机床电气教案

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授课日期班级课题： §1.1 电气传动简介§1.2 机床电气控制线路的发展教学目的、要求：1、了解电气传动的概念2、掌握电气传动系统的组成和

分类3、了解机床电气控制线路的发展

教学重点、难点：电气传动系统的组成和分类授课方法：讲授法

教学参考及教具（含电教设备）：机床电气参考书教学参考执行情况及分析：板书设计或授课提纲：

复习提问：讲授新课：§1.1 电气传动简介§1.2 机床电气控制线路的发展一、电气传动及其组成二、电气传动系统的分类三、电气传动的特点四、电动机与电气传动系统发展概况五、电气传动自动控制的发展课堂练习：课堂小结：作业布置：习题P3 1、2、3 【导入新课】

实习车间的机床、马路上的汽车、工厂里的设备，为什么能在人的操作下动起来，是什么来驱动他们运动起来的？引入电气传动的概念。

【讲授新课】：

§1.1 电气传动简介§1.2 机床电气控制线路的发展

一、电气传动及其组成

1、定义：用电动机驱动生产机械的工作机构使之运转的一种方法。 2、举例：车床、钻床、铣床、镗床、轧钢机都采用了电气传动

3、电气传动系统定义：用电动机驱动工作机械来实现生产工艺过程中的各种控制要求的系统。 4、电气传动系统的构成：电动机、传动机构、控制设备、电源

⑴电动机：电动机是生产机械的原动机,其作用是将电能转化成机械能。

电动机按使用电源分：交流和直流电动机

⑵传动机构：传动机构是在电动机与生产机械的工作机构之间传递动力的

装置。如：减速箱、传输带、联轴节等。

二、电气传动系统的分类

1、按驱动的电动机不同分：直流驱动系统和交流驱动系统。

2、按无反馈装置分：闭环电气传动系统与开环电气传动系统。 3、按有无触头分：有触头系统和无触头系统。三、电气传动的特点 1、方便经济 2、效率高 3、调节性能好

4、易于实现生产过程的自动化四、电动机与电气传动系统发展概况

19世纪末期，电动机逐渐代替蒸汽机，出现了电气传动，在初期，常以一台电动机驱动多台设备，或一台设备上的多个运动部件由一台电动机驱动。

20世纪20年代发展成为单独驱动。

20世纪30年代出现了多电动机驱动，即生成机械各运动部件分别由各台电动机驱动，这使生产机械的机械结构大为简化。

随着生产的发展，除了电动机外，还加装了自动控制设备，组成自动化的电气传动系统。

五、电气传动自动控制的发展

随着电气传动方式的演变，其控制方式由手动控制逐步向自动控制方向发展。最初是继电---接触器控制系统。

为使控制系统具有良好的静态与动态特性，常采用反馈控制系统。 20世纪60年代出现了顺序控制器。 20世纪70年代出现了可编程序控制器。 20世纪70年代末，研制出了数控设备。

【课堂小结】

1、电气传动及其组成

2、电气传动系统的分类和特点 3、电气传动系统的分类

【作业布置】

1、预习§2.1

2、作业：P3 1、2、3

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授课日期班级课题： §2.1 低压电器的基本知识

教学目的、要求：1、了解低压电器的定义和分类 2、掌握电磁结构的工作

原理3、掌握触头系统、产生电弧的条件和灭弧方法

教学重点、难点：电磁结构的工作原理

触头系统、产生电弧的条件和灭弧方法

授课方法：讲授法

教学参考及教具（含电教设备）：机床电气参考书教学参考执行情况及分析：板书设计或授课提纲：

复习提问：讲授新课： §2.1 低压电器的基本知识一、概述 1、低压电器的概念2、低压电器的分类 3、我国低压电器的发展概况二、常用低压控制电器的基本知识 1、电磁机构----电磁式电器的感测部分 2．电器的触头和电弧课堂练习：课堂小结：作业布置：习题集§2.1 【复习提问】

1. 电气传动的定义？

2. 电气传动系统的定义及组成部分？

【导入新课】

普通机床一般都是由电动机来拖动的，而电动机尤其是三相异步电动机是由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等电气控制线路来进行控制的。

