第1章常用低压控制电器

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1、电器控制与PLC应用,授课：,电器控制与PLC应用,主要内容: 第1章 常用低压控制电器（6） 第2章 电器控制线路的基本原则和基本环节（8） 第3章 可编程控制器基础 （6） 第4章 S7-200PLC的系统配置（4） 第5章 S7-200PLC的指令系统（14） 第8章 可编程控制器系统设计与应用（4） 实验(14),绪 论,一、本课程的性质和任务 性质：实践性较强的专业课 内容：一、电器控制 常用低压控制电器 电器控制线路的基本原则和基本环节 二、可编程控制器 S7-200 PLC的组成与原理 S7-200 PLC的指令系统与编程方法 STEP7-Micro/WIN编程软件的使用 S7-

2、200 PLC的工程实际应用（实验）,一、本课程的性质和任务,本课程的任务： 熟悉常用控制电器的结构原理、用途及型号，达到能正确使用和选用。 熟练掌握电气控制线路的基本环节，具有对一般电气 控制线路的独立分析能力。 熟悉PLC的组成、工作原理及硬件配置，达到能正确安装与操作S7-200。 熟练掌握S7-200的指令系统和STEP7-Micro/WIN编程软件，并进一步通过实验掌握S7-200在工程实际中的应用。,第一章 常用低压控制电器,常用低压电器的结构、工作原理、型号、选用、图形符号及文字符号等,1.1 概述,1.1.1 电器的定义及分类： 1）电器的定义 定义1：接通和断开电路或调节、控

3、制和保护电路及电气设备用的电工器具。 定义2：凡是自动或手动接通和断开电路，以及能实现对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换和调节目的的电气元件统称为电器。,分类： 1）按工作电压等级分 （1）低压电器 ：工作电压在交流1200V或直流1500V以下的电路内起通断、保护、控制或调节作用的电器。 （2）高压电器 ：工作电压高于交流1200V或直流1500V以上的各种电器。,1.1 概述,2）按动作原理分类 （1） 手动电器 ：人手操作发出动作指令的电器，如刀开关、按钮等； （2）自动电器：产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器，如接触器、继电器、电磁阀等。,1.1 概述,3）按用途分 （1）

4、控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器 ，如接触器、继电器、电动机启动器等； （2）配电电器：用于电能的输送和分配的电器 ，如高压断路器； （3）主令电器：用于自动控制系统中发送控制指令的电器，如按钮、转换开关等。,1.1 概述,3）按用途分 （4）保护电器： 用于保护电路及用电设备的电器 ，如熔断器、热继电器等； （5）执行电器：指用于完成各种动作或传动功能的电器，如电磁铁、电磁离合器。,1.1 概述,电力拖动：以电动机为原动力来拖动生产机械运行的拖动方式。 电力拖动的优点： （1）电能的输送简单经济。 （2）效率高、联接简便、损耗少、控制方便 。 （3）调节性能好。电动机的种类、形式多

5、样，可适应不同 的生产机械；且启动、制动、反向、调速等控制简便 （4）易于实现生产过程自动化。,1.1.2 电力拖动自动控制系统中常用的低压控制电器,1.1.2 电力拖动自动控制系统中常用的低压控制电器,1）接触器 2）继电器 3）熔断器 4）低压断路器 5）位置开关 6）按钮、刀开关,1.1.3 电气控制技术的发展,电气控制技术的发展过程 ： 1）继电接触器控制系统：有触点断续控制 2）计算机控制：如单片机 3）可编程序控制器（PLC）控制系统： 继电器控制计算机控制,1.1.3 电气控制技术的发展,电气控制技术的发展趋势： 控制方法上：由手动 自动 控制功能上：由简单 复杂 操作上： 由笨

