電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)課件第一章

第1章常用低壓電器1.1低壓電器的定義、分類

1.2電磁式電器的組成與工作原理

1.3接觸器

1.4繼電器

1.5主令電器

1.6信號電器

1.7開關(guān)電器1.8熔斷器

1.9電磁執(zhí)行器件1.1低壓電器的定義、分類1.按用途和控制對象分

2.按動作方式分

3.按工作原理分低壓配電電器

低壓控制電器自動電器

手動電器電磁式電器

非電量控制電器圖1-1常用低壓電器的分類1.2電磁式電器的組成與工作原理電磁式電器的組成:電磁機(jī)構(gòu)

觸點系統(tǒng)

滅弧系統(tǒng)1.2.1電磁機(jī)構(gòu)1.電磁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及工作原理

2.電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性與反力特性

3.單相交流電磁機(jī)構(gòu)上短路環(huán)的作用1.電磁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及工作原理銜鐵沿棱角轉(zhuǎn)動的拍合式

銜鐵沿軸轉(zhuǎn)動的拍合式銜鐵作直線運動的雙E形直動式電磁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式圖1-3電磁式電器的工作原理示意圖

1—鐵心2—電磁線圈3—銜鐵

4—靜觸點5—動觸點6—觸點彈簧

7—釋放彈簧δ—氣隙電磁機(jī)構(gòu)的工作原理2.電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性與反力特性(1)直流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性直流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性為二次曲線形狀，它表明銜鐵閉合前后吸力變化很大，氣隙越小吸力越大。直流電磁機(jī)構(gòu)在銜鐵吸合過程中，電磁吸力是逐漸增加的，完全吸合時電磁吸力達(dá)到最大。對于可靠性要求很高或動作頻繁的控制系統(tǒng)常采用直流電磁機(jī)構(gòu)。(2)交流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性交流電磁機(jī)構(gòu)在銜鐵吸合前后為恒磁通工作，故吸力基本不變，但考慮到漏磁通的影響，其電磁吸力隨氣隙的減小略有增加。交流電磁機(jī)構(gòu)的勵磁電流的大小將隨氣隙長度成正比增大。所以，交流電流機(jī)構(gòu)的勵磁電流在線圈已通電但銜鐵尚未吸合時，其電流將比額定電流大很多，若銜鐵卡住不能吸合或銜鐵頻繁動作，交流線圈可能因過電流而燒毀，故在可靠性要求高或頻繁動作的場合，一般不采用交流電磁機(jī)構(gòu)。

(3)吸力特性與反力特性的配合為了使電磁機(jī)構(gòu)正常工作，保證銜鐵能牢牢吸合，其吸力特性與反力特性必須配合得當(dāng)。在銜鐵整個吸合過程中，其吸力必須大于反力，即吸力特性必須始終位于反力特性上方；在銜鐵釋放時，即吸力特性必須位于反力特性下方。

3.單相交流電磁機(jī)構(gòu)上短路環(huán)圖1-7單相交流電磁機(jī)構(gòu)的短路環(huán)

1—銜鐵2—鐵心3—線圈4—短路環(huán)1.2.2觸點系統(tǒng)1.觸點的接觸形式(分點接觸、線接觸、面接觸)

2.觸點的分類（橋式觸點和指形觸點）2.觸點的分類觸點按其所控制的電路可分為主觸點和輔助觸點。主觸點用于接通或斷開主電路，允許通過較大的電流；輔助觸點用于接通或斷開控制電路，只能通過較小的電流。觸點又有常開觸點和常閉觸點之分。在無外力作用且線圈未通電時，觸點間是斷開狀態(tài)的稱為常開觸點(即動合觸點)，反之稱為常閉觸點(即動斷觸點)。1.2.3滅弧系統(tǒng)常用的滅弧方法(1)電動力滅弧

(2)柵片滅弧

(3)滅弧罩

(4)窄縫滅弧

(5)磁吹滅弧(1)電動力滅弧圖1-10雙斷口結(jié)構(gòu)的電動力滅弧示意圖

1—靜觸點2—動觸點(2)柵片滅弧交流電器宜采用柵片滅弧。圖1-11柵片滅弧示意圖

1—滅弧柵片2—觸點3—電弧(3)滅弧罩

比滅弧柵片更簡單的滅弧裝置是耐高溫的滅弧罩，滅弧罩用石棉水泥板或陶土制成，用以降溫和隔弧。它可用于交直流滅弧。(4)窄縫滅弧窄縫滅弧示意圖是利用滅弧罩的窄縫來實現(xiàn)的。這種滅弧方法多用于大容量接觸器。圖1-12窄縫滅弧示意圖(5)磁吹滅弧圖1-13磁吹滅弧示意圖磁吹滅弧利用電弧電流本身滅弧，因而電弧電流越大，吹弧能力也越強(qiáng)。磁吹力的方向與電流方向無關(guān)。磁吹滅弧廣泛應(yīng)用于直流接觸器中。

