《電氣控制原理知識》課件

電氣控制原理知識了解電氣控制系統(tǒng)的工作原理，學習電氣控制元件的應(yīng)用。課程介紹電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)控制和自動化機器和設(shè)備的運行。工程設(shè)計電氣工程師設(shè)計和實施控制系統(tǒng)。工業(yè)應(yīng)用電氣控制原理廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域。1.1電氣控制概述定義電氣控制是指利用電氣元件和設(shè)備來控制機器、裝置或系統(tǒng)的運行狀態(tài)，實現(xiàn)自動化操作。作用提高生產(chǎn)效率、改善勞動條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)、生活服務(wù)、交通運輸、國防建設(shè)等各個領(lǐng)域。1.2電氣控制基本要素11.控制對象電氣控制系統(tǒng)要控制的機器、設(shè)備或裝置等。22.控制信號用于控制對象運行狀態(tài)的信號，通常為電壓、電流或頻率等。33.控制元件用于接收控制信號并執(zhí)行控制指令的元件，如開關(guān)、繼電器、控制器等。44.執(zhí)行元件直接執(zhí)行控制指令，使控制對象按要求工作，如電動機、電磁閥等。2.1電路基礎(chǔ)知識電流電路中電荷的定向流動。單位為安培（A）。電壓電路中兩點之間的電位差。單位為伏特（V）。電阻電路中阻礙電流流動的特性。單位為歐姆（Ω）。功率電路中電流做功的快慢。單位為瓦特（W）。2.2電壓和電流電壓和電流是電氣控制中兩個重要的基本概念，也是理解電路工作原理的關(guān)鍵。電壓是推動電流流動的“力量”，以伏特(V)為單位，電流則是電子流動的“數(shù)量”，以安培(A)為單位。1正電壓電流從正極流向負極。2負電壓電流從負極流向正極。3交流電電壓和電流方向周期性變化。4直流電電壓和電流方向保持不變。2.3電阻和歐姆定律電阻是導體對電流阻礙作用的量度。歐姆定律是電學中最基本的定律之一，它描述了電流、電壓和電阻之間的關(guān)系。歐姆定律指出：導體中的電流強度與導體兩端的電壓成正比，與導體的電阻成反比。歐姆定律的公式為：I=U/R，其中I是電流，U是電壓，R是電阻。電阻的單位是歐姆（Ω），電壓的單位是伏特（V），電流的單位是安培（A）。2.4電路中的電功率電功率定義單位電路中消耗能量的快慢單位時間內(nèi)電流所做的功瓦特（W）電功率是衡量用電器消耗電能快慢的重要指標，越大代表消耗電能越快。電功率計算公式：P=U*I，其中P為電功率，U為電壓，I為電流。3.1開關(guān)電路的基本結(jié)構(gòu)開關(guān)電路是電氣控制系統(tǒng)中最基本的部分。它主要由電源、負載和控制元件構(gòu)成，并通過導線連接在一起。1電源提供電能2負載消耗電能3控制元件控制電流開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)決定了電氣控制系統(tǒng)的功能和性能。3.2常見開關(guān)元件按鈕開關(guān)按鈕開關(guān)是控制電路通斷的最基本元件，廣泛應(yīng)用于各種電氣設(shè)備中。它們通常用于啟動、停止、選擇、轉(zhuǎn)換等操作。旋鈕開關(guān)旋鈕開關(guān)是通過旋轉(zhuǎn)旋鈕來控制電路通斷的元件。旋鈕開關(guān)常用于調(diào)節(jié)電壓、電流、速度等參數(shù)。行程開關(guān)行程開關(guān)是一種在機械運動達到特定位置時自動接通或斷開電路的開關(guān)。它們常用于保護電機，防止超載或過熱。限位開關(guān)限位開關(guān)用于限制機械運動的范圍，防止其超過設(shè)定值。它們在機械設(shè)備中起到安全保護的作用。