【讲授新课】：

§2.1 低压电器的基本知识

一、概述

低压电器包括配电电器和控制电器两大类。

1、低压电器的概念：是指工作在直流1500 V、交流1200 V以下的电路

中，起通、断、保护、控制或调节作用的电器设备。

2、低压电器的分类：按动作性质分手动电器和自动电器按用途分低压配电电器、低压控制电器 3、我国低压电器的发展概况

我国低压电器的发展主要经历了三代产品。

第一代产品是在20世纪60年代初至70年代初，自行开发设计的统一设计产品。

第二代产品是在20世纪70年代后期至80年代更新换代和引进国外技术生产的产品。

第三代产品是我国在20世纪90年代跟踪国外新技术、新产品，自行开发、设计、研制的产品。

二、常用低压控制电器的基本知识

1、电磁机构----电磁式电器的感测部分

⑴组成：吸引线圈、铁心、衔铁三大部分

⑵分类：按衔铁的运动方式可分为直动式和拍合式

⑶电磁式电器分为直流和交流。通常直流电磁铁的铁心是用整块钢材或工程纯

铁制成，而交流电磁铁的铁心则用硅钢片叠成。

电压线圈特点：并联于电路工作的线圈，匝数多，线径较细。电流线圈特点：串联于电路工作的线圈，匝数少，线径较粗。

⑷电磁机构的工作原理

电磁机构的工作特性常用吸力特性和反力特性来表达。

吸力特性：电磁机构使衔铁吸合的力与气隙的关系。

电磁机构的吸力与很多因素有关，其反映的是电磁吸力与气隙的关系。励磁电流不同，吸力特性也不一样。

A.直流电磁铁其励磁电流的大小与气隙无关，动作过程中为恒磁通势工作，其吸力随气隙的减小而增大，所以吸力特性曲线比较陡峭。（直流吸力特性） B .交流电磁铁的励磁电流与气隙成正比，在动作过程中为近似恒磁通工作，其吸力随气隙的减小略有增大，所以吸力特性比较平坦。（交流吸力特性）反力特性：电磁机构使衔铁释放的力与气隙的关系

ａ．电磁机构使衔铁释放的力有两种?利用弹簧的反力 ?利用衔铁的自身

重力。

剩磁的吸力特性由于铁磁物质有剩磁，它使电磁机构的励磁线圈失电后仍有一定的磁性吸力存在，剩磁的吸力随气隙的增大而减小。

吸力特性与反力特性的配合电磁机构欲使衔铁吸合，在整个吸合过程中，吸力都必须大于反力，但也不能过大，否则会影响电器的机械寿命。吸力特性在反力特性之上，反力特性必须大于剩磁吸力，才能保证衔铁可靠释放。

2．电器的触头和电弧

⑴电器的触头系统触头是电器的主要执行部分，起接通和分断电路的作

用。因此，要求触头导电导热性能良好，通常用铜制成。但铜的表面容易氧化而生成一层氧化铜，将增大触头的接触电阻，使触头的损耗增大，温度上升。所以有些电器，如继电器和小容量的电器，其触头常采用银质材料，这不仅在于其导电和导热性能均优于铜质触头，更主要的是其氧化膜的电阻率与纯银相似，而且要在高温下才会形成，同时又容易粉化。因此，银质触头具有较低和稳定的接触电阻。对于大中容量的低压电器，在结构设计上，触头常采用滚动接触，可将氧化膜去掉，这种结构的触头，也常采用铜质材料。

⑵触头的结构形式有：

(1) 桥式触头（a)是两个点接触的桥式触头（b)面接触的桥式触头，两个触点串于同一条电路中，电路的接通与断开由俩个触点共同完成。点接触形式适用于电流不大且触头压力小的场所；面接触形式适用于大

电流的场合。

(2) 指形触头（C)为指形触头，其接触区为一直线，触头接通或分断时产生滚动摩擦，以利于去掉氧化膜。此形式适用于通电次数多电流大的场合。

(3) 触头分类：按原始状态分：常开触头和常闭触头 (4) 按触头控制电路可分为主触头和辅助触头

一类接在电动机的主电路中，通过的电流较大，称作主触头；另一类接在控制电路中，通过的电流较小，称为辅助触头

(3)电弧

? 电弧产生在自然环境中开断电路时，如果开断电路的电流（电压）超过某值时（0.25~1A，12~20V之间），触头间隙中会产生电弧。 ? 电弧的危害电弧实际上是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象，长时间会使触头烧损，并使电路的切断时间延长，甚至不能断开，造成严重事故。同时电弧向四周喷射，会使电器及其周围物质损坏，甚至造成短路，引起火灾。所以，必须采取措施熄灭或减小电弧。 ? 常用的灭弧措施

电动力灭弧磁吹灭弧窄缝灭弧栅片灭弧

【课堂小结】

1、低压电器的概念和分类

2、电磁结构的组成、分类和工作原理 3、电器的触头和电弧

【作业布置】

1、预习§2.2 §2.3 2、作业：习题集§2.1

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授课日期班级课题： §2.2 刀开关和隔离器§2.3 主令电器

教学目的、要求：1、了解刀开关和隔离器2、掌握开启式负荷开关的结

构及安装注意事项3、刀开关和隔离器及主令电器的选择

教学重点、难点：刀开关和隔离器及主令电器的选择授课方法：讲授法

教学参考及教具（含电教设备）：机床电气参考书教学参考执行情况及分析：板书设计或授课提纲：

复习提问：讲授新课： §2.2 刀开关和隔离器§2.3 主令电器一、刀开关和隔离器 1、开启式负荷开关2、熔断器式隔离器二、主令电器 1、按钮2、行程开关3、接近开关4、万能转换开关5、指示灯课堂练习：课堂小结：作业布置：习题集§2.2§2.3

【复习提问】

1. 电磁机构的工作原理？

2. 电器的触头系统和灭弧方法？

【导入新课】

虽然机床的电气控制线路各不相同，但都是由一些比较简单的基本环节按需要组合而成的。这节课我们就一起来学习有关电器元器件。

【讲授新课】：

§2.2 刀开关和隔离器§2.3 主令电器

一、刀开关和隔离器

刀开关又称闸刀开关，是结构最简单的手动电器，如图1-32所示，由静插座、手柄、动触刀、铰链支座和绝缘底板组成。刀开关在低压电路中用于不频繁接通和分断电路，或用来将电路与电源隔离。 1、开启式负荷开关

