電氣控制與plc應(yīng)用技術(shù)課件第

普通高等教育“十二五”電氣信息類規(guī)劃教材

電氣控制與PLC

主編熊幸明機(jī)械工業(yè)出版社2/2/2023目錄緒論第1章常用低壓電器第2章電氣控制系統(tǒng)的基本電路第3章電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計第4章可編程控制器的基本原理第5章可編程控制器的基本指令第6章可編程控制器的功能指令第7章可編程控制器的特殊功能模塊第8章可編程控制器控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用第9章可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)與通信2/2/2023緒論一．電氣控制技術(shù)的發(fā)展概況拖動方式：生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動需要電動機(jī)的拖動，即電動機(jī)是拖動生產(chǎn)機(jī)械的主體。成組拖動→單電機(jī)拖動→多電機(jī)拖動

2.控制系統(tǒng)：電動機(jī)的啟動、調(diào)速、正反轉(zhuǎn)、制動等的控制，需要另一套裝置。繼電器-接觸器控制→PLC控制→計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化控制2/2/2023二．本課程的性質(zhì)和任務(wù)

性質(zhì)：實(shí)用性很強(qiáng)的專業(yè)課。任務(wù)：1.熟悉常用低壓電器的結(jié)構(gòu)原理、用途及型號、能正確使用和選用；2.熟練掌握電氣控制的基本環(huán)節(jié)，具備閱讀和分析電氣控制線路的能力；3.能設(shè)計簡單的電氣控制線路，較好地掌握電氣控制電路的簡單設(shè)計法；4.了解電氣控制電路分析的方法和步驟，熟悉典型生產(chǎn)設(shè)備電氣控制線路的工作原理。2/2/2023第1章常用低壓電器1.1電器的基本知識1.2電磁式接觸器1.3繼電器1.4熔斷器1.5主令電器1.6低壓開關(guān)類電器1.7傳感器2/2/2023電器是所有電工器件的簡稱。生產(chǎn)機(jī)械中所用的控制電器多屬低壓電器，它是指電壓在1500v（DC）/1200V（AC）以下、用來接通或斷開電路，以及用來控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)用電設(shè)備的電氣器件。1.1電器的基本知識1.低壓電器的定義

1.1.1低壓電器的定義和分類2/2/20232.低壓電器的分類（1）按用途和控制對象分類低壓配電電器。用于低壓供、配電系統(tǒng)中進(jìn)行電能輸送和分配的電器。要求系統(tǒng)發(fā)生故障時準(zhǔn)確動作、可靠工作，如刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、空氣斷路器、熔斷器等。低壓控制電器。用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器。要求壽命長、體積小、重量輕且動作迅速、準(zhǔn)確、可靠，如：接觸器、繼電器、主令電器、電阻器、電磁鐵等。2/2/2023低壓保護(hù)電器：用來保護(hù)電動機(jī)，使其安全運(yùn)行，以及保護(hù)生產(chǎn)機(jī)械使其不受損壞。如：熔斷器、熱繼電器、電壓繼電器、電流繼電器等。低壓執(zhí)行電器：用來操縱帶動生產(chǎn)機(jī)械和支撐與保持機(jī)械裝置在固定位置上的一種執(zhí)行元件。如：電磁鐵、電磁離合器等。低壓主令電器：用于自動控制系統(tǒng)中發(fā)送動作指令的電器。如：按鈕、主令開關(guān)、行程開關(guān)、主令控制器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等?？赏ㄐ烹娖鳎嚎膳c計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的電器。如：智能化斷路器、智能化接觸器及電動機(jī)控制器等。（1）按用途和控制對象分類2/2/2023（2）按動作方式分類自動電器。依靠外來信號或物理量（如電流、電壓等）的變化而自動動作的電器，如接觸器、繼電器等。非自動電器。無動力機(jī)構(gòu)，通過人工或外力直接操作而動作的電器，如按鈕、行程開關(guān)等。（3）按工作原理分類電磁式電器。依據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的電器，如接觸器、各類電磁式繼電器等。非電量控制電器。依靠外力或某種非電物理量的變化而動作的電器，如行程開關(guān)、速度繼電器等。2/2/20231.1.2電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理（1）電磁機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)型式組成：吸引線圈、鐵心、銜鐵、空氣隙。圖1-1常用電磁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式a)、b)、c)直動式電磁機(jī)構(gòu)d)、e)拍合式電磁機(jī)構(gòu)1-銜鐵2-鐵心3-線圈1.電磁機(jī)構(gòu)

動作：電流通入線圈產(chǎn)生磁場及吸力，通過氣隙轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，帶動銜鐵運(yùn)動使觸頭動作。2/2/2023吸引線圈用以將電能轉(zhuǎn)換為磁能，按通入電流種類不同分為交流電磁線圈（矮胖型）和直流電磁線圈（瘦高型）。

根據(jù)線圈在電路中的連接方式，又分為串聯(lián)線圈（電流線圈型）和并聯(lián)線圈（電壓線圈）。

2/2/2023（2）電磁機(jī)構(gòu)工作原理1）反力特性圖1-2電磁機(jī)構(gòu)反力特性與吸力特性a)反力特性b)交流電磁機(jī)構(gòu)吸力特性c)直流電磁機(jī)構(gòu)吸力特性2/2/2023

