电气控制-第1章..ppt

电气控制 与PLC应用1第第1章章常用低压控制电器常用低压控制电器本章主要内容：本章主要内容：常用低压电器常用低压电器控制电器的结构与原理控制电器的结构与原理控制电器的选用原则控制电器的选用原则核心：掌握接触器、继电器、断路器、按钮核心：掌握接触器、继电器、断路器、按钮开关、主令电器等常规控制电器动作特开关、主令电器等常规控制电器动作特点，并能正确使用。点，并能正确使用。21.1 概述概述 PLCPLC出现之前，人们一直采用电器元件组成电气控出现之前，人们一直采用电器元件组成电气控制系统。现在，电气控制系统仍然在众多简单系统中制系统。现在，电气控制系统仍然在众多简单系统中发挥着作用发挥着作用 。例如例如:PLC:PLC的的CPUCPU工作电压通常为工作电压通常为DC5VDC5V，其，其I/OI/O接口的接口的电压为电压为DC5VDC5V或或DC24VDC24V，要使其能够检测高于输入端口的，要使其能够检测高于输入端口的电压信号，或驱动高于输出端口电压设备，必须采取电压信号，或驱动高于输出端口电压设备，必须采取中间变换环节，这些用于变换电压和电流的元件统称中间变换环节，这些用于变换电压和电流的元件统称为电器。为电器。电器电器-是一种根据外界的信号，自动或手动接是一种根据外界的信号，自动或手动接通和断开电路，从而断续或连续地改变电路参数通和断开电路，从而断续或连续地改变电路参数或状态，实现对电路或非电对象的切换、控制保或状态，实现对电路或非电对象的切换、控制保护、检测和调节用的电气元件或设备。护、检测和调节用的电气元件或设备。31、电器的分类、电器的分类42、电力拖动自动控制系统中常用的、电力拖动自动控制系统中常用的低压控制电器低压控制电器1）接触器：）接触器：交流接触器交流接触器直流接触器直流接触器2）继电器）继电器电磁式电压继电器电磁式电压继电器电磁式电流继电器电磁式电流继电器电磁式中间继电器电磁式中间继电器直流电磁式时间继电器直流电磁式时间继电器空气阻尼式时间继电器空气阻尼式时间继电器电子式时间继电器电子式时间继电器热继电器热继电器干簧继电器干簧继电器速度继电器速度继电器53）熔断器）熔断器有磁插式、螺旋式、有填料密闭管式、无填料密有磁插式、螺旋式、有填料密闭管式、无填料密闭管式、快速闭管式、快速熔断式、自复式闭管式、快速闭管式、快速熔断式、自复式4）低压断路器）低压断路器框架式断路器框架式断路器塑料外壳式塑料外壳式断断路器路器快速直流断路器快速直流断路器限流式断路器限流式断路器漏电保护器漏电保护器5）位置开关）位置开关有直动式、滚动式、和微动式有直动式、滚动式、和微动式6）按钮、刀开关）按钮、刀开关61.2 接触器接触器 接触器是一种用于频繁地接通或断开直/交流主电路及大容量控制电路的自动切换电器。在功能上，接触器除能自动切换外，还具有一般手动开关所不能实现的远距离操作功能和失电压（或欠电压）保护功能。在PLC控制系统中，接触器常作为输出执行元件，用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等负载。71.2.1结构和工作原理结构和工作原理各种接触器的实物图各种接触器的实物图89如图所示，接触如图所示，接触如图所示，接触如图所示，接触器主要由电磁机构器主要由电磁机构器主要由电磁机构器主要由电磁机构（包括电磁线圈（包括电磁线圈（包括电磁线圈（包括电磁线圈、铁、铁、铁、铁心心心心 和衔铁和衔铁和衔铁和衔铁）、触头系）、触头系）、触头系）、触头系统（主触头统（主触头统（主触头统（主触头 和辅助触和辅助触和辅助触和辅助触头头头头）、灭弧装置（图）、灭弧装置（图）、灭弧装置（图）、灭弧装置（图中未画出）及其他部中未画出）及其他部中未画出）及其他部中未画出）及其他部分组成。分组成。分组成。分组成。101、接触器的工作原理是：、接触器的工作原理是：线圈通电后，线圈电流产生磁场线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作，常产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作，常开触头闭合，常闭触头断开，两者是联动的。