電氣控制與PLC,第1章 常用低壓電器,主 要 內(nèi) 容,低壓電器概述 常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、工作原理 電子低壓電器,掌握內(nèi)容： 低壓電器的定義與分類 常用低壓電器的工作原理及圖形與文字符號(hào)了解內(nèi)容： 低壓電器的結(jié)構(gòu),本章學(xué)習(xí)要求,低壓電器：常指用于交流額定電壓1200v、直流額定電壓1500v及以下的電路中的電器產(chǎn)品,電氣控制 用各種控制元件、控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。,1.1 低壓電器概述,電器的定義：電器就是根據(jù)外界施加的信號(hào)和要求，能手動(dòng)或自動(dòng)地?cái)嚅_(kāi)或接通電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電或非電對(duì)象的切換、控制、檢測(cè)、保護(hù)、變換和調(diào)節(jié)的電氣元件或設(shè)備。,1.1.1 電器的定義和分類,常用的低壓電器的分類如圖所示,1.1.2 電磁式低壓電器的基本結(jié)構(gòu),鐵芯,銜鐵,線圈,交流：硅鋼片疊加直流：整塊鑄鐵或鑄鋼,直動(dòng)式轉(zhuǎn)動(dòng)式,電壓線圈：并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)。電流線圈：串聯(lián)在電路中，匝數(shù)少、導(dǎo)線粗。交流線圈：短而粗，有骨架。直流線圈：細(xì)而長(zhǎng)，無(wú)骨架。,1.電磁機(jī)構(gòu)將電磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作。,原理： 線圈通入電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，經(jīng)鐵芯、銜鐵和氣隙形成回路，產(chǎn)生電磁力，將銜鐵吸向鐵芯。,2.短路環(huán)減小銜鐵吸合時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音。,類型 橋式觸頭 指式觸頭,3.觸頭系統(tǒng)通過(guò)觸頭的開(kāi)合控制電路通、斷。,材料：一般采用銅材料制成；對(duì)于小容量電器常用銀質(zhì)材料制成,3.滅弧系統(tǒng) 電?。洪_(kāi)關(guān)電器切斷電流電路時(shí)，觸頭間電壓大于10V，電流超過(guò)80mA時(shí)，觸頭間會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色的光柱， 即電弧。 電弧的危害 ： 延長(zhǎng)了切斷故障的時(shí)間； 高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞； 油開(kāi)關(guān)內(nèi)部溫度、壓力劇增引起爆炸； 形成飛弧造成電源短路事故。,滅弧措施： 吹弧、拉弧、長(zhǎng)弧割短弧、多斷口滅弧、利用介質(zhì)滅弧、改善觸頭表面材料 。,1.2 接觸器,定義：用來(lái)自動(dòng)地接通或斷開(kāi)大電流電路的電器。分類：交流接觸器、直流接觸器。組成：觸點(diǎn)系統(tǒng)、電磁機(jī)構(gòu)、滅弧裝置。,交流接觸器結(jié)構(gòu)圖,滅弧裝置,接觸器的工作原理,接觸器的圖形符號(hào)和文字符號(hào),額定電壓：指主觸點(diǎn)的額定工作電壓。 直流有：24V、48V、110V、220V、440V 交流有：36V、127V、220V、380V額定電流：主觸點(diǎn)的額定電流。機(jī)械壽命（1000萬(wàn)次以上）與電氣壽命（100萬(wàn)次以上）操作頻率：每小時(shí)的操作次數(shù) 一般：300次/h、交流最大 600次/h、 直流最大1200次/h,接觸器主要技術(shù)參數(shù),類型的選擇：直流或交流接觸器主觸點(diǎn)額定電壓的選擇： 大于等于負(fù)載額定電壓。主觸點(diǎn)額定電流的選擇： 應(yīng)使主觸點(diǎn)的電流等級(jí)與所控的負(fù)載相當(dāng)或稍大些。線圈電壓： 與控制電路的電壓類型和等級(jí)相同。,接觸器的選擇,1.3 繼電器,定義：根據(jù)特定形式的輸入信號(hào)而動(dòng)作的自動(dòng)控制電器。繼電器分類： 用途分：控制繼電器、保護(hù)繼電器、中間繼電器。 原理分：電磁式、感應(yīng)式、熱繼電器等 參數(shù)分：電流、電壓、速度、壓力繼電器 動(dòng)作時(shí)間分：瞬時(shí)繼電器、延時(shí)繼電器 輸出形式分：有觸點(diǎn)、無(wú)觸點(diǎn)繼電器,繼電器：用于控制電路、電流小，沒(méi)有滅弧裝置，可在電量或非電量的作用下動(dòng)作。接觸器：用于主電路、電流大，有滅弧裝置，一 般只能在電壓作用下動(dòng)作。