当三相异步电动机转子电路开路时，电动机能否转动？为什么？ 答：三相异步电动机转子电路开路时，电动机是不能转动的。这是因为，三相交流电源接入三相定子绕组，流过了三相对称定子电流，建立起来了三相定子旋转磁场，转子导体与三相旋转场相互切割，在转子电路中产生了转子感应电动势，但由于转子电路开路，没有转子感应电流，转子导体中无电流，也就不会与定子磁场相互作用产生电磁力，电磁转矩了，转子也就无法转动起来了。 2-6何谓三相异步电动机的转差率？额定转差率一般是多少？起动瞬间的转差率是多少？ 答：三相异步电动机的转差率S是指电动机同步转速n1与转子转速n之差即转速差n1?n与旋转磁场（同步转速）的转速的比值，即S=（n1?n）/n1。 额定转差率S N=~，起动瞬间S=1。 2-7试述三相异步电动机当机械负载增加时，三相异步电动机的内部经过怎样的物理过程，最终使电动机稳定运行在更低转速下。 答：三相异步电动机原稳定工作在n A转速下运行，当机械负载增加时，由于负载转矩大于电磁转矩，电动机转速n将下降，由于n的下降，使转子导体切割定子磁场运动加大。转子感应电势与转子电流相应加大，电磁转矩加大，直到电动机电磁转矩与负载转矩相等时，电动机将在新的稳定转速n B下运动，且n B?n A。 2-8当三相异步电动机的机械负载增加时，为什么定子电流会随转子电流的增加而增加？ 答：当三相异步电动机的机械负载增加时，转子电流将增加，转子电流所建立的转子磁通势总是力图削弱主磁通，而当定子绕组外加电压和频率不变时，主磁通近似为一常数。为此，定子
第二章 2.1 何谓高压电器？何谓低压电器？ 解答: 高压电器是工作电压高于交流1200V或直流1500V的各种电器；低压电器是工作电压在交流1200V或直流1500V以上的各种电器。 2.2 试述电磁式电器的工作原理。 解答：电磁式电器的主要由电磁机构和触头构成，电磁机构由铁心，衔铁和吸引线圈组成。当在吸引线圈两端施加一定的电压或电流时，在电磁机构的磁路产生磁场，通过气隙转换成机械能，当施加在衔铁上的电磁吸力大于电磁机构反力时，衔铁吸引触头，使其闭合。当电磁吸力小于电磁机构反力时，触头断开，实现电路的通断。 2.3 电磁机构的吸力特性和反力特性要如何配合才能保证其可靠工作？ 解答：电磁机构在衔铁吸合过程中，吸力必须大于反力，但不宜过大，否则会影响电器的机械寿命；在衔铁释放过程中，其反力必须大于剩磁吸力才能保证可靠释放；因此电磁机构的反力特性必须介于电磁吸力特性和剩磁吸力特性之间。 2.4 改变气隙的大小或改变释放弹簧的松紧，是否会影响电磁铁的工作？ 解答：改变气隙的大小或改变释放弹簧的松紧，都会影响电磁铁的工作。改变气隙大小会改变电磁机构的吸力特性，改变弹簧的松紧会影响电气机构的反力特性，二者都可能造成吸力特性和反力特性的协调性，进而影响电磁机构的断开和闭合，影响器件的正常工作和寿命。 2.5 为什么可靠性高或频繁动作的控制系统常采用直流电磁机构？ 解答：电磁机构一般有直流和交流两类。交流电磁机构的励磁电流在线圈已通电但衔铁尚未动作时，其电流远大于额定电流。若发生衔铁卡住不能吸合或衔铁频繁动作，交流线圈可能烧毁，而在直流电磁铁吸合过程中，电磁吸力逐渐增加，完全吸合时电磁吸力最大，所以在可靠性高或频繁动作的控制系统，一般采用直流电磁机构。 2.6 能否将交流电磁线圈接入对应直流电压源，将直流电磁机构接入对应的交流电压源？为什么？ 解答：不能。 2.7 为什么单相交流电磁铁要加短路环？ 解答：交流电磁机构的电磁吸力随时间周期性变化。在变化过程中，当电磁吸力小于衔铁上弹簧的反作用力时，衔铁从与铁心闭合处被拉开；当电磁吸力大于弹簧反作用力时，衔铁又被吸合。如此周而复始，是衔铁产生振动，发出噪声，同时还会使铁心的结合处有磨损，降低电磁铁使用寿命。为了消除衔铁振动，在地那次铁心的某一端添加短路环。短路环将铁心中磁通分成两部分，产生两个有相位偏移的吸力，只要使二者的合成吸力大于弹簧反作用力，就能消除衔铁影响，进而消除噪声。 2.8 三相交流电磁铁有无短路环？为什么？ 解答：无短路环。 2.9 什么是α斑点和接触斑点？ 解答：放置在空气中的金属导体表面会覆盖一层不导电的金属膜或硫化膜，