开启式负荷开关又称磁底胶壳刀开关。

按极数不同刀开关分单极（单刀）、双极（双刀）和三极（三刀）三种，单刀和三刀在电路图中的符号如图1-1所示。

手柄静插座动触刀铰链支座QS单刀三刀

绝缘底板(a)(b)图1-1刀开关的基本结构及电气符号

(a) 结构； (b) 电气符号

胶壳刀开关由手柄、熔丝、触刀、触头座和底座组成。

胶壳的作用是防止操作时电弧飞出灼伤操作人员，并防止极间电弧造成电源短路。

熔丝主要起到短路和严重过电流保护作用。

刀开关安装注意事项：不得倒装或平装；接线时应将电源进线端接在上端端子上，负载接在下端端子上。 2、熔断器式隔离器

熔断器式隔离器是一种新型电器，有多种结构形式，一般采用有填料熔断器和刀开关组合而成，广泛应用于开关柜或终端电器配套的电器装置中，作为电路或用电设备的电源隔离开关及严重过载和短路保护之用。二、主令电器

主令电器是自动控制系统中用来发送控制命令的电器。常见的主令电器有控制按钮、行程开关、万能转换开关等。

1、按钮

按钮又称控制按钮，也是一种简单的手动开关，通常用于发出操作信号，

接通或断开电流较小的控制电路，以控制电流较大的电动机或其他电气设备的运行。按钮的结构和图形符号如下图1所示，它由按钮帽、动触点、静触点和复位弹簧等构成。将按钮帽按下时，下面一对原来断开的静触点被桥式动触点接通，以接通某一控制电路；而上面一对原来接通的静触点则被断开，以断开另一控制回路。

按钮帽弹簧常开触点SB桥式动触点静触点常闭触点(a)(b)图1 按钮结构及其电气符号 (a) 结构图； (b) 符号图

2、行程开关

行程开关又称限位开关，是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制指令的自动电器，用于控制生产机械的运动方向、行程大小或位置保护等。行程开关的种类很多，但其结构基本一样，不同的仅是动作的传动装置。

图2为行程开关的外形图。

从结构上来看，行程开关可分为三部分：操作机构、触点系统、外壳，其中单轮和径向传动杆式行程开关可自动复位，而双轮行程开关不能自动复位。

(a)(b)常闭(c)常开SQ

3、接近开关

由于半导体元件的出现，产生了一种非接触式的行程开关，这就是接近开关。当生产机械接近它到一定距离范围之内时，它就能发出信号，以控制生产机械的位置或进行计数。

从原理上看，接近开关有高频振荡型、感应电桥型、霍尔效应型、光电型、永磁及磁敏元件型、电容型及超声波型等多种形式，其中以高额振荡型为最常用，占全部接近开关产量的80％以上。我国生产的接近开关也是高频振荡型的，它包括感应头、振荡器、开关器、输出器和稳压器等几部分。 4、万能转换开关

万能转换开关是一种具有多个操作位置和触点、能进行多个电路的换接的手

动控制电器。它可用于配电装置的远距离控制、电气控制线路的换接、电气测量仪表的开关转换以及小容量电动机的起动、制动、调速和换向的控制，用途广泛，故称为万能转换开关。

典型的万能转换开关由触点座、凸轮、转轴、定位机构、螺杆和手柄等组成，并由1～20层触点底座叠装而成，每层底座可装三对触点，由触点底座中且套在转轴上的凸轮来控制此三对触点的接通和断开。由于各层凸轮的形状可制成不同，因此用手柄将开关转到不同的位置，使各对触点按需要的变化规律接通或断开，达到满足不同线路的需要的目的。 5、指示灯

指示灯在各类电气设备及电气电路中做电源指示及指挥信号、预告信号、运行信号、事故信号及其他信号的指示。

【课堂小结】

1、刀开关和隔离器

2、开启式负荷开关的结构及安装注意事项 3、刀开关和隔离器及主令电器的选择

【作业布置】

1、预习§2.4 §2.5 2、作业：习题集§2.2

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授课日期班级课题： §2.4接触器 §2.5熔断器

教学目的、要求：1、了解接触器的定义及类2、理解熔断器的结构组成

及分类、工作特性 3、掌握接触器及熔断器的选择原则

教学重点、难点：接触器及熔断器的选择原则授课方法：讲授法

教学参考及教具（含电教设备）：机床电气参考书教学参考执行情况及分析：板书设计或授课提纲：

复习提问：讲授新课： §2.4接触器 §2.5熔断器一、接触器 1、定义 2、用途 3、分类（一）交流接触器（二）直流接触器（三）接触器的选择二、熔断器 1、熔断器的用途2、熔断器的组成结构3、熔断器的使用4、熔断器的符号5、熔断器的主要技术参数6、常用的熔断器7、熔断器的选用课堂练习：课堂小结：作业布置：习题集§2.4§2.5

【复习提问】

1.刀开关的组成结构和安装注意事项？ 2. 主令电器介绍了哪几种？

【导入新课】

上节课我们一起学习了刀开关和隔离器及主令电器，今天我们再来一起学习接触器和熔断器。

【讲授新课】：

§2.4接触器 §2.5熔断器

一、接触器

1、定义：接触器是一种用来频繁接通或断开交直流主电路及大容量控制电路的自动切换电器。

2、用途：它是利用电磁吸力和弹簧反作用配合动作而使触头闭合或分断的一种电器，还具有低压释放保护的功能，并能实现远距离控制，在自动控制系统中应用得相当广泛。

3、分类：接触器按其主触头通过电流的种类不同，可分为直流接触器和交流接触器。（一）交流接触器

交流接触器主要由电磁铁和触点两部分组成，当电磁铁线圈通电后，吸住动铁心（也称衔铁），使常开触点闭合，因而把主电路接通。电磁铁断电后，靠弹簧反作用力使动铁心释放，切断主电路。

