电气控制PLC第一章 常用低压电器

电气控制与可编程序控制器主编黄净第一章常用低压电器第二章电气控制系统的基本环节第三章继电器控制系统应用实例第一章常用低压电器第一节概述第二节手控电器第三节接触器第四节继电器第五节主令电器第六节熔断器第七节断路器第八节低压电器的产品型号第一节概述一、低压电器的分类1.按用途分类(1)控制电器用于各种控制电路和控制系统的电器，例如接触器、各种控制继电器、控制器、起动器等。(2)主令电器用于自动控制系统中发送控制指令的电器，例如按钮、主令开关、行程开关、万能转换开关等。(3)保护电器用于保护电路及用电设备的电器，例如熔断器、热继电器、各种保护继电器、避雷器等。(4)配电电器(5)执行电器2.按工作原理分类第一节概述(1)电磁式电器依据电磁感应原理来工作的电器，例如交直流接触器、各种电磁式继电器等。(2)非电量控制电器电器的工作是靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器，例如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。3.按执行机能分类(1)有触点电器利用触点的接触和分离来通断电路的电器，例如刀开关、接触器、继电器等。(2)无触点电器利用电子电路发出检测信号，达到执行指令并控制电路目的的电器，例如电感式开关、电子接近开关、电子式时间继电器等。二、电磁机构第一节概述1.常用的磁路结构图1-1常用的磁路结构1—衔铁2—铁心3—吸引线圈1)衔铁沿棱角转动的拍合式铁心，如图1-1a所示。2)衔铁沿轴转动的拍合式铁心，如图1-1b所示。3)衔铁直线运动的双Ｅ形直动式铁心，如图1-1c所示。2.吸引线圈3.交流电磁铁的短路环第一节概述图1-2交流电磁铁的短路环1—衔铁2—铁心3—线圈4—短路环第一节概述三、触点系统和灭弧装置1.触点系统图1-3触点的结构形式a)点接触触点b)面接触触点c)指形触点第一节概述(1)桥式触点图1-3a是两个点接触的桥式触点，图1-3b是两个面接触的触点，均为两个触点串于同一条电路中，电路的接通与断开由两个触点共同完成。(２)指形触点图1-3c所示为指形触点，其接触区为一直线，触点接通或分断时产生滚动摩擦，利于去掉氧化膜。2.灭弧方法(1)机械力灭弧依靠触点的分开，机械地拉长电弧，使之冷却并熄灭，如图1-4所示。(2)电动力灭弧利用流过导电回路或特制线圈的电流在弧区产生磁场，使电弧受力而迅速移动和拉长，如图1-5所示。第一节概述图1-4第一节概述15.tif(3)磁吹灭弧在触点电路中串入一个磁吹线圈，负载电流产生的磁场方向如图1-6所示。(4)窄缝灭弧依靠磁场的作用，将电弧驱入用耐弧材料制成的窄缝中，以加快电弧的冷却,如图1-7所示。第一节概述图1-6第一节概述图1-7(5)栅片灭弧将电弧分隔成许多串联的短弧,使电弧迅速冷却而很快灭弧，如图1-8所示。(6)气吹灭弧在封闭的灭弧室中，利用电弧自身能量分解固体材料产生气体来提高灭弧室中的压力，或者利用产生的气流使电弧拉长和冷却进行灭弧，如图1-9所示。第一节概述1Z8.tif第一节概述1Z9.tif1.交流电磁铁的短路环断裂或脱落后，在工作中会出现什么现象？第一节概述为什么？2.电弧是如何产生的？对电路有何影响？常用的灭弧方法有哪些？第二节手控电器一、刀开关图1-10刀开关的图形符号和文字符号a)单极b)双极c)三极第二节手控电器图1-11HK系列瓷底胶盖闸刀开关a)结构图b)带熔断器刀开关符号1—胶盖2—胶盖固定螺钉3—进线座4—静插座5—熔丝6—瓷底板7—出线座8—动触刀9—瓷柄1.胶盖闸刀开关第二节手控电器图1-12HH系列铁壳开关1—熔断器2—夹座3—闸刀4—手柄5—转轴6—速动弹簧2.铁壳开关第二节手控电器图1-13HZ10—10/3型转换开关a)外形b)结构c)图形符号和文字符号1—手柄2—转轴3—扭簧4—凸轮5—绝缘垫板6—动触片7—静触片8—绝缘杆9—接线柱二、转换开关第二节手控电器1Z14.tif第二节手控电器115.tif1.