電氣控制第1章

1電氣控制

與PLC應用2第1章常用低壓控制電器本章主要內(nèi)容：◆常用低壓電器◆控制電器的結構與原理◆控制電器的選用原則核心：掌握接觸器、繼電器、斷路器、按鈕開關、主令電器等常規(guī)控制電器動作特點，并能正確使用。31.1概述

PLC出現(xiàn)之前，人們一直采用電器元件組成電氣控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在，電氣控制系統(tǒng)仍然在眾多簡單系統(tǒng)中發(fā)揮著作用。例如:PLC的CPU工作電壓通常為DC5V，其I/O接口的電壓為DC5V或DC24V，要使其能夠檢測高于輸入端口的電壓信號，或驅動高于輸出端口電壓設備，必須采取中間變換環(huán)節(jié)，這些用于變換電壓和電流的元件統(tǒng)稱為電器。

電器----是一種根據(jù)外界的信號，自動或手動接通和斷開電路，從而斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)或狀態(tài)，實現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制保護、檢測和調(diào)節(jié)用的電氣元件或設備。41、電器的分類按工作電壓等級分類:?高壓電器：AC1200V、DC1500V及以上電路中的電器。

?低壓電器：AC1200V、DC1500V以下電路中的電器。按動作原理分類：?手動電器：通過人的操作發(fā)出動作指令的電器。

?自動電器：產(chǎn)生電磁吸力而自動完成動作指令的電器。按用途分類：?控制電器：用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器。

?配電電器：用于電能的輸送和分配的電器。

?主令電器：用于自動控制系統(tǒng)中發(fā)送動作指令的電器。

?保護電器：用于保護電路及用電設備的電器。?執(zhí)行電器：用于完成某種動作或傳送功能的電器。5電力拖動系統(tǒng)組成主電路：由電動機、（接通、斷開、控制電動機的）接觸器主觸點等電器元件組成。（電流大）控制電路：由接觸器線圈、繼電器等電器元件組成。（電流?。┤蝿眨焊鶕?jù)給定的指令，依照自動控制系統(tǒng)的規(guī)律和具體的工藝要求對主電路進行控制。

62、電力拖動自動控制系統(tǒng)中常用的

低壓控制電器1）接觸器：◆交流接觸器◆直流接觸器2）繼電器◆電磁式電壓繼電器◆電磁式電流繼電器◆電磁式中間繼電器◆直流電磁式時間繼電器◆空氣阻尼式時間繼電器◆電子式時間繼電器◆熱繼電器◆干簧繼電器◆速度繼電器73）熔斷器有磁插式、螺旋式、有填料密閉管式、無填料密閉管式、快速閉管式、快速熔斷式、自復式4）低壓斷路器

◆框架式斷路器

◆塑料外殼式斷路器

◆快速直流斷路器

◆限流式斷路器

◆漏電保護器5）位置開關有直動式、滾動式、和微動式6）按鈕、刀開關81.2接觸器作用：接觸器是一種用于頻繁地接通或斷開直/交流主電路及大容量控制電路的自動切換電器。功能：在功能上，接觸器除能自動切換外，還具有一般手動開關所不能實現(xiàn)的遠距離操作功能和失電壓（或欠電壓）保護功能?？刂茖ο螅涸赑LC控制系統(tǒng)中，接觸器常作為輸出執(zhí)行元件，用于控制電動機、電熱設備、電焊機、電容器組等負載。91.2.1結構和工作原理各種接觸器的實物圖101-主觸頭2-常閉輔助觸點

3-常開輔助觸點4-動鐵心5-線圈6-靜鐵心7-滅弧罩8-彈簧

電磁接觸器結構示意圖

電磁機構：將電磁能轉換成機械能，產(chǎn)生電磁吸力帶動觸點動作.觸點：接觸器的執(zhí)行元件，用來接通或斷開被控制電路。滅弧裝置：熄滅觸點分斷電流瞬間觸點之間氣隙中產(chǎn)生的電弧。其它：包括釋放彈簧機構、支架與底座等。動鐵心（銜鐵）靜鐵心電磁線圈按所控制電路?主觸點

?輔助觸點按原始狀態(tài)?常開觸點

?常閉觸點滅弧罩滅弧柵磁吹滅弧裝置111、接觸器根據(jù)電磁原理工作：

當電磁線圈通電后，線圈電流產(chǎn)生磁場，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動觸點動作，使常閉觸點斷開，常開觸點閉合，兩者是聯(lián)動的。當線圈斷電時，電磁力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸點復原，即常開觸點斷開，常閉觸點閉合。

