2014年起重机械检验员培训班讲义-起重机械电气系统(陈同坤).ppt

2014全国起重机械检验员培训讲义 起重机械电气系统,广东省特种设备检测研究院珠海检测院陈同坤,目录1电气基础及电气元器件与部件 2电气保护 3典型起重机电气控制原理,任何复杂的控制线 路都是由一些基本 的单元电路所组 成，而基本单元 电路则由若干的功 能不同的电气元件 组合而成为此， 必须先了解电气元 件的结构、动作原 理以及它们的控制 作用一、主要电气元件的基本原理及安全技术要求1、电子元件:电容、电感、二极管 2、低压电器： 1）接触器２）继电器３）熔断器４）刀开关５）断路器６）按钮７）行程开关８）凸轮控制器９）主令控制器10）超速开关 11）变阻器12）电动机保护器 3、电动机 4、变压器 5、供电装置,1、电容 电感 二极管直流电 交流电,,,电感的感抗与电 电容的容抗与电源 电阻的阻抗与电源 源频率成正比 频率成反比 频率无关,二极管,单相整流电路,2、低压电器1）接触器:仅一个休止位置，能接通、承载和分断正常电路条件（包括过载运行条件）下的电流的非手动操作的机械开关电器 (GB/T2900.18-2008《电工述语 低压电器》)作用: ■可远距离、频繁通断交直流负载电路■具有欠压保护、零压保护功能。

接触器结构：电磁机构、触头系统、灭弧系统,线圈通电→线圈电流建立磁场→静铁心产生电磁吸力→吸合衔铁→带动触头动作→常闭触头断开，常开触头闭合,线圈断电→电磁力消失→反作用弹簧使衔铁释放→各触头复位,电磁机构：由线圈、动铁心（衔铁）和静铁心组成 触头系统：由主触头和辅助触头组成主触头由用于通断主电路，辅助触头由于控制电路中接触器,接触器铁心 材料：电工软铁，用于直流电器拍合式按衔铁运动形式 材料：硅钢片，用于触头容量大的交流电器直动式——材料：硅钢片，用于触头为中小容量的交流电器线圈交流线圈按供电电源直流线圈,,,,■ 接触器触头点接触式：用于小电流场合桥式面接触式：用于大电流场合指式：用于分合次数多、大电流场合,,,作用:用于接通或分断电路要求:接触可靠,具有良好的接触性能,接触电阻小材料:银质材料：用于小电流容量电器紫铜镀银：用于大电流容量电器,■ 接触器灭弧系统■电弧产生及原因● 在自然环境中分断电路时，如果电路的电流(或电压)超过某一数值时(根据触头材料的不同，此值约为0.25~1A,12~20V)，触头在分断时就会在气隙中产生电弧。

● 其实质是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象 ■电弧特点及危害● 外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流● 电弧高温烧坏触头，并使电路的切断时间延长，甚至不能断开，造成严重事故 ■ 灭弧措施● 迅速增加电弧长度，使得单位长度内维持电弧燃烧的电场强度不够而灭弧● 使电弧与流体或固体介质相接触，加强冷却和去游离作用而灭弧 ■ 灭弧方法●机械灭弧、磁吹灭弧、窄缝灭弧、栅片灭弧等线圈,图形符号：,接触器文字符号KM,辅助常闭触头,辅助常开触头,主触头,,,一、概述■ 作用主要用于控制和保护电路中作信号转换用即当输入信号变化时，继电器产生输出而动作，通断控制回路■ 特点● 输入信号可为电量（电压、电流、频率等）和非电量（温度、压力、速度、时间等）● 输出电路（执行元件）通常为触点,2）（电气式）继电器当控制电器的电气激励 量（输入量）在电路中的变化达到规定要求时，在电器 的一个或多个电气输出电路中，使被控制发生预定的阶 跃变化的开关电器种类● 按输入信号性质电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器、温度继电器、压力继电器等 ● 按工作原理电磁式继电器、热继电器、感应式继电器、电子式继电器、电动式继电器等 ■ 电磁式继电器● 种类电压继电器、电流继电器、中间继电器、部分时间继电器● 特点▲ 构造与工作原理与接触器相似▲ 用于控制电路，电路电流小，可不设灭弧系统,继电器,■ 电流继电器★ 含义：反映输入量为电流的继电器。

