电气控制技术的发展概况

电气控制与PLC原理及应用（第2版）绪论电气控制技术的发展概况本课程的性质与任务（1）熟悉常用控制电器的结构原理、用途，具有合理选择、使用主要控制电器的能力。（2）熟练掌握继电接触器控制线路的基本环节，具有阅读和分析电气控制线路的工作原理的能力。（3）熟悉典型设备的电气控制系统，具有从事电气设备安装、调试、维修和管理等知识。（4）掌握PLC的基本基本结构和工作原理，能够根据工艺过程和控制要求进行简单的PLC控制系统的硬件设计和安装调试。（5）熟悉PLC的内部元器件的结构与功能，掌握PLC的指令系统与编程应用，提高PLC控制系统程序的设计能力与技巧，增强实际控制系统的设计与调试能力。（6）了解PLC的网络和通信原理。电气控制与PLC原理及应用（第2版）第1章常用低压电器内容提要：本章主要讲述了接触器、继电器、熔断器、低压断路器、低压隔离器、主令器、电磁阀等低压电器的用途、基本结构、工作原理及其主要参数和图形符号。学习要求：掌握常用低压电器的工作原理，图形符号及用途。了解各低压电器的技术参数，以便正确选取电器。随着电器技术不断发展，为提高系统的可靠性，应尽量选用新型的电器元件。电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.1概述1.1.1电器的定义电器是根据外界特定的信号和要求，自动或手动接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的电气设备。电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.1概述1.1.2常用低压电器分类由于低压电器的职能、品种和规格的多样化，工作原理也各异，因而有不同的分类方法。根据其与使用系统间的关系，习惯上按用途可分为以下几类：1．低压配电电器2．低压控制电器3．低压主令器4．低压保护电器5．低压执行电器电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.1概述1.1.3低压电器发展概况自建国以来……；改革开放以后……；当前……；总之，低压电器正向高性能、高可靠性、多功能、小型化、使用方便等方向发展。电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.2低压电器的电磁机构及执行机构1.2.1电磁机构电磁机构的作用是将电磁能转换成为机械能并带动触点的闭合或断开，完成通断电路的控制作用。图1.1直动式电磁机构电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.2低压电器的电磁机构及执行机构1.2.1电磁机构图1.2拍合式电磁机构电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.2低压电器的电磁机构及执行机构1.2.2触点系统触点的作用是接通或分断电路，因此，要求触点具有良好的接触性能和导电性能，电流容量较小的电器，其触点通常采用银质材料。图1.3触点结构形式电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.2低压电器的电磁机构及执行机构1.2.3灭弧系统低压控制电器常用的灭弧方法有以下几种：1．电动力吹弧2．磁吹灭弧图1.4电动力灭弧示意图图1.5磁吹灭弧示意图电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.2低压电器的电磁机构及执行机构3．栅片灭弧图1.6栅片灭弧示意图电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.3接触器接触器是一种自动的电磁式电器，适用于远距离频繁接通或断开交直流主电路及大容量控制电路。其主要控制对象是电动机，也可用于控制其他负载，如电焊机、电容器、电阻炉等。它不仅能实现远距离自动操作和欠电压释放保护及零电压保护功能，而且控制容量大，工作可靠，操作频率高，使用寿命长。常用的接触器分为交流接触器和直流接触器两类。电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.3接触器1.3.1接触器结构和工作原理图1.7CJ20交流接触器结构示意图图1.7为交流接触器结构示意图，交流接触器由以下四部分组成。1．电磁机构2．触点系统3．灭弧系统4．其他部分电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.3接触器接触器的图形符号如图1.8所示，文字符号为KM图1.8接触器图形符号电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.3接触器1.3.2接触器的型号及主要技术参数1．型号含义：交流接触器型号的含义如下：电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.3接触器1.3.2接触器的型号及主要技术参数1．型号含义：直流接触器型号的含义如下：电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.3接触器1.3.2接触器的型号及主要技术参数2．主要技术参数（1）额定电压：（2）额定电流：（3）线圈额定电压：（4）接通和分断能力：（5）机械寿命和电寿命：（6）操作频率：电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.3接触器1.3.2接触器的型号及主要技术参数3．接触器的选用应根据以下原则选用接触器：（1）根据被接通或分断的电流种类选择接触器的类型。（2）根据被控电路中电流大小和使用类别选择接触器的额定电流。（3）根据被控电路电压等级选择接触器的额定电压。（4）根据控制电路的电压等级选择接触器线圈的额定电压。电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.4继电器1.4.1电流继电器和电压继电器1．电流继电器：根据线圈中电流的大小而接通和断开电路的继电器称为电流继电器图1.9为过电流、欠电流继电器图形符号，其文字符号为KA电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.4继电器1.4.1电流继电器和电压继电器2．电压继电器：电压继电器检测对象为线圈两端的电压变化信号图1.9过电流、欠电流继电器图形符号图1.10电压继电器图形符号电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.4继电器1.4.2中间继电器中间继电器在控制电路中主要用来传递信号、扩大信号功率以及将一个输入信号变换成多个输出信号等JZ15系列中间继电器型号含义如下：图1.11中间继电器图形符号电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.4继电器1.4.3热继电器1．热继电器结构及工作原理图1.12热继电器工作原理示意图电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.4继电器1.4.3热继电器热继电器的文字符号为FR，图形符号如图1.13所示图1.13热继电器图形符号1．热继电器结构及工作原理电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.4继电器1.4.3热继电器2．