第1章常用低压电器电气控制技术与plc,电子科技大学

1、电气与电气与PLC控制技术控制技术主讲教师：梁永春主讲教师：梁永春第一部分第一部分 电气控制技术电气控制技术1. 王永华主编王永华主编,现代电器控制及现代电器控制及PLC应用技术应用技术,北京北京:北京航空北京航空航天大学出版社航天大学出版社,2003.2. 邓则名主编邓则名主编,电器与可编程控制器应用技术电器与可编程控制器应用技术,北京北京:机械工业机械工业出版社出版社,1997.3. 方承远主编方承远主编,工厂电气控制技术工厂电气控制技术,北京北京:机械工业出版社机械工业出版社,1992.4. 李仁主编李仁主编,电器控制电器控制,北京北京:机械工业出版社机械工业出版社,1990.5. 齐占

2、庆主编齐占庆主编,机床电气控制技术机床电气控制技术,北京北京:机械工业出版社机械工业出版社,1994.6. 赵明主编赵明主编,工厂电气控制设备工厂电气控制设备,北京北京:机械工业出版社机械工业出版社,1995.参考教材：参考教材：第一部分第一部分 电气控制技术部分主要内容电气控制技术部分主要内容一、常用低压电器一、常用低压电器二、电气控制线路的基本原则和典型控制线路分析二、电气控制线路的基本原则和典型控制线路分析三、常用电气控制线路设计三、常用电气控制线路设计第一章第一章 常用低压电器主要内容常用低压电器主要内容1 概述概述2 主令电器主令电器3 低压电器的基本知识低压电器的基本知识4 接触器

3、接触器5 继电器继电器6 熔断器熔断器7 低压断路器和低压隔离器低压断路器和低压隔离器8 电子电器简介电子电器简介第第1章章 常用低压电器常用低压电器1.1 概述概述 电器是对于电能的生产、输送、分配和应用起控制、调节、检测及保护等作用的工具之总称。如开关、熔断器、变压器等都属电器。 能够按照外界指定信号手动或自动接通和断开电路，实现对电路控制的电器称为控制电器。如熔断器、开关、电磁式控制电磁铁都属控制电器。第第1章章 常用低压电器常用低压电器1.1.2 电器的分类电器的分类1.按工作电压等级分按工作电压等级分高压电器和低压电器：交流电压1200V，直流电压1500V 2.按动作原理分按动作原

4、理分手动控制电器和自动控制电器 3. 按控制电路工作电压种类分按控制电路工作电压种类分交流控制电器和直流控制电器4. 按控制对象不同分按控制对象不同分电气控制系统和电力控制系统5. 按工作原理分类按工作原理分类分为电磁式电器和非电量控制电器第第1章章 常用低压电器常用低压电器1.1.4 我国低压电器的发展概况我国低压电器的发展概况1电气控制经历以下几个阶段：(1) 手动控制(2) 继电接触器控制(3) 顺序控制器控制(4) PLC控制 加工中心机床(多功能机床)、自适应数控机床、直接数字程序控制机床、计算机群控系统、柔性制造系统。第第1章章 常用低压电器常用低压电器2. 电气控制系统的发展电气

5、控制系统的发展 大功率半导体器件、大规模集成电路、计算机控制技术、检测技术、现代控制理论等。3. 我国低压电器现状我国低压电器现状第第1章章 常用低压电器常用低压电器 主令电器主要用来切换控制电路。一、按钮 按钮在低压控制电路中用于手动发出控制信号。 1、结构 2、工作原理 3、图文符号1.2 主令电器主令电器图图1.21LA19系列按钮系列按钮（a）内部结构 （b）图文符号1-按钮帽 2-复位弹簧 3-动断触头 4-动合触头第第1章章 常用低压电器常用低压电器第第1章章 常用低压电器常用低压电器 4、按钮的选择：按钮主要根据使用场合所需要的触点数，触点形式，结构形式及颜色选择。二、行程开关二

