plc-教学课件

1电气控制及PLC第一章常用低压电器2•目的：•掌握接触器、继电器、低压断路器、刀开关、保护及主令电器等常用低压电器的基本结构、工作原理及其主要参数、型号与图形符号。•要求：领会电气元件的技术参数及其选用的主要依据，掌握电气元件的作用和使用方法，熟记各电气元件的文字符号与图形符号。3•目录•第一节电器的定义和分类•第二节常用控制类电器•第三节常用保护类继电器4第一节电器的定义和分类定义：电器是一种能根据外界信号和要求，在电路中起接通、断开、保护、控制或调节作用的电气设备。电器的分类：按功能：控制类；保护类；切换类按电压等级：高压；低压……按触点：有触点；无触点按使用场合：一般工业电器；特殊工矿电器；航空电器……5常用低压电器重点：接触器、继电器、按钮、开关等电器元件的结构、原理、符号和选择方法。难点：各种器件的认识和正确的选择、使用方法。低压电器定义•定义：交流1200V以下、直流1500V以下为低压，在此电压范围内使用的电器元件，统称低压电器•发展方向：小体积、高可靠性、使用方便、功能可组合性方向发展。6第二节常用控制类电器电磁式低压电器一、低压开关电器二、接触器（交流、直流）三、控制继电器四、主令电器7电磁式低压电器定义：利电磁式机构原理工作的低压电器。构成：电磁式电器：电磁机构+执行机构+灭弧装置8电磁式低压电器1电磁机构①结构：固定铁心，衔铁，电磁线圈。（吸引线圈）②分类：直动式，拍合式。外形见图③原理：电磁线圈通电后，电磁吸力大于弹性力，使衔铁闭合。④铁心材料：直流—电工软铁，剩磁比较小；交流—硅钢片（端面嵌铜短路环克服交流颤抖声）⑤电磁吸力：F=4*105B2S（S为铁心磁极截面积）9电磁式低压电器2触头系统•触点的形式、触点的位置，见图•结构：见图桥式：点接触面接触指式：线接触，滚动摩擦，适用于大电流。•材料：黄铜—指式；银铜合金—桥式10电磁式低压电器3电弧和电弧的产生电弧：电路电压超过10~12V，电流超过80~100mA时，断开瞬时，在拉开的两个触点之间将出现强烈的电火花，称为电弧。实际上是一种气体放电现象。11电磁式低压电器4灭弧系统用途：用于熄灭触头分断负载电流时产生的电弧。电弧种类：交流电弧和直流电弧交流电弧存在交流过零点，电弧易熄灭灭弧原理：①降低电弧温度②降低电场强度12电磁式低压电器•灭弧方法：①磁吹式灭弧（加一吹弧线圈，产生反向磁场。适于直流器件）②灭弧栅（等电位金属片吸附带电粒子，分割成短电弧，适于交流接触器）见图③灭弧罩：（陶土和石棉水泥制作，以降温和隔弧）如：纵缝陶土灭弧罩④多断点灭弧（采用桥式触点等增加串联接点，起分压作用）13一、低压开关电器1低压隔离器（刀开关）•用途：通、断小负荷电流，电源隔离。•结构：触刀，触头插座。绝缘电板，操纵手柄。（大容量灭弧罩）•主要类型：带熔断器、带灭弧装置、铁壳负荷开关、胶盖开关等。•符号：见图14•2组合开关•结构：带弹簧储能功能，旋转操作，三层结构的刀式开关见图•型号举例：HZ10条列，主要参数：IN（10A、25A、60A）；极数（1、2、3、4）；UN=380V•符号：见图组合开关外形15•3低压断路器又称自动空气开关•功能：不频繁接通、断开负载电路，并具有故障自动跳闸功能。•分类：框架式（万能式）—大容量；塑壳式•结构：触头+灭弧装置+脱扣机构+操作结构•脱扣：电磁脱扣—电压（欠压）、电流（过流和短路时）热脱扣实验脱扣见图特点：脱扣，排除故障后可重合闸（不换部件）。•主要参数：DW15系列—万能式断路器（低压）DZ20系列—塑壳式断容器•符号：见图常用低压断路器外形16二、接触器（交流、直流）•用途：自动接通和断开大电流负荷电路•构成：电磁机构+触头+灭弧罩见图•选择的主要参数：主触点额定电流：根据负载确定吸引线圈额定电压：=36、~220、~380•电气符号：图形及文字见图17直流电磁机构吸合过程中电流不变从δ1→δ2，F吸F反。气隙越小，吸力越大。