为什么刀开关在安装时手柄方向必须向上？2.刀开关使用时如何接线？第三节接触器一、交流接触器1.交流接触器电磁系统2.触点系统3.灭弧装置图1-16CJ20—63型交流接触器示意图1—动触点2—静触点3—动铁心(衔铁)4—反作用力弹簧5—电磁线圈6—静铁心(铁心)7—垫毡8—接触弹簧9—灭弧罩10—触点压力簧片4.其他部件第三节接触器5.工作原理二、直流接触器三、使用接触器时的注意事项1)定期检查接触器的零件，要求可动部分灵活，紧固件无松动。图1-17接触器的文字符号与图形符号a)辅助动断触点b)辅助动合触点c)主触点d)线圈第三节接触器2)保持触点表面的清洁，不允许粘有油污。3)接触器不允许在去掉灭弧罩的情况下使用，因为这样很可能因触点分断时电弧互相连接而造成相间短路事故。第三节接触器4)若接触器已不能修复，应予更换。5)接触器工作条件恶劣时(如电动机频繁正、反转)，接触器额定电流应选大一个等级。6)避免异物(如螺钉等)落入接触器内，因为异物可能使动铁心卡住而不能闭合，磁路留有气隙时，线圈电流很大，时间长了会因电流过大而烧毁。四、接触器的选用1.根据使用类别选用相应产品系列(1)AC-1应用于无感或微感负载、电阻炉。(2)AC-2应用于绕线式感应电动机的起动、分断。(3)AC-3应用于笼型感应电动机的起动、运转中分断。第三节接触器(4)AC-4应用于笼型感应电动机的起动、反接制动或反向运转、点动。(5)AC-5a应用于放电灯的通断。(6)AC-5b应用于白炽灯的通断。(7)AC-6a应用于变压器的通断。(8)AC-6b应用于电容器组的通断。(9)AC-7a应用于家用电器和类似用途的低感负载。(10)AC-7b应用于家用的电动机负载。(11)AC-8a应用于具有手动复位过载脱扣器的密封制冷压缩机中的电动机控制。(12)AC-8b应用于具有自动复位过载脱扣器的密封制冷压缩机中的电动机控制。第三节接触器2.根据电动机(或其他负载)的功率和操作情况确定接触器的容量等级3.根据控制电路电压决定接触器线圈电压4.根据使用地点的周围环境选择有关系列或特殊规格的接触器1.从结构特征上如何区分直流接触器与交流接触器？2.线圈电压为220V的交流接触器，误接入380V交流电源上会发生什么问题？为什么？3.两只线圈电压为220V的交流接触器能否串联后接入440V交流电源上？为什么？若将损坏的接触器灭弧罩取下，接触器是否还可继续使用，为什么？4.交流接触器线圈断电后，衔铁不能立即释放，从而使电动机不能及时停止。5.用来控制某一电动机的接触器经常因触点烧蚀而更换，其寿命特短。第四节继电器一、电磁式继电器1.电流继电器2.电压继电器3.中间继电器图1-18电磁式继电器的图形符号和文字符号a)线圈一般符号b)过电流、欠电流继电器线圈c)过电压、欠电压继电器线圈d)动合、动断触点第四节继电器图1-19带有阻尼铜套的铁心结构1—铁心2—阻尼铜套3—线圈4—绝缘层二、时间继电器1.直流电磁式时间继电器第四节继电器图1-20JS7—A系列时间继电器a)通电延时型b)断电延时型1—线圈2—铁心3—衔铁4—反作用力弹簧5—推板6—活塞杆7—杠杆8—塔形弹簧9—弱弹簧10—橡皮膜11—空气室壁12—活塞13—调节螺钉14—进气孔15、16—微动开关2.空气阻尼式时间继电器第四节继电器3.电子式时间继电器图1-21JSJ型晶体管时间继电器电气原理图第四节继电器图1-22时间继电器图形符号及文字符号a)线圈一般符号b)通电延时线圈c)断电延时线圈d)延时闭合的动合触点e)延时断开的动断触点f)延时断开的动合触点g)延时闭合的动断触点h)瞬时动合触点i)瞬时动断触点第四节继电器4.时间继电器的选用1)根据控制电路中对延时触点的要求来选择延时方式，即通电延时型或断电延时型。2)根据延时准确度要求和延时时间长短要求来选择。3)根据使用场合、工作环境选择。三、热继电器图1-23热继电器的结构示意图1—推杆2—主双金属片3—加热元件4—导板5—补偿双金属片6—静触点7—动合静触点8—复位螺钉9—动触点10—按钮11—调节旋钮12—支撑件13—压簧第四节继电器1)热继电器结构形式的选择：星形联结的电动机可选用两相或三相结构热继电器；三角形联结的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器。