6、、行程开关(位置开关位置开关) 用以反映工作机械行程位置，将机械位置信号转变为电信号。1、结构2、工作原理 第第1章章 常用低压电器常用低压电器图图1.22 1.22 直动式行程开关直动式行程开关1顶杆 2弹簧 3动断触头 4触头弹簧 5动合触头 图图1.38 1.38 滚动式行程开关的内部结构滚动式行程开关的内部结构1滚轮 2上转臂 3盘形弹簧 4推杆 5小滚轮 6擒纵杆 7压缩弹簧 8左右弹簧 第第1章章 常用低压电器常用低压电器图图1.39 1.39 微动式行程开关的内部结构微动式行程开关的内部结构1推杆 2弹簧 3动合触头 4动断触头 5压缩弹簧第第1章章 常用低压电器常用低压电器第第

7、1章章 常用低压电器常用低压电器图图1.24 行程开关的图形符号及文字符号行程开关的图形符号及文字符号 3、图文符号 4、按钮的选择：主要根据使用场合所需要的触点数，触点形式，结构形式选择。第第1章章 常用低压电器常用低压电器电磁式电器是电气控制系统中最常见的低压电器，从其基本结构上看，大部分由电磁机构、触头系统和灭弧装置三个部分组成，如图1.1所示。1.3 低压电器的基础知识低压电器的基础知识图图1.1 电磁式电器工作原理示意图电磁式电器工作原理示意图第第1章章 常用低压电器常用低压电器1.3.1 电磁机构电磁机构1. 电磁机构的结构形式电磁机构的结构形式 电磁机构包括三部分：动铁心、静铁心

8、和电磁线圈。 电磁机构的三种铁心形状：型、环型、型等； 电磁机构电磁线圈两类：直流线圈、交流线圈。1.3 低压电器的基础知识第第1章章 常用低压电器常用低压电器1.3.2 触点系统触点系统1. 触点是电器的执行机构，用来接通或断开电路。2. 触点按所控制电路分：主触头，辅助触头。3. 触头按原始状态分：常开触头(动合触头)，常闭触头(动断触头)。4. 触头按结构形式分：桥式触头，指式触头。5. 触头接触形式分：点接触型，线接触性，面接触型。触头结构形式图触头结构形式图a) 桥型触头桥型触头 b) 指型触头指型触头触头接触形式图触头接触形式图a) 点接触点接触 b) 线接触型线接触型 c)面接触

9、型面接触型第第1章章 常用低压电器常用低压电器1.3.2 灭弧系统灭弧系统电弧的产生：开断电路的电流超过一定数值；触头两端电压超过一定数值。电弧的危害：触头烧毁，电路切断时间延长，弧光短路，引起火灾.灭弧措施：降低电弧温度，减少电弧两端电压。灭弧方法：灭弧罩灭弧、栅片灭弧、磁吹灭弧、电动力灭弧。第第1章章 常用低压电器常用低压电器 接触器接触器是用于远距离频繁地接通和分断主电路或大容量控制电路，主要用于控制电动机，也可用于控制其他电力负载，是电力拖动控制系统中最重要也是最常用的控制电器。一、结构和工作原理 接触器主要由电磁系统、触头系统和灭弧装置组成。1.4 接触器第第1章章 常用低压电器常用

10、低压电器第第1章章 常用低压电器常用低压电器第第1章章 常用低压电器常用低压电器1、交流接触器线圈通以交流电，主触头接通、分断交流主电路。2、交流接触器要解决的几个问题：铁心中产生涡流和磁滞损耗引起铁心发热；当交变磁通过零时，电磁吸力为零，使衔铁产生强烈震动和噪声。3、解决办法：铁心用硅钢片冲压迭制而成，减少涡流路径，加硅增加铁心电阻。铁心端面上安装一个钢制的短路环。4、结构特点：铁心用硅钢片冲压迭制而成；线圈做成短而粗的圆筒状；铁心端面上安装一个铜制的短路环。二、交流接触器二、交流接触器第第1章章 常用低压电器常用低压电器1、直流接触器线圈通以直流电，主触头接通、分断直流主电路。2、直流接触

