设备10电气控制1

第1章工厂电气控制初步1.1工厂常用电器1.2基本控制电路1.3控制系统实例本章主要内容：l核心是掌握继电器、接触器、按钮开关等常规控制电器的动作执行特点，由此对一般继电接触控制电路进行熟练分析和设计。l

工厂常用电器l

基本控制电路l

控制系统实例返回本章首页1.1工厂常用电器1.1.1工厂电器基本知识1.1.2工厂常用电器1.1.3电气图形返回本章首页1.1.1工厂电器基本知识1.分类（1）按适用的电压范围分类分为低压电器和高压电器。（2）低压电器按所控制的对象分类根据其控制的对象分为低压配电电器和低压控制电器。（3）按所起作用分类依据电器所起的作用可分为控制电器和保护电器。（4）按动作性质分类依据电器的动作性质可分为自动控制电器和非自动控制电器。

2.结构及工作原理下面分别以控制按钮和接触器为例介绍手动电器和自动电器的结构和工作原理。（1）按钮按钮是手动控制电器的一种，用来发出信号和接通或断开控制电路。图1.1是按钮的结构示意图和图文符号，图（a）中1、2是动断（常闭）触点，3，4是动合（常开）触点，5是复位弹簧，6是按钮帽。图（b）为图文符号。（a）结构示意（b）图文符号图1.1按钮第一章低压电器作用与分类接触器继电器开关熔断器第一节分类与作用电器定义：一种能控制电路的设备。低压电器：用于交流1200V、直流1500V级以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。高压电器：交流1200V以上、直流1500V以上。分类图1-1电力拖动系统组成主电路：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。（电流大）控制电路：由接触器线圈、继电器等电器元件组成。（电流小）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。

按操作方式分手动电器：刀开关、按钮、转换开关自动电器：低压断路器、接触器、继电器按用途分低压配电电器：刀开关、低压断路器、熔断器等。低压控制电路：接触器、继电器、控制器、按钮等。第二节电磁式低压电器工作原理电器分感测部分和执行部分。组成：吸引线圈、铁心、衔铁、空气气隙。图1。2。1电接触触点接触形式：点接触、线接触、面接触接触电阻理想情况下：触点闭合：接触电阻为零。触点断开：接触电阻无穷大。图1。2。2电弧与灭弧电弧产生：在触点由闭合状态过渡到断开状态的过程中产生的电弧。气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，内部有很高的温度和密度很大的电流。灭弧方法图1。2。3电动力灭弧灭弧栅灭弧图1。2。4灭弧罩灭弧磁吹式灭弧装置图1。2。15第三节接触器定义：用来自动地接通或断开大电流电路的电器。分：交流接触器、直流接触器。组成：触点系统、电磁机构、灭弧装置、其他部件。（2）接触器l

结构及工作原理接触器是利用电磁吸力的原理工作的，主要由电磁机构和触头系统组成。电磁机构通常包括吸引线圈、铁心和衔铁三部分。图1.2为接触器的结构示意图与图文符号，（a）图中，1、2，3、4是静触点，5、6是动触点，7、8是吸引线圈，9、10分别是动、静铁心，11是弹簧。（b）图中，1、2之间是常闭触点，3、4之间是常开触点，7、8之间是线圈。接触器结构（a）结构示意（b）图文符号图1.2接触器电磁铁特点根据吸引线圈通电电流的性质分类，电磁铁分为直流电磁铁和交流电磁铁。通常采用短路环来解决交流电磁铁的振动问题。短路环的示意图如图1.3所示，其中1为短路环，2为铁心。短路环起到磁通分相的作用，把极面上的交变磁通分成两个交变磁通，并且使这两个磁通之间产生相位差，那么它们所产生的吸力间也有一个相位差，这样，两部分吸力就不会同时达到零值，当然合成后的吸力就不会有零值的时刻，如果使合成后的吸力在任一时刻都大于弹簧拉力，就消除了振动。图1.3短路环灭弧常用的灭弧方法有：拉长电弧、冷却电弧和将电弧分段。对于电弧较弱的接触器，只采用灭弧罩即可。电弧较强的接触器，常采用灭弧栅熄弧。图1.4是灭弧栅的机构图。图中1是灭弧室，2和5分别为动、静触点，3为金属栅片，4为电弧。灭弧栅是数片钢片制成的栅状装置，当触点断开发生电弧时，电弧进入栅片内，被分割为数段，迅速熄灭。图1.4灭弧栅返回本节交流接触器原理直流接触器