交流接触器结构及图形符号

(a) 外形图； (b) 结构图； (c) 电气符号

(1)交流接触器的触点分类，：一类接在电动机的主电路中，通过的电流较大，称作主触点；另一类接在控制电路中，通过的电流较小，称为辅助触点。

主触点断开瞬间，触点间会产生电弧烧坏触点，因此交流接触器的动触点都做成桥式，有两个断点，以降低当触点断开时加在断点上的电压，使电弧容易熄灭。在电流较大的接触器的主触点上还专门装有灭弧罩，其外壳由绝缘材料制成，里面的平行薄片使三对主触点相互隔开，其作用是将电弧分割成小段，使之容易熄灭。

为了减小磁滞及涡流损耗，交流接触器的铁心由硅钢片叠成。此外，由于交流电在一个周期内有两次过零点，当电流为零时，电磁吸力也为零，使动铁心振动，噪声大。为了消除这一现象，在交流接触器铁心的端面一部分嵌有短路环。

（2）接触器选择原则：应注意它的额定电流、线圈电压及触点数量等。接触器的额定电压是指吸引线圈的额定电压，额定电流是指主触点的额定电流。（二）直流接触器

直流接触器机构原理跟交流接触器一样，所以这里不做介绍。（三）接触器的选择

一般根据以下原则来选择接触器：（1）接触器类型

交流负载选交流接触器，直流负载选直流接触器，根据负载大小不同，选择不同型号的接触器。（2）接触器额定电压

接触器的额定电压应大于或等于负载回路电压。（3）接触器额定电流

接触器的额定电流应大于或等于负载回路的额定电流。对于电动机负载，可按下面的经验公式计算： Ij=1.3Ie

其中：Ij为接触器主触点的额定电流； Ie为电动机的额定电流。

二、熔断器

1、熔断器的用途：是一种用于短路保护的电器。

2、熔断器的组成结构：由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的绝缘底座或绝缘管等组成。

熔体呈片状或丝状，用易熔金属材料如锡、铅、铜、银及其合金等制成，熔丝的熔点一般在200～300℃。

3、熔断器的使用：使用时串接在要保护的电路上，当正常工作时，熔体相当于一根导体，允许通过一定的电流，熔体的发热温度低于熔化温度，因此长期不熔断；而当电路发生短路或严重过载故障时，流过熔体的电流大于允许的正常发热的电流，使得熔体的温度不断上升，最终超过熔体的熔化温度而熔断，从而切断电路，保护了电路及设备。熔体熔断后要更换熔体，电路才能重新接通工作。 4、熔断器的符号如图1－3所示。

5、熔断器的主要技术参数有：额定电压、熔体的额定电流、支持件的额定电流、极限分断能力等。

6、常用的熔断器有瓷插式熔断器、螺旋式熔断器、螺旋式快速熔断器及有

填料封闭管式熔断器

(c)(d)(e)(a)(b)FU(a) 瓷插式熔断器； (b) 无填料封闭管式熔断器； (c) 螺旋式熔断器； (d) 有填料封闭管式熔断器；（e）电气符号 7、熔断器的选用：

在照明和电热电路中选用的熔体额定电流应等于或略大于保护设备的额定电流，而保护电动机的熔体为了防止在起动时被熔断，又能在短路时尽快熔断，一般可选用熔体的额定电流约等于电动机额定电流的（1.5～2.5）倍。

【课堂小结】

1、接触器的概念、分类和选用原则

2、熔断器的组成结构、符号和选用原则

【作业布置】

1、预习§2.6 §2.7

2、作业：习题集§2.4§2.5

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授课日期班级课题： §2.6继电器 §2.7低压断路器

教学目的、要求：1、了解继电器、低压断路器的概念和分类2、理解常见

的几种继电器3、掌握继电器、低压断路器的选用原则

教学重点、难点：继电器、低压断路器的选用原则授课方法：讲授法

教学参考及教具（含电教设备）：机床电气参考书教学参考执行情况及分析：板书设计或授课提纲：

复习提问：讲授新课： §2.6继电器 §2.7低压断路器一、继电器二、低压断路器 1、电磁式继电器（一）塑料外壳式低压断路器 (1)电流继电器(2) 电压继电器(3) 中间继电器（二）框架式低压断路器 2、时间继电器（三）自动开关的选用原则： 3、热继电器 4、速度继电器 5、温度继电器课堂练习：课堂小结：作业布置：习题集§2.6§2.7

【复习提问】

1.熔断器的结构和分类？ 2.继电器的分类？

【导入新课】

上节课我们一起学习了刀开关和隔离器及主令电器，今天我们再来一起学习接触器和熔断器。

【讲授新课】：

§2.6继电器 §2.7低压断路器

一、继电器

继电器是一种根据外界输入的信号（电量，如电压、电流；非电量，如时间、速度、热量等）来控制电路的通、断的自动切换电器，其触点常接在控制电路中。值得注意的是，继电器的触点不能用来接通和分断负载电路，这也是继电器的作用与接触器的作用的区别。

继电器的种类很多。按输入信号的不同可分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、热继电器、速度继电器与压力继电器等。本节主要介绍常用的电磁式（电压、电流、中间）继电器、时间继电器、速度继电器、热继电器。 1、电磁式继电器

