電氣控制第1章

1電氣控制

與PLC應(yīng)用2第1章常用低壓控制電器本章主要內(nèi)容：◆常用低壓電器◆控制電器的結(jié)構(gòu)與原理◆控制電器的選用原則核心：掌握接觸器、繼電器、斷路器、按鈕開關(guān)、主令電器等常規(guī)控制電器動(dòng)作特點(diǎn)，并能正確使用。31.1概述

PLC出現(xiàn)之前，人們一直采用電器元件組成電氣控制系統(tǒng)。現(xiàn)在，電氣控制系統(tǒng)仍然在眾多簡(jiǎn)單系統(tǒng)中發(fā)揮著作用。例如:PLC的CPU工作電壓通常為DC5V，其I/O接口的電壓為DC5V或DC24V，要使其能夠檢測(cè)高于輸入端口的電壓信號(hào)，或驅(qū)動(dòng)高于輸出端口電壓設(shè)備，必須采取中間變換環(huán)節(jié)，這些用于變換電壓和電流的元件統(tǒng)稱為電器。

電器----是一種根據(jù)外界的信號(hào)，自動(dòng)或手動(dòng)接通和斷開電路，從而斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)或狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或非電對(duì)象的切換、控制保護(hù)、檢測(cè)和調(diào)節(jié)用的電氣元件或設(shè)備。41、電器的分類按工作電壓等級(jí)分類:?高壓電器：AC1200V、DC1500V及以上電路中的電器。

?低壓電器：AC1200V、DC1500V以下電路中的電器。按動(dòng)作原理分類：?手動(dòng)電器：通過人的操作發(fā)出動(dòng)作指令的電器。

?自動(dòng)電器：產(chǎn)生電磁吸力而自動(dòng)完成動(dòng)作指令的電器。按用途分類：?控制電器：用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器。

?配電電器：用于電能的輸送和分配的電器。

?主令電器：用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)送動(dòng)作指令的電器。

?保護(hù)電器：用于保護(hù)電路及用電設(shè)備的電器。?執(zhí)行電器：用于完成某種動(dòng)作或傳送功能的電器。5電力拖動(dòng)系統(tǒng)組成主電路：由電動(dòng)機(jī)、（接通、斷開、控制電動(dòng)機(jī)的）接觸器主觸點(diǎn)等電器元件組成。（電流大）控制電路：由接觸器線圈、繼電器等電器元件組成。（電流?。┤蝿?wù)：根據(jù)給定的指令，依照自動(dòng)控制系統(tǒng)的規(guī)律和具體的工藝要求對(duì)主電路進(jìn)行控制。

62、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的

低壓控制電器1）接觸器：◆交流接觸器◆直流接觸器2）繼電器◆電磁式電壓繼電器◆電磁式電流繼電器◆電磁式中間繼電器◆直流電磁式時(shí)間繼電器◆空氣阻尼式時(shí)間繼電器◆電子式時(shí)間繼電器◆熱繼電器◆干簧繼電器◆速度繼電器73）熔斷器有磁插式、螺旋式、有填料密閉管式、無(wú)填料密閉管式、快速閉管式、快速熔斷式、自復(fù)式4）低壓斷路器

◆框架式斷路器

◆塑料外殼式斷路器

◆快速直流斷路器

◆限流式斷路器

◆漏電保護(hù)器5）位置開關(guān)有直動(dòng)式、滾動(dòng)式、和微動(dòng)式6）按鈕、刀開關(guān)81.2接觸器作用：接觸器是一種用于頻繁地接通或斷開直/交流主電路及大容量控制電路的自動(dòng)切換電器。功能：在功能上，接觸器除能自動(dòng)切換外，還具有一般手動(dòng)開關(guān)所不能實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)距離操作功能和失電壓（或欠電壓）保護(hù)功能?？刂茖?duì)象：在PLC控制系統(tǒng)中，接觸器常作為輸出執(zhí)行元件，用于控制電動(dòng)機(jī)、電熱設(shè)備、電焊機(jī)、電容器組等負(fù)載。91.2.1結(jié)構(gòu)和工作原理各種接觸器的實(shí)物圖101-主觸頭2-常閉輔助觸點(diǎn)