11、器结构特点：铁心用整块钢块制成；线圈做成长而薄的圆筒状。三、直流接触器三、直流接触器第第1章章 常用低压电器常用低压电器(一)、接触器的型号及代表的意义例：CJ/ CJ2040/03交流接触器的代号：设计序号；额定电流；额定工作电压代号；03380V 06660V 111140V。四、接触器的主要技术数据和选择第第1章章 常用低压电器常用低压电器(二二)、接触器选用原则、接触器选用原则1、负载电源种类：交流或直流。2、主触点额定电压、额定电流：交流220 V、380 V、660 V、1140 V；直流一般为220 V、440 V及660 V。3、辅助触头种类、数量及触点额定电流。4、电磁线圈的

12、电源种类，频率和额定电压。5、额定操作频率(次/h)，即允许的每小时接通的最多次数。第第1章章 常用低压电器常用低压电器 继电器是控制系统中一种重要的元件，它是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动控制电器。 按用途分：控制继电器和保护继电器。 按动作原理分：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器、热继电器等。 按输入信号不同分：电压继电器、电流继电器、中间继电器、时间继电器、速度继电器等。1.5 继电器继电器第第1章章 常用低压电器常用低压电器 从得到输入信号后（如线圈通电或断电）开始，到产生相应的输出信号（触点的闭合和断开），有一个符合一定准确度的延时过程的继电器。 时间继

13、电器的延时方式有两种: 通电延时型：接受输入信号后，要延迟一段时间，输出信号才能发生变化；当输入信号消失后，输出即时复位。 断电延时型：当接受输入信号时，立即产生相应的输出信号；当输入信号消失后，继电器需经过一定的延时，输出才复位。1.5.1 时间继电器时间继电器第第1章章 常用低压电器常用低压电器 时间继电器有多种种类，如：直流电磁式时间继电器(小于5s)、空气阻尼式时间继电器(0.4180s)、电动机式时间继电器(延时较长)、机械发条式时间继电器等。 空气阻尼式时间继电器空气阻尼式时间继电器1、结构：电磁结构；延时机构；触头等组成。2、工作原理：通电延时型；断电延时型。第第1章章 常用低压

14、电器常用低压电器图图1.14 JS7-A系列空气阻尼式时间继电器结构原理图系列空气阻尼式时间继电器结构原理图1线圈2-铁心3-衔铁4-复位弹簧5-推板6-活塞杆 7-杠杆 8-塔型弹簧 9-弱弹簧 10-橡皮膜 11-空气室壁 12-活塞 13-调节螺杆 14-进气孔 15-延时开关 16-瞬时开关第第1章章 常用低压电器常用低压电器第第1章章 常用低压电器常用低压电器图图1.16 时间继电器的图文符号时间继电器的图文符号3、图文符号、图文符号第第1章章 常用低压电器常用低压电器(1)电源电压(线圈电压和触头电压) (2)控制回路所需要的延时方式(通电延时型还是断电延时型)。(3)延时时间范围

15、及延时误差。(4)延时触头和瞬时触头类型、数量和容量。(5)时间继电器的类型(电子式、空气阻尼式)。4、时间继电器的选择、时间继电器的选择第第1章章 常用低压电器常用低压电器热继电器是利用电流的热效应原理来工作的保护电气。在电路中用作电动机的过载保护。(一一)热继电器结构与工热继电器结构与工作原理作原理1、结构：热元件；双金属片；触头等组成。2、工作原理1.4.2 热继电器热继电器图图1.14 热继电器结构原理图热继电器结构原理图1热元件 2双金属片 3导板 4触头系统第第1章章 常用低压电器常用低压电器第第1章章 常用低压电器常用低压电器（二）图文符号（二）图文符号第第1章章 常用低压电器常

