电气控制第1章

1、1电气控制 与PLC应用2第第1章章 常用低压控制电器常用低压控制电器本章主要内容：本章主要内容： 常用低压电器常用低压电器 控制电器的结构与原理控制电器的结构与原理 控制电器的选用原则控制电器的选用原则核心：掌握接触器、继电器、断路器、按钮核心：掌握接触器、继电器、断路器、按钮 开关、主令电器等常规控制电器动作特开关、主令电器等常规控制电器动作特 点，并能正确使用。点，并能正确使用。31.1 概述概述 PLCPLC出现之前，人们一直采用电器元件组成电气控出现之前，人们一直采用电器元件组成电气控制系统。现在，电气控制系统仍然在众多简单系统中制系统。现在，电气控制系统仍然在众多简单系统中发挥着作

2、用发挥着作用 。 例如例如:PLC:PLC的的CPUCPU工作电压通常为工作电压通常为DC5VDC5V，其，其I/OI/O接口的接口的电压为电压为DC5VDC5V或或DC24VDC24V，要使其能够检测高于输入端口的，要使其能够检测高于输入端口的电压信号，或驱动高于输出端口电压设备，必须采取电压信号，或驱动高于输出端口电压设备，必须采取中间变换环节，这些用于变换电压和电流的元件统称中间变换环节，这些用于变换电压和电流的元件统称为电器。为电器。 41、电器的分类、电器的分类按工作电压等级分类按工作电压等级分类: 高压电器：高压电器：AC1200V、DC1500V及以上电路中的电器。及以上电路中的

3、电器。 低压电器：低压电器：AC1200V、DC1500V以下电路中的电器。以下电路中的电器。按动作原理按动作原理分类分类： 手动电器：手动电器：通过人的操作发出动作指令的电器通过人的操作发出动作指令的电器。 自动电器：自动电器：产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器。按用途按用途分类分类： 控制电器：控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器用于各种控制电路和控制系统的电器。 配电电器：配电电器：用于电能的输送和分配的电器用于电能的输送和分配的电器。 主令电器：主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令的电器用于自动控制系统中发送动作指令的电器。 保护电器：保

4、护电器：用于保护电路及用电设备的电器用于保护电路及用电设备的电器。 执行电器：执行电器：用于完成某种动作或传送功能的电器用于完成某种动作或传送功能的电器。5电力拖动系统组成电力拖动系统组成：由电动机、（接通、断开、控制：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。电动机的）接触器主触点等电器元件组成。（电流大）（电流大）：由接触器线圈、继电器等电器：由接触器线圈、继电器等电器元件组成。（电流小）元件组成。（电流小） 任务：根据给定的指令，依照自动控制系任务：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统的规律和具体的工艺要求对主电路进行控制。控制。

5、62、电力拖动自动控制系统中常用的、电力拖动自动控制系统中常用的 低压控制电器低压控制电器1）接触器：）接触器： 交流接触器交流接触器 直流接触器直流接触器2）继电器）继电器 电磁式电压继电器电磁式电压继电器 电磁式电流继电器电磁式电流继电器 电磁式中间继电器电磁式中间继电器 直流电磁式时间继电器直流电磁式时间继电器 空气阻尼式时间继电器空气阻尼式时间继电器 电子式时间继电器电子式时间继电器 热继电器热继电器 干簧继电器干簧继电器 速度继电器速度继电器73）熔断器）熔断器 有磁插式、螺旋式、有填料密闭管式、无填料密有磁插式、螺旋式、有填料密闭管式、无填料密闭管式、快速闭管式、快速熔断式、自复式

6、闭管式、快速闭管式、快速熔断式、自复式4）低压断路器）低压断路器 框架式断路器框架式断路器 塑料外壳式断路器塑料外壳式断路器 快速直流断路器快速直流断路器 限流式断路器限流式断路器 漏电保护器漏电保护器5）位置开关）位置开关 有直动式、滚动式、和微动式有直动式、滚动式、和微动式6）按钮、刀开关）按钮、刀开关8：在功能上，接触器除能自动切换外，还具有在功能上，接触器除能自动切换外，还具有一般手动开关所不能实现的远距离操作功能和失电一般手动开关所不能实现的远距离操作功能和失电压（或欠电压）保护功能压（或欠电压）保护功能。在在PLCPLC控制系统中，接触器常作为输出控制系统中，接触器常作为输出执行元

7、件，用于控制电动机、电热设备、电焊机、执行元件，用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等负载。电容器组等负载。91.2.1结构和工作原理结构和工作原理各种接触器的实物图各种接触器的实物图10 1-主触头主触头 2-常闭辅助触点常闭辅助触点 3-常开辅助触点常开辅助触点 4-动铁心动铁心 5-线圈线圈 6-静铁心静铁心 7-灭弧罩灭弧罩 8-弹簧弹簧 电磁接触器结构示意图电磁接触器结构示意图 电磁机构电磁机构：将电磁能转将电磁能转换成机械能，产生电磁换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作吸力带动触点动作. .触点：触点：接触器的执行接触器的执行元件，用来接通或断元件，用来接通或断开被控制电路。