3-常開輔助觸點(diǎn)4-動(dòng)鐵心5-線圈6-靜鐵心7-滅弧罩8-彈簧

電磁接觸器結(jié)構(gòu)示意圖

電磁機(jī)構(gòu)：將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，產(chǎn)生電磁吸力帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作.觸點(diǎn)：接觸器的執(zhí)行元件，用來(lái)接通或斷開被控制電路。滅弧裝置：熄滅觸點(diǎn)分?jǐn)嚯娏魉查g觸點(diǎn)之間氣隙中產(chǎn)生的電弧。其它：包括釋放彈簧機(jī)構(gòu)、支架與底座等。動(dòng)鐵心（銜鐵）靜鐵心電磁線圈按所控制電路?主觸點(diǎn)

?輔助觸點(diǎn)按原始狀態(tài)?常開觸點(diǎn)

?常閉觸點(diǎn)滅弧罩滅弧柵磁吹滅弧裝置111、接觸器根據(jù)電磁原理工作：

當(dāng)電磁線圈通電后，線圈電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，使常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸點(diǎn)復(fù)原，即常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合。

122、觸頭系統(tǒng)接觸器的觸點(diǎn)分為主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)。主觸點(diǎn)用于通斷主電路，通常有三對(duì)常開觸點(diǎn)。輔助觸點(diǎn)常用于控制電路起電氣連鎖作用，一般常開、常閉各兩對(duì)。觸頭按結(jié)構(gòu)分橋型觸頭和指型觸頭觸頭按接觸形式分點(diǎn)、線和面接觸。133、滅弧裝置電弧產(chǎn)生：在觸點(diǎn)由閉合狀態(tài)過渡到斷開狀態(tài)的過程中產(chǎn)生的電弧。氣體自持放電形式之一，是一種帶電粒子的急流。電弧特點(diǎn)：外部有白熾弧光，內(nèi)部有很高的溫度和密度很大的電流。14電動(dòng)力滅弧15滅弧柵滅弧16磁吹滅弧裝置174、接觸器的圖形和文字符號(hào)185、接觸器的主要技術(shù)參數(shù)與選用原則CJ

20－〇

〇

/〇

〇

交流設(shè)計(jì)額定電流用K表示礦用額定工作電壓(03－380V)TH(濕熱帶產(chǎn)品)接觸器序號(hào)(AC3，380V)啟動(dòng)器的接觸器(06－660V；11－1140V)CZ

16－

〇

/〇

〇

直流設(shè)計(jì)額定電流常開主觸點(diǎn)數(shù)常閉主觸點(diǎn)數(shù)接觸器序號(hào)

交流接觸器型號(hào)意義說明舉例：

直流接觸器型號(hào)意義說明舉例：

19接觸器的主要技術(shù)參數(shù)：

1）額定電壓：指主觸點(diǎn)能承受的額定電壓。用常電壓等級(jí)：直流接觸器有110V、220V、440V。交流接觸器有110V、220V、380V、500V等

2)額定電流：指主觸點(diǎn)允許長(zhǎng)期通過的最大電流。有5A、10A、20A、40A、60A、100A150A、250A、400A、600A等

3）吸引線圈的額定電壓：交流有36V、10V、

220V、380V；直流有24V、48V、220V、440V

4）觸頭數(shù)目

5）電壽命和機(jī)械壽命以萬(wàn)次表示額定操作頻率以（次/小時(shí)）表示，即允許每小時(shí)接通的最多次數(shù)：交流600次/小時(shí)，直流1200次/小時(shí)20選擇接觸器主要考慮的因素：接觸器的使用類別應(yīng)與負(fù)載性質(zhì)相一致●控制交流負(fù)載應(yīng)選用交流接觸器

●控制直流負(fù)載則選用直流接觸器

主觸點(diǎn)的額定工作電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載電路的電壓主觸點(diǎn)的額定工作電流應(yīng)大于或等于負(fù)載電路的電流接觸器主觸點(diǎn)的額完工作電流是在規(guī)定條件下（額定工作電壓、使用類別、操作頻率等）能夠正常工作的電流值，當(dāng)實(shí)際使用條件不同時(shí)，這個(gè)電流值也將隨之改變

