電氣基礎(chǔ)知識(shí)
主要功能
為了保證一次設(shè)備運(yùn)行的可靠與安全,需要有許多輔助電氣設(shè)備為之服務(wù),能夠?qū)崿F(xiàn)某項(xiàng)控制功能的若干個(gè)電器組件的組合,稱為控制回路或二次回路。這些設(shè)備要有以下功能:
(1)自動(dòng)控制功能。高壓和大電流開關(guān)設(shè)備的體積是很大的,一般都采用操作系統(tǒng)來控制分、合閘,特別是當(dāng)設(shè)備出了故障時(shí),需要開關(guān)自動(dòng)切斷電路,要有一套自動(dòng)控制的電氣操作設(shè)備,對(duì)供電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制。
(2)保護(hù)功能。電氣設(shè)備與線路在運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生故障,電流(或電壓)會(huì)超過設(shè)備與線路允許工作的范圍與限度,這就需要一套檢測(cè)這些故障信號(hào)并對(duì)設(shè)備和線路進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整(斷開、切換等)的保護(hù)設(shè)備。
(3)監(jiān)視功能。電是眼睛看不見的,一臺(tái)設(shè)備是否帶電或斷電,從外表看無法分辨,這就需要設(shè)置各種視聽信號(hào),如燈光和音響等,對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行電氣監(jiān)視。
(4)測(cè)量功能。燈光和音響信號(hào)只能定性地表明設(shè)備的工作狀態(tài)(有電或斷電),如果想定量地知道電氣設(shè)備的工作情況,還需要有各種儀表測(cè)量設(shè)備,測(cè)量線路的各種參數(shù),如電壓、電流、頻率和功率的大小等。
在設(shè)備操作與監(jiān)視當(dāng)中,傳統(tǒng)的操作組件、控制電器、儀表和信號(hào)等設(shè)備大多可被電腦控制系統(tǒng)及電子組件所取代,但在小型設(shè)備和就地局部控制的電路中仍有一定的應(yīng)用范圍。這也都是電路實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)。
系統(tǒng)組成 常用的控制線路的基本回路由以下幾部分組成。 (1)電源供電回路。供電回路的供電電源有AC380V和220V等多種。
(2)保護(hù)回路。保護(hù)(輔助)回路的工作電源有單相220、36V或直流220、24V等多種,對(duì)電氣設(shè)備和線路進(jìn)行短路、過載和失壓等各種保護(hù),由熔斷器、熱繼電器、失壓線圈、整流組件和穩(wěn)壓組件等保護(hù)組件組成。
(3)信號(hào)回路。能及時(shí)反映或顯示設(shè)備和線路正常與非正常工作狀態(tài)信息的回路,如不同顏色的信號(hào)燈,不同聲響的音響設(shè)備等。
(4)自動(dòng)與手動(dòng)回路。電氣設(shè)備為了提高工作效率,一般都設(shè)有自動(dòng)環(huán)節(jié),但在安裝、調(diào)試及緊急事故的處理中,控制線路中還需要設(shè)置手動(dòng)環(huán)節(jié),通過組合開關(guān)或轉(zhuǎn)換開關(guān)等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)方式的轉(zhuǎn)換。
(5)制動(dòng)停車回路。切斷電路的供電電源,并采取某些制動(dòng)措施,使電動(dòng)機(jī)迅速停車的控制環(huán)節(jié),如能耗制動(dòng)、電源反接制動(dòng),倒拉反接制動(dòng)和再生發(fā)電制動(dòng)等。
(6)自鎖及閉鎖回路。啟動(dòng)按鈕松開后,線路保持通電,電氣設(shè)備能繼續(xù)工作的電氣環(huán)節(jié)叫自鎖環(huán)節(jié),如接觸器的動(dòng)合觸點(diǎn)串聯(lián)在線圈電路中。兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的電氣裝置和組件,為了保證設(shè)備運(yùn)行的安全與可靠,只能一臺(tái)通電啟動(dòng),另一臺(tái)不能通電啟動(dòng)的保護(hù)環(huán)節(jié),叫閉鎖環(huán)節(jié)。如:兩個(gè)接觸器的動(dòng)斷觸點(diǎn)分別串聯(lián)在對(duì)方線圈電路中。
電氣控制系統(tǒng)常用的保護(hù)環(huán)節(jié)
電氣控制系統(tǒng)除了能滿足生產(chǎn)機(jī)械加工工藝要求外,還應(yīng)保證設(shè)備長(zhǎng)期、安全、可靠無故障地運(yùn)行,在系統(tǒng)發(fā)生各種故障或不正常工作的情況下對(duì)供電設(shè)備和電動(dòng)機(jī)實(shí)行保護(hù)。因此保護(hù)環(huán)節(jié)是所有電氣控制系統(tǒng)不可缺少的組成部分,利用它來保護(hù)電動(dòng)機(jī)、電網(wǎng)、電氣設(shè)備以及人身安全等。
