电气控制第1章

1电气控制

与PLC应用2第1章常用低压控制电器本章主要内容：◆常用低压电器◆控制电器的结构与原理◆控制电器的选用原则核心：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点，并能正确使用。31.1概述

PLC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发挥着作用。例如:PLC的CPU工作电压通常为DC5V，其I/O接口的电压为DC5V或DC24V，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。

电器----是一种根据外界的信号，自动或手动接通和断开电路，从而断续或连续地改变电路参数或状态，实现对电路或非电对象的切换、控制保护、检测和调节用的电气元件或设备。41、电器的分类按工作电压等级分类:▪高压电器：AC1200V、DC1500V及以上电路中的电器。

▪低压电器：AC1200V、DC1500V以下电路中的电器。按动作原理分类：▪手动电器：通过人的操作发出动作指令的电器。

▪自动电器：产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器。按用途分类：▪控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。

▪配电电器：用于电能的输送和分配的电器。

▪主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令的电器。

▪保护电器：用于保护电路及用电设备的电器。▪执行电器：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。

62、电力拖动自动控制系统中常用的

低压控制电器1）接触器：◆交流接触器◆直流接触器2）继电器◆电磁式电压继电器◆电磁式电流继电器◆电磁式中间继电器◆直流电磁式时间继电器◆空气阻尼式时间继电器◆电子式时间继电器◆热继电器◆干簧继电器◆速度继电器73）熔断器有磁插式、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4）低压断路器

◆框架式断路器

◆塑料外壳式断路器

◆快速直流断路器

◆限流式断路器

◆漏电保护器5）位置开关有直动式、滚动式、和微动式6）按钮、刀开关81.2接触器作用：接触器是一种用于频繁地接通或断开直/交流主电路及大容量控制电路的自动切换电器。功能：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压（或欠电压）保护功能。控制对象：在PLC控制系统中，接触器常作为输出执行元件，用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等负载。91.2.1结构和工作原理各种接触器的实物图101-主触头2-常闭辅助触点

3-常开辅助触点4-动铁心5-线圈6-静铁心7-灭弧罩8-弹簧

电磁接触器结构示意图

电磁机构：将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作.触点：接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。灭弧装置：熄灭触点分断电流瞬间触点之间气隙中产生的电弧。其它：包括释放弹簧机构、支架与底座等。动铁心（衔铁）静铁心电磁线圈按所控制电路▪主触点

▪辅助触点按原始状态▪常开触点

▪常闭触点灭弧罩灭弧栅磁吹灭弧装置111、接触器根据电磁原理工作：

当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，即常开触点断开，常闭触点闭合。

122、触头系统接触器的触点分为主触点和辅助触点。主触点用于通断主电路，通常有三对常开触点。辅助触点常用于控制电路起电气连锁作用，一般常开、常闭各两对。触头按结构分桥型触头和指型触头触头按接触形式分点、线和面接触。133、灭弧装置电弧产生：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，是一种带电粒子的急流。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。14电动力灭弧15灭弧栅灭弧16磁吹灭弧装置174、接触器的图形和文字符号185、接触器的主要技术参数与选用原则CJ

20－〇

〇

/〇

〇

交流设计额定电流用K表示矿用额定工作电压(03－380V)TH(湿热带产品)接触器序号(AC3，380V)启动器的接触器(06－660V；11－1140V)CZ

16－

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〇

直流设计额定电流常开主触点数常闭主触点数接触器序号

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：

19接触器的主要技术参数：

1）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：指主触点允许长期通过的最大电流。有5A、10A、20A、40A、60A、100A150A、250A、400A、600A等

3）吸引线圈的额定电压：交流有36V、10V、

220V、380V；直流有24V、48V、220V、440V

4）触头数目

5）电寿命和机械寿命以万次表示额定操作频率以（次/小时）表示，即允许每小时接通的最多次数：交流600次/小时，直流1200次/小时20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●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

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，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

●接触器在线圈额定电压85％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211.3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制电路，主要用于控制与保护电路或用于信号转换。继电器分类：用途分：控制继电器、保护继电器；原理分：电磁式、感应式、热继电器等输入信号分：电流、电压、速度、中间继电器221、电磁式继电器它由电磁系统、触头系统和释放弹簧等组成。继电器和接触器的区别：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。所以，继电器只能用于控制电路中23

当通过电流线圈9的电流超过某一定值，电磁吸力大于反作用弹簧力，衔铁7吸合并带动绝缘支架动作，使动断触点10断开，动合触点闭合。通过调节螺钉4来调节反作用力的大小，即调节继电器的动作参数值。24252、电压继电器反映的是电压信号。使用时，电压继电器的线圈与负载并联，其线圈匝数多而径细。按吸合电压的大小，电压继电器可分为过电压继电器和欠电压继电器。过电压继电器用于线路的过电压保护，当被保护的电路电压正常时衔铁不动作，当被保护电路的电压高于额定值，达到过电压继电器的整定值时，衔铁吸合，触点机构动作，控制电路失电，控制接触器及时分断被保护电路。

