电器与可编程控制器2014-6-03

1、总学时：总学时：32学时；课程设计：学时；课程设计：一周一周。上课学时安排：上课学时安排：1、常用低压电器的基本知识；、常用低压电器的基本知识；（建议（建议8学时）学时）2、基本电气控制线路的分析和设计；、基本电气控制线路的分析和设计； （建议（建议10学时）学时）3、西门子、西门子S7-200系列系列PLC的相关知识和应用。的相关知识和应用。（建议（建议22学时）学时）电气控制与可编程序控制器应用技术电气控制与可编程序控制器应用技术 郁汉琪郁汉琪 编著编著.东南大学出版社东南大学出版社.http:/ 低压电器低压电器 了解常用低压电器的结构、功能和用途。了解常用低压电器的结构、功能和用途。

2、掌握常用低压电器的工作原理。掌握常用低压电器的工作原理。 掌握常用低压电器的电工表示符号。掌握常用低压电器的电工表示符号。 应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。低应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。低压电器是电力拖动自动控制系统基本组成元件。压电器是电力拖动自动控制系统基本组成元件。 本章主要介绍几种常用低压电器的用途及电工本章主要介绍几种常用低压电器的用途及电工表示符号。表示符号。主电路主电路：由电动机、（接通、断开、控制电动：由电动机、（接通、断开、控制电动机的）接触器主触点等电器元件组成。（电流机的）接触器主触点等电器元件组成。（电流大）大）控制电路控制电路：由接触器线圈、继电器等电

3、器元件：由接触器线圈、继电器等电器元件组成。（电流小）组成。（电流小）任务：根据给定的指令，依照自动控制系统的任务：根据给定的指令，依照自动控制系统的规律和具体的工艺要求对主电路进行控制。规律和具体的工艺要求对主电路进行控制。 第一节第一节 低压电器的基本知识低压电器的基本知识 电器定义：一种能控制电路的设备。电器定义：一种能控制电路的设备。 低压电器：用于交流低压电器：用于交流1200V、直流、直流1500V以以下的电路中起通断、保护、控制或调节作下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品用的电器产品（U1000VDC/AC）。）。 高压电器：交流高压电器：交流1200V以上、直流以上

4、、直流1500V及及以上。以上。1. 分类分类常用低压电器接触器直流接触器交流接触器继电器电磁式继电器热继电器时间继电器压力继电器速度继电器温度继电器电流继电器电压继电器中间继电器电动式直流电磁式空气阻尼式电子式智能式装置式开启式开关电器刀开关低压断路器行程开关滚动式直动式微动式行程开关螺旋塞式快速式管式其它电器 ：按钮、指示灯等1）按操作方式分）按操作方式分 手动电器：手动电器：通过人力操作而动作的电器。通过人力操作而动作的电器。（如：刀开关、按钮、转换开关）（如：刀开关、按钮、转换开关） 自动电器：自动电器：按照信号或某个物理量的变化按照信号或某个物理量的变化而自动动作的电器。（如：低压断

5、路器、而自动动作的电器。（如：低压断路器、接触器、继电器）接触器、继电器）2）按控制作用分）按控制作用分 执行电器执行电器: 用来完成某种动作或传递功率。用来完成某种动作或传递功率。（如：电磁铁）（如：电磁铁） 控制电器：用来控制电路的通断。控制电器：用来控制电路的通断。 （如：开关、按钮、继电器、接触器）（如：开关、按钮、继电器、接触器） 主令电器：用来控制其它自动电器的动作，以主令电器：用来控制其它自动电器的动作，以发出控制发出控制“指令指令”。（如：按钮、转换开关）（如：按钮、转换开关） 保护电器：用来保护电源、电路及用电设备，保护电器：用来保护电源、电路及用电设备，使它们不致在短路、过

6、载状态下运行，免遭损使它们不致在短路、过载状态下运行，免遭损坏。坏。（如：熔断器、热继电器）（如：熔断器、热继电器）3）按用途分）按用途分 低压配电电器：刀开关、低压断路器、低压配电电器：刀开关、低压断路器、熔断器等。熔断器等。 低压控制电器：接触器、继电器、启动低压控制电器：接触器、继电器、启动器、按钮等。器、按钮等。4）按动作原理）按动作原理 电磁式电器：电磁式电器： 它是根据电磁铁的原理工作它是根据电磁铁的原理工作的。例如：接触器、继电器等。的。例如：接触器、继电器等。 非电磁式电器：非电磁式电器： 它是依靠外力（人力或机械力）它是依靠外力（人力或机械力）或某种非电量的变化而动作的电器。

7、例如：行程或某种非电量的变化而动作的电器。例如：行程开关、按钮、速度继电器、热继电器等。开关、按钮、速度继电器、热继电器等。2. 电磁式低压电器电磁式低压电器 低压电器一般由低压电器一般由感测部分感测部分和和执行部分执行部分组成。组成。 在各种低压电器中，在各种低压电器中，电磁式低压电器电磁式低压电器应用很应用很多，它们结构相似，原理相同。多，它们结构相似，原理相同。电磁式低压电器基本结构电磁式低压电器基本结构（1）电磁系统电磁系统 电磁系统是电磁式电器元件的感受部件，它的作用是电磁系统是电磁式电器元件的感受部件，它的作用是将电磁能转换成为机械能，并带动触点闭合或断开。它通将电磁能转换成为机械