电气控制电路基础（电气原理图） 电气控制系统图一般有三种：电气原理图、电器布置图和电气安装接线图。 这里重点介绍电气原理图。 电气原理图目的是便于阅读和分析控制线路，应根据结构简单、层次分明清晰的原则，采用电器元件展开形式绘制。它包括所有电器元件的导电部件和接线端子，但并不按照电器元件的实际布置位置来绘制，也不反映电器元件的实际大小。 电气原理图一般分主电路和辅助电路（控制电路）两部分。 主电路是电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件；一般由组合开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机等组成。 辅助电路是控制线路中除主电路以外的电路，其流过的电流比较小和辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。其中控制电路是由按钮、接触器和继电器的线圈及辅助触点、热继电器触点、保护电器触点等组成。 电气原理图中所有电器元件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号表示。 电气原理图中电器元件的布局
电气原理图中电器元件的布局，应根据便于阅读原则安排。主电路安排在图面左侧或上方，辅助电路安排在图面右侧或下方。无论主电路还是辅助电路，均按功能布置，尽可能按动作顺序从上到下，从左到右排列。 电气原理图中，当同一电器元件的不同部件（如线圈、触点）分散在不同位置时，为了表示是同一元件，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。对于同类器件，要在其文字符号后加数字序号来区别。如两个接触器，可用KMI、KMZ文字符号区别。 电气原理图中，所有电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画出。 对于继电器、接触器的触点，按其线圈不通电时的状态画出，控制器按手柄处于零位时的状态画出；对于按钮、行程开关等触点按未受外力作用时的状态画出。 电气原理图中，应尽量减少线条和避免线条交叉。各导线之间有电联系时，在导线交点处画实心圆点。根据图面布置需要，可以将图形符号旋转绘制，一般逆时针方向旋转90o，但文字符号不可倒置。 图面区域的划分 图纸上方的1、2、3…等数字是图区的编号，它是为了便于检索电气线路，方便阅读分析从而避免遗漏设置的。图区编号也可设置在图的下方。
电气控制技术习题二 一、填空题 1、PLC输出继电器的触点与输出端子相连，输出端除了提供一对继电器常开触头用于接通负载 以外，还可以提供（无数多个）常开和常闭触点供程序使用。 2、PLC是通过一种周期扫描工作方式来完成控制的，每个周期包括（输入刷新）、（执行用户程序）、（响应请求）、（内部诊断）、（删除刷新）五个阶段。 3、FX系列PLC的输入/输出继电器采用（八进制）制进行编号，其它所有软元件均采用（十进制）制进行编号。 4、S7-200系列PLC定时器（输入端为1 ）时开始定时，定时时间到时其常开触点（闭合），常闭触点（断开）。 5、通电延时型定时器复位后，其常开触点（断开），常闭触点（闭合），当前值为（ 0 ）。 二、简答题 1、什么是可编程控制器？它有哪些主要特点？ 2、当前 PLC 的发展趋势如何？ 3、PLC 的基本结构如何？试阐述其基本工作原理。 4、PLC 主要有哪些技术指标？ 5、PLC 有哪些编程语言？常用的是什么编程语言？ 6、分别说明 S7-200和FX 2 系列 PLC 的主要编程组件和它们的组件编号。 7、PLC 硬件由哪几部分组成？各有什么作用？ 8、PLC 控制系统与传统的继电器控制系统有何区别？ 