《電氣控制和PLC》第一章常用低壓電器

1、電氣控制和PLC第一章 常用低壓電器2第1章 常用低壓電器1.1 常用低壓電器的分類1.2 刀開關(guān)1.3 熔斷器1.4 斷路器1.5 控制器1.6 接觸器1.7 起動器1.8 控制繼電器1.9 主令電器1.10 電阻器1.11 變阻器1.12 電壓調(diào)整器1.13 電磁鐵1.14 其他1.15 電器的文字符號和圖形符號31.1 常用低壓電器的分類1.按用途或控制對象分類1、配電電器： 主要用于低壓配電系統(tǒng)中。2、控制電器： 主要用于電氣傳動系統(tǒng)中。2.按動作方式分類1、自動電器：依靠自身參數(shù)的變化或外來信號的作用，自動完成接通或分斷等動作。2、手動電器：用手動操作來進行切換的電器，3.按觸點類型

2、分類1、有觸點電器：并利用觸點的接通和分斷來切換電路。2、無觸點電器：無可分離的觸點。主要利用電子元件的開關(guān)效應(yīng)，即導(dǎo)通和截止來實現(xiàn)電路的通、斷控制。如接近開關(guān)、霍爾開關(guān)、電子式時間繼電器、固態(tài)繼電器等。4.按工作原理分類1、電磁式電器：根據(jù)電磁感應(yīng)原理動作的電器。如接觸器、繼電器、電磁鐵等。2、非電量控制電器：依靠外力或非電量信號(如速度、壓力、溫度等)的變化而動作的電器。如轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)、速度繼電器、壓力繼電器、溫度繼電器等。5.按低壓電器型號分類：為了便于了解和文字符號和各種低壓電器的特點，采用我國國產(chǎn)低壓電器產(chǎn)品型號編制辦法（）的分類方法(參見附錄一)，將低壓電器分為13個大類，每

3、個大類用一位漢語拼音字母作為該產(chǎn)品型號的首字母。型號第二位漢語拼音字母表示該類電器的各種形式。 4按低壓電器型號分類1. 刀開關(guān)H， 例HS為雙投式刀開關(guān)，HZ為組合開關(guān)。2. 熔斷器R， 例RC為瓷插式熔斷器，RM為密封式熔斷器。3. 斷路器D ，例 DW為萬能式斷路器，DZ為塑殼式斷路器。4. 控制器K，例 KT為凸輪控制器，KG為鼓型控制器。5. 接觸器C ，例 CJ為交流接觸器，CZ為直流接觸器。6. 起動器Q ，例 QJ為自耦變壓器降壓起動器QX為星三角起動器。7. 控制繼電器J， 例 JR為熱繼電器， JS為時間繼電器。8. 主令電器L， 例 LA為按鈕， LX為行程開關(guān)。9. 電

4、阻器Z， 例 ZG為管型電阻器，ZT為鑄鐵電阻器。10. 變阻器B， 例 BP為頻敏變阻器，BT為起動調(diào)速變阻器。11. 調(diào)整器T， 例 TD為單相調(diào)壓器，TS為三相調(diào)壓器。12. 電磁鐵M， 例 MY為液壓電磁鐵，MZ為制動電磁鐵。13. 其它A， 例 AD為信號燈，AL為電鈴。5 刀開關(guān)刀開關(guān)是一種手動電器，常用的刀開關(guān)有HD型單投刀開關(guān)，HS型雙投刀開關(guān)、HR型熔斷器式刀開關(guān)、HZ型組合開關(guān)、HK型閘刀開關(guān)、HY型倒順開關(guān)等。6 HD型單投刀開關(guān)(a)為直接手動操作, (b)為手柄操作, (c)(h)為刀開關(guān)的圖形符號和文字符號。其中(c)為一般圖形符號，(d)為手動符號 (e)為三極單