8、能，并带动触点闭合或断开。它通常采用电磁铁的形式，由电磁线圈、静铁心（铁心）、动常采用电磁铁的形式，由电磁线圈、静铁心（铁心）、动铁心（衔铁）等组成，其中动铁心与动触点支架相连。铁心（衔铁）等组成，其中动铁心与动触点支架相连。 （2）触点系统触点系统 触点系统属于执行部件触点系统属于执行部件 。它的作用是通过触点的开、。它的作用是通过触点的开、闭来通、断电路的闭来通、断电路的 。（3）灭弧系统灭弧系统 触点在断开（包括熔体在熔断时）的瞬间，会在触头触点在断开（包括熔体在熔断时）的瞬间，会在触头间隙中产生电弧，对电路和电器有危害，必须使电弧熄灭。间隙中产生电弧，对电路和电器有危害，必须使电弧熄灭

9、。（1）电磁系统）电磁系统 电磁铁的示意图电磁铁的示意图 电磁铁的工作原理电磁铁的工作原理 电磁线圈通电时产生磁场，使动、静铁心磁化互相吸电磁线圈通电时产生磁场，使动、静铁心磁化互相吸引，当动铁心被吸引向静铁心时，与动铁心相连的动触点引，当动铁心被吸引向静铁心时，与动铁心相连的动触点也被拉向静触点，令其闭合接通电路。电磁线圈断电后，也被拉向静触点，令其闭合接通电路。电磁线圈断电后，磁场消失，动铁心在复位弹簧作用下，回到原位，并牵动磁场消失，动铁心在复位弹簧作用下，回到原位，并牵动动、静触点，分断电路。动、静触点，分断电路。 动触点静触点复位弹簧动铁心静铁心电磁线圈（2）触点系统）触点系统 触点

10、接触形式：点接触、线接触、面接触。触点接触形式：点接触、线接触、面接触。 接触电阻接触电阻 理想情况下：触点闭合：接触电阻为零。理想情况下：触点闭合：接触电阻为零。 触点断开：接触电阻无穷大。触点断开：接触电阻无穷大。触点分类：触点分类： 按功能可分为：按功能可分为：主触点主触点和和辅助触点辅助触点。主触点用于接通和。主触点用于接通和分断主电路；辅助触点用于接通和分断二次电路，还能分断主电路；辅助触点用于接通和分断二次电路，还能起互锁和联锁作用。起互锁和联锁作用。 按形状可分为：按形状可分为：桥式触点桥式触点和和指形触点指形触点 。桥式触点又分为。桥式触点又分为点接触桥式触点和面接触桥式触点。

11、点接触桥式触点和面接触桥式触点。 按位置可分为：按位置可分为：静触点静触点和和动触点动触点。静触点固定不动，动。静触点固定不动，动触点能由联杆带着移动触点能由联杆带着移动 。 按其初始位置可分为：按其初始位置可分为：常闭触点常闭触点和和常开触点常开触点。常闭触点。常闭触点（又称动断触点）（又称动断触点）常态时动、静触点是相互闭合的。常态时动、静触点是相互闭合的。常开触点（又称动合触点）常开触点（又称动合触点）常态时动、静触点是分常态时动、静触点是分开的。开的。（3）灭弧系统）灭弧系统 电弧产生：在触点由闭合状态过渡到断开状态的电弧产生：在触点由闭合状态过渡到断开状态的过程中，会在触头间隙中由电

12、子流产生弧状的火过程中，会在触头间隙中由电子流产生弧状的火花，这种由电气原因造成的火花称为电弧。是气花，这种由电气原因造成的火花称为电弧。是气体自持放电形式之一，是一种带电质点的急流。体自持放电形式之一，是一种带电质点的急流。 电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流。和密度很大的电流。v使电路仍然保持导通状态，延迟了电路的开断。使电路仍然保持导通状态，延迟了电路的开断。v会烧损触点，缩短电器的使用寿命。会烧损触点，缩短电器的使用寿命。灭弧方法灭弧方法（P6） 灭弧栅灭弧灭弧栅灭弧 磁吹式灭弧装置磁吹式灭弧装置 灭弧罩灭弧灭弧罩灭弧第

13、二节第二节 接触器接触器 定义：用来自动地接通或断开大电流电路的电器。定义：用来自动地接通或断开大电流电路的电器。 分类：按控制电流性质不同，通常分为交流接触器分类：按控制电流性质不同，通常分为交流接触器和直流接触器两大类和直流接触器两大类 。交流接触器交流接触器 特点：交流线圈、有特点：交流线圈、有短路环短路环、采用双断口触头、采用双断口触头直流接触器直流接触器 特点：直流线圈、滚动指型触头特点：直流线圈、滚动指型触头短路环短路环交流接触器的主要部分是：电磁系统、触点系统、灭弧装置。交流接触器的主要部分是：电磁系统、触点系统、灭弧装置。用于主电路用于主电路流过的大电流流过的大电流(需加灭弧装

14、置需加灭弧装置)用于控制电路用于控制电路流过的小电流流过的小电流(无需加灭弧装置无需加灭弧装置)M3电机电机动作过程动作过程线圈通电线圈通电衔铁被吸合衔铁被吸合触点闭合触点闭合电机接通电机接通电源电源线圈线圈辅助辅助触点触点铁心铁心衔铁衔铁主触点主触点常闭常闭常开常开弹簧弹簧工作原理工作原理 交流接触器有两种工作状态：交流接触器有两种工作状态：得电状态得电状态（动作状态）和（动作状态）和失电状态失电状态（释放状态）。接触（释放状态）。接触器主触点的动触头装在与衔铁相连的绝缘连杆器主触点的动触头装在与衔铁相连的绝缘连杆上，其静触点则固定在壳体上。当线圈得电后，上，其静触点则固定在壳体上。当线圈得