吸引線圈的額定電壓應(yīng)與控制回路電壓相一致

●接觸器在線圈額定電壓85％及以上時(shí)應(yīng)能可靠地吸合主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)能滿足控制系統(tǒng)的需要211.3繼電器繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號(hào)的變化來(lái)接通或斷開控制電路，主要用于控制與保護(hù)電路或用于信號(hào)轉(zhuǎn)換。繼電器分類：用途分：控制繼電器、保護(hù)繼電器；原理分：電磁式、感應(yīng)式、熱繼電器等輸入信號(hào)分：電流、電壓、速度、中間繼電器221、電磁式繼電器它由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)和釋放彈簧等組成。繼電器和接觸器的區(qū)別：繼電器：用于控制電路、電流小，沒有滅弧裝置，可在電量或非電量的作用下動(dòng)作。接觸器：用于主電路、電流大，有滅弧裝置，一般只能在電壓作用下動(dòng)作。所以，繼電器只能用于控制電路中23

當(dāng)通過電流線圈9的電流超過某一定值，電磁吸力大于反作用彈簧力，銜鐵7吸合并帶動(dòng)絕緣支架動(dòng)作，使動(dòng)斷觸點(diǎn)10斷開，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。通過調(diào)節(jié)螺釘4來(lái)調(diào)節(jié)反作用力的大小，即調(diào)節(jié)繼電器的動(dòng)作參數(shù)值。24252、電壓繼電器反映的是電壓信號(hào)。使用時(shí)，電壓繼電器的線圈與負(fù)載并聯(lián)，其線圈匝數(shù)多而徑細(xì)。按吸合電壓的大小，電壓繼電器可分為過電壓繼電器和欠電壓繼電器。過電壓繼電器用于線路的過電壓保護(hù)，當(dāng)被保護(hù)的電路電壓正常時(shí)銜鐵不動(dòng)作，當(dāng)被保護(hù)電路的電壓高于額定值，達(dá)到過電壓繼電器的整定值時(shí)，銜鐵吸合，觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，控制電路失電，控制接觸器及時(shí)分?jǐn)啾槐Ｗo(hù)電路。

欠電壓繼電器用于電路的欠電壓保護(hù)，其釋放整定值為電路額定電壓的0.1～0.6倍。當(dāng)被保護(hù)電路電壓正常時(shí)銜鐵可靠吸合，當(dāng)被保護(hù)電路電壓降至欠電壓繼電器的釋放整定值時(shí)銜鐵釋放，觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)復(fù)位，控制接觸器及時(shí)分?jǐn)啾槐Ｗo(hù)電路。26

中間繼電器實(shí)質(zhì)上是一種電壓繼電器。它的特點(diǎn)是觸點(diǎn)數(shù)目較多，電流容量可增大，起到中間放大(觸點(diǎn)數(shù)目和電流容量)的作用。中間繼電器實(shí)物圖27型號(hào)含義電氣符號(hào)28電流繼電器主要用于過載及短路保護(hù)。電流繼電器的線圈串聯(lián)接入主電路，其線圈匝數(shù)少、導(dǎo)線粗、阻抗小，用來(lái)感測(cè)主電路的電流，觸點(diǎn)接于控制電路，為執(zhí)行元件。電流繼電器反映的是電流信號(hào)，常用的電流繼電器有欠電流繼電器和過電流繼電器兩種。

3、電流繼電器29過電流繼電器實(shí)物圖欠電流繼電器實(shí)物圖30電磁式繼電器的選用：選用時(shí)主要根據(jù)保護(hù)或控制對(duì)象對(duì)繼電器的要求，考慮觸點(diǎn)數(shù)量、種類、返回系數(shù)及控制電路的電壓、電流、負(fù)載性質(zhì)來(lái)選擇。31

