电气控制与plc应用技术 绪言

1、电气控制电气控制PLC技术技术 主讲：职主讲：职 燕燕 Tel :5892012Tel :5892012 E-mail: E-mail: 二零壹六年二月二零壹六年二月课程性质和任务： 是高等工科院校自动化专业的一门专业必修课，通过本课程的学习，使学生能够理解PLC的工作原理，能够阅读PLC的程序，分析PLC的控制系统，能够根据生产实际的需要，设计相应的PLC控制系统。电气控制PLC技术学习的重要性： PLC是以微处理器为核心，综合了计算机技术、半导体技术、自动控制技术、数字技术和网络通信技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。 工业自动化的三大支柱-PLC技术、机器人、计算机辅助设计与制造。

2、后续学习（课程设计 毕设设计）电气控制PLC技术PLCPLC就业前景就业前景 目前我国经济的发展主要特点：目前我国经济的发展主要特点： 1 1 、我国还是制造业大国，是世界的生产加工中心，有、我国还是制造业大国，是世界的生产加工中心，有大量的制造业，就必须用各种生产设备，大部分生产设备大量的制造业，就必须用各种生产设备，大部分生产设备都和都和 PLC PLC 有关，需要大量的精通有关，需要大量的精通 PLC PLC 控制的从业人员。控制的从业人员。 2 2 、产业结构已发生调整，逐渐有劳动力密集型转化为、产业结构已发生调整，逐渐有劳动力密集型转化为技术密集型，大量的新设备被采用，这些设备很多都

3、和技术密集型，大量的新设备被采用，这些设备很多都和 PLC PLC 控制相关，需大量的高技术人才。控制相关，需大量的高技术人才。目前和目前和 PLC PLC 有关的从业人员主要有：有关的从业人员主要有： 1 1 、企业的设备维护和维修人员、企业的设备维护和维修人员 2 2 、从事工控设备销售的人员、从事工控设备销售的人员 3 3 、从事设备开发，编程的电气工程师、从事设备开发，编程的电气工程师电气控制与PLC应用技术课程内容：n第1章：常用低压电器n第2章：基本的电气控制电路n第3章：可编程控制器概述n第4章：S7-200系列PLC系统概述n第5章：S7-200 PLC的基本指令及程序设计n第

4、6章：S7-200 PLC顺序控制指令及应用n第7章：S7-200 PLC的功能指令n第8章：PLC控制系统设计第1章 常用低压电器第第1 1章章 常用低压电器常用低压电器1.1 低压电器概述低压电器概述1.21.6 常用低压电器常用低压电器第1章 常用低压电器1 1.1 .1 低压电器的概述低压电器的概述第1章 常用低压电器电器的定义：电器的定义： 工业上所说的电器工业上所说的电器- -能依据操作信号或外界现场信能依据操作信号或外界现场信号的要求，号的要求，自动或手动接通或断开电路，连续或断续地自动或手动接通或断开电路，连续或断续地改变电路参数，以实现对电路或用电设备的切换、控制、改变电路参

5、数，以实现对电路或用电设备的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件、设备及电工装置。保护、检测、变换和调节的元件、设备及电工装置。电器是一种能控制电的工具。电器是一种能控制电的工具。按照我国电工行业的习惯，电机和变压器属于生产和按照我国电工行业的习惯，电机和变压器属于生产和变换电能的机械，不包含在电器之中。变换电能的机械，不包含在电器之中。第1章 常用低压电器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

6、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：它依靠电器本身参数变化或外来信号（如电流、它依靠电器本身参数变化或外来信号（如电流、电压、温度、压力、速度、热量等）自动完成接通、分断或使电压、温度、压力、速度、热量等）自动完成接通、分断或使电机启动、反向及停止等动作电机启动、反向及停止等动作。 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

7、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。按工作原理分类按工作原理分类: 电磁式电器：电磁式电器： 非电量控制电器：非电量控制电器：通过外力或某种非电量的变化而动通过外力或某种非电量的变化而动作的电器。作的电器。按执行机构分类按执行机构分类: 有触点电器：有触点电器： 无触点电器：无触点电器： 低压电器图片第1章 常用低压电器电器组成电器组成感测部分感测部分执行机构执行机构判断部分判断部分 电磁机构是电磁式电器的主要组成部

8、分，其工作原理是将电磁机构是电磁式电器的主要组成部分，其工作原理是将电磁能转换成为机械能，从而带动执行部分触头动作。电磁能转换成为机械能，从而带动执行部分触头动作。 电磁机构由电磁机构由吸引线圈吸引线圈(励磁线圈励磁线圈)和和磁路磁路两部分组成。两部分组成。磁路磁路包括包括铁心、衔铁和空气隙。铁心、衔铁和空气隙。当吸引线圈通入电流后，产生磁场，磁通经当吸引线圈通入电流后，产生磁场，磁通经铁心、衔铁和工作气隙形成闭合回路，产生电磁吸力，将衔铁吸向铁心、衔铁和工作气隙形成闭合回路，产生电磁吸力，将衔铁吸向铁心。与此同时，衔铁还要受到反作用弹簧的拉力，只有当电磁吸铁心。与此同时，衔铁还要受到反作用弹

