电气控制及plc与应用技术课件

电器控制与PLC电器控制第一章常用低压电器一、定义：低压电器通常指工作在交流12ooV以下，直流15ooV以下电路中的电器。常用的低压电器主要有:接触器、继电器、刀开关、断路器(空气自动开关)、转换开关、行程开关、按钮、熔断器等二、分类：1)按用途或控制对象分(1)低压配电电器。主要用于低压配电系统中。要求系统发生故障时准确动作、可靠工作，在规定条件下具有相应的动稳定性与热稳定性，使电器不会被损坏。如刀开关、转换开关、熔断器、断路器等。(2)低压控制电器。主要用于电气传动系统中。要求寿命长、体积小、重量轻且动作迅速、准确、可靠。如接触器、继电器、启动器、主令电器、电磁铁等。2)按动作方式分(1)自动切换电器。依靠自身参数的变化或外来信号的作用，自动完成接通或分断等动作。如接触器、继电器等。(2)非自动切换电器主要是用外力(如人力)直接操作来进行切换的电器。如刀开关、转换开关、按钮等。3)按执行功能分(1)有触点电器。有可分离的动触点、静触点，并利用触点的接通和分断来切换电路。如接触器、刀开关、按钮等(2)无触点电器。无可分离的触点。主要利用电子元件的开关效应，即导通和截止来实现电路的通、断控制。如接近开关、霍尔开关、电子式时间继电器等。4)按工作原理分(1)电磁式电器。根据电磁感应原理来动作的电器。如交流、直流接触器，各种电磁式继电器，电磁铁等。、2)非电量控制电器。依靠外力或非电量信号(如速度、压力、温度等)的变化而动作的电器。如转换开关、行程开关、速度继电器、压力继电器、温度继电器等三．低压电器的组成低压电器一般由感受机构和执行机构这两个部分组成。感受机构感受外界的变化，作出有规律的反应;而执行机构则是根据指令信号，执行电路的通、断控制。四、低压电器的电磁系统1）什么是低压电器的电磁系统电磁电器的感受机构，其作用是将电磁能量转化为机械能量带动触点动作执行电路的通、断控制。电磁式电器分为直流与交流两大类。直流电磁铁铁由整块铸铁铸成，而交流电磁铁的铁心则用硅钢片叠成，以减小铁损(磁滞损耗及涡流损耗)。1、电磁式控制电器：由电磁机构、触头系统、灭弧系统组成。（1）电磁机构：电磁机构通常采用电磁铁的形式，由吸引线圈、铁心(亦称静铁心或磁轭)和衔铁(也称动铁心)三部分组成。其作用原理：当线圈中有电流通过时，电磁吸力克服弹簧的反作用力，使得衔铁与铁心闭合，由连接机构带动相应的触头动作。1-衔铁2-铁心3-线圈2）、电磁系统的结构及工作原理：电磁系统由铁心、衔铁和线圈等部分组成。其作甩原理是，当线圈中有电流通过时，产生电磁吸力，电磁吸力克服弹簧的反作用力，使衔铁与铁心闭合，衔铁带动连接机构运动，从而带动相应触点动作，完成通、断电路的控制作用。接触器常用的电磁系统结构为：1）衔铁绕棱角转动的拍合式结构，适用于直流接触器。2）衔铁绕轴转动的拍合式结构，适用于触点容量较大的交流接触器。3）衔铁直线运动的螺管式结构，适用于交流接触器、继电器等3)电磁系统的吸力特性和反力特性电磁系统的工作情况通常用吸力特性和反力特性来表示。吸力特性电磁系统的电磁吸力与气隙的关系曲线称为吸力特性。电磁铁的吸力公式为式中:F为电磁吸力(N);B为气隙申磁感应强度(T);S为铁心截面积(m')。由上式可见:当S一定时，，也就是，其中为气隙磁通。因此，励磁电流的种类不同，吸力的特性将发生变化。下面就交流电磁机构和直流电磁机构吸力特性分别进行说明。(3)反力特性与吸力特性的配合为使衔铁能牢牢吸合，反作用力特性必须与吸力特性配合好，如图1.4所示。4)、交流电磁铁的短路环（2）触头系统：触头的作用是接通或分断电路。触头的结构有桥式触头指式触头：适用于分合次数多，电流大的场合。点接触式：适用于电流不大场合面接触式：电流较大场合。a-点接触式b-面接触式c-指式触头4。低压电器的1）、电弧的产生触点在分断电路时，由于接触电阻引起触点温升，从而引起热电子发射，同时触点间距离极小，电场强度极大，在强电场的作用下，气隙中电子高速运动产生碰撞游离，在游离因素的作用下，触点间的气隙中会产生大量带电粒子使气体导电，形成炽热的电子流，即电弧。