熱繼電器是利用電流流過熱元件時(shí)產(chǎn)生的熱量，使雙金屬片發(fā)生彎曲而推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的一種保護(hù)電器。主要用于交流電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)、斷相及電流不平衡運(yùn)動(dòng)的保護(hù)及其他電器設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。4、熱繼電器32熱繼電器動(dòng)畫演示1、熱元件2、雙金屬片3、導(dǎo)板4、觸頭當(dāng)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，熱元件產(chǎn)生的熱量雖能是雙金屬片彎曲，但還不足以使熱繼電器的觸頭動(dòng)作。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，雙金屬片彎曲位移增大，推動(dòng)導(dǎo)板使常閉觸頭斷開從而切斷電動(dòng)機(jī)控制電路以起到保護(hù)作用。33熱繼電器主要參數(shù)：熱繼電器額定電流：熱繼電器中可以安裝的熱元件的最大整定電流值。熱元件額定電流：熱元件的最大整定電流值。熱繼電器整定電流：熱元件能夠長(zhǎng)期通過而不致引起熱繼電器動(dòng)作的最大電流值。通常熱繼電器的整定電流是按電動(dòng)機(jī)的額定電流整定的。熱繼電器整定電流調(diào)節(jié)范圍：手動(dòng)調(diào)節(jié)整定電流旋鈕，通過偏心輪機(jī)構(gòu)，調(diào)整雙金屬片與導(dǎo)板的距離，能夠調(diào)節(jié)的電流整定值的范圍。34熱繼電動(dòng)機(jī)的選用：在三相異步電動(dòng)機(jī)電路中，一般采用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，即在兩相主電路中串接熱元件。如果發(fā)生三相電源嚴(yán)重不平衡、電動(dòng)機(jī)繞組內(nèi)部短路或絕緣不良等故障，使電動(dòng)機(jī)某一相的線電流比其他兩相要高，而這一相沒有串接熱元件的話，熱繼電器也不能起保護(hù)作用，這時(shí)需要采用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。例：熱繼電器有多種結(jié)構(gòu)形式，最常用的是

結(jié)構(gòu)，即由兩種不同膨脹系數(shù)的金屬片用機(jī)械碾壓而成，一端固定，另一端為自由端。355、時(shí)間繼電器時(shí)間繼電器定義：

----當(dāng)吸引線圈通電或斷電后其觸點(diǎn)經(jīng)過一定延時(shí)再動(dòng)作的繼電器（通電延時(shí)和斷電延時(shí)）。符號(hào):KT空氣阻尼式電動(dòng)機(jī)式電子式(晶體管、數(shù)字式)36⑴空氣阻尼式繼電器通電延時(shí)的空氣式時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)示意圖常開觸頭延時(shí)閉合常閉觸頭延時(shí)打開微動(dòng)開關(guān)2微動(dòng)開關(guān)1常開觸頭常閉觸頭線圈通電銜鐵向下吸合連桿動(dòng)作觸頭動(dòng)作工作原理調(diào)節(jié)螺絲進(jìn)氣孔托板線圈動(dòng)鐵心恢復(fù)彈簧擋塊釋放彈簧活塞桿橡皮膜排氣孔空氣式時(shí)間繼電器斷電延時(shí)的空氣式時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)示意圖常閉延時(shí)閉合常閉延時(shí)斷開常開觸頭常閉觸頭空氣式時(shí)間繼電器的延時(shí)范圍大(有0.4~60s和0.4~180s兩種)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但準(zhǔn)確度較低。時(shí)間繼電器的型號(hào)有JS7-A和JJSK2等多種類型。39空氣阻尼式斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器的工作過程演示：40圖形符號(hào)在選用時(shí)間繼電器時(shí)，應(yīng)考慮滿足控制要求和工藝要求41電動(dòng)式：

●包括同步電動(dòng)機(jī)、減速齒輪機(jī)構(gòu)、電磁離合系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)?！裱訒r(shí)時(shí)間長(zhǎng)，可達(dá)數(shù)十小時(shí)，延時(shí)精度高?！窠Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大。電子式：●數(shù)字計(jì)數(shù)式，包括脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、顯示器、放大器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)?！裱訒r(shí)時(shí)間長(zhǎng)、調(diào)節(jié)方便、精度高、應(yīng)用廣。●可取代阻容式、空氣阻尼式、電動(dòng)式等時(shí)間繼電器。426、速度繼電器

速度繼電器根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行選擇。速度繼電器的圖形符號(hào)和文字符號(hào)如圖所示。速度繼電器主要用于籠型異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制，也稱反接制動(dòng)繼電器4344熔斷器是一種簡(jiǎn)單而有效的保護(hù)電器，在電路中主要起短路保護(hù)作用，使用時(shí)，熔體串接于被保護(hù)的電流中，當(dāng)電路發(fā)生短路故障時(shí)，熔體被瞬時(shí)熔斷而分?jǐn)嚯娐?，從而起保護(hù)作用。1.4熔斷器熔斷器的結(jié)構(gòu)和工作原理