电磁式继电器是使用最多的一种继电器，其基本结构和动作原理与接触器大致相同。但继电器是用于切换小电流的控制和保护电器，其触点种类和数量较多，体积较小，动作灵敏，无需灭弧装置。 (1)电流继电器

电流继电器是根据线圈中电流的大小而控制电路通、断的控制电器。它的线圈是与负载串联的，线圈的匝数少、导线粗、线圈阻抗小。电磁式电流继电器结构如图1-9（a）所示。

① 电流继电器分类：过电流继电器和欠电流继电器。

当线圈电流超过整定值时衔铁吸合、触点动作的继电器，称为过电流继电器，它在正常工作电流时不动作。过电流继电器的图形符号、文字符号如图1-9（b）所示。当线圈电流降到某一整定值时衔铁释放的继电器，称为

欠电流继电器。通常它的吸引电流为额定电流的30％～50％，而释放电流为额定电流的10％～20％，正常工作时衔铁是吸合的。欠电流继电器的文字符号、图形符号如图1-9（c）所示。

（a）电磁式电流继电器结构示意图（b）过电流继电器（c）欠电流继电器图1－9 电流继电器的结构示意图及符号 (2) 电压继电器

电压继电器是根据线圈两端电压大小而控制电路通断的控制电器。它的线圈是与负载并联的，线圈的匝数多，导线细，线圈的阻抗大。

电压继电器又分为过电压继电器和欠电压继电器。过电压继电器是在电压为110％～115％的额定电压以上动作，而欠电压继电器在电压为40％～70％额定电压动作。它们的图形符号、文字符号如图1－10所示。常用的电压继电器有JT4等系列。

（a）过电压（b）欠电压（c）常开触点（d）常闭触点图1-10 电压继电器符号

(3) 中间继电器

中间继电器实际上也是一种电压继电器，但它的触点数量较多，容量较大，起到中间放大（触点数量和容量）作用。它在电路中常用来扩展触点数量和增大触点容量。中间继电器的图形符号、文字符号如图1－11（ａ）所示。常用的中间继电器有JZ12、JZ7、JZ8等系列。图1－11（b）为JZ7型中间继电器结构图。

（a）图形、文字符号（b）中间继电器的结构示意图图1－11 中间继电器的结构示意图和符号 2、时间继电器

（1）时间继电器的作用：在生产中，经常需要按一定的时间间隔来对生产机

械进行控制。

（2）时间继电器应用举例：例如，电动机的降压起动需要一定的时间，然后

才能加上额定电压；在一条自动线中的多台电动机，常需要分批起动，在第一批电动机起动后，需经过一定时间才能起动第二批。这类自动控制称为时间控制。时间控制通常是利用时间继电器来实现的。

（3）时间继电器的工作原理：是一种能使感受部分在感受信号（线圈通电或断

电）后，自动延时输出信号（触点闭合或分断）的继电器。（4）时间继电器的分类：电磁式、空气阻尼式、晶体管式等。（5）时间继电器的符号如图1-12所示。

空气阻尼式时间继电器结构图 (a) 外形； (b) 结构； (c) 电气符号

3、热继电器

(1)热继电器的用途：用于电动机的过载保护。

(2)热继电器的工作原理：它是利用电流热效应使双金属片受热后弯曲，动机构使触点动作的自动电器。

(3)热继电器的结构及图形符号。

（4）热继电器的选用

通过联

热继电器选用是否得当，直接影响着对电动机进行过载保护的可靠性。通常选用时应按电动机形式、工作环境、启动情况及负荷情况等几方面综合加以考虑。 ①原则上热继电器的额定电流应按电动机的额定电流选择。

②在不频繁启动场合，要保证热继电器在电动机的启动过程中不产生误动作。通常，当电动机启动电流为其额定电流6倍以及启动时间不超过6s时，若很少连续启动，就可按电动机的额定电流选取热继电器。

③当电动机为重复短时工作时，首先注意确定热继电器的允许操作频率。因为热继电器的操作频率是很有限的，如果用它保护操作频率较高的电动机，效果很不理想，有时甚至不能使用。对于可逆运行和频繁通断的电动机，不宜采用热继电器保护，必要时可采用装入电动机内部的温度继电器。 (5)热继电器使用中应注意的问题

热继电器尽管选用得当，但使用不当时也会造成对电动机过载保护的不可靠，因此，必须正确使用热继电器。

①热继电器本身的额定电流等级并不多，但其发热元件编号很多。每一种编号都有一定的电流整定范围，故在使用上先应使发热元件的电流与电动机的电流相适应，然后根据电动机实际运行情况再做上下范围的适当调节。 ②热继电器有手动复位和自动复位两种方式。 ③热继电器的出线端的连接导线，须严格规定选用。 4、速度继电器

（1）速度继电器的工作原理：是根据电磁感应原理制成的。（2）速度继电器的组成：由转子、定子和触点。

（3）速度继电器的用途：主要用于笼型异步电动机的反接制动。当反接制动的

电动机转速下降到接近零时，能自动切断电源。

（4）速度继电器的符号如图1－17所示。

5、温度继电器

（1）温度继电器作用：电动机出现过载电流时，会使其绕组温升过高，而利用发热元件可间接地反映出绕组温升的高低，热继电器就可以起到电动机过载保护的作用。然而，即使电动机不过载，由于电网电压升高，会导致铁损增加而使铁心发热，这样也会使绕组温升过高，或者电动机环境温度过高以及通风不良等，同样会使绕组温度过高。出现后两种情况时，若用热继电器已显得无能为力。为此，出现了按温度原则动作的继电器，这就是温度继电器。（2）温度继电器安装位置：埋设在电动机发热部位。如电动机定子槽内、绕组