5、投刀開關(guān)符號、當(dāng)?shù)堕_關(guān)用作隔離開關(guān)時，其圖形符號上加有一橫杠，如圖 (f)、(g)、(h) 所示。圖1- 1 HD型單投刀開關(guān)示意圖及圖形符號71.2.2 HS型雙投刀開關(guān)HS型雙投刀開關(guān)也稱轉(zhuǎn)換開關(guān)，其作用和單投刀開關(guān)類似，常用于雙電源的切換或雙供電線路的切換等，圖1- 2 HS型雙投刀開關(guān)示意圖及圖形符號 8 HR型熔斷器式刀開關(guān) HR型熔斷器式刀開關(guān)也稱刀熔開關(guān)，它實際上是將刀開關(guān)和熔斷器組合成一體的電器，刀熔開關(guān)操作方便，并簡化了供電線路，在供配電線路上應(yīng)用很廣泛。刀熔開關(guān)可以切斷故障電流，但不能切斷正常的工作電流，所以一般應(yīng)在無正常工作電流的情況下進行操作。圖1- 3 HR型熔斷器式

6、刀開關(guān)示意圖及圖形符號 91.2.4 組合開關(guān)組合開關(guān)又稱轉(zhuǎn)換開關(guān)，控制容量比較小，結(jié)構(gòu)緊湊，常用于空間比較狹小的場所，如機床和配電箱等。組合開關(guān)一般用于電氣設(shè)備的非頻繁操作、切換電源和負載以及控制小容量感應(yīng)電動機和小型電器。圖1- 4組合開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意和圖形符號101.2.5 開啟式負荷開關(guān)和封閉式負荷開關(guān)1、HK型開啟式負荷開關(guān)HK型開啟式負荷開關(guān)俗稱閘刀或膠殼刀開關(guān)。由于它結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，使用維修方便，故得到廣泛應(yīng)用。主要用作電氣照明電路，電熱電路。小容量電動機電路的不頻繁控制開關(guān)，也可用作分支電路的配電開關(guān)。圖1- 5負荷開關(guān) 112、HH型封閉式負荷開關(guān)HH型封閉式負荷開關(guān)俗稱鐵

7、殼開關(guān)。刀開關(guān)帶有滅弧裝置，能夠通斷負荷電流，熔斷器用于切斷短路電流。一般用于小型電力排灌、電熱器、電氣照明線路的配電設(shè)備中，用于不頻繁地接通與分斷電路，也可以直接用于異步電動機的非頻繁全壓啟動控制。 圖1- 5負荷開關(guān) HH3系列負荷開關(guān) 121.3 熔斷器 熔斷器串接于被保護電路中，電流通過熔體時產(chǎn)生的熱量與電流平方和電流通過的時間成正比，電流越大則熔體熔斷時間越短，這種特性稱為熔斷器的反時限保護特性或安秒特性。如圖1-6所示。熔斷器種類 按結(jié)構(gòu)分為開啟式、半封閉式和封閉式；按有無填料分為有填料式、填料式；按用途分為工業(yè)用熔斷器、保護半導(dǎo)體器件熔斷器及自復(fù)式熔斷器等。圖1-6 熔斷器的反時

8、限保護特性熔斷器在電路中主要起短路保護作用，用于保護線路。 1.3.1 熔斷器的結(jié)構(gòu)原理及分類131.3.2 熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)熔斷器主要技術(shù)參數(shù)包括額定電壓、熔體額定電流、熔斷器額定電流、極限分斷能力等。 (1)額定電壓：指保證熔斷器能長期正常工作的電壓。 (2)熔體額定電流：指熔體長期通過而不會熔斷的電流。 (3)熔斷器額定電流：指保證熔斷器能長期正常工作的電流。(4)極限分斷能力：指熔斷器在額定電壓下所能開斷的最大短路電流。在電路中出現(xiàn)最大電流一般是指短路電流值。所以，極限分斷能力也反映了熔斷器分斷短路電流的能力。141.3.3 常用的熔斷器常用的熔斷器1、插入式熔斷器， 2、螺旋式熔