开触头闭合，常闭触头断开，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原；常开触头断弹簧的作用下释放，使触头复原；常开触头断开，常闭触头闭合。开，常闭触头闭合。112、触头系统、触头系统接触器的触点分为主触点和辅助触点。主触接触器的触点分为主触点和辅助触点。主触点用于通断主电路，通常有三对常开触点。点用于通断主电路，通常有三对常开触点。辅助触点常用于控制电路起电气连锁作用，辅助触点常用于控制电路起电气连锁作用，一般常开、常闭各两对。一般常开、常闭各两对。触头按结构分桥型触头和指型触头触头按结构分桥型触头和指型触头触头按接触形式分点、线和面接触。触头按接触形式分点、线和面接触。123、灭弧装置、灭弧装置电弧产生：在触点由闭合状态过渡到断开电弧产生：在触点由闭合状态过渡到断开状态的过程中产生的电弧。气体自持放电状态的过程中产生的电弧。气体自持放电形式之一，是一种带电质点的急流。形式之一，是一种带电质点的急流。电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流。的温度和密度很大的电流。13电动力灭弧电动力灭弧14灭弧栅灭弧灭弧栅灭弧15灭弧罩灭弧灭弧罩灭弧164、接触器的图形和文字符号、接触器的图形和文字符号175、接触器的主要技术参数与选用原则、接触器的主要技术参数与选用原则1819接触器的主要技术参数：1）额定电压）额定电压：指主触点能承受的额定电压。用常电压等级：直流接触器有110V、220V、440V。交流接触器有 110V、220V、380V、500V等 2)额定电流额定电流：指主触点允许长期通过的最大 电流。有5A、10A、20A、40A、60A、100A 150A、250A、400A、600A等 3）吸引线圈的额定电压吸引线圈的额定电压：交流有36V、10V、220V、380V；直流有24V、48V、220V、440V 4）触头数目）触头数目 5）电寿命和机械寿命以万次表示）电寿命和机械寿命以万次表示 额定操作频率以（次额定操作频率以（次/小时）表示，即允许每小时接通的小时）表示，即允许每小时接通的 最多次数：交流最多次数：交流600次次/小时，直流小时，直流1200次次/小时小时201.3 继电器继电器继电器是一种根据某种输入信号的变化来接通或断开控继电器是一种根据某种输入信号的变化来接通或断开控制电路，主要用于控制与保护电路或用于信号转换制电路，主要用于控制与保护电路或用于信号转换。继电器分类：继电器分类：用途分：控制继电器、保护继电器；用途分：控制继电器、保护继电器；原理分：电磁式、感应式、热继电器等原理分：电磁式、感应式、热继电器等输入信号分：电流、电压、速度、中间继电器输入信号分：电流、电压、速度、中间继电器211、电磁式继电器、电磁式继电器它由电磁系统、触头系统和释放弹簧等组成。它由电磁系统、触头系统和释放弹簧等组成。继电器和接触器的区别：继电器和接触器的区别：继电器和接触器的区别：继电器和接触器的区别：继电器：用于控制电路、电流小，没有灭继电器：用于控制电路、电流小，没有灭弧装置，可在电量弧装置，可在电量或非电量的作用下动作或非电量的作用下动作。接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装置，一接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装置，一般只能在电般只能在电压作用下动作。压作用下动作。所以，继电器只能用于控制电路中所以，继电器只能用于控制电路中22当通过电流线圈当通过电流线圈9的电流超过某一定值，的电流超过某一定值，电磁吸力大于反作用弹电磁吸力大于反作用弹簧力，衔铁簧力，衔铁7吸合并带吸合并带动绝缘支架动作，使动动绝缘支架动作，使动断触点断触点10断开，动合断开，动合触点触点闭合。通过调节螺闭合。