1.短路保護(hù) 電動(dòng)機(jī)、電器以及導(dǎo)線的絕緣損壞或線路發(fā)生故障時(shí),都可能造成短路事故。很大的短路電流和電動(dòng)力可能使電器設(shè)備損壞。因此要求一旦發(fā)生短路故障時(shí),控制線路能迅速切除電源。常用的短路保護(hù)元件有熔斷器和低壓斷路器,電動(dòng)機(jī)短路保護(hù)的元件可按下述要求裝設(shè): 1)在中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中,應(yīng)在每相上裝設(shè)。 2)在中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)中,以熔斷器作保護(hù)時(shí),應(yīng)在每相上裝設(shè);用低壓斷路器作保護(hù)時(shí),應(yīng)在不少于兩相上裝設(shè)。 2.過載保護(hù) 電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期超載運(yùn)行,繞組溫升將超過其允許值,造成絕緣材料老化,壽命減小,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電動(dòng)機(jī)損壞,過載電流越大,達(dá)到允許溫升的時(shí)間就越短。常用的過載保護(hù)元件是熱繼電器,對(duì)大功率的重要電動(dòng)機(jī),應(yīng)采用反時(shí)限性的過電流繼電器。 由于熱慣性的原因,熱繼電器不會(huì)受電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載沖擊電流或短路電流的影響而瞬時(shí)動(dòng)作,所以在使用熱繼電器作過載保護(hù)時(shí),還必須設(shè)有短路保護(hù),并且選作短路保護(hù)的熔斷器熔體的額定電流不應(yīng)超過4倍熱繼電器發(fā)熱元件的額定電流。由于過載保護(hù)特性與過電流保護(hù)特性不同,故不能用過電流保護(hù)方式來進(jìn)行過載保護(hù)。 3.過電流保護(hù) 過電流保護(hù)廣泛用于直流電動(dòng)機(jī)或繞線式異步電動(dòng)機(jī)。對(duì)于三相籠型異步電動(dòng)機(jī),由于其短時(shí)過電流不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果,故可不設(shè)置過電流保護(hù)。 過電流保護(hù)往往是由于不正確的啟動(dòng)和過大的負(fù)載引起的,一般比短路電流要小,在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生過電流比發(fā)生短路的可能性更大,尤其是在頻繁正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)的重復(fù)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)中更是如此。 必須強(qiáng)調(diào)指出,短路、過電流、過載保護(hù)雖然都是電流保護(hù),但由于故障電流、動(dòng)作值以及保護(hù)特性、保護(hù)要求以及使用元件的不同,它們之間是不能相互取代的。 4.失電壓保護(hù) 電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),如果電源電壓因某種原因消失,那么在電源電壓恢復(fù)時(shí),如果電動(dòng)機(jī)自行啟動(dòng),將可能使生產(chǎn)設(shè)備損壞,也可能造成人身事故。此外,對(duì)供電系統(tǒng)的電網(wǎng),同時(shí)有許多電動(dòng)機(jī)及其他用電設(shè)備自行啟動(dòng)也會(huì)引起不允許的過電流及瞬間網(wǎng)絡(luò)電壓下降。為防止電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)自行啟動(dòng)或電氣元件自行投入工作而設(shè)置的保護(hù)稱為失電壓保護(hù)。 采用接觸器和按鈕控制的啟動(dòng)、停止控制環(huán)節(jié)就具有失電壓保護(hù)功能。因?yàn)楫?dāng)電源電壓消失時(shí),接觸器會(huì)自動(dòng)釋放而切斷電動(dòng)機(jī)電源;電源電壓恢復(fù)時(shí),由于接觸器自鎖觸點(diǎn)已斷開,不會(huì)自行啟動(dòng)。如果用不能復(fù)位的手動(dòng)開關(guān)、主令控制器來控制接觸器,必須采用專門的零電壓繼電器。工作過程中一旦失電壓,零電壓繼電器就釋放,其自鎖電路斷開,電源電壓恢復(fù)時(shí),不會(huì)自行啟動(dòng)。 5.欠電壓保護(hù) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí),電源電壓過分地降低將引起一些電器釋放,造成控制線路工作不正常,甚至產(chǎn)生事故。當(dāng)電網(wǎng)電壓過低時(shí),如果電動(dòng)機(jī)負(fù)載不變,則會(huì)造成電動(dòng)機(jī)電流增大,引起電動(dòng)機(jī)發(fā)熱,嚴(yán)重時(shí)甚至燒壞電動(dòng)機(jī)。 此外,電源電壓過低還會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降,甚至停轉(zhuǎn)。因此,在電源電壓降到允許值以下時(shí),需要采用保護(hù)措施,及時(shí)切斷電源,這就是欠電壓保護(hù)。通常是采用欠電壓繼電器來實(shí)現(xiàn)。
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