2)灭弧方法电弧的产生，一方面使电路仍旧保持导通状态，延迟了电路的开断，另一方面会烧损触点，因此，在电器中应采取措施熄灭电弧。(1)电动力灭弧(2)磁吹式灭弧(3)窄缝灭弧(4)栅片灭弧法1·1·5低压电器的主要技术参数额定工作电压、额定工作电流、通断能力和寿命额定工作电压和额定工作电流(1)额定工作电压是指在规定条件下，能保证电器正常工作的电压值。一般指触点额定电压值。电磁式电器还规定了电磁线圈的额定工作电压。(2)额定工作电流是根据电器的具体使用条件确定的电流值，它和额定电压、电网频率、额定工作值、使用类别¨触点寿命及防护参数等因素有关，同一个开关电器使用条件不同，工作电流值也不同。（3）灭弧系统：①双断口电动力吹弧②磁吹灭弧③窄缝(纵缝)灭弧法④栅片灭弧法吸引线圈主触头常开辅助触头常闭辅助触头2、交流接触器（1）基本结构①电磁机构：由线圈、动铁心（衔铁）和静铁心组成。②触头系统：由主触头和辅助触头组成。主触头由用于通断主电路，其额定电流一般为5A。（2）图形符号：1、接触器文字符号、图形符号（1）文字符号：KM第二章接触器工作原理示意图（2）工作原理：1-动触头2-静触头3-衔铁4-弹簧5-线圈6-铁心7-垫毡8-触头弹簧9-灭弧罩10-触头压力弹簧交流接触器3、直流接触器应用于直流电力线路中，供远距离接通与分断电路及直流电动机的频繁起动、停止、反转或反接制动控制，以及CD系列电磁操作机构合闸线圈或频繁接通和断开电磁铁、电磁阀、离合器和电磁线圈等。常用直流接触器有：CJ18、CZ21、CZ22和CZ0系列等。4、主要技术参数（1）型号目前国内常用交流接触器主要有：CJ10、CJ12、CJ20等系列。其中CJ10、CJ12是早期全国统一设计的系列产品；CJ20系列是全国统一设计的新型接触器，主要适用于交流50Hz、电压660V以下(其中部分等级可用于1140V)、电流630A以下的电力线路中。近年来从国外引进一些交流接触器产品，有德国BBC公司的B系列、西门子公司的3TB系列、法国TE公司的LC1-D和LC2-D系列等。直流接触器的型号意义：常闭触头常开触头1818ZZC额定工作电流接触器设计代号直流额定工作电压代号：03－380V06－660V11－1140V用K表示组成矿用起动器的接触器有TH表示湿热带20JC额定工作电流（380V，AC3时）接触器设计序号交流交流接触器的型号意义：（2）额定参数：主要有额定电压、额定电流和线圈的额定电压等。1）额定电压接触器铭牌上的额定电压是指主触头萨格的额定电压，通常用的电压等级为：直流接触器：220V,440V,660V。交流接触器：220V,380V,500V。2）额定电流接触器铭牌上的额定电流是指主触头萨格的额定电流，通常用的电流等级为：直流接触器：25A,40A,60A,100A,150A,250A,400A,600A。交流接触器：5A,10A,20A,40A,60A,100A,150A,200A,250A等。3）线圈的额定电压通常用的电压等级为：直流线圈额定电压有24V,48V,220V。交流线圈的额定电压有：36V,127V,220V,380V等。选用时一般交流负载用交流接触器，直流负载用直流接触器，但交流负载需要频繁动作时，可以采用直流线圈的交流接触器。第三章继电器继电器是一种根据外界输入地一定信号(电的或非电的)开控制电路中的电流通断的自动切换电器。继电器的种类繁多，常用的有电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器以及速度继电器等。1、电流、电压继电器（1）文字符号：KA(电流继电器)KV(电压继电器)（2）图形符号：IKA过电流继电器线圈IKA欠电流继电器线圈UKV过电压继电器线圈UKV欠电压继电器线圈KA(KV)常闭触头KA(KV)常开触头（3）结构及工作原理1）电流继电器：根据输入(线圈)电流大小而动作的继电器。