交流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性直流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性剩磁的吸力特性3）吸力特性與反力特性的配合圖1-3電磁機(jī)構(gòu)吸力特性與反力特性的配合1-直流吸力特性2-交流吸力特性3-反力特性4-剩磁吸力特性2）吸力特性2/2/20234）電磁機(jī)構(gòu)的輸入—輸出特性圖1-5電磁機(jī)構(gòu)的繼電特性2/2/20231.1.3電器的觸頭系統(tǒng)與電弧電器的觸頭系統(tǒng)圖1-6觸頭的接觸形式a)點(diǎn)接觸b)線接觸c)面接觸（2）觸頭接觸形式（1）觸頭接觸電阻2/2/2023（3）觸頭結(jié)構(gòu)形式圖1-7觸頭的結(jié)構(gòu)形式a)橋式觸頭b)指形觸頭觸頭的材料銀銅2/2/2023觸頭材料選用電阻系數(shù)小的材料，使觸頭本身的電阻盡量減??；增加觸頭的接觸壓力，一般在動觸頭上安裝觸頭彈簧；改善觸頭表面狀況，盡量避免或減小表面氧化膜形成，在使用過程中盡量保持觸頭清潔。減小接觸電阻的方法2/2/20232.電弧的產(chǎn)生和滅弧方法（1）電弧的產(chǎn)生及危害在自然環(huán)境中斷開電路時，如果被斷開的電路的電流（電壓）超過某一個數(shù)值時，觸頭間隙中就會產(chǎn)生電弧，電弧實(shí)際上是觸頭間氣體在強(qiáng)電場作用下產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。在動靜觸頭脫離接觸時，強(qiáng)電場使觸頭間隙中氣體游離，產(chǎn)生大量的電子和離子，并作定向運(yùn)動，使絕緣的氣體變成導(dǎo)體。電流通過這個游離區(qū)時所消耗的電能轉(zhuǎn)換成熱能和光能，產(chǎn)生高溫并發(fā)出強(qiáng)光，燒損觸頭金屬表面，降低電器壽命，延長電路分?jǐn)鄷r間，甚至不能斷開，造成嚴(yán)重事故。

2/2/20231）電動力吹弧。

拉長電弧，降低電場強(qiáng)度，電弧熱量在拉長的過程中散發(fā)冷卻而迅速熄滅。圖1-8雙斷口電動力吹弧1-靜觸頭2-動觸頭3-電?。?）滅弧方法2/2/20232）縱縫滅弧圖1-9窄縫滅弧1-縱縫2-介質(zhì)3-磁性夾板4-電弧將電弧擠入絕緣壁組成的窄縫中以冷卻電弧2/2/20233）柵片滅弧圖1-10柵片滅弧裝置將電弧分成許多串聯(lián)的短弧，增加維持電弧所需的臨極電壓降，同時柵片將電弧的熱量散發(fā)，使電弧迅速熄滅。2/2/20234）磁吹滅弧圖1-11磁吹滅弧原理用電磁力使電弧在冷卻介質(zhì)中運(yùn)動，降低弧柱周圍的溫度2/2/2023接觸器是一種用于中遠(yuǎn)距離頻繁地接通與斷開交直流主電路及大容量控制電路的一種自動開關(guān)電器。1.2電磁式接觸器2/2/2023接觸器是繼電器-接觸器控制系統(tǒng)中最重要和常用的元件之一，它的工作原理如圖所示。t6-6.swf當(dāng)按鈕按下時，線圈通電，靜鐵心被磁化，并把動鐵心（銜鐵）吸上，帶動轉(zhuǎn)軸使觸頭閉合，從而接通電路。當(dāng)放開按鈕時，過程與上述相反，使電路斷開。接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理如下：2/2/2023電磁部分：線圈＋靜鐵心+銜鐵；靜鐵心線圈釋放彈簧觸頭系統(tǒng)接觸器的結(jié)構(gòu)接觸器工作原理接觸器.swf執(zhí)行部分：觸頭。

主、輔觸點(diǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不一樣，主觸點(diǎn)（一般有3個）連接到主電路中，能通以大電流；輔觸點(diǎn)（一般4個，2個常開、2個常閉）則用在控制回路中。主觸點(diǎn)設(shè)有專門的滅弧裝置。觸頭按通過的電流的大小分主觸頭和輔助觸頭兩種。動鐵心（銜鐵）2/2/2023接觸器的主要控制對象是電動機(jī)，也可以用于控制其他電力負(fù)載，如電熱設(shè)備、照明線路、電焊機(jī)、電容器組等，是電力拖動控制系統(tǒng)中最重要也是最常用的控制電器。接觸器按其主觸點(diǎn)控制電路中電流的種類，分為交流接觸器和直流接觸器兩大類。

交流接觸器：主要用以控制遠(yuǎn)距離、頻繁地接通和分?jǐn)囝~定電壓至1140v、額定電流至630A的交流電路（主電路、控制電路、激磁電路）直流接觸器：主要用以控制額定電壓至440v、額定電流至630A的直流電路（主電路、控制電路、激磁電路）2/2/2023~M3~線圈輔助觸點(diǎn)鐵心銜鐵電源電機(jī)主觸點(diǎn)常閉常開彈簧2/2/2023圖1-１2接觸器的圖形、文字符號