8、开被控制电路。灭弧装置：灭弧装置：熄灭触点熄灭触点分断电流瞬间触点之分断电流瞬间触点之间气隙中产生的电弧。间气隙中产生的电弧。其它：其它：包括包括释放弹簧释放弹簧机构、支架与底座等。机构、支架与底座等。动铁心（衔铁）动铁心（衔铁）静铁心静铁心电磁线圈电磁线圈按按所控制电路所控制电路 主触点主触点 辅助触点辅助触点按原始状态按原始状态 常开触点常开触点 常闭触点常闭触点灭弧罩灭弧罩灭弧栅灭弧栅磁吹灭弧装置磁吹灭弧装置11122、触头系统、触头系统133、灭弧装置、灭弧装置。14 电动力灭弧电动力灭弧15灭弧栅灭弧灭弧栅灭弧16 磁吹灭弧装置磁吹灭弧装置174、接触器的图形和文字符号、接触器的图形

9、和文字符号185、接触器的主要技术参数与选用原则、接触器的主要技术参数与选用原则CJ 20 / CZ 16 / 交流接触器型号意义说明举例：交流接触器型号意义说明举例： 直流接触器型号意义说明举例：直流接触器型号意义说明举例： 19接触器的主要技术参数： 1）额定电压）额定电压：指主触点能承受的额定电压。用常电压等级：直流接触器有110V、220V、440V。交流接触器有 110V、220V、380V、500V等 2) 额定电流额定电流：指主触点允许长期通过的最大 电流。有5A、10A、20A、40A、60A、100A 150A、250A、400A、600A等 3）吸引线圈的额定电压吸引线圈的

10、额定电压：交流有36V、10V、 220V 、380V；直流有24V、48V、220V、440V 4 4）触头数目触头数目 5 5）电寿命和机械寿命以万次表示电寿命和机械寿命以万次表示 额定操作频率以（次额定操作频率以（次/小时）表示，即允许每小时接通的小时）表示，即允许每小时接通的 最多次数：交流最多次数：交流600次次/小时，直流小时，直流1200次次/小时小时20选择接触器主要考虑的因素选择接触器主要考虑的因素：接触器的使用类别应与负载性质相一致接触器的使用类别应与负载性质相一致 控制交流负载应选用交流接触器控制交流负载应选用交流接触器 控制直流负载则选用直流接触器控制直流负载则选用直流

11、接触器 主触点的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压主触点的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压 主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流接触器主触点的额完工作电流是在规定条件下（额定工作接触器主触点的额完工作电流是在规定条件下（额定工作电压、使用类别、操作频率等）能够正常工作的电流值，电压、使用类别、操作频率等）能够正常工作的电流值，当实际使用条件不同时，这个电流值也将随之改变当实际使用条件不同时，这个电流值也将随之改变 吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致 接触器在线圈额定电压接触器在线圈额

12、定电压85及以上时应能可靠地吸合及以上时应能可靠地吸合主触点和辅助触点的数量应能满足控制系统的需要主触点和辅助触点的数量应能满足控制系统的需要 211.3 继电器继电器继电器是一种根据某种输入信号的变化来接通或断开控继电器是一种根据某种输入信号的变化来接通或断开控制电路，主要用于控制与保护电路或用于信号转换制电路，主要用于控制与保护电路或用于信号转换。22它由电磁系统、触头系统和释放弹簧等组成。它由电磁系统、触头系统和释放弹簧等组成。继电器：用于控制电路、电流小，没有灭继电器：用于控制电路、电流小，没有灭 弧装置，可在电量弧装置，可在电量 或非电量的作用下动作或非电量的作用下动作。接触器：用于

13、主电路、电流大，有灭弧装置，一接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装置，一 般只能在电般只能在电 压作用下动作。压作用下动作。所以，继电器只能用于控制电路中所以，继电器只能用于控制电路中23 当通过电流线圈当通过电流线圈 9 的电流超过某一定值，的电流超过某一定值，电磁吸力大于反作用弹电磁吸力大于反作用弹簧力，衔铁簧力，衔铁 7 吸合并带吸合并带动绝缘支架动作，使动动绝缘支架动作，使动断触点断触点 10 断开，动合断开，动合触点触点 闭合。通过调节螺闭合。通过调节螺钉钉 4来调节反作用力的来调节反作用力的大小，即调节继电器的大小，即调节继电器的动作参数值。动作参数值。 2425反映的是电压信号。

