电气控制与PLC第一章

电气控制与PLC第一章.第一页，共57页。电气控制主编林明星范文利机械工业出版社及可编程序控制器第二页，共57页。课程性质专业基础课必修第三页，共57页。课程内容Ⅰ继电接触器控制系统ⅡPLC控制系统1.继电接触器控制电路的基本环节2.电气控制电路分析3.电气控制电路设计1.PLC基础知识2.OMRON公司的PLC及编程指令3.PLC控制系统设计第四页，共57页。学时40学时：理论34学时实验6学时第五页，共57页。要求1.遵守纪律。2.独立完成并按时交作业。3.实验不得缺勤。第六页，共57页。绪论电气控制技术及其发展电气控制系统的组成本课程的性质与内容——绪论第七页，共57页。第一章继电接触器控制电路的基本环节第一节常用低压电器第二节电气原理图的画法第三节笼型电动机的起动控制电路第四节电动机正反转控制电路第五节电动机制动控制电路第六节双速电动机高低速控制电路——第一章继电接触器控制电路的基本环节第八页，共57页。第一节常用低压电器——§1.1常用低压电器电器：凡是自动或手动接通和断开电路，以及能实现对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换和调节目的的元件统称为电器。第九页，共57页。低压电器用于额定电压交流1200V或直流1500V及以下能根据外界施加的信号或要求，自动或手动地接通或断开电路，从而断续地改变电路参数或状态，以实现对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换以及调节的电器设备。两个基本部分：感受部分、执行部分——§1.1常用低压电器第十页，共57页。低压电器的分类按电器的动作方式分：手动电器和自动电器按电器的性能和用途分：控制电器和保护电器按有无触点分：有触点电器和无触点电器按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器按控制对象分：低压配电电器和低压控制电器——§1.1常用低压电器第十一页，共57页。常用控制类电器刀开关接触器控制继电器主令电器常用保护类电器熔断器保护继电器——§1.1常用低压电器第十二页，共57页。一、刀开关作用：手动开关电器中结构最简单的一种。广泛应用在各种配电线路中，用于非频繁地接通和分断容量不太大的配电线路，以隔离电源。另外，也可以直接用刀开关起动小容量电动机。隔离电源，不频繁通断电路。

类型：板用刀开关

开启式负荷开关

熔断器组合电器——§1.1常用低压电器第十三页，共57页。刀开关的结构组成

刀开关是由手柄、触刀、静插座（简称插座）、铰链支座和绝缘底板所组成。当操作人员握住手柄，使触刀绕铰链支座、触刀和插座形成电流通路。如果使触刀绕铰链支座做反方向转动，脱离插座，就完成了切断电路的操作。相对一般开关电器，刀开关的触刀相当于动触头，插座相当于静触头。为了保证触刀与插座和闸时接触良好，两者之间须有一定的接触压力。一般，额定电流在400A以下的采用单刀片，600A以上用双刀片。刀开关的灭弧情况依刀开关种类的不同而不同。

——§1.1常用低压电器第十四页，共57页。（1）板用刀开关（不带熔断器式刀开关）

作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。

触点为常开

结构图和符号：

图形符号文字符号QS——§1.1常用低压电器按刀的级数分:单极、双极和三极按刀的转换方向分为：单投（HD系列)和双投(HS系列)第十五页，共57页。(2)开启式负荷开关（闸刀开关）由刀开关和熔断器组成。（HK系列）用途：一般的照明电路和功率小于5.5kW的异步电动机的控制电路。

不宜带负荷操作逐渐被塑料外壳式低压断路器取代

图形符号——§1.1常用低压电器第十六页，共57页。（3）熔断器组合电器刀开关、隔离器与熔断器组合而成的各类电器总称。封闭式负荷开关（铁壳开关）常用HH系列作用：同开启式的，但可不频繁地接通或断开带负荷电路。文字符号及图形符号——§1.1常用低压电器第十七页，共57页。刀开关的选用1.按低压刀开关的用途选择合适的操作方式，中央手柄式刀开关不能切断负荷电流，其它型式的可切断一定的负荷电流，但必须选带灭弧室的刀开关。2.低压刀开关的额定电压和额定电流必须符合电路要求。3.校核低压刀开关的动稳定和热稳定性如与电路要求不符，应选大一级额定电流的刀开关。4.组和开关的层数和接线图应符合电路要求。5.带熔断器的低压刀开关（如HR、HK、HH型）还应综合考虑对刀开关和熔断器的要求来选择。根据用电设备的容量正确选择熔断体的等级及熔体的额定电流。6.如果刀开关装设在近电源端做配电保护电器，应选用带高短路分断能力的熔断器开关；如用在负载端，因短路电流较小，可选用带短路分断能力低的瓷插式熔断器开关；如果用于不频繁操作电动机，则需按工作电流计算能控制的电动机容量。第十八页，共57页。二、接触器1.电磁式电器是电气控制线路中应用最多的电器，由电磁机构和触头系统组成。电磁机构——将电磁能转换为机械能并带动触头动作，从而完成接通或分断电路。组成铁芯衔铁线圈——§1.1常用低压电器第十九页，共57页。IIII原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。——§1.1常用低压电器第二十页，共57页。触头系统——通过触头的开合控制电路通、断。