15、电后，线圈产生磁场，使静铁心产生电磁吸力，将衔线圈产生磁场，使静铁心产生电磁吸力，将衔铁吸合。衔铁带动动触点动作，使常闭触点断铁吸合。衔铁带动动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，分断或接通相关电路。当开，常开触点闭合，分断或接通相关电路。当线圈失电时，电磁吸力消失，衔铁在反作用弹线圈失电时，电磁吸力消失，衔铁在反作用弹簧的作用下释放，各触点随之复位。簧的作用下释放，各触点随之复位。简单的接触器控制简单的接触器控制ABCM3刀开关起隔离作用刀开关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 制大电流制大电流接触器主要技术参数接触器主要技术参数指主触头的

16、额定工作电压。指主触头的额定工作电压。 直流有：直流有：24V、48V、110V、220V、440V 交流有：交流有：36V、127V、220V、380V主触头的额定工作电流。主触头的额定工作电流。（1000万次以上）与万次以上）与 （100万次以上）。万次以上）。每小时的操作次数每小时的操作次数 一般：一般：300次次/h、 600次次/h、 1200次次/h型号、含义型号、含义型号、含义型号、含义接触器的选用接触器的选用 类型的选择：类型的选择：根据负载的性质选用直流或交流接触器。根据负载的性质选用直流或交流接触器。 主触头额定电压的选择：主触头额定电压的选择：大于等于主电路工作电压。大于

17、等于主电路工作电压。 主触头额定电流的选择：主触头额定电流的选择：大于等于被控电路额定电流。大于等于被控电路额定电流。 吸引线圈的额定电压与频率：吸引线圈的额定电压与频率：与所控制电路的选用电压、与所控制电路的选用电压、频率相一致。频率相一致。第三节第三节 继电器继电器继电器是一种根据继电器是一种根据电量电量（电流、电压（电流、电压）或）或非电量非电量（时间、速度、温度、压力等）（时间、速度、温度、压力等）的变化自动接通和断开控制电路，以完成控的变化自动接通和断开控制电路，以完成控制或保护任务的电器。制或保护任务的电器。 区别区别继电器分类继电器分类按用途分：按用途分：控制继电器、保护继电器、

18、中间控制继电器、保护继电器、中间 继电器。继电器。按原理分：按原理分：电磁式、感应式、热继电器等。电磁式、感应式、热继电器等。按参数分：按参数分：电流、电压、速度、压力继电器。电流、电压、速度、压力继电器。按动作时间分：按动作时间分：瞬时继电器、延时继电器。瞬时继电器、延时继电器。按输出形式分：按输出形式分：有触点、无触点继电器。有触点、无触点继电器。常用继电器常用继电器常用继电器常用继电器 1、电磁式继电器电磁式继电器 2、时间继电器时间继电器 3、热继电器热继电器 4、速度继电器速度继电器 定义：定义：从线圈通电或断电起，其触头经过一段时从线圈通电或断电起，其触头经过一段时间延时后才动作的

19、继电器。（文字符号：间延时后才动作的继电器。（文字符号：KT）。）。 常用的时间继电器：常用的时间继电器：电磁式、阻尼式、电子式电磁式、阻尼式、电子式（晶体管、数字式）。（晶体管、数字式）。 延时方式：延时方式：通电延时和断电延时。通电延时和断电延时。 +衔铁衔铁断断 电电 式式常闭触头常闭触头断电后断电后延时闭合延时闭合常开触头常开触头断电后断电后延时断开延时断开通通 电电 式式瞬瞬时时动动作作延延时时动动作作常闭触头常闭触头常开触头常开触头常开触头常开触头通电后通电后延时闭合延时闭合常闭触头常闭触头通电后通电后延时断开延时断开JS20系列晶体管式型号系列晶体管式型号长期过载、频繁启动、欠电

20、压、断相运行长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行均会引起过电流。均会引起过电流。热继电器是利用电流的热热继电器是利用电流的热效应原理工作的保护电器，在电路中用作效应原理工作的保护电器，在电路中用作电动机的电动机的过载保护过载保护和和断相保护断相保护。发热元件发热元件杠杆杠杆双金属片双金属片常闭触头常闭触头热元件热元件串联在主电路中串联在主电路中串联在控制电路中串联在控制电路中常闭触头常闭触头FRFR 电动机定子绕组星形接法电动机定子绕组星形接法: 带断相保护和不带断相保护的热继电器均可接在带断相保护和不带断相保护的热继电器均可接在线电路中。线电路中。 电动机定子绕组三角形接法电动机定子绕组三角

21、形接法: *带断相保护接在线电路中。带断相保护接在线电路中。 *不带断相保护热继电器的热元件必须串接在不带断相保护热继电器的热元件必须串接在 电动机每相绕组上。电动机每相绕组上。热继电器接入电动机定子电路方式热继电器接入电动机定子电路方式 用途用途 结构及工作原理结构及工作原理 符号符号a）外形 b）结构图第四节第四节 熔断器熔断器 用途：用途： 主要用作短路保护。主要用作短路保护。 结构：结构： 熔断器主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管两部分熔断器主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管两部分组成。熔体由易熔金属材料铅、锡、锌、银、铜及其合金制成，组成。熔体由易熔金属材料铅、锡、锌、银

22、、铜及其合金制成，通常做成丝状或片状。熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、绝缘钢纸通常做成丝状或片状。熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、绝缘钢纸或玻璃纤维制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。或玻璃纤维制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。 工作原理：工作原理： 熔断器的熔体与被保护的电路串联，当电路正常工作时，熔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。当电路发生短路或严重过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，当电流产生的热量达到熔体载时，熔体中流过很大的故障电流，当电流产生的热量达到熔体的熔点时，熔体熔断切断电路，从而实

