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1、PLC原理及应用,机电学院,2,考核方法及要求,考核方式： 总成绩=（平时考核+实验成绩）30%+闭卷考试成绩70% 平时考核=出勤+作业+课堂笔记,3,第一章 工厂电气控制基础,第1讲 常用低压电器基本概念 讲解内容： 1 常用低压电器元件 1.1 电器的基本知识 1.2 常用低压电器 2.配电电器 学习说明 ： 本讲是学习电气控制的基础。重点掌握： 1.基本的起、保、停继电-接触器控制及组成该线路器件:接触器和按钮。 2.自动控制开关：行程开关、接近开关；各种继电器(热继电器、时间继电器、速度继电器等）。 3.人力操作的控制开关类电器：包括控制按钮、各类手动开关、脚踏开关、转换开关和主令控
2、制器等。 4.执行和显示电器:电磁铁、电磁阀、电磁制动器、显示电器这里主要指指示灯。 5.开关和保护器件：刀开关、隔离器和隔离开关、熔断器、低压断路器。,4,常用低压电器,1.1 电器的基本知识 一、定义 电器： 是接通和断开电路或调节、控制和保护电路及电气设备用的电工器具。 电器控制系统： 完成由控制电器组成的自动控制系统，称为继电器接触器控制系统。 电器的用途广泛，功能多样，种类繁多，结构各异。下面是几种常用的电器分类。,5,二、电器的分类 1按工作电压等级分类 （1）高压电器 用于交流电压1200V、直流电压1500V及以上电路中的电器。例如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。 （2
3、）低压电器 用于交流50Hz(或60Hz)，额定电压为1200V以下；直流额定电压1500V及以下的电路中的电器。例如接触器、继电器等。 2按动作原理分类 （1）手动电器 用手或依靠机械力进行操作的电器，如手动开关、控制按钮、行程开关等主令电器。 （2）自动电器 借助于电磁力或某个物理量的变化自动进行操作的电器，如接触器、各种类型的继电器、电磁阀等。,6,3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、继电器、电动机起动器等。 （2）主令电器 用于自动控制系统中发送动作指令的电器，例如按钮、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，如
4、熔断器、热继电器、各种保护继电器、避雷器等。 （4）执行电器 指用于完成某种动作或传动功能的电器，如电磁铁、电磁离合器等。 （5）配电电器 用于电能的输送和分配的电器，例如高压断路器、隔离开关、刀开关、自动空气开关等。 4按工作原理分类 （1）电磁式电器 依据电磁感应原理来工作，如接触器、各种类型的电磁式继电器等。 （2）非电量控制电器 依靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器，如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、温度继电器等。,7,三、电器的作用 作用： 低压电器能够依据操作信号或外界现场信号的要求，自动或手动改变电路的状态、参数，实现对电路或被控对象的控制、保护、测量、指示、调节、转换
5、。 注意： 对低压配电电器，要求是灭弧能力强、分断能力好，热稳定性能好、限流准确等。 对低压控制电器，则要求其动作可靠、操作频率高、寿命长并具有一定的负载能力。,8,1.2 常用低压电器 电磁式低压电器 电磁式电器构成：电磁机构+执行机构+灭弧装置 （一）电磁机构 1.结构：固定铁心，衔铁，电磁线圈 。 2.原理：电磁线圈通电后，电磁吸力大于弹性力，使衔铁闭合。,9,在衔铁吸合过程中，其吸力特性必须始终处于反力特性上方，即吸力要大于反力； 反之衔铁释放时，吸力特性必须位于反力特性下方，即反力要大于吸力（此时的吸力是由剩磁产生的）。 在吸合过程中还须注意吸力特性位于反力特性上方不能太高，否则,会
6、影响到电磁机构寿命。对于可靠性高或频繁动作的控制系统采用直流电磁机构，而不采用交流电磁机构的原因.,图1-2 吸力特性与反力特性的配合 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,吸力特性与反力特性的配合： 吸力特性：是指电磁吸力随衔铁与铁芯间气隙变化的关系曲线。 反力特性：是指反作用力Fr与气隙的关系曲线,10,（二）执行机构 组成：一般由触点及复位弹簧组成。 触点是电器的执行机构，它在衔铁的带动下起接通和分断电路的作用。 （三）灭弧装置 电弧：当断路器或接触器触点切断电路时，如电路中电压超过10-20V和电流超过80-100mA，在拉开的两个触点之间将出现强烈火花，这实际上是一
7、种气体放电的现象，通常称为“电弧”；电弧分交流电弧（交流电弧存在交流过零点，电弧易熄灭）和直流电弧。 灭弧装置：用于熄灭触头分断负载电流时产生的电弧。,11,接触器的功能作用： 1.自动接通或断开大电流电路的电器。它可以频繁地接通或分断交直流电路，并可实现远距离控制。 2.具有低电压释放保护功能，接触器具有控制容量大、过载能力强、寿命长、设备简单经济等特点，是电力拖动自动控制线路中使用最广泛的电器元件。 控制对象： 其主要控制对象是电动机，也可用于电热设备、电焊机、电容器组等其它负载。 接触器的分类： 接触器可分为交流接触器和直流接触器两大类。,一、接触器,12,1-动触桥 2-静触点 3-衔
8、铁 4-缓冲弹簧 5-电磁线圈 6-静铁心 7-垫毡 8-触点弹簧 9-灭弧罩 10-触点压力簧片,一）交流接触器,1结构,触头系统：主触头、辅助触头 常开触头（动合触头） 常闭触头（动断触头） 电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧 灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧,13,14,2工作原理,线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合； 线圈电压消失，触头恢复常态。 为防止铁心振动，需加短路环。,15,用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。 结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。 工作原理：与交流接触器基本相同。,二）直流接触器,16,三）接触器的符号,17,四）接触器