★ 种类：过电流继电器、欠电流继电器 ● 过电流继电器▲ 作用:当继电器的电流超过预定值时，引起 开关电器有延时或无延时动作▲ 文字图形符号,● 欠电流继电器▲ 作用:当通过继电器的电流减小到低于其整定值时动作 ▲ 文字图形符号：,,● 过电压继电器▲ 作用:当电压大于其整定值时动作●欠电压继电器▲ 作用:当电压降至某一规定范围时动作▲ 文字图形符号,U,图形文字符号：KA,吸引线圈,常闭触头,常开触头,中间继电器：用来增加控制电路中的信号数量或将信号放大的继电器原理：将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大（即增大触头容量）的继电器其实质是电压继电器，但它的触头数量较多（可达8对），触头容量较大（5～10A）、动作灵敏时间继电器■ 含义：自得到动作信号起至触头动作或输出电路产 生跳跃式改变有一定延时，该延时又符合其准确度要求 的继电器 文字图形符号 KT,,■ 空气阻尼式● 原理：利用空气阻尼作用获得延时● 结构：电磁机构、工作触头、延时机构（空气室）● 种类：通电延时型，断电延时型● 特点：结构简单、价廉、可靠、延时误差大、应用广,■电动式■ 电子式阻容式 结构：脉冲发生器、计数器、数显、放大器、执行机构数字式（计数式）特点：延时时间长、精度高、调节方便、应用广,,,温度继电器,温度继电器：当温度达到规定值时动作的继电器。

■ 作用用于连续运行三相异步电动机的 过载保护及断相保护由双金属片受热弯曲而动作的称 双金属片式温度继电器由利用热敏电阻值的突变而动作 的称热敏电阻式温度继电器● 结构双金属片、加热元件动作机构、触点系统整定调节、手动复位装置,,加热元件串联于电机定子绕组中→双金属片感测热元件发热量而弯曲→过载→电流加大→弯曲变形加大→延时→触头动作（常开闭合，常闭断开）,■ 特点● 由于热惯性，电路短路时不能立即动作，则不能用于短路保护● 电机启动或短时过载时，不会动作■ 主要参数● 热继电器额定电流指热继电器中，可以安装的热元件的最大整定电流值● 热元件额定电流指热元件的最大整定电流值● 热继电器整定电流指热元件能够长期通过而不致引起热继电器动作的最大电流值通常热继电器的整定电流是按电动机的额定电流整定.,,3）熔断器插入式熔断器：熔断体靠导电插件插入底座的熔断器有填料封闭管式熔断器：熔体被封闭在充有颗粒、粉末 等灭弧填料的熔管内的熔断器 无填料封闭管式熔断器：熔体被封闭在不充填料的熔管内的熔断器 螺旋式熔断器：带熔断体的载熔件借螺纹旋入底座而固定于底座的熔断器 一、作用 二、结构熔座熔体,,原理■ 熔体发热量Q∝I2t，正常时熔体温度T小于熔断温度Trd■ 短路时，电流增大， T＞ Trd ，熔体自行熔断■ 保护特性（安秒特性）：I越大，熔断时间t越小,熔断器,熔体额定电流,图形符号：,4）刀开关带有刀形动触头，在闭合位置与底座上的静触头相楔合的开关。

■ 作用：用于电源与线路间的隔离隔离器：在断开位置上能符合规定隔离功能要求的一种机械开关电器隔离开关：在断开位置上，能满足对隔离器所规定的隔离要求的一种开关 起重机宜装设能切断所有供电的主隔离开关其主隔离开关在断开状态时,应有明显断开点和有效断开距离万能转换开关万能转换开关由操作机构、面板、手柄及数个触头座等主要部件组成文字符号：SA图形符号：,,各触头在手柄转到不同 档位时的通断状态用黑 点“·”表示，有黑点 者表示触头闭合，无黑 点者表示触头断开5）断路器在正常电路条件下能接通、承载以及分断电流，也能在规定的非正常电路条件（例如短路）下接通、承载一定时间和分断电流的机械开关电器 一、作用■ 作过载、短路、 欠压、 漏电保护，自动切断故障电路■ 正常时可手动不频繁通断电路或控制电动机起停 二、种类：框架式、塑壳式,三、文字图形符号QF,5－过电流脱扣器 6－过载脱扣器 7－失压脱扣器 8－分励脱扣器,总电源回路应设置总断路器总断路器的控制应具有电磁脱扣功能总断路器的断弧能力应能断开在起重机上发生的短路电流万能式断路器框架式断路器：以具有绝缘衬垫的框架结构底座将 所有构件组成一整体并具有多种结构变化方式、用途的断路器。