16、用低压电器 热继电器的选择主要根据电动机的额定电流来确定。热继电器元件的额定电流IRT应接近或大于电动机的额定电流Icd，即 IRT=(0.951.05)Icd 热继电器的整定电流值是指热元件通过的电流超过此值的20%时，热继电器应当在20min内动作。(三三)热继电器主要技术参数及选择热继电器主要技术参数及选择第第1章章 常用低压电器常用低压电器 在一般情况下，可选用两相结构的热继电器，对在电网电压严重不平衡、工作环境恶劣条件下工作的电动机，可选用三相结构的热继电器，对于三角形接线的电动机，为了实现断相保护，则可选用带断相保护装置的热继电器。 热继电器不能做短路保护。大电流需配电流互感器使用

17、。(四四)热继电器主要技术参数及选择热继电器主要技术参数及选择第第1章章 常用低压电器常用低压电器(一)结构与工作原理1、结构：电磁系统；触头系统；释放弹簧等组成。2、工作原理：同接触器。3、图形符号1.4.3 电磁式继电器电磁式继电器 图文符号 结构示意图 图图1.11 电磁式继电器的典型结构和图文符号电磁式继电器的典型结构和图文符号第第1章章 常用低压电器常用低压电器(二二)电磁式继电器的特性电磁式继电器的特性图图1.10 继电器特性曲线继电器特性曲线 输入输出特性(继电器特性)X1:继电器释放值X2:继电器吸合值K=X1/X2：继电器的返回系数K值可通过调节释放弹簧的松紧程度和非磁性垫片

18、的厚度来达到。第第1章章 常用低压电器常用低压电器吸合、释放时间吸合时间:线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需的时间释放时间:线圈失电到衔铁完全释放所需的时间一般继电器的吸合与释放时间为0.050.15s，快速继电器为0.0050.05s。(二二)电磁式继电器的特性电磁式继电器的特性图图1.10 继电器特性曲线继电器特性曲线 第第1章章 常用低压电器常用低压电器1、过电压继电器(105%120%UN)2、欠电压继电器(30%50%UN)3、零电压继电器(5%25%UN)4、中间继电器(三三)电压继电器电压继电器(四四)电流继电器电流继电器1、过电流继电器2、欠电流继电器第第1章章 常用低压电器常用

19、低压电器 速度继电器用来检测电动机转速和转向。 1、结构：定子；转子；触头等组成。 2、工作原理 3、图文符号 4、速度继电器的选择：额定工作转速(3001000r/min; 10003000r/min两种。动作转速120r/min，复位转速100r/min。)1.4.4 速度继电器速度继电器 l转子 2一电动机轴 3一定子 4一绕组 5一定子柄 6一静触点 7一动触点 8一簧片图图1.18 速度继电器图文符号速度继电器图文符号第第1章章 常用低压电器常用低压电器1、熔断器在电路中主要起短路保护作用。2、熔断器主要有熔体和安装熔体的绝缘管(绝缘座)组成。3、当电路发生短路故障时，熔体被瞬时熔断

20、而分断电路，起到保护作用。一、常用熔断器及文字符号一、常用熔断器及文字符号1、插入式熔断器2、螺旋式熔断器3、无填料密闭式熔断器 FU4、有填料密闭式熔断器5、快速熔断器6、自恢复熔断器7、图文符号1.6 熔断器熔断器第第1章章 常用低压电器常用低压电器1.6 熔断器熔断器图图1.26 瓷插式熔断器瓷插式熔断器1-瓷盖 2-瓷底座 3-静触头4-动触头 5-熔体图图1.27 无填料封闭式熔断器无填料封闭式熔断器1-插座 2-底座 3-熔管图图1.28 螺旋式熔断器螺旋式熔断器第第1章章 常用低压电器常用低压电器二、熔断器的使用二、熔断器的使用1、熔断器类型选择：根据线路的要求、使用场合和安装条