122、觸頭系統(tǒng)接觸器的觸點分為主觸點和輔助觸點。主觸點用于通斷主電路，通常有三對常開觸點。輔助觸點常用于控制電路起電氣連鎖作用，一般常開、常閉各兩對。觸頭按結構分橋型觸頭和指型觸頭觸頭按接觸形式分點、線和面接觸。133、滅弧裝置電弧產(chǎn)生：在觸點由閉合狀態(tài)過渡到斷開狀態(tài)的過程中產(chǎn)生的電弧。氣體自持放電形式之一，是一種帶電粒子的急流。電弧特點：外部有白熾弧光，內(nèi)部有很高的溫度和密度很大的電流。14電動力滅弧15滅弧柵滅弧16磁吹滅弧裝置174、接觸器的圖形和文字符號185、接觸器的主要技術參數(shù)與選用原則CJ

20－〇

〇

/〇

〇

交流設計額定電流用K表示礦用額定工作電壓(03－380V)TH(濕熱帶產(chǎn)品)接觸器序號(AC3，380V)啟動器的接觸器(06－660V；11－1140V)CZ

16－

〇

/〇

〇

直流設計額定電流常開主觸點數(shù)常閉主觸點數(shù)接觸器序號

交流接觸器型號意義說明舉例：

直流接觸器型號意義說明舉例：

19接觸器的主要技術參數(shù)：

1）額定電壓：指主觸點能承受的額定電壓。用常電壓等級：直流接觸器有110V、220V、440V。交流接觸器有110V、220V、380V、500V等

2)額定電流：指主觸點允許長期通過的最大電流。有5A、10A、20A、40A、60A、100A150A、250A、400A、600A等

3）吸引線圈的額定電壓：交流有36V、10V、

220V、380V；直流有24V、48V、220V、440V

4）觸頭數(shù)目

5）電壽命和機械壽命以萬次表示額定操作頻率以（次/小時）表示，即允許每小時接通的最多次數(shù)：交流600次/小時，直流1200次/小時20選擇接觸器主要考慮的因素：接觸器的使用類別應與負載性質(zhì)相一致●控制交流負載應選用交流接觸器

●控制直流負載則選用直流接觸器

主觸點的額定工作電壓應大于或等于負載電路的電壓主觸點的額定工作電流應大于或等于負載電路的電流接觸器主觸點的額完工作電流是在規(guī)定條件下（額定工作電壓、使用類別、操作頻率等）能夠正常工作的電流值，當實際使用條件不同時，這個電流值也將隨之改變

吸引線圈的額定電壓應與控制回路電壓相一致

●接觸器在線圈額定電壓85％及以上時應能可靠地吸合主觸點和輔助觸點的數(shù)量應能滿足控制系統(tǒng)的需要211.3繼電器繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號的變化來接通或斷開控制電路，主要用于控制與保護電路或用于信號轉換。繼電器分類：用途分：控制繼電器、保護繼電器；原理分：電磁式、感應式、熱繼電器等輸入信號分：電流、電壓、速度、中間繼電器221、電磁式繼電器它由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)和釋放彈簧等組成。繼電器和接觸器的區(qū)別：繼電器：用于控制電路、電流小，沒有滅弧裝置，可在電量或非電量的作用下動作。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作。所以，繼電器只能用于控制電路中23

當通過電流線圈9的電流超過某一定值，電磁吸力大于反作用彈簧力，銜鐵7吸合并帶動絕緣支架動作，使動斷觸點10斷開，動合觸點閉合。通過調(diào)節(jié)螺釘4來調(diào)節(jié)反作用力的大小，即調(diào)節(jié)繼電器的動作參數(shù)值。24252、電壓繼電器反映的是電壓信號。使用時，電壓繼電器的線圈與負載并聯(lián)，其線圈匝數(shù)多而徑細。按吸合電壓的大小，電壓繼電器可分為過電壓繼電器和欠電壓繼電器。過電壓繼電器用于線路的過電壓保護，當被保護的電路電壓正常時銜鐵不動作，當被保護電路的電壓高于額定值，達到過電壓繼電器的整定值時，銜鐵吸合，觸點機構動作，控制電路失電，控制接觸器及時分斷被保護電路。

