電器控制基礎(chǔ)

電器控制基礎(chǔ)第1頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一主要內(nèi)容電氣控制基礎(chǔ)可編程控制器基礎(chǔ)S7-200PLC的系統(tǒng)配置S7-200PLC的指令系統(tǒng)STEP7-Micro/WIN32編程軟件可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用可編程控制器的通信與網(wǎng)絡(luò)第2頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一課程要求及考核課堂講授與實驗相結(jié)合考核：筆試成績+實驗成績使用教材《電氣控制與PLC應(yīng)用》電子工業(yè)出版社陳建明參考書目：與S7-200PLC相關(guān)的書籍第3頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一緒論工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，無論是過程控制系統(tǒng)還是傳動控制系統(tǒng)，都包含著大量的開關(guān)量和模擬量。開關(guān)量也稱為數(shù)字量，如電動機的啟停、電燈的亮滅、閥門的開閉等。模擬量也稱連續(xù)量，如不斷變化的溫度、壓力、速度、流量、液位等。第4頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一生產(chǎn)機械應(yīng)用的電器與控制方法最初采用手動電器來控制執(zhí)行電器，適用于容量小、操作單一的場合。隨后發(fā)展為采用自動控制電器的繼電-接觸器控制系統(tǒng)，主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成，特點是結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，維護方便，抗干擾性強，因此應(yīng)用廣泛。缺點是通用性和靈活性差，可靠性差。20世紀80年代出現(xiàn)了可編程控制器，在電氣自動控制上獲得了廣泛應(yīng)用。第5頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一可編程控制器的功能極為強大，既可以實現(xiàn)開關(guān)量的控制，也可以實現(xiàn)模擬量的控制，但它最初是為了在數(shù)字量控制中取代繼電-接觸器控制系統(tǒng)而產(chǎn)生的，設(shè)計思想源自繼電-接觸器，兩者有許多相同和相似之處。因此，熟悉繼電-接觸器控制技術(shù)之后，就很容易接受可編程控制器的編程語言，為進一步學(xué)習可編程序控制器奠定基礎(chǔ)。第6頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一電氣控制基礎(chǔ)常用低壓控制電器

常用低壓電器的用途、結(jié)構(gòu)、基本工作原理、型號規(guī)格、選用原則以及各自的電氣圖形符號和文字符號等。電氣控制線路的基本原則和基本環(huán)節(jié)

了解電氣控制線路的繪制方法，掌握電動機的控制以及保護環(huán)節(jié)。第7頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一1.1電器的分類

電器是接通和斷開電路或調(diào)節(jié)、控制和保護電路及電氣設(shè)備用的電工器具。1、按工作電壓等級分（1）高壓電器：用于交流電壓1200V，直流電壓1500V及以上電路中的電器。如高壓斷路器等。（2）低壓電器：用于交流50赫茲（或60赫茲）額定電壓為

1200V以下、直流電壓為1500V以下的電路內(nèi)起通斷、保護、控制或調(diào)節(jié)作用的電器。如接觸器、繼電器等。第8頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一電器的分類2、按動作原理分（1）手動電器：人工操作發(fā)出動作指令的電器。如刀開關(guān)、按鈕等。（2）自動電器：產(chǎn)生電磁吸力而自動完成動作指令的電器。如接觸器、繼電器、電磁閥等。第9頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一電器的分類3、按用途分（1）控制電器：用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器。如接觸器、繼電器、電動機啟動器等。（2）配電電器：用于電能的輸送和分配的電器。如高壓斷路器等。（3）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、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。（4）保護電器：用于保護電路及用電設(shè)備的電器，如熔斷器、熱繼電器等。（5）執(zhí)行電器：用于完成某種動作或傳送功能的電器，如電磁鐵、電磁離合器等。第10頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一1.2接觸器接觸器是控制系統(tǒng)中常用的一種低壓控制電器，用于頻繁地接通和分斷交直流主回路和大容量控制電路。主要控制對象是電動機，能實現(xiàn)遠距離控制，并具有欠壓保護和滅弧功能。

第11頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一接觸器的結(jié)構(gòu)接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、釋放彈簧以及基座等幾部分構(gòu)成。第12頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一接觸器的結(jié)構(gòu)電磁系統(tǒng)

