第一章 继电器接触器逻辑控制基础ppt课件

.,1,绪论,一、“工厂电气控制技术”课程的性质和任务性质实践性强的专业课。内容电机、其他执行电器为控制对象，介绍电气控制的基本原理、线路、程序及控制装置的设计方法。目标1、电气控制线路、程序、技术资料的阅读分析能力。2、电气控制线路、程序的设计能力。,任务：1、熟练掌握常用控制电器、电气控制线路的构成、原理及用途，独立分析和设计能力。2、掌握可编程序控制器（PLC）的基本构成、工作原理、特点及其应用发展情况。3、掌握小型PLC的硬件构成、工作原理、编程语言、指令系统与编程方法。4、掌握PLC控制系统的设计方法、设计过程、步骤、PLC模块选择方法、应用程序设计与调试方法等。,二、电气控制技术的发展控制方法手动自动控制功能简单复杂操作方式笨重轻巧控制原理有触点硬接线继电器微处理器的软件新技术综合应用电子技术、检测技术、计算机技术、自动控制理论,.,5,第一章继电接触器逻辑控制基础,意义继电器、接触器控制技术是进代先进电气控制基础。低压电器电力拖动自动控制系统的基本组成元件。介绍常用低压电器元件的用途、类型、符号、选用四方面。举例电气线路的阅读分析方法。,.,6,第一节电器的基本知识一、电器的定义及分类（一）电器的定义凡是自动或手动接通和断开电路，以及能实现对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换和调节目的的电气元件统称为电器。,.,7,（二）电器的分类1、按工作电压等级分类（1）低压电器交流AC1200V；直流DC1500V。,.,8,2、按用途分类（1）控制电器用于各种控制电路和控制系统的电器。（2）主令电器用于各种控制系统中发送控制指令的电器。（3）保护电器用于保护电路及用电设备的电器。（4）配电电器用于电能的输送和分配的电器。（5）执行电器用于完成某种动作或传动功能的电器。,.,9,3、按工作原理分类（1）电磁式电器依据电磁原理来工作的电器。（2）非电类控制电器电器的工作是靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器。,.,10,二、电磁式电器的工作原理与结构特点组成：感测部分电磁机构；触头系统执行部分。（一）电磁机构作用将电磁能量转换为机械能量，带动触头动作，完成接通和分断电路。组成吸引线圈、铁心、衔铁等。,.,11,1、常用的磁路结构（图11）1）衔铁沿棱角转动的拍合式铁心广泛应用于直流电器中。2）衔铁沿轴转动的拍合式铁心应用触点容量较大的交流电器中。3）衔铁直线运动的双E形直动式铁心多用于交流接触器、继电器中。2、吸引线圈作用将电能转换成磁场能量。注意结构、交、直流、热的产生。,.,12,图11常用的磁路结构,线圈自然状态没有电,.,13,图11常用的磁路结构,线圈通电,.,14,图11常用的磁路结构,机械运动,.,15,图11常用的磁路结构通电后动作情况,机械运动,.,16,（二）电磁吸力与吸力特性电磁吸力（11）式中电磁吸力，单位为N；B气隙中磁感应强度，单位为T；S磁极截面积，单位为m2；直流电磁铁时B恒定值；交流电磁铁时BBmsint。（12）,.,17,将式12代入式11整理得式中电磁吸力最大值；电磁吸力平均值。,.,18,吸力特性吸力Fat与铁心间隙的特性曲线。（图12）直流电磁铁（曲线1）励磁电流I与气隙无关；动作过程为恒磁通势；F21/Rm21/2吸力大小随陡峭。交流电磁铁（曲线2）设线圈电压U不变，则UE4.44fN，U/4.44fN，由磁路定律NI/Rm励磁电流I与气隙成正比；动作过程为近似恒磁通；吸力大小随平坦。,.,19,图12电磁铁的吸力特性1直流电磁铁吸力特性2交流电磁铁吸力特性3反力特性,1,2,3,F,0,.,20,（三）反力特性和返回系数反力特性反作用力Fr与气隙的关系曲线。