通过调节螺钉钉4来调节反作用力的来调节反作用力的大小，即调节继电器的大小，即调节继电器的动作参数值。动作参数值。23242、电压继电器、电压继电器反映的是电压信号。使用时，电压继电器的线圈与反映的是电压信号。使用时，电压继电器的线圈与负载并联，其线圈匝数多而径细。负载并联，其线圈匝数多而径细。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。压继电器。过电压继电器用于线路的过电压保护过电压继电器用于线路的过电压保护过电压继电器用于线路的过电压保护过电压继电器用于线路的过电压保护，当被保护的电路电压，当被保护的电路电压正常时衔铁不动作，当被保护电路的电压高于额定值，达正常时衔铁不动作，当被保护电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，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。控制电路失电，控制接触器及时分断被保护电路。欠电压继电器用于电路的欠电压保护欠电压继电器用于电路的欠电压保护欠电压继电器用于电路的欠电压保护欠电压继电器用于电路的欠电压保护，其释放整定值为电路，其释放整定值为电路额定电压的额定电压的0.10.6倍。当被保护电路电压正常时衔铁倍。当被保护电路电压正常时衔铁可靠吸合，当被保护电路电压降至欠电压继电器的释放整可靠吸合，当被保护电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保护电路。25中间继电器实质上是一种电压继电器。它的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，起到中特点是触点数目较多，电流容量可增大，起到中间放大间放大(触点数目和电流容量触点数目和电流容量)的作用。的作用。中间继电器实物图中间继电器实物图26型号含义型号含义电气符号电气符号27电流继电器电流继电器主要用于过载及短路保护。主要用于过载及短路保护。电流继电器的线圈串联接入主电路，电流继电器的线圈串联接入主电路，其线圈其线圈匝数少、导线粗、阻抗小，匝数少、导线粗、阻抗小，用来感测主电用来感测主电路的电流，触点接于控制电路，为执行元路的电流，触点接于控制电路，为执行元件。件。电流继电器反映的是电流信号，常用的电流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继电器有欠电流继电器和过电流继电器两种。种。3、电流继电器、电流继电器28过电流继电器实物图过电流继电器实物图过电流继电器实物图过电流继电器实物图欠电流继电器实物图欠电流继电器实物图欠电流继电器实物图欠电流继电器实物图29电磁式继电器的选用：电磁式继电器的选用：选用时主要根据保护或控制对象对继电器的选用时主要根据保护或控制对象对继电器的要求，考虑触点数量、种类、返回系数及控要求，考虑触点数量、种类、返回系数及控制电路的电压、电流、负载性质来选择。制电路的电压、电流、负载性质来选择。30热继电器是利用电流流过热元件时产生的热量，使双热继电器是利用电流流过热元件时产生的热量，使双金属片发生弯曲而推动执行机构动作的一种保护器。金属片发生弯曲而推动执行机构动作的一种保护器。主要用于交流电动机的过载保护、断相及电流不平主要用于交流电动机的过载保护、断相及电流不平衡运动的保护及其他电器设备发热状态的控制。衡运动的保护及其他电器设备发热状态的控制。4、热继电器、热继电器31热继电器动画演示热继电器动画演示325、时间继电器、时间继电器时间继电器时间继电器定义：定义：-当吸引线圈通电或断电后其触点经过一当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定延时再动作的继电器（通电延时和断电定延时再动作的继电器（通电延时和断电延时）。符号延时）。