9、PLC 开关量输出接口按输出开关器件的种类不同，有几种形式 ? 10、简述 PLC 的扫描工作过程,PLC执行程序是以循环扫描方式进行的，每一扫描过程分为哪几个阶段？ 11、为什么 PLC 中软继电器的触点可无数次使用？ 12、PLC 扫描过程中输入映像寄存器和元件端口各起什么作用？ 13、PLC 按 I/O 点数和结构形式可分为几类？ 14、简述输入继电器、输出继电器、定时器及计数器的用途。 15、定时器和计数器各有那些使用要素？ 16、说明FX0N-40MR型号中40、M、R的意义，并说出它的输入输出点数。 17、指出FX2N—64MR型PLC有多少个输入接线端和多少个输出接线端，其地址分别为多少？ S7-200 CPU226型PLC有多少个输入接线端和多少个输出接线端，其地址分别为多少？ 18、FX2N—64MR型PLC程序中某定时器线圈标注为T100 K50，请问其定时时间为多少？S7-200中有那些定时器的功能与其相似？ 指令系统及编程 一、填空题 1、OUT（或 =）指令不能用于（延时）继电器。
第一章继电接触逻辑控制基础习题参考答案 一、何谓电磁式电器的吸力特性与反力特性？为什么两者配合应尽量靠近？ 解： 与气隙δ（衔铁与静铁心之间空气间吸力特性是指电磁机构在吸动过程中，电磁吸力F at 隙）的变化关系曲线。 反力特性是指电磁机构在吸动过程中，反作用力（包括弹簧力、衔铁自身重力、摩擦阻力）Fr与气隙δ的变化关系曲线。 为了使电磁机构能正常工作，其吸力特性与反力特性配合必须得当。在吸合过程中，其吸力特性位于反力特性上方，保证可靠吸合；若衔铁不能吸合，或衔铁频繁动作，除了设备无法正常工作外，交流电磁线圈很可能因电流过大而烧毁。在释放过程中，吸力特性位于反力特性下方。保证可靠释放。 二、单相交流电磁铁短路环断裂或脱落后，工作中会出现什么故障？为什么？ 解： 电磁铁的吸引线圈通电时，会出现衔铁发出振动或较大的噪声。这时因为，当流过吸引线圈的单相交流电流减小时，会使吸力下降，当吸力小于反力时，衔铁与静铁心释放。当流过吸引线圈的单相交流电流增大时，会使吸力上升，当吸力大于反力时，衔铁与静铁心吸合。如此周而复始引起振动或较大的噪声。 三、触头设计成双断口桥式结构的原因是什么？ 解： 触头设计成桥式双断口触点是为了提供灭弧能力。将电弧分成两段，以提高电弧的起弧电压；同时利用两段电弧的相互排斥的电磁力将电弧向外侧拉长，以增大电弧与冷空气的接触面，迅速散热而灭弧。见教材第7页的图1-6所示。 四、交流接触器在衔铁吸合前线圈中为什么会产生很大的电流？ 解： 交流接触器的线圈是可等效为一个电感和电阻串联，铁心越大，电感量越大。则感抗越大。在吸合前,由于铁心与衔铁不吸合，磁阻很大,电感量就小，阻抗就小，所以电流大。当铁心和衔铁吸合后，磁阻小，电感量增大，感抗增大，所以电流小。 直流接触器通的是直流电流，电感在直流电流下近似于短路。线圈的直流电阻很大，电流变化不大。 五、从结构、性能及故障形式等方面说明交流接触器与直流接触器的主要区别是什么？ 解： 结构方面：两者的组成部分一样。交流接触器的线圈一般做成粗而短的圆筒形，并绕在绝缘骨架上。直流接触器的线圈做成长而薄的圆筒形，且不设骨架。直流接触器线圈匝数多，但线圈导线线径较细。交流接触器的铁心是用硅钢片铆叠而成的，铁心和衔铁形状通常采用E型。直流接触器的铁心用整块铸钢或铸铁制成，衔铁采用拍合式。交流接触器的铁心装有短路环。直流接触器没有。交流接触器的灭弧装置常采用双断口电动力灭弧、纵缝灭弧和栅片灭弧。直流接触器常采用磁吹式灭弧。交流接触器的主触头是三对（对应三相交流电），直流接触器的主触头是二对（对应正负极）。交流接触器的线圈通交流电流，直流接触器的线圈通直流电流。