9、簧的拉力，只有当电磁吸力大于弹簧拉力时，衔铁才可靠地被铁心吸住。其结构型式力大于弹簧拉力时，衔铁才可靠地被铁心吸住。其结构型式按铁心按铁心型式分有单型式分有单E型、螺管型等；按动作方式分有直动式、转动式等。型、螺管型等；按动作方式分有直动式、转动式等。1、感测、判断部分、感测、判断部分电磁机构电磁机构第1章 常用低压电器(a)(b)(c)电磁机构的几种形式电磁机构的几种形式(a) (a) 单单E E型电磁铁；型电磁铁；(b) (b) 螺管型电磁铁；螺管型电磁铁；(c) (c) 转动式转动式第1章 常用低压电器 电磁机构按吸引线圈的通电种类可分为直流电磁线圈电磁机构按吸引线圈的通电种类可分为直流

10、电磁线圈和交流电磁线圈。和交流电磁线圈。 电磁机构的电磁机构的工作特性工作特性常用吸力特性和反力特性来表常用吸力特性和反力特性来表达。电磁机构使衔铁吸合的力与气隙的关系曲线称为吸力达。电磁机构使衔铁吸合的力与气隙的关系曲线称为吸力特性。电磁机构使衔铁释放的力与气隙的关系曲线称为反特性。电磁机构使衔铁释放的力与气隙的关系曲线称为反力特性。力特性。 第1章 常用低压电器 电磁吸力电磁吸力F Fatat大小与气隙的截面积大小与气隙的截面积S S及气隙中的磁感应及气隙中的磁感应强度强度B B的关系为的关系为: :022SBFat221atF直流电磁铁的电磁吸力直流电磁铁的电磁吸力第1章 常用低压电器交

11、流电磁铁的电磁吸力交流电磁铁的电磁吸力tFFFatmatmat2cos2202m2SBFatm 虽然交流电磁铁磁感应强度是正、负交变的，但电磁吸力虽然交流电磁铁磁感应强度是正、负交变的，但电磁吸力却是脉动的、方向不变的。电磁吸力由两项组成：第一项为平却是脉动的、方向不变的。电磁吸力由两项组成：第一项为平均吸力均吸力Fav，其值为最大吸力的一半；第二项为以电源频率两，其值为最大吸力的一半；第二项为以电源频率两倍变化的交变分量，如图所示。倍变化的交变分量，如图所示。FavFFmFFtOFav 交流电磁吸力是在最大值为交流电磁吸力是在最大值为2 2F Favav和最小值为和最小值为0 0的范的范围内

12、以两倍于电源频率周期地变化的，因此在每一个围内以两倍于电源频率周期地变化的，因此在每一个周期内，必然有某一段时刻的吸力小于弹簧产生的反周期内，必然有某一段时刻的吸力小于弹簧产生的反作用力。这时衔铁在反力作用下将开始释放，而当吸作用力。这时衔铁在反力作用下将开始释放，而当吸力再次大于反力时，衔铁又被吸合。如此周而复始，力再次大于反力时，衔铁又被吸合。如此周而复始，衔铁会产生振动。这种振动对电器工作十分不利，同衔铁会产生振动。这种振动对电器工作十分不利，同时还会发出噪声。为此，必须采取措施消除振动。时还会发出噪声。为此，必须采取措施消除振动。 在单相交流电磁铁铁心极面上加装短路环可消除振动和噪声。

13、在单相交流电磁铁铁心极面上加装短路环可消除振动和噪声。将铁心极面上的磁通分成两部分。若使这两部分交变磁通间将铁心极面上的磁通分成两部分。若使这两部分交变磁通间有一个相位差，则两部分磁通所产生的吸力间也有一个相位有一个相位差，则两部分磁通所产生的吸力间也有一个相位差。这样，虽然每部分吸力都有到达零值的时刻，但二者合差。这样，虽然每部分吸力都有到达零值的时刻，但二者合成后的吸力却无零值的时刻。如果合成吸力在任一时刻都大成后的吸力却无零值的时刻。如果合成吸力在任一时刻都大于反力，就可消除振动和噪声。于反力，就可消除振动和噪声。第1章 常用低压电器 交流电磁机构励磁线圈的阻抗主要取决于线圈的电交流电磁

14、机构励磁线圈的阻抗主要取决于线圈的电抗抗( (电阻相对很小电阻相对很小) )，则，则NfEUm44. 4fNUm44. 4式中：式中：U线圈电压线圈电压(V)； E线圈感应电势线圈感应电势(V)； f外加电压频率外加电压频率(Hz)； 气隙磁通气隙磁通(Wb)； N线圈匝数。线圈匝数。 m交流电磁铁的吸力特性交流电磁铁的吸力特性20atmFFsSB02 m 02m44第1章 常用低压电器 当频率、匝数和外加电压为常数时，磁通亦为常数，因此当频率、匝数和外加电压为常数时，磁通亦为常数，因此电磁吸力的幅值也为常数。由于线圈外加电压与磁路空气隙的电磁吸力的幅值也为常数。由于线圈外加电压与磁路空气隙的

15、变化无关，因此电磁吸力亦与气隙的大小无关。实际上，考虑变化无关，因此电磁吸力亦与气隙的大小无关。实际上，考虑到漏磁通的影响，吸力随气隙的减小会略有增加。到漏磁通的影响，吸力随气隙的减小会略有增加。FIFf ()O12If () 虽然交流电磁机构的气隙磁通虽然交流电磁机构的气隙磁通 近似不变，但气隙磁阻随气隙长近似不变，但气隙磁阻随气隙长度而变化。根据磁路定律：度而变化。根据磁路定律： mRIN交流励磁线圈的电流与气隙成正比交流励磁线圈的电流与气隙成正比。 第1章 常用低压电器 一般当一般当U形交流电磁机构的励磁线圈通电而衔形交流电磁机构的励磁线圈通电而衔铁尚未动作时，其电流可达到吸合后额定电流