3.3開關(guān)電路的連接方式1串聯(lián)電路電流只有一條路徑2并聯(lián)電路電流有多條路徑3混合電路串聯(lián)和并聯(lián)的組合開關(guān)電路連接方式主要分為串聯(lián)、并聯(lián)和混合電路。了解不同的連接方式，有助于理解電路的工作原理和故障排除。4.1電磁學基礎(chǔ)電磁場電磁場由電場和磁場組成，相互影響，形成統(tǒng)一的電磁場。它是一種無形的力場，具有能量和動量。電磁感應(yīng)當磁場發(fā)生變化時，會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而在閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。電磁力電磁力是電磁場對帶電粒子作用的力，它可吸引或排斥帶電粒子，也稱為洛倫茲力。麥克斯韋方程組麥克斯韋方程組是描述電磁場的四個基本定律，揭示了電磁場的基本規(guī)律。4.2電磁繼電器的工作原理1電磁鐵線圈通電線圈產(chǎn)生磁場，吸引銜鐵，銜鐵移動，帶動觸點閉合，接通負載電路。2電磁鐵線圈斷電磁場消失，銜鐵在彈簧的作用下復(fù)位，觸點斷開，斷開負載電路。3控制電路與負載電路隔離電磁繼電器通過控制電路控制觸點的閉合和斷開，實現(xiàn)對負載電路的控制，實現(xiàn)電氣隔離，提高安全性和可靠性。4.3電磁繼電器的結(jié)構(gòu)和特性11.線圈線圈是電磁繼電器的核心部件，通電后產(chǎn)生磁場，吸引銜鐵。22.銜鐵銜鐵是鐵磁材料制成，受線圈磁場吸引，控制觸點的閉合。33.觸點觸點是用來斷開或接通電路的元件，通常由銀合金制成，保證良好的導電性。44.磁軛磁軛是用來引導磁力線的鐵芯，增強磁場強度，提高繼電器靈敏度。5.1電動機基本原理電磁感應(yīng)原理電動機利用電磁感應(yīng)原理工作。當電流流過導體時，會在導體周圍產(chǎn)生磁場。當導體在磁場中運動時，會產(chǎn)生感應(yīng)電流。能量轉(zhuǎn)換電動機將電能轉(zhuǎn)換為機械能，使轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。通過控制電流的大小和方向，可以控制電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。5.2常見電動機類型三相異步電機三相異步電機是最常用的電動機類型之一。它結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護方便，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。直流電機直流電機具有調(diào)速性能好、起動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點，常用于需要精確調(diào)速的場合。同步電機同步電機在運行時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電源頻率同步，其效率高、功率因數(shù)高，主要應(yīng)用于大型發(fā)電機組。步進電機步進電機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換為角位移的電機，具有定位精度高、響應(yīng)速度快的特點，常用于自動化控制系統(tǒng)。5.3電動機控制方式直接啟動控制簡單、直接控制，適用于負載變化不大、啟動電流允許的場合。星形-三角形降壓啟動啟動時將定子繞組接成星形，降低啟動電流，運行時接成三角形，提高效率。軟啟動控制通過電子控制方式，逐步增加電壓，降低啟動電流，減少沖擊，延長設(shè)備壽命。變頻調(diào)速控制改變電源頻率，實現(xiàn)電動機無級調(diào)速，提高運行效率，節(jié)省能源。6.1PLC基本結(jié)構(gòu)中央處理單元(CPU)負責控制整個PLC系統(tǒng)，執(zhí)行程序，并進行邏輯運算。存儲器用于存儲用戶程序、數(shù)據(jù)和系統(tǒng)參數(shù)。