6、重 轻巧 原理上： 由硬线控制 软线控制,1.2 接触器,接触器是电力拖动和自动控制系统中使用量大且面广的一种低压控制电器，用来频繁地接通和分断交直流主回路和大容量控制电路。主要控制对象是电动机，能实现远距离控制，并具有欠压保护及零压保护。,种类：交流接触器、直流接触器（主触头）,1.2 接触器,1.2 接触器,1.2 接触器,1.2.1 结构和工作原理,组成：电磁系统 、触头系统、灭弧装置 1电磁系统 电磁系统由动铁心（衔铁）、静铁心和电磁线圈组成。其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触头动作。,1.2.1 结构和工作原理,根据铁心形状和衔铁运动方式分：衔铁绕棱角转动拍合式、衔铁绕

7、轴转动拍合式和衔铁直线运动螺管式。 按铁心形状分：U形和E形。 按电磁线圈的种类分：直流线圈和交流线圈。,1.2.1 结构和工作原理,1.2.1 结构和工作原理,电磁吸力：,线圈通过交流电时，气隙磁感应强度按正弦规律变化，即 代入后得到 电磁吸力最大值 电磁吸力最大值,1.2.1 结构和工作原理,吸力特性 直流电磁机构：电磁吸力随气隙的减少而增加。 交流电磁机构：电磁吸力随气隙的减少而略有增加。 反力特性 弹簧反力小于吸力，但是吸力要适中。,1.2.1 结构和工作原理,2触头系统 包括主触头和辅助触头。 主触头用于通断主电路，允许通过较大的电流。,常开常闭触头的定义：电磁系统未通电动作前触头的

8、原始状态。,辅助触头用于通断控制电路，只能通过较小的电流。,触头的动作：通电时，常开触头闭合，常闭触头断开。断电时，常开触头先恢复断开，常闭触头后恢复闭合。,1.2.1 结构和工作原理,1.2.1 结构和工作原理,触头的结构形式：,点接触桥式,面接触桥式,线接触指形,有利于消除氧化膜,1.2.1 结构和工作原理,按结构形式：桥型触头和指形触头 按接触形式：点接触、线接触和面接触,1.2.1 结构和工作原理,3灭弧装置 1）产生：弧光放电，大电流、高电压。,2）危害： 烧蚀触头，减少寿命，降低可靠性。 使切断电路的时间延长，甚至造成弧光短路，引起火灾事故,3）灭弧方法：容量在10A以上的接触器都

9、有灭弧装置。 小容量的接触器，常采用双断口触头灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧等措施。 对于大容量的接触器，采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧。,一、交流接触器的结构,电动力灭弧,磁吹灭弧,窄缝灭弧,栅片灭弧,1.2.1 结构和工作原理,4）灭弧罩材料：耐弧陶土、石棉水泥、耐弧材料。 5）灭弧罩的作用： 1）引导电弧散发，防止相间短路。 2）使电弧与灭弧罩的绝缘壁接触，从而迅速冷却。 4. 接触器的工作原理（下页）,1,2,3,4,线圈未通电,1,2,3,4,380V,线圈通电后,1,2,3,4,380V,线圈通电后,1,2,3,4,线圈断电后,1,2,3,4,线圈断电后,1.2.1 结构

10、和工作原理,工作原理： 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，并带动触头动作：常闭触头断开，常开触头闭合，两者是联动的。当线圈断电后，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用想释放，使触头复原：常开触头断开，常闭触头闭合。,1.2.2 交、直流接触器的特点,1. 交流接触器 线圈通以交流电，主触头通、断交流主电路。 常采用灭弧罩和灭弧栅进行灭弧。 2. 直流接触器 线圈通以直流电，主触头通、断直流主电路。 常采用磁吹灭弧装置进行灭弧。,1.2.3 接触器的主要技术参数与选用原则,交流接触器,1.2.3 接触器的主要技术参数与选用原则,直流接触器,1.2.3 接触器的主要技

11、术参数与选用原则,接触器的主要技术参数 1.额定电压 接触器的额定电压是指主触头的额定电压，应等于负载的额定电压。 交流有380、660V、1140V。 直流有220、440V、660V 2额定电流 额定电流是指主触头的额定电流，应等于或大于负载的额定电流。 有5、10、20、40、60、100、150、250、400和 600A,1.2.3 接触器的主要技术参数与选用原则,3电磁线圈的额定电压 交流有：36、127、220和380V。 直流有：2448、110和220V 4. 触头数目：型号不同，数目不同。 5额定操作频率 ：每小时的接通次数。通常交流600次h、直流1200次 h,1.2.