图1。7。2接触器主要技术参数额定电压：指主触点的额定工作电压。直流有：24V、48V、110V、220V、440V交流有：36V、127V、220V、380V额定电流：主触点的额定电流。机械寿命（1000万次以上）与电气寿命（100万次以上）操作频率：每小时的操作次数一般：300次/h、600次/h、1200次/h表1-2表1-3表1-4接触器主要技术参数接通与分断能力：可靠接通和分断的电流值。接通时：主触点不应发生熔焊。分断时：主触点不应发生长时间燃弧。型号、含义P32CJ20型号、含义图P32CZ图形符号及文字符号图1。7。3接触器的选用类型的选择：直流或交流接触器主触点额定电压的选择：大于等于负载额定电压。主触点额定电流的选择：按额定电流大于计算值。线圈电压：电网电压交流：直流：第四节继电器继电器分类：用途分：控制继电器、保护继电器、中间继电器。原理分：电磁式、感应式、热继电器等参数分：电流、电压、速度、压力继电器动作时间分：瞬时继电器、延时继电器输出形式分：有触点、无触点继电器区别继电器：用于控制电路、电流小，没有灭弧装置，可在电量或非电量的作用下动作。接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装置，一般只能在电压作用下动作。电磁式继电器过电流继电器欠电流继电器电压继电器中间继电器2。2。1型号、参数P41图形文字符合JZ系列中间继电器时间继电器时间继电器定义：----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。符号:KT电磁式阻尼式电子式(晶体管、数字式)时间继电器定义：按时间原则工作的继电器。用途：用于时间控制，又称定时器。延时类型：通电延时型、断电延时型。结构分类：空气式、晶体管式、集成电路、电子式、数字式、电动式等。

空气式时间继电器电子式时间继电器电动式时间继电器空气式时间继电器构成：电磁机构+触头+汽缸（活塞）原理：利用空气阻尼的原理工作。图中a通电延时型、b断电延时型主要参数：延时类型及触点吸引线圈电压，延时范围0.4~60S或0.4~180S电气符号：图1.4.4特点：价低、可靠、定时精度差阻尼式时间继电器技术参数电动式时间继电器构成：同步机+减速器+执行结构（触头）优：延时时间长、精度高。缺：结构复杂、体积大。型号举例：JS10、JS11、JS26系列等。电子式时间继电器分类：晶体管式（阻容式）：利用充放电原理延时工作，小型继电器触点输出。数字式：脉冲+计数+执行机构。型号：晶：JS14、ST3P系列；集成：JS28电子：JS3、22系列；数字：JSS14、20系列常用时间继电器外形1、JS20系列晶体管式型号P47图形符号2。3。3热继电器具有过载保护特性的过电流继电器。长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行均会引起过电流。用于：用途：用于三相交流异步电动机（笼型）的过载保护。（含断相保护）分类：双金属片式—常用电子式热继电器结构：热元件+触头+动作机构+整定装置+复位装置参见图1.4.5原理：由双金属片的变形，通过导板，分断触点。复位：故障排除后，手动复位整定：通常整定在电动机的额定电流上。型号：JR16~20、JR36、3UA、T系列等。参数：①额定电流②热元件额定电流及整定范围。符号：图1.4.6

常用的热继电器及其他控制器结构原理图2。4。1断相保护过程图形符号P512。4。3型号热继电器接入电动机定子电路方式电动机定子绕组星形接法:

