第一篇第1章常用低压控制电器.

可编程控制器（PLC）学分：1.5学时：24考核方法：考试授课教师：尹涓第一篇电气控制技术第1章常用低压控制电器1.1低压电器的基本知识重要性：低压电器是电力拖动自动控制系统基本组成元件，直接决定控制系统的优劣。学习目的：掌握常用低压电器的结构、原理及其使用方法。1.1低压电器的基本知识•什么是低压电器？1.电器的概念——电器是电工器械的总称。2.作用——起通断、保护、控制或调节作用3.低压的界限——直流电器：1500V交流电器：1200V4.常用的低压电器——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。1.1.1低压电器的分类按用途分配电电器主令电器按动作性质分自动电器手动电器按工作原理分电磁式电器非电量控制电器闸刀开关、断路器等按钮、转换开关等继电器、接触器等闸刀开关、按钮等各种交流、直流接触器等行程开关、压力继电器等保护电器熔断器、热继电器等控制电器继电器、接触器等执行电器电磁铁、电磁离合器等1.1.2电磁式电器电磁式电器＝感测部分＋执行部分根据指令信号，执行电路的通、断控制感受外界信号的变化，作出有规律的反应电磁系统主要工作原理：利用电磁感应原理，将电磁能转换成机械能，带动触点动作，实现对电路的通、断控制。电磁系统由铁心、衔铁和线圈等部分组成。其作用原理是：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。线圈衔铁弹簧衔铁绕轴转动拍合式衔铁直线运动螺管式电磁机构的结构形式衔铁绕棱角转动拍合式铁心衔铁铁心线圈交流接触器：主要用以控制交流电路（主电路、控制电路、激磁电路）直流接触器：主要用以控制直流电路（主电路、控制电路、激磁电路）接触器的参数主要有：额定电压、额定电流、主辅触头个数、吸引线圈的额定电压、机械寿命和电气寿命、额定操作频率等常见交流接触器：CJX1系列交流接触器CJX2系列交流接触器常见直流接触器：CZO系列直流接触器CJT1系列交流接触器注：电器元件的各部分，在外观上看是一个整体，但电气原理图中同一电器的各部分是分散的，分散的各部分都用相同的文字符号表示。1.2接触器1.2接触器接触器是一种在电磁力的作用下，能够自动地接通或断开带有负载的主电路（如电动机）的自动控制电器。接触器是继电器-接触器控制系统中最重要和常用的元件之一。当按钮揿下时，线圈通电，静铁心被磁化，并把动铁心（衔铁）吸上，带动转轴使触头闭合，从而接通电路。当放开按钮时，过程与上述相反，使电路断开。接触器的结构和工作原理如下：感测部分：线圈＋静铁心；静铁心线圈释放弹簧触头系统线圈得电，衔铁吸合触点动作常开触点－合常闭触点－断线圈失电，衔铁释放触点复位常开触点－断常闭触点－合接触器的结构接触器工作原理执行部分：触头。主、辅触点内部结构不一样，主触点连接到主电路中，能通以大电流；辅触点则用在控制回路中。主触点设有专门的灭弧装置。动铁心（衔铁）触头按状态的不同分动断（常闭）触头和动合（常开）触头两种。触头按通过的电流的大小分主触头和辅助触头两种。表示符号：线圈主触点辅触点动合（常开）动合（常开）动断（常闭）KMKMKMKM接触器的表示符号是一种根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现控制目的的自动控制电器。结构特点：输入电路：感应元件，感测输入量的高低。输出电路：执行元件，触头接通和断开控制回路。无主辅之分，一般较小（5A以下），用于控制回路输入信号电量：电流、电压、功率等非电量：热、光、声、速度等1.3继电器按它反应信号的种类分：电流、电压、速度、压力、热继电器等按动作时间分：瞬时动作和延时动作继电器等按作用原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式等应用最广（90％以上继电器为电磁式）1.3.1继电器的分类1).电磁式继电器：结构及工作原理与接触器大体相似跳跃式的输入输出特性a.电流继电器：根据电流信号而动作，具有保护作用。一般串于电路中。当电流小于某值时，衔铁释放。用于电流过小时切断电路。当电流大于某值时，衔铁吸合。用于电流过大时切断电路。欠电流继电器IKIb.电压继电器：根据电压信号而动作，具有保护作用。一般并于电路中。欠电压继电器UKVIKI过电流继电器吸合值释放值输入输出x2x1当电压小于某值时，衔铁释放。用于电压过小时切断电路。c.中间继电器：本质上是电压继电器，但还具有触头多，触头承受电流大（5－10A）、动作灵敏（动作时间小于0.05S）KA用途：用作中间传递信号。用作同时控制多条线路。