2)根据被保护电动机的实际起动时间选取6倍额定电流下具有相应可返回时间的热继电器。3)热元件额定电流的选取，一般可按下式来选取四、速度继电器124.tif第四节继电器1Z25.tif第四节继电器图1-26速度继电器的图形符号、文字符号a)转子b)动合触点c)动断触点第四节继电器1.电磁式继电器与电磁式接触器同是用来通断电路的，它们有何不同？2.电动机起动电流很大，起动时热继电器会不会动作？为什么？3.能否用过电流继电器作为电动机的过载保护？4.交流过电流继电器的电磁机构(铁心)有没有必要装短路环，为什么？第五节主令电器一、按钮1Z27.tif第五节主令电器1Z28.tif第五节主令电器二、行程开关1.直动式行程开关图1-29直动式行程开关a)外形图b)结构图1—动触点2—静触点3—推杆2.微动开关第五节主令电器3.转动式行程开关130.tif第五节主令电器1Z31.tif第五节主令电器图1-32行程开关的图形符号和文字符号a)动合触点b)动断触点c)复式触点第五节主令电器图1-33LJ2型接近开关电路原理图三、万能转换开关第五节主令电器图1-34接近开关的图形符号及文字符号a)动合触点b)动断触点4.接近开关第五节主令电器1Z35.tif第五节主令电器136.tif第六节熔断器一、熔断器的结构和保护特性图1-37熔断器的保护特性曲线第六节熔断器(1)插入式熔断器如图1-38所示，是一种最常用、结构最简单的熔断器，常用于低压分支电路的短路保护。(2)螺旋式熔断器如图1-39所示，熔体上的上端盖有一熔断指示器，一旦熔体熔断，指示器马上弹出，可透过瓷帽上的玻璃孔观察到，它常用于机床电器控制设备中。1Z38.tif二、常用熔断器第六节熔断器1Z39.tif第六节熔断器(3)无填料密闭管式熔断器如图1-40所示，常用于低压电力网或成套配电设备中。140.tif第六节熔断器1Z41.tif(4)有填料封闭管式熔断器如图1-41所示，第六节熔断器绝缘管内装有石英砂作填料，用来冷却和熄灭电弧，常用于大容量的电力网或配电设备中。(5)快速熔断器主要用于半导体器件或整流装置的短路保护。(6)自复熔断器是一种新型熔断器，以金属钠作熔体，其熔点低、易汽化。三、熔断器的选择(1)熔断器类型选择(2)熔断器额定电压的选择(3)熔断器额定电流的选择(4)熔体额定电流的选择1)用于电炉、照明等电阻性负载的短路保护，熔体的额定电流等于或稍大于电路的工作电流。第六节熔断器2)保护单台电动机时，考虑到电动机受起动电流的冲击，熔断器的额定电流应按下式计算，即图1-42熔断器的图形符号和文字符号第六节熔断器3)保护多台电动机，熔断器的额定电流可按下式计算，即4)熔体极限分断能力的选择必须大于电路中可能出现的最大故障电流。1.熔断器的额定电流、熔体的额定电流和熔体的极限分断电流三者有何区别？2.瓷插式熔断器有何特点？常用于哪些场合？3.某台笼型异步电动机的额定电流为14.8A，其主电路应选用熔断器三种型号RL1—15、RL1—60、RL1—100中的哪一种？为什么？4.既然在电动机的主电路中装有熔断器，为什么还要装热继电器？装有热继电器是否就可以不装熔断器？为什么？第七节断路器一、断路器1.结构和工作原理图1-43断路器工作原理1、9—弹簧2—触点3—锁键4—搭钩5—轴6—过电流脱扣器7—杠杆8、10—衔铁11—欠电压脱扣器12—双金属片13—电阻丝第七节断路器2.类型、主要技术参数和选用1)断路器的额定电压和额定电流应大于或等于线路、设备的正常工作电压和工作电流。2)断路器的极限通断能力大于或等于电路最大短路电流。3)欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压。4)过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电