小黃之電氣知識(shí)講解

小黃番外篇之電氣根本知識(shí)講解電路負(fù)載計(jì)算當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)完電路后就要根據(jù)電路的負(fù)載來(lái)進(jìn)行元件的選型，只有正確的計(jì)算了負(fù)載并選用適宜的電氣元件才能保證系統(tǒng)正常工作。〔1〕系統(tǒng)功率把電路中所有負(fù)載的功率相加就是系統(tǒng)的總功率，再根據(jù)P=UI*Cos〔Cos約等于0.8〕就可以計(jì)算電路電流I=，其中U取220?！?〕選型技巧電氣元件的選型就是根據(jù)電流大小選擇，在日常工作中也可以通過(guò)1KW負(fù)載配置3A電流來(lái)進(jìn)行估算。電線大小的選擇可以參考電工手冊(cè)，也可以根據(jù)電線通過(guò)6A電流估算。熱繼電器可以根據(jù)電機(jī)額定電流的1.2倍來(lái)配置。斷路器，熔斷器，接觸器可以選擇比電機(jī)額定電流大一個(gè)等級(jí)，可查找電工手冊(cè)。電路根底一個(gè)完整的電路圖包含主電路和控制電路，如圖1所示，是一個(gè)簡(jiǎn)單的自鎖電路。圖1：電路圖〔1〕主電路主電路指的是動(dòng)力系統(tǒng)的電源電路。怎么理解呢，可以簡(jiǎn)單理解為跟電機(jī)連接的電路就是主電路，以自鎖電路為例，圖2為主電路。圖2：主電路由圖2可知該主電路的根本配置包含：L1、L2、L3供電電源〔三相AC380V〕斷路器〔QF〕：開(kāi)關(guān)兼具短路和過(guò)載保護(hù)熔斷器〔FU〕：短路保護(hù)接觸器〔KM〕：通過(guò)線圈通斷控制設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)熱繼電器〔FR〕：電機(jī)過(guò)載保護(hù)〔2〕控制電路控制電路是指主電路的控制回路，同樣以自鎖電路為例，圖3為控制電路。圖3：控制電路由圖3可知該控制電路的根本配置包含：熔斷器〔FU〕：過(guò)載保護(hù)開(kāi)關(guān)元件〔SB〕：做啟動(dòng)、停止等動(dòng)作接觸器線圈〔KM〕：控制信號(hào)以上是繼電器控制電路，在PLC控制電路中我們通常會(huì)以PLC的輸出點(diǎn)控制中間繼電器線圈來(lái)間接控制接觸器線圈，從而到達(dá)小電壓控制大電壓電氣元件。常用電氣元件介紹一般在設(shè)備控制柜中，我們可以看到密密麻麻的電氣元件和線路集中在底板上。一開(kāi)始接觸這東西可能感覺(jué)頭大，但當(dāng)你自己在接過(guò)兩塊底板后就會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)常用的電路就那幾個(gè)，常用的電氣元件也就那幾樣。圖4為一般的底板的局部圖，下面對(duì)一些常用電氣元件進(jìn)行介紹。圖4：底板局部圖〔1〕斷路器〔QF〕圖5：斷路器圖5所示是斷路器，用來(lái)接通和斷開(kāi)電源。斷路器有1P、2P、3P等類型，1P即表示只有一路開(kāi)關(guān)，圖4為3個(gè)2P的斷路器。在斷路器的選型時(shí)，必須滿足負(fù)載所需的電流，即斷路器能承受的電流要大于負(fù)載的電流。怎樣看斷路器能通過(guò)的電流呢。在圖4斷路器開(kāi)關(guān)面板上我們可以看到有C10，C5的字樣，C10表示能通過(guò)10A電流，同理C5就表示能通過(guò)5A電流?！?〕熔斷器〔FU〕一般熔斷器如下列圖所示圖6：熔斷器〔1〕圖7：熔斷器〔2〕熔斷器是用來(lái)做短路保護(hù)的，當(dāng)電路中發(fā)生短路時(shí)，熔斷器的保險(xiǎn)絲就會(huì)熔斷從而使電路斷開(kāi)起到保護(hù)電路作用。圖7中銀色局部為熔斷管〔保險(xiǎn)絲〕，熔斷管的規(guī)格〔允許通過(guò)多大電流〕根據(jù)電路需求進(jìn)行選擇?！?〕接觸器〔KM〕常見(jiàn)的接觸器如下列圖所示圖8：接觸器〔1〕圖9：接觸器〔2〕圖10：接觸器〔3〕圖11：接觸器〔4〕接觸器就是一種通過(guò)線圈〔A1，A2〕得電和失電來(lái)控制觸點(diǎn)通斷的切換開(kāi)關(guān)。有交流接觸器和直流接觸器。交流接觸器用于控制交流用電設(shè)備，即主回路通過(guò)的是交流電。直流接觸器用來(lái)控制直流用電設(shè)備，即主回路通過(guò)的是直流電。兩個(gè)動(dòng)作原理和結(jié)構(gòu)一致。