欠電壓繼電器用于電路的欠電壓保護，其釋放整定值為電路額定電壓的0.1～0.6倍。當被保護電路電壓正常時銜鐵可靠吸合，當被保護電路電壓降至欠電壓繼電器的釋放整定值時銜鐵釋放，觸點機構復位，控制接觸器及時分斷被保護電路。26

中間繼電器實質(zhì)上是一種電壓繼電器。它的特點是觸點數(shù)目較多，電流容量可增大，起到中間放大(觸點數(shù)目和電流容量)的作用。中間繼電器實物圖27型號含義電氣符號28電流繼電器主要用于過載及短路保護。電流繼電器的線圈串聯(lián)接入主電路，其線圈匝數(shù)少、導線粗、阻抗小，用來感測主電路的電流，觸點接于控制電路，為執(zhí)行元件。電流繼電器反映的是電流信號，常用的電流繼電器有欠電流繼電器和過電流繼電器兩種。

3、電流繼電器29過電流繼電器實物圖欠電流繼電器實物圖30電磁式繼電器的選用：選用時主要根據(jù)保護或控制對象對繼電器的要求，考慮觸點數(shù)量、種類、返回系數(shù)及控制電路的電壓、電流、負載性質(zhì)來選擇。31

熱繼電器是利用電流流過熱元件時產(chǎn)生的熱量，使雙金屬片發(fā)生彎曲而推動執(zhí)行機構動作的一種保護電器。主要用于交流電動機的過載保護、斷相及電流不平衡運動的保護及其他電器設備發(fā)熱狀態(tài)的控制。4、熱繼電器32熱繼電器動畫演示1、熱元件2、雙金屬片3、導板4、觸頭當電機正常運行時，熱元件產(chǎn)生的熱量雖能是雙金屬片彎曲，但還不足以使熱繼電器的觸頭動作。當電動機過載時，雙金屬片彎曲位移增大，推動導板使常閉觸頭斷開從而切斷電動機控制電路以起到保護作用。33熱繼電器主要參數(shù)：熱繼電器額定電流：熱繼電器中可以安裝的熱元件的最大整定電流值。熱元件額定電流：熱元件的最大整定電流值。熱繼電器整定電流：熱元件能夠長期通過而不致引起熱繼電器動作的最大電流值。通常熱繼電器的整定電流是按電動機的額定電流整定的。熱繼電器整定電流調(diào)節(jié)范圍：手動調(diào)節(jié)整定電流旋鈕，通過偏心輪機構，調(diào)整雙金屬片與導板的距離，能夠調(diào)節(jié)的電流整定值的范圍。34熱繼電動機的選用：在三相異步電動機電路中，一般采用兩相結構的熱繼電器，即在兩相主電路中串接熱元件。如果發(fā)生三相電源嚴重不平衡、電動機繞組內(nèi)部短路或絕緣不良等故障，使電動機某一相的線電流比其他兩相要高，而這一相沒有串接熱元件的話，熱繼電器也不能起保護作用，這時需要采用三相結構的熱繼電器。例：熱繼電器有多種結構形式，最常用的是

結構，即由兩種不同膨脹系數(shù)的金屬片用機械碾壓而成，一端固定，另一端為自由端。355、時間繼電器時間繼電器定義：

----當吸引線圈通電或斷電后其觸點經(jīng)過一定延時再動作的繼電器（通電延時和斷電延時）。符號:KT空氣阻尼式電動機式電子式(晶體管、數(shù)字式)36⑴空氣阻尼式繼電器通電延時的空氣式時間繼電器結構示意圖常開觸頭延時閉合常閉觸頭延時打開微動開關2微動開關1常開觸頭常閉觸頭線圈通電銜鐵向下吸合連桿動作觸頭動作工作原理調(diào)節(jié)螺絲進氣孔托板線圈動鐵心恢復彈簧擋塊釋放彈簧活塞桿橡皮膜排氣孔空氣式時間繼電器斷電延時的空氣式時間繼電器結構示意圖常閉延時閉合常閉延時斷開常開觸頭常閉觸頭空氣式時間繼電器的延時范圍大(有0.4~60s和0.4~180s兩種)。結構簡單，但準確度較低。時間繼電器的型號有JS7-A和JJSK2等多種類型。39空氣阻尼式斷電延時型時間繼電器的工作過程演示：40圖形符號在選用時間繼電器時，應考慮滿足控制要求和工藝要求41電動式：