类型

桥式触头指形触头——§1.1常用低压电器材料要求触头具有良好的导电、导热性能，其结构还要考虑到适当的灭弧能力。

一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银质材料制成。第二十一页，共57页。灭弧系统电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于10V，电流超过80mA时，触头间会产生强烈的火花或电弧。(高温高热气体的放电现象）

电弧的危害：

延长了切断故障的时间；

高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；

形成飞弧造成电源短路事故。

灭弧方法：

机械灭弧：开关电器

磁吹灭弧：直流电器

窄缝灭弧：交流电器

栅片灭弧：交流电器——§1.1常用低压电器第二十二页，共57页。触头系统：

主触头：大电流（主电路）常开触头（动合触头）辅助触头：小电流（控制电路）常闭触头（动断触头）电磁系统：铁芯、衔铁、吸引线圈和反作用弹簧灭弧系统（IN＞10A）：灭弧罩及灭弧栅片灭弧1．结构

2.接触器

（一）交流接触器

作用：是一种用来频繁地接通或断开交直流主电路的自动切换电器。具有失压保护功能。根据通过主触头电流的种类，分为：交流接触器直流接触器——§1.1常用低压电器第二十三页，共57页。交流接触器结构图主触头常闭辅助触头常开辅助触头铁芯衔铁吸引线圈灭弧装置为防止铁芯振动，需加短路环。——§1.1常用低压电器第二十四页，共57页。——§1.1常用低压电器第二十五页，共57页。接触器工作原理

线圈通电→衔铁吸合→触头动作（常开闭和、常闭断开）线圈断电→衔铁释放→触头复位（常开断开、常闭闭和）辅助触点主触点——§1.1常用低压电器第二十六页，共57页。用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。工作原理：与交流接触器基本相同。（二）直流接触器

——§1.1常用低压电器第二十七页，共57页。（三）接触器的符号

额定电压交流接触器：127、220、380、500V直流接触器：110、220、440V

交流接触器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A直流接触器：40、80、100、150、250、400、600A

额定电流吸引线圈额定电压交流接触器：36、110（127）、220、380V

直流接触器：24、48、220、440V

（四）接触器的主要技术指标——§1.1常用低压电器第二十八页，共57页。型号、含义AC-3：使用类别代号——§1.1常用低压电器第二十九页，共57页。

根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型；接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压；

吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级一致；

额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。（五）接触器的使用选择原则

——§1.1常用低压电器第三十页，共57页。3.组合开关（转换开关）它的动、静触头分别叠装于数层绝缘壳内，当转动手柄时，每层的动触头随方形转轴一起转动，使动、静触头接通或断开。（HZ系列）

特点：结构紧凑，多触点、多位置，操作方便。

用途：电源的引入开关；通断小电流电路；控制5.5kW以下电动机。（a）外形（b）符号

（c)结构——§1.1常用低压电器第三十一页，共57页。——§1.1常用低压电器第三十二页，共57页。4.低压断路器（空气开关、自动开关）作用：当电路正常工作时，接通或分断正常负载电路;当线路发生严重的过载、短路及欠电压等故障时，能及时自动切断电路。分类：万能式：容量大，配电电路塑壳式：容量小，控制开关由三个基本部分组成：

触头和灭弧系统

各种脱扣器：电流脱扣器失压脱扣器热脱扣器分励脱扣器

操作机构和自由脱扣机构1．主触头2．自由脱扣器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．按钮文字符号：QF

图形符号：——§1.1常用低压电器第三十三页，共57页。万能式低压断路器结构图——§1.1常用低压电器第三十四页，共57页。断路器技术参数：P17——§1.1常用低压电器第三十五页，共57页。塑壳式低压断路器原理图1．主触头2．自由脱扣器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．按钮线路短路或严重过载保护远距离跳闸，对电路不起保护作用线路过载保护电动机的失压保护——§1.1常用低压电器第三十六页，共57页。——§1.1常用低压电器第三十七页，共57页。分类：按用途分控制继电器：中间、时间、速度继电器等保护继电器：过（欠）电流、过（欠）电压、热继电器等按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力按动作时间分：瞬时、延时继电器