1.3接觸器1.3.1接觸器的組成及工作原理

1.3.2接觸器的分類

1.3.3接觸器的主要技術(shù)參數(shù)

1.3.4接觸器的選擇與使用

1.3.5接觸器的圖形符號與文字符號1.3.1接觸器的組成及工作原理以電磁感應(yīng)原理工作的接觸器其結(jié)構(gòu)組成與電磁式電器相同，一般也由電磁機(jī)構(gòu)、觸點系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、復(fù)位彈簧機(jī)構(gòu)或緩沖裝置、支架與底座等幾部分組成。接觸器的電磁機(jī)構(gòu)由電磁線圈、鐵心、銜鐵和復(fù)位彈簧幾部分組成。接觸器的工作原理：當(dāng)電磁線圈通電后，線圈電流在鐵心中產(chǎn)生磁通，該磁通對銜鐵產(chǎn)生克服復(fù)位彈簧反力的電磁吸力，使銜鐵帶動觸點動作。觸點動作時，常閉觸點先斷開，常開觸點后閉合。當(dāng)線圈中的電壓值降低到某一數(shù)值(無論是正?？刂七€是欠電壓、失電壓故障，一般降至85%線圈額定電壓)時，鐵心中的磁通下降，電磁吸力減小，當(dāng)減小到不足以克服復(fù)位彈簧的反力時，銜鐵在復(fù)位彈簧的反力作用下復(fù)位，使主、輔觸點的常開觸點斷開，常閉觸點恢復(fù)閉合。這也是接觸器的失電壓保護(hù)功能。1.3.2接觸器的分類1.交流接觸器

2.直流接觸器電磁機(jī)構(gòu)

觸點系統(tǒng)

滅弧系統(tǒng)(1)電磁機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)由電磁線圈、鐵心、銜鐵和復(fù)位彈簧幾部分組成。鐵心一般用硅鋼片疊壓后鉚成，以減少渦流與磁滯損耗，防止過熱。電磁線圈繞在骨架上做成扁而厚的形狀，與鐵心隔離，這樣有利于鐵心和線圈的散熱。其鐵心形狀有U形和E形兩種。交流接觸器在鐵心柱端面嵌有短路環(huán)。1.交流接觸器(2)觸點系統(tǒng)交流接觸器的觸點一般由銀鎢合金制成，具有良好的導(dǎo)電性和耐高溫?zé)g性。觸點有主觸點和輔助觸點之分。主觸點用以通斷電流較大的主電路，一般由接觸面較大的三對(三極)常開觸點組成；輔助觸點用以通斷小電流控制電路，起電氣聯(lián)鎖作用，一般由常開、常閉觸點成對組成。主觸點、輔助觸點一般采用雙斷口橋式觸點。電路的通斷由主、輔觸點共同完成。1.交流接觸器2.直流接觸器功能：直流接觸器主要用于遠(yuǎn)距離接通和分?jǐn)嘀绷麟娐芬约邦l繁地起動、停止、反轉(zhuǎn)和反接制動直流電動機(jī)，也用于頻繁地接通和斷開起重電磁鐵、電磁閥等電磁線圈等。其結(jié)構(gòu)和工作原理與交流接觸器基本相同。所不同的是，除了觸點電流和線圈電壓為直流外，其電磁機(jī)構(gòu)多采用繞棱角轉(zhuǎn)動的拍合式結(jié)構(gòu)，其主觸點大都采用線接觸的指形觸點，輔助觸點則采用點接觸的橋式觸點。鐵心用整塊鑄鐵或鑄鋼制成，通常將線圈繞制成長而薄的圓筒狀。由于鐵心中磁通恒定，因此鐵心端面上不需裝設(shè)短路環(huán)。直流接觸器常采用磁吹式滅弧裝置。1.3.3接觸器的主要技術(shù)參數(shù)1.額定電壓

