工厂电气控制技术(动画,图片)

工厂电气控制绪论►电力拖动系统的基本概念►电气控制技术的发展一、电力拖动系统的基本概念生产机械由三个基本部分组成：工作机构、传动机构、原动机。当原动机为电动机时，也就是说，由电动机通过传动机构带动工作机构进行工作时，这种拖动方式称为电力拖动。电力拖动系统可分为两部分：电力拖动部分和电气控制部分。把电动机以及与电动机有关联的传动机构合并一起称为电力拖动部分；把控制电动机的启动、制动、反向、调速等电气控制和电气操纵部分称为电气控制部分即控制系统。二、电气控制技术的发展电动机：(1)由一台电动机拖动多台设备，称为集中拖动。（2）由一台电动机拖动一台生产机械，单电机拖动。（3）由多台电动机分别拖动各运动机构，多电机拖动。电气控制系统：手动控制――继电-接触器控制――顺序控制器――可编程序控制器二、电气控制技术的发展控制方法——手动自动控制功能——简单复杂操作方式——笨重轻巧控制原理——有触点硬接线继电器微处理器的软件控制方式——集中拖动顺序控制DCS网络现场总线以太网新技术——综合应用电子技术、检测技术、计算机技术、自动控制理论M23~YAM33~M!3~反转正转停SA5FU1FU2KM312KM29KM415RU1V1W1FR17KS5.5kW1410r/min1.5kW1410r/minU2V2W2FR213快速进给0.125kW2790r/minKM619KM518KM17U3V3W3FR37150VA380/127V60VA380/36VFUELTQSL1L2L331关SA4开32总开关及保护主轴转动起动制动进给传动正转反转冷确泵变压器及照明主电路第一章常用低压电器意义——继电器、接触器控制技术是进代先进电气控制基础。低压电器——电力拖动自动控制系统的基本组成元件。介绍——常用低压电器元件的用途、类型、符号、选用四方面。第一节低压电器基本知识►一、低压电器的概念电器：用来通断、控制、调节和保护目的的电气设备。即电器就是一种能控制电的工具。工作电压在交流1.2KV或直流1.5KV及以下的电器称为低压电器。第一节电器基本知识►二、低压电器分类按用途分：◆低压配电电器：刀开关、低压断路器、熔断器等。◆低压控制电器：接触器、继电器、控制器、按钮等。◆低压主令电器：按钮、主令开关、行程开关、主令控制器等。◆低压保护电器：熔断器、热继电器等。◆低压执行电器：电磁铁、电磁离合器等。用于各种控制电路和控制系统的电器，例如接触器、继电器、电动机起动器等。用于电能的输送和分配的电器，例如高压断路器等。用于自动控制系统中发送动作指令的电器，例如按钮、转换开关等。用于保护电路及用电设备的电器，例如熔断器、热继电器等。用于完成某种动作或传送功能的电器，例如电磁铁、电磁离合器等。第一节电器基本知识►二、低压电器分类按操作方式分：手动电器：刀开关、按钮、转换开关自动电器：低压断路器、接触器、继电器按工作条件分：一般用途低压电器（通用低压电器），矿用低压电器、航空低压电器等电磁式电器三、电磁式电器的工作原理电磁机构（检测部分）触头系统（执行部分）吸引线圈铁心衔铁灭弧装置◆电器分感受部分（电磁机构）和执行部分（触头系统）。除此之外，部分电器（如接触器）还有灭弧机构。◆（一）、电磁机构组成：吸引线圈和磁路图1-1电磁机构的形式1—衔铁2---铁心3---线圈第一节电器基本知识►三、低电磁式电器的结构及工作原理1、常用的磁路结构（磁路包括铁心、衔铁、空气隙）。1）衔铁沿棱角转动的拍合式铁心——广泛应用于直流电器中。2）衔铁沿轴转动的拍合式铁心——应用触点容量较大的交流电器中。3）衔铁直线运动的双E形直动式铁心——多用于交流接触器、继电器中。4）交流铁芯和直流铁芯2、吸引线圈作用——将电能转换成磁场能量。注意——结构、交、直流、热的产生。电压线圈、电流线圈图1－1常用的磁路结构线圈自然状态——没有电图1－1常用的磁路结构线圈通电图1－1常用的磁路结构机械运动图1－1常用的磁路结构通电后动作情况机械运动（二）电磁吸力与吸力特性电磁吸力（1－1）式中F——磁极表面电磁吸力，单位为N；B——气隙中磁感应强度，单位为T；S——磁极截面积，单位为m2；δ——固定铁心与衔铁之间的气隙。