JZ7系列中间继电器适用于交流50Hz，电压至380V及直流电压220V的控制电器中，用来控制各种电磁线圈，以使讯号得到放大，或将讯号同时传给数个有关的控制元件JZ7－44:中间继电器吸引线圈起动功率：75VA吸引线圈吸持功率：12VA过电流继电器电流继电器中间继电器电压继电器机床专用的电流继电器2)时间继电器时间继电器是一种将定时信号变换为开关信号的继电器，它能够按设定时间开闭控制电路。时间继电器有空气阻尼式、电动式、电磁式和晶体管式等多种。机床控制线路中应用较多的是空气阻尼式时间继电器。时间继电器在感受到外界信号后，其执行部分需要延迟一定时间才动作的一种继电器。可分为通电延时和断电延时两种。空气阻尼式时间继电器晶体管式时间继电器延时断开的常闭触点(常闭触点：通电延时断开)；延时闭合的常开触点(常开触点：通电延时闭合)。2、断电延时时间继电器延时断开的常开触点(常开触点：通电瞬时闭合断电延时断开)；延时闭合的常闭触点(常闭触点：通电瞬时断开断电延时闭合)。1、通电延时时间继电器：工作原理：工作原理：瞬动常开触点(常开触点：通电立即断开)；瞬动常闭触点(常闭触点：通电立即闭合)。3、瞬动触点：工作原理（同普通中间继电器）：3)热继电器：是一种常见的保护电器。利用电流的热效应而动作，主要用来对连续运行的电动机进行过载保护。工作原理：发热电阻丝双金属片导板触头调节旋钮手动复位按扭受热变形方向FR表示符号：JR36热继电器电流与动作时间的关系曲线tI/In1速度继电器速度继电器是将旋转速度信号转换为开关信号的一种控制电器，主要用于三项交流异步电动机的反接制动控制，所以亦称反接制动继电器。动作转速不低于120r/min,复位转速约在100r/min以下。工作时允许的最高转速1000～3600r/min固态继电器•固态继电器是由集成电路、晶体管、光电耦合器、可控硅等电子元件组成，它是一种新型的无触头开关电器，可取代电磁继电器驱动电磁阀、电动机等。是一种广泛应用于电力拖动控制系统中的保护电器。熔断器串于被保护电路中，当电路发生短路或严重过载时，它的熔体能自动迅速熔断，从而切断电路，起到保护作用。组成：熔体—易熔，导电性能好的合金材料:铅、锌、锡、铜、银及其合金。熔管—安装熔体的外壳。熔断特性：熔体的熔断时间与通过熔体的电流有关I/IN1.25时，熔体能长期工作。I/IN=2时，熔体在30s~40s后熔断。I/IN10时，认为熔体瞬时熔断。1.4熔断器熔断器主要用作短路或严重过载保护。瓷插式熔断器图形符号FU文字符号熔断器必须与被保护对象串联，其核心部分是熔体（俗称保险丝），一般由铅锡合金制成。广泛地用于中、小容量的控制系统中。螺旋式熔断器广泛地用于中、小容量的控制系统中。图形符号FU文字符号无填料管式熔断器主要用于要求分断较大电流的场合。图形符号FU文字符号有填料管式熔断器式主要用于要求分断较大电流的场合。图形符号FU文字符号将线路与电源明显地隔开的一类手动操作电器，结构简单、应用广泛。作用是手动切除电源，保障检修人员的安全。低压刀开关：HD型单投刀开关、HS型双投刀开关、HR型熔断器式刀开关。（隔离开关，没有灭弧装置，不能操作带负荷线路）1.5低压开关HZ型组合开关。（电气设备及照明线路）盒式转换开关结构示意图转换手柄公共轴动触片静触片X1X2X3D1D2D3HK型闸刀开关（开启式负荷开关，电气设备及照明线路）、HH型铁壳开关（封闭式负荷开关，装有灭弧装置，电气设备的起停控制）。低压断路器俗称自动开关。不但能用于正常工作时手动通、断电路，而且当电路发生过载、短路或失压等故障时，能自动切断电路。有效地保护串接在后的电器设备。结构：包括触头系统、灭弧系统、保护机构、各种脱扣器。特点：具有过载、短路、失压保护作用。跳闸后，不需更换元件。1.6断路器DZ47高分断小型断路器QF过电流脱扣器热脱扣器失压脱扣器分励脱扣器自由脱扣机构释放弹簧主触点控制电路中以开关接点的通断形式来发布控制命令，使控制电路执行对应的控制任务。常用的主令电器有：按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、主令控制器、选择开关、足踏开关等。1.7主令电器控制按钮手动操作接通或断开控制电路的主令电器，一般为复合式（同时具有常开、常闭触头）。复位弹簧1、2--常闭静触头3、4--常开静触头2413桥式动触头施加外力1、2断开；3、4闭合复位撤消外力SB图形符号常开常开文字符号行程开关行程开关又称限位开关或位置开关。利用生产机械运动部件的碰撞，使其内部触点动作，分断或切换电路，从而控制生产机械行程、位置或改变其运动状态。•接近开关又称无触点行程开关。当运动的金属片与开关接近到一定距离发出接近信号，以不直接接触方式进行控制。•接近开关不仅用于行程控制、限位保护等，还可用于高速计数、测速、检测零件尺寸，液面控制，检测金属体的存在等。万能转换开关转换开关：原理同凸轮控制器。主要有两大类，即万能转换开关和组合开关。凸轮控制器：主电路控制，直接对电动机等电气设备进行控制。SA指示灯图形符号文字符号EL端子板图形符号文字符号XT