热继电器型号及主要参数热继电器的型号及含义如下：电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.4继电器1.4.3热继电器2．热继电器型号及主要参数其主要参数如下：（1）热继电器额定电流：热继电器中可以安装的热元件的最大整定电流值。（2）热元件额定电流：热元件整定电流调节范围的最大值。（3）整定电流：热元件能够长期通过而不致引起热继电器动作的最大电流值。通常热继电器的整定电流与电动机的额定电流相当，一般取（95%～105%）额定电流。电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.4继电器1.4.4时间继电器从得到输入信号（线圈的通电或断电）开始，经过一定的延时后才输出信号（触点的闭合或断开）的继电器，称为时间继电器。•时间继电器延时方式有两种：通电延时、断电延时•常用的时间继电器主要有电磁式、电动式、空气阻尼式、晶体管式等•常用的时间继电器主要有电磁式、电动式、空气阻尼式、晶体管式等电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.4继电器1.4.4时间继电器图1.14JS7-A系列时间继电器电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.4继电器1.4.4时间继电器时间继电器的图形符号如图1.15所示，文字符号为KT。图1.15时间继电器图形及文字符号电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.4继电器1.4.5速度继电器速度继电器是当转速达到规定值时动作的继电器，其作用是与接触器配合实现对电动机的制动，所以又称为反制动继电器图1.16速度继电器的结构原理图图1.17速度继电器图形符号电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.4继电器1.4.6液位继电器有些锅炉和水柜需根据液位的高低变化来控制水泵电动机的启停，这一控制可由液位继电器来完成图1.18JYF-02液位继电器电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.4继电器1.4.7干簧继电器干簧继电器由于其结构小巧，动作迅速，工作稳定，灵敏度高等优点，近年来得到广泛的应用图1.19干簧继电器的结构原理电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.4继电器1.4.7干簧继电器干簧继电器特点如下：（1）接触点与空气隔绝，可有效地防止老化和污染，也不会因触点产生火花而引起附近易燃物的燃烧。（2）触点采用金、钯的合金镀层，接触电阻稳定，寿命长，为100万～1000万次。（3）动作速度快，为1～3ms，比一般继电器快5～10倍。（4）与永久磁铁配合使用方便，灵活。可与晶体管配套使用。（5）承受电压低，通常不超过250V。电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.4继电器1.4.8固态继电器固态继电器SOLIDSTATERELAYS，简写成“SSR”是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关器件，利用电子元件的开关特性，可达到无触点、无火花接通和断开的目的，因此又称为“无触点开关”。图1.20固态继电器原理框图电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.5熔断器1.5.1熔断器型号及主要性能参数1．熔断器型号的含义电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.5熔断器1.5.2熔断器的分类2．主要性能参数（1）额定电压：（2）额定电流：（3）极限分断电流：（4）时间-电流特性：图1.22熔断器的时间-电流特性电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.6低压断路器1.6.1低压断路器结构及工作原理低压断路器由操作机构、触点、保护装置（各种脱扣器）、灭弧系统等组成。低压断路器工作原理如图1.23所示。图1.23低压断路器的工作原理示意图图1.24低压断路器的图形符号电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.6低压断路器1.6.2低压断路器类型及主要参数1．低压断路器分类（1）万能式断路器（2）塑料外壳式断路器（3）模块化小型断路器（4）智能化断路器图1.25智能化断路器原理框图电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.7低压隔离器1.7.1刀开关刀开关是一种手动配电电器，主要用来手动接通或断开交、直流电路，通常只作为隔离开关使用，也可用于不频繁地接通与分断额定电流以下的负载，如小容量电动机、电阻炉等图1.26刀开关的图形符号电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.7低压隔离器1.7.2组合开关组合开关是一种多触点、多位置式、可控制多个回路的电器。一般用于电气设备中非频繁地通断电路、换接电源和负载，测量三相电压以及控制小容量电动机图1.27HZ10组合开关结构图1.28组合开关的图形符号电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.8.1按钮按钮是一种手动且可以自动复位的主令电器，其结构简单，使用广泛，在控制电路中用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器等1.8主令器图1.29控制按钮结构示意图图1.30控制按钮的图形符号电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.8主令器1.8.2行程开关与接近开关1．行程开关依照生产机械的行程发出命令以控制其运行方向或行程长短的主令电器，称为行程开关。若将行程开关安装于生产机械行程终点处，以限制其行程，则称为限位开关或终点开关图1.31行程开关的图形符号电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.8主令器1.8.2行程开关与接近开关2．接近开关接近开关又称无触点行程开关，是当运动的金属与开关接近到一定距离时发出接近信号，以不直接接触方式进行控制图1.32LJ2系列电子式接近开关原理图电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.8主令器1.8.2行程开关与接近开关接近开关的图形符号及文字符号如图1.33所示图1.33接近开关的图形符号2．接近开关电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.8主令器1.8.3转换开关转换开关是一种多挡位、多触点、能够控制多回路的主令器图1.34LW12系列转换开关一层结构示意图图1.35转换开关的图形符号电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.9常用液压传动元件与系统1.9.1动力元件与执行元件1．液压泵的工作原理与图形符号图1.36液压泵的图形符号电气控制与PLC原理及应用（第2版）1.9常用液压传动元件与系统1.9.1动力元件与执行元件2．液压马达和液压缸图1.37液压马达的符号图1