14、使用时反映的是电压信号。使用时，当被保护的电路电压当被保护的电路电压 ，26 中间继电器实质上是一种电压继电器。它的中间继电器实质上是一种电压继电器。它的特点是触点数目较多，电流容量可增大，起到中特点是触点数目较多，电流容量可增大，起到中间放大间放大 ( 触点数目和电流容量触点数目和电流容量 ) 的作用。的作用。 中间继电器实物图中间继电器实物图27型号含义型号含义电气符号电气符号28293031 32热继电器动画演示热继电器动画演示1、热元件2、双金属片3、导板4、触头当电机正常运行时，热元件产生的热量虽能是双金属片弯曲，但当电机正常运行时，热元件产生的热量虽能是双金属片弯曲，但还不足以使热

15、继电器的触头动作。当电动机过载时，双金属片弯还不足以使热继电器的触头动作。当电动机过载时，双金属片弯曲位移增大，推动导板使常闭触头断开从而切断电动机控制电路曲位移增大，推动导板使常闭触头断开从而切断电动机控制电路以起到保护作用。以起到保护作用。33热继电器主要参数：热继电器主要参数：热继电器额定电流：热继电器额定电流：热继电器中可以安装的热元件热继电器中可以安装的热元件的最大整定电流值。的最大整定电流值。热元件额定电流热元件额定电流：热元件的最大整定电流值。热元件的最大整定电流值。热继电器整定电流热继电器整定电流：热元件能够长期通过而不致引热元件能够长期通过而不致引起热继电器动作的最大电流值。

16、通常热继电器的整定起热继电器动作的最大电流值。通常热继电器的整定电流是按电动机的额定电流整定的。电流是按电动机的额定电流整定的。 热继电器整定电流热继电器整定电流调节范围：调节范围：手动调节整定电流旋钮，手动调节整定电流旋钮，通过偏心轮机构，调整双金属片与导板的距离，能够通过偏心轮机构，调整双金属片与导板的距离，能够 调节的电流整定值的范围。调节的电流整定值的范围。34热继电动机的选用：热继电动机的选用： 在三相异步电动机电路中，一般采用两相结构的热在三相异步电动机电路中，一般采用两相结构的热继电器，即在两相主电路中串接热元件。继电器，即在两相主电路中串接热元件。 如果发生三相电源严重不平衡、

17、电动机绕组内部短如果发生三相电源严重不平衡、电动机绕组内部短路或绝缘不良等故障，使电动机某一相的线电流比其路或绝缘不良等故障，使电动机某一相的线电流比其他两相要高，而这一相没有串接热元件的话，热继电他两相要高，而这一相没有串接热元件的话，热继电器也不能起保护作用，这时需要采用三相结构的热继器也不能起保护作用，这时需要采用三相结构的热继电器。电器。例：热继电器有多种结构形式，最常用的是 结构，即由两种不同膨胀系数的金属片用机械碾压而成，一端固定，另一端为自由端。35 时间继电器时间继电器定义：定义： -当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定延时再动作的继电器（通

18、电延时和断电延延时再动作的继电器（通电延时和断电延时）。符号时）。符号:KT 空气阻尼式空气阻尼式 电动机式电动机式 电子式电子式(晶体管、数字式晶体管、数字式)36常开触头常开触头 延时闭合延时闭合 常闭触头常闭触头 延时打开延时打开 常开触头常开触头常闭触头常闭触头工作原理工作原理调节螺丝调节螺丝进气孔进气孔托板托板线圈线圈动铁心动铁心恢复弹簧恢复弹簧挡块挡块释放弹簧释放弹簧活塞杆活塞杆橡皮膜橡皮膜排气孔排气孔常闭常闭 延时闭合延时闭合 常闭常闭 延时断开延时断开 常开触头常开触头常闭触头常闭触头39空气阻尼式断电延时型时间继电器的工作过程演示：空气阻尼式断电延时型时间继电器的工作过程演示

19、：40图形符号图形符号41电动式：电动式： 包括同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统包括同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统及执行机构。及执行机构。 延时时间长，可达数十小时，延时精度高。延时时间长，可达数十小时，延时精度高。 结构复杂，体积较大。结构复杂，体积较大。电子式：电子式： 数字计数式，包括脉冲发生器、计数器、显示器、数字计数式，包括脉冲发生器、计数器、显示器、放大器及执行机构。放大器及执行机构。 延时时间长、调节方便、精度高、应用广。延时时间长、调节方便、精度高、应用广。 可取代阻容式、空气阻尼式、电动式等时间继电可取代阻容式、空气阻尼式、电动式等时间继电器。器。42 速度继电

