電氣控制與PLC第一章

電氣控制與PLC第一章.第一頁，共57頁。電氣控制主編林明星范文利機械工業(yè)出版社及可編程序控制器第二頁，共57頁。課程性質(zhì)專業(yè)基礎(chǔ)課必修第三頁，共57頁。課程內(nèi)容Ⅰ繼電接觸器控制系統(tǒng)ⅡPLC控制系統(tǒng)1.繼電接觸器控制電路的基本環(huán)節(jié)2.電氣控制電路分析3.電氣控制電路設(shè)計1.PLC基礎(chǔ)知識2.OMRON公司的PLC及編程指令3.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計第四頁，共57頁。學(xué)時40學(xué)時：理論34學(xué)時實驗6學(xué)時第五頁，共57頁。要求1.遵守紀律。2.獨立完成并按時交作業(yè)。3.實驗不得缺勤。第六頁，共57頁。緒論電氣控制技術(shù)及其發(fā)展電氣控制系統(tǒng)的組成本課程的性質(zhì)與內(nèi)容——緒論第七頁，共57頁。第一章繼電接觸器控制電路的基本環(huán)節(jié)第一節(jié)常用低壓電器第二節(jié)電氣原理圖的畫法第三節(jié)籠型電動機的起動控制電路第四節(jié)電動機正反轉(zhuǎn)控制電路第五節(jié)電動機制動控制電路第六節(jié)雙速電動機高低速控制電路——第一章繼電接觸器控制電路的基本環(huán)節(jié)第八頁，共57頁。第一節(jié)常用低壓電器——§1.1常用低壓電器電器：凡是自動或手動接通和斷開電路，以及能實現(xiàn)對電路或非電對象切換、控制、保護、檢測、變換和調(diào)節(jié)目的的元件統(tǒng)稱為電器。第九頁，共57頁。低壓電器用于額定電壓交流1200V或直流1500V及以下能根據(jù)外界施加的信號或要求，自動或手動地接通或斷開電路，從而斷續(xù)地改變電路參數(shù)或狀態(tài)，以實現(xiàn)對電路或非電對象切換、控制、保護、檢測、變換以及調(diào)節(jié)的電器設(shè)備。兩個基本部分：感受部分、執(zhí)行部分——§1.1常用低壓電器第十頁，共57頁。低壓電器的分類按電器的動作方式分：手動電器和自動電器按電器的性能和用途分：控制電器和保護電器按有無觸點分：有觸點電器和無觸點電器按工作原理分：電磁式電器和非電量控制電器按控制對象分：低壓配電電器和低壓控制電器——§1.1常用低壓電器第十一頁，共57頁。常用控制類電器刀開關(guān)接觸器控制繼電器主令電器常用保護類電器熔斷器保護繼電器——§1.1常用低壓電器第十二頁，共57頁。一、刀開關(guān)作用：手動開關(guān)電器中結(jié)構(gòu)最簡單的一種。廣泛應(yīng)用在各種配電線路中，用于非頻繁地接通和分斷容量不太大的配電線路，以隔離電源。另外，也可以直接用刀開關(guān)起動小容量電動機。隔離電源，不頻繁通斷電路。

類型：板用刀開關(guān)

開啟式負荷開關(guān)

熔斷器組合電器——§1.1常用低壓電器第十三頁，共57頁。刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)組成

刀開關(guān)是由手柄、觸刀、靜插座（簡稱插座）、鉸鏈支座和絕緣底板所組成。當(dāng)操作人員握住手柄，使觸刀繞鉸鏈支座、觸刀和插座形成電流通路。如果使觸刀繞鉸鏈支座做反方向轉(zhuǎn)動，脫離插座，就完成了切斷電路的操作。相對一般開關(guān)電器，刀開關(guān)的觸刀相當(dāng)于動觸頭，插座相當(dāng)于靜觸頭。為了保證觸刀與插座和閘時接觸良好，兩者之間須有一定的接觸壓力。一般，額定電流在400A以下的采用單刀片，600A以上用雙刀片。刀開關(guān)的滅弧情況依刀開關(guān)種類的不同而不同。

——§1.1常用低壓電器第十四頁，共57頁。（1）板用刀開關(guān)（不帶熔斷器式刀開關(guān)）

作用：不頻繁地手動接通、斷開電路和隔離電源用。

觸點為常開

結(jié)構(gòu)圖和符號：

圖形符號文字符號QS——§1.1常用低壓電器按刀的級數(shù)分:單極、雙極和三極按刀的轉(zhuǎn)換方向分為：單投（HD系列)和雙投(HS系列)第十五頁，共57頁。(2)開啟式負荷開關(guān)（閘刀開關(guān)）由刀開關(guān)和熔斷器組成。（HK系列）用途：一般的照明電路和功率小于5.5kW的異步電動機的控制電路。