9、斷器，3、RMl0型密封管式熔斷器，4、RT型有填料密封管式熔斷器圖1- 7熔斷器類型及圖形符號153、 RMl0型密封管式熔斷器， 4、 RT0型有填料密封管式熔斷器161.4 斷路器低壓斷路器俗稱自動開關(guān)或空氣開關(guān)，用于低壓配電電路中不頻繁通斷控制。在電路發(fā)生短路、過載或欠電壓等故障時能自動分斷故障電路，是一種控制兼保護電器。斷路器的種類按其用途和結(jié)構(gòu)特點可分為DW型框架式斷路器、DZ型塑料外殼式斷路器、DS型直流快速斷路器和DWX型、DWZ型限流式斷路器等?？蚣苁綌嗦菲鳎褐饕米髋潆娋€路的保護開關(guān)，塑料外殼式斷路器：可用作配電線路的保護開關(guān)，還可用作電動機、照明電路及電熱電路的電源開關(guān)。

10、 171.4.1 斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理DW型框架式斷路器DZ型塑料外殼式斷路器181.4.1 斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理斷路器主要由三個基本部分組成：即觸頭、滅弧系統(tǒng)和各種脫扣器，包括過電流脫扣器、失壓(欠電壓)脫扣器、熱脫扣器、分勵脫扣器和自由脫扣器。圖1- 8斷路器工作原理示意圖及圖形文字符號191.4.2 低壓斷路器的選擇原則(1) 斷路器類型的選擇：應(yīng)根據(jù)使用場合和保護要求來選擇。如一般選用塑殼式；短路電流很大選用限流型；額定電流比較大或有選擇性保護要求選框架式；控制和保護含有半導(dǎo)體器件的直流電路應(yīng)選直流快速斷路器等。 (2) 斷路器額定電壓、額定電流應(yīng)大于或等于線路、設(shè)備的正常工作電壓

11、、工作電流。 (3) 斷路器極限通斷能力大于或等于電路最大短路電流。 (4) 欠電壓脫扣器額定電壓等于線路額定電壓。 (5) 過電流脫扣器的額定電流大于或等于線路的最大負載電流。201.5 控制器控制器是一種手動操作、直接控制主電路大電流（10600）的開關(guān)電器。常用的控制器有KT型凸輪控制器、KG型鼓型控制器和KP型平面控制器。凸輪控制器是一種大型的手動控制器。主要用于起重設(shè)備中直接控制中小型繞線式異步電動機的起動、停止、調(diào)速、換向和制動，也適用于有相同要求的其他電力拖動場合。 圖1- 9凸輪控制器的結(jié)構(gòu)原理圖及圖形符號KT10系列交流凸輪控制器 21 接觸器接觸器主要用于控制電動機、電熱設(shè)

12、備、電焊機、電容器組等。能頻繁地接通或斷開交直流主電路，實現(xiàn)遠距離自動控制。 CZ18系列直流接觸器 22圖1- 10交流接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖及圖形符號231.7 起動器起動器用于三相異步電動機的起動停止控制，它是一種成套的低壓控制裝置。常用的起動器：QC型電磁起動器：用于遠距離直接控制三相籠型異步電動機的起動、停止及正反轉(zhuǎn)控制，主要由接觸器和熱繼電器組成。QJ型減壓起動器：采用自耦變壓器降壓，用于控制三相籠型異步電動機的不頻繁減壓起動控制。QX型起動器：為星三角降壓起動器，各種起動器控制電路根椐型號和電動機的容量大小而不同。其控制原理在第二章中講解。 QC20系列磁力綜合起動器 QX4系列自動

13、星三角起動器 QJX2系列“星三角”減壓起動器 241.8 控制繼電器控制繼電器用于電路的邏輯控制，繼電器具有邏輯記憶功能，能組成復(fù)雜的邏輯控制電路，繼電器用于將某種電量(如電壓、電流)或非電量(如溫度壓力轉(zhuǎn)速時間等)的變化量轉(zhuǎn)換為開關(guān)量 以實現(xiàn)對電路的自動控制功能。繼電器的種類：按輸入量分可分為電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等。按工作原理可分為電磁式、感應(yīng)式、電動式、電子式等。按用途分可為控制繼電器、保護繼電器等。按輸入量變化形式可分為有無繼電器和量度繼電器。有無繼電器是根據(jù)輸入量的有或無來動作的，無輸入量時繼電器不動作，有輸入量時繼電器動作。如中間繼電器、通用繼