第三章电气控制基础知识 第一节电气控制 一、常用低压电器 低压电器被广泛地应用于工业电气和建筑电气控制系统中，它是实现继电——接触器控制的主要电器元件。 1.常用低压电器的分类 常用低压电器是按照电器的工作电压等级进行划分的。通常将工作电压直流1200V，交流1000V 以下的电器元件称为低压电器。 电器是用来完成对被控对象实施控制、调节、检测和保护等作用的电气设备（器件）的总称。主要应用于电能的产生、输送、分配和电气控制。 低压电器的分类由低压配电电器和低压控制电器两类组成。低压配电电器包括断路器、漏电保护器、熔断器、刀开关、转换开关等。低压控制电器包括接触器、继电器、起动器、控制器、主令电器、电阻器、变阻器、电磁铁等。 在我国低压电器目前有国家产品、合资产品、进口产品。相比之下进口和合资的产品价格偏高，在设计和使用的过程中，不一定非要追求品牌，现在国产品牌大多都经过了ISO9002的质量认证，在质量上也很过关。具有很高的性能价格比。 (1)低压配电电器的分类 低压配电电器的分类包括断路器、漏电保护器、熔断器、刀开关、转换开关等，主要用来实现电能的分配和电气保护（短路、过载、欠压、防漏电等）。 (2)低压控制电器的分类 低压控制电器的分类包括接触器、继电器、起动器、控制器、主令电器、电阻器、变阻器、电磁铁等，主要用来实现电路的接通和断开（实现被控对象的运行和停止）。 2.低压断路器 低压断路器是用于线路和设备保护的电气产品，它具有短路、过载、欠压等保护功能。按种类划分低压断路器有保护配电线路、保护电动机、保护照明负载和漏电保护四种用途，按结构划分有框架式和装置式。 (1)低压断路器的组成 低压断路器主要由触头系统、灭弧装置、操作机构以及各种脱扣机构组成。 1)触头系统和灭弧装置。触头系统是低压断路器的执行机构，主触头用于实现主电路的接通和断开，其配套的辅助触头用于控制电路中的联锁控制。灭弧装置用于主触头的熄弧。． 2)操作机构和自由脱扣机构。操作机构和自由脱扣机构是低压断路器的机械传动部分，主要实现低压断路器主触头和辅助触头的接通和断开，其操作形式有手柄操作、杠杆操作、电磁铁操作和电动机操作。低压断路器的自动脱扣由短路、过载、欠压等三种保护装置实现，当电路传来故障信号时，相应的脱扣装置动作，最终 顶主杠杆上移，主杠杆驱动自由脱扣机构而使其挂勾摘除，主触头靠反力弹簧的作用实现分断，
第一章矿山机械电气控制基础 在现代化矿井建设中，凡要求较高的场合，都离不开自动控制。矿山机械的自动控制主要包括其电力拖动电动机的起动、调速、制动、停止、反转等过程的控制。本章概括地叙述了矿山机械的自动控制原理、自动控制的基本原则、自动控制系统的线路图和线路图的绘制与阅读方法。 第一节矿山机械的自动控制原理 一、自动控制的基本概念 （一）矿山机械的分类及其对自动控制的要求 1．矿山机械的分类 矿山机械设备的种类很多，按工作性质可分为固定机械设备和移动机械设备两大类。固定机械设备包括通风、压气、排水和提升设备。移动机械设备包括电机车、综采机组、链板及胶带输送机、装载机等。 从拖动电动机的容量和用电量方面来看，矿山固定机械所占比重较大。其中提升机拖动电动机和压气、通风机拖动电动机的容量多超过1000kW，国外提升拖动电动机和压气拖动电动机的容量达到10000kW以上，国内提升拖动电动机的容量也达到4000～5000kW。从耗电量分析，有的矿井以通风设备耗电为主，但有的矿则以排水设备耗电为主，视当地地质条件和矿井情况而异。在国外，压风设备电耗占全矿电耗的25％；金属矿可达75％。 从机械的功能来说，通风机是为矿井通风安全服务的，特别在沼气矿井中，风量不足会引起沼气积聚乃至发生沼气爆炸；排水是为了防止矿井水淹，保证安全生产条件和设备安全；而压气机的作用，则是为风动工具的提供动力，其重要性视矿井瓦斯条件和采用的掘进、回采工艺而定。移动机械设备是为采掘和运输服务。综采机组开采出来的煤炭或矿石，通过链板输送机、胶带输送机和电机车运送到井底车场，再通过提升机或大胶带输送机提升到地面。 从电力拖动及控制系统的复杂性来说，提升设备的要求最高；因为提升机的起动、停止及稳定运行需要严格按照提升速度图运行。因此需要应用自动控制原理的各项原则和方法。