2.額定電流

3.電磁線圈的額定電壓

4.額定操作頻率

5.電氣壽命和機(jī)械壽命1.3.4接觸器的選擇與使用1.接觸器的類型選擇

2.額定電壓的選擇

3.額定電流的選擇

4.電磁線圈的額定電壓選擇

5.接觸器的觸點數(shù)量、種類選擇1.3.5接觸器的圖形符號與文字符號1.4繼電器1.4.1繼電器的分類和特性1.4.2電磁式繼電器

1.4.3時間繼電器

1.4.4熱繼電器

1.4.5速度繼電器

1.4.6固態(tài)繼電器繼電器與接觸器的區(qū)別1)所控制的電路不同繼電器主要用于小電流電路，其觸點通常接在控制電路中，反映控制信號，觸點容量較小(一般在5A以下)，也無主、輔觸點之分，且無滅弧裝置；而接觸器用于控制電動機(jī)等大功率、大電流電路及主電路，一般有滅弧裝置。2)輸入信號不同繼電特性曲線1.4.2電磁式繼電器1.電磁式電流繼電器

2.電磁式電壓繼電器

3.電磁式中間繼電器

4.電磁式繼電器的選用

5.電磁式繼電器的圖形符號與文字符號

1—底座2—反力彈簧3、4—調(diào)節(jié)螺釘5—非磁性墊片6—銜鐵7—鐵心8—極靴9—電磁線圈10—觸點系統(tǒng)1.電磁式電流繼電器電磁式繼電器的圖形符號1.4.3時間繼電器1.空氣阻尼式時間繼電器

2.電動式時間繼電器

3.電子式時間繼電器

4.時間繼電器的選用

5.時間繼電器的圖形符號與文字符號1.空氣阻尼式時間繼電器圖1-18JS7—A系列時間繼電器的工作原理示意圖

1—線圈2—鐵心3—銜鐵4—反力彈簧5—推板6—活塞桿7—杠桿

8—塔形彈簧9—弱彈簧10—橡皮膜11—空氣室壁12—活塞

13—調(diào)節(jié)螺桿14—進(jìn)氣孔15、16—微動開關(guān)2.電動式時間繼電器電動式時間繼電器由微型同步電動機(jī)拖動減速齒輪獲得延時。它延時范圍寬(如JS11系列可在0~72h范圍內(nèi)調(diào)整)，延時整定偏差和重復(fù)偏差小，延時值不受電源電壓波動及環(huán)境溫度變化的影響。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格高、壽命短，不宜頻繁操作，延時誤差受電源頻率影響。3.電子式時間繼電器電子式時間繼電器采用晶體管或大規(guī)模集成電路和電子元器件構(gòu)成。按延時原理劃分，電子式時間繼電器可分為阻容充電延時型和數(shù)字電路型。阻容充電延時型是利用RC電路電容器充電時，電容電壓不能突變，只能按指數(shù)規(guī)律逐漸變化的原理來獲得延時的。因此，只要改變RC充電回路的時間常數(shù)(改變電阻值)，即可改變延時時間。按輸出形式劃分，電子式時間繼電器可分為有觸點式和無觸點式。有觸點式是用晶體管驅(qū)動小型電磁式繼電器，而無觸點式是采用晶體管或晶閘管輸出。4.時間繼電器的選用選用時間繼電器時，首先應(yīng)考慮滿足控制系統(tǒng)所提出的控制要求，并根據(jù)對延時方式的要求選用通電延時型或斷電延時型。當(dāng)延時要求不高和延時時間較短時，可選用價格相對較低的空氣阻尼式時間繼電器；當(dāng)要求延時準(zhǔn)確度較高和延時時間較長時，可選用晶體管式或數(shù)字式時間繼電器。在電源電壓波動大的場合，可選用空氣阻尼式或電動式時間繼電器；而在環(huán)境溫度變化較大處，則不宜選用空氣阻尼式和晶體管式時間繼電器。5.時間繼電器的圖形、文字符號1.4.4熱繼電器1.熱繼電器的構(gòu)成和工作原理

2.帶斷相保護(hù)的熱繼電器

3.熱繼電器的保護(hù)特性與電動機(jī)的過載特性

4.熱繼電器的主要技術(shù)參數(shù)