端部等。

（3）温度继电器分类：双金属片式温度继电器和热敏电阻式温度继电器。二、低压断路器

（1）概述：低压断路器又称自动空气开关、自动空气断路器或自动开关，

它是一种半自动开关电器。

（2）低压断路器的用途：①过载、短路以及失压保护

②低压断路器也可用于不频繁接通和断开的电路及控制电动机。

（3）低压断路器分类（按其用途和结构特点）：框架式低压断路器、塑料外

壳式低压断路器、直流快速低压断路器和限流式低压断路器等。下面主要介绍塑料外壳式和框架式低压断路器。（一）塑料外壳式低压断路器

（1）概述：塑料外壳式低压断路器又称装置式低压断路器或塑壳式低压断

路器。

（2）用途：一般用作配电线路的保护开关、电动机及照明线路的控制开关

等。

（3）外形及内部结构如图1-37所示。

（4）组成结构：它主要由触头系统、灭弧装置、自动与手动操作机构、外壳、

脱扣器等部分组成。

①脱扣器的分类（按功能的不同分）：低压断路器所装脱扣器主要有电磁脱扣器（用于短路保护）、热脱扣器（用于过载保护）、失压脱扣器、过励脱扣器以及由电磁和热脱扣器组合的复式脱扣器等。

电磁脱扣器按钮 QF自由脱扣器动触头静触头热脱扣器接线柱

(a)(b)(c)(d)

图1-37 常用塑壳式低压断路器外形及内部结构图

(a) 外形； (b) DZ5型内部结构； (c) DZ10型外形；(d) 图形符号（二）框架式低压断路器

（1）概述：框架式低压断路器又叫万能式低压断路器。

（2）用途：主要用于40～100 kW电动机回路的不频繁全压起动，并起短路、

过载、失压保护作用。

（3）操作方式：手动、杠杆、电磁铁和电动机操作。（三）自动开关的选用原则：

自动开关的额定电压和额定电流应不小于电路的额定电压和最大工作电流；热脱扣器的整定电流应与所控制的符号的额定工作电流一致；欠电压脱扣器额定电压应等于线路额定电压；电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负荷电流正常工作时的最大电流。

对于单台电动机，DZ系列自动开关电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流I z为 I z≥（1.5～1.7） I q 其中：I q为电动机的起动电流。

对于多台电动机，DZ系列自动开关电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流I z为Iz≥（1.5 ～ 1.7）Iqmax ＋其他电动机额定电流其中：Iqmax 为最大的一台电动机的起动电流。

【课堂小结】

1、继电器的概念和分类，介绍了常见的几种继电器 2、低压断路器的概念、分类、用途及选用原则

【作业布置】

1、预习§3.1

2、作业：习题集§2.6 §2.7

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授课日期班级课题： §3.1自锁与互锁的控制

教学目的、要求：1、了解自锁和互锁的定义2、掌握自锁和互锁的区别

3、掌握自锁和互锁的控制线路图

教学重点、难点：自锁和互锁的控制线路图授课方法：讲授法

教学参考及教具（含电教设备）：机床电气参考书教学参考执行情况及分析：板书设计或授课提纲：

复习提问：讲授新课： §3.1自锁与互锁的控制一、自锁控制二、互锁控制线路 1、自锁控制线路 2、自锁控制的工作原理分析 3、电路的几种保护课堂练习：课堂小结：作业布置：习题集§3.1 【复习提问】

1.低压断路器的组成结构和安装注意事项？ 2. 继电器的分类？

【导入新课】

在工业、农业、交通运输等部门中，广泛使用着各种生产机械，它们大都以电动机作为动力来进行拖动。电动机是通过某种自动控制方式来进行控制的，最常见的是继电接触器控制方式，又称电气控制。这章节中我们一起来学习基本控制线路。

【讲授新课】：

§3.1自锁与互锁的控制

一、自锁控制 1、自锁控制线路

图3-1所示为三相异步电动机单向全压启动、停止控制线路。 ◆控制线路：由闸刀开关、熔断器、接触器、按钮等组成。

◆主电路：三相电源到电动机的电路。由刀开关QS、熔断器FU、接触器

KM的主触点、热继电器FR的热元件和电动机M组成。

◆控制电路：常闭触点FR、停止按钮SB1、启动按钮SB2、接触器线圈

KM和常开触点KM组成。

图3-1 三相异步电动机单向全压启动、停止控制线路

2、自锁控制的工作原理分析合上QS

启动：按下按钮SB2 KM线圈得电 KM主触头闭合电机M启动 KM常开辅助触头闭合停止：按下停止SB1 KM线圈失电 KM主触头分断电机M停转 KM自锁触头分断 3、电路的几种保护