,繼電器與接觸器的區(qū)別,1.3.1 電壓繼電器,特點(diǎn)：線圈并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)分類：過(guò)電壓繼電器和欠電壓繼電器結(jié)構(gòu)原理：與電流繼電器類似,電壓繼電器的圖形和文字符號(hào),1.3.2 電流繼電器,特點(diǎn)：線圈串接于電路中，導(dǎo)線粗、匝數(shù)少、阻抗小。 分類：過(guò)電流繼電器、欠電流繼電器,過(guò)流電流繼電器,欠流電流繼電器,電流繼電器的圖形和文字符號(hào),1.3.3 中間繼電器,中間繼電器實(shí)質(zhì)上是一種電壓繼電器，結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器相同。但它的觸點(diǎn)數(shù)量較多，在電路中主要是擴(kuò)展觸點(diǎn)的數(shù)量。另外其觸頭的額定電流較大。,中間繼電器的圖形和文字符號(hào),1.3.4 時(shí)間繼電器,作用：按整定時(shí)間長(zhǎng)短通斷電路分類：按構(gòu)成原理分：電磁式 電動(dòng)式 空氣阻尼式 晶體管式 數(shù)字式按延時(shí)方式分：通電延時(shí)型 斷電延時(shí)型,(a)通電延時(shí)線圈；(b)斷電延時(shí)線圈；(c)瞬動(dòng)觸點(diǎn)；(d)通電延時(shí)閉合常開(kāi)觸點(diǎn)；(e)通電延時(shí)斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)；(f)斷電延時(shí)斷開(kāi)常開(kāi)觸點(diǎn)；(g)斷電延時(shí)閉合常閉觸點(diǎn),時(shí)間繼電器的圖形和文字符號(hào),1.3.5 熱繼電器,用于：電動(dòng)機(jī)或其他設(shè)備的過(guò)載保護(hù)和斷相保護(hù),熱繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理,雙金屬片式熱繼電器原理示意圖,熱繼電器的圖形和文字符號(hào),原則上其額定電流應(yīng)按照電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)進(jìn)行選擇。在不頻繁起動(dòng)場(chǎng)合，要保證熱繼電器在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作。當(dāng)電動(dòng)機(jī)為重復(fù)短時(shí)工作制時(shí)，要注意熱繼電器的允許操作頻率。,熱繼電器的選用,帶有斷相保護(hù)的熱繼電器,1.3.6 速度繼電器,主要應(yīng)用于三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)中，因此又稱為反接制動(dòng)器。,當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速下降到零速時(shí)（約100r/min），定子柄在動(dòng)觸點(diǎn)彈簧力的作用下恢復(fù)到原來(lái)位置。,感應(yīng)式速度繼電器的原理示意圖,速度繼電器的圖形和文字符號(hào),1.4 熔斷器,組成,熔體熔管,熔體由易熔金屬及其合金制成。熔管是裝熔體的外殼，兼有滅弧作用。,作用：短路和嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)應(yīng)用：串接于被保護(hù)電路的首端優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，價(jià)格便宜，體小量輕分類：,熔斷器的圖形和文字符號(hào),瓷插式熔斷器,螺旋式熔斷器,有填料式熔斷器,無(wú)填料密封式熔斷器,有填料封閉管式熔斷器,熔斷器的選擇,型號(hào)熔斷器的額定電壓熔斷器額定電流熔體的額定電流,選擇,1）熔斷器額定電壓大于等于線路的工作電壓2）熔斷器額定電流必須大于等于所裝熔體的額定電流 用于保護(hù)照明或電熱設(shè)備的熔斷器，因負(fù)載電流比較穩(wěn)定，熔體的額定電流一般應(yīng)等于或稍大于負(fù)載的額定電流。即 Ire Ie 用于保護(hù)單臺(tái)長(zhǎng)期工作的電動(dòng)機(jī)的熔斷器，考慮電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)不應(yīng)熔斷，即 Ire （1.52.5）Ie 輕載啟動(dòng)或啟動(dòng)時(shí)問(wèn)比較短時(shí)，系數(shù)可取近似1.5。帶重載啟動(dòng)或啟動(dòng)時(shí)間比較長(zhǎng)時(shí)，系數(shù)可取近似2.5。,用于保護(hù)頻繁啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)（即供電支線）的熔斷器，考慮頻繁啟 動(dòng)時(shí)發(fā)熱而熔斷器 也不立熔斷，即 Ire （33.5）Ie 用于保護(hù)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)（即供電干線）的熔斷器，在出現(xiàn)尖峰電流時(shí)不應(yīng)熔斷。