（图12曲线3）注意：吸合保证吸力特性位于反力特性上方；释放保证吸力特性位于反力特性下方。返回系数（-反映灵敏度的参数）释放电压Ure（或电流Ire）与吸合电压Uat（或电流Iat）。或,.,21,（四）交流电磁机构上短路环的作用,图13交流电磁机构实际吸力曲线,t,Fat,F交流分量,FFatmF0Fr0,最大值恒定分量反力,.,22,由上述公式可知交流电磁铁的吸力是一个两倍电源频率的周期量，即恒定分量F0最大吸力Fatm的一半；交变分量F0cos2tF0。所以Fat0FatmFat的结果有时0则FatF0F0cos2tF0,.,23,1-衔铁2-铁心3-线圈4-短路环图1-4交流电磁铁的短路环,.,24,三、电器的触点系统和电弧（一）电器的触点系统作用起接通和分断电路。结构型式：1、桥式触点（图15a、b）2、指形触点（图15c）,图15触点的结构型式,a,b,c,.,25,运动过程,用力按下,.,26,运动过程结束,产生摩擦动作,产生摩擦动作,.,27,（二）电弧的产生及灭弧方法I、U大到某一数值时产生电弧。U1220V间；I几百mA。原因触头气体在电场作用下电离放电、游离现象。结果产生高温、发出强光，触头烧毁。,.,28,常用的灭弧方法：1、电动力灭弧（图16）应用一般交流电路中。,图16电动力灭弧示意图,.,29,2、磁吹灭弧（图17）应用直流电路中。,图17磁吹灭弧示意图1次吹线圈2绝缘套3铁心4引弧角5导磁夹板6灭弧罩7动触头8静触头,.,30,3、窄缝灭弧（图18）应用交、直流电路中。,图18窄缝灭弧示意图,电弧,窄缝,介质,钢板,.,31,4、栅片灭弧（图19）应用高压电路中。,图19栅片灭弧示意图,.,32,第二节常用低压电器常用开关、熔断器、主令电器、接触器和各种继电器一、开关电器开关应用于配电线路作电源的隔离、保护与控制。（一）、刀开关应用在低压电路中，作为不频繁接通、断开电路。原理依靠手动来实现触刀插入插座与脱离插座的控制电路的通、断。参数额定电压、额定电流、通断能力、动稳定电流、热稳定电流。类型大电流刀开关、负荷开关、熔断器式刀开关。选择使额定电压、额定电流电路的额定电压、额定电流注意安装手柄向上、电源接上端、负载接下端。产品HD14、HD17、HS13、HK2、HH4、HR3。,.,33,图形符号及文字符号如图110。,图1-10刀开关的符号a）单极b）双极c）三极,QS,或,a）b）c）,QS,QS,.,34,刀开关,HD、HS系列开启式刀开关,HR3熔断器式刀开关,HRW系列户外交流高压跌落式熔断器,.,35,（二）、转换开关应用在电气设备中，作为非频繁接通、断开电路、换接电源和负载，测量三相电压以及控制小容量感应电动机。原理依靠转动手柄，使动触头与两侧静触头接通和断开电路。参数额定电压、额定电流、通断能力、动稳定电流、热稳定电流。类型单极、双极和多极。选择使额定电压、额定电流电路的额定电压、额定电流产品HZ5、HZ10、HZ15。,.,36,转换开关的结构示意图。,图111转换开关的结构示意图,L1L2L3,UVW,.,37,图形符号及文字符号如图112。,图1-12转换开关的符号a）单极b）三极,QS,a）b）,QS,.,38,转换开关,.,39,（三）、断路器（自动开关）应用在低压电气中，作为非频繁接通、断开电路、换接电源和负载，在电路发生短路、过载或欠压等故障时，能自动分断故障电路，是保护电器。原理依靠手动或电动合闸，触头闭合后，自由脱扣机构将触头锁在合闸位置上。保护过电流、欠压、热、分励、自由脱扣。参数额定电压、额定电流、极数、脱扣器类型、整定电流范围、分断能力、动作时间。类型单极、双极和多极。