23、现保护目的。的熔点时，熔体熔断切断电路，从而实现保护目的。电路符号电路符号FU熔体额定电流熔体额定电流 的选择：的选择：FIstFII216 .113. 频繁起动频繁起动 的电机的电机stFII315.21异步电机的起动电流异步电机的起动电流 Ist=(57) 额定电流额定电流2. 一般电机一般电机LFII（稍大）（稍大）1. 无冲击电流的场合无冲击电流的场合（如电灯、电炉）（如电灯、电炉）安秒特性安秒特性tIF第五节第五节 低压开关与低压断路器低压开关与低压断路器1、开关电器、开关电器 低压开关主要用作隔离、转换以及接通和分断电路。低压开关主要用作隔离、转换以及接通和分断电路。常作为机床电路

24、的电源开关，或用于局部照明电路常作为机床电路的电源开关，或用于局部照明电路的控制及小容量电动机的起动、停止和正反转控制的控制及小容量电动机的起动、停止和正反转控制等。等。 分类：分类：（1）刀开关（2）组合开关（3）自动开关（4）漏电保护器 （1）刀开关）刀开关 用途用途 普通刀开关是一种结构最简单且应用最广泛的手控低压电普通刀开关是一种结构最简单且应用最广泛的手控低压电器，广泛用在照明电路和小容量（器，广泛用在照明电路和小容量（5.5kW）、不频繁起动的动力）、不频繁起动的动力电路的控制电路电路的控制电路中。中。 结构结构 符号符号 注意事项注意事项 刀开关安装时，瓷底应与地面垂直，手柄向上

25、，易于灭弧，刀开关安装时，瓷底应与地面垂直，手柄向上，易于灭弧，不得倒装或平装。倒装时手柄可能因自重落下而引起误合闸，危不得倒装或平装。倒装时手柄可能因自重落下而引起误合闸，危及人身和设备安全。及人身和设备安全。b）双极 c）三极QK QK a）单极 或 QK （2）组合开关）组合开关 定义定义 组合开关又称转换开关，它实质上也是一种特殊刀开组合开关又称转换开关，它实质上也是一种特殊刀开关，只不过一般刀开关的操作手柄是在垂直安装面的平面关，只不过一般刀开关的操作手柄是在垂直安装面的平面内向上或向下转动，而组合开关的操作手柄则是平行于安内向上或向下转动，而组合开关的操作手柄则是平行于安装面的平面

26、内向左或向右转动而已。装面的平面内向左或向右转动而已。 组合开关由数层动、静触片组装在绝缘盒而成的。动触组合开关由数层动、静触片组装在绝缘盒而成的。动触头装在转轴上，用手柄转动转轴使动触片与静触片接通与头装在转轴上，用手柄转动转轴使动触片与静触片接通与断开。可实现多条线路、不同联接方式的转换。断开。可实现多条线路、不同联接方式的转换。 用途用途 转换开关中的弹簧可使动、静触片快速断开，利于熄转换开关中的弹簧可使动、静触片快速断开，利于熄灭电弧。多用在机床电气控制线路中，作为电源的引入开灭电弧。多用在机床电气控制线路中，作为电源的引入开关，一般用于交流关，一般用于交流380V、直流、直流220V

27、，电流，电流100A以下的电以下的电路中做电源开关。也可以用作不频繁地接通和断开电路、路中做电源开关。也可以用作不频繁地接通和断开电路、换接电源和负载以及控制换接电源和负载以及控制5KW以下的小容量电动机的正反以下的小容量电动机的正反转和星三角起动等。转和星三角起动等。M3b b、组合开关符号：组合开关符号：组合开关结构组合开关结构a) b)图1-9组合开关的结构图a）外形图 b）内部结构1手柄 2转轴 3弹簧 4凸轮 5绝缘垫板6动触头 7静触头 8绝缘方轴 9接线柱 用途用途 它集控制和多种保护功能于一身，除能完成接它集控制和多种保护功能于一身，除能完成接通和分断电路外，还能对电路或电气设

28、备发生的通和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短短路、过载、失压路、过载、失压等故障进行保护。等故障进行保护。 符号符号QF (自动开关自动开关)锁钩锁钩主触头主触头手动闭合手动闭合 电磁电磁 脱扣器脱扣器 欠压欠压 脱扣器脱扣器衔铁释放衔铁释放连杆装置连杆装置释放弹簧释放弹簧 脱扣器是自动开关的主要保护装置，脱扣器是自动开关的主要保护装置，包括包括电磁脱扣器电磁脱扣器（作短路保护）、（作短路保护）、热脱热脱扣器扣器（作过载保护）、（作过载保护）、欠压脱扣器欠压脱扣器（作（作失压保护）失压保护）以及由电磁和热脱扣器组合以及由电磁和热脱扣器组合而成的复式脱扣器等种类。电磁脱扣器而成的复式脱扣

29、器等种类。电磁脱扣器的线圈串联在主电路中，若电路或设备的线圈串联在主电路中，若电路或设备短路，主电路电流增大，线圈磁场增强，短路，主电路电流增大，线圈磁场增强，吸动衔铁，使操作机构动作，断开主触吸动衔铁，使操作机构动作，断开主触头，分断主电路而起到短路保护作用。头，分断主电路而起到短路保护作用。电磁脱扣器有调节螺钉，可以根据用电电磁脱扣器有调节螺钉，可以根据用电设备容量和使用条件手动调节脱扣器动设备容量和使用条件手动调节脱扣器动作电流的大小。作电流的大小。 热脱扣器是一个双金属片热继电器。热脱扣器是一个双金属片热继电器。它的发热元件串联在主电路中。当电路它的发热元件串联在主电路中。当电路过载时

