《電氣控制與PLC》熊幸明第1章

1、6/25/2020，普通高等教育“十二五”電氣信息類計劃教材，電氣控制和PLC主編熊幸明機械工業(yè)出版社，6/25/2020， 商品目錄緒論第1章常用低壓電器第2章電氣控制基本環(huán)節(jié)和典型線路分析第3章電氣控制系統(tǒng)設計第4章可編程控制器的構成和動作原理第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)的設計和應用第9章可編程控制器的網絡和通信， 6/25/2020、緒論、1 .電氣控制技術的發(fā)展概況1 .拖拽方式2 .控制系統(tǒng)2 .本課程的性質和任務性質：實用性高的專業(yè)課。 任務：1.熟悉、正確使用和選擇常用低壓電器的結構原理、用途和

2、型號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電路的能力3 .設計簡單的電氣控制電路，能很好地掌握電氣控制電路的簡單設計方法4 .電氣控制，6/25/2020，第一章常用低壓電器，1.1電器的基本知識，1.2電磁式接觸器，1.3繼電器，1.4保險絲，1.5主令電器，1.6低壓開關類電器，1.7智能電器介紹，6/25/2020，在低壓電路上工作，電路或非電氣對1.1電氣設備的基本知識，低壓電氣設備的工作電壓分類，由采用中國標準出版社2007年制作出版的“低壓電氣設備標準組件”一詞的AC1200V、DC1500V、電子式低壓電器：集成電路或電子部件組成。 自動化電氣設備、智能電氣設備

3、、可通信電氣設備：利用現(xiàn)代控制原理構成。 低壓電器：電磁式低壓電器：由電磁原理構成。 6/25/2020，1.1.1低壓電器的分類，2 .低壓控制電器：用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器。 例如接觸器、控制繼電器、主指令電器、電阻器、電磁鐵等。 1 .低壓配電裝置：供給、配電系統(tǒng)中進行電力輸送和分配的電氣設備。 例如，刀開關、低壓斷路器、保險絲等，3 .低壓主令電器：用于發(fā)送控制指令的電器。 例如按鈕、主指令開關、行程開關、主指令控制器、切換開關等。 4 .低壓保護電氣設備：用于保護電路和電氣設備的電氣設備。 例如保險絲、熱繼電器、電壓繼電器、電流繼電器等。 5 .低壓致動器：用于完成某一動作或

4、傳輸功能的電氣設備。 例如電磁鐵、電磁離合器等。 6 .可以通信的電氣設備：可以連接到計算機網絡的電氣設備。 例如智能斷路器、智能接觸器、電動機控制器等。6/25/2020、1.1.2電磁式電氣設備的結構與工作原理，(1)電磁機構的結構形式、構成：吸引線圈、鐵心、電樞、氣隙。 圖1-1常用電磁機構的結構形式a )，b )，c )直動式電磁機構d )，e )拍合式電磁機構1-電樞2-芯3-線圈，1 .電磁機構，動作：對線圈通電產生磁場和吸引力，通過氣隙轉換為機械能，通過移動電樞使觸頭動作，6/25/2020，(2)電磁機構工作原理，(1)反作用力特性，圖1-2電磁機構反作用力特性和吸引力特性a

5、)反作用力特性b )交流電磁機構吸引力特性c )直流電磁機構吸引力特性，6/25/2020，1 )交流電磁機構吸引力特性，2 )直流電磁機構吸引力特性，3 )剩馀磁通的吸引力特性吸引力特性和反作用力特性的配合、圖1-3電磁機構的吸引力特性和反作用力特性的配合1-直流吸引力特性2-交流吸引力特性3-剩馀磁通吸引力特性、(2)吸引力特性、6/25/2020、圖1-4交流電磁機構的短路環(huán)的作用、6/25/2020 (5) 電磁機構的輸入輸出特性，圖1-5電磁機構的繼電器特性，6/25/2020，1.1.3電氣設備的接點系統(tǒng)和電弧，電氣設備的接點系統(tǒng)，圖1-6接點的接觸形式a )點接觸b )線接觸c

6、)面接觸，(2)接點接觸形式，(1)接點接觸電阻，6/25/2020，(3)接點構造形式圖1 - 橋式接觸件b )指形接觸件、6/25/2020、接觸件材料選擇電阻系數(shù)小的材料，盡量減小接觸件本身的電阻，增加接觸件的接觸壓力，一般在可動接觸件上安裝接觸彈簧，接觸件的表面減小接觸電阻的方法，6/25/2020，2 .電弧的產生和消弧方法，4 )高溫游離，1 )強電場放射，2 )碰撞電離，3 )熱電子發(fā)射，(1)電弧的產生，6/25/2020，1 )電力吹弧。 拉伸電弧，降低電場強度，圖1-8雙切口電力吹電弧1-靜觸頭2-可動觸頭3-電弧，(2)消弧方法，6/25/2020，2 )縱狹縫消弧，圖1