圖8和圖9為兩種不同品牌的交流接觸器。從圖片我們可以發(fā)現(xiàn)雖然兩者的品牌不同，但是觸點(diǎn)的位置，標(biāo)注形式等都是大同小異的。所以當(dāng)你拿到任何一款接觸器時(shí)，都可以輕易的使用它。比照?qǐng)D8和圖9可以看到兩者的面板上分別都有L1，L2，L3，NO，圖9中的接觸器比圖8的多了一個(gè)NC點(diǎn)。再比照?qǐng)D10和圖11可以看到兩者都有A1和A2點(diǎn)。下面來(lái)了解一下這些點(diǎn)代表什么。L1，L2，L3代表的是三相電通過(guò)的觸點(diǎn)，從上面入，從下面出。在線圈沒(méi)得電情況下，上下之間是斷開(kāi)的。NO：代表的是常開(kāi)點(diǎn)，通常情況下是用來(lái)自鎖，例如將它并在啟動(dòng)開(kāi)關(guān)兩端。NC：代表的是常閉點(diǎn)，通常情況下用來(lái)互鎖，例如在正反轉(zhuǎn)電路中把它串到相反狀態(tài)的電路里面。A1和A2：代表線圈觸點(diǎn)。我們通過(guò)控制A1和A2的通斷來(lái)控制接觸器的狀態(tài)。在這里要注意一點(diǎn)就是在進(jìn)行接觸器選型時(shí)要確定好線圈的控制電壓，通過(guò)圖10中的220V字樣我們可以知道該款接觸器中A1和A2線圈的控制電壓是220V，而通過(guò)圖11中的DC24我們可以知道該款接觸器A1和A2線圈的控制電壓是直流24V，這一點(diǎn)在選型時(shí)要注意。至于要選擇什么型號(hào)接觸器，什么控制電壓，要常開(kāi)點(diǎn)，還是常閉點(diǎn)，還是常開(kāi)常閉都需要要根據(jù)實(shí)際負(fù)載和情況來(lái)定?！?〕熱繼電器〔FR〕圖12：熱繼電器熱繼電器是用來(lái)做過(guò)載保護(hù)的。例如當(dāng)電機(jī)過(guò)載時(shí)，熱接觸器內(nèi)部金屬片發(fā)生變形使控制電路斷電，同時(shí)熱繼電器上面常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)?；谶@樣的特性熱繼電器通常時(shí)和接觸器一起用來(lái)控制電機(jī)。以圖8接觸器為例，通常情況下會(huì)把熱繼電器的金屬杠連接到三相線下面的觸點(diǎn)，即L1，L2，L3下面的觸點(diǎn)，然后把電機(jī)的三相線連接到圖12中的T1，T2，T3上。從圖12中可以看到該款熱繼電器上面分別有一個(gè)NO〔常開(kāi)〕點(diǎn)和一個(gè)NC〔常閉〕點(diǎn)，可以根據(jù)需要使用，如NO點(diǎn)可以作為過(guò)載信號(hào)給PLC。〔5〕中間繼電器〔KA〕圖13：中間繼電器〔1〕圖14：中間繼電器〔2〕圖15：中間繼電器〔3〕中間繼電器最主要的作用就是用來(lái)進(jìn)行低電壓控制高電壓。例如通常情況下我們會(huì)用PLC的輸出信號(hào)來(lái)控制中間繼電器的線圈，當(dāng)線圈得電時(shí)，中間繼電器的常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，再用這個(gè)通斷來(lái)控制其他電壓電路。圖16為常見(jiàn)的兩路常開(kāi)常閉點(diǎn)中間繼電器觸點(diǎn)圖。圖16：中間繼電器線圈和觸點(diǎn)圖從圖16可以知道，繼電器的7和8接的是線圈，在PLC控制電路中就是一端接PLC輸出點(diǎn)，一端接DC24或0V，這要根據(jù)PLC的輸出電壓而定。1在線圈不得電情況下和2構(gòu)成常開(kāi)點(diǎn)，和3構(gòu)成常閉點(diǎn)。4在線圈不得電情況下和5構(gòu)成常開(kāi)點(diǎn)和6構(gòu)成常閉點(diǎn)。在使用中間繼電器時(shí)還要注意線圈通過(guò)的電壓是多少，有24V的也有220V的，這個(gè)在繼電器線圈上面有標(biāo)注，如在圖14中可以看到24VDC字樣的標(biāo)注?！?〕開(kāi)關(guān)電源圖17：開(kāi)關(guān)電源〔1〕圖18：開(kāi)關(guān)電源〔2〕開(kāi)關(guān)電源通常情況下是用來(lái)把交流220V電壓轉(zhuǎn)成直流24V電壓供應(yīng)PLC控制電路用。圖19是開(kāi)關(guān)電源上面的接線端子。L接的是火線，N接的是零線。+V輸出24V，COM輸出0V。該款開(kāi)關(guān)電源有兩路DC24V輸出。