由于提升高度、提升机和提升容器（箕斗或罐笼）的类型、工作水平的数目及其相互的距离变化使提升机的工作方式的复杂性很突出，因而设计提升机的自动控制系统也比较困难。另外，由于负载（煤）的情况因煤质和含水量不同变化范围很大，也给自动控制系统带来一系列的问题。 通风机在我国以采用离心式和轴流式扇风机为多，拖动方式通常采用不调速的同步电动机或异步电动机，其控制系统比较简单。但是如果要实现通风系统的闭环调节，则有必要考虑电动机的自动调速，如采用异步机串级调速等。同步电动机起动多采用晶闸管自动投励。 压气机的拖动采用同步电动机或异步电动机。同步电动机可采用可控硅自动励磁系统。压气站自动化的作用在于根据矿井需用压气量来改变压气机运行台数，属于开环控制。 水泵采用交流异步电动机和程序控制，不需要闭环控制。水泵自动化的问题主要是根据水仓水位自动开停水泵，各台水泵轮换工作（以保证各台磨损一致），自动切除有故障的水泵并投入备用泵，以及必要的保护和监视设备（如流量保护、轴承过热保护、不上水警报等）。水泵的容量最好按一、二台水泵就能将全矿井涌水量排出来选择。这样，排水系统和控制系统就比较简单。 电机车的拖动采用直流串激电动机，以获得良好的牵引特性。控制系统的新趋势是采用可控硅脉冲调速代替用控制器和起动电阻进行起动、停止和串并联调速。由于矿用电机车较小，自动化程度远不及铁道干线电力机车。 利用斜井大胶带输送机将煤炭直接送到地面，其优点是连续性输送，输送能力很大，工作可靠而且经济。如用宽2 m的胶带和3 m/s的速度，输送能力可达每小时一万吨。在我国年产二百万吨以上的矿井中，用大胶带输送机代替竖井提升已逐渐增多，采用直流或交流拖
第一节电气控制线路的规则 第二节电气控制电路基本控制环节 第三节三相交流电动机的启动控制 第四节三相异步电动机的制动控制 第五节电动机的可逆运行 第六节三相异步电动机调速控制 2
第一节电气控制系统图 常用的电气控制系统图有电气原理图与电气安装 接线图。 一、电气原理图 电气原理图是用来表示电路各电气元件中导电部 件的联接关系和工作原理的图。 3例：CW6132型普通车床电气原理图 4
5 电气原理图一般分为主电路和辅助电路两个部分。}主电路是电气控制线路中强电流通过的部分， 是由电机以及与它相连接的电气元件如组合开关、接触器的主触点、热继电器的热元件、熔断器等组成的线路。 }辅助电路中通过的电流较小，包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路。6（一）绘制电气原理图的原则： 1．图中所有的元器件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号。 2．主电路用粗实线绘制在图的左侧或上方，辅助电路用细实线绘制在图的右侧或下方。 3．应按功能布置，各元件尽可能按动作顺序从上到下、从左到右排列。 4．同一电路的不同部分（如线圈、触点）为了表示是同一元件，要在电器的不同部分使用同一文字符号来标明。5．所有电器的可动部分均以自然状态画出。 6．原理图上应尽可能减少线条和避免线条交 叉。各导线之间有电的联系时，在导线的交点 处画一个实心圆点。
7 图2-1 CM6132普通车床电气原理图（二）关于电气原理图图面区域的划分为了便于检索电气线路，方便阅读电气原理图，应将图面划分为若干区域，图区的编号一般写在图的下部。图的上方设有用途栏，用文字注明该栏对应电路或元件的功能8（三）电气安装图 电气安装图是用来表示电气控制系统中各电气元件的实际安装位置和接线情况，它有电器位置图和互连图两部分。 电气安装图的绘制原则是： 1）电器位置图详细绘制出电气设备零件的安装位置。图中各电气元件的代号应与有关电路图对应的元器件代号相同，在图中往往留有10％以上的备用面积及导线管（槽）的位置，以供改进设计时用。2）电气互连图 用来表明电气设备各单 元之间的连接关系。它清楚地表示了电气设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接，是实际安装接线的依据，在具体施工和检修中能够起到电气 原理图所起不到的作用。