5.熱繼電器的選用

6.熱繼電器的圖形符號與文字符號1.熱繼電器的構(gòu)成和工作原理圖1-20熱繼電器的工作原理示意圖

1—接線端子2—雙金屬片3—熱元件4—導(dǎo)板

5—補(bǔ)償雙金屬片6、9—常閉觸點7—常開觸點

8—復(fù)位螺釘10—按鈕11—調(diào)節(jié)旋鈕12—支

撐件13—壓簧轉(zhuǎn)動偏心輪14—推桿2.帶斷相保護(hù)的熱繼電器圖1-21帶斷相保護(hù)的熱繼電器結(jié)構(gòu)示意圖

1—上導(dǎo)板2—下導(dǎo)板3—雙金屬片

4—常閉觸點5—杠桿5.熱繼電器的選用星形聯(lián)結(jié)的電動機(jī)可選用兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器；三角形聯(lián)結(jié)的電動機(jī)應(yīng)選用帶斷相保護(hù)的三相結(jié)構(gòu)熱繼電器。在長期工作制或間斷長期工作制下，按電動機(jī)的額定電流來確定熱繼電器的型號及熱元件的額定電流等級。在不頻繁起動的場合，要保證熱繼電器在電動機(jī)起動過程中不產(chǎn)生誤動作。對于正反轉(zhuǎn)和通斷頻繁的特殊工作制電動機(jī)，不宜采用熱繼電器作為過載保護(hù)裝置，必要時可選用埋入電動機(jī)繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來保護(hù)。6.熱繼電器圖形、文字符號1.4.5速度繼電器圖1-24速度繼電器的原理結(jié)構(gòu)圖

1—轉(zhuǎn)軸2—轉(zhuǎn)子3—定子

4—繞組5—擺錘6、7—靜觸點8、9—簧片

速度繼電器的圖形符號1.4.6固態(tài)繼電器1.固態(tài)繼電器的分類

按切換負(fù)載性質(zhì)分，有直流型固態(tài)繼電器(DC-SSR)和交流型固態(tài)繼電器(AC-SSR)兩種。按輸入與輸出之間的隔離方式分，有光電隔離型、磁隔離型和混合型三種，其中以光電隔離型為最多。AC-SSR按控制觸發(fā)信號不同，可分為過零觸發(fā)型和隨即導(dǎo)通型兩種。2.固態(tài)繼電器的工作原理圖1-26交流固態(tài)繼電器的工作原理框圖1)負(fù)載為感性負(fù)載時，如直流電磁閥或電磁鐵，應(yīng)在負(fù)載兩端并聯(lián)一只二極管，極性如圖所示。

2)SSR工作時應(yīng)盡量把它靠近負(fù)載，其輸出引線應(yīng)滿足負(fù)載電流的需要。

3)使用電源屬于經(jīng)交流降壓整流所得的，其濾波電解電容應(yīng)足夠大。3.固態(tài)繼電器的使用4.固態(tài)繼電器的選用1)固態(tài)繼電器的選擇應(yīng)根據(jù)負(fù)載的類型(交流、直流)來確定，并要采用有效的過電壓保護(hù)。

2)輸出端要采用RC浪涌吸收電路或非線性壓敏電阻吸收瞬變電壓。

3)過電流保護(hù)應(yīng)采用專門保護(hù)半導(dǎo)體器件的熔斷器或動作時間小于10ms的低壓斷路器。

4)固態(tài)繼電器對溫度的敏感性很強(qiáng)，工作溫度超過標(biāo)稱值后，必須降溫或外加散熱器。

5)切忌負(fù)載側(cè)兩端短路，以免固態(tài)繼電器損壞。

6)在低電壓要求信號失真小的場合，可選用采用場效應(yīng)晶體管作輸出器件的直流固態(tài)繼電器；對交流阻性負(fù)載和多數(shù)感性負(fù)載，可選用過零觸發(fā)型固態(tài)繼電器，這樣可延長負(fù)載和繼電器的壽命，也可減小自身的射頻干擾；在作為相位輸出控制時，應(yīng)選用隨即導(dǎo)通型固態(tài)繼電器。

7)在安裝使用時，應(yīng)遠(yuǎn)離電磁干擾和射頻干擾源，以防固態(tài)繼電器誤動失控。1.5主令電器1.5.1控制按鈕

1.5.2行程開關(guān)

1.5.3接近開關(guān)

1.5.4萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)

1.5.1控制按鈕1—按鈕帽2—復(fù)位彈簧3—動觸點4—常閉靜觸點5—常開靜觸點1.按鈕的外形與結(jié)構(gòu)

2.按鈕的圖形、文字符號1.5.2行程開關(guān)1—推桿2—動合靜觸點3—觸點彈簧

4—動觸點5—動斷靜觸點6—復(fù)位彈簧1.行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)