不宜帶負荷操作逐漸被塑料外殼式低壓斷路器取代

圖形符號——§1.1常用低壓電器第十六頁，共57頁。（3）熔斷器組合電器刀開關(guān)、隔離器與熔斷器組合而成的各類電器總稱。封閉式負荷開關(guān)（鐵殼開關(guān)）常用HH系列作用：同開啟式的，但可不頻繁地接通或斷開帶負荷電路。文字符號及圖形符號——§1.1常用低壓電器第十七頁，共57頁。刀開關(guān)的選用1.按低壓刀開關(guān)的用途選擇合適的操作方式，中央手柄式刀開關(guān)不能切斷負荷電流，其它型式的可切斷一定的負荷電流，但必須選帶滅弧室的刀開關(guān)。2.低壓刀開關(guān)的額定電壓和額定電流必須符合電路要求。3.校核低壓刀開關(guān)的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性如與電路要求不符，應(yīng)選大一級額定電流的刀開關(guān)。4.組和開關(guān)的層數(shù)和接線圖應(yīng)符合電路要求。5.帶熔斷器的低壓刀開關(guān)（如HR、HK、HH型）還應(yīng)綜合考慮對刀開關(guān)和熔斷器的要求來選擇。根據(jù)用電設(shè)備的容量正確選擇熔斷體的等級及熔體的額定電流。6.如果刀開關(guān)裝設(shè)在近電源端做配電保護電器，應(yīng)選用帶高短路分斷能力的熔斷器開關(guān)；如用在負載端，因短路電流較小，可選用帶短路分斷能力低的瓷插式熔斷器開關(guān)；如果用于不頻繁操作電動機，則需按工作電流計算能控制的電動機容量。第十八頁，共57頁。二、接觸器1.電磁式電器是電氣控制線路中應(yīng)用最多的電器，由電磁機構(gòu)和觸頭系統(tǒng)組成。電磁機構(gòu)——將電磁能轉(zhuǎn)換為機械能并帶動觸頭動作，從而完成接通或分斷電路。組成鐵芯銜鐵線圈——§1.1常用低壓電器第十九頁，共57頁。IIII原理：線圈通入電流，產(chǎn)生磁場，經(jīng)鐵芯、銜鐵和氣隙形成回路，產(chǎn)生電磁力，將銜鐵吸向鐵芯?！?.1常用低壓電器第二十頁，共57頁。觸頭系統(tǒng)——通過觸頭的開合控制電路通、斷。

類型

橋式觸頭指形觸頭——§1.1常用低壓電器材料要求觸頭具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，其結(jié)構(gòu)還要考慮到適當(dāng)?shù)臏缁∧芰Α?/p>

一般采用銅材料制成；對于小容量電器常用銀質(zhì)材料制成。第二十一頁，共57頁。滅弧系統(tǒng)電?。洪_關(guān)電器切斷電流電路時，觸頭間電壓大于10V，電流超過80mA時，觸頭間會產(chǎn)生強烈的火花或電弧。(高溫高熱氣體的放電現(xiàn)象）

電弧的危害：

延長了切斷故障的時間；

高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞；

形成飛弧造成電源短路事故。

滅弧方法：

機械滅?。洪_關(guān)電器

磁吹滅?。褐绷麟娖?/p>

窄縫滅弧：交流電器

柵片滅?。航涣麟娖鳌?.1常用低壓電器第二十二頁，共57頁。觸頭系統(tǒng)：

主觸頭：大電流（主電路）常開觸頭（動合觸頭）輔助觸頭：小電流（控制電路）常閉觸頭（動斷觸頭）電磁系統(tǒng)：鐵芯、銜鐵、吸引線圈和反作用彈簧滅弧系統(tǒng)（IN＞10A）：滅弧罩及滅弧柵片滅弧1．結(jié)構(gòu)

2.接觸器

（一）交流接觸器

作用：是一種用來頻繁地接通或斷開交直流主電路的自動切換電器。具有失壓保護功能。根據(jù)通過主觸頭電流的種類，分為：交流接觸器直流接觸器——§1.1常用低壓電器第二十三頁，共57頁。交流接觸器結(jié)構(gòu)圖主觸頭常閉輔助觸頭常開輔助觸頭鐵芯銜鐵吸引線圈滅弧裝置為防止鐵芯振動，需加短路環(huán)?！?.1常用低壓電器第二十四頁，共57頁?！?.1常用低壓電器第二十五頁，共57頁。接觸器工作原理