16、的铁尚未动作时，其电流可达到吸合后额定电流的56倍；倍；E形电磁机构电流则达到额定电流的形电磁机构电流则达到额定电流的1015倍。因此，当衔铁卡住不能吸合或者频繁动作倍。因此，当衔铁卡住不能吸合或者频繁动作时，交流励磁线圈很可能因过电流而烧毁。所以时，交流励磁线圈很可能因过电流而烧毁。所以在可靠性要求高或操作频繁的场合，一般不采用在可靠性要求高或操作频繁的场合，一般不采用交流电磁机构。交流电磁机构。 2、执行机构、执行机构触点系统触点系统 一般由动触点、静触点、灭弧装置和导电部件组成。一般由动触点、静触点、灭弧装置和导电部件组成。 触头（触点）材料：一般由铜、银、镍及其合金制成。触头（触点）材

17、料：一般由铜、银、镍及其合金制成。 触头按触头按原始状态原始状态可分：常开触点与常闭触点；常开触头可分：常开触点与常闭触点；常开触头也称为动合触头；常闭触点也称为动断触点；也称为动合触头；常闭触点也称为动断触点； 按触头控制的电路分：主触头与辅助触头。按触头控制的电路分：主触头与辅助触头。第1章 常用低压电器 触头的结构形式：桥式触头的结构形式：桥式 ：点接触：点接触 .面接触面接触 指式：线接触，滚动摩擦，适用于大电流。指式：线接触，滚动摩擦，适用于大电流。(a)(b)(c) 电弧放电的特征电弧放电的特征 ：（1）电弧由三部分组成。包括阴极区、阳极区和弧柱区。）电弧由三部分组成。包括阴极区、

18、阳极区和弧柱区。（2）电弧温度很高。）电弧温度很高。（3）电弧是一种自持放电现象。）电弧是一种自持放电现象。（4）电弧是一束游离的的气体。）电弧是一束游离的的气体。 当开关电器开断电路时，电压和电流达到一定值时，触头当开关电器开断电路时，电压和电流达到一定值时，触头刚刚分离后，触头之间就会产生强烈的白光（能够导电的近似刚刚分离后，触头之间就会产生强烈的白光（能够导电的近似圆柱形的气体），称为圆柱形的气体），称为电弧电弧。实质是一种气体放电现象。实质是一种气体放电现象。 电弧的危害：开关电器在分断电路时产生的电弧，一方面使电路电弧的危害：开关电器在分断电路时产生的电弧，一方面使电路仍旧保持导通状

19、态，延迟了电路的开断；另一方面会烧损触点，缩短仍旧保持导通状态，延迟了电路的开断；另一方面会烧损触点，缩短电器的使用寿命。电器的使用寿命。第1章 常用低压电器 电离和消电离作用是同时存在的，当电离速度大于消电离电离和消电离作用是同时存在的，当电离速度大于消电离速度时，电弧就增强；当电离速度与消电离速度相等时，电速度时，电弧就增强；当电离速度与消电离速度相等时，电弧就稳定燃烧；当消电离速度大于电离速度时，电弧就熄灭。弧就稳定燃烧；当消电离速度大于电离速度时，电弧就熄灭。因此，熄灭电弧因此，熄灭电弧一方面是减弱电离作用，另一方面是增强消一方面是减弱电离作用，另一方面是增强消电离作用电离作用。实际上

20、，作为减弱电离作用的措施，同时也往往。实际上，作为减弱电离作用的措施，同时也往往是增强消电离作用的途径。是增强消电离作用的途径。 灭弧方法灭弧方法第1章 常用低压电器 常用的灭弧方法和装置常用的灭弧方法和装置 桥式结构双断口灭弧桥式结构双断口灭弧 流过触头两端的电流方向相反，将产生互相推斥的电动力。当流过触头两端的电流方向相反，将产生互相推斥的电动力。当触头打开时，在断口中产生电弧。电弧电流在两电弧之间产生图触头打开时，在断口中产生电弧。电弧电流在两电弧之间产生图中以中以“ ”表示的磁场，根据左手定则，电弧电流要受到一个指表示的磁场，根据左手定则，电弧电流要受到一个指向外侧的电动力向外侧的电动

21、力F的作用，使电弧向外运动并拉长，电弧电流迅的作用，使电弧向外运动并拉长，电弧电流迅速穿越冷却介质而使电弧加快冷却并熄灭。此外，还可将一个电速穿越冷却介质而使电弧加快冷却并熄灭。此外，还可将一个电弧分为两个来削弱电弧的作用。这种灭弧方法效果较弱，故一般弧分为两个来削弱电弧的作用。这种灭弧方法效果较弱，故一般多用于小功率的电器中。但是，当其配合栅片灭弧后，也可用于多用于小功率的电器中。但是，当其配合栅片灭弧后，也可用于大功率的电器中。交流接触器常采用这种灭弧方法。大功率的电器中。交流接触器常采用这种灭弧方法。 第1章 常用低压电器 桥式触头灭弧原理桥式触头灭弧原理FFI第1章 常用低压电器栅片灭

22、弧栅片灭弧 灭弧栅一般由多片镀铜薄钢片灭弧栅一般由多片镀铜薄钢片(称为栅片称为栅片)和石棉绝缘板组成，和石棉绝缘板组成，它们安放在电器触头上方的灭弧室内，彼此之间互相绝缘，片间它们安放在电器触头上方的灭弧室内，彼此之间互相绝缘，片间距离约为距离约为25 mm。当触头分断电路时，在触头之间产生电弧，。当触头分断电路时，在触头之间产生电弧，电弧电流产生磁场。由于钢片磁阻比空气磁阻小得多，因此，电电弧电流产生磁场。由于钢片磁阻比空气磁阻小得多，因此，电弧上方的磁通非常稀疏，而下方的磁通却非常密集。这种上疏下弧上方的磁通非常稀疏，而下方的磁通却非常密集。这种上疏下密的磁场将电弧拉入灭弧室中。当电弧进入