以上這些元件在每個(gè)電氣控制柜中根本都能見(jiàn)到，也是電路設(shè)計(jì)中常用的元件，要記住它們的特性從而掌握他們的用法。而通常在設(shè)備控制柜里面我們還可以看到一些變壓器，變頻器，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，伺服放大器等等，這些都是根據(jù)實(shí)際情況而定的。但是上面這幾種元件幾乎每個(gè)電路中都會(huì)用到。PNP和NPN型傳感器在自動(dòng)化設(shè)備中我們經(jīng)常會(huì)用到一些傳感器比方磁性接近開(kāi)關(guān)，紅外傳感器等，這些傳感器有兩線的，有三線的如下圖圖19：接近開(kāi)關(guān)〔1〕圖20：接近開(kāi)關(guān)〔2〕圖21：接線開(kāi)關(guān)〔3〕對(duì)于兩線的傳感器如圖19接近開(kāi)關(guān)〔1〕并沒(méi)有類別之分，在PLC控制電路中一般棕色線接輸入點(diǎn)，藍(lán)色線接0V，這個(gè)根據(jù)PLC輸入點(diǎn)公共端電壓而定。對(duì)于三線的傳感器通常就有PNP型和NPN型的說(shuō)法。那什么是PNP型傳感器，什么是NPN型傳感器，在這里把它們簡(jiǎn)化為以下兩個(gè)圖來(lái)理解。圖22：PNP和NPN由圖22可知，NPN型傳感器就是信號(hào)線輸出為負(fù)的傳感器即當(dāng)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)信號(hào)線輸出0V，而PNP型傳感器就是信號(hào)線輸出為正的傳感器即當(dāng)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)信號(hào)線輸出24V。這個(gè)當(dāng)我們?cè)谧鯬LC工程時(shí)購(gòu)置元件要注意。三線傳感器的接法一般棕色線接24V，藍(lán)色線接0V，信號(hào)線接輸入點(diǎn)。PLC內(nèi)部電路這里我就講一下幾款常用PLC內(nèi)部電路，分別是三菱FX2N〔貌似停產(chǎn)，呵呵〕，三菱FX3U以及西門(mén)子S7-200，順便做一下比照。圖23：FX2N圖24：FX3U圖25：S7-200以上為三菱FX2N、FX3U、以及西門(mén)子S7-200PLC的實(shí)物圖，以下從內(nèi)部電路圖來(lái)分析。首先我們要知道，PLC的輸入點(diǎn)要有信號(hào)就必須形成回路。從圖26分析FX2N的電路。L，N接PLC工作電源，接交流220V。由圖可知道，輸入點(diǎn)的一端已經(jīng)跟PLC內(nèi)部24V正極連接，所以輸入點(diǎn)的另一端〔如X0〕必須接到0V才能形成回路。所以只要把輸入點(diǎn)跟COM端連接起來(lái)就能產(chǎn)生輸入信號(hào)。這也表示了FX2N只能采用NPN型傳感器。對(duì)于輸出點(diǎn)，其輸出電壓與COM端電壓一致。圖26：FX2N內(nèi)部電路圖圖27：FX3U內(nèi)部電路圖圖28：S7-200內(nèi)部電路圖從圖27分析FX3U的電路。L，N接PLC工作電源，接交流220V。3U和2N相比公共端由COM變成S/S，并且S/S內(nèi)部是一根導(dǎo)線直接連到輸入點(diǎn)的一端。這樣當(dāng)S/S連接24V時(shí)，輸入點(diǎn)接到0V產(chǎn)生輸入信號(hào)，當(dāng)S/S連接到0V時(shí)，輸入點(diǎn)接到24V產(chǎn)生輸入信號(hào)。也就是說(shuō)相比于FX2N，在改變S/S端電壓的情況下，3U的輸入點(diǎn)即可以接0V也可以接24V，也就是說(shuō)3U即可以采用NPN型傳感器也可以采用PNP型傳感器。對(duì)于輸出點(diǎn)，其輸出電壓與COM端電壓一致。從圖28分析S7-200的電路。右上角L，M接PLC的工作電源，接直流24V。S7-200的輸入點(diǎn)為I點(diǎn)〔在下方〕，輸出點(diǎn)為Q點(diǎn)〔在上方〕。S7-200輸出點(diǎn)的M端須接0V，L端必須接24V，即輸出電壓為24V。再看輸入端，由圖可看到輸入點(diǎn)和公共端〔如1M之間〕內(nèi)部有雙向二極管導(dǎo)通，也就是說(shuō)公共端可以接0V也可以接24V，這個(gè)與FX3U一樣，也就是說(shuō)S7-200既可以用NPN傳感器，也可以用PNP傳感器，取決于公共端的電壓。最后提一下什么是漏型，什