通常將其中容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，而其余電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的電流作為其尖峰電流。為此，熔體的額定電流應(yīng)滿足下述關(guān)系Ire （1.52.5）Ie.max + Ie式中：Ie.max為多臺(tái)電動(dòng)機(jī)中容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電流，Ie為其余電動(dòng)機(jī)額定電流之和.為防止發(fā)生越級(jí)熔斷，上、下級(jí)（即供電干、支線）熔斷器問(wèn)應(yīng)有良好的協(xié)調(diào)配合。為此，應(yīng)使上一級(jí)（供電干線）熔斷器的熔體額定電流比下一級(jí)（供電支線）大l2個(gè)級(jí)差。,1.5 開(kāi)關(guān)電器,1、刀開(kāi)關(guān)：手動(dòng)電器作用：電源的隔離、電氣設(shè)備的保護(hù)和控制。組成：操作手柄、觸刀、觸點(diǎn)座、底座。選擇：額定電壓（等于或大于電路的額定電壓）；電流（等于或大于電路的額定電流）,外形圖,刀開(kāi)關(guān)的圖形和文字符號(hào),刀開(kāi)關(guān)在安裝時(shí)，手柄要向上，不得倒裝或平裝，避免因手柄自重引起誤操作。在選擇時(shí)其額定電流應(yīng)大于等于電路的額定電流。,注意事項(xiàng),2. 低壓斷路器,功能：不頻繁通斷電路，并能在電路過(guò)載、短路及失 壓時(shí)自動(dòng)分?jǐn)嚯娐贰?特點(diǎn)：操作安全，分?jǐn)嗄芰^高。 分類：框架式（萬(wàn)能式）和塑殼式（裝置式） 結(jié)構(gòu)：觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、脫扣機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。,塑殼式低壓斷路器原理圖,1主觸頭2自由脫扣器 3過(guò)電流脫扣器 4分勵(lì)脫扣器5熱脫扣器6失壓脫扣器 7按鈕,塑殼式低壓斷路器原理圖,1主觸頭2自由脫扣器3過(guò)電流脫扣器4分勵(lì)脫扣器5熱脫扣器6失壓脫扣器 7按鈕,線路短路或嚴(yán)重過(guò)載保護(hù),塑殼式低壓斷路器原理圖,1主觸頭2自由脫扣器3過(guò)電流脫扣器4分勵(lì)脫扣器5熱脫扣器6失壓脫扣器 7按鈕,遠(yuǎn)距離跳閘，對(duì)電路不起保護(hù)作用,塑殼式低壓斷路器原理圖,1主觸頭2自由脫扣器3過(guò)電流脫扣器4分勵(lì)脫扣器5熱脫扣器6失壓脫扣器 7按鈕,線路過(guò)載保護(hù),塑殼式低壓斷路器原理圖,1主觸頭2自由脫扣器 3過(guò)電流脫扣器 4分勵(lì)脫扣器5熱脫扣器6失壓脫扣器 7按鈕,電動(dòng)機(jī)的失壓保護(hù),低壓斷路器的圖形和文字符號(hào), 額定電壓 是指斷路器在長(zhǎng)期工作時(shí)的允許電壓，通常等于或大于電路的額定電壓。 額定電流 是指斷路器在長(zhǎng)期工作時(shí)的允許持續(xù)電流。 通斷能力 是指斷路器在規(guī)定的電壓、頻率以及規(guī)定的線路參數(shù)（交流電路為功率因數(shù)，直流電路為時(shí)間常數(shù)）下，所能接通和分?jǐn)嗟亩搪冯娏髦怠?分?jǐn)鄷r(shí)間 是指斷路器切斷故障電流所需的時(shí)間。,低壓斷路器的主要參數(shù), 額定電流和額定電壓應(yīng)大于或等于線路、設(shè)備的正常工作電壓和工作電流。 熱脫扣器的整定電流應(yīng)與所控制負(fù)載（比如電動(dòng)機(jī)）的額定電流一致。 欠電壓脫扣器的額定電壓等于線路的額定電壓。 過(guò)電流脫扣器的額定電流Iz大于或等于線路的最大負(fù)載電流。對(duì)于單臺(tái)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)可按下式計(jì)算 Iz kIq 式中：k為安全系數(shù)，可取1.51.7；Iq為電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流。對(duì)于多臺(tái)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，可按下式計(jì)算 Iz KIq.max + Ier式中：K也可取1.51.7；Iq.max為最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流；Ier為其它電動(dòng)機(jī)的額定電流之和。