2/2/2023線圈得電，銜鐵吸合觸點(diǎn)動作常開觸點(diǎn)－合常閉觸點(diǎn)－斷線圈失電，銜鐵釋放觸點(diǎn)復(fù)位常開觸點(diǎn)－斷常閉觸點(diǎn)－合表示符號：線圈KM動合(常開)主觸點(diǎn)KMKM動合(常開)輔助觸點(diǎn)動斷(常閉)輔助觸點(diǎn)KM用于主電路流過的大電流(需加滅弧裝置)用于控制電路流過的小電流(無需加滅弧裝置)2/2/20231.2.1接觸器的結(jié)構(gòu)及工作原理圖1-13交流接觸器的外形及結(jié)構(gòu)a)外形b）結(jié)構(gòu)1.交流接觸器外形及結(jié)構(gòu)主要由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、反力裝置、支架與底座等組成2/2/2023電磁系統(tǒng)：由吸引線圈、鐵心及銜鐵組成。它的作用是將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，帶動觸點(diǎn)使之閉合或斷開。觸點(diǎn)系統(tǒng)：觸點(diǎn)是接觸器的執(zhí)行元件，用來接通和斷開電路。接觸器觸點(diǎn)系統(tǒng)包括主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)。主觸點(diǎn)容量大，用于接通或斷開主電路，根據(jù)其容量大小，有橋式觸點(diǎn)和指形觸點(diǎn)兩種形式。輔助觸點(diǎn)容量小，用于通斷控制電路。2/2/2023滅弧裝置：接觸器主觸點(diǎn)分?jǐn)啻箅娏麟娐窌r，在動、靜觸點(diǎn)之間往往會出現(xiàn)強(qiáng)烈火花，這實(shí)際上是一種氣體放電現(xiàn)象，稱為“電弧”。電弧一方面會燒壞觸點(diǎn)，另一方面會使電路切斷時問延長，甚至?xí)鹗鹿?，因此滅弧是接觸器的重點(diǎn)任務(wù)。對于小容量的接觸器(10A以下)，常采用雙斷口橋形觸點(diǎn)以利于滅弧。容量較大(20A以上)的接觸器常采用縱縫滅弧罩及柵片滅弧結(jié)構(gòu)。2/2/2023反力裝置：由反力彈簧、緩沖彈簧和觸點(diǎn)彈簧組成。反力彈簧的作用是當(dāng)吸引線圈斷電時，迅速使主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)斷開。緩沖彈簧的作用是緩沖銜鐵在吸合時對鐵心和外殼的沖擊力。觸點(diǎn)彈簧的作用是增大動、靜觸點(diǎn)之間的壓力，使之良好接觸以降低接觸電阻，避免因觸點(diǎn)接觸不良而產(chǎn)生的故障現(xiàn)象。支架與底座：用于接觸器的固定和安裝。2/2/2023（2）交流接觸器的工作原理交流接觸器的工作原理如下：當(dāng)電磁線圈通電后，鐵心被磁化產(chǎn)生磁通。由此在銜鐵氣隙處產(chǎn)生電磁力將銜鐵吸合，主觸點(diǎn)在銜鐵的帶動下閉合，接通主電路。同時銜鐵還帶動輔助觸點(diǎn)動作，動斷輔助觸點(diǎn)首先斷開，接著動合輔助觸點(diǎn)閉合。在反力彈簧的作用下銜鐵釋放，主觸點(diǎn)、輔助觸點(diǎn)又恢復(fù)到原來的狀態(tài)。2/2/20232/2/20231.2.2常用典型交流接觸器介紹1.空氣電磁式交流接觸器典型產(chǎn)品有：CJ10、CJ12、CJ20、CJ21、CJ26、CJ29、CJ35、CJ40、NC、B、LC1-D、3TB、STF系列交流接觸器等。2.切換電容器接觸器專用于低壓無功補(bǔ)償設(shè)備中投入或切除并聯(lián)電容器組，以調(diào)整用電系統(tǒng)的功率因素。

常用產(chǎn)品有：CJ16、CJ19、CJ41、CJX4、CJX2A、LC1-D、6C系列等。2/2/20233.真空交流接觸器以真空為滅弧介質(zhì)，其主觸頭密封在真空開關(guān)管內(nèi)。適用于條件惡劣的危險環(huán)境中。常用真空交流接觸器有：CKJ和EVS系列等。4.智能化接觸器裝有智能化電磁系統(tǒng)，具有與數(shù)據(jù)總線及其它設(shè)備通信功能，有對運(yùn)行工況自動識別、控制和執(zhí)行能力

產(chǎn)品：日本富士NewSC系列、美國西屋“A”系列、ABB公司AF系列、金鐘－默勒的DIL－M系列智能化接觸器等。國內(nèi)有單片機(jī)控制的交流接觸器。

2/2/20231.2.3直流接觸器應(yīng)用于直流電力線路中，供遠(yuǎn)距離接通與分?jǐn)嚯娐芳爸绷麟妱訖C(jī)的頻繁起動、停止、反轉(zhuǎn)或反接制動控制，以及CD系列電磁操作機(jī)構(gòu)合閘線圈或頻繁接通和斷開電磁鐵、電磁閥、離合器和電磁線圈等。

常用產(chǎn)品：CZ18、CZ21、CZ22和CZ0系列等。

結(jié)構(gòu)、原理與交流接觸器基本相同。主要由線圈、鐵心、銜鐵、觸頭、滅弧裝置等組成。

2/2/2023圖1-１４直流接觸器結(jié)構(gòu)示意圖

與交流接觸器區(qū)別：觸頭電流和線圈電源為直流，觸頭多采用滾動接觸的指形觸頭，輔助觸頭采用點(diǎn)接觸橋式觸頭，鐵心采用整塊鑄鋼或鑄鐵制成；線圈做成長而薄的圓筒狀；由于直流電弧特殊性，通常采用磁吹滅弧。2/2/2023常見交流接觸器：CJX1系列交流接觸器CJX2系列交流接觸器常見直流接觸器：CZO系列直流接觸器CJT1系列交流接觸器注：電器元件的各部分，在外觀上看是一個整體，但電氣原理圖中同一電器的各部分是分散的，分散的各部分都用相同的文字符號表示。2/2/20231.2.4接觸器主要技術(shù)參數(shù)