欠电压继电器用于电路的欠电压保护，其释放整定值为电路额定电压的0.1～0.6倍。当被保护电路电压正常时衔铁可靠吸合，当被保护电路电压降至欠电压继电器的释放整定值时衔铁释放，触点机构复位，控制接触器及时分断被保护电路。26

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，起到中间放大(触点数目和电流容量)的作用。中间继电器实物图27型号含义电气符号28电流继电器主要用于过载及短路保护。电流继电器的线圈串联接入主电路，其线圈匝数少、导线粗、阻抗小，用来感测主电路的电流，触点接于控制电路，为执行元件。电流继电器反映的是电流信号，常用的电流继电器有欠电流继电器和过电流继电器两种。

3、电流继电器29过电流继电器实物图欠电流继电器实物图30电磁式继电器的选用：选用时主要根据保护或控制对象对继电器的要求，考虑触点数量、种类、返回系数及控制电路的电压、电流、负载性质来选择。31

热继电器是利用电流流过热元件时产生的热量，使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、断相及电流不平衡运动的保护及其他电器设备发热状态的控制。4、热继电器32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以起到保护作用。33热继电器主要参数：热继电器额定电流：热继电器中可以安装的热元件的最大整定电流值。热元件额定电流：热元件的最大整定电流值。热继电器整定电流：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。通常热继电器的整定电流是按电动机的额定电流整定的。热继电器整定电流调节范围：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，能够调节的电流整定值的范围。34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、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。355、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（通电延时和断电延时）。符号:KT空气阻尼式电动机式电子式(晶体管、数字式)36⑴空气阻尼式继电器通电延时的空气式时间继电器结构示意图常开触头延时闭合常闭触头延时打开微动开关2微动开关1常开触头常闭触头线圈通电衔铁向下吸合连杆动作触头动作工作原理调节螺丝进气孔托板线圈动铁心恢复弹簧挡块释放弹簧活塞杆橡皮膜排气孔空气式时间继电器断电延时的空气式时间继电器结构示意图常闭延时闭合常闭延时断开常开触头常闭触头空气式时间继电器的延时范围大(有0.4~60s和0.4~180s两种)。结构简单，但准确度较低。时间继电器的型号有JS7-A和JJSK2等多种类型。39空气阻尼式断电延时型时间继电器的工作过程演示：40图形符号在选用时间继电器时，应考虑满足控制要求和工艺要求41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。●延时时间长，可达数十小时，延时精度高。●结构复杂，体积较大。电子式：●数字计数式，包括脉冲发生器、计数器、显示器、放大器及执行机构。●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。426、速度继电器

速度继电器根据电动机的额定转速进行选择。速度继电器的图形符号和文字符号如图所示。速度继电器主要用于笼型异步电动机的反接制动控制，也称反接制动继电器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。1.4熔断器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（或熔座）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。45螺旋式熔断器

圆筒形帽熔断器螺栓连接熔断器46熔断器的型号含义和电气符号如下图所示。47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2）其额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流

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3）熔断器一般作成标准熔体481、低压断路器

又称自动空气开关或自动开关，相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠电压、失电压、过载和断路保护的电器。1.5低压开关和低压断路器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。脱扣器包括过电流、欠电压、过热、分励和自由等脱扣器。49工作原理是：靠操作机构手动或电动合闸的，触头闭合后，自由脱扣器机构将触头锁在合闸的位置上。当电路发生故障时，通过各自的脱扣器使自由脱扣机构动作，自动跳闸实现保护作用。50断路器的型号含义和电气符号512、开关电器

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、电器设备的保护和控制。常用的有刀开关和低压断路器。刀开关

也叫低压隔离器，或者叫做闸刀开关，是一种结构最简单，应用最广泛的手动电器。主要用于接通和切断长期工作设备的电源及不经常启动和制动、容量小于7.5kW的异步电动机。刀开关主要由操作手柄、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、双极、三极。52535455561.6主令电器

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、接近开关等。1、按钮

是一种结构简单，应用广泛的主令电器。在低压控制电路中，用于手动发出控制信号，短时接通或断开小电流的控制电路。57复位弹簧支柱连杆常闭静触头桥式静触头常开静触头外壳4SBSBSB结构符号名称常闭按钮(停止按钮)常开按钮(起动按钮)复合按钮1234123按钮帽59简单的接触器控制ABCM3~刀闸起隔离作用自保持