23、灭弧室后，被灭弧栅密的磁场将电弧拉入灭弧室中。当电弧进入灭弧室后，被灭弧栅分割成数段串联的短弧，这样，每两片灭弧栅片都可以看做一对分割成数段串联的短弧，这样，每两片灭弧栅片都可以看做一对电极。维持每对电极间的电弧都需要一定的电压，同时栅片吸收电极。维持每对电极间的电弧都需要一定的电压，同时栅片吸收电弧热量。当栅片间的电压不足以维持电弧燃烧电压时，电弧迅电弧热量。当栅片间的电压不足以维持电弧燃烧电压时，电弧迅速冷却并很快熄灭。速冷却并很快熄灭。 第1章 常用低压电器栅片灭弧示意图1灭弧栅片；2触头；3电弧F123第1章 常用低压电器磁吹灭弧磁吹灭弧 +. .F电流(a)(b)ab+图图 磁吹灭弧

24、原理磁吹灭弧原理(a) 磁吹线圈对电弧产生推力磁吹线圈对电弧产生推力利用电弧电流本身灭弧，电弧电流越大，吹弧能力越强，且不利用电弧电流本身灭弧，电弧电流越大，吹弧能力越强，且不受电路电流方向的影响，广泛应用于直流接触器中。受电路电流方向的影响，广泛应用于直流接触器中。1.2 1.2 接触器接触器电力拖动和自动控制系统中使用量大，涉及面广的一种电力拖动和自动控制系统中使用量大，涉及面广的一种低压自动控制低压自动控制电器电器，用来频繁地，用来频繁地接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路。 1-主触点主触点 2-常闭辅助触点常闭辅助触点 3-常开辅助触点常开

25、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：将电磁能转换将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力成机械能，产生电磁吸力带动触点动作带动触点动作. .触点：触点：接触器的执行元件，接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电用来接通或断开被控制电路。路。灭弧装置：灭弧装置：熄灭触点分断熄灭触点分断电流瞬间触点之间气隙中电流瞬间触点之间气隙中产生的电弧。产生的电弧。其它：其它：包括包括释放弹簧机构、释放弹簧机构、支架与底座等。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

26、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第1章 常用低压电器 接触器根据电磁原理工作：接触器根据电磁原理工作： 当当电磁线圈通电电磁线圈通电后，线圈电流产生后，线圈电流产生磁场磁场，使，使静铁心产生电磁吸静铁心产生电磁吸力吸引衔铁力吸引衔铁，并，并带动触点动作带动触点动作，使，使常闭触点断开常闭触点断开，常开触点闭合常开触点闭合，两者是联动的。当两者是联动的。当线圈断电线圈断电时，时，电磁力消失电磁力消失，衔铁衔铁在释放弹簧的作在释放弹簧的作用下用下释放释放，使，使触点复原触点复原

27、，即，即常开触点断开常开触点断开，常闭触点闭合常闭触点闭合。 电磁接触器工作原理电磁接触器工作原理电磁接触器符号电磁接触器符号第1章 常用低压电器交流接触器交流接触器：线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。 交变磁通穿过铁心，产全涡流和磁滞损耗，使铁心发热。交变磁通穿过铁心，产全涡流和磁滞损耗，使铁心发热。 铁心用硅钢片冲压而成以减少铁损。铁心用硅钢片冲压而成以减少铁损。 线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上以便于散热。线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上以便于散热。 铁心端面上安装铜制的短路环，以防止交变磁通使衔铁产生铁心端面上安装铜制的短路环，以防止

28、交变磁通使衔铁产生强烈振动和噪声。强烈振动和噪声。 灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。 直流接触器：直流接触器：线圈通以直流电，主触点接通、切断直流主电路线圈通以直流电，主触点接通、切断直流主电路。 不产全涡流和磁滞损耗，铁心不发热。不产全涡流和磁滞损耗，铁心不发热。 铁心用整块钢制成。铁心用整块钢制成。 线圈制成长而薄的圆筒状。线圈制成长而薄的圆筒状。 250A以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。 灭弧装置通常采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。灭弧装置通常采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。 接触器分类及特点：接触器分类及特点：(按

29、主触头控制的电流种类）按主触头控制的电流种类）第1章 常用低压电器 接触器主要技术参数：接触器主要技术参数：线圈电压线圈电压主触点额定电流、额定电压主触点额定电流、额定电压辅助触点额定电流、对数辅助触点额定电流、对数接触器机械寿命、电寿命接触器机械寿命、电寿命CJ 20 / 交流交流 设计设计 额定电流额定电流 用用K表示矿用表示矿用 额定工作电压额定工作电压(03380V) TH(湿热带产品湿热带产品)接触器接触器 序号序号 启动器的接触器启动器的接触器 (06660V；111140V)CZ 16 / 直流直流 设计设计 额定电流额定电流 常开主触点数常开主触点数 常闭主触点数常闭主触点数接

30、触器接触器 序号序号 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： 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定工作电流是在规定条件下（

31、额定工作电压、接触器主触点的额定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，当实际使用条使用类别、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 用于控制与保护电路中作信号转换用的电器用于控制与保护电路中作信号转换用的电器。具有输入电。具有