,.,40,图113断路器工作原理图,L1L2L3,主触头,自由脱扣机构,过电流脱扣器,分励脱扣器,热脱扣器,欠电压脱扣器,按钮,负载,L1、L2、L3无电时的断开状态,.,41,L1L2L3,主触头,自由脱扣机构,过电流脱扣器,分励脱扣器,热脱扣器,欠电压脱扣器,按钮,负载,L1、L2、L3有电的断开状态,.,42,L1L2L3,主触头,自由脱扣机构,过电流脱扣器,分励脱扣器,热脱扣器,欠电压脱扣器,按钮,负载,接通状态,.,43,断路器过电流脱扣动作,L1L2L3,主触头,自由脱扣机构,过电流脱扣器,分励脱扣器,热脱扣器,欠电压脱扣器,按钮,运动,负载,.,44,断路器过电流脱扣动作,L1L2L3,主触头,自由脱扣机构,过电流脱扣器,分励脱扣器,热脱扣器,欠电压脱扣器,按钮,脱开,负载,.,45,选择使额定电压、额定电流电路的额定电压、通断能力电路的最大短路电流、场合和保护要求。产品DZ10、DZ15、C45N、S060等。调整：1、过载整定电流使用电流、注意动作时间2、过电流脱扣器整定电流正常尖峰电流3、欠电压脱扣器的额定电压等于主电路额定电压4、级间保护的配合满足系统要求，避免越级跳闸。5、定期复校各脱扣器整定动作值,.,46,图形符号及文字符号如图114。,图1-14断路器的符号,QF,.,47,DZ20断路器,正泰电气NB47S-63脱扣器,.,48,（四）、漏电保护断路器应用防止触电，安装在电表和熔断器后。原理电流互感器作用原理。保护漏电流自动断电。参数额定电压、额定电流、极数、额定漏电动作电流、额定频率、额定漏动作电时间。类型单极、双极和多极。原理图1-15,.,49,原理图如图1-15,图1-15DZL18-20型漏电保护断路器原理图,ab,SBR,TC,C1R1,C2R2,R3,R4,LN,b,a,V,KA,KA,.,50,漏电保护器,.,51,二、熔断器（一）熔断器的用途应用配电线路的严重过载和短路保护。（二）熔断器的结构及工作原理原理通过流过电路的过大电流产生的热效应熔断熔丝（安秒特性曲线）而断开和保护电路。熔断器的安秒特性曲线见图1-18,.,52,图1-18熔断器的安秒特性曲线,0IminI/IN,t,熔断区,正常工作区,过载区,.,53,（三）熔断器的类型与技术参数1、插入式RC1A系列，低压分支电路，民用2、螺旋管式RL6用于机床，RLS2用于整流、晶闸管3、封闭管式RT12有填料、无填料、快速，低压电网4、新型（1）自复式RZ1不能切断电源，与断路器配合使用（2）高分断能力NT应用电气装置、配电设备,.,54,RC1A系列插入式熔断器,RL6系列螺旋式熔断器,RM10系列封闭管式熔断器,NT系列新型熔断器,.,55,（四）熔断器的选择1、类型线路要求、使用场合、安装条件、适用范围；2、额定电压使额定电压线路的额定电压；,.,56,3、额定电流熔体的额定电流与负载相匹配；1）阻性负载熔体额定电流略电路的额定电流；2）电机负载单台电机Ifu（1.52.5）IN多台电机Ifu（1.52.5）INmaxIN式中IN电机额定电流；INmax容量最大的一台电机额定电流；IN其它电机额定电流的总和。3）电容负载设备中熔体的额定电流1.6倍电容额定电流；4）配电系统中主回路熔体的额定电流支路熔体的额定电流,.,57,4、额定分断能力额定分断能力电路中可能最大故障电流5、选择保护特性分支故障时故障点最近处动作熔断器的图形符号及文字符号如图1-19,图1-19熔断器的符号,FU,.,58,总结：应用配电线路的严重过载和短路保护。原理通过流过电路的过大电流产生的热效应熔断熔丝（安秒特性曲线）而断开和保护电路。参数额定电压、额定电流、熔体额定电流、额定分断能力。类型插入式、螺旋管式、封闭管式、自复式、高分断能力。产品RL1A、RLS2、RM10、RT12、RS3、RZ1等等。,.,59,三、主令电器应用在控制系统中专用于发布控制指令电器。（一）控制按钮应用在低压控制电路中用于发布手动控制指令。选择使额定电压、额定电流电路的额定电压、额定电流。