接觸器的主要技術(shù)參數(shù)有：1、極數(shù)和電流種類2、額定工作電壓3、額定工作電流4、線圈消耗功率4、動作值5、線圈額定電壓6、額定操作頻率7、機(jī)械壽命和電壽命2/2/20231.2.5接觸器的型號1.2.6接觸器的選用2/2/20231.3繼電器接觸器雖已將電動機(jī)的控制由手動變?yōu)樽詣?，但還不能滿足復(fù)雜生產(chǎn)工藝過程自動化的要求，如對大型龍門刨床的工作，不僅要求工作臺能自動地前進(jìn)和后退、而且要求前進(jìn)和后退的速度不同，能自動地減速和加速，這些要求，必須要有整套自動控制設(shè)備才能滿足．而繼電器就是這種控制設(shè)備中的主要元件。

是一種根據(jù)某種輸入信號（電流、電壓、時間、速度和溫度等）的變化，接通或斷開控制電路，實(shí)現(xiàn)控制目的的自動控制電器。2/2/2023繼電器的分類：按它反應(yīng)信號的種類分：電流、電壓、時間、速度、壓力、熱繼電器等按動作時間分：瞬時動作和延時動作繼電器等按作用原理分：電磁式、感應(yīng)式、電動式、光電式、壓電式、機(jī)械式等應(yīng)用最廣（90％以上繼電器為電磁式）2/2/2023繼電器外形圖2/2/20231.3.1繼電器的結(jié)構(gòu)原理1．結(jié)構(gòu)感應(yīng)機(jī)構(gòu)：反映外界輸入信號，由變換機(jī)構(gòu)和比較機(jī)構(gòu)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)：對被控電路實(shí)現(xiàn)通斷控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，觸頭的接通與斷開，晶體管的截止與飽和（半導(dǎo)體繼電器）中間機(jī)構(gòu)

1．工作原理繼電器和接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理大致相同。2/2/2023感應(yīng)機(jī)構(gòu)：感測輸入量的高低。執(zhí)行機(jī)構(gòu)：觸頭。無主輔之分，一般較?。?A以下），用于控制回路輸入信號電量：電流、電壓、功率等非電量：熱、光、聲、速度等主要區(qū)別在于：

接觸器的主觸點(diǎn)可以通過大電流；

繼電器的體積和觸點(diǎn)容量小，觸點(diǎn)數(shù)目多，且只能通過小電流。所以，繼電器一般用于控制電路中。2/2/2023電壓繼電器是反映電壓變化的控制電器，是根據(jù)輸入電壓大小而動作的繼電器。線圈與負(fù)載并聯(lián)，以反映負(fù)載電壓，其線圈匝數(shù)多而導(dǎo)線細(xì)。分類：過電壓、欠電壓、零電壓繼電器。1.3.2電壓繼電器2/2/2023圖1-15欠電壓繼電器的圖形、文字符號、工作原理欠電壓繼電器用于電路的欠壓保護(hù)，在額定電壓時銜鐵處于吸合狀態(tài)，當(dāng)電壓小于某值時，銜鐵釋放，帶動動合觸點(diǎn)回到斷開狀態(tài)，從而控制接觸器及時切斷電氣設(shè)備的電源。用于電壓過小時切斷電路。1.欠電壓繼電器

在電路中用于欠電壓或零電壓保護(hù)。電壓正常時，欠電壓繼電器吸合；電壓降到（0.4～0.7）UN時釋放。2.零電壓繼電器

用于零電壓保護(hù)。電壓降低到（0.05～0.25）UN時釋放。線圈U<KV常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)KV2/2/2023過電壓繼電器用于電路的超壓保護(hù)，在額定電壓時銜鐵不吸合，當(dāng)電壓大于某值時，銜鐵吸合，其動斷觸點(diǎn)斷開，使接觸器線圈失電，切斷電氣設(shè)備的電源。用于電壓過大時切斷電路。圖1-16過電壓繼電器的圖形、文字符號、工作原理3．過電壓繼電器

在電路中用于過電壓保護(hù)，由于直流電路一般不會出現(xiàn)過電壓，所以產(chǎn)品中沒有直流過電壓繼電器。交流過電壓繼電器吸合電壓調(diào)節(jié)范圍為U0=（1.1～1.15）UN。線圈U>KV常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)KV2/2/20231.3.3電流繼電器根據(jù)電流信號而動作，具有保護(hù)作用。一般串于電路中。其線圈匝數(shù)少、導(dǎo)線粗，與負(fù)載串聯(lián)以反映電路電流的變化。按性能電流繼電器分過電流繼電器和欠電流繼電器。按線圈的電流種類分為交流繼電器和直流繼電器。

1．過電流繼電器

主要用于頻繁、重載起動場合作電動機(jī)過載和短路保護(hù)。常用產(chǎn)品：JT4、JL12及JL14等系列。2/2/2023線圈I>KA常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)KA正常工作時銜鐵不吸合，當(dāng)電流大于某值時，銜鐵吸合。用于電流過大時切斷電路。圖1-17過電流繼電器的圖形、文字符號、工作原理用途：橋式起重機(jī)電路。交流過電流繼電器的吸合電流為I0＝（1.1～3.5）IN。直流過電流繼電器的吸合電流為I0＝（0.7～3）IN。2/2/20232．欠電流繼電器

用途：電路中起欠電流保護(hù)作用，如直流電動機(jī)勵磁保護(hù)。線圈I<KA常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)KA正常工作時，電路的負(fù)載電流高于繼電器的吸合電流，銜鐵處于吸合狀態(tài)。當(dāng)電流小于某值時，銜鐵釋放。用于電流過小時切斷電路。圖1-18欠電流繼電器的圖形、文字符號、工作原理2/2/2023直流欠電流繼電器：