20、器根据电动机的额定转速进行选择。速度继电器根据电动机的额定转速进行选择。 速度继电器的速度继电器的 图形符号和图形符号和 文字符号如图所示。文字符号如图所示。4344熔断器是一种简单而有效的保护电器，在电路中主要起短路保熔断器是一种简单而有效的保护电器，在电路中主要起短路保护作用，使用时，熔体串接于被保护的电流中，当电路发生短护作用，使用时，熔体串接于被保护的电流中，当电路发生短路故障时，熔体被瞬时熔断而分断电路，从而起保护作用。路故障时，熔体被瞬时熔断而分断电路，从而起保护作用。1.4 熔断器熔断器熔断器的结构和工作原理熔断器的结构和工作原理 熔断器主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管（

21、或熔断器主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管（或熔座）组成。熔座）组成。 熔断器的熔体与被保护的电路串联，当电路正常工作时，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载时，熔体中流过很大的故障电流，当电流产生的热严重过载时，熔体中流过很大的故障电流，当电流产生的热量使熔体温度升高达到熔点时，熔体熔断并切断电路，从而量使熔体温度升高达到熔点时，熔体熔断并切断电路，从而达到保护的目的。达到保护的目的。 45螺旋式熔断器螺旋式熔断器 圆筒形帽熔断器圆筒形帽熔断器 螺栓连接熔断器螺

22、栓连接熔断器 4647熔断器的选择熔断器的选择1）其额定电压应大于或等于线路的工作电压）其额定电压应大于或等于线路的工作电压2）其额定电流应大于或等于所装熔体的额定）其额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流电流 对于电炉、照明等电阻性负载的短路保护，熔体的对于电炉、照明等电阻性负载的短路保护，熔体的额定电流等于或稍大于电路的工作电流额定电流等于或稍大于电路的工作电流 在配电系统中，通常有多极熔断器保护，远离电源在配电系统中，通常有多极熔断器保护，远离电源的熔断器应先断的熔断器应先断3）熔断器一般作成标准熔体）熔断器一般作成标准熔体481.5 低压开关和低压断路器低压开关和低压断路器低压断路器的

23、结构主要由三个基本部分组成：低压断路器的结构主要由三个基本部分组成：触头、灭弧系统和各种脱扣器。脱扣器包括过触头、灭弧系统和各种脱扣器。脱扣器包括过电流、欠电压、过热、分励和自由等脱扣器。电流、欠电压、过热、分励和自由等脱扣器。49工作原理是：靠工作原理是：靠操作机构手动或操作机构手动或电动合闸的，触电动合闸的，触头闭合后，自由头闭合后，自由脱扣器机构将触脱扣器机构将触头锁在合闸的位头锁在合闸的位置上。当电路发置上。当电路发生故障时，通过生故障时，通过各自的脱扣器使各自的脱扣器使自由脱扣机构动自由脱扣机构动作，自动跳闸实作，自动跳闸实现保护作用。现保护作用。50断路器的型号含义和电气符号断路器

24、的型号含义和电气符号51 开关电器广泛用于配电系统和电力拖动控开关电器广泛用于配电系统和电力拖动控制系统，用作电源的隔离、电器设备的保护和制系统，用作电源的隔离、电器设备的保护和控制。常用的有刀开关和低压断路器。控制。常用的有刀开关和低压断路器。刀开关刀开关 也叫也叫，或者叫做，或者叫做，是一种结，是一种结构最简单，应用最广泛的手动电器。主要用于接通和构最简单，应用最广泛的手动电器。主要用于接通和切断长期工作设备的电源及不经常启动和制动、容量切断长期工作设备的电源及不经常启动和制动、容量小于小于7.5kW的异步电动机。刀开关主要由操作手柄、的异步电动机。刀开关主要由操作手柄、触刀、触点座和底座

25、组成。依靠手动来实现触刀插入触刀、触点座和底座组成。依靠手动来实现触刀插入触点座与脱离触点座的控制。按刀数可分为单极、触点座与脱离触点座的控制。按刀数可分为单极、双极、三极。双极、三极。52535455561.6 主令电器主令电器 主令电器是在自动控制系统中发出指令和信主令电器是在自动控制系统中发出指令和信号的电器，用来控制接触器、继电器或其它电器号的电器，用来控制接触器、继电器或其它电器线圈，使电路接通或分断，从而达到控制生产机线圈，使电路接通或分断，从而达到控制生产机械的目的。按作用可分为：按钮、行程开关、接械的目的。按作用可分为：按钮、行程开关、接近开关等近开关等。1、按钮、按钮 是一种结构简单，应用广是一种结构简单，应用广泛的主令电器。在低压控制泛的主令电器。在低压控制电路中，用于手动发出控制电路中，用于手动发出控制信号，短时接通或断开小电信号，短时接通或断开小电流的控制电路。流的控制电路。57复位弹簧复位弹簧