●包括同步電動機、減速齒輪機構、電磁離合系統(tǒng)及執(zhí)行機構?！裱訒r時間長，可達數(shù)十小時，延時精度高?！窠Y構復雜，體積較大。電子式：●數(shù)字計數(shù)式，包括脈沖發(fā)生器、計數(shù)器、顯示器、放大器及執(zhí)行機構?！裱訒r時間長、調(diào)節(jié)方便、精度高、應用廣?！窨扇〈枞菔?、空氣阻尼式、電動式等時間繼電器。426、速度繼電器

速度繼電器根據(jù)電動機的額定轉速進行選擇。速度繼電器的圖形符號和文字符號如圖所示。速度繼電器主要用于籠型異步電動機的反接制動控制，也稱反接制動繼電器4344熔斷器是一種簡單而有效的保護電器，在電路中主要起短路保護作用，使用時，熔體串接于被保護的電流中，當電路發(fā)生短路故障時，熔體被瞬時熔斷而分斷電路，從而起保護作用。1.4熔斷器熔斷器的結構和工作原理

熔斷器主要由熔體（俗稱保險絲）和安裝熔體的熔管（或熔座）組成。

熔斷器的熔體與被保護的電路串聯(lián)，當電路正常工作時，熔體允許通過一定大小的電流而不熔斷。當電路發(fā)生短路或嚴重過載時，熔體中流過很大的故障電流，當電流產(chǎn)生的熱量使熔體溫度升高達到熔點時，熔體熔斷并切斷電路，從而達到保護的目的。45螺旋式熔斷器

圓筒形帽熔斷器螺栓連接熔斷器46熔斷器的型號含義和電氣符號如下圖所示。47熔斷器的選擇1）其額定電壓應大于或等于線路的工作電壓2）其額定電流應大于或等于所裝熔體的額定電流

對于電爐、照明等電阻性負載的短路保護，熔體的額定電流等于或稍大于電路的工作電流在配電系統(tǒng)中，通常有多極熔斷器保護，遠離電源的熔斷器應先斷3）熔斷器一般作成標準熔體481、低壓斷路器

又稱自動空氣開關或自動開關，相當于刀開關、熔斷器、熱繼電器、過電流繼電器和欠電壓繼電器的組合，是一種既有手動開關作用又能自動進行欠電壓、失電壓、過載和斷路保護的電器。1.5低壓開關和低壓斷路器低壓斷路器的結構主要由三個基本部分組成：觸頭、滅弧系統(tǒng)和各種脫扣器。脫扣器包括過電流、欠電壓、過熱、分勵和自由等脫扣器。49工作原理是：靠操作機構手動或電動合閘的，觸頭閉合后，自由脫扣器機構將觸頭鎖在合閘的位置上。當電路發(fā)生故障時，通過各自的脫扣器使自由脫扣機構動作，自動跳閘實現(xiàn)保護作用。50斷路器的型號含義和電氣符號512、開關電器

開關電器廣泛用于配電系統(tǒng)和電力拖動控制系統(tǒng)，用作電源的隔離、電器設備的保護和控制。常用的有刀開關和低壓斷路器。刀開關

也叫低壓隔離器，或者叫做閘刀開關，是一種結構最簡單，應用最廣泛的手動電器。主要用于接通和切斷長期工作設備的電源及不經(jīng)常啟動和制動、容量小于7.5kW的異步電動機。刀開關主要由操作手柄、觸刀、觸點座和底座組成。依靠手動來實現(xiàn)觸刀插入觸點座與脫離觸點座的控制。按刀數(shù)可分為單極、雙極、三極。52535455561.6主令電器

主令電器是在自動控制系統(tǒng)中發(fā)出指令和信號的電器，用來控制接觸器、繼電器或其它電器線圈，使電路接通或分斷，從而達到控制生產(chǎn)機械的目的。按作用可分為：按鈕、行程開關、接近開關等。1、按鈕

是一種結構簡單，應用廣泛的主令電器。在低壓控制電路中，用于手動發(fā)出控制信號，短時接通或斷開小電流的控制電路。57復位彈簧支柱連桿常閉靜觸頭橋式靜觸頭常開靜觸頭外殼4SBSBSB結構符號名稱常閉按鈕(停止按鈕)常開按鈕(起動按鈕)復合按鈕1234123按鈕帽59簡單的接觸器控制ABCM3~刀閘起隔離作用自保持