12、3 接触器的主要技术参数与选用原则,选用原则： 1.接触器的类型选择 根据接触器所控制的负载性质来选择接触器的类型 2.额定电压的选择 接触器的额定电压应大于或等于负载回路的电压 3.额定电流的选挥 接触器的额定电流应大于或等于被控回路的额定电流。,1.2.3 接触器的主要技术参数与选用原则,4.电磁线圈的额定电压选择 吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的电压相一致。 5. 接触器的触头数量、种类选择 其触头数量和种类应满足主电路和控制线路的要求,接触器常见故障分析 1.触头过热 造成触头发热的主要原因有: 触头接触压力不足，触头表面接触不良； 触头表面被电弧灼伤烧毛等。 以上原因都会使触头接

13、触电阻过大，使触头过热。,1.2.4 接触器常见故障分析,1.2.4 接触器常见故障分析,2.触头磨损 触头磨损有两种： 一种是电气磨损，由触头间电弧或电火花的高温使触头金属气化和蒸发所造成， 另一种是机械磨损，由于触头闭合时的撞击，触头表面的相对滑动摩擦等造成。,1.2.4 接触器常见故障分析,3.线圈断电后触头不能复位 其原因有： 触头熔焊在一起； 铁心剩磁太大； 反作用弹簧弹力不足； 活动部分机械上被卡住； 铁心端面有油污等。 上述原因都会使线圈断电后衔铁不能释放，致使触头不能复位。,1.2.4 接触器常见故障分析,4.衔铁振动和噪声 产生振动和噪声的主要原因有： 短路环损坏或脱落； 衔

14、铁歪斜或铁心端面有锈蚀、尘垢，使动、静铁心接触不良； 反作用弹簧弹力太大； 活动部分机械上卡阻而使衔铁不能完全吸合等。,1.2.4 接触器常见故障分析,5.线圈过热或烧毁 线圈中流过的电流过大时，就会使线圈过热甚至烧毁。发生线圈电流过大的原因有以下几个方面： 线圈匝间短路，衔铁与铁心闭合后有间隙； 操作频繁，超过了允许操作频率； 外加电压高于线圈额定电压等。,1.2.5接触器的图形符号,接触器的图形符号,CJTI系列交流接触器,CJ12系列交流接触器,额定工作电压至380V、额定工作电流100A-600A的电力线路中,供冶金、轧钢企业起重机等的电气设备中,作远距离接通和分断电路,并作为交流电动

15、机频繁地起动、停止、反向和反接之用.,CJ20系列交流接触器,额定电压至660V或1140V;电流至630A的电力系统中接通和分断电路之用,并适用于频繁地起动及控制交流电动机,CJ24系列交流接触器,额定工作电压至660V,额定工作电流由100A-630A的电力系统中供冶金、轧钢及起重机等电气设备作为远距离频繁地接通、分断电路和起动、停止、反向及反接制电动机等之用.,CJ40系列交流接触器,额定电压至660V(部分规格至1140V)，电流至800A的电力系统中接通和分断电路，并与适当的热继电器或电子式保护装置组合成电动机起动器，以保护可能发生过载的电路,NCK2系列交流接触器,额定工作电压至6

16、60V，额定工作电流至40A, 多用于空调,1.3 继电器,作用：用于控制与保护电路或用于信号转换。当输入量变化到某一定值时，继电器动作，通断交直流小容量的控制回路。 输入信号： （1）电量：电流、电压等； （2）非电量：温度、速度、时间、压力等。 输出信号：触点的动作。,种类： 按用途可分为：控制用与保护继电器等。 按动作原理可分为：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器和电子式继电器等 按输入信号的性质分为：电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器 、速度继电器、压力继电器等,1.3 继电器,1.3 继电器,1.3.1 电磁式继电器,其结构及工作原理与接触器大体相同 不同之处： （1）继电器可以对各种输入量的变化作出反应，而接触器只有在一定的电压信号下动作。 （2）继电器是用于切换小电流的控制和保护电路；接触器