線圈通電→銜鐵吸合→觸頭動作（常開閉和、常閉斷開）線圈斷電→銜鐵釋放→觸頭復(fù)位（常開斷開、常閉閉和）輔助觸點主觸點——§1.1常用低壓電器第二十六頁，共57頁。用途：遠距離通斷直流電路或控制直流電動機的頻繁起停。結(jié)構(gòu)：電磁機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置。工作原理：與交流接觸器基本相同。（二）直流接觸器

——§1.1常用低壓電器第二十七頁，共57頁。（三）接觸器的符號

額定電壓交流接觸器：127、220、380、500V直流接觸器：110、220、440V

交流接觸器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A直流接觸器：40、80、100、150、250、400、600A

額定電流吸引線圈額定電壓交流接觸器：36、110（127）、220、380V

直流接觸器：24、48、220、440V

（四）接觸器的主要技術(shù)指標(biāo)——§1.1常用低壓電器第二十八頁，共57頁。型號、含義AC-3：使用類別代號——§1.1常用低壓電器第二十九頁，共57頁。

根據(jù)電路中負載電流的種類選擇接觸器的類型；接觸器的額定電壓應(yīng)大于或等于負載回路的額定電壓；

吸引線圈的額定電壓應(yīng)與所接控制電路的額定電壓等級一致；

額定電流應(yīng)大于或等于被控主回路的額定電流。（五）接觸器的使用選擇原則

——§1.1常用低壓電器第三十頁，共57頁。3.組合開關(guān)（轉(zhuǎn)換開關(guān)）它的動、靜觸頭分別疊裝于數(shù)層絕緣殼內(nèi)，當(dāng)轉(zhuǎn)動手柄時，每層的動觸頭隨方形轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動，使動、靜觸頭接通或斷開。（HZ系列）

特點：結(jié)構(gòu)緊湊，多觸點、多位置，操作方便。

用途：電源的引入開關(guān)；通斷小電流電路；控制5.5kW以下電動機。（a）外形（b）符號

（c)結(jié)構(gòu)——§1.1常用低壓電器第三十一頁，共57頁。——§1.1常用低壓電器第三十二頁，共57頁。4.低壓斷路器（空氣開關(guān)、自動開關(guān)）作用：當(dāng)電路正常工作時，接通或分斷正常負載電路;當(dāng)線路發(fā)生嚴重的過載、短路及欠電壓等故障時，能及時自動切斷電路。分類：萬能式：容量大，配電電路塑殼式：容量小，控制開關(guān)由三個基本部分組成：

觸頭和滅弧系統(tǒng)

各種脫扣器：電流脫扣器失壓脫扣器熱脫扣器分勵脫扣器

操作機構(gòu)和自由脫扣機構(gòu)1．主觸頭2．自由脫扣器3．過電流脫扣器4．分勵脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器

7．按鈕文字符號：QF

圖形符號：——§1.1常用低壓電器第三十三頁，共57頁。萬能式低壓斷路器結(jié)構(gòu)圖——§1.1常用低壓電器第三十四頁，共57頁。斷路器技術(shù)參數(shù)：P17——§1.1常用低壓電器第三十五頁，共57頁。塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過電流脫扣器4．分勵脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕線路短路或嚴重過載保護遠距離跳閘，對電路不起保護作用線路過載保護電動機的失壓保護——§1.1常用低壓電器第三十六頁，共57頁?！?.1常用低壓電器第三十七頁，共57頁。分類：按用途分控制繼電器：中間、時間、速度繼電器等保護繼電器：過（欠）電流、過（欠）電壓、熱繼電器等按動作原理分：電磁式、感應(yīng)式、電動式、電子式、機械式按輸入量分：電流、電壓、時間、速度、壓力按動作時間分：瞬時、延時繼電器

特點：額定電流不大于5A5.控制繼電器繼電器：是一種根據(jù)某種輸入信號（電流、電壓、時間、速度等）的變化而接通或斷開控制電路，實現(xiàn)自動控制和保護功能的自動電器。用于控制電路，在控制系統(tǒng)中實現(xiàn)控制功能轉(zhuǎn)換（控制、放大和保護）?！?.1常用低壓電器第三十八頁，共57頁。

結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器相同。但它的觸點數(shù)量較多，由若干對常開與常閉觸點組成；另外其觸頭的額定電流較小。

1)中間繼電器作用：在控制電路中傳輸或轉(zhuǎn)換信號的一種電器元件，用于控制電路中觸頭容量與數(shù)量的擴展。圖形符號：觸點電磁線圈文字符號：KA——§1.1常用低壓電器第三十九頁，共57頁。作用：在控制電路中用于延時接通或斷開電路。分類：按構(gòu)成原理分：電磁式、空氣阻尼式、晶體管式、數(shù)字式按延時方式分：通電延時型、斷電延時型2)時間繼電器——§1.1常用低壓電器第四十頁，共57頁。