9、的主要技术指标,18,根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型； 接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压； 吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级一致； 额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。,四）接触器的使用选择原则,19,作用：根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力装置的自动电器。（控制、放大、联锁、保护和调节作用） 分类： 按用途分 ：控制和保护继电器（热继电器） 按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式 按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力 按动作时间分：瞬时、延时继电器 特点：额定电流不大于5A,二、继电器,20,一）
10、电流继电器,特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。 分类：过电流继电器、欠电流继电器,过流电流继电器,欠流电流继电器,21,特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细 分类：过电压继电器和欠电压继电器 结构原理：与电流继电器类似,二）电压继电器,22,中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量。另外其触头的额定电流较大。,三）中间继电器,23,作用：电动机的过载保护,利用双金属片受热弯曲去推动杠杆使触头动作,利用电阻值随温度变化而变化的特性制成,利用过载电流发热使易熔合金熔化而使继电器动作,四）热继电器,型式：双金属片式
11、,热敏电阻式,易熔合金式,结构：由发热元件、双金属 片和触头及动作机构 等部分组成 。,24,四）热继电器（续）,双金属片式热继电器原理示意图,25,四）热继电器（续）,26,使用与选择,使用：作为电动机的过载保护，注意与熔断器的配合。 选择：eRed eR：热继电器热元件的额定电流； ed：电动机的额定电流。,四）热继电器（续）,27,作用：按整定时间长短通断电路 分类： 按构成原理分：电磁式 电动式 空气阻尼式 晶体管式 数字式 按延时方式分：通电延时型 断电延时型,五）时间继电器,28,(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h),(a) 线圈一般符号 (b) 通电延时
12、线圈 (c) 断电延时线圈 (d) 通电延时闭合动合（常开）触点 (e) 通电延时断开动断（常闭）触点 （f）断电延时断开动合（常开）触点 （g）断电延时闭合动断（常闭）触点（h）瞬动触点,五）时间继电器（续）,符号,29,五）时间继电器（续）,30,五）时间继电器（续）,31,作用：根据速度的大小通断电路 结构：定子、转子和触头 原理：与异步电动机类似 参数：动作转速：120rpm 复位转速：100rpm,六）速度继电器,32,定子-由硅钢片迭成笼型空心圆环套在转子上，装有鼠笼型短路绕组。,符号,六）速度继电器（续）,转子-圆柱形永久磁铁，与电动机同轴连接。,33,六）速度继电器（续）,34
13、,压力继电器,光电继电器,温度继电器,七）其它继电器,35,作用：发送控制命令或信号的电器 分类：控制按钮 万能转换开关 主令控制器 行程开关 接近开关,三、主令电器,36,控制按钮,37,万能转换开关,38,主令控制器,39,行程开关,40,图 滚轮式行程开关 a)外形图 b)原理图 1-滚轮 2-上转臂 3、5、11-弹簧 4-套架 6、9-压板 7-触点 8-触点推杆 10-小滑轮,图 微动行程开关原理图 1-推杆 2-弯形片状弹簧 3-常开触点 4-常闭触点 5-恢复弹簧,41,滚轮式行程开关,42,微动行程开关,43,配电电器,一、刀开关 作用：隔离电源，不频繁通断电路 1.开关板用
14、刀开关（不带熔断器式刀开关） 作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。 结构图和符号 ：,44,2.带熔断器式刀开关用作电源开关、隔离开关和应急开关，并作电路保护用。,45,3.负荷开关 用途：作不频繁带负荷操作和短路保护用。,46,功能： 低压断路器也称为自动空气开关，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。 低压断路器具有多种保护功能(过载、短路、欠电压保护等)、动作值可调、分断能力高、操作方便、安全等优点，所以目前被广泛应用。 特点：操
15、作安全，分断能力较高。 分类：框架式（万能式）和塑壳式（装置式） 结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。,二、低压断路器,47,48,塑壳式低压断路器原理图,1主触头 2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4分励脱扣器 5热脱扣器 6失压脱扣器 7按钮,线路短路或严重过载保护,远距离跳闸，对电路不起保护作用,线路过载保护,电动机的失压保护,49,低压断路器工作原理图,50,作用：短路和严重过载保护 应用：串接于被保护电路的首端 优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻 分类：,三、熔断器,51,瓷插式熔断器,螺旋式熔断器,52,有填料式熔断器,无填料密封式熔断器,53,快速熔断器,自恢复熔
16、断器,54,l-1交流接触器在衔铁吸合前的瞬间，为什么在线圈中产生很大的冲击电流?直流接触器会不会出现这种现象?为什么? l-2交流电磁线圈误接入直流电源，直流电磁线圈误接入交流电源，会发生什么问题?为什么? l-3在接触器标淮中规定其适用工作制有什么意义? l-4交流接触器在运行中有时在线圈断电后，衔铁仍掉不下来，电动机不能停止，这时应如何处理?故障原因在哪里?应如何排除? l-5继电器和接触器有何区别? l-6电压、电流继电器各在电路中起什么作用?它们的线圈和触点各接于什么电路中?如何调节电压(电流)继电器的返回系数?,习题与思考题,55,l-8电动机的起动电流很大，当电动机起动时，热继电器会不会动作?为什么? l-9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? 1-10分析感应式速度继电器的工作原理，它在线路中起何作用? 1-11在交流电动机的主电路