塑料外壳式断路器模压外壳式断路器：具有一个用模压绝缘材料制成的外壳将所有构件组装成一整体的断路器空气断路器：触头在自由空气中断开和闭合的断路器真空断路器：触头在高真空的壳内断开和闭合的断路器脱扣机构：开关电器中介于脱扣器和触头系统之间的传递机构，它 能接受脱扣器的指令而使闭合的触头断开锁扣机构：在操作力消失后，使开关电器的可动部分被锁住，不能由于弹簧或重力作用而返回至起始位置的机构6）按钮：具有用人体某一部分（一般为手指或手掌）所施加力而操作的操动器，并具有储能（弹簧）复位的一种控制开关按钮,,按钮的使用： （1）选择时应根据所需的触头数、使用的场所及颜色来确定常用的LA18,LA19,LA20系列按钮开关，适用于AC500V, DC440V,额定电流5A，控制功率为AC300W,DC70W的控制回路中 （2）按钮颜色要求： ① “停止”和“急停”按钮必须是红色当按下红色按钮时，必须使设备停止工作或断电 “起动”按钮的颜色是绿色 “起动” 与“停止”交替动作的按钮必须是黑色、白色或灰色，不得用红色和绿色 “点动”按钮必须是黑色 ⑤“复位”(如保护继电器的复位按钮)必须是蓝色当复位按钮还有停止的作用时，则必须是红色。

7）行程开关：用以反映工作机械的行程，发 出命令以控制其运动方向或行程大小的开关2）文字符号：SQ,1) 基本结构及工作原理,3）图形符号：,行程开关的图片,8）凸轮控制器控制原理,凸轮控制器,凸轮控制器的动作状态，是利用关合表的形式来标志的它的触头除了操纵电动机定子电路的换向和切除电动机转子电路中起动调速电阻的功能外，其它的触头是作为控制电路中的零位保护、失压保护以及限位保护等联锁之用的9）主令控制器,图中1与7为固定于方轴上的凸轮块；3是静触头；4是动触头，固定于绕轴6转动的支杆5上当转动方轴时，凸轮块随之转动，当凸轮块的凸起部分转到与小轮8接触时，推动支杆5向外张开，使动触头4离开静触头3，将被控回路断开当凸轮的凹陷部分与小轮8接触时，支杆5在反力弹簧作用下复位，使动、静触头闭合，从而接通被控回路这样安装一串不同形状的凸轮，可使触头按一定顺序闭合与断开主令控制器在图上可见，它的绝缘底板上装配着一定数量的静触头，与静触头相应位置的部位上，凭借面板与支架间以小轴形成的刚性结构的作用下，装配着由热固性压塑料为支持的动触头组，在动触头支持4上装着动触桥7，支持在弹簧6及凸轮片2的作用下，可将动触头向静触头方向动作来实现接触系统的接通或断开。

主令控制器的操动枢纽是借手柄运行在各个相对位置上，依靠凸轮的不同凸、凹部位，达到触头的分或合的要求类似这样集中相当数量触头组合在一块绝缘板上的结构形式，这种方式的缺点是离散性较大，调整麻烦，整体结构庞大尽管LK1型主令控制器存在着如上所述的不足之处，但在较多的生产领域里，仍然被人们所采用，特别在冶金工业中对操纵轧钢机、推钢机等场合里，使用得颇为广泛究其原因，除习惯因素外，主要是它的结构牢固主令控制器,10）LY1系列超速开关,作为限制电动机或由电动机所 驱动的被控器件的最高转速之 用，使其快速断开电路，确保 设备安全运行它在起重机的 起升机构中可作为控制速度的 应急保护器件使用 超速开关的整定值取决于控制 系统性能和额定下降速度，通 常为额定下降速度的1.25～ 1.4倍。