吸合電流調(diào)節(jié)范圍：Io=（0.3～0.5）IN；釋放電流調(diào)節(jié)范圍：Ir=（0.1～0.2）IN。交流電路不需欠電流保護(hù),無交流欠電流繼電器。欠電流繼電器一般是自動復(fù)位的。

2/2/20231.3.4中間繼電器實(shí)質(zhì)是一種電壓繼電器，但觸點(diǎn)數(shù)量較多，容量較大，起增加觸頭數(shù)量（控制多條線路）以及信號的放大、傳遞作用。圖1-19JZ7系列中間繼電器的外形及結(jié)構(gòu)

2/2/2023原理與小型交流接觸器基本相同，但觸頭沒有主、輔之分，且無滅弧裝置，每對觸頭允許通過的電流大小相同，觸頭容量與接觸器的輔助觸頭差不多，其額定電流一般為5A。

常用：交流JZ7系列，直流JZ12系列，交、直流兩用JZ8系列

。

圖1－19中間繼電器的圖形、文字符號K線圈常開觸頭K常閉觸頭K2/2/2023

熱繼電器是電流通過發(fā)熱元件加熱使雙金屬片彎曲，推動執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作的電器。主要用來保護(hù)電動機(jī)或其它負(fù)載免于過載以及作為三相電動機(jī)的斷相保護(hù)。1.3.5熱繼電器2/2/20231.外形結(jié)構(gòu)a）外形b）結(jié)構(gòu)圖1-20熱繼電器的外形及結(jié)構(gòu)2/2/2023發(fā)熱元件串聯(lián)在主電路中串聯(lián)在控制電路中常閉觸頭FR2.熱繼電器的符號FR2/2/20233.雙金屬片熱繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理圖1-21熱繼電器動作原理圖

由熱元件、主雙金屬片、觸頭系統(tǒng)、動作機(jī)構(gòu)、復(fù)位按鈕和整定電流裝置、溫度補(bǔ)償元件等組成。

2/2/2023發(fā)熱電阻絲雙金屬片導(dǎo)板觸頭調(diào)節(jié)旋鈕手動復(fù)位按扭受熱變形方向

下（左）層金屬膨脹系數(shù)大，上（右）層的膨脹系數(shù)小。電阻絲串聯(lián)于主電路中，當(dāng)主電路中電流超過容許值而使雙金屬片受熱時，雙金屬片的自由端便向上彎曲超出扣板，扣板在彈簧的拉力下將常閉觸點(diǎn)斷開。觸點(diǎn)是接在電動機(jī)的控制電路中的，控制電路斷開便使接觸器的線圈斷電，從而斷開電動機(jī)的主電路。2/2/20232/2/2023使用熱繼電器時注意幾個問題：動作時間不應(yīng)過分小于電動機(jī)的允許發(fā)熱時間，應(yīng)充分發(fā)揮電動機(jī)的過載能力熱繼電器只能用作長期過載保護(hù)，不能作短路保護(hù)用熱繼電器保護(hù)三相異步電動機(jī)時，至少要有兩相接熱元件注意熱繼電器所處的周圍環(huán)境溫度，應(yīng)保證它與電動機(jī)有相同的散熱條件。熱繼電器的主要參數(shù)：熱元件的額定電流指熱元件能夠長期通過而不致于引起熱繼電器動作的最大電流值。（有一定的整定范圍，如IN=5A,整定范圍3.2-5A)。同一種熱繼電器有多種規(guī)模的熱元件系列。熱元件的額定電流與電動機(jī)的額定電流相等時，然繼電器能準(zhǔn)確地反映電動機(jī)發(fā)熱。2/2/20231.3.6時間繼電器

信號輸入后，經(jīng)一定延時，才有輸出信號的繼電器稱為時間繼電器。適用于定時控制。按工作原理分：電磁式、空氣阻尼式、電子式、電動式等。延時方式：通電延時、斷電延時和通斷電延時三種。1.直流電磁式時間繼電器

(1)結(jié)構(gòu)見圖1-22，在電磁式電壓繼電器鐵心上套個阻尼銅套后構(gòu)成。

2/2/2023圖1-20直流電磁式時間繼電器1-阻尼套筒2-釋放彈簧3-調(diào)節(jié)螺母4-調(diào)節(jié)螺釘5-銜鐵6-非磁性墊片7-電磁線圈（2）原理當(dāng)銜鐵處于吸合位置，斷開線圈直流電源時，因磁路氣隙小，磁阻小，磁通變化大，銅套阻尼作用大，銜鐵延時釋放時間可達(dá)0.3~5s。改變鐵心與銜鐵間非磁性墊片的厚?。ù终{(diào)）或改變釋放彈簧松緊（細(xì)調(diào)）可調(diào)節(jié)延時長短。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，壽命長，允許的接合次數(shù)多；只適于直流電路，通電時不能延時，只有斷電延時，且延時時間短。

2/2/20232.空氣阻尼式時間繼電器

（1）JS7－A系列時間繼電器結(jié)構(gòu)組成：電磁系統(tǒng)、延時機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)延時方式：通電延時、斷電延時利用空氣阻尼的原理制成。

（2）JS7－A系列時間繼電器工作原理2/2/2023圖1-21JS7－A系列時間繼電器的結(jié)構(gòu)（a）通電延時型（b）斷電延時型1-線圈2-鐵心3-銜鐵4-反力彈簧5-推板6-活塞桿7-塔形彈簧8-弱彈簧9-橡皮膜10-空氣室壁11-調(diào)節(jié)螺釘12-進(jìn)氣孔13-活塞14、16-微動開關(guān)15-杠桿