结构示意图见图1-20图形符号及文字符号如图1-21,.,60,图1-20按钮结构示意图,.,61,图1-21按钮符号a）常开触点b）常闭触点C）复式触点,SB,a）b）c）,SB,SB,.,62,LA19系列按钮开关,LA18系列按钮开关,.,63,（二）位置开关应用在低压控制电路中，用于实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测。1、行程开关（限位开关）工作利用运动部件碰撞来发出指令。应用运动方向、行程大小、位置保护。选择使额定电压、额定电流电路的额定电压、额定电流。注意复位方式、触点数量等。类型直动、滚动直动、杠杆单、双轮旋转式、滚动摆杆可调式、杠杆可调式，。产品LXW5、LX9、LXK3、LX32、LXW5等等。外形如图1-22图形符号及文字符号如图1-23,.,64,a)单轮旋转式b)双轮旋转式图1-22LX19系列行程开关,行程开关结构示意图,.,65,行程开关,.,66,图1-23行程开关的符号a）常开触点b）常闭触点C）复式触点,a）b）c）,SQ,SQ,SQ,.,67,2、接近开关（无触点行程开关）工作是以不直接接触方式进行控制的一种位置开关。应用高速计数、测速、检测零件尺寸等。特点工作稳定可靠、寿命长、重复定位精度高、适应恶劣的工作环境等。选择工作电压、输出电流、动作距离、重复精度、工作响应频率。注意电源电压额定工作电压、负载电压开关输出电压、负载电流电路的额定电压、额定电流。产品LK14、LK15、LK16等。结构如图1-28图形符号及文字符号如图1-27,.,75,图1-28主令控制器的结构示意图,.,76,LK14系列主令控制器,.,77,2、凸轮控制器工作是一种大型的手动控制器。应用起重设备中直接控制中小型绕线式异步电动机的起动、停止、调速、换向、制动，也适用于有相同要求的电力拖动场合。选择使额定电压、额定电流电路的额定电压、额定电流。产品KT10、KT14、KT15等。结构如图1-29图形符号及文字符号如图1-27,.,78,图1-29凸轮控制器的结构原理图,.,79,KT系列凸轮控制器,.,80,四、接触器应用频繁地接通、断开交直、流电路，实现远距离控制。主要用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器等的交直流主电路。类型交流接触器、直流接触器。,.,81,（一）交流接触器（结构如图1-30）结构：1、电磁机构线圈、动铁心（衔铁）、静铁心。2、触头系统主触头通断主电路；辅助触头用于控制电路、起电气连锁或控制作用。3、灭弧装置纵缝灭弧罩、栅片灭弧结构。4、其它部件反作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧、转动机构、外壳。,.,82,交流接触器工作原理示意图,图1-30CJ10-20型交流接触器,.,83,交流接触器,.,84,（二）直流接触器结构与交流接触器基本相同。不同处铁心结构、线圈形状、触头形状和数量、灭弧方式、吸力特性、故障形式等。（三）接触器的主要技术参数和类型产品：常用交流CJ10、CJ10X、CJX2等常用直流CZ0、CZ18等。,.,85,主要技术参数：1、额定电压主触头的额定电压。交流220V、380V、660V；直流110V、220V、440V。2、额定电流主触头的额定电流。10800A。3、吸引线圈的额定电压。4、机械寿命和电气寿命。5、额定操作频率一般300次/h、600次/h、1200次/h。6、动作值吸合电压、释放电压。吸合电压线圈的额定电压的85；释放电压额定电流的1.14.0倍。,.,94,（2）电压继电器线圈与电路“并”联；匝数多、导线细、阻抗大。欠电压式动作4070的UN。过电压式动作105120的UN。零电压式动作525的UN。（3）中间继电器（电压式）线圈与电路“并”联；触头对数多、容量大（IN510A）、动作灵敏度高。