32、输入电路（路（感应元件感应元件）和输出电路（）和输出电路（执行元件执行元件），当），当感应元件中的输感应元件中的输入量入量（如电流、电压、温度、压力等）（如电流、电压、温度、压力等）变化到某一定值时继电变化到某一定值时继电器动作，执行元件便接通和断开控制回路器动作，执行元件便接通和断开控制回路。继电器用于控制电。继电器用于控制电路，流过触点的电流小，一般不需要灭弧装置。路，流过触点的电流小，一般不需要灭弧装置。 常用继电器：常用继电器：电流继电器、电压继电器、中间继电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器以及温度、压力、电器、时间继电器、热继电器以及温度、压力、计数、频率继电器

33、计数、频率继电器等。等。 1.3 1.3 继电器继电器第1章 常用低压电器（1）. 电磁式继电器电磁式继电器 电磁式继电器是应用的最早、最多的一种继电器，电磁式继电器是应用的最早、最多的一种继电器，其结构和工作原理与接触器大体相同，也由铁心、衔铁、其结构和工作原理与接触器大体相同，也由铁心、衔铁、线圈、弹簧和触点等部分组成。线圈、弹簧和触点等部分组成。 按输入信号的性质可分为按输入信号的性质可分为电磁式电压继电器、电磁电磁式电压继电器、电磁式中间继电器、电磁式电流继电器、式中间继电器、电磁式电流继电器、常用的几种继电器常用的几种继电器 电流继电器：电流继电器： 根据输入（线圈）电流大小而动作的

34、继电器根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器 过电流继电器：过电流继电器：当电路发生短路及过流时立即将电路切断当电路发生短路及过流时立即将电路切断 线圈电流小于整定电流时，继电器不动作线圈电流小于整定电流时，继电器不动作 线圈电流超过整定电流时，继电器才动作线圈电流超过整定电流时，继电器才动作 动作电流整定范围：交流为动作电流整定范围：交流为(110350)IN，直流为，直流为(70300)IN 欠电流继电器：当电路电流过低时立即将电路切断欠电流继电器：当电路电流过低时立即将电路切断 线圈电流大于或等于整定电流时，继电器吸合线圈电流大于或等于整定电流时，继电器吸合 线圈电流低于整定电流时，继电

35、器释放线圈电流低于整定电流时，继电器释放 动作电流整定范围：吸合电流为动作电流整定范围：吸合电流为(3050)IN 释放电流为释放电流为(1020)IN 一般自动复位一般自动复位 电压继电器：电压继电器： 根据输入（线圈）电压大小而动作的继电器根据输入（线圈）电压大小而动作的继电器 过电压继电器：过电压继电器：动作电压整定范围为动作电压整定范围为(105120)UN 欠电压继电器：欠电压继电器：吸合电压调整范围为吸合电压调整范围为(3050)UN 释放电压调整范围为释放电压调整范围为(720)UN 中间继电器：中间继电器：本质上是一种电压继电器，工作原理与接触器相同。本质上是一种电压继电器，工

36、作原理与接触器相同。触点系统中没有主、辅触点之分，触点容量相同。触点系统中没有主、辅触点之分，触点容量相同。小容量的接触器：小容量的接触器： 电动机额定电流不超过电动机额定电流不超过5A的电气控制系统，可代替接触器来的电气控制系统，可代替接触器来控制。控制。中间继电器的作用：中间继电器的作用： 当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间继电器来当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间继电器来控制，用中间继电器作为执行元件，这时中间继电器被当作一控制，用中间继电器作为执行元件，这时中间继电器被当作一级放大器用。级放大器用。触点数量较多，能够将一个输入信号变成多个输出信号。当触点数量较多，能

37、够将一个输入信号变成多个输出信号。当其他继电器或接触器触点数量不够时，可利用中间继电器来切其他继电器或接触器触点数量不够时，可利用中间继电器来切换多条控制电路。换多条控制电路。第1章 常用低压电器感应元件接受外界信号后，经过设定的延时时间才使执行部分动作的继电器。感应元件接受外界信号后，经过设定的延时时间才使执行部分动作的继电器。类型：类型：通电延时、断电延时、带瞬动触点通电（断电）延时通电延时、断电延时、带瞬动触点通电（断电）延时触点：触点：常开延时闭合、常闭延时断开、常开延时断开、常闭延时闭合常开延时闭合、常闭延时断开、常开延时断开、常闭延时闭合 空气阻尼式：空气阻尼式： 包括电磁机构、工

38、作触点及气室三部分，靠空气阻尼作用实现延时。包括电磁机构、工作触点及气室三部分，靠空气阻尼作用实现延时。 延时范围较宽、结构简单、工作可靠、价格低廉、寿命长。延时范围较宽、结构简单、工作可靠、价格低廉、寿命长。 延时时间有延时时间有0.4180s和和0.460s两种规格。两种规格。 电动式：电动式： 包括同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统及执行机构。包括同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统及执行机构。 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、放大器及

39、执行机构。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。 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、电动式等时间继电器。可取代阻容式、空气阻尼式、电动式等时间继电器。时间继电器时间继电器工业电气控制技术（三）时间继电器的图形符号(a) 线圈一般符号； (b) 通电延时线圈； (c) 断电延时线圈； (d) 延时闭合常开触点； (e) 延时断开常闭触点； (f) 延时断开常开触点； (g) 延时闭合常闭触点； (h) 瞬时常开触点； (i) 瞬时常闭触点KTKT(d)(c)KT(e)KTKTKT(f)KT(g)KTKT