东北农业大学网络教育学院 电气控制技术网上作业题 第一章 1．什么是低压电器？低压电器是怎样分类的？ 2．什么是额定电流？什么是约定发热电流？两者有什么区别？ 3．我国的低压电器经历了哪几代？ 4．低压电器的发展趋势是什么？ 5．防止触电有哪些措施？ 6．接地有哪些种类？保护接地有哪些形式？ 7．保护接地要注意哪些问题？工作接地要注意哪些问题？ 8．怎样制作接地装置？ 9．电磁辐射的危害是什么？如何防止电磁辐射？ 10．何谓接地电阻？ 11．常见的触电事故的主要原因有哪些？怎样防止触电？ 第二章 1．交流接触器在运行中有时在线圈断电后，衔铁仍掉不下来，电动机不能停止，这时应如何处理？故障原因在哪里？应如何排除？ 2．接触器的线圈额定电流和额定电压与接触器的额定电流和接触器的额定电压有何区别？ 3．接触器的使用类别的含义是什么？ 4．线圈电压为 220V 的交流接触器误接入 380V 交流电源会发生什么问题？为什么？ 5．中间继电器的作用是什么？中间继电器和接触器有何区别？在什么情况下中间继 电器可以取代接触器启动电动机？ 6．电动机的启动电流很大，当电动机启动时，热继电器会不会动作？为什么？
7．某电动机的额定功率为 5.5kW，电压为 380V，电流为 12.5A，启动电流为额定电 流的 7 倍，现用按钮进行启停控制，要有短路保护和过载保护，应该选用哪种型号的 接触器、按钮、熔断器、热继电器和开关？ 8．什么是电流继电器和电压继电器？ 9．按钮和行程开关的工作原理、用途有何异同？ 10．温度继电器和热继电器都用于保护电动机，它们的具体作用、使用条件有何不同？ 11．第 8 小题中若选用了低压断路器，还一定需要选用熔断器和热继电器吗？请选择 适合的低压断路器型号。 12．熔断器的额定电流和熔体的额定电流有何区别？ 13．在什么情况下，电动机可以不进行过载保护？ 14．说明熔断器和热继电器的保护功能有何不同？ 15．现使用CJX1-9 接触器控制一台电动机，若改用固态继电器，请选用合适的型号。16．空气式时间继电器如何调节延时时间？JS7-A 型时间继电器触头有哪几类？画出 它们的图形符号。 17．空气式时间继电器与晶体管时间继电器、数显式时间继电器相比有何缺点？18．什么是主令电器？常用的主令电器有哪些？ 19．智能电器有什么特点？其核心是什么？ 20．三线式 NPN 型接近开关怎样接线？ 21．电容式和电感式开关传感器的区别是什么？ 22．两线/三线式 NPN 和 PNP 型接近开关怎样接线？ 23．根据国家标准，三线式接近开关的信号线、电源线分别是什么颜色？ 24．常用的接近开关有哪些类型？ 25．怎样选用合适的接近开关？在选择接近开关的检测距离时要注意什么问题？26．固态继电器与接触器相比有何优势？ 27．某学生用万用表判定按钮的接线端子的定义，他的操作和结论如下：（1）用万 用表的“欧姆挡”测定 1 号和 3 号端子间的电阻约为 0，所以判定 1 号和 3 号端子间
电气控制技术基础及应用 第一章典型电气控制线路实例分析 第一节电气控制线路分析基础 电气控制原理图通常由主电路、控制电路、辅助电炉、连锁保护环节等组成。电气控制线路分析的基本思路是“先机后电、先主后辅、化整为零、集零为整、统观全局、总结特点”，分析控制电炉的最基本的方法是查线读图法。 一、分析电气原理图的方法与步骤 (一)分析主电路 主电路是指成套设备中一条用来传输电能的电路上所有的导电部件所组成的电气通路。从主电路入手，根据每台电动机和执行电器的控制要求去分析各电动机和执行电器的控制内容，包括电动机启动、转向控制、调速和制动等基本控制电路。 (二)分析控制电路 运用“化整为零”“追本溯源”的原则，首先将控制电路按功能划分为若干个局部控制线路，然后从电源和主令信号开始，对每一个局部控制环节，按因果关系进行裸机判断，以清理控制流程的脉络，简单明了的表达出电炉的自动工作过程。 (三)分析辅助电路 辅助电路包括执行元件的工作状态显示、电源显示、参数测定、照明和故障报警等。这些部分电路具有相对独立性，起辅助作用但又不影响主要功能。辅助电路中很多部分是受控制电路中的元件来控制的，所以分析辅助电路时，还要回过头来对照控制电路对这部分电路进行分析。 (四)分析联锁与保护环节 生产机械对于安全性、可靠性有很高的要求，实现这些要求，除了合理地选择拖动、控制方案外，在控制线路中还设置了一系列电气保护和必要的电气连锁。在电气控制原理图的分析过程中，电气联锁与电气保护环节是一个重要内容，不能遗漏。 (五)分析特殊控制环节 在某些控制电路中，还设置了一些与主电路、控制电路关系不密切，相对独立的某些特殊环节，如产品计数装置、自动监测系统、晶闸管出发电路和自动调温装置等。这些部分往往自成一个小系统，其读图分析的方法可参照上述分析过程，并灵活运用电子技术、变流技术、自控系统、检测与转换等只是进行逐一分析。 (六)总体检查 经过“化整为零”，逐步分析每一局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系之后，还必须用“集零为整”的方法检查整个控制线路，看是否有遗漏。特别要从整体角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系，以达到正确理解原理图中每一个电气元器件的作用。 二、查找读图法的要点 查线读图法是分析继电---接触器控制电路的最基本方法。继电---接触器控制电路主要由信号元器件、控制元器件的执行元器件组成。
《电机与电气控制技术》第2版习题解答 1 第二章三相异步电动机 2 2-1三相异步电动机的旋转磁场是如何产生的？ 3 答：在三相异步电动机的定子三相对称绕组中通入三相对称电流，根据三相对称电4 流的瞬时电流来分析由其产生的磁场，由于三相对称电流其大小、方向随正弦规律变化，5 由三相对称电流建立的磁场即合成磁极在定子内膛中随一定方向移动。当正弦交流电流6 变化一周时，合成磁场在空间旋转了一定角度，随着正弦交流电流不断变化，形成了旋7 转磁场。 8 2-2三组异步电动机旋转磁场的转速由什么决定？对于工频下的2、4、6、8、10 9 极的三相异步电动机的同步转速为多少？ 10 答：三相异步电动机旋转磁场的转速由电动机定子极对数P交流电源频率f1决定，11 具体公式为n 1=60f1/P。 12 对于工频下的2、4、6、8、10极的三相异步电动机的同步转速即旋转磁场的转速13 n 1分别为3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min、600r/min。 14 2-3试述三相异步电动机的转动原理，并解释“异步”的意义。 15 答：首先，在三相异步电动机三相定子绕组中通入三相交流电源，流过三相对称电16 流，在定子内膛中建立三相旋转磁场，开始转子是静止的，由于相对运动，转子导体将17 切割磁场，在转子导体中产生感应电动势，又由于转子导体是闭合的，将在其内流过转18 子感应电流，该转子电流与定子磁场相互作用，由左手定则判断电磁力方向，转子将在19 电磁力作用下依旋转磁场旋转方向旋转。 20 所谓“异步”是指三相异步电动机转子转速n与定子旋转磁场转速n 1之间必须有差 21 别，且n n 1。 22 2-4旋转磁场的转向由什么决定？如何改变旋转磁场的方向？ 23