2.行程開關(guān)的圖形、文字符號1.5.3接近開關(guān)1.渦流式接近開關(guān)的作用和工作原理

2.接近開關(guān)的符號1.5.4萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)圖1-34LW5系列轉(zhuǎn)換開關(guān)

1—棘輪2—滑塊3—滾輪圖1-35萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的圖形符號與觸點通斷表1.6信號電器指示燈的顏色及其含義顏色含義解釋典型應(yīng)用紅色異常情況或警報對可能出現(xiàn)危險和需要立即處理的情況報警電源指示；溫度超過規(guī)定限制；設(shè)備的重要部分已被保護(hù)電器切斷黃色警告狀態(tài)改變或變量接近其極限值參數(shù)偏離正常值綠色準(zhǔn)備、安全安全運行條件指示或機(jī)械準(zhǔn)備起動冷卻系統(tǒng)運轉(zhuǎn)藍(lán)色特殊指示上述幾種顏色未包括的任一種功能選擇開關(guān)處于指定位置白色一般信號上述幾種顏色未包括的各種功能，如某種動作正常1.7開關(guān)電器1.7.1刀開關(guān)1.7.2低壓斷路器1.低壓斷路器的主要類型

2.低壓斷路器的主要技術(shù)參數(shù)及選用

3.低壓斷路器的圖形符號與文字符號(1)框架式斷路器

(2)塑料外殼式斷路器

(3)快速斷路器

(4)限流斷路器

(5)漏電保護(hù)斷路器2.低壓斷路器的主要技術(shù)參數(shù)及選用低壓斷路器的主要技術(shù)參數(shù)有額定電壓、額定電流、通斷能力、分?jǐn)鄷r間、各種脫扣器的整定電流、極數(shù)、允許分?jǐn)嗟臉O限電流等。低壓斷路器的選用原則：主要根據(jù)被控電路的額定電壓、負(fù)載電流及短路電流的大小來選用相應(yīng)額定電壓、額定電流及分?jǐn)嗄芰Φ牡蛪簲嗦菲鳌?.低壓斷路器的圖形符號與文字符號1.8熔斷器1.8.1熔斷器的結(jié)構(gòu)和工作原理

1.8.2熔斷器的類型

1.8.3熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)

1.8.4熔斷器的選擇與使用1.8.1熔斷器的結(jié)構(gòu)和工作原理熔斷器的安秒特性熔斷器主要由熔體（俗稱保險絲）、安裝熔體的熔座（或熔管）和支座三部分組成。熔斷器的熔體串聯(lián)在被保護(hù)電路中。

熔斷器的特性可用通過熔體的電流和熔斷時間的關(guān)系曲線來描述，它是一反時限特性曲線，電流越大，熔體熔斷時間越短。這一特性又稱為熔斷器的安秒特性。

1.8.2熔斷器的類型1.插入式熔斷器

2.螺旋式熔斷器

3.封閉管式熔斷器

4.自復(fù)式熔斷器圖1-41RC1A插入式熔斷器

1—動觸頭2—熔絲3—瓷蓋

4—靜觸頭5—瓷座1.插入式熔斷器

圖1-42螺旋式熔斷器外形與結(jié)構(gòu)

1—瓷帽2—熔管3—瓷套4—上接

線柱5—下接線柱6—底座2.螺旋式熔斷器圖1-43RM10系列熔斷器的外形和結(jié)構(gòu)

1—夾座2—底座3—熔管4—鋼紙管5—黃銅套6—黃銅帽7—觸刀8—熔體3.封閉管式熔斷器有填料封閉管式熔斷器

1—熔斷指示器2—指示器熔體3—石英砂4—工作熔體5—觸刀6—蓋板7—引弧柵8—錫橋9—變截面小孔

RT系列圓筒帽式熔斷器的外觀1.8.3熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)1.額定電壓

2.額定電流

3.極限分?jǐn)嗄芰?.8.4熔斷器的選擇與使用1.熔斷器的類型選擇

2.熔斷器的規(guī)格選擇

3.熔斷器上、下級的配合1.熔斷器的類型選擇應(yīng)根據(jù)使用場合、線路要求等來選擇熔斷器的類型。電網(wǎng)配電一般用封閉管式熔斷器；有振動的場合，如對電動機(jī)保護(hù)的主電路一般用螺旋式熔斷器；控制電路及照明電路一般用插入式、無填料封閉管式或圓筒帽式熔斷器；保護(hù)晶閘管等則應(yīng)選擇快速熔斷器。2.熔斷器的規(guī)格選擇