符号:KT空气阻尼式空气阻尼式电动机式电动机式电子式电子式(晶体管、数字式晶体管、数字式)33空气阻尼式继电器空气阻尼式继电器34空气阻尼式断电延时型时间继电器的工作过程演示：空气阻尼式断电延时型时间继电器的工作过程演示：35图形符号图形符号在选用时间继电器时，应考虑满足控制要求和工艺要求在选用时间继电器时，应考虑满足控制要求和工艺要求在选用时间继电器时，应考虑满足控制要求和工艺要求在选用时间继电器时，应考虑满足控制要求和工艺要求366、速度继电器、速度继电器速度继电器根据电动机的额定转速进行选择。速度继电器根据电动机的额定转速进行选择。速度继电器的速度继电器的图形符号和图形符号和文字符号如图所示。文字符号如图所示。速度继电器主要用于笼型异步电动机的反接制动控制，也称速度继电器主要用于笼型异步电动机的反接制动控制，也称反接制动继电器反接制动继电器3738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，使用时，熔体串接于被保护的电流中，当电路发生短护作用，使用时，熔体串接于被保护的电流中，当电路发生短路故障时，熔体被瞬时熔断而分断电路，从而起保护作用。路故障时，熔体被瞬时熔断而分断电路，从而起保护作用。1.4 熔断器熔断器熔断器的结构和工作原理熔断器的结构和工作原理熔断器主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管（或熔断器主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管（或熔座）组成。熔座）组成。熔断器的熔体与被保护的电路串联，当电路正常工作时，熔断器的熔体与被保护的电路串联，当电路正常工作时，熔体允许通过一定大小的电流而不熔断。当电路发生短路或熔体允许通过一定大小的电流而不熔断。当电路发生短路或严重过载时，熔体中流过很大的故障电流，当电流产生的热严重过载时，熔体中流过很大的故障电流，当电流产生的热量使熔体温度升高达到熔点时，熔体熔断并切断电路，从而量使熔体温度升高达到熔点时，熔体熔断并切断电路，从而达到保护的目的。达到保护的目的。39螺旋式熔断器螺旋式熔断器圆筒形帽熔断器圆筒形帽熔断器螺栓连接熔断器螺栓连接熔断器40熔断器的型号含义和电气符号如下图所示。熔断器的型号含义和电气符号如下图所示。熔断器的型号含义和电气符号如下图所示。熔断器的型号含义和电气符号如下图所示。41熔断器的选择熔断器的选择1）其额定电压应大于或等于线路的工作电压）其额定电压应大于或等于线路的工作电压2）其额定电流应大于或等于所装熔体的额定）其额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流电流对于电炉、照明等电阻性负载的短路保护，熔体的对于电炉、照明等电阻性负载的短路保护，熔体的额定电流等于或稍大于电路的工作电流额定电流等于或稍大于电路的工作电流在配电系统中，通常有多极熔断器保护，远离电源在配电系统中，通常有多极熔断器保护，远离电源的熔断器应先断的熔断器应先断3）熔断器一般作成标准熔体）熔断器一般作成标准熔体421、低压断路器、低压断路器又称自动空气开关或自动开关，相当于刀关、又称自动空气开关或自动开关，相当于刀关、又称自动空气开关或自动开关，相当于刀关、又称自动空气开关或自动开关，相当于刀关、熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠电压、失电压、过载和断路保护的电器。行欠电压、失电压、过载和断路保护的电器。行欠电压、失电压、过载和断路保护的电器。行欠电压、失电压、过载和断路保护的电器。1.5 低压开关和低压断路器低压开关和低压断路器低压断路器的结构主要由三个基本部分组成：低压断路器的结构主要由三个基本部分组成：触头、灭弧系统和各种脱扣器。脱扣器包括过触头、灭弧系统和各种脱扣器。脱扣器包括过电流、欠电压、过热、分磁和自由等脱扣器。电流、欠电压、过热、分磁和自由等脱扣器。43工作原理是：靠工作原理是：靠操作机构手动或操作机构手动或电动合闸的，触电动合闸的，触头闭合后，自由头闭合后，自由脱扣器机构将触脱扣器机构将触头锁在合闸的位头锁在合闸的位置上。当电路发置上。