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1、 电气控制元器件的认识与应用 信息科学与工程工程学院 本次实验我们主要学习电气控制回路中常用的一些电气元件，通过了解它们在回路中的作用，元件结构，工作原理来掌握它们平时运行的情况。一、 电阻 电阻是所有电路中使用最多的元件之一，通常用符号“R”表示。在物理学中，用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件。因为物质对电流产生的阻碍作用，所以称其该作用下的电阻物质。电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。 电阻元件的电阻值大小一般与温度，材料，长度，还有横截面积有关，衡量电阻受温度影响大小的物
2、理量是温度系数，其定义为温度每升高1时电阻值发生变化的百分数。电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压、分流的作用。对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。l 计算公式电阻元件的电阻值大小一般与温度有关，还与导体长度、横截面积、材料有关。在温度一定的情况下，有公式R= *L/S其中的就是电阻率，L为材料的长度，单位为m，S为面积，单位为平方米。l 单位导体的电阻通常用字母R表示，电阻的单位是欧姆（ohm），简称欧，符号是，1=1V/A。比较大的单位有千欧（k）、兆欧（M）。 1T=1000G；1G=1000M；1M=1000K；1
3、K=1000。l 阻值标式 色环法 所谓色环法既是用不同颜色的色标来表示电阻参数。色环电阻有4个色环的，也有5个色环的，各个色环所代表的意义如下。 读取色环电阻的参数，首先要判断读数的方向。一般来说，表示公差的色环离开其他几个色环较远并且较宽一些。判断好方向后，就可以从左向右读数。 数字法由于贴片电阻比较小，很少被标上阻值，即使有，一般也采用数字法，即： 101表示10*101即100欧的电阻； 102表示10*102即1K的电阻； 103表示10*103即10K的电阻； 104表示10*104即100K的电阻； 503表示50*103即50K的电阻； 二、电容 电容（或称电容量）是表现电容器
4、容纳电荷本领的物理量。 电容从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质，可能电荷会永久存在，这是它的特征，它的用途较广，它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、滤波、补偿、充放电、储能、隔直流等电路中。 在电路学里，给定电势差，电容器储存电荷的能力，称为电容（capacitance），标记为C。采用国际单位制，电容的单位是法拉（farad），标记为F。 C=S/d=S/4kd（真空）=Q/U 在国际单位制里，电容的单位是法拉，简称法， 符号是F，由于法拉这个单位太大，所以常用的电容单位有毫法（mF）、微法（F）、纳法（nF）和皮法（pF）等，换算关系是：
5、 1法拉（F）= 1000毫法（mF）=1000000微法（F） 1微法（F）= 1000纳法（nF）= 1000000皮法（pF）在电子线路中，电容用来通过交流而阻隔直流，也用来存储和释放电荷以充当滤波器，平滑输出脉动信号。 命名国产电容器的型号一般由四部分组成 （不适用于压敏、可变、真空电容器）。依次分别代表名称、材料、分类和序号。 第一部分：名称，用字母表示，电容器用C； 第二部分：材料，用字母表示； 第三部分：分类，一般用数字表示，个别用字母表示； 第四部分：序号，用数字表示。 主要种类电解电容、陶瓷电容器。三、 电感电感是闭合回路的一种属性，即当通过闭合回路的电流改变时，会出现电动势
6、来抵抗电流的改变。这种电感称为自感（self-inductance），是闭合回路自己本身的属性。假设一个闭合回路的电流改变，由于感应作用而产生电动势于另外一个闭合回路，这种电感称为互感（mutual inductance）。l 基本结构 电感可由电导材料盘绕磁芯制成，典型的如铜线， 也可把磁芯去掉或者用铁磁性材料代替。比空气的磁导率高的芯材料可以把磁场更紧密的约束在电感元件周围，因而增大了电感。电感有很多种，大多以外层瓷釉线圈（enamel coated wire ）环绕铁素体（ferrite）线轴制成，而有些防护电感把线圈完全置于铁素体内。一些电感元件的芯可以调节。由此可以改变电感大小。小电
7、感能直接蚀刻在PCB板上，用一种铺设螺旋轨迹的方法。小值电感也可用以制造晶体管同样的工艺制造在集成电路中。在这些应用中，铝互连线被经常用做传导材料。不管用何种方法，基于实际的约束应用最多的还是一种叫做“旋转子”的电路，它用一个电容和主动元件表现出与电感元件相同的特性。用于隔高频的电感元件经常用一根穿过磁柱或磁珠的金属丝构成。l 电感特性电感是衡量线圈产生电磁感应能力的物理量。当线圈通入非稳态电流时，周围就会产生变化的磁场。通入线圈的功率越大，激励出来的磁场强度越高，反之则小（磁感应强度达到饱和之前）。 通过公式L=Ae*N2/ l进行分析。L表示电感量、表示磁心的磁导率、Ae表示磁心的截面积、