30、，过载电流使发热元件温度升高，过载时，过载电流使发热元件温度升高，双金属片受热弯曲，顶动自动操作机构双金属片受热弯曲，顶动自动操作机构动作，断开主触头，切断主电路而起过动作，断开主触头，切断主电路而起过载保护作用。载保护作用。 用途用途 它集控制和多种保护功能于一身，除能完成接通和分断电路外，还能对电它集控制和多种保护功能于一身，除能完成接通和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短路、过载、失压等。路或电气设备发生的短路、过载、失压等。 原理图原理图 工作原理工作原理 当正常工作时，不论三相负载是否平衡，通过零序电流互感器主电路的三当正常工作时，不论三相负载是否平衡，通过零序电流互感器主电路

31、的三相电流相量之和基本等于零，故其二次绕组中无感应电动势产生，漏电保护器相电流相量之和基本等于零，故其二次绕组中无感应电动势产生，漏电保护器工作于闭合状态。如果发生漏电或触电事故，三相电流之和便不再等于零，而工作于闭合状态。如果发生漏电或触电事故，三相电流之和便不再等于零，而等于某一电流值等于某一电流值Is。Is会通过人体、大地、变压器中性点形成回路，这样零序会通过人体、大地、变压器中性点形成回路，这样零序电流互感器二次侧产生与电流互感器二次侧产生与Is对应的感应电动势，加到脱扣器上，当对应的感应电动势，加到脱扣器上，当Is达到一定达到一定值时，脱扣器动作，推动主开关的锁扣，分断主电路。值时，

32、脱扣器动作，推动主开关的锁扣，分断主电路。第六节第六节 主令电器主令电器 主令电器是指在电气自动控制系统中用来发主令电器是指在电气自动控制系统中用来发出信号指令的电器。它的信号指令将通过继电器、出信号指令的电器。它的信号指令将通过继电器、接触器和其它电器的动作，接通和分断被控制电接触器和其它电器的动作，接通和分断被控制电路，以实现对电动机和其它生产机械的远距离控路，以实现对电动机和其它生产机械的远距离控制。制。 分类：分类：（1）按钮（2）行程开关（3）万能转换开关（手动控制电器）（手动控制电器） 用途用途 按钮常用于接通和断开控制电路。它只能短时按钮常用于接通和断开控制电路。它只能短时接通或

33、分断接通或分断5A以下的小电流电路，向其它电器发出以下的小电流电路，向其它电器发出指令性的电信号，控制其它电器动作。由于按钮载指令性的电信号，控制其它电器动作。由于按钮载流量小，不能直接用于控制主电路的通断流量小，不能直接用于控制主电路的通断。 结构及工作原理(b) 结构结构按钮的外形图和结构：按钮的外形图和结构：按钮开关的外形和符号按钮开关的外形和符号(a) 外形图外形图常闭触头常闭触头复位弹簧复位弹簧支柱连杆支柱连杆常闭静触头常闭静触头桥式静触头桥式静触头常开静触头常开静触头外壳外壳4SBSBSB结结构构符符号号名名称称常闭按钮常闭按钮( (停止按钮停止按钮) )常开按钮常开按钮( (起动

34、按钮起动按钮) )复合按钮复合按钮1234123按钮帽按钮帽在按下按钮帽令在按下按钮帽令其动作时，首先其动作时，首先断开常闭触头，断开常闭触头，再通过一定行程再通过一定行程后才接通常开触后才接通常开触头；松开按钮帽头；松开按钮帽时，复位弹簧先时，复位弹簧先将常开触头分断，将常开触头分断，通过一定行程后通过一定行程后常闭触头才闭合。常闭触头才闭合。 选择使用时应从使用场合、所需触头数及按钮选择使用时应从使用场合、所需触头数及按钮帽的颜色等因素考虑。帽的颜色等因素考虑。 控制：一般控制：一般“绿色绿色”表示表示起动起动，“红色红色”表示表示停止停止， “黑色黑色”表示表示点动点动，“蓝色蓝色”表示

35、表示复位复位。 状态：状态： “绿色绿色”表示运行、安全，表示运行、安全，“红色红色”表示大表示大故障，故障，“黄色黄色”表示小故障。表示小故障。（2）行程开关）行程开关 用途用途 行程开关又称限位开关或位置开关，它利用行程开关又称限位开关或位置开关，它利用生产机械运动部件的碰撞，使其内部触头动作，分生产机械运动部件的碰撞，使其内部触头动作，分断或切换电路，从而实现生产机械的自动往复控制断或切换电路，从而实现生产机械的自动往复控制或限位保护或限位保护 结构结构 结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。常开触头：常开触头：常闭触头：常闭触头：（3）万能转换开关

36、）万能转换开关 用途用途 具有更多操作位置和触头、能够接多个电路的具有更多操作位置和触头、能够接多个电路的一种手动控制电器。由于它的档位多、触头多，可一种手动控制电器。由于它的档位多、触头多，可控制多个电路，能适应复杂线路的要求。控制多个电路，能适应复杂线路的要求。 结构结构 符号符号万能转换开关的符号及触头通断表万能转换开关的符号及触头通断表习题习题接触器的主要结构有哪些？交流接触器和直流接触器如何接触器的主要结构有哪些？交流接触器和直流接触器如何区分？区分？在电动机的控制电路中，热继电器与熔断器各起什么作用？在电动机的控制电路中，热继电器与熔断器各起什么作用？两者能否相互替换？为什么？两者

37、能否相互替换？为什么？中间继电器的作用是什么？中间继电器与接触器有何异同？中间继电器的作用是什么？中间继电器与接触器有何异同？低压断路器具有哪些脱扣装置？分别说明其功能。低压断路器具有哪些脱扣装置？分别说明其功能。第二章第二章 电气控制系统基本控制电路电气控制系统基本控制电路1. 掌握自锁、联锁的作用和方法。掌握自锁、联锁的作用和方法。2. 掌握过载、短路和失压保护的作用和方法。掌握过载、短路和失压保护的作用和方法。3. 掌握常用基本控制环节的组成、作用和工作过程掌握常用基本控制环节的组成、作用和工作过程（如电机启动、停车、正反转等控制）（如电机启动、停车、正反转等控制） 。4. 能读懂简单的

