汽车PLC 第一章

1、 第1章 继电-接触器控制系统 河南工业大学继续教育学院授 课 教 案 首 页课程名称PLC原理及应用任课教师专业课次1授课题目第1章 继电-接触器控制系统 (一)教学重点1、低压断路器的工作原理2、交流接触器的工作原理3、固态继电器的工作原理4、各种继电器的原理图和电气符号5、各种开关的电气符号教学难点1、各种继电器的工作原理2、各种继电器的原理图和符号教具及参考资料PPT 现代电器控制及PLC应用技术 王永华 北京航空航天大学出版社 检查签字：第1章 继电-接触器控制系统 (一)一、引入： 在机械化生产中，任何生产过程最终都落实在对生产机械个零件的 动作的时间和空间上。对电机的控制，最常见

2、的控制方式，就是继电接触器，下面我们一起来学习。二、新课：继电接触器控制是一门重要的控制技术，尤其在工业电气自动化、电力拖动等控制领域中应用得十分广泛。在自动化生产线、各种功能的机械手和机床等设备的自动控制过程中大多以电动机作为动力。其中以各种有触点的继电器、接触器、行程开关等自动控制电器组成的控制线路称为继电接触器控制方式。1.1 常用低压电器电器定义：电器是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现电路或非电对象的切换、控制、保护、检测，变换和调节用的电气设备。 简言之，电器就是一种能控制电的工具。低压电器：用于交流1200V、直流1500V级

3、以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。常用低压电器：开关电器、熔断器、接触器、继电器、主令电器等 。1.1.1 开关电器开关电器广泛应用于配电系统和拖动控制系统，用做电源的隔离、电气设备的保护和控制。常用的开关电器有刀开关和低压断路器。刀开关图形及文字符号 ：HK2系列刀开关的结构和外形图 低压断路器 定义：又称自动空气断路器或称自动空气开关,是一种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。 分类：单极、双极、三极、四极四种 。作用：可用于电源电路、照明电路、电动机主电路的分合及保护等 。品种 ：品种繁多，典型产品有DZ10系列、DZ20系列、3VE系列、DZ

4、47-63系列等 。选用：参照生产厂家产品样本介绍的技术参数进行。1-分闸弹簧2-主触头3-传动杆4-锁扣5-轴6-过电流脱扣器 7-热脱扣器8-欠压失压脱扣器 9-分励脱扣器工作原理 ：DZ47-63系列低压断路器图 断路器图形及文字符号 9 （1）额定电压 断路器长期工作时的允许电压。（2）额定电流 脱扣器允许长期通过的电流。如果电路中通过的电流大于额定电流一定数量时，脱扣器动作，断开主触点。（3）壳架等级额定电流 壳架中能安装的最大脱扣器的额定电流。（4）通断能力 能够接通和分断短路电流的能力。 （5）保护特性 断路器动作时间与动作电流的函数曲线。 主要技术参数 ：1.1.2 熔断器熔断

5、器是一种应用广泛简单有效的保护电器之一。组成：熔断器主要由熔体和绝缘底座组成。 作用原理：其主体是低熔点的金属丝或金属薄片制成的熔体，串联在被保护的电路中。在正常情况下，熔体相当于一根导线，当发生短路或过载时熔体因过热熔化而切断电路，从而保护电器设备的安全。选用：熔断器对轻度过载反应迟钝，一般只能作短路保护用。RL1、RT18熔断器 熔断器图形及文字符号 常用熔体的安秒特性熔体通过电流/A 1.25I 1.6IN 1.8IN 2IN 2.5IN 3IN 4IN 8IN 熔断时间/s 360012004084.52.51主要技术参数 ：（1）额定电压 熔断器长期工作时能够正常工作的电压。（2）额

6、定电流 熔断器长期工作时允许通过的最大电流。熔断器一般是起保护作用的，负载正常工作时，电流是基本不变的，熔断器的熔体要根据负载的额定电流进行选择，只有选择合适的熔体，才能起到保护电路的作用。（3）极限分断能力 熔断器在规定的额定电压下能够分断的最大电流值。它取决于熔断器的灭弧能力，与熔体的额定电流无关。1.1.3 接触器定义：用来自动地接通或断开大电流电路的电器。分类：交流接触器、直流接触器。组成：（1）电磁系统（2）触头系统（3）灭弧室 （4）其他部分接触器结构及工作原理 ：接触器的线圈和静铁芯固定不动，当线圈得电时，铁芯线圈产生电磁吸力，将动铁芯吸合，由于动触头与铁芯固定在同一根轴上的，因