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是利用空氣阻尼作用而制成的，分通電延時繼電器和斷電延時繼電器。通電延時空氣式時間繼電器利用空氣的阻尼作用達(dá)到動作延時的目的。吸引線圈通電后將銜鐵吸下，使銜鐵與活塞桿之間有一段距離。在釋放彈簧作用下，活塞桿向下移動。在傘形活塞的表面固定有一層橡皮膜，活塞向下移動時，膜上面會造成空氣稀薄的空間，活塞受到下面空氣的壓力，不能迅速下移。當(dāng)空氣由進(jìn)氣孔進(jìn)入時，活塞才逐漸下移。移動到最后位置時，杠桿使微動開關(guān)動作。延時時間即為從電磁鐵吸引線圈通電時刻起到微動開關(guān)動作時為止的這段時間。通過調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)進(jìn)氣孔的大小就可調(diào)節(jié)延時時間。2/2/2023吸引線圈斷電后，依靠復(fù)位彈簧的作用而復(fù)原?？諝饨?jīng)出氣孔被迅速排出。此時間繼電器有兩個延時觸點(diǎn)：一個是延時斷開的常閉觸點(diǎn)，—個是延時閉合的常開觸點(diǎn)，此外還有兩個瞬動觸點(diǎn)2/2/20232/2/2023空氣式時間繼電器的優(yōu)缺點(diǎn)：延時范圍大；通用性高；結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。缺點(diǎn)：準(zhǔn)確度低，延時誤差小于20%，在要求高準(zhǔn)確延時的生產(chǎn)機(jī)械中不宜采用。典型產(chǎn)品：JS7、JS23、JSK?系列時間繼電器。2/2/2023

3.電子式時間繼電器在時間繼電器中已成為主流產(chǎn)品，電子式時間繼電器（又稱半導(dǎo)體時間繼電器）由晶體管或集成電路和電子元件等構(gòu)成，利用RC電路電容器充放電原理實(shí)現(xiàn)延時。目前已有采用單片機(jī)控制的時間繼電器。電子式時間繼電器具有延時范圍廣、精度高、體積小、耐沖擊和耐振動、調(diào)節(jié)方便及壽命長等優(yōu)點(diǎn)，所以發(fā)展很快，在工業(yè)控制中應(yīng)用廣泛。2/2/2023工作原理如下：當(dāng)電源變壓器接通，VT1管導(dǎo)通，VT2管截止，繼電器KA不動作，兩個電源分別向電容C充電，a點(diǎn)電位按指數(shù)規(guī)律上升。當(dāng)a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位時，VT1管截止，VT2管導(dǎo)通，VT2管集電極電流流過KA的線圈，KA觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換輸出信號。圖中KA的動斷觸點(diǎn)斷開充電電路，動合觸點(diǎn)閉合，使電容放電，為下一次動作做準(zhǔn)備。調(diào)節(jié)電位器RP的值，就可改變延時時間大小。此電路延時范圍可達(dá)0.2～300s。2/2/2023圖1-22時間繼電器的圖形、文字符號

4.時間繼電器的符號2/2/2023時間繼電器觸點(diǎn)類型斷電式常閉斷電后延時閉合常開斷電后延時斷開通電式瞬時動作延時動作常閉觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)常開通電后延時閉合常閉通電后延時斷開常閉觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)2/2/20235.

時間繼電器的選用延時方式；延時范圍及精度；使用場合、工作環(huán)境。2/2/20231.3.7信號繼電器輸入非電信號，且當(dāng)信號到一定值時才動作的電器.1.速度繼電器圖1-23JY1系列速度繼電器的外形及結(jié)構(gòu)圖1-24速度繼電器的圖形、文字符號a）轉(zhuǎn)子b）常開觸頭c）常閉觸頭2/2/2023動觸點(diǎn)靜觸點(diǎn)外環(huán)（1）速度繼電器的組成

速度繼電器是一種當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定值時動作的繼電器。它是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的，主要用作籠型異步電動機(jī)的反接制動，故又稱為反接制動繼電器。組成

速度繼電器主要由轉(zhuǎn)子、定子和觸點(diǎn)三部分組成。轉(zhuǎn)子是一個圓柱形永久磁鐵，與電動機(jī)或機(jī)械轉(zhuǎn)軸連在一起，隨軸轉(zhuǎn)動。定子是一個空的籠型圓環(huán)，由硅鋼片疊成，并在其中裝有籠型繞組。2/2/2023速度繼電器的軸由電動機(jī)帶動，其外環(huán)轉(zhuǎn)動到一定速度時，撞擊動觸點(diǎn)，使常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)打開。動觸點(diǎn)靜觸點(diǎn)外環(huán)下圖制動過程是由速度來控制的。在電氣系統(tǒng)中常把這種控制方式稱之為速度控制原則。（2）工作原理2/2/20232.溫度繼電器

埋設(shè)在電動機(jī)發(fā)熱部位，如定子槽內(nèi)、繞組端部等，直接反映該處發(fā)熱情況。類型：雙金屬片式、熱敏電阻式溫度繼電器。1．雙金屬片式溫度繼電器2．熱敏電阻式溫度繼電器圖1-25熱敏電阻式溫度繼電器原理圖