7、-9狹縫消弧1-縱狹縫2-介質3-磁鉗4-。 6/25/2020，3 )消弧網格片圖1-10網格消弧裝置，將電弧分為多個串聯(lián)短弧，增加維持電弧所需的臨界電壓降，6/25/2020，4 )消弧電弧，圖1-11消弧電弧原理降低電弧柱周圍溫度，6/25/2020，接觸器是一種中遠距離頻繁開關交流直流主電路和大容量控制電路的自動開關電氣設備。 1.2電磁式接觸器，6/25/2020，圖1-12接觸器的圖形，文字符號，6/25/2020，1.2.1接觸器的結構和動作原理，圖1-13交流接觸器的外形和結構a )外形b )結構，1 .交流接觸器的外形和結構，主要由電磁系統(tǒng)、接觸器系統(tǒng)、消弧裝置等組成，6/2

8、5/2020 1.2.2常用的典型交流接觸器介紹，1 .空氣電磁式交流接觸器，典型產品有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，向低壓無功補償設備投入或切除并聯(lián)電容器組，調整電力系統(tǒng)的電力要素。 常用產品有CJ16、CJ19、CJ41、cj4、CJX2A、LC1-D、6C系列等。 6/25/2020，3，3 .真空交流接觸器以真空為消弧介質，其主接觸器密封在真空開關管內。 適合條件差的危險環(huán)境。 常用真空交流接觸器有CKJ和EVS系列等。 4 .智能接觸器，配備智能電磁系統(tǒng)，具有與數(shù)據總線和其他設

9、備通信的功能，能自動識別、控制和執(zhí)行運行情況，產品：日本富士NewSC系列，美國西屋“a”系列，ABB公司AF系列，金鐘-。 國內有一種單片機控制的交流接觸器. 接觸器的主要技術參數(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(或額定功率) 4、額定開關能力5、線圈額定電壓6、容許工作頻率7、機械壽命和電氣壽命，6/25/200 適用于直流電力線路，提供遠程接通和斷路電路和直流電機的頻繁啟動、停止、反轉或逆接制動控制，CD系列電磁操作機構的接通線圈或頻繁接通和斷路螺線管，電磁閥，離合器和電磁線圈等。常用產品： CZ18、CZ21、CZ22和CZ0系列等。 結構、原理與交流接觸器基本

10、相同。 主要由線圈、鐵心、電樞、觸頭、消弧裝置等組成。6/25/2020，圖1-14的直流接觸器結構示意圖，與交流接觸器區(qū)分：接觸器電流和線圈電源為直流，接觸器采用滾動接觸的指形接觸，輔助接觸器采用點接觸橋接觸，鐵心由鑄鋼或鑄鐵制成的線圈成長為薄圓筒狀另外，6/25/2020、1.3繼電器是利用各種物理量的變化，將電力量或非電力量的信號轉換為電磁力，或者使輸出狀態(tài)階段性地變化，根據該接觸端子或突變量，使同一電路或其他電路中的其他設備或裝置工作的控制要素。 在各種控制電路中進行信號的傳遞、放大、轉換、聯(lián)鎖等，使主電路和輔助電路的元件和設備以規(guī)定的動作程序工作，用于實現(xiàn)自動控制和保護。 常用繼電器

11、根據輸入信號分為溫度(熱)、電壓、電流、中間、時間、速度、壓力繼電器等。 按工作原理分類：電磁式、磁電式、感應式、電動式、光電式、壓電式、熱繼電器、時間繼電器等。6/25/2020、繼電器外形圖、6/25/2020、1.3.1繼電器的結構原理、1 .結構、2 .動作參數(shù)、引導機構：反映外部輸入信號，由轉換機構和比較機構構成。 致動器：接觸的接通和斷開，晶體管的斷開和飽和(半導體繼電器)反映了繼電器的吸引力特性和反作用力特性的緊密度。 復位系數(shù)：繼電器復位值Xr與動作值Xc之比。 (1)電流反饋系數(shù)、(2)電壓反饋系數(shù)、6/25/2020、電壓繼電器是反映電壓變化的控制電器。 線圈和負載并聯(lián)，反

12、映負載電壓，線圈的匝數(shù)多，導線細。 分類：過電壓、欠電壓、零電壓繼電器。1.3.2電壓繼電器、6/25/2020,1、1、1 .過電壓繼電器在電路中用于過電壓保護，直流電路中一般不發(fā)生過電壓，因此產品中沒有直流過電壓繼電器。 交流過電壓繼電器的感應電壓調整范圍為U0=(1.051.2)UN。 2 .欠電壓繼電器在電路中用于欠電壓或零電壓保護。 以交流為例，電壓正常時，欠電壓繼電器吸附的電壓下降到(0.10.35)UN時斷開。 3 .零電壓繼電器用于零電壓保護。 電壓降低到(0.050.25)UN時斷開。6/25/2020、圖1-15欠電壓繼電器的圖形、文字符號、6/25/2020、1.3.3電