带断电保护和不带断电保护的热继电器均可接在线电路中。电动机定子绕组三角形接法:*带断电保护接在线电路中。*不带断电保护热继电器的热元件必须串接在电动机每相绕组上。热继电器接入电动机定子电路方式2。4。4速度继电器用途：检测转速的过零点。多用于反接制动时，切除反相序电源。结构：转子（磁极）+笼型空心绕组+触头图1-23原理：电磁感应与鼠笼式异步机相似。转动时，笼型绕组感生电势，形成电流后受力而摆动，摆锤拨动触头系统工作。停转时（N=0），摆锤垂立，触头复位。型号：JY1（复位转速100r/min）、JFZ0符号：图1-24干簧继电器由输入信号电压，控制输出电子器件导通。用途：为无火花继电器。广泛应用在数字电路和计控系统。分类：交流输出和直流输出两大类。分别用来通断交/直流负载。应用举例参见图1-25：原理：1.2端施加US时，3.4端接通。1.2端无US时，3.4端开关截止。主要参数：输入信号电压范围输出额定电压/电流耐压强度参见21页图1-25干簧继电器外形结构2.自动控制电器（1）接触器（2）中间继电器（3）时间继电器（4）热继电器（5）速度继电器第六节低压断路器和刀开关低压隔离器（刀开关）组合开关低压断路器1.1.2工厂常用电器手动控制电器任何设备都需要操纵者给予一定的指令，才能完成规定的控制。手动控制电器是自动控制设备中不可缺少的器件，常用的有刀开关、按钮、转换开关、行程开关等。图1.5是LW6型万能转换开关的图形符号和触点合断表。图形符号中有6个回路，3个挡位连线下有黑点“·”的，表示这条电路是接通的。在触点合断表中用“×”表示被接通的电路，空格表示转换开关在该位置时此路是断开的。图1.6为空气阻尼式通电延时型时间继电器的结构示意图和图文符号。它是利用空气阻尼的原理来获得延时的。主要由电磁系统、气室及触点系统组成。工作原理：在图1.6（a）中当线圈11通电时，电磁力克服弹簧14的反作用拉力而迅速将衔铁向上吸合，衔铁13带动杠杆15立即使1、2常闭触点分断，3、4常开触点闭合。（a）结构示意（b）图文符号图1.6空气阻尼通电延时型时间继电器热继电器的测量元件通常采用双金属片，由两种具有不同线膨胀系数的金属碾压而成。主动层采用膨胀系数较高的铁镍铬合金，被动层采用膨胀系数很小的铁镍合金。当双金属片受热后将向被动层方向弯曲，当弯曲到一定程度时，通过动作机构使触点动作。如图1.7所示，（a）图是热继电器的结构中感受部分的示意图，（b）图为图文符号。在图1-7（a）中发热元件2通电发热后，主双金属片1受热向左弯曲，推动导板3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，执行机构发生跃变，即触点发生动作从而切断主电路。（a）感受部分结构示意（b）图文符号图1.7热继电器速度继电器用来感受转速。它的感受部分主要包括转子和定子两大部分，执行机构是触头系统。当被控电机转动时，带动继电器转子以同样速度旋转而产生电磁转矩，使定子克服外界反作用力转动一定角度，转速越高角度越大。当转速高于设定值时，速度继电器的触点发生动作，当速度小于这一设定值时，触点又复原。速度继电器常用于电机的降压起动和反接制动，其图文符号如图1.8所示。图1.8速度继电器图文符号刀开关刀开关和组合开关电气图形符号及文字符号低压隔离器（刀开关）用途：通、断小负荷电流，电源隔离。结构：触刀，触头插座。绝缘电板，操纵手柄。（大容量灭弧罩）主要类型：带熔断器、带灭弧装置、铁壳负荷开关、胶盖开关等。型号举例：HD13—400/31符号：图1-26刀开关HD、HS系列开启式刀开关HD17系列刀型隔离器HR3熔断器式刀开关HK2、HK8开启式负荷开关HH3系列负荷开关低压断路器低压断路器又称自动空气开关功能：不频繁接通、断开负载电路，并具有故障自动跳闸功能。分类：框架式（万能式）—大容量；塑壳式结构：触头+灭弧装置+脱扣机构+操作结构脱扣：电磁脱扣—电压、电流（过流和短路时）热脱扣实验脱扣参见图1-28特点：脱扣，排除故障后可重合闸（不换部件）。主要参数：DW15系列—万能式断路器（低压）DZ20系列—塑壳式断容器DE20—40额定电流负载电流符号：图常用低压断路器外形1低压断路器符号低压断路器工作原理图DZ20系列低压断路器型号意义NA1系列智能型万能式塑壳式断路器塑壳式断路器DW16系列万能式断路器NM1LE系列漏电断路器DZ20漏电断路器3.保护电器保护电器包括热继电器、熔断器、电磁脱扣器等。热继电器是利用电流的热效应来切断电路的保护电器，它在控制电路中，用作电动机的过载保护，既能保证电动机不超过容许的过载，有可以最大限度地保证电动机的过载能力。当然，首先要保证电动机的正常起动。返回本节熔断器用途：用于低压电路的短路保护。保护持性及参数1、构成：外壳+熔体（芯）。材料：低熔点、铝锡合金、铜等金属2、保护（熔断）特性：图1.5.1 熔体成流超过IfN,熔断。熔断时间与熔体电流成反比。熔体电流小于等于IfN时，不会熔断、可以长期工作。3、分类：插入式、螺旋（速熔）式、封闭管式、填充料式）、导轨卡装式等。熔断器的保护特性熔断器4、主要参数：熔断器额定电流（外壳）熔体额定电流（熔体）举例：RT18系列，主要参数见17页，表1.95、选择、确定熔体电流，选配合适外壳。上、下级电路保护熔体的配合，电流比值不小于1.6：1照明或阻性负载，熔体电流IfN≥I.单台电机。IfN≥（1.5～２.５）ＩＮ多台电机不同时起动IfN≥（1.5～２.５）ＩＮＭAＸ＋∑ＩＮ6、符号：图1-29图1-30图1-31图1-32