当电路发生故障时，通过生故障时，通过各自的脱扣器使各自的脱扣器使自由脱扣机构动自由脱扣机构动作，自动跳闸实作，自动跳闸实现保护作用。现保护作用。44断路器的型号含义和电气符号断路器的型号含义和电气符号452、开关电器开关电器 开关电器广泛用于配电系统和电力拖动控开关电器广泛用于配电系统和电力拖动控制系统，用作电源的隔离、电器设备的保护和制系统，用作电源的隔离、电器设备的保护和控制。常用的有刀开关和低压断路器。控制。常用的有刀开关和低压断路器。刀开关刀开关 也叫也叫低压隔离器低压隔离器低压隔离器低压隔离器，或者叫做，或者叫做闸刀开关闸刀开关闸刀开关闸刀开关，是一种结，是一种结构最简单，应用最广泛的手动电器。主要用于接通和构最简单，应用最广泛的手动电器。主要用于接通和切断长期工作设备的电源及不经常启动和制动、容量切断长期工作设备的电源及不经常启动和制动、容量小于小于7.5kW的异步电动机。刀开关主要由操作手柄、的异步电动机。刀开关主要由操作手柄、触刀、触点座和底座组成。依靠手动来实现触刀插入触刀、触点座和底座组成。依靠手动来实现触刀插入触点座与脱离触点座的控制。按刀数可分为单极、触点座与脱离触点座的控制。按刀数可分为单极、双极、三极。双极、三极。46474849501.6 主令电器主令电器 主令电器是在自动控制系统中发出指令和信主令电器是在自动控制系统中发出指令和信号的电器，用来控制接触器、继电器或其它电器号的电器，用来控制接触器、继电器或其它电器线圈，使电路接通或分断，从而达到控制生产机线圈，使电路接通或分断，从而达到控制生产机械的目的。按作用可分为：按钮、行程开关、接械的目的。按作用可分为：按钮、行程开关、接近开关等近开关等。1、按钮、按钮 是一种结构简单，应用广泛的主令电器。在低压控制电路中，用于手动发出控制信号，短时接通或断开小电流的控制电路。515253简单的接触器控制简单的接触器控制ABCM3刀闸起隔离作用刀闸起隔离作用自保持自保持停止停止按钮按钮起动起动按钮按钮特点：特点：小电流控小电流控 制大电流。制大电流。542、位置开关、位置开关位置开关是利用运位置开关是利用运位置开关是利用运位置开关是利用运动部件的行程位置动部件的行程位置动部件的行程位置动部件的行程位置实现控制的电器元实现控制的电器元实现控制的电器元实现控制的电器元件，常用于自动往件，常用于自动往件，常用于自动往件，常用于自动往返的生产机械中返的生产机械中返的生产机械中返的生产机械中553、行程开关、行程开关 又称限位开关或位置开关，是一种利用生又称限位开关或位置开关，是一种利用生产机械的某些运动部件的撞击来发出控制信产机械的某些运动部件的撞击来发出控制信号的小电流主令电器，主要用于生产机械的号的小电流主令电器，主要用于生产机械的运动方向、行程大小空转或位置保护等。运动方向、行程大小空转或位置保护等。4、接近开关和光电开关、接近开关和光电开关 接近开关是一种非接触式的、无触点行程接近开关是一种非接触式的、无触点行程开关，当运动着的物体接近它到一定距离内开关，当运动着的物体接近它到一定距离内时，它就能发出信号，从而进行相应的操作。时，它就能发出信号，从而进行相应的操作。接近开关不仅能代替有触点行程开关来完成接近开关不仅能代替有触点行程开关来完成行程控制和限位保护，还可用于高频计数、行程控制和限位保护，还可用于高频计数、测速、液面检测、检测零件尺寸、加工程序测速、液面检测、检测零件尺寸、加工程序56的自动衔接等。由于它具有无机械磨损、工作稳的自动衔接等。由于它具有无机械磨损、工作稳定可靠、寿命长、重复定位精度高以及能适应恶定可靠、寿命长、重复定位精度高以及能适应恶劣的工作环境等特点，在工业生产方面已得到推劣的工作环境等特点，在工业生产方面已得到推广应用。广应用。光电开关是另一种非接触式的检测装置，它光电开关是另一种非接触式的检测装置，它有一对光的发射和接收装置，作用距离从几厘米有一对光的发射和接收装置，作用距离从几厘米到几十米不等。根据需要可以设定接收到光信号到几十米不等。根据需要可以设定接收到光信号或没有接收到光信号而作出相应的动作。或没有接收到光信号而作出相应的动作。57END58