2/2/20233.液位繼電器

根據(jù)液體液面高低使觸頭動作的繼電器。圖1-26液位繼電器結(jié)構(gòu)示意圖

2/2/20231.4熔斷器

熔斷器俗稱保險絲FU，是一種當(dāng)電流超過規(guī)定值一定時間后，以它本身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化而分?jǐn)嚯娐返碾娖?。廣泛應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)及用電設(shè)備中作短路和過電流保護(hù)。組成：熔體——熔點(diǎn)低，易于熔斷，導(dǎo)電性能良好的合金材料。熔管——安裝熔體的外殼。2/2/2023熔斷器的典型產(chǎn)品按結(jié)構(gòu)分有：半封閉瓷插式、螺旋式、無填料封閉管式和有填料封閉管式熔斷器。瓷插式熔斷器螺旋式熔斷器有填料封閉管式熔斷器2/2/20231.4.1熔斷器的保護(hù)特性圖1-27熔斷器的保護(hù)特性流過熔體的電流與熔體熔斷時間的關(guān)系曲線，又稱安秒特性。熔化系數(shù)K：最小熔化電流Imin與熔體額定電流IN之比，K=Imin/IN

Imin為臨界電流。2/2/2023熔斷特性：熔體的熔斷時間與通過熔體的電流有關(guān)

I/IN1.25時，熔體能長期工作。

I/IN=2時，熔體在30s~40s后熔斷。

I/IN>10時，認(rèn)為熔體瞬時熔斷。2/2/2023熔斷器的選配：

無沖擊電流的電路——熔斷器的額定電流=電路的額定電流有沖擊電流的電路——熔斷器的額定電流>電路的額定電流如：交流電機(jī)三相繞組中，熔斷器的額定=電路啟動電流/K（K：1.6~2.5）熔斷器的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、價廉，但動作準(zhǔn)確性較差。熔斷后須更換熔體，若只斷一相會引起電機(jī)斷相運(yùn)行。適用于要求不高的電器控制系統(tǒng)中。電路符號FU2/2/20231.4.2插入式熔斷器1.4.3螺旋式熔斷器

圖1-28RC1插入式熔斷器的結(jié)構(gòu)

圖1-29螺旋式熔斷器的結(jié)構(gòu)

2/2/2023一種快速熔斷器，用于半導(dǎo)體器件的過電流保護(hù)。采用以銀片沖制的有V型深槽的變截面熔體。常用：RS、NGT和CS系列等。RS0系列用于大功率硅整流元件、RS3系列用于晶閘管過電流和短路保護(hù)。1.4.4半導(dǎo)體器件保護(hù)熔斷器1.4.5熔斷器的選擇（見P7頁）2/2/20231.5主令電器

用來接通或斷開控制電路，發(fā)布命令或信號，改變控制系統(tǒng)工作狀況的電器。常用：控制按鈕、行程開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)

、主令控制器等。1.5.1控制按鈕圖1-30控制按鈕結(jié)構(gòu)及外形圖

a）結(jié)構(gòu)圖b）外形圖

圖1-31控制按鈕的圖形、文字符號a）啟動按鈕b）停止按鈕c）復(fù)合按鈕2/2/2023（1）用途：常用來接通或斷開小電流的控制電路，而進(jìn)一步控制電動機(jī)或其它電氣設(shè)備的運(yùn)行。（2）結(jié)構(gòu)：從剖面結(jié)構(gòu)圖可看到，有兩對靜觸點(diǎn)、一對動觸點(diǎn)、按鈕帽及彈簧等部分。（3）種類：單聯(lián)按鈕開關(guān)只有一組常開觸點(diǎn)（動合觸點(diǎn)）和常閉觸點(diǎn)（動斷觸點(diǎn)），還有雙聯(lián)和三聯(lián)等等。2/2/2023按鈕開關(guān)的文字符號SB2/2/20232/2/2023按鈕的結(jié)構(gòu)形式很多。緊急式按鈕裝有突出的蘑菇形鈕帽，用于緊急操作；旋鈕式按鈕用于旋轉(zhuǎn)操作；指示燈式按鈕在透明的鈕帽內(nèi)裝有信號燈，用作信號指示；鑰匙式按鈕須插人鑰匙方可操作，用于防止誤動作。為了明示按鈕的作用，避免誤操作，鈕帽通常采用不同的顏色以示區(qū)別，主要有紅、綠、黑、藍(lán)、黃、白等顏色。一般停止按鈕采用紅色，起動按鈕采用綠色。2/2/2023LA18系列按鈕開關(guān)。一般鈕蘑茹頭鈕帶燈鈕旋鈕鑰匙鈕自鎖鈕2/2/20231.5.2行程開關(guān)