熔斷器主要由熔體（俗稱保險(xiǎn)絲）和安裝熔體的熔管（或熔座）組成。

熔斷器的熔體與被保護(hù)的電路串聯(lián)，當(dāng)電路正常工作時(shí)，熔體允許通過一定大小的電流而不熔斷。當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時(shí)，熔體中流過很大的故障電流，當(dāng)電流產(chǎn)生的熱量使熔體溫度升高達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)，熔體熔斷并切斷電路，從而達(dá)到保護(hù)的目的。45螺旋式熔斷器

圓筒形帽熔斷器螺栓連接熔斷器46熔斷器的型號(hào)含義和電氣符號(hào)如下圖所示。47熔斷器的選擇1）其額定電壓應(yīng)大于或等于線路的工作電壓2）其額定電流應(yīng)大于或等于所裝熔體的額定電流

對(duì)于電爐、照明等電阻性負(fù)載的短路保護(hù)，熔體的額定電流等于或稍大于電路的工作電流在配電系統(tǒng)中，通常有多極熔斷器保護(hù)，遠(yuǎn)離電源的熔斷器應(yīng)先斷3）熔斷器一般作成標(biāo)準(zhǔn)熔體481、低壓斷路器

又稱自動(dòng)空氣開關(guān)或自動(dòng)開關(guān)，相當(dāng)于刀開關(guān)、熔斷器、熱繼電器、過電流繼電器和欠電壓繼電器的組合，是一種既有手動(dòng)開關(guān)作用又能自動(dòng)進(jìn)行欠電壓、失電壓、過載和斷路保護(hù)的電器。1.5低壓開關(guān)和低壓斷路器低壓斷路器的結(jié)構(gòu)主要由三個(gè)基本部分組成：觸頭、滅弧系統(tǒng)和各種脫扣器。脫扣器包括過電流、欠電壓、過熱、分勵(lì)和自由等脫扣器。49工作原理是：靠操作機(jī)構(gòu)手動(dòng)或電動(dòng)合閘的，觸頭閉合后，自由脫扣器機(jī)構(gòu)將觸頭鎖在合閘的位置上。當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)，通過各自的脫扣器使自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作，自動(dòng)跳閘實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用。50斷路器的型號(hào)含義和電氣符號(hào)512、開關(guān)電器

開關(guān)電器廣泛用于配電系統(tǒng)和電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)，用作電源的隔離、電器設(shè)備的保護(hù)和控制。常用的有刀開關(guān)和低壓斷路器。刀開關(guān)

也叫低壓隔離器，或者叫做閘刀開關(guān)，是一種結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，應(yīng)用最廣泛的手動(dòng)電器。主要用于接通和切斷長(zhǎng)期工作設(shè)備的電源及不經(jīng)常啟動(dòng)和制動(dòng)、容量小于7.5kW的異步電動(dòng)機(jī)。刀開關(guān)主要由操作手柄、觸刀、觸點(diǎn)座和底座組成。依靠手動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)觸刀插入觸點(diǎn)座與脫離觸點(diǎn)座的控制。按刀數(shù)可分為單極、雙極、三極。52535455561.6主令電器

主令電器是在自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)出指令和信號(hào)的電器，用來(lái)控制接觸器、繼電器或其它電器線圈，使電路接通或分?jǐn)啵瑥亩_(dá)到控制生產(chǎn)機(jī)械的目的。按作用可分為：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)等。1、按鈕

是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛的主令電器。在低壓控制電路中，用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)，短時(shí)接通或斷開小電流的控制電路。57復(fù)位彈簧支柱連桿常閉靜觸頭橋式靜觸頭常開靜觸頭外殼4SBSBSB結(jié)構(gòu)符號(hào)名稱常閉按鈕(停止按鈕)常開按鈕(起動(dòng)按鈕)復(fù)合按鈕1234123按鈕帽59簡(jiǎn)單的接觸器控制ABCM3~刀閘起隔離作用自保持