,.,95,2、电磁式继电器的整定（图132）（1）调整弹簧的松紧程度越紧需吸引V、I（2）改变非磁性垫片的厚度越大释放V、I（3）改变初始气隙的大小越大吸引V、I3、电磁式继电器常用型号JL、JT、JZ、3TH、JZC系列电磁器继电图形符号及文字符号如图1-33,.,96,1-线圈2-铁心3-磁轭4-弹簧5-调节螺母6-调节螺钉7-衔铁8-非磁性垫片9-常闭触点10-常开触点图1-32JT3系列直流电磁式继电器结构示意图,.,97,图1-33电磁式继电器的符号a）线圈b）电流线圈c）电压线圈d）触点,KA,a）b）c）d）,KA,KA,KI,I,KI,I,KV,U10kW）起动IST过大，对电路影响大，采用降压起动方法，减少IST。方法定子串电阻（或电抗）、星形三角形换接、自偶变压器、延边三角形。,.,154,1、定子串电阻（或电抗）（图1-49）；2、星形三角形换接（图1-50）；3、自偶变压器（图1-51）；4、延边三角形（图1-52、53）。,.,155,1、定子串电阻降压起动控制线路,图1-49定子串电阻减压起动控制线路,.,156,2、星形三角形换接减压起动控制线路,图1-50三个接触器的星形三角形减压起动控制线路,.,157,3、自偶变压器减压起动控制线路,图1-51自偶变压器减压起动控制线路,.,158,4、延边三角形,图1-52延边三角形起动电动机定子绕组抽头接线方式a)原始状态b)起动状态c)运行状态,.,159,图1-53延边三角形减压起动控制线路,.,160,三、三相绕线转子异步电动机限流起动控制线路特点转子回路可通过滑环外串电阻来达到减小起动电流，提高转子电路功率因数和起动转矩的目的。应用在要求起动转矩较高的场合。1、转子回路串接电阻起动控制线路接法星形平衡、不平衡。原则时间、电流。（图1-54、54补）,.,161,图1-54时间原则控制转子电路串接电阻起动控制线路,.,162,图1-54补电流原则控制转子电路串接电阻起动控制线路,.,163,2、转子回路串频敏变阻器限流起动控制线路,图1-55转子回路串频敏变阻器的控制线路,.,164,四、三相异步电动机的变极调速控制线路特点2/4极双速电动机高、低速运行。应用在机床中。方法改变定子绕组的极对数；改变转子电路中的电阻(绕线式)；变频调速；（图1-56）,.,165,图1-56双速电动机控制线路,2、转子回路串频敏变阻器限流起动控制线路,.,166,五、三相异步电动机的制动控制线路方法电气制动；机械制动。1、反接制动控制线路（理想转速，电枢的反电动势供电电压，电枢电流反向，产生制动转矩。,.,186,二、他励直流电动机的控制线路1、电枢回路串电阻的起动与调速控制线路1）起动前的准备SA-0位QF1、QF2KI2KA、SA（自锁）KT1R1、R2串入主电路。2）起动SA-3位SA1-2KM1M（串R1、R2）KT1KT2（延时）KM2R1（短接）KT2（延时）KM3R2（短接）M（全速）。3）调速SA-1、2位分别串R1和R2、R2（低速）。,.,187,4）保护过载KT1KAKM1、KM2、KM3M。欠电流当励磁断KI2KA。零位（压）SA-0位KA可避免M的自起动。自感电动势V、R吸收回路防止励磁绕组的绝缘击穿。（图1-61）,.,188,图1-61电枢串电阻起动与调速控制线路,.,189,.,190,.,191,.,192,图1-61准备,.,193,图1-61低速,.,194,图1-61中速,.,195,图1-61高速,.,196,2改变励磁电流方向的正、反转控制线路采用KT延时以保证在直流电动机停转后才能反向起动。如图1-62正向起动运行：正向励KTKT+SB2+KM18+KI2+磁JK延时到KM17+KT-正向运行正向停车：KTSB1+KM17-KT+KM18-KI2-n延时到n0同理，反方向运行按SB3，停车按SB1。