40、(h)KT(i)(b)(a)第1章 常用低压电器 热继电器热继电器是利用电流流过热元件时产生的热量，是利用电流流过热元件时产生的热量，使得双金属片发生弯曲而推动执行机构动作的一种使得双金属片发生弯曲而推动执行机构动作的一种保护电器。主要用于交流电动机的过载保护，断相保护电器。主要用于交流电动机的过载保护，断相及电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态及电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。的控制。热继电器热继电器321感受部分结构示意 在图中发热元件在图中发热元件2 2通电发热后，主双金属片通电发热后，主双金属片1 1受热向左弯曲，受热向左弯曲，推动导板推动导板3 3向左推动执行

41、机构发生一定的运动。电流越大，执向左推动执行机构发生一定的运动。电流越大，执行机构的运动幅度也越大。当电流大到一定程度时，执行机行机构的运动幅度也越大。当电流大到一定程度时，执行机构发生跃变，即触点发生动作从而切断主电路。构发生跃变，即触点发生动作从而切断主电路。双金属片是热继电双金属片是热继电器的测量元件，由器的测量元件，由两种具有不同线膨两种具有不同线膨胀系数的金属碾压胀系数的金属碾压而成。而成。第1章 常用低压电器JR36系列热继电器型号意义系列热继电器型号意义图文符号的电动机及电源对称性较好的情况可选的电动机及电源对称性较好的情况可选用两相或三相结构的热继电器用两相或三相结构的热继电器

42、; ;的电动的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器。机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器。原则上热继电器的额定电流应按电动机的额定电原则上热继电器的额定电流应按电动机的额定电流来选择。但对于过载能力较差的电动机，其配流来选择。但对于过载能力较差的电动机，其配用的热继电器用的热继电器( (主要是发热元件主要是发热元件) )的额定电流应适的额定电流应适当小些，一般选取热继电器的额定电流当小些，一般选取热继电器的额定电流( (实际上是实际上是选取发热元件的额定电流选取发热元件的额定电流) )为电动机额定电流的为电动机额定电流的60%-80%60%-80%。热继电器的选择和维护热继电器的选

43、择和维护对于工作时间较短、间歇时间较长的电动机，以及对于工作时间较短、间歇时间较长的电动机，以及虽然长期工作但发生过载现象的可能性很小的电动虽然长期工作但发生过载现象的可能性很小的电动机，可以不设过载保护。机，可以不设过载保护。双金属片式热继电器一般用于轻载、不频繁起动电双金属片式热继电器一般用于轻载、不频繁起动电动机的过载保护。对于重载、频繁起动的电动机，动机的过载保护。对于重载、频繁起动的电动机，则可用过电流继电器则可用过电流继电器( (延时动作型的延时动作型的) )作它的过载保作它的过载保护和短路保护。护和短路保护。因为热元件受热变形需要时间，故因为热元件受热变形需要时间，故热继电器不能

44、作短路保护用热继电器不能作短路保护用。 在安装和使用保护型热继电器的过程中，在安装和使用保护型热继电器的过程中，必须按照产品说明书规定的方式安装。当与其必须按照产品说明书规定的方式安装。当与其他电器安装在一起时，他电器安装在一起时，应将热继电器安装在其应将热继电器安装在其他电器的下方，他电器的下方，以免其动作受其他电器发热的以免其动作受其他电器发热的影响。影响。除去尘埃和污垢。若双金属除去尘埃和污垢。若双金属片出现锈斑，可用棉布蘸上汽油轻轻揩拭，片出现锈斑，可用棉布蘸上汽油轻轻揩拭，。另外，当主电路发生短路事故后。另外，当主电路发生短路事故后，应检查发热元件和双金属片是否己经发生永，应检查发热

45、元件和双金属片是否己经发生永久性变形。久性变形。第1章 常用低压电器用于转速的检测，常用在三相交流异步电动机反接制动转速接近零用于转速的检测，常用在三相交流异步电动机反接制动转速接近零时，自动切除反相序电源。时，自动切除反相序电源。转子：转子：由一块永久磁铁制成，与电动机同轴相联，用以接受转动由一块永久磁铁制成，与电动机同轴相联，用以接受转动信号。信号。定子（笼型空心绕组）：定子（笼型空心绕组）：转子（磁铁）旋转时，笼型绕组切割转转子（磁铁）旋转时，笼型绕组切割转子磁场产生感应电动势，形成环内电流，此电流与磁铁磁场相作用，子磁场产生感应电动势，形成环内电流，此电流与磁铁磁场相作用，产生电磁转矩

46、，圆环在此力矩的作用下带动摆杆，克服弹簧力而顺产生电磁转矩，圆环在此力矩的作用下带动摆杆，克服弹簧力而顺转子转动的方向摆动，并拨动触点改变其通断状态。转子转动的方向摆动，并拨动触点改变其通断状态。触点触点：在摆杆左右各设一组切换触点，分别在速度继电器正转和在摆杆左右各设一组切换触点，分别在速度继电器正转和反转时发生作用。调节弹簧弹力时，可使速度继电器在不同转速时反转时发生作用。调节弹簧弹力时，可使速度继电器在不同转速时切换触点改变通断状态。切换触点改变通断状态。动作转速一般不低于动作转速一般不低于120 r/min，复位转速约在，复位转速约在100 r/min以下。以下。工作时，允许的转速高达