保持时，F吸-F反较大，吸合牢固，但功耗大。18交流电磁机构吸合时，起动电流大，F吸大，动作快。吸合后，保持电流小，功耗小，但F吸-F反较小，容易受振动等影响。19问题快速频繁动作的回路中应选用直流电磁机构还是交流电磁机构？20三、控制继电器•用途：根据特定形式的输入信号而动作的控制元件，实现信号的转换、传输、放大等功能。（压力、速度、时间、温度、电流、电压等）•分类：控制继电器—主要起控制、放大作用；保护继电器—主要起保护作用中间、电流（过、欠）、电压（过、欠）、时间、热继电器、速度、压力、温度等1中间继电器2时间继电器3速度继电器211中间继电器•用途（功能）：增加控制点数或信号放大。•分类：交流、直流（电子电路常用）•结构：电磁结构（电压线圈）+触头系统•型号举例：JZ7-44•符号：见图•主要参数：触点形式、个数及电流吸引线圈的电压等级交流：12.36.127.220.380直流：5.6.9.12.18.24.36.48.60.110常用中间继电器和小型继电器外形222时间继电器•定义：按时间原则工作的继电器。•用途：用于时间控制，又称定时器。•延时类型：通电延时型、断电延时型、通断电延时。•结构分类：空气式、电子式（数字式）、电动式等。•电气符号：见图–空气式时间继电器–电子式时间继电器–电动式时间继电器23空气式时间继电器•构成：电磁机构+触头+汽缸（活塞）•原理：利用空气阻尼的原理工作。见图•主要参数：延时类型及触点吸引线圈电压，延时范围0.4~60S或0.4~180S•特点：价低、可靠、定时精度差24电动式时间继电器•构成：同步机+减速器+执行结构（触头）•优点：延时时间长、精度高。缺点：结构复杂、体积大。•型号举例：JS10系列7PR系列25电子式时间继电器•分类：晶体管式（阻容式）：利用充放电原理延时工作，小型继电器触点输出。数字式：脉冲+计数+执行机构。•型号：晶体管式：JS14、ST3P系列数字式：JSS14系列常用时间继电器外形263速度继电器•用途：检测转速的过零点。多用于反接制动时，切除反相序电源。•结构：转子（磁极）+笼型空心绕组+触头见图•原理：电磁感应与鼠笼式异步机相似。转动时，笼型绕组感生电势，形成电流后受力而摆动，摆锤拨动触头系统工作。•停转时（N=0），摆锤垂立，触头复位。•型号：JY1（复位转速100r/min）、JFZ0•符号：见图27四、主令电器•主令电器的用途：发布控制信号或指令•类别：按钮、执行开关、万能转换开关、主令控制器等1按钮和指示灯2位置开关3万能转换开关4凸轮控制器281按钮和指示灯1、按钮的构成：静触点、动触点、复位弹簧、按钮帽外壳。见图2、分类：结构形式（组合式、指示灯式）、操作方式（带锁定按动式（无自动复位功能）、不带锁定按动式、旋转式）。3、工作原理：按下时，动静桥下移、常闭点（3、4）断开常开点（1、2）闭合按钮松开时，弹性力使触桥复位，触点状态复原。295、选用考虑：额定电压、电流（５Ａ）、结构形式、操作方式、触点对数、按钮颜色、有无指示灯及帽形（急停式）。6、符号：见图7、指示灯：氖泡、灯泡、半导体发光器件等。主要参数及选择：额定电压３８０、２２０、１２７、３６、６.３发光器件、颜色。型号举例：ND16-22按钮和指示灯外形302位置开关用途：用于运部部件的位置或行程的检测和控制。主要包括行程开关、微动开关、接近开关、光电开关等。（1）行程开关1、行程开关构成：静触头、动静桥、压动杆。工作原理与按钮相似，但操作形式为挡铁压动式。见图2、分类：（操作头型式）直杆式、单轮式、双轮式等（按复位方式为自动复位式和非自动复位式）。3、型号举例：ＬＸ１９行程开关外形31•（2）接近开关•分类：电感式、电容式、霍尔式•用途：非接触式，能检测金属物体的接近状态。32•（3）光电开关•工作原理：利用红外发射和接收的原理检测物体的到来。•主要类型：对射式—发射和接收分开设置，物体经过时，阻断光源。反射式—发射和接收装在一起，利用被捡物体的反射工作。