38、控制电路原理图、能设计简单的控能读懂简单的控制电路原理图、能设计简单的控制电路。制电路。 电气图的符号电气图的符号 为了表达电气控制系统的设计意图，便于分析为了表达电气控制系统的设计意图，便于分析系统工作原理、安装、调试和检修控制系统，必系统工作原理、安装、调试和检修控制系统，必须采用统一的图形符号和文字符号来表达。须采用统一的图形符号和文字符号来表达。 P43 v电气控制图的分类：电气控制图的分类： 电气原理图电气原理图电气元件布置图电气元件布置图电气安装接线图电气安装接线图 电气控制图的绘制规则电气控制图的绘制规则 电气图的读图方法电气图的读图方法按国家标准规定的电工图形符号和文字符号画图

39、。按国家标准规定的电工图形符号和文字符号画图。原理图一般分主电路和辅助电路两部分原理图一般分主电路和辅助电路两部分：主电路主电路就是从电就是从电源到电动机大电流通过的路径。源到电动机大电流通过的路径。辅助电路辅助电路包括控制电路、包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等，照明电路、信号电路及保护电路等，(由继电器和接触器由继电器和接触器的线圈、继电器的触头、接触器的辅助触头、按钮、照明的线圈、继电器的触头、接触器的辅助触头、按钮、照明灯、信号灯、控制变压器等电器元件组成灯、信号灯、控制变压器等电器元件组成)。 控制系统内的全部电机控制系统内的全部电机、电器和其它器械的、电器和其它器械的带电

40、部件带电部件，都都应应在原理图中在原理图中表示出来表示出来。而与。而与电路无关的部件电路无关的部件(如铁心、如铁心、支架、弹簧等支架、弹簧等) 在控制电路中在控制电路中不画出不画出。属同一电器元件的不同部分属同一电器元件的不同部分(如接触器的线圈和触头如接触器的线圈和触头)按其按其功能和所接电路的不同分别画在不同的电路中，但功能和所接电路的不同分别画在不同的电路中，但必须标必须标注相同的文字符号。注相同的文字符号。所有电器的图形符号，都按所有电器的图形符号，都按没有通电、无外力作用下没有通电、无外力作用下的开闭状态绘制。的开闭状态绘制。（例如，继电器、接触器的触头，（例如，继电器、接触器的触头

41、，按吸引线圈不通电状态画；万能转换开关按手柄处于按吸引线圈不通电状态画；万能转换开关按手柄处于零位时的状态画；按钮、行程开关的触头按不受外力零位时的状态画；按钮、行程开关的触头按不受外力作用时的状态画等）。作用时的状态画等）。电气元件应按功能布置，电气元件应按功能布置，并尽可能按水平顺序排列，并尽可能按水平顺序排列，其布局顺序应该是从上到下，从左到右。电路垂直布其布局顺序应该是从上到下，从左到右。电路垂直布置时，类似项目宜横向对齐；水平布置时，类似项目置时，类似项目宜横向对齐；水平布置时，类似项目应纵向对齐。应纵向对齐。 电气原理图中，电气原理图中，有直接联系的交叉导线连接点，要用有直接联系的

42、交叉导线连接点，要用黑圆点表示；无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆黑圆点表示；无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点。点。使控制电路简单，电器元件少，而且工作又要准使控制电路简单，电器元件少，而且工作又要准 确可靠确可靠 ；(2) 尽可能避免多个电器元件依次动作才能接通另一尽可能避免多个电器元件依次动作才能接通另一 个电器的控制电路；个电器的控制电路；(3) 必须保证每个线圈的额定电压，不能将两个线圈必须保证每个线圈的额定电压，不能将两个线圈 串联。串联。机床系统控制电路图机床系统控制电路图 主电路分析主电路分析 控制电路分析控制电路分析 辅助电路分析辅助电路分析 联锁和保护环节分析联锁和保护环

43、节分析 总体检查总体检查SB1SB2 25421主主电电路路控制电路控制电路SB1KMSB2FRKM FRKMFUQS3M.熔断器熔断器热继电器热继电器发热元件发热元件开关开关接触器接触器主触头主触头起动按钮起动按钮停止按钮停止按钮接触器接触器线圈线圈接触器接触器辅助触头辅助触头热继电器热继电器动断触头动断触头.通电通电转动转动KM3M自锁自锁.通电通电KM转动转动3M转动转动 .通电通电3MKM线圈断电线圈断电电动机停转。电动机停转。KM辅助触头断开，取消自锁。辅助触头断开，取消自锁。主触头（主触头（KM）断开）断开SB1KMKM3M.是在电机工作时，若因负载过重而使电流增是在电机工作时，若

44、因负载过重而使电流增大，但又比短路电流小。此时熔断器起不了保护作用，应大，但又比短路电流小。此时熔断器起不了保护作用，应进行过载保护进行过载保护返回返回触头（触头（KM）打开）打开松开按钮松开按钮线圈（线圈（KM）断电）断电 电机停转。电机停转。触头（触头（KM）闭合）闭合按下按钮按下按钮（SB） 线圈（线圈（KM）通电）通电电机转动；电机转动；3M.(1) 使接触器线圈使接触器线圈KM通电通电；(2) 使线圈使线圈KM不能自锁不能自锁。SB3复合按钮复合按钮控制控制关系关系SB2：连续运行：连续运行SB3：点动：点动方法一：方法一：加复合按钮加复合按钮SB3实现点动实现点动SB3断开断开该电