47、工作时，允许的转速高达10003600r/min。正转和反转切换触点的动作，反映电动机转向和速度的变化。正转和反转切换触点的动作，反映电动机转向和速度的变化。速度继电器速度继电器1螺钉；2反力弹簧；3常闭触点；4动触头；5常开触点；6返回杠杆；7杠杆；8定子导体；9定子；10转轴；11转子1234 567111098SN6图文符号是一种当电流超过规定值一定时间后是一种当电流超过规定值一定时间后, ,以它本身产生的以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器热量使熔体熔化而分断电路的电器. .广泛应用于低压配广泛应用于低压配电系统及用电设备中作短路和过电流保护。电系统及用电设备中作短路和过电流保

48、护。由熔体（俗由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的绝缘底座或绝缘管等组成。称保险丝）和安装熔体的绝缘底座或绝缘管等组成。1.4 1.4 熔断器熔断器材料材料通常有两种：通常有两种：是由铅锡合金和锌等低熔点、是由铅锡合金和锌等低熔点、导电性能较差的金属材料制成；导电性能较差的金属材料制成；是由银、铜等高是由银、铜等高熔点、导电性能好的金属制成。熔点、导电性能好的金属制成。第1章 常用低压电器常用典型熔断器常用典型熔断器 插入式熔断器插入式熔断器 插入式熔断器又称瓷插式熔断器，这种熔断器一般插入式熔断器又称瓷插式熔断器，这种熔断器一般用于民用交流用于民用交流50 Hz50 Hz、额定电压至、额定电压至

49、380 V380 V、额定电流、额定电流200 A200 A以下的以下的低压照明线路末端或分支电路中低压照明线路末端或分支电路中，用于短路保护及，用于短路保护及高倍过电流保护。熔断器所用熔体材料主要是软铅丝和铜高倍过电流保护。熔断器所用熔体材料主要是软铅丝和铜丝，使用时应按产品目录选用合适的规格。丝，使用时应按产品目录选用合适的规格。 第1章 常用低压电器螺旋式熔断器螺旋式熔断器 广泛应用于工矿企业低压配电设备、机械设备的电气控广泛应用于工矿企业低压配电设备、机械设备的电气控制系统中。螺旋式熔断器由瓷座、熔体、瓷帽等组成。制系统中。螺旋式熔断器由瓷座、熔体、瓷帽等组成。熔体是一个瓷管，内装有石

50、英砂和熔丝，熔丝的两端焊熔体是一个瓷管，内装有石英砂和熔丝，熔丝的两端焊在熔体两端的导电金属端盖上，其上端盖中有一个染有在熔体两端的导电金属端盖上，其上端盖中有一个染有红漆的熔断指示器。当熔体熔断时，熔断指示器弹出、红漆的熔断指示器。当熔体熔断时，熔断指示器弹出、脱落，透过瓷帽上的玻璃孔可以看见。脱落，透过瓷帽上的玻璃孔可以看见。熔断器的图形及文字符号熔断器的图形及文字符号熔断器的额定电压是指熔断器长期工熔断器的额定电压是指熔断器长期工作时和分断后所能够承受的作时和分断后所能够承受的。熔断器的额定电流是指熔断器长期工熔断器的额定电流是指熔断器长期工作时，各组成部件的温升不超过规定值时所能承受的

51、作时，各组成部件的温升不超过规定值时所能承受的。 熔断器的极限分断能力是指熔断熔断器的极限分断能力是指熔断器在规定的额定电压和功率因数（或时间常数）的条器在规定的额定电压和功率因数（或时间常数）的条件下，能够分断的件下，能够分断的值值。熔断器的主要技术参数熔断器的主要技术参数第1章 常用低压电器1 1、熔断器的类型应根据线路的要求、使用场合以及安装条件、熔断器的类型应根据线路的要求、使用场合以及安装条件进行选择；进行选择；熔断器的选用原则熔断器的选用原则 2、熔断器的额定电压必须等于或者高于其所在工作点的电压；、熔断器的额定电压必须等于或者高于其所在工作点的电压；3、熔断器的额定电流应根据被保

52、护的电路及设备的额定负载熔断器的额定电流应根据被保护的电路及设备的额定负载电流选择。熔断器的额定电流必须等于或者高于所安装的熔体电流选择。熔断器的额定电流必须等于或者高于所安装的熔体的额定电流；的额定电流；第1章 常用低压电器4 4、熔断器的额定分断能力必须大于电路中可能出现的最熔断器的额定分断能力必须大于电路中可能出现的最大故障电流值；大故障电流值；熔断器的选用原则熔断器的选用原则 5 5、熔断器的选择需考虑在同一电路网络中与其他配电电、熔断器的选择需考虑在同一电路网络中与其他配电电器、控制电器之间的选择性级差配合的要求。上一级熔断器、控制电器之间的选择性级差配合的要求。上一级熔断器熔体的额

53、定电流应比下一级熔断器熔体的额定电流大器熔体的额定电流应比下一级熔断器熔体的额定电流大1 12 2个级差。个级差。 第1章 常用低压电器6、熔体额定电流的选择、熔体额定电流的选择： (1) (1) 用于保护负载电流比较平稳的照明或电热设备，以及用于保护负载电流比较平稳的照明或电热设备，以及一般控制电路的熔断器，其熔体额定电流一般控制电路的熔断器，其熔体额定电流I IN N一般按线路计算电一般按线路计算电流确定。流确定。 熔断器的选用原则熔断器的选用原则 (2) 用于保护电动机的熔断器，应将电动机的启动电流倍用于保护电动机的熔断器，应将电动机的启动电流倍数作为考虑因素，一般选熔断体额定电流数作为