①短路保护熔断器FU是作为主电路短路保护用的。 ②过载保护热继电器FR是作为过载保护用的。 ③欠压保护和失压保护依靠接触器本身实现。二、互锁控制线路

各种生产机械常常要求具有上下、左右、前后等相反方向的运动，这就要求电动机能正反向工作。三相异步电动机可借助正反向接触器改变定子绕组相序来实现正反向工作，其线路如图2-2所示。当误操作同时按正反向按钮SB2和SB3时，若采用图3-2(a)所示线路，将造成短路故障，如图中虚线所示，因此正反向工作间需要有一种联锁关系。通常采用图3-2(b)所示的电路，将其中一个接触器的常闭触点串入另一个接触器线圈电路中，则任一接触器线圈先带电后，即使按下相反方向按钮，另一接触器也无法得电，这种联锁通常称为“互锁”，即二者存在相互制约的关系。图3-2(c)所示的电路可以实现不按停止按钮，直接按反向按钮就能使电动机反向工作。

图3-2 三相异步电动机正反向工作的控制线路

【课堂小结】

1、自锁与互锁的定义、区别 2、自锁控制线路图的工作原理 3、互锁控制线路图的工作原理

【作业布置】

1、预习§3.2

2、作业：习题集§3.1

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授课日期班级课题： §3.2点动与连续运转的控制

教学目的、要求：1、了解点动控制的定义2、掌握点动与连续运转控制线

路图3、掌握点动与连续运转控制线路图的工作原理

教学重点、难点：点动与连续运转控制线路图授课方法：讲授法

教学参考及教具（含电教设备）：机床电气参考书教学参考执行情况及分析：板书设计或授课提纲：

复习提问：讲授新课： §3.2点动与连续运转的控制 1、既能连续运动又能点动控制 2、实现点动的几种控制线路 3、工作原理 4、实现方法课堂练习：课堂小结：作业布置：习题集§2.4§2.5 【复习提问】

1.低压断路器的组成结构和安装注意事项？ 2. 继电器介绍了哪几种？

【导入新课】

在生产实践中，有的生产机械需要点动控制，有的生产机械既需要能正常工作，又需要能点动控制。今天我们一起来学习相关知识。

【讲授新课】：

§3.2点动与连续运转的控制

1、既能连续运动又能点动控制

◆点动：按下起动按钮电动机运转，松开起动按钮电动机停转。 ◆采取措施：在自锁支路串联钮子开关S。 2、实现点动的几种控制线路

图3-3示出了几种实现点动的控制线路，其主电路与图3-3相同。

3、工作原理 4、实现方法

（a）图为点动控制电路

（b）图为用开关KA来断开与接通自锁电路，既可实现点动控制又可实现连续运转的控制电路。

（C）图用复合按钮来实现点动控制，按钮SB2来实现连续运转的控制电路。

【课堂小结】

1、点动控制的定义

2、点动与连续运转控制线路图

3、点动与连续运转控制线路图的工作原理

【作业布置】

1、预习§3.3 2、作业：习题集§3.2

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授课日期班级课题：§3.3多地联锁和顺序联锁控制

教学目的、要求：1、了解多地控制及顺序控制的定义2、掌握多地控制线

图画法3、掌握顺序联锁控制线路图画法

教学重点、难点：多地控制线图画法、顺序联锁控制线路图画法授课方法：讲授法

教学参考及教具（含电教设备）：机床电气参考书教学参考执行情况及分析：板书设计或授课提纲：

复习提问：讲授新课：§3.3多地联锁和顺序联锁控制一、多地联锁控制二、顺序联锁控制 1、多地控制应用举例 1、应用举例 2、多地控制要求 2、顺序联锁控制线路图 3、多地控制线路图课堂练习：课堂小结：作业布置：习题集§3.3 【复习提问】

1.点动的定义？

2. 如何实现点动与连续运转的控制？

【导入新课】

有些机械和生产设备，由于种种原因常要在两地或两个以上的地点进行操作。

【讲授新课】：

§3.3多地联锁和顺序联锁控制

一、多地联锁控制

1、多地控制应用举例：有些机例如：重型龙门刨床，电梯等等。

2、多地控制要求：用一组按钮可一处进行控制，不难推想要在两地进行控制，

就应该有两组按钮，而且这两组按钮的连接原则必须是：常开按钮要并联,即逻辑“或”的关系;常闭停止按钮应串联,即逻辑“与非”的关系。

3、多地控制线路图：图3-4所示就是实现两地控制的控制电路。这一原则也适用于三地或更多地点的控制。

图3-4多地点控制线路

二、顺序联锁控制

1、应用举例：例如车床主轴转动时要求油泵先给齿轮箱供油润滑，即要求保证润滑泵电动机启动后主拖动电动机才允许启动，也就是控制对象对控制线路提出了按顺序工作的联锁要求。

2、顺序联锁控制线路图：图3-5(a)所示是将油泵电动机接触器KMl的常开辅助触点串入主拖动电动机接触器KM2的线圈电路中来实现的。改用图3-5(b)的接法可以省去KM1的常开触点，使线路得到简化。（1）主电路