45、路缺点：动作不够可靠。该电路缺点：动作不够可靠。M3AB CKMFUSBKASB1KASB2KHKMKA方法二：加中间继电器（方法二：加中间继电器（KA）点动点动+连续运行连续运行控制规律：控制规律： 以下以下控制电路能否实现即能点动、控制电路能否实现即能点动、又能连续运行又能连续运行 思考思考不能点动！不能点动！KMSB1KMSB2KHSBQS.1.M13这样的顺序控这样的顺序控制是否合理？制是否合理？M23思考思考SBSBFR1FR2SBFR1 例：例：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在由一

46、套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：起动时起动时: M1起动后起动后 M2才能起动；才能起动；停车时停车时: M2停车后停车后M1才能停车。应如何实现控制？才能停车。应如何实现控制？SBFR2断开断开断开断开工作过程工作过程3MFRFU.FRQ.通电通电断开断开断电断电闭合闭合KMFKMFKMF通电通电闭合闭合闭合闭合联锁的联锁的控制规律控制规律当要求甲接触器工作时，乙接触器就不能工当要求甲接触器工作时，乙接触器就不能工作，作，此时应在乙接触器的线圈电路中串入甲此时应在乙接触器的线圈电路中串入甲接触器的常

47、闭触头接触器的常闭触头。当要求甲接触器工作时乙接触器不能工作，当要求甲接触器工作时乙接触器不能工作，而乙接触器工作时甲接触器不能工作，而乙接触器工作时甲接触器不能工作，此时此时应在两个接触器的线圈电路中互串入对方的应在两个接触器的线圈电路中互串入对方的常闭触头常闭触头。3MFUQ.FRKMR改错改错 工作原理工作原理 对于正常运行为三角对于正常运行为三角形接法的电动机，在启动形接法的电动机，在启动时，定子绕组先接成星形，时，定子绕组先接成星形，当转速上升到接近额定转当转速上升到接近额定转速时，再改成三角形接法。速时，再改成三角形接法。 KM3为星形连接接触器，为星形连接接触器，KM2为三角形连

48、接接触器。为三角形连接接触器。FU.SB1SB2FR常开延时闭合常开延时闭合常闭延时断开常闭延时断开.SB1SB2FR常闭断开常闭断开.SB1SB2FR常闭断开常闭断开工作过程工作过程整流电路整流电路断电延时断开断电延时断开.3MFRKM1QFU1断电延时断电延时继电器继电器SB1KM1SB2FRKM1KTKTKM1KM2.KM2FU2通通电电通通电电断断电电SB1KM1SB2FRKM1KTKTKM1KM2通通电电通通电电断断电电SB1KM1SB2FRKM1KTKTKM1KM2按按SB1KM1主触头断开主触头断开常开断开常开断开常闭闭合常闭闭合断断电电通通电电通通电电断断电电SB1KM1SB2

49、FRKM1KTKTKM1KM2断断电电通通电电断断电电按按SB1KM1主触头断开主触头断开KM1常闭闭合常闭闭合KM1常开断开常开断开通通电电通通电电通通电电SB1KM1SB2FRKM1KTKTKM1KM2断断电电断断电电按按SB1KM1主触头断开主触头断开常闭闭合常闭闭合常开断开常开断开断断电电KMRM3ABCKMFFUQSKH限位开关限位开关 行程控制实质为电机的正反行程控制实质为电机的正反转控制，只是在行程的终端要转控制，只是在行程的终端要加限位开关。加限位开关。行程控制电路（行程控制电路（I I） 控制回路控制回路KMFKHKMRSB1KMFSB2STASB3STBKMRKMRKMF限

50、位开关限位开关正程正程限位开关限位开关STASTB逆程逆程至右极端位置撞开至右极端位置撞开STA 动作过程动作过程SB2 正向运行正向运行电机停车电机停车（反向运行同样分析）（反向运行同样分析）STASTB电机电机正程正程逆程逆程行程控制行程控制(II) -(II) -自动自动往复运动往复运动12KMF断电断电例例(1)(1)-运料小车的控制运料小车的控制设计一个运料小车控制电路，同时满足以下要求：设计一个运料小车控制电路，同时满足以下要求： 1. 小车启动后，前进到小车启动后，前进到A地。然后做以下往复运动：地。然后做以下往复运动： 到到A地后停地后停2分钟等待装料，然后自动走向分钟等待装料

51、，然后自动走向B。 到到B地后停地后停2分钟等待卸料，然后自动走向分钟等待卸料，然后自动走向A。 2. 有过载和短路保护。有过载和短路保护。 3. 小车可停在任意位置。小车可停在任意位置。 正程正程逆程逆程电机电机BA2.72.7 控制电路综合举例控制电路综合举例运料小车控制电路运料小车控制电路M3A BCKMFFUQ SKHKMRSTa 、STb 为为A、B 两端的限位开关两端的限位开关 KTa 、KTb 为为 两个时间继电器两个时间继电器 主回路主回路KMFKMFKMRSBFSB1STaSTaKTaSTbKTbKMRKMRKMFSTbKTaKTbSBR该电路的问题：小车在两极端位置不能停该

52、电路的问题：小车在两极端位置不能停车。车。动作过程动作过程SBFKMF小车正向运行小车正向运行至至A端端撞撞STa KTa 延时延时2分钟分钟KMR 小车小车反向运行反向运行至至B端端撞撞STb KTb 延时延时2分钟分钟KMF 小车正小车正向运行向运行如此往如此往反运行。反运行。KHKMFKMFKMRSBFSB1STaSTaKTaSTbKTbKMRKMRKMFSTbKTaKTbSBR加中间继电器加中间继电器（KA）实现实现任意位置停车的要求任意位置停车的要求KMFKMFSBFKMRKHSTaSTaKTaSTbKTbKMRKTaKMRKMFSTbKTbSB1SB2KAKASBR-工作台位置控制