21、件选择。2、熔断器额定电压选择：大于或等于线路的工作电压。3、熔断器额定电流选择：大于或等于所装熔体的额定电流。4、熔体额定电流的选择： 在配电系统中，有多级熔断器保护，后一级熔体的额定电流比前一级熔体的额定电流大一个数量级。第第1章章 常用低压电器常用低压电器一、刀开关一、刀开关 (一)胶壳刀开关 1、结构 2、工作原理 3、图文符号图图1.30 HK系列负荷开关系列负荷开关(b) 图形符号 (a)内部结构1-瓷柄 2-触刀 3-出线座 4-瓷底座 5-静触头 6-进出线 7-胶盖1.7 低压断路器和低压隔离器低压断路器和低压隔离器第第1章章 常用低压电器常用低压电器第第1章章 常用低压电器

22、常用低压电器 (二)铁壳刀开关 1、结构 2、工作原理 3、图文符号图图1.31 HH系列封闭式负荷开关系列封闭式负荷开关1-速动弹簧 2-转轴 3-手柄 4-触刀 5-夹座 6-熔体第第1章章 常用低压电器常用低压电器 (三)刀开关的选择 刀开关主要根据电源种类、电压等级、负载额定电流、所需极数及使用场合来选用。 刀开关的额定电压应大于所控制的线路额定电压刀开关的额定电流应大于负载额定电流。当用于起动异步电动机时，其额定电流不小于电动机额定电流的三倍。第第1章章 常用低压电器常用低压电器二、低压断路器二、低压断路器 低压断路器是一种具有多种保护功能的开关。(一)结构、工作原理及符号 1、结构

23、 :操作机构、触头、保护装置(脱扣器)、灭弧系统 2、工作原理 3、图文符号图图1.29 断路器图形符号和文字符号断路器图形符号和文字符号图图1.28 低压断路器结构示意图低压断路器结构示意图1主触点 2自由脱扣机构 3过电流脱扣器4分励脱扣器 5热脱扣器 6失压脱扣器 7按钮 第第1章章 常用低压电器常用低压电器(二)低压断路器的类型 1、万能式低压断路器 2、塑料外壳式低压断路器 3、快速低压断路器 4、限流低压断路器(三)低压断路器的选用 1、断路器的额定电压和额定电流应大于或等于线路设备的 正常工作电压和工作电流。 2、断路器的极限通断能力大于或等于电路最大短路电流。 3、欠电压脱扣器

24、的额定电压等于线路的额定电压。 4、过电流脱扣器的额定电流等于线路的最大负载电流。第第1章章 常用低压电器常用低压电器三、漏电保护器三、漏电保护器 当低压电网发生人身触电或设备漏电时，漏电保护器能迅速自动切断电源，从而避免造成事故。(一)结构、工作原理及符号 结构: 电流互感器；基准值比较器；开关装置 漏电保护电器电流型电压型电磁式电子式第第1章章 常用低压电器常用低压电器(二)漏电保护器的选用1、额定电压：漏电保护器的使用电压。2、额定电流：漏电保护器允许通过的最大电流。3、额定动作电流：当漏电电流等于此值时，漏电保护器必须动作。4、额定不动作电流：当漏电电流小于此值时，漏电保护器不应动作。5、动作时间：从发生漏电到保护器动作断开的时间。 第第1章章 常用低压电器常用低压电器四、组合开关四、组合开关 1、结构 2、工作原理 3、图文符号 4、组合开关选择：组合开关主要根据电源种类、电压等级、所需触点数及负载额定电流。当用于起动异步电动机时，其额定电流不小于电动机额定电流的1.52.5倍。图图1.33 LW6型万能转换开关的型万能转换开关的图形符号和触点合断表图形符号和触点合断表DW16系列万能式断路器塑壳式断路器NM1LE系列漏电断路器DZ20漏电断路器