直流电磁铁时B＝恒定值；交流电磁铁时B＝Bmsinωt。（1－2）510S24BF将式1－2代入式1－1整理得式中——电磁吸力最大值；——电磁吸力平均值。tFFtFFtmtm2cos2cos2200F2FFtm0510S22BF0吸力特性——吸力Fαt与铁心间隙δ的特性曲线。（图1－2）直流电磁铁（曲线1）励磁电流I——与气隙δ无关；动作过程为——恒磁通势；F∝Φ2∝1/Rm2∝1/δ2吸力大小↗↗随δ↘↘——陡峭。交流电磁铁（曲线2）设线圈电压U不变，则U≈E＝4.44fΦN，Φ＝U/4.44fN，由磁路定律Φ＝NI/Rm励磁电流I——与气隙δ成正比；动作过程为——近似恒磁通；吸力大小↗随δ↘——平坦。图1－2电磁铁的吸力特性1－直流电磁铁吸力特性2－交流电磁铁吸力特性3－反力特性123Fδ0分析曲线形状为什么？（三）反力特性和返回系数反力特性——反作用力Fr与气隙δ的关系曲线。注意：吸合——保证吸力特性位于反力特性上方；释放——保证吸力特性位于反力特性下方。返回系数（β-反映灵敏度的参数）——释放电压Ure（或电流Ire）与吸合电压Uat（或电流Iat）。或atreUUUatreIII反力特性吸力特性与反力特性的配合（四）交流电磁机构上短路环的作用图1－3交流电磁机构实际吸力曲线ωtFatF～交流分量FFatmF0Fr0tFFtFFtmtm2cos2cos2200tαF最大值交流分量反力由上述公式可知交流电磁铁的吸力是一个两倍电源频率的周期量，即恒定分量——F0＝最大吸力Fat的一半；交变分量——F0cos2ωt变化范围是-F0~F0。所以Fat＝0～Fatm=2F0Fat的结果有时反力Fr——引起振动（噪音）。办法——加一短路铜环（图1－4）原理——把磁通分为Ф1、Ф2——在I＝0时——磁通始终Ф（F0cos2ωt）0则FatFr1-衔铁2-铁心3-线圈4-短路环图1-4交流电磁铁的短路环5.电磁铁的线圈►电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。►电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。►交流线圈：短而粗，有骨架。►直流线圈：细而长，无骨架。三、电器的触点系统和电弧（一）电器的触点系统作用——起接通和分断电路。结构型式：1、桥式触点（图1－5a、b）2、指形触点（图1－5c）图1－5触点的结构型式运动过程用力按下运动过程结束产生摩擦动作产生摩擦动作（二）电弧的产生及灭弧方法I、U——大到某一数值时产生电弧。U12~20V间；I几百mA间。原因——触头气体在电场作用下电离放电、游离现象。结果——产生高温、发出强光，触头烧毁。常用的灭弧方法：1、电动力灭弧（图1－6）应用——一般交流电路中。图1－6电动力灭弧示意图F＋F＋II2、磁吹灭弧（图1－7）应用——直流电路中。图1－7磁吹灭弧示意图1－磁吹线圈2－绝缘套3－铁心4－引弧角5－导磁夹板6－灭弧罩7－动触头8－静触头⊙⊙××⊙××⊙××⊙×⊙××⊙321456783、窄缝灭弧（图1－8）应用——交、直流电路中。图1－8窄缝灭弧示意图4、栅片灭弧（图1－9）应用——高压电路中。图1－9栅片灭弧示意图123FII接触器是一种远距离频繁地接通和断开用电设备主回路及其他大容量用电回路的自动控制电器。优点：操作频率高，使用寿命长，工作可靠、性能稳定、维修简便。应用——频繁地接通、断开交直流电路，实现远距离控制。主要用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器等的交直流主电路。类型——电磁接触器、气动接触器、液压接触器。电磁接触器：交流接触器、直流接触器。第二节接触器（contactor）电磁接触器结构示意图电磁接触器结构示意图静铁心线圈主触点常闭辅助触点常开辅助触点灭弧罩动铁心弹簧1．结构与工作原理电磁机构：将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作.触点：接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。