54、考虑因素，一般选熔断体额定电流IFN为电动机额定电为电动机额定电流流IMN的的1.52.5倍。对于不经常启动或启动时间不长的电动倍。对于不经常启动或启动时间不长的电动机，选较小倍数；对于频繁启动的电动机，选较大倍数。机，选较小倍数；对于频繁启动的电动机，选较大倍数。第1章 常用低压电器对于给多台电动机供电的主干线母线处的熔断器的熔断体额对于给多台电动机供电的主干线母线处的熔断器的熔断体额定电流，可按下式计算：定电流，可按下式计算： IFN (2.02.5)IMNmax+ MNI 式中：式中：IFN熔断器的额定电流；熔断器的额定电流； IMN电动机的额定电流；电动机的额定电流； IMNmax多台

55、电动机中容量最大的一台电动机的额定电流；多台电动机中容量最大的一台电动机的额定电流； 其余电动机额定电流之和。其余电动机额定电流之和。 为防止发生越级熔断，上、下级为防止发生越级熔断，上、下级(即供电干、支线即供电干、支线)熔断器间应有良好熔断器间应有良好的协调配合，宜进行较详细的整定计算和校验。的协调配合，宜进行较详细的整定计算和校验。 MNI1.5 1.5 开关电器开关电器1.5.1 刀开关刀开关是低压配电电器中结构是低压配电电器中结构、的电器。广泛应用于照明电路、小的电器。广泛应用于照明电路、小容量（容量（5.5KW5.5KW及以下）的动力电路且不频繁启动的控及以下）的动力电路且不频繁启

56、动的控制电路中。制电路中。 刀开关按刀开关按分为单级、双极和三级；按分为单级、双极和三级；按分分为直接手柄操作式、杠杆操作机构式和电动操作机构为直接手柄操作式、杠杆操作机构式和电动操作机构式；按刀开关可式；按刀开关可转换的方向转换的方向分为分为和和。 广泛用于配电系统和电力拖动系统，用作电源的隔离、广泛用于配电系统和电力拖动系统，用作电源的隔离、电气设备的保护和控制。电气设备的保护和控制。第1章 常用低压电器：胶盖闸刀开关又称为开启式负荷开：胶盖闸刀开关又称为开启式负荷开关。关。 ：铁壳开关又称为封闭式负荷开关。一般：铁壳开关又称为封闭式负荷开关。一般应用于应用于和和负荷电路，也可以用作负荷电

57、路，也可以用作15KW15KW以以下的电动机的下的电动机的的控制开关。的控制开关。：熔断器式刀开关即熔断器式隔离：熔断器式刀开关即熔断器式隔离开关。是一种以熔断体或带有熔断体的载融件作为动触点开关。是一种以熔断体或带有熔断体的载融件作为动触点的隔离开关。的隔离开关。第1章 常用低压电器12345额定电流(A)；极数：1单极；2双极；3三极；灭弧室及接线方式：0不装灭弧室； 1装灭弧室； 8不装灭弧室板前接线方式； 9不装灭弧室板后接线方式； 无板后接线方式刀开关型号：HD单投刀开关；HS双投刀开关；操作方式： 11中央手柄式； 12侧方正面杠杆操作机构式； 13中央正面杠杆操作机构式； 14侧

58、面手柄式；国产刀开关产品型号含义国产刀开关产品型号含义 第1章 常用低压电器胶盖闸刀开关外形结构：胶盖闸刀开关外形结构：图形文字符号：图形文字符号：铁壳开关外形结构铁壳开关外形结构第1章 常用低压电器外形结构：外形结构：HR6HR6型系列型系列(1)(1)电源进线应接在静触头一边的进线端（进线电源进线应接在静触头一边的进线端（进线座应在上方），用电设备应接在动触头一边的出线端座应在上方），用电设备应接在动触头一边的出线端。这样，当开关断开时，闸刀和熔体均不带电，以保。这样，当开关断开时，闸刀和熔体均不带电，以保证更换熔体时的安全。证更换熔体时的安全。（上进下出）（上进下出） (2)(2)安装时

59、，刀开关在合闸状态下手柄应该向上，安装时，刀开关在合闸状态下手柄应该向上，不能倒装和平装，以防止闸刀松动落下时误合闸。不能倒装和平装，以防止闸刀松动落下时误合闸。安装和使用胶盖开关时应注意下列事项：安装和使用胶盖开关时应注意下列事项：第1章 常用低压电器 低压断路器又称自动空气开关或自动开关，它低压断路器又称自动空气开关或自动开关，它是一种既有手动开关作用又能自动进行欠电压、失是一种既有手动开关作用又能自动进行欠电压、失电压、过载和短路保护的电器。可用于不频繁地接电压、过载和短路保护的电器。可用于不频繁地接通或分断电路以及不频繁的启动电动机。通或分断电路以及不频繁的启动电动机。与接触器的区别：

60、与接触器的区别： 接触器允许频繁地接通或分断电路，但不能接触器允许频繁地接通或分断电路，但不能分断短路电流；而低压断路器不仅可以分断额定分断短路电流；而低压断路器不仅可以分断额定电流、一般故障电流，还能分断短路电流，但单电流、一般故障电流，还能分断短路电流，但单位时间内允许的操作次数较低。位时间内允许的操作次数较低。 低压断路器的结构和工作原理低压断路器的结构和工作原理1、9弹簧；2主触头；3传动杆；4锁扣；5轴；6电磁脱扣器；7杠杆；8、10衔铁；11欠压机构；12双金属片；13发热元件12345678910111213低压断路器的结构示意图 图形符号 第1章 常用低压电器 低压断路器由以下