7、此动铁芯带动动触头运动，与静触头接触，使电路接通。当线圈断电时，吸力消失，动铁芯依靠反作用弹簧的作用而复位，动触头断开，电路被切断。主要技术参数 ： 接触器的主要技术参数有极数和电流种类、额定工作电压、额定工作电流（或额定控制功率）、线圈额定电压、线圈的起动功率和吸持功率、额定通断能力、允许操作频率、机械寿命和电寿命、使用类别等。 交流接触器图 接触器图形及文字符号 接触器的选择 ：（1）接触器的类型 根据电路中负载电流的种类进行选择。交流负载应选用交流接触器，直流负载应选择直流接触器。（2）额定工作电压 接触器的额定工作电压应等于或大于负载的额定电压。（3）额定工作电流 被选用的接触器的额定

8、工作电流应不小于负载电路的额定电流。（4）线圈工作电压和辅助触头容量 如果控制线路比较简单，所用接触器的数量较少，则交流接触器的线圈电压一般直接选用380V或220V。如果控制线路比较复杂，使用的电器又比较多，为了安全起见，线圈额定电压可选低一些。1.1.4 继电器定义：继电器是一种根据电量（电压、电流等）或非电量（温度、时间、转速等）的变化使触点动作，接通或断开控制回路，以实现自动控制和保护的电器。组成 ：继电器一般由感测机构、中间机构和执行机构三个基本部分组成 。与接触器的区别继电器：一般用于控制回路中，控制小电流电路，触点额定电流一般不大于5A，所以不加灭弧装置。接触器：一般用于主回路中

9、，控制大电流电路，主触点额定电流一般不小于5A，需加灭弧装置。其次，接触器一般只能对电压的变化作出反应，而各种继电器可以在相应的各种电量或非电量作用下动作。分类：用途分：控制继电器、保护继电器。原理分：电磁式、感应式、热继电器、机械式、电动式和电子式等。参数分：电流、电压、时间、速度、压力等 。动作时间分：瞬时、延时。输出形式分：有触点、无触点。电磁式继电器 定义：电磁式继电器是以电磁力为驱动力的继电器，是自动控制电路中用得最多的一种继电器。组成 ：继电器一般由感测机构、中间机构和执行机构三个基本部分组成 。分类：主要可分为电流继电器、电压继电器、中间继电器。 电磁式继电器的结构与工作原理 与

10、接触器动作原理基本相同 。电流继电器：线圈串联在被测量的电路中，以反映电路电流的变化。线圈匝数少、线径粗、线圈阻抗小。 电压继电器是根据线圈两端电压大小而接通或断开的继电器。线圈匝数多、线径细、线圈阻抗大，并联在电路中。中间继电器在结构上是一个电压继电器，但它的触点数多、触点容量大 。继电特性 K= x1/ x2称为继电器的返回系数，K值恒小于1。电磁式继电器的主要参数 （1）灵敏度 （2）额定电压和额定电流（3）吸合电压或吸合电流（4）释放电压或释放电流（5）返回系数（6）吸合时间和释放时间（7）整定值电磁式继电器的选择 （1）先了解必要的条件，控制电路的电源电压，能提供的最大电流；被控制电

11、路中的电压和电流；被控电路需要几组、什么形式的触点。选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。（2）确定使用条件后，可查找相关资料，确定需要继电器的型号和规格。（3）注意控制柜的容积，若用于一般用途，除考虑控制柜容积外，小型继电器主要考虑安装布局。（4）要注意交流与直流之分。电流继电器 继电器图形及文字符号 电压继电器 小型继电器 时间继电器 定义：感测机构在感受外界信号后，经过一段时间才能使执行机构动作的继电器，称为时间继电器。 分类：主要有空气阻尼式、电动式、晶体管式及直流电磁式等几大类。延时方式有通电延时和断电延时两种。 时间继电器图形及文字符号 （a）线圈一般符号（b）通电