輸入/輸出模塊連接傳感器、執(zhí)行機構(gòu)等外部設(shè)備，并將信號傳遞到PLC內(nèi)部。電源為PLC提供穩(wěn)定的工作電壓，確保系統(tǒng)正常運行。6.2PLC工作原理1輸入信號處理PLC接收來自傳感器、開關(guān)等外部設(shè)備的輸入信號，并將其轉(zhuǎn)換為內(nèi)部信號，進行處理。2程序執(zhí)行PLC根據(jù)用戶編寫的程序，對輸入信號進行邏輯運算和控制，并發(fā)出相應(yīng)的輸出信號。3輸出信號控制PLC將處理后的信號輸出到執(zhí)行機構(gòu)，例如電機、閥門等，實現(xiàn)對設(shè)備的控制。6.3PLC編程基礎(chǔ)11.梯形圖最常用的PLC編程語言之一，易于理解和使用，類似于繼電器控制電路的圖形表示。22.順序功能圖通過狀態(tài)和轉(zhuǎn)換來描述控制流程，適用于復(fù)雜控制邏輯和流程控制。33.功能塊圖以圖形化的方式表示功能塊，方便模塊化編程和代碼復(fù)用。44.結(jié)構(gòu)化文本語言類似于高級編程語言，使用文本語句描述控制邏輯，適用于復(fù)雜的控制算法。7.1傳感器分類按工作原理分類傳感器根據(jù)工作原理分為多種類型，常見的有電阻式、電容式、電感式、熱電偶式、壓電式等等。每種類型都利用了不同的物理原理來實現(xiàn)測量。按用途分類傳感器可以用于測量不同的物理量，例如溫度、壓力、流量、位移、加速度、光照強度等等。不同類型的傳感器針對不同的測量對象。按輸出信號分類傳感器輸出的信號可以是模擬信號或數(shù)字信號。模擬信號通常是連續(xù)變化的電壓或電流，而數(shù)字信號通常是二進制代碼。按結(jié)構(gòu)分類傳感器可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)分為多種類型，例如單片式、模塊化、集成式等等。結(jié)構(gòu)決定了傳感器的應(yīng)用范圍和性能指標。7.2常見傳感器應(yīng)用溫度傳感器溫度傳感器用于檢測物體的溫度變化，在工業(yè)自動化、醫(yī)療器械、家用電器等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。壓力傳感器壓力傳感器用于檢測壓力變化，廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、醫(yī)療、工業(yè)控制等領(lǐng)域。光傳感器光傳感器用于檢測光線強度，應(yīng)用于自動門、自動照明、光電開關(guān)、機器視覺等領(lǐng)域。距離傳感器距離傳感器用于檢測物體距離，應(yīng)用于自動駕駛、機器人、停車輔助系統(tǒng)、防撞裝置等領(lǐng)域。8.1安全用電知識人身安全了解電氣安全的基本知識，避免觸電事故。設(shè)備安全定期檢查電氣設(shè)備，確保設(shè)備的安全運行。環(huán)境安全保持電氣環(huán)境干燥，通風良好，避免電氣火災(zāi)。8.2電氣火災(zāi)預(yù)防措施定期檢查定期檢查電氣線路和設(shè)備，確保絕緣良好，接線牢固，避免線路老化和短路。規(guī)范使用正確使用電氣設(shè)備，避免超負荷運行，及時更換損壞的設(shè)備，防止電氣設(shè)備故障引發(fā)火災(zāi)。安全教育加強安全用電知識宣傳教育，提高員工安全意識，掌握正確用電操作方法。應(yīng)急預(yù)案制定完善的應(yīng)急預(yù)案，定期進行消防演練，提高應(yīng)對電氣火災(zāi)的處置能力。8.3事故現(xiàn)場應(yīng)急處理緊急救護迅速評估傷員情況，立即采取適當?shù)募本却胧８綦x危險源切斷電源，隔離事故區(qū)域，防止事故擴大。報警與求助立即撥打緊急救援電話，并向相關(guān)部門報告事故情況?，F(xiàn)場保護保護事故現(xiàn)場，防止二次事故發(fā)生，并配合相關(guān)部門調(diào)查處理。本課程小結(jié)本課程涵蓋了