•符号：见图333万能转换开关•结构特点：多挡住、多段式。可同时控制多回路，故称万能转换开关。（园盘操作）ＬW６型的一层结构原理见图。触头座，凸轮、手柄、定位机构等组成用途：多用于仪表切换。•常用型号：ＬＷ５、ＬＷ６系列万能转换开关外形344凸轮控制器•结构特征：大电流的多挡住、多触头手动操作的开关电器。触头的结构示意见图，由插式触头、手柄、转轴、凸轮、灭弧罩、定位机构的组成。•用途：用于起重机绕线式异步电动机的起动、调速、制动控制。•型号：ＫＴ１４、ＫＴ１５系列•主要参数：触点的额定电流（２５Ａ、６０Ａ或３２Ａ、６３Ａ）•符号：（万能、主令ＳＡ，凸轮ＱＭ）见图35第三节常用保护类继电器•用途：要起保护作用•分类：熔断器、热继电器、电流（过、欠）、电压（过、欠）、压力、温度等一、熔断器二、保护继电器36一、熔断器熔断器——利用金属的熔化作用，切断电路的保护电器。用途：用于低压电路的短路保护。1.5.1保护持性及参数1、构成：外壳+熔体（芯）。材料：低熔点、铝锡合金、铜等金属2、保护（熔断）特性：见图熔体电流超过IfN,熔断。熔断时间与熔体电流成反比。熔体电流小于等于IfN时，不会熔断、可以长期工作。3、分类：插入式、螺旋式、管式（无填料封闭管式、填料封闭管式）、导轨式、速熔式。374、主要参数：–熔断器额定电流（外壳）–熔体额定电流（熔体）5、符号：见图熔断器外形LIFNILIFNI38二、保护继电器•1热继电器•用途：用于三相交流异步电动机（笼型）的过载保护和缺相保护。•分类：双金属片式—常用电子式•结构：热元件+触头+动作机构+整定装置+复位装置见图•原理：由双金属片的变形，通过导板，分断触点。复位：故障排除后，手动复位整定：通常整定在电动机的额定电流上。•型号：JR16~20，JR36•参数：–①额定电流–②热元件额定电流及整定范围。•符号：见图常用的热继电器及其他控制器39过载保护过载保护：当电动机长时间过载时，切断电源以保护电动机不被烧坏的措施。热元件串接在电机定子绕组中。当电机正常工作时，产生的热量使双金属片弯曲，但不足以使触点动作，当电机过载时，热元件产生的热量增加，使双金属片弯曲位移增大，经过一定时间，引发触点动作，切断电动机电源，达到保护目的。*热继电器能够实现电动机的过载保护，由于热惯性，在电机起动或短时过载时不动作。40缺相保护缺相保护：（带缺相保护功能）三角形接法：假定C缺相时：电机继续拖动负载，则而热继电器是按Il整定的，需增加到热继电器才能动作，容易烧坏电机。所以三角形接法的三相交流异步机必须施加缺相保护。带缺相保护功能的热继电器，三相上都有热元件检测，一旦某相缺相，相应两相线电流突然变小，其双金属片弯曲位移减小，形成扭矩，推动导板，引发触点动作，达到保护目的。412电流、电压继电器1)结构：电磁机构+触点2)定义：依据线圈的电流或电压（输入）大小而输出触点动作的电器。3)分类：过流（压）：过流（压）后时触点动作。欠流（压）：欠流（压）后时触点动作。4)常用型号：电流JL14、JT3等例电压DJ—1005)符号：见图常用电压、电流继电器及互感器42其它电器43接线端子•接线端子型号和外形44第一章小结•本章主要介绍了接触器、继电器、低压断路器、刀开关、保护及主令电器等常用低压电器。重点介绍了电气元件的基本结构、工作原理及其主要参数、型号与图形符号。•电气元件的技术参数是选用的主要依据，需要时可查阅产品样本和电工手册。45图1.1.1磁路结构46图1.1.2触头结构示意图47图1.2.2接触器电气图形符号及文字符号48图1.1.3栅片灭弧49图1.2.1CJ20交流接触器50图1.3.1组合开关结构示意图51图1.3.2刀开关和组合开关电气图形符号及文字符号52图1.3.3低压断路器工作原理图53图1.3.4低压断路器符号54图1.4.1中间继电器符号55图1.4.2电流、电压继电器电气图形及文字符号56图1.4.3时间继电器的电气图形及文字符号