電磁機構(gòu)是電磁式低壓電器的感測部件，其作用是將電磁能轉(zhuǎn)換成機械能，產(chǎn)生電磁吸力帶動觸頭動作使之閉合或斷開，從而實現(xiàn)電路的接通或分斷。電磁系統(tǒng)由磁路和激磁線圈兩部分組成。磁路主要包括鐵芯（靜鐵芯）、銜鐵（動鐵芯）和空氣隙。激磁線圈的作用是將電能轉(zhuǎn)換為磁能，可分為直流線圈和交流線圈。第13頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一接觸器的結(jié)構(gòu)觸頭系統(tǒng)

觸頭是接觸器的執(zhí)行元件，用于接通或斷開被控制回路。通常由動、靜觸點組合而成。1、按觸點的接觸形式分有三種：點接觸、線接觸和面接觸。第14頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一接觸器的結(jié)構(gòu)3、按照觸頭的原始狀態(tài)分常開觸頭：原始狀態(tài)斷開，通電后閉合。常閉觸頭：原始狀態(tài)閉合，通電后斷開。2、按照所控制的電路分主觸頭：用于接通或斷開主電路，允許通過較大的電流。輔助觸頭：用于接通或斷開控制電路，只能通過較小的電流。第15頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一接觸器的結(jié)構(gòu)滅弧裝置

當觸頭斷開瞬間，觸頭間產(chǎn)生大量的帶電粒子，形成熾熱的電子流，產(chǎn)生弧光放電現(xiàn)象，稱為電弧。常用的滅弧裝置有電動力滅弧，滅弧柵、磁吹滅弧以及滅弧罩。第16頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一接觸器的工作原理接觸器的圖形、文字符號接觸器的工作原理

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，并帶動觸頭動作；常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合。當線圈斷電時，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸頭復(fù)原，常開觸頭斷開，常閉觸頭閉合。第17頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一接觸器的技術(shù)參數(shù)接觸器的型號及代表意義第18頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一接觸器的選用原則額定電壓

指主觸頭的額定電壓，應(yīng)等于負載的額定電壓。額定電流指主觸頭的額定電流，應(yīng)等于或大于負載的額定電流。電磁線圈的額定電壓

等于控制回路的電源電壓。觸頭數(shù)目

滿足控制線路的要求。交流接觸器的主觸頭有3對，輔助觸頭有4對；直流接觸器主觸頭有2對，輔助觸頭有4對。額定操作頻率

指每小時的接通次數(shù)。第19頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一1.3繼電器繼電器主要用于控制與保護電路或用于信號轉(zhuǎn)換。當輸入量變化到某一定值時，繼電器動作，其觸頭接通或斷開交、直流小容量的控制回路。繼電器分類按用途分控制繼電器、保護繼電器按動作原理分電磁式、感應(yīng)式、電動式、電子式繼電器、熱繼電器按輸入信號分電壓繼電器、中間繼電器、電流繼電器、時間繼電器、速度繼電器第20頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一電磁式繼電器結(jié)構(gòu)與工作原理與接觸器相似，區(qū)別如下：

繼電器可對多種輸入量的變化作出反應(yīng)；繼電器用于切換小電流的控制電路和保護電路；不需要滅弧裝置，無主、輔觸點之分；電磁式繼電器的圖形、文字符號第21頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一電磁式繼電器的特性輸入/輸出特性，又稱繼電特性X2：繼電器吸合值X1：繼電器釋放值K=x1/x2：繼電器的返回系數(shù)吸合時間：從線圈接受電信號到銜鐵完全吸合所需的時間。釋放時間：從線圈失電到銜鐵完全釋放所需的時間。第22頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一電磁式繼電器電壓繼電器反映電壓信號。使用時，電壓繼電器的線圈與負載并聯(lián)，其線圈匝數(shù)多而線徑細。欠電壓繼電器：（30%~50%）額定電壓過電壓繼電器：（105%~120%）額定電壓零電壓繼電器：（5%~25%）額定電壓中間繼電器：在控制電路中起信號傳遞、放大、切換和邏輯控制等作用，實質(zhì)為電壓繼電器。第23頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一電磁式繼電器電流繼電器反映電流信號，在使用時，電流繼電器線圈和負載串聯(lián)，其線圈匝數(shù)少而線徑粗。欠電流繼電器過電流繼電器型號表示及選用