（2）控制电路

图3-6所示是采用时间继电器、按时间顺序启动的控制线路。线路要求电动机M1启动t秒后,电动机M2自动启动。可利用时间继电器的延时闭合常开触点来实现。

图3-6 采用时间继电器的顺序启动控制线路

【课堂小结】

1、多地联锁控制 2、顺序联锁控制【作业布置】 1、预习：§3.4

2、作业：习题集§3.3

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授课日期班级课题：§3.4自动循环控制

教学目的、要求：1、了解刀架的自动循环过程示意图2、掌握自动循环控

制要求和方法3、掌握自动循环控制线路图分析

教学重点、难点：自动循环控制线路图分析授课方法：讲授法

教学参考及教具（含电教设备）：机床电气参考书教学参考执行情况及分析：板书设计或授课提纲：

复习提问：讲授新课：§3.4自动循环控制 1、刀架的自动循环过程示意图 2、实现方法： 3、线路图 4、工作原理课堂练习：课堂小结：作业布置：习题集§3.4

【复习提问】

1.多地控制的定义？

2. 顺序控制常见的有哪几种方法？

【导入新课】

在现代化工业生产中,为了提高劳动生产率、降低成本、减轻工人的劳动负担,要求实现整个生产工艺过程全盘自动化。例如，机床的自动进刀、自动退刀、工作台往复循环等加工过程自动化，高炉实现整个炼铁过程的自动化等等。由于自动化程度的提高，只用简单的联锁控制已不能满足要求，需要根据工艺过程特点进行控制。下面以钻孔加工过程自动化为例介绍自动循环控制工作原理。

【讲授新课】：

§3.4自动循环控制

1、刀架的自动循环过程示意图

图3-7示出钻削加工时刀架的自动循环过程。

2、实现方法：

（1）用接触器KM1控制电动机正转，使工作台向前移动；用接触器KM2控制电动机反转，使工作台向后移动。

（2）行程开关SQ1作为工作台向前移动的终端限位开关；行程开关SQ2作为工作台向后移动的终端限位开关。 3、线路图

（1）主电路（2）控制电路

4、工作原理

【课堂小结】

1、自动循环控制要求和方法 2、自动循环控制线路图分析【作业布置】 1、预习：§3.5

2、作业：习题集§3.4

SQ1 SQ2

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授课日期班级课题：§3.5三相异步电动机的启动控制（1）教学目的、要求：1、了解降压启动的常见方法

握顺序联锁控制线路图画法

2、掌握定子串电阻3、掌

教学重点、难点：星形—三角形启动的控制授课方法：讲授法

教学参考及教具（含电教设备）：机床电气参考书教学参考执行情况及分析：板书设计或授课提纲：

复习提问：讲授新课：§3.5三相异步电动机的启动控制（1）一、定子串电阻启动的控制线路 1、适用范围 2、工作原理 3、自动控制线图4、串电阻启动的优缺点二、星形—三角形启动的控制 1、设计原则2、线路图课堂练习：课堂小结：作业布置：习题集§3.3

【复习提问】

1.点动的定义？

2. 如何实现点动与连续运转的控制？

【导入新课】

通常对中、小容量的异步电动机均采用直接启动方式，对于大容量的电动机，一般应采用降压启动方式，以防止过大的启动电流引起电源电压的下降。今天我们就来一起学习常见的几种降压启动方法。

【讲授新课】：

§3.5三相异步电动机的启动控制（1）

一、定子串电阻启动的控制线路

1、适用范围：此启动方法适应于中等容量的鼠笼式异步电动机要求平稳启

动的场合。

2、工作原理：刚启动时，利用电阻电压降低加在电动机定子上的电压，限

制了启动电流。当电动机转速接近额定转速时，再将降压电阻R短接，定子绕组承受额定电压，使电动机全压运转。

3、自动控制线路如图3-8所示。

1）控制要求：电动机M起动时定子线路串联电阻R，以实现降压起动，电动机起动后，恢复额定电压进入稳定正常运转。 2）实现方法：

（1）接触器KM1闭合，电动机M定子线路串电阻降压起动。（2）接触器KM2闭合，电动机正常运转。

（3）时间继电器KT通电开始计时，当达到时间继电器的整定值时，KM2闭合。 3）线路图（1）主电路（2）控制电路 4）电路改进

从前面分析可知，本线路在起动结束后，KM1、KT一直得电工作。为了减少能量损耗，延长接触器、继电器得使用寿命，要求M起动以后，KM1、KT断电。

4、串电阻启动的优点：在于按时间原则切除电阻，动作可靠；降压启动提高了功率因数，有利于电网质量。电阻价格低廉，结构简单。

缺点：电阻上功率损耗大。通常仅在中小容量电动机不经常启停时采用这种方式。

二、星形—三角形启动的控制

1、设计原则：这一线路的设计思想仍是按时间原则控制启动过程，所不同的是启动时将电动机定子绕组接成星形，加在电动机每相绕组上的电压为额定值的1/3，从而减小了启动电流对电网的影响。待启动后按预先整定的时间换接成三角形接法，使电动机在额定电压下正常运转。 2、星形-三角形降压启动线路如图3-9所示。 1）控制要求：

电动机M起动时为星形连接，以实现降压起动，电动机起动后改为三角形连接，以恢复额定电压进入稳定正常运转。 2）实现方法：

（1）接触器KM1－控制电机M通电接触器KM2－控制电机M三角形连接接触器KM3－控制电机M星形连接

（2）时间继电器KT通电开始计时，当达到时间继电器整定值时使KM3断

电、KM2通电，电动机三角形连接正常运转。 3）线路图

（1）主电路（2）控制电路

图3-9 星形-三角形降压启动电路

3、星形-三角形启动的优缺点

1）优点：在于星形启动电流只是原来三角形接法的1/3，启动电流特

性好、结构简单、价格低。

2）缺点：是启动转矩也相应下降为原来三角形接法的1/3，转矩特性

差，因而本线路适用于电网电压380V，额定电压660/380V，Y/△接法的电动机轻载启动的场合。

【课堂小结】