熔断器外形RL7系列螺旋式熔断器的技术参数技术参数额定电压/V熔断器额定电流/A熔断体额定电流/A额定分断能力/kAcosφ660252、4、6、10、16、20、25250.1～0.26335、50、6310080、100熔断器的电气符号RT20系列填充料式熔断器的三极底座熔断管RT36（RT16）系列填充料式熔断器HDLRTD（RTD）系列填充料式刀形触头熔断器RL1螺旋式熔断器RL7系列螺旋式熔断器熔管参数熔管参数熔管额定电流/A高度/mm主直径/mm熔断指示器色别26922.5玫瑰4棕6绿10红16灰20蓝25黄356928黑50白63铜807638.5银100红HRW系列户外交流高压跌落式熔断器RM10系列密闭管式熔断器的外形刀形接触头变截面熔片RM10系列密闭管式熔断器的外形主令电器主令电器的用途：发布控制信号或指令类别：按钮、执行开关、万能转换开关、主令控制器等1按钮和指示灯2位置开关3万能转换开关和主令控制器4凸轮控制器按钮和指示灯1、按钮的构成：静触点、动触点、复位弹簧、按钮帽外壳。参见图1-342、分类：结构形式（组合式、指示灯式）、操作方式（带锁定按动式（无自动复位功能）、不带锁定按动式、旋转式）。3、工作原理：按下时，动静桥下移、常闭点（3、4）断开常开点（1、2）闭合按钮松开时，弹性力使触桥复位，触点状态复原。4、型号举例：ＬＡ２、ＬＡ１８、ＬＡ１９、ＬＡＹ３、ＬＡＹ８按钮结构图按钮和指示灯5、选用考虑：额定电压、电流（５Ａ）、结构形式、操作方式、触点对数、按钮颜色、有无指示灯及帽形（急停式）。6、符号：图1-357、指示灯：氖泡、灯泡、半导体发光器件等。主要参数及选择：LAY3技术参数额定电压３８０、２２０、１２７、３６、６.３发光器件、颜色。型号举例：ND16-22

按钮和指示灯外形按钮和指示灯电气符号LA19按钮型号及含义D16指示灯型号及含义LAY3系列按钮的技术参数技术参数使用类别AC—11DC—11额定工作电压/V660380220110484402201104824额定工作电流/A1.52.54.5660.10.30.61.32.5额定绝缘电压/V660440额定发热电流/A10机械寿命/万次一般钮、蘑菇钮：300；带灯钮：100；旋钮、钥匙钮、自锁钮：10电寿命/万次AC60；DC30；旋钮、钥匙钮、自锁钮：10防护等级IP55操作频率/次／h12～300300～12001200～360012～3000300～12001200～3600通电持续率(％)402515402515NP2系列按钮开关NP系列LA2、LA4系列按钮开关LA18系列按钮开关LA19系列按钮开关ND16系列信号灯位置开关用途：用于运部部件的位置或行程的检测和控制。主要包括行程开关、微动开关、接近开关、光电开关等。1、行程开关构成：静触头、动静桥、压动杆。工作原理与按钮相似，但操作形式为挡铁压动式。参见图1-362、分类：（操作头型式）直杆式、单轮式、双轮式等（按复位方式为自动复位式和非自动复位式）。3、型号举例：ＬＸ１９

行程开关外形

参数行程开关结构示意图行程开关及接近开关的电气符号LX19行程开关型号LX19系列的行程开关的技术参数技术参数型号触头数量额定电压/V额定电流/A触头换接时间/s动作力/kg动作行程/mm或角度常开常闭ACDCLX19K1138022050.04<11.5～3.5LXl9—00l<1.51.5～4LXl9—111<230LXl9—121LXl9—131LXl9—21260LXl9—222LXl9—232YBLX-1系列行程开关YBLX-K2系列行程开