14、電器、時間繼電器等。量度繼電器是根據(jù)輸入量的變化來動作的，工作時其輸入量是一直存在的，只有當(dāng)輸入量達到一定值時繼電器才動作。如電流繼電器、電壓繼電器、熱繼電器、速度繼電器、壓力繼電器、液位繼電器等。251.8.1 電磁式繼電器電磁式繼電器廣泛地應(yīng)用于低壓控制系統(tǒng)中，常用的電磁式繼電器有電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器以及各種小型通用繼電器等。圖1- 11直流電磁式繼電器結(jié)構(gòu)示意圖小型通用繼電器261、電磁式繼電器的整定繼電器的吸動值和釋放值可以根據(jù)保護要求在一定范圍內(nèi)調(diào)整，現(xiàn)以圖1-11所示直流電磁式繼電器為例予以說明。1)轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺母，調(diào)整反力彈簧的松緊程度可以調(diào)整動作電流(電壓)，彈簧反

15、力越大動作電流(電壓)就越大，反之就越小。2)改變非磁性墊片的厚度，非磁性墊片越厚銜鐵吸合后磁路的氣隙和磁阻就越大，釋放電流(電壓)也就越大，反之越小，而吸引值不變。3)用調(diào)節(jié)螺絲改變初始氣隙的大小，在反作用彈簧力和非磁性墊片厚度一定時，初始氣隙越大，吸引電流(電壓)就越大，反之就越小，而釋放值不變。272、電磁式繼電器的特性繼電器的主要特性是輸入輸出特性，又稱為繼電特性，如圖 1-11(b)所示。在繼電特性曲線中，X2稱為繼電器吸合值，X1稱為繼電器釋放值。kX1X2稱為繼電器的返回系數(shù)。281.8.2 中間繼電器 中間繼電器在控制電路中的起邏輯變換和狀態(tài)記憶的功能，以及用于擴展接點的容量和

16、數(shù)量，另外在控制電路中還可以調(diào)節(jié)各繼電器、開關(guān)之間的動作時，防止電路誤動作的作用。圖1- 12中間繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖及圖形文字符號 JZ7系列中間繼電器 JZY1系列中間繼電器 291.8.3 電流繼電器和電壓繼電器1、電流繼電器電流繼電器的輸入量是電流，它是根據(jù)輸入電流大小而動作的繼電器。電流繼電器的線圈串入電路中，以反映電路電流的變化，其線圈匝數(shù)少、導(dǎo)線粗、阻抗小。電流繼電器可分為：欠電流繼電器、過電流繼電器。圖1- 13電流繼電器的圖形符號和文字符號JL12系列電流繼電器DL-20C電流繼電器 302、電壓繼電器 電壓繼電器的輸入量是電路的電壓大小，電壓繼電器根據(jù)輸入電壓大小而動作。與電

17、流繼電器類似電壓繼電器也分為欠電壓繼電器和過電壓繼電器兩種。 電壓繼電器工作時并聯(lián)在電路中，因此線圈匝數(shù)多，導(dǎo)線細，阻抗大，反映電路中電壓的變化，用于電路的電壓保護。圖1- 14電壓繼電器的圖形符號和文字符號DY-20CE系列電壓繼電器DY-3 電壓繼電器311.8.4 時間繼電器時間繼電器在控制電路中用于時間的控制。其種類很多，按其動作原理可分為電磁式、空氣阻尼式、電動式和電子式等。按延時方式可分為通電延時型和斷電延時型。JS14P系列數(shù)字式時間繼電器 JS11系列數(shù)字式時間繼電器 JS20系列時間繼電器 32 JS7-A系列時間繼電器 JS7型空氣阻尼式時間繼電器33圖1- 15空氣阻尼式