53、工作台位置控制控制电路综合举例：控制电路综合举例：例例(2)(2)起动后工作台控制要求：起动后工作台控制要求： (1) 运动部件运动部件A从从1到到2 (2)运动部件运动部件B从从3到到4(3)运动部件运动部件A从从2回到回到1(4)运动部件运动部件B从从4回到回到3自动循环自动循环BM1AM2ST3ST4ST2ST11234工作台位置控制电路工作台位置控制电路(1)根据动作顺序根据动作顺序 设计控制电路。设计控制电路。(2)检查有无互锁。检查有无互锁。(3)检查能否正确检查能否正确 启动启动 、停车。、停车。设计步骤：设计步骤：KHKMAFST4KMBRST2KMBFKMBRKMAFST4K

54、MAFST1KMARKMBFST1KMBRST3KMBFKMAFSB1SB2KMARST2ST3工作台位置控制电路工作台位置控制电路KHST4KMBRST2KMBFKMBRKMAFST4KMAFST1KMARKMBFST1KMBRST3KMBFKMAFSB1KMAFSB2KMARST2ST3 该电路有何该电路有何问题？问题？小车若在小车若在1、2、3、4规定的位置时，不能规定的位置时，不能正常停车。正常停车。电路的改进方法同前：电路的改进方法同前：KHKHST4KMBRST2KMBFKMBRKMAFST4KMAFST1KMARKMBFST1KMBRST3KMBFKMAFKMAFSB2KMARS

55、T2ST3SB1SB3KAKAKA加中间继电器（加中间继电器（KA） 继电器、接触器控制电路读图和设计中应注意的问题：继电器、接触器控制电路读图和设计中应注意的问题：1、首先了解工艺过程及控制要求；、首先了解工艺过程及控制要求；2、搞清控制系统中各电机、电器的作用以及它们的、搞清控制系统中各电机、电器的作用以及它们的 控制关系；控制关系；3、主电路、控制电路分开主电路、控制电路分开阅读或设计；阅读或设计；4、控制电路中，根据控制要求按、控制电路中，根据控制要求按自上而下自上而下、自左而自左而 右右的顺序进行读图或设计；的顺序进行读图或设计；5、同一个电器同一个电器的所有线圈、触头不论在什么位置

56、都的所有线圈、触头不论在什么位置都 叫相同的名字叫相同的名字；6、原理图上所有电器，必须按国家、原理图上所有电器，必须按国家统一符号统一符号标注，标注， 且均按且均按未通电状态未通电状态表示；表示；7、继电器、接触器的、继电器、接触器的线圈只能并联，不能串联线圈只能并联，不能串联；8、控制顺序只能由控制电路实现，不能由主电路实现。、控制顺序只能由控制电路实现，不能由主电路实现。习题习题笼型异步电动机降压起动控制方式有哪几种？分别画出它们的控制笼型异步电动机降压起动控制方式有哪几种？分别画出它们的控制线路图（包括主电路图和必要的保护环节）。线路图（包括主电路图和必要的保护环节）。笼型异步电动机常

57、用的电气制动方式有哪几种？画出它们的控制线笼型异步电动机常用的电气制动方式有哪几种？画出它们的控制线路图（包括主电路图和必要的保护环节）。路图（包括主电路图和必要的保护环节）。设计控制一台电动机正反转的电气控制电路。要求：设计控制一台电动机正反转的电气控制电路。要求： （1）可正反转；）可正反转； （2）有短路和过载保护。）有短路和过载保护。 （3） 画出主电路和控制电路。画出主电路和控制电路。4. 什么叫自锁？试设计一简单带自锁的电机起动与停止控制电路什么叫自锁？试设计一简单带自锁的电机起动与停止控制电路 ？什？什么叫互锁？有几种形式？么叫互锁？有几种形式？ 5. 设计一控制线路，实现异步电

58、动机点动、连续运行的混合控制线路。设计一控制线路，实现异步电动机点动、连续运行的混合控制线路。第三章第三章 可编程控制器可编程控制器1.1 PLC的定义的定义1.2 PLC的结构和工作原理基本组成的结构和工作原理基本组成1.3 PLC的工作方式的工作方式1.4 PLC的主要性能指标的主要性能指标1.5 PLC的优点的优点1.6 PLC的应用的应用 1968年年 美国通用汽车公司提出的美国通用汽车公司提出的替代继替代继电器电器控制系统的新型控制器的控制系统的新型控制器的十项指标十项指标：1） 编程简单、现场可编程简单、现场可修改程序；修改程序；2）维护方便、采用插）维护方便、采用插件式结构；件式

59、结构；3）可靠性高于继电器）可靠性高于继电器控制系统；控制系统；4）体积小于继电器控）体积小于继电器控制系统；制系统；5）数据可以直接送入）数据可以直接送入计算机；计算机；6）成本可与继电器系）成本可与继电器系统竞争；统竞争；7）输入可为市电；）输入可为市电；8）输出可为市电，能）输出可为市电，能直接驱动电磁阀、交直接驱动电磁阀、交流接触器等；流接触器等；9）通用性强、易于扩）通用性强、易于扩展；展；10）用户存储器大于）用户存储器大于4K。PLC 是一种专门用于工业控制的计算机。是一种专门用于工业控制的计算机。 早期的早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。是用来替代继电器、接触器控制的

60、。它主要用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，它主要用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，被称为可编程逻辑控制器被称为可编程逻辑控制器（Programmable logic controller，略写略写 PLC ) 随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为为可编程控制器可编程控制器（Programmable controller，略写略写PC)。为区别于。为区别于Personal Computer (PC)，故沿用，故沿用PLC 这个略写。这个略写。1.1 什