灭弧装置：熄灭触点分断电流瞬间触点之间气隙中产生的电弧。其它：包括释放弹簧机构、支架与底座等。按所控制电路▪主触点▪辅助触点按原始状态▪常开触点▪常闭触点灭弧罩灭弧栅磁吹灭弧装置电磁接触器结构示意图静铁心线圈主触点常闭辅助触点常开辅助触点灭弧罩动铁心弹簧电磁接触器结构示意图静铁心线圈主触点常闭辅助触点常开辅助触点灭弧罩动铁心弹簧当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，即常开触点断开，常闭触点闭合。接触器根据电磁原理工作：电磁接触器结构示意图静铁心线圈主触点常闭辅助触点常开辅助触点灭弧罩动铁心弹簧接触器机械寿命、电寿命接触器主要技术参数：线圈电压主触点额定电流、额定电压辅助触点额定电流、对数接触器极数接触器分类及特点：电磁接触器结构示意图交流接触器：线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。●交变磁通穿过铁心，产全涡流和磁滞损耗，使铁心发热。●铁心用硅钢片冲压而成以减少铁损。●线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上以便于散热。●铁心端面上安装铜制的短路环，以防止交变磁通使衔铁产生强烈振动和噪声。●灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。直流接触器：线圈通以直流电，主触点接通、切断直流主电路。●不产全涡流和磁滞损耗，铁心不发热。●铁心用整块钢制成。●线圈制成长而薄的圆筒状。●250A以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。●灭弧装置通常采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。２．接触器的分类（二）接触器的主要技术参数和类型产品：常用交流——CJ20、CJ10X、CJX2等常用直流——CZ0、CZ18等。43电气控制技术及PLC1．额定电压接触器铭牌上额定电压是指主触头的额定工作电压，其等级有：直流接触器：220V，440V，660V。交流接触器：110V，220V，380V，500V，660V，1140V。2．额定电流接触器铭牌上额定电流是指在正常工作条件下主触头中允许通过的长期工作电流，一般按下面等级制造：直流接触器：25A，40A，60A，100A，150A，250，400A，600A。交流接触器：10，15，25，40，60，100，150，250，400，600A。三、接触器的主要技术参数44电气控制技术及PLC5．接通与分断能力指接触器的主触头在规定的条件下能可靠地接通和分断的电流值，而不应该发生熔焊，飞弧和过分磨损等。3．线圈的额定电压其等级有：直流线圈：24V，48V，220V。交流线圈：36V，110V，220V，380V。4．动作值是指接触器的吸合电压与释放电压。部颁标准规定接触器在额定电压85%以上时，应可靠吸合。释放电压不高于线圈额定电压的70%。45电气控制技术及PLC7．操作频率是指每小时接通的次数。交流接触器最高为600次/h；直流接触器可高达1200次/h。6．机械寿命和电气寿命接触器是频繁操作电器，应有较长的机械寿命和电器寿命。目前有些接触器的机械寿命已达一千万次以上；电气寿命是机械寿命的5%～20%。46电气控制技术及PLC线圈KM主触点KMKM常闭辅助触点常开辅助触点KM接触器的符号图1－31接触器的符号a）线圈b）常开触头或主触头C）常闭触头KMa）b）c）KMKM接触器的符号接触器型号说明如CJX2-9，该型号的意义为CJX2系列交流接触器，额定电流9A，主触头为三极。。直流接触器的型号含义：CZ接触器直流设计序号常闭触点数常开触点数额定电流CZ0-100/20为CZ0系列直流接触器，额定电流100A，双极动合主触头选择：1、根据负载性质——选类型；2、额定电压≥主电路工作电压；3、额定电流≥被控电路的额定电流；4、吸引线圈的额定电压与频率＝控制电路的选用电压和频率。►AC－1无感或微感负载