18、時間繼電器示意圖及圖形符號通電延時型JS7型空氣阻尼式時間繼電器34JS7型空氣阻尼式時間繼電器斷電延時型圖1- 15空氣阻尼式時間繼電器示意圖及圖形符號351.8.5 熱繼電器 熱繼電器主要是用于電氣設(shè)備（主要是電動機）的過負荷保護，熱繼電器是一種利用電流熱效應(yīng)原理工作的電器，它具有與電動機容許過載特性相近的反時限動作特性，主要與接觸器配合使用，用于對三相異步電動機的過負荷和斷相保護。圖1- 16熱繼電器結(jié)構(gòu)示意圖及圖形符號36熱繼電器的選擇原則熱繼電器主要用于電動機的過載保護，使用中應(yīng)考慮電動機的工作環(huán)境、起動情況、負載性質(zhì)等因素，具體應(yīng)按以下幾個方面來選擇。(1) 熱繼電器結(jié)構(gòu)型式的選擇

19、：星形接法的電動機可選用兩相或三相結(jié)構(gòu)熱繼電器，三角形接法的電動機應(yīng)選用帶斷相保護裝置的三相結(jié)構(gòu)熱繼電器。(2) 熱繼電器的動作電流整定值一般為電動機額定電流的.05到.倍。(3) 對于重復(fù)短時工作的電動機(如起重機電動機)，由于電動機不斷重復(fù)升溫，熱繼電器雙金屬片的溫升跟不上電動機繞組的溫升，電動機將得不到可靠的過載保護。因此，不宜選用雙金屬片熱繼電器，而應(yīng)選用過電流繼電器或能反映繞組實際溫度的溫度繼電器來進行保護。371.8.6 速度繼電器速度繼電器又稱為反接制動繼電器，主要用于三相鼠籠型異步電動機的反接制動控制。 圖1-17 速度繼電器的原理示意圖及圖形符號JY-1型速度繼電器 381.

20、8.7 液位繼電器液位繼電器主要用于對液位的高低進行檢測發(fā)出開關(guān)量信號，以控制電磁閥、液泵等設(shè)備對液位的高低進行控制。 圖1- 18 一02型液位繼電器結(jié)構(gòu)示意圖及圖形符號 浮球液位繼電器 391.8.8 壓力繼電器 壓力繼電器主要用于對液體或氣體壓力的高低進行檢測發(fā)出開關(guān)量信號，以控制電磁閥、液泵等設(shè)備對壓力的高低進行控制。 JY2型壓力繼電器圖1- 19壓力繼電器結(jié)構(gòu)示意圖及圖形符號401.9 主令電器 主令電器用于在控制電路中以開關(guān)接點的通斷形式來發(fā)布控制命令，使控制電路執(zhí)行對應(yīng)的控制任務(wù)。主令電器應(yīng)用廣泛，種類繁多，常見的有按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令控制器、選擇開關(guān)、

21、足踏開關(guān)等。LT3腳踏開關(guān) LX2系列行程開關(guān) LA10系列按鈕開關(guān) LK5系列主令控制器 411.9.1 按鈕按鈕是一種最常用的的主令電器，用于在控制電路中發(fā)布控制命令 圖1- 20按鈕結(jié)構(gòu)示意圖及圖形符號圖1- 21微動式按鈕動作原理圖421.9.2 行程開關(guān) 行程開關(guān)又叫限位開關(guān)，它的種類很多，按運動形式可分為直動式、微動式、轉(zhuǎn)動式等；按觸點的性質(zhì)分為有觸點式和無觸點式。1、觸點行程開關(guān)圖1- 22行程開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖及圖形符號432、無觸點行程開關(guān) 無觸點行程開關(guān)又稱接近開關(guān)，它可以代替有觸頭行程開關(guān)來完成行程控制和限位保護，還可用于高頻計數(shù)、測速、液位控制、零件尺寸檢測、加工程序的自動