,.,197,图1-62改变励磁方向的正反向控制线路,.,198,3停车带有能耗制动的正、反向调速控制线路利用改变电枢电流方向实现正反向运行控制线路原理图如图1-634停车带有反接制动的正、反向运行控制线路线路原理图如图1-64,.,199,图1-63带有能耗制动的正反向控制线路a,.,200,图1-63带有能耗制动的正反向控制线路b,.,201,图1-64带有反接制动的正、反向运行控制线路,.,202,一、电气控制分析的内容与要求分析内容：1、设备说明书1）设备的构造，主要技术指标，机械、液压、气动部分的传动方式与工作原理。2）电气传动方式，电机及执行电器的数目，规格型号、安装位置、用途与控制要求。3）了解设备的使用方法，各操作手柄、开关、旋纽、指示装置的布置以及在控制线路中的作用。4）必须清楚地了解与机械、液压部分直接关联的电器（行程开关、电磁阀、电磁离合器、传感器等）的位置、工作状态及与机械、液压部分的关系，在控制中的作用。,第五节电气控制线路分析基础,.,203,2、电气控制原理图是控制线路分析的中心内容。分析电路图时必须与阅读其它技术资料结合起来。通过选用电器元件的技术参数，分析出控制线路的主要参数和技术指标，估算出各部分的电流、电压值，以便在调试或检修中合理地使用仪表。,.,204,3、电气设备的总装接线图分析总装接线图可了解系统的组成分布状况，各部分连接方式，主要电气部件的布置、安装要求，导线和穿线管的规格型号等。4、电器元件布置图与接线图是制造、安装、调试和维护电气设备必需的技术资料。,.,205,二、电气原理图的阅读分析方法原理图阅读分析的基本原则：化整为零、顺腾摸瓜、先主后辅、集零为整、安全保护、全面检查。常用方法是：查线分析法化整为零的原则以某一对象开始从电源开始，自上而下，自左而右，逐一分析其接通断开关系，并区分出主令信号、联锁条件、保护要求。,.,206,1、电气原理图的分析方法与步骤1）分析主电路类型、工作方式，起动、转向、调速、制动等控制要求与保护要求等。2）分析控制电路从电源和主令信号开始，经过逻辑判断，写出控制流程。3）分析辅助电路执行元件的工作状态显示、电源显示、参数测定、照明和故障报警等。4）分析联锁与保护环节。5）分析特殊控制环节计数、检测、晶闸管、调温等6）总体检查集零为整检查整个控制线路。,.,207,2、分析举例C650（1）主要结构和运动形式（2）拖动方式与控制要求1）主电机M1（30kW）2）冷却电机M2（2.2kW）3）快速移动电机M3（0.125kW）4）局部照明、保护、联锁。,.,208,（3）电气控制线路分析1）主电路分析从电源开始2）控制电路分析电源主电机控制正向点动正向起动正向停止制动反向起制动3）整机线路联锁与保护（图1-66P49）,.,209,C650卧式车床电气原理图,.,210,一、主要结构与运动分析主运动主轴带动铣刀的旋转运动；进给运动工作台带动工件的移动或园工作台的旋转运动；辅助运动工作台带动工件在三个方向的快速移动,第六节X62W卧式万能铣床电气控制线路分析,.,211,二、电力拖动方式和控制要求1）主轴与工作台采用单独的笼型异步电动机拖动；2）主轴电动机M1空载起动、正反转；3）主轴有制动；4）工作台三方向由M2拖动进给运动，有正反转，运动间有联锁保证；5）工作台有快速移动电磁铁吸合改变；6）圆工作台与三方向有互锁；7）主轴与进给有机械变速；8）先主轴旋转后进给运动、进给停9）冷却泵由M3拖动；10）主轴电机起停工作台快移动两处控制.,.,212,三、电力控制线路分析1、主轴电路分析（1）M1起、停运行控制由KM3实现；转向由SA5预选；停车反向制动由KM2主触头和KS和R;（2）M2由KM4、KM5实现正、反进给KM6控制快速电磁铁的快、慢运动；（3）M3冷却泵电机由KM1控制。,.,213,2、控制电路分析（1）电源经TC127V；（2）起动停止非变速状态，SQ7不受压，SA5选择转向。起动过程：