又稱限位開關(guān)，能將機(jī)械位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，以控制機(jī)械運(yùn)動。按運(yùn)動形式分為直動式、轉(zhuǎn)動式；按結(jié)構(gòu)分為直動式、滾動式、微動式。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開關(guān)廣泛用于各類機(jī)床和起重機(jī)械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。在電梯的控制電路中，還利用行程開關(guān)來控制開關(guān)轎門的速度、自動開關(guān)門的限位，轎廂的上、下限位保護(hù)2/2/20231、直動式行程開關(guān)圖1-32直動式行程開關(guān)a）外形圖b）原理圖2/2/20232/2/20232、滾輪旋轉(zhuǎn)式行程開關(guān)圖1-33滾輪式行程開關(guān)a）外形圖b）原理圖圖1-34行程開關(guān)的圖形、文字符號a）常開觸頭b）常閉觸頭2/2/2023其結(jié)構(gòu)原理如圖所示，是一種快速動作的行程開關(guān)。當(dāng)被控機(jī)械上的撞塊撞擊帶有滾輪的撞桿時，撞桿轉(zhuǎn)向左邊，帶動凸輪轉(zhuǎn)動，頂下推桿，使微動開關(guān)中的觸點(diǎn)迅速動作。當(dāng)運(yùn)動機(jī)械返回時，在復(fù)位彈簧的作用下，各部分動作部件復(fù)位。2/2/20233、微動開關(guān)式行程開關(guān)：控制的準(zhǔn)確度高，體積小、重量輕、工作靈活。其結(jié)構(gòu)如圖所示，當(dāng)推桿被壓下時，彈簧片發(fā)生變形，儲存能量并產(chǎn)生位移，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的臨界點(diǎn)時，彈簧片連同動觸點(diǎn)產(chǎn)生瞬時跳躍，從而導(dǎo)致電路的接通、分?jǐn)嗷蜣D(zhuǎn)換。2/2/20234、接近開關(guān)（傳感器）接近式位置開關(guān)是一種非接觸式的位置開關(guān)，簡稱接近開關(guān)。它由感應(yīng)頭、高頻振蕩器、放大器和外殼組成。當(dāng)運(yùn)動部件與接近開關(guān)的感應(yīng)頭接近時，就使其輸出一個電信號。接近開關(guān)具有定位精度高、操作頻率高、功率損耗小、壽命長、使用面廣、能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，其主要技術(shù)參數(shù)有：工作電壓、輸出電流、動作距離、重復(fù)精度及工作響應(yīng)頻率等。2/2/2023（1）電感式接近開關(guān)的感應(yīng)頭是一個具有鐵氧體磁心的電感線圈，只能用于檢測金屬體。振蕩器在感應(yīng)頭表面產(chǎn)生一個交變磁場，當(dāng)金屬塊接近感應(yīng)頭時，金屬中產(chǎn)生的渦流吸收了振蕩的能量，使振蕩減弱以至停振，因而產(chǎn)生振蕩和停振兩種信號，經(jīng)整形放大器轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的開關(guān)信號，從而起到“開”、“關(guān)”的控制作用。2/2/2023（2）電容式接近開關(guān)的感應(yīng)頭是一個圓形平板電極，與振蕩電路的地線形成一個分布電容，當(dāng)有導(dǎo)體或其它介質(zhì)接近感應(yīng)頭時，電容量增大而使振蕩器停振，經(jīng)整形放大器輸出電信號。電容式接近開關(guān)既能檢測金屬，又能檢測非金屬及液體。常用的電感式接近開關(guān)型號有LJ1、LJ2等系列，電容式接近開關(guān)型號有LXJ15、TC等系列產(chǎn)品。2/2/2023磁性接近開關(guān)一般用于檢測磁性物體的運(yùn)動，但也可以檢測貼有磁鐵塊的運(yùn)動物體的位置，經(jīng)常用于汽缸和活塞的位置檢測，有時也作為限位開關(guān)使用。當(dāng)磁性目標(biāo)接近時，磁性接近開關(guān)輸出開關(guān)信號，其檢測距離隨檢測物體磁場強(qiáng)弱變化而變化。（3）磁性接近開關(guān)2/2/2023萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多檔式、多段式、控制多回路的主令電器，當(dāng)操作手柄轉(zhuǎn)動時，帶動開關(guān)內(nèi)部的凸輪轉(zhuǎn)動，從而使觸頭按規(guī)定順序閉合或斷開

。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)主要用于各種控制線路的轉(zhuǎn)換、電壓表、電流表的換相測量控制、配電裝置線路的轉(zhuǎn)換和遙控等。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)還可以用于直接控制小容量電動機(jī)的起動、調(diào)速和換向。在電氣傳動系統(tǒng)圖中其文字符號為SA。如圖所示為萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)單層的結(jié)構(gòu)示意圖1.5.3萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)

2/2/2023圖1-35萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖2/2/2023萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的手柄操作位置是以角度表示的。不同型號的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的手柄有不同萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的觸點(diǎn)，電路圖中的圖形符號如圖所示。2/2/20231.6低壓開關(guān)類電器低壓開關(guān)又稱低壓隔離器，是低壓電器中結(jié)構(gòu)比較簡單、應(yīng)用廣泛的一類手動電器。主要有刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、低壓斷路器等。2/2/20231.開啟式負(fù)荷開關(guān)圖1-39開啟式負(fù)荷開關(guān)外形及結(jié)構(gòu)a）二極外形b）三極結(jié)構(gòu)1.6.1刀開關(guān)又稱膠蓋閘刀開關(guān)，廣泛用作照明電路和小容量（5.5KW及以下）動力電路不頻繁起動的控制開關(guān)。

圖1-40刀開關(guān)的圖形、文字符號a）單極b）雙極c）三極2/2/2023刀開關(guān)在安裝時，手柄要向上，不得倒裝或平裝。接線時，應(yīng)將電源線接在上端，負(fù)載線接在下端。

刀開關(guān)的種類很多。根據(jù)通路的數(shù)量分單極、雙極和三極，常用的三極刀開關(guān)長期允許通過電流有100A、200A、400A、600A和1000A五種，目前生產(chǎn)的產(chǎn)品有HD（單極）和HS（雙投）等系列；按結(jié)構(gòu)分為平板式和條架式；按操作方式分為直接手柄操作式、杠桿操作機(jī)構(gòu)式和電動操作機(jī)構(gòu)式；按轉(zhuǎn)換方向分為單投和雙投等。刀開關(guān)一般與熔斷器串聯(lián)使用，以便在短路或過負(fù)荷時熔斷器熔斷而自動切斷電路。應(yīng)根據(jù)工作電流和電壓來選擇刀開關(guān)。刀開關(guān)的額定電流應(yīng)大于其所控制的最大負(fù)荷電流。用于直接起停3kW及以下的三相異步電動機(jī)時，刀開關(guān)的額定電流必須大于電動機(jī)額定電流的3-5倍。注意：2/2/2023又稱鐵殼開關(guān)，可不頻繁地接通和分?jǐn)嘭?fù)荷電路，也可用作15KW以下電動機(jī)不頻繁起動的控制開關(guān)。2.封閉式負(fù)荷開關(guān)圖1-41鐵殼開