JZ：電壓繼電器；JL：電流繼電器考慮觸頭數(shù)量、種類、返回系數(shù)、電壓、電流、負載等。第24頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一熱繼電器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(gòu)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(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。第25頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一熱繼電器結(jié)構(gòu)與工作原理熱元件由發(fā)熱電阻絲制成；雙金屬片由兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬碾壓而成，當雙金屬片受熱時，會出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象；熱元件串接于電動機的主電路中，常閉觸頭串接于電動機的控制電路中。熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片和觸頭組成。第26頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一熱繼電器的符號熱繼電器的圖形、文字符號第27頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一時間繼電器從得到輸入信號開始，經(jīng)過一定的延時后才輸出信號的繼電器，稱為時間繼電器。通電延時：接收輸入信號后延遲一定的時間，輸出信號才發(fā)生變化。當輸入信號消失后，輸出瞬時復(fù)原。斷電延時：接收輸入信號時，瞬時產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號。當輸入信號消失后，延遲一定的時間，輸出才復(fù)原。第28頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一時間繼電器的圖形、文字符號第29頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一速度繼電器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。速度繼電器主要由定子、轉(zhuǎn)子和觸頭3部分構(gòu)成。它的軸與電動機的軸相連接。轉(zhuǎn)子固定在軸上，定子與軸同心。速度繼電器的圖形、文字符號第30頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一1.4熔斷器串接于被保護電路，主要起短路保護作用。由熔體（保險絲）和安裝熔體的熔管組成。熔體由熔點較低的材料構(gòu)成，如鉛、錫等。熔管由陶瓷、絕緣鋼紙或玻璃纖維制成，兼有滅弧作用。安-秒特性：電流越大，熔體熔斷時間越短。最小熔斷電流：熔斷電流與不熔斷電流的分界線。第31頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一1.5低壓隔離器低壓隔離器又稱刀開關(guān)、閘刀開關(guān)。品種主要有低壓刀開關(guān)、熔斷器式刀開關(guān)和組合開關(guān)3種。隔離器主要用于切斷電源，將線路與電源明顯隔開，以保障檢修人員的安全。刀開關(guān)的圖形、文字符號第32頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一刀開關(guān)的種類第33頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一1.6低壓斷路器低壓斷路器又稱自動空氣開關(guān)或自動開關(guān)。它相當于刀開關(guān)、熔斷器、熱繼電器、過電流繼電器和欠電壓繼電器的組合。低壓斷路器與接觸器的不同：接觸器允許頻繁地接通和分斷電路，但不能分斷短路電流；低壓斷路器不僅能分斷額定電流、一般故障電流，還能分斷短路電流，但操作頻率較低。低壓斷路器按其用途及結(jié)構(gòu)特點分為萬能式、塑料外殼式、直流快速式和限流式等。第34頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一低壓斷路器第35頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一結(jié)構(gòu)和工作原理低壓斷路器由操作機構(gòu)、觸頭、保護裝置（各種脫扣器）、滅弧系統(tǒng)等組成。低壓斷路器的主觸頭是靠手動操作或電動合閘的。主觸頭閉合后，自由脫扣機構(gòu)將主觸頭鎖在合閘位置上。過電流脫扣器的線圈和熱脫扣器的熱元件與主電路串聯(lián)，欠電壓脫扣器的線圈和電源并聯(lián)。當電路發(fā)生短路、過載或欠壓時，各種保護脫扣器的銜鐵動作，推動自由脫扣機構(gòu)動作，主觸頭斷開主電路。第36頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一低壓斷路器的選用斷路器的額定電壓和額定電流應(yīng)大于或等于線路、設(shè)備的正常工作電壓和工作電流。斷路器的極限通斷能力大于或等于電路最大短路電流。欠電壓脫扣器的額定電壓等于線路的額定電壓。過電流脫扣器的額定電流大于或等于線路的最大負載電流。低壓斷路器的圖形、文字符號第37頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一1.7主令電器主令電器是在自動控制系統(tǒng)中發(fā)出指令或信號的電器，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。按其作用可分為：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令控制器等。第38頁，