22、銜接等的非接觸式開關(guān)。無觸點行程開關(guān)分為有源型和無源型兩種，多數(shù)無觸點行程開關(guān)為有源型，主要包括檢測元件、放大電路、輸出驅(qū)動電路三部分。接近開關(guān)按檢測元件工作原理可分為高頻振蕩型、超聲波型、電容型、電磁感應(yīng)型、永磁型、霍爾元件型與磁敏元件型等。不同型式的接近開關(guān)所檢測的被檢測體不同。圖1- 23有源型接近開關(guān)結(jié)構(gòu)框圖44接近開關(guān)輸出形式接近開關(guān)輸出形式有兩線、三線和四線式幾種，晶體管輸出類型有NPN和PNP兩種，外形有方型、圓型、槽型和分離型等多種。圖124為槽型三線式NPN型光電式接近開關(guān)的工作原理圖和遠距分離型光電開關(guān)工作示意圖。圖1- 24槽型和分離型光電開關(guān)45接近開關(guān)的圖形符號接近開

23、關(guān)的主要參數(shù)有型式、動作距離范圍、動作頻率、響應(yīng)時間、重復(fù)精度、輸出型式、工作電壓及輸出觸點的容量等。接近開關(guān)的圖形符號可用圖1 25表示。圖1- 25接近開關(guān)的圖形符號461.9.3 轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多檔位、多觸點、能夠控制多回路的主令電器。各種控制設(shè)備中線路的換接、遙控和電流表、電壓表的換相測量等；也可用于控制小容量電動機的起動、換向、調(diào)速。圖1- 26轉(zhuǎn)換開關(guān)及圖形符號471.10 電阻器 電阻可分為兩大類，一類為電阻元件，用于弱電電子產(chǎn)品，一類為工業(yè)用電阻器件（簡稱電阻器），用于低壓強電交直流電氣線路的電流調(diào)節(jié)以及電動機的起動、制動和調(diào)速等。常用的電阻器有ZB型板形和ZG型管形電

24、阻器，用于低壓電路中的電流調(diào)節(jié)。ZX型電阻器，主要用于交直流電動機的起動、制動和調(diào)速等。電阻器的主要技術(shù)參數(shù)有額定電壓、發(fā)熱功率、電阻值、允許電流、發(fā)熱時間常數(shù)、電阻誤差及外型尺寸等。電阻器的圖形符號如圖-27所示。RXG20-1型線繞管形電阻器ZX2系列電阻器 ZB1-4系列板型線繞電阻器 481.11 變阻器 變阻器的作用和電阻器的作用類似，不同點在于變阻器的電阻可連續(xù)可調(diào)的。而電阻器的每段電阻固定，在控制電路中可采用串并聯(lián)或選擇不同段電阻的方法來調(diào)節(jié)電阻值，電阻值是斷續(xù)可調(diào)的。圖1- 27電阻和變阻器圖形符號BP8Y系列頻敏變阻器 滑線變阻器 可變電阻器 電阻491.12 電壓調(diào)整器電壓

25、調(diào)整器的種類較少，TD4型炭阻式電壓調(diào)整器用于中小容量的交流或直流發(fā)電機自動調(diào)節(jié)電壓用。 TSGC系列三相接觸調(diào)壓器TDGC2系列單相調(diào)壓器穩(wěn)壓器501.13 電磁鐵常用的電磁鐵有MQ型牽引電磁鐵，MW型起重電磁鐵，MZ型制動電磁鐵等。電磁鐵的圖形符號和電磁制動器一樣，文字符號為。MQ2系列牽引電磁鐵 MZD1系列交流單相制動電磁鐵適用于交流50HZ，額定電壓至380V的電路中，作為匹配TJ2系列或JWZ系列閥瓦制動器的操動裝置MZD1系列交流單相制動電磁鐵 511.13 電磁鐵圖1- 28電磁制動器的示意圖和圖形符號 TJ2系列制動器 MZD1系列交流單相制動電磁鐵 1-線圈 2-鐵心 3-銜鐵 4-彈簧5-閘輪 6-杠桿7-閘瓦 8-電機軸 TJ2型電磁制動器 4MZD型單相制動電磁鐵和