觸點系統(tǒng)：由通電延時、斷電延時、瞬動三類觸點組成；工作過程：接通驅(qū)動系統(tǒng)，實現(xiàn)延時控制，驅(qū)動觸點動作，接通和斷開電路。時間繼電器KT觸點的動作時序ss線圈通斷電瞬動觸點通電延時觸點斷電延時觸點——§1.1常用低壓電器第四十一頁，共57頁。(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(a)線圈一般符號(b)通電延時線圈(c)斷電延時線圈(d)通電延時閉合動合（常開）觸點(e)通電延時斷開動斷（常閉）觸點（f）斷電延時斷開動合（常開）觸點（g）斷電延時閉合動斷（常閉）觸點（h）瞬動觸點文字符號：KT圖形符號——§1.1常用低壓電器第四十二頁，共57頁。6.主令電器常用的有：控制按鈕、位置開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)等

作用：用來發(fā)布命令、改變控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的控制電器?？梢灾苯幼?/p>

用于控制電路，也可以通過電磁式電器的轉(zhuǎn)換對電路實現(xiàn)控制。1)控制按鈕作用：短時接通或斷開小電流控制電路的開關(guān)?！?.1常用低壓電器第四十三頁，共57頁。文字符號：SB圖形符號按鈕結(jié)構(gòu)形式：教材P23按鈕顏色規(guī)定：“停止”和“急?！卑粹o必須是紅色。“啟動”按鈕的顏色是綠色。“點動”按鈕必須是黑色?！皢印迸c“停止”交替動作的按鈕必須是黑白、白色或灰色。“復(fù)位”按鈕必須是藍色。復(fù)位按鈕兼有停止的作用時，則必須是紅色。——§1.1常用低壓電器第四十四頁，共57頁。急停按鈕應(yīng)用：特殊結(jié)構(gòu)適應(yīng)特殊應(yīng)用——§1.1常用低壓電器第四十五頁，共57頁。

2)位置開關(guān)作用：檢測工作機械的位置，發(fā)出命令以控制運動方向或行程長短。

接觸式行程開關(guān)（有觸點、機械結(jié)構(gòu)）

非接觸式接近開關(guān)（無觸點、電氣結(jié)構(gòu)）行程開關(guān)：又稱限位開關(guān)，是一種利用生產(chǎn)機械某些運動部件的碰撞來發(fā)出控制指令的主令電器?！?.1常用低壓電器第四十六頁，共57頁。動觸點靜觸點文字符號：SQ圖形符號——§1.1常用低壓電器第四十七頁，共57頁。其他類型的行程開關(guān)——§1.1常用低壓電器第四十八頁，共57頁。接近開關(guān):非接觸式的檢測裝置，當(dāng)運動著的物體接近它到一定距離時，它就能發(fā)出信號，從而進行相應(yīng)的操作。按原理有：電感式：金屬導(dǎo)體電容式：固體、液體等各種材料超聲波式：固體、液體或粉末光電式:不透光——§1.1常用低壓電器第四十九頁，共57頁。作用：對電氣設(shè)備進行短路和嚴重過載保護應(yīng)用：串接于被保護電路的首端結(jié)構(gòu)：熔體+熔體座（保險絲+安裝座）

7.常用保護類電器！一、熔斷器——§1.1常用低壓電器第五十頁，共57頁。瓷插式熔斷器瓷插式(RC系列）螺旋式（RL系列）有填料封閉管式（RT系列）無填料封閉管式（RM系列）熔斷器的分類：——§1.1常用低壓電器第五十一頁，共57頁。螺旋式熔斷器有填料式熔斷器無填料密封式熔斷器——§1.1常用低壓電器第五十二頁，共57頁。圖形符號：文字符號：FU型號含義：——§1.1常用低壓電器第五十三頁，共57頁。熔斷器的選擇：種類選擇：由電控系統(tǒng)整體設(shè)計確定。額定電壓：大于或等于實際電路的工作電壓。額定電流（熔斷器、熔體）：大于或等于實際電路的工作電流。如RL6-25額定電壓500V額定電流熔斷器25A熔斷體2，4，6，10，20，25A其中熔體電流的選擇是關(guān)鍵熔體電流：●電路上、下兩級都裝設(shè)熔斷器時，為使兩級保護相互配合良好，兩級熔體額定電流的比值不小于1.6:1。

●對于照明線路或電阻爐等沒有沖擊性電流的負載，熔體的額定電流應(yīng)大于或等于電路的工作電流，即IfN≥I1，式中IfN為熔體的額定電流，

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