特点：额定电流不大于5A5.控制继电器继电器：是一种根据某种输入信号（电流、电压、时间、速度等）的变化而接通或断开控制电路，实现自动控制和保护功能的自动电器。用于控制电路，在控制系统中实现控制功能转换（控制、放大和保护）。——§1.1常用低压电器第三十八页，共57页。

结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数量较多，由若干对常开与常闭触点组成；另外其触头的额定电流较小。

1)中间继电器作用：在控制电路中传输或转换信号的一种电器元件，用于控制电路中触头容量与数量的扩展。图形符号：触点电磁线圈文字符号：KA——§1.1常用低压电器第三十九页，共57页。作用：在控制电路中用于延时接通或断开电路。分类：按构成原理分：电磁式、空气阻尼式、晶体管式、数字式按延时方式分：通电延时型、断电延时型2)时间继电器——§1.1常用低压电器第四十页，共57页。

触点系统：由通电延时、断电延时、瞬动三类触点组成；工作过程：接通驱动系统，实现延时控制，驱动触点动作，接通和断开电路。时间继电器KT触点的动作时序ss线圈通断电瞬动触点通电延时触点断电延时触点——§1.1常用低压电器第四十一页，共57页。(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(a)线圈一般符号(b)通电延时线圈(c)断电延时线圈(d)通电延时闭合动合（常开）触点(e)通电延时断开动断（常闭）触点（f）断电延时断开动合（常开）触点（g）断电延时闭合动断（常闭）触点（h）瞬动触点文字符号：KT图形符号——§1.1常用低压电器第四十二页，共57页。6.主令电器常用的有：控制按钮、位置开关、万能转换开关等

作用：用来发布命令、改变控制系统工作状态的控制电器。可以直接作

用于控制电路，也可以通过电磁式电器的转换对电路实现控制。1)控制按钮作用：短时接通或断开小电流控制电路的开关。——§1.1常用低压电器第四十三页，共57页。文字符号：SB图形符号按钮结构形式：教材P23按钮颜色规定：“停止”和“急停”按钮必须是红色。“启动”按钮的颜色是绿色。“点动”按钮必须是黑色。“启动”与“停止”交替动作的按钮必须是黑白、白色或灰色。“复位”按钮必须是蓝色。复位按钮兼有停止的作用时，则必须是红色。——§1.1常用低压电器第四十四页，共57页。急停按钮应用：特殊结构适应特殊应用——§1.1常用低压电器第四十五页，共57页。

2)位置开关作用：检测工作机械的位置，发出命令以控制运动方向或行程长短。

接触式行程开关（有触点、机械结构）

非接触式接近开关（无触点、电气结构）行程开关：又称限位开关，是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制指令的主令电器。——§1.1常用低压电器第四十六页，共57页。动触点静触点文字符号：SQ图形符号——§1.1常用低压电器第四十七页，共57页。其他类型的行程开关——§1.1常用低压电器第四十八页，共57页。接近开关:非接触式的检测装置，当运动着的物体接近它到一定距离时，它就能发出信号，从而进行相应的操作。按原理有：电感式：金属导体电容式：固体、液体等各种材料超声波式：固体、液体或粉末光电式:不透光——§1.1常用低压电器第四十九页，共57页。作用：对电气设备进行短路和严重过载保护应用：串接于被保护电路的首端结构：熔体+熔体座（保险丝+安装座）

7.常用保护类电器！一、熔断器——§1.1常用低压电器第五十页，共57页。瓷插式熔断器瓷插式(RC系列）螺旋式（RL系列）有填料封闭管式（RT系列）无填料封闭管式（RM系列）熔断器的分类：——§1.1常用低压电器第五十一页，共57页。螺旋式熔断器有填料式熔断器无填料密封式熔断器——§1.1常用低压电器第五十二页，共57页。图形符号：文字符号：FU型号含义：——§1.1常用低压电器第五十三页，共57页。熔断器的选择：种类选择：由电控系统整体设计确定。额定电压：大于或等于实际电路的工作电压。额定电流（熔断器、熔体）：大于或等于实际电路的工作电流。如RL6-25额定电压500V额定电流熔断器25A熔断体2，4，6，10，20，25A其中熔体电流的选择是关键熔体电流：●电路上、下两级都装设熔断器时，为使两级保护相互配合良好，两级熔体额定电流的比值不小于1.6:1。

●对于照明线路或电阻炉等没有冲击性电流的负载，熔体的额定电流应大于或等于电路的工作电流，即IfN≥I1，式中IfN为熔体的额定电流，

I1