8、N表示线圈的匝数、lm表示磁心的磁路长度。l 电感作用电生磁、磁生电，两者相辅相成，总是随同显示。 当一根导线中拥有恒定电流流过时，总会在导线四周激起恒定的磁场。当把这根导线都弯曲成为螺旋线圈时，应用电磁感应定律，就能断定，螺旋线圈中发生了磁场。将这个螺旋线圈放在某个电流回路中，当这个回路中的直流电变化时（如从小到大或许相反），电感中的磁场也应该会发生变化，变化的磁场会带来变化的“新电流”，由电磁感应定律，这个“新电流”一定和原来的直流电方向相反，从而在短时刻内关于直流电的变化构成一定的抵抗力。只是，一旦变化完成，电流稳固上去，磁场也不再变化，便不再有任何障碍发生。 从上面的过程来看，电感器的
9、核心作用是阻止电流的变化。比如电流由小到大过程中，电感器都存在一种“滞后”作用，它能在一定时间内抵御这种变化。从另一个角度来说，正因为电感器拥有储存一定能量的作用，因此它才能在变化来临时试图维持原状，但需要说明的是，当能量耗尽后，则只能随波逐流。 电感的“通直阻交”特性，让其在电路中能够发挥巨大的作用。在板卡中，电感多被用在储能、滤波、延迟和振荡等几个方面，是保障板卡稳定、安全运行的重要元件。 四、断路器l 断路器的作用 低压断路器又叫自动空气开关，既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压过载和短路保护的电器。 可用来分配电能，不频繁地启动异步电机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重
10、的过载或短路及欠电压等故障时能自动切断电路。l 断路器符号和型号文字符号：QF图形符号：型号：主要有DZ15、DZ20、DZ47系列五、交流接触器l 交流接触器的结构和工作原理: 电磁机构：由线圈、动铁心（衔铁）和静铁心组成 触头系统：由主触头和辅助触头组成。主触头用于通断主电路，辅助触头用于控制电路中。l 交流接触器符号文字符号：KM 图形符号： 线圈 主触头 辅助常开触头 辅助常闭触头六、热继电器l 热继电器的用途和工作原理：热继电器是利用电流通过元件所产生的热效应原理而反时限动作的继电器，主要用于电动机的过载保护及其它电气设备发热状态的控制，有些型号的热继电器还具有断相及电流不平衡运行的
11、保护。l 热继电器符号 文字符号：FR 图形符号： 热元件 常开触头 常闭触头7、 中间继电器l 中间继电器的结构和工作原理 中间继电器的原理是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大（即增大触头容量）的继电器。其实质是电压继电器，但它的触头数量较多（可达8对），触头容量较大（510A）、动作灵敏。l 中间继电器符号 文字符号：KA 图形符号： 吸引线圈 常开触头 常闭触头8、 按钮l 按钮的使用： （1）选择时应根据所需的触头数、使用的场所及颜色来确定。常用的LA18,LA19,LA20系列按钮开关，适用AC500V, DC440V,额定电流5A，控制功率为AC300W,DC70W的控制回
12、路中。 （2）按钮颜色要求： “停止”和“急停”按钮必须是红色。当按下红色按钮时，必须使设备停止工作或断电。 “起动”按钮的颜色是绿色。 “起动” 与“停止”交替动作的按钮必须是黑色、白色或灰色，不得用红色和绿色。 “点动”按钮必须是黑色。 “复位”(如保护继电器的复位按钮)必须是蓝色。当复位按钮还有停止的作用时，则必须是红色。l 按钮使用示意图 l 按钮符号 文字符号：SB 图形符号： 常开按钮 常闭按钮 复合按钮9、 转换开关l 转换开关基本结构与用途 由操作机构、面板、手柄及数个触头座等主要部件组成。转换开关可作为电路控制开关、测试设备开关、电动机控制开关和主令控制开关，及电焊机用转换开
13、关等。转换开关一般应用于交流50HZ，电压至380V及以下，直流电压220V及以下电路中转换电气控制线路和电气测量仪表。例如常用LW5/YH2/2型转换开关常用于转换测量三相电压使用。l 转换开关符号文字符号：SA图形符号：10、 指示灯l 指示灯的作用： 红绿指示灯的作用有三：一是指示电气设备的运行与停止状态；二是监视控制电路的电源是否正常；三是利用红灯监视跳闸回路是否正常，用绿灯监视合闸回路是否正常。l 指示灯符号文字符号：PG图形符号：11、 点动控制线路在生产实践中，有的生产机械需要点动控制，有的生产机械既需要按常规工作，又需要点动控制。图2-4为能实现点动的几种控制线路。（a） 所示的是最基本的点动控制。启动按钮SF1没有并联接触器QA1的自锁触点，按下SF1，QA1线圈通电，电动机启动运行；松开SF1，QA1线圈又断电释放，电动机停止运转。（b） 所示