,低壓斷路器的選擇,1.6 主令電器,作用：發(fā)送控制命令或信號(hào)的電器 分類：控制按鈕 萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 主令控制器 行程開(kāi)關(guān) 接近開(kāi)關(guān)特點(diǎn)：用于控制電路，不能直接分合主電路。,按鈕式控制按鈕結(jié)構(gòu)示意圖,1一按鈕帽；2一復(fù)位彈簧；3一動(dòng)觸點(diǎn)；4一常閉觸點(diǎn)；5一常開(kāi)觸點(diǎn),按鈕式選擇式旋鈕式緊急操作式,控制按鈕分類,1、控制按鈕,控制按鈕的圖形和文字符號(hào),控制按鈕,2、行程開(kāi)關(guān),行程開(kāi)關(guān)定義：一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器。又稱限位開(kāi)關(guān)或位置開(kāi)關(guān)按其結(jié)構(gòu)分：直動(dòng)式、滾輪式、微動(dòng)式。工作原理：與按鈕類似，動(dòng)作時(shí)碰撞行程開(kāi)關(guān)頂桿。,單輪式,直動(dòng)式,雙輪式,非自動(dòng)復(fù)位,非自動(dòng)復(fù)位,微型,滾輪式,行程開(kāi)關(guān)的圖形和文字符號(hào),3、萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是一種多檔式、控制多回路的主令電器。，目前常用的有兩大類：組合開(kāi)關(guān)和萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)LW121系列,LW12系列轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)一層結(jié)構(gòu)圖,轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的圖形和文字符號(hào),4、電子低壓電器,接近開(kāi)關(guān),LXJ0型接近開(kāi)關(guān)電路圖,電子式時(shí)間繼電器,JS20系列電子式時(shí)間繼電器電路圖,電子式電流型漏電開(kāi)關(guān),電子式電流型漏電開(kāi)關(guān)工作原理圖 l一電源變壓器；2一主開(kāi)關(guān)；3一試驗(yàn)回路；4一零序電流互感器；5一壓敏電阻；6一電子放大器；7一晶閘管；8一脫扣器,電子組件板原理線路圖,溫度繼電器,電子式溫度繼電器電路圖,固態(tài)繼電器,固態(tài)繼電器(SSR)是近年發(fā)展起來(lái)的一種新型電子繼電器，具有開(kāi)關(guān)速度快、工作頻率高、重量輕、使用壽命長(zhǎng)、噪聲低和動(dòng)作可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)，不僅在許多自動(dòng)化裝置中代替了常規(guī)電磁式繼電器，而且廣泛應(yīng)用于數(shù)字程控裝置、調(diào)溫裝置、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及計(jì)算機(jī) 及輸入輸出接口等電路。固態(tài)繼電器按其負(fù)載類型分類，可分為直流型（DC-SSR）和交流型（AC-SSR）。,交流SSR原理及外部引線圖,交流SSR用于小負(fù)載接線,交流SSR原理及外部引線圖,交流SSR用于小負(fù)載接線,1.什么是電器？什么是低壓電器？,2.熱繼電器和熔斷器保護(hù)功能的不同之處。,思考,3.按鈕與行程開(kāi)關(guān)有何異同點(diǎn)？,第2章 基本電氣控制電路,主 要 內(nèi) 容,電氣圖的圖形符號(hào)、文字符號(hào)及繪制原則 基本控制電路 典型機(jī)床控制電路,本章學(xué)習(xí)要求,掌握內(nèi)容： 基本控制電路及設(shè)計(jì)了解內(nèi)容： 電氣制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)內(nèi)容 典型機(jī)床控制電路,2.1 電氣圖的圖形符號(hào)、文字符號(hào)及繪制原則,電氣控制圖,將電器元件及其聯(lián)接用圖形表達(dá)出來(lái)的圖稱電氣圖用統(tǒng)一的圖形符號(hào)及文字符號(hào)繪制,電氣原理圖接線圖位置圖系統(tǒng)圖,電氣圖中的圖形符號(hào)及文字符號(hào),相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：,GBT 4728：電氣簡(jiǎn)圖用圖形符號(hào)； GBT 5465：電氣設(shè)備用圖形符號(hào)； GBT 20063：簡(jiǎn)圖用圖形符號(hào)； GBT 5094：工業(yè)系統(tǒng)、裝置與設(shè)備以及工業(yè)產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)原則與參照代號(hào)； GBT 20939：技術(shù)產(chǎn)品及技術(shù)產(chǎn)品文件結(jié)構(gòu)原則 字母代