电流继电器的线圈串接在被测电路中，以反应电流的变化。其触点接在控制电路中，用于控制接触器的线圈或信号指示灯的通断。①过电流继电器:当电路发生短路及过流时立即将电路切断。因此，只有当过流继电器线圈通过电流超过额定电流时，继电器才动作。过电流继电器的动作电流整定范围：交流过电流继电器为110％～350％IN，直流过电流继电器为70％～300％IN，②欠电流继电器：当电路电流过低时立即将电路切断。因此，主要当欠电流继电器线圈通过电流低于整定电流时，继电器才动作。欠电流继电器动作电流整定范围：吸合电流为30％～50％IN释放电流为10％～20％IN。2）电压继电器：根据输入电压大小而动作的继电器。电压继电器线圈与被测电路并联。①过电压继电器：动作电压整定范围为105％～120％UN②欠电压继电器：吸合电压调整范围：30％～50％UN释放电压调整范围：7％～20％UN2、中间继电器（1）文字符号：KA（2）图形符号：吸引线圈常闭触头常开触头（3）工作原理中间继电器的原理是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大（即增大触头容量）的继电器。其实质是电压继电器，但它的触头数量较多（可达8对），触头容量较大（5～10A）、动作灵敏。（4）型号中间继电器按电压分两类：一类是用于交直流电路中的JZ系列，另一类是只用于直流操作的各种继电器保护线路中的DZ系列。JZ7-中间继电器设计代号常开触头对数常闭触头对数（5）用途当其它电器的触头对数不够用时，可借助中间继电器来扩展它们的触头容量。3、时间继电器继电器输入信号输入后，经一定的延时，才有输出信号的继电器称为时间继电器。对于电磁式时间继电器，当电磁线圈通电或断电后，经一段时间，延时触都头状态才发生变化，即延时触头才动作。按照延时方式可分为：通电延时型和断电延时型两种。（1）文字符号：KT（2）图形符号：通电延时型：断电延时型：常闭瞬动触头常开延时触头常开常闭线圈常闭瞬动触头常开延时触头常开常闭线圈（3）基本结构及工作原理a-通电延时型b-断电延时型1-线圈2-铁心3-衔铁4-反力弹簧5-推板6-活塞杆7-塔形弹簧8-弱弹簧9-橡皮膜10-空气室壁11-调节螺钉12-进气孔13-活塞14、16-微动开关15-杠杆（4）主要技术参数：1）常用空气阻尼式时间继电器为JS7、JS23系列。①型号：②额定参数：JS23-时间继电器设计代号触点形式延时范围代号：1－0.2～30s2－10～180s安装方式代号：1－螺钉安装2－卡轨安装触点额定电压、电流：380V、5A线圈电压：交流36V、127V、220V、380V延时范围：0.4～60s和0.4～180s2）常用晶体管式时间继电器有：JS14A、JS15、JSJ等系列。3）常用数字式时间继电器有：JS14S、JSS1、JS14P、H48S、DH14S。时间继电器第四章热继电器（1）文字符号：FR（2）图形符号：热元件常闭触头常开触头热继电器是电流通过发热元件加热使双金属片弯曲，推动执行机构动作的电器。主要用来保护电动机或其它负载免于过载以及作为三相电动机的断相保护（4）主要技术参数常用的热继电器有：JR0、JR2、JR9、JR10、JR15、JR16、JR20等几个系列。（3）基本结构及工作原理1-主双金属片2-电阻丝3-导板4--补偿双金属片5-螺钉6-推杆7-静触头8-动触头9-复位按钮10-调节凸轮11-弹簧1）型号：基本规格代号（以额定整定电流表示）JR20-热继电器设计代号特征代号：D－带断相保护L－单独安装式Z－与交流接触器组合接线安装式W－带专用配套电流互感器热元件编号2）技术参数额定电流：为发热元件额定电流；整定电流的调节范围：带断相保护的热继电器第四章速度继电器1、文字符号：KS2、图形符号：nnn转子常开触头常闭触头速度继电器是根据电磁感应原理制成的，它的套有永久磁铁的轴与被控电动机的轴相联，用以接受转速信号。常用的速度继电器有JY1型和JFZ0型