12、延时线圈 （c）断电延时线圈（d）瞬动动合触点（e）瞬动动断触点（f）延时闭合动合触点（g）延时断开动断触点（h）延时断开动合触点（i）延时闭合动断触点热继电器 热继电器是一种具有反时限过载保护特性的过电流继电器，广泛用于电动机的过载保护，也可以用于其它电气设备的过载保护。热继电器主要由感温元件（或称热元件）、触头系统、动作机构、复位按钮、电流调节装置、温度补偿元件等组成。感温元件由双金属片及绕在双金属片外面的电阻丝组成。双金属片是由两种膨胀系数不同的金属以机械碾压的方式而成为一体的。 热继电器的结构和工作原理 1-主双金属片 2-电阻丝 3-导板 4-补偿双金属片 5-螺钉 6-推杆 7-静

13、触头 8-动触头 9-复位按钮10-调节凸轮11-弹簧热继电器的选择（1）应按实际安装情况选择热继电器的安装方式。（2）原则上热继电器的额定电流应按电动机的额定电流选择。（3）在不频繁起动的场合，要保证热继电器在电动机起动过程中不产生误动作。（4）对于三角形接法电动机，应选用带断相保护装置的热继电器。（5）当电动机工作于重复短时工作制时，要注意确定热继电器的允许操作频率。速度继电器 速度继电器是利用速度信号来切换电路的自动电器。常用于电动机反接制动的控制电路中，当反接制动的转速下降到接近零时，其触点动作切断电路。 它由转子、定子和触头三部分组成 。速度继电器的选择主要根据电动机的额定转速、控制

14、要求等来进行。 速度继电器的工作原理 1电动机轴2转子 3定子 4绕组5定子柄6、7静触点 8、9动触点固态继电器 固态继电器（简称SSR）是采用固体半导体元件组装而成的一种无触点开关。 分类：（1）按切换负载性质分，有直流固态继电器和交流固态继电器。（2）按输入与输出之间的隔离分，有光电隔离固态继电器和磁隔离固态继电器。（3）按控制触发信号方式分，有过零型和非过零型、有源触发型和无源触发型。固态继电器使用注意事项 （1）固态继电器的选择应根据负载的类型来确定，并要采取有效的过压保护。（2）输出端采用RC浪涌吸收回路或非线性压敏电阻吸收瞬变电压。（3）过电流保护应采用专门保护半导体器件的熔断器

15、。（4）安装时采用相应的散热方式。（5）切忌负载侧两端短路，以免固态继电器损坏。1.1.5 主令电器 主令电器是自动控制系统中用于发送控制指令的电器。主令电器应用广泛、种类繁多。常用的主令电器有控制按钮、行程开关、接近开关、光电开关等。 控制按钮 控制按钮是发出控制指令和信号的电器，是一种手动而且一般可以自动复位的主令电器。控制按钮的结构形式有多种，适用于不同的场合：紧急式装有突出的蘑菇形钮帽，以便于紧急操作；指示灯式在透明的按钮内装入指示灯，用作信号显示；钥匙式为了安全起见，需用钥匙插入方可操作；还有旋转式用于选择工作方式等。 控制按钮的结构和工作原理 1钮帽2复位弹簧3动触头4动断静触头5

16、动合静触头按钮图形及文字符号 行程开关定义：依据生产机械的行程发出命令以控制其运行方向或行程长短的主令电器，称为行程开关。行程开关的种类很多，其主要变化在于传动操作方式和传动头形式的变化。 形程开关的工作原理行程开关的工作原理与控制按钮类似，只是其用运动部件上的撞块来碰撞行程开关的推杆，而按钮是人操作。行程开关图形及文字符号 接近开关 定义：接近开关是一种无接触式物体检测装置，又称为无触点行程开关。 当被测物接近其工作面并达到一定距离时，不论检测物体是运动的还是静止的，接近开关都会自动地发出物体接近而“动作”的信号，而不像机械式行程开关那样需施以机械力。组成：由信号发生机构（感测机构）、震荡器

17、、检测器、鉴幅器和输出电路组成。 接近开关图形及文字符号 接近开关接近开关的选择 （1）外形结构 方型、圆柱型、槽型等。（2）种类 电感式、电容式、霍尔式等。（3）检测距离 几毫米几十毫米。（4）电源 直流、交流。（5）输出形式 NPN、PNP、两线、三线等。（6）输出状态 常开、常闭、一常开一常闭等。光电开关 定义：光电开关又称为无接触检测和控制开关。它是利用物质对光束的遮蔽、吸收或反射等作用，对物体的位置、形状、标志、符号等进行检测。 组成：一般是由投光器和受光器组成，光传感系统根据需要，有的是投光器和受光器互相分离（对射式）；有的是投光器和受光器组成一体（反射式）。 光电开关的选择 （1）外