13、流繼電器、1 .過電流繼電器主要用于重負載起動場合作電動機的過負載和短路保護。 線圈與電路串聯(lián)連接，接點有無動作與線圈電流的大小直接相關。 常用品： JT4、JL12、JL14等系列。圖1-16 JT4系列過電流繼電器的外形構造和工作原理a )外形構造b )工作原理，6/25/2020，圖1-17過電流繼電器的圖形文字符號，用途：橋式起重機電路。 動作電流整定為啟動電流的1.11.3倍。 交流過電流繼電器的吸入電流為I0=(1.13.5)IN。 直流過電流繼電器的吸收電流為I0=(0.753)IN。6/25/2020、直流不足電流繼電器：吸收電流調整范圍： Io=(0.30.65)IN； 開放

14、電流調整范圍： Ir=(0.10.2)IN。 交流電路不需要不足電流保護，沒有交流不足電流繼電器。 2 .不足電流繼電器正常動作時，繼電器線圈中流過額定負載電流，電樞吸附動作的負載電流下降到繼電器開路電流時，電樞開路，接觸點動作。 用途：電路具有欠電流保護功能，如直流電機勵磁保護功能。 6/25/2020、1.3.4中間繼電器實質上是電壓繼電器，但接點數(shù)多，容量大，發(fā)揮了增加接點數(shù)或信號的放大、傳遞的作用。、圖1-18 JZ7系列中間繼電器的外形和結構，6/25/2020，原理與小型交流接觸器基本相同，但接觸器沒有主、輔助點，每個接觸器能通過的電流大小相同，接觸器容量與接觸器的輔助接觸器大致相

15、同，其額定電流一般為5A。 常用：交流JZ7系列、直流JZ12系列、交流直流兩用JZ8系列。 另外，圖1-19中間繼電器的圖形、文字符號、6/25/2020、1.3.5小時繼電器，信號輸入后經過一定的延遲才輸出信號的繼電器被稱為時間繼電器。 分類：電磁式、氣風門式、電子式、電動式等。 延遲方式：通電延遲和停電延遲兩種。 1、直流電磁式時間繼電器，(1)結構參照圖1-20，在電磁式電壓繼電器的鐵心上鑲上阻尼銅的套管構成。6/25/2020，圖1-20直流電磁式時間繼電器1-阻尼套筒2-釋放彈簧3-調節(jié)螺母4-調節(jié)螺釘5-電樞6-非磁性間隔件7-電磁線圈，(2)原理電樞位于吸附位置，線圈直流電源斷

16、開磁阻小，磁通變化大，銅套管的衰減作用大，電樞的延遲釋放時間可達0.35s。 通過改變(粗調)鐵心和電樞之間的非磁性墊圈的厚度，或者改變(細調)釋放彈簧的張力，就可以調節(jié)延遲的長度。 特征：只適用于直流電路，僅斷開延遲，延遲時間也短。 6/25/2020，2，2 .空氣衰減式時間繼電器，(1)JS7-A系列時間繼電器的結構，構成：電磁系統(tǒng)，延遲機構，接觸件系統(tǒng)延遲方式：利用通電延遲，斷路延遲，空氣衰減的原理制作的。 (2)JS7-A系列時間繼電器的動作原理、6/25/2020圖1-21 JS7-A系列時間繼電器的結構(a )通電延遲型(b ) 通電延遲型1-線圈2-芯3-電樞4-反作用力彈簧5

17、-推板6-桿7-桿8-塔彈簧9-弱彈簧10-橡膠膜11-空氣室壁12-活塞13-調節(jié)螺釘14-進氣孔15、16-微動開關，6/25/6/25/2020，3，3 .也被稱為電子式時間繼電器、半導體時間繼電器，利用RC電路電容器的充放電原理實現(xiàn)延遲。 圖1-23 JSJ型電子式時間繼電器的原理圖，6/25/2020，熱繼電器是電流通過發(fā)熱元件的加熱使雙金屬彎曲，使致動器工作的電氣設備。 主要是為了保護電動機和其他負載免遭過載，作為三相電動機的斷相保護、1.3.6熱繼電器、6/25/2020， 1、1、熱繼電器的主要技術要求，圖1-24熱繼電器的保護特性和電動機過載特性的組合1-電動機的過載特性2-熱繼電器的保護特性，(1)合理可靠的保護特性，(2)一定的溫度補償(4)具有手動復位和自動復位功能，(3)工作電流可以容易地調節(jié)，6/6 2、2、雙金屬繼電器的結構和工作原理、圖1-25繼電器的外