电气控制基础知识 第一部分：负载--电机--驱动器 一、负载的种类 负载是我们最终的控制对象，所以我们要了解负载的种类和特性，从而使我们有效的对其控制。 理想负载的种类： 1、恒转矩负载：负载的阻转矩是一个定值，与转速的高低无关。主要特点：在初始速度时就有阻力，即启动需要启动转矩。典型实例：带式输送机、潜水泵、空气压缩机、自动旋转门等。 2、恒功率负载：在不同的转速下，负载的功率基本恒定。由公式：TL＝9550PL/nL可知：负载阻转矩TL和转速nL成反比。典型实例：各种薄膜的卷取机，车床，钻床、磨床。 3、二次方律负载：转矩特点：负载的转矩与转速的二次方成正比。功率特点：负载的功率与转速的三次方成正比。典型实例：离心式风机和水泵。需要说明的是，此类负载，如果将变频器输出频率提高到工频以上时，功率会急剧增加，有时甚至超过电动机所配变频器的容量，导致电动机过热或不能运转。故对这类负载转矩，不要轻易将频率提高到工频以上。 4、其它类型的负载：（1）直线律负载：转矩特点：负载的阻转矩与转速成正比。功率特点：功率与转矩的二次方成正比。典型实例：轧钢机，辗压机。（2）混合型负载：其实大部分的负载均为混合型负载。
二、常规起重设备各机构的负载分析 上面所讲到的负载类型都是理想的负载类型，在实际的具体设备上，其负载一般都为混合型负载，我们分析讨论的时候关键是要看哪种负载站的比重大，从而来进行系统的分析。 1、起升机构 位能性负载：上升时都是阻力负载，下降时多数是动力负载，空钩下降时是动力负载还是阻力负载由效率、吊具重与满负载重的比值等确定。 图2-4-1 起升电机负载图图2-4-2-运行电机负载图 2、平移机构 平移机构的负载有很多种，需要考虑摩擦力、坡度阻力、风的阻力等因素。 使用于室内的起重机都是阻力负载。最大静负载转矩经常小于电动机额定转矩0.7倍，平移机构计算提供的最大静负载转矩是可能的最大值，实测数可能比其小得多，而且运行过程中变化幅度是较大的；图2-4-2为运行电动机的负载图。起动过程中，电动机发出的转矩，大部分用作加速,小部分克服静阻负载。起重机使用于室外时，负载除摩擦阻力外，还有风阻力。港口起重机的风阻力占有相当大的比例(约
The application of electrical control technology in t h e i n d u s t r i a l p r o d u c t i o n --------电气控制技术在工业上产中的应用 姓名：韩冲 学号： 班级：机械2094 授课教师：周力 2012年5月 目录 前言.......................................................................... ............................................................................ (1) 摘要.......................................................................... ............................................................................ (2) 第一章 PLC的简介 PLC的发展.......................................................................... . (3) 与电气控制相结合的优点.......................................................................... (3) PLC与电气控制的特例解析.......................................................................... . (4) 第二章三相异步电动机基础 三相异步电动机的结构.......................................................................... . (5) 三相异步电动机的工作原理..........................................................................