电器控制技术-1.

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1、 电 器 控 制 技 术 绪 论 从20世纪20年代起，机电控制系统采用 继电器、接触器和行程开关等控制电器，实 现对控制对象的起动、停止和调速等控制。 这种电器控制装置适用于动作比较简单、控 制规模较小的场合，它具有电路图直观、形 象、结构简单、价格低廉、维护方便、抗干 扰能力强等特点。因此目前仍广泛应用于各 类机床和其它机械设备中。 绪 论 继电接触控制装置的采用，可以方便地 实现生产过程自动化，还可以实现集中控制 和远程控制。缺点是：由于是固定接线形式 ，故在进行程序控制时，改变控制程序不方 便，灵活性差；采用有触点的开关动作，工 作频率低，触点易损坏，可靠性差，另外控 制速度慢，控制精

2、度也低。尽管如此，它仍 能在一定范围内满足机械设备自动控制的要 求。 绪 论 50年代，出现了二极管、晶体管、集成 电路等半导体逻辑元件，组成可靠性较高的 无触点逻辑控制装置。这种控制装置与继电 接触控制装置相比，具有体积小、可靠性高 、反应速度快、寿命长等优点。但由于其也 是采用固定接线，仍不能解决通用性和灵活 性差的问题。这种方法更适用于专机的专用 控制系统。 绪 论 60年代电子计算机的出现及其在工业控 制中的应用，大大提高了控制装置的通用性 和灵活性，而且它具有采样速度快和控制功 能强等优点。但对于开关量的自动控制，它 并不需要复杂的数学运算，而是要求编制程 序简单，使用维护方便。若采

3、用电子计算机 来完成，则存在“大材小用”和不经济等问题 。顺序控制器就是适应这样的需求而产生的 。 绪 论 顺序控制器是通过组合逻辑元件或编程 来实现继电接触控制线路功能的装置。它是 由继电器和半导体逻辑元件控制装置演变而 来的。其核心部分是一块二极管矩阵板，利 用二极管“门”电路构成顺序控制逻辑电路。 它与计数器集成元件组合构成矩阵式步进顺 序控制器。程序是用二极管插头在适当位置 插入矩阵插孔来进行设定的，更换二极管插 头的位置就能改变程序。 绪 论 顺序控制器的类型较多，它可以满足程 序经常改变的控制要求，而且编程容易，可 靠性高，使用和维护方便，使机床和机械设 备的控制系统具有较大的灵活

4、性和通用性。 但这种控制系统的输入/输出端数目往往受到 矩阵板本身结构的限制，而且抗干扰性差， 目前已较少应用。 绪 论 随着工业生产的迅速发展，机电控制系 统的规模在不断扩大，继电接触控制系统、 顺序控制系统等已满足不了机电控制系统飞 速发展的需求。特别是汽车工业，为了满足 市场的需求，汽车要不断更新，而当时汽车 制造业生产线的控制系统就是由继电接触控 制系统构成的，汽车每次改型都要将生产线 中的继电接触控制系统重新设计和安装。 绪 论 为了减少重新设计和安装继电接触控制 系统的经费和时间，1968年美国通用汽车公 司提出要研制新的控制系统以取代继电接触 控制系统，并公开招标。就在这种环境下

5、可 编程控制器（PLC）诞生了，从而改变了传 统的机电控制系统的控制方式，使机电控制 方法产生了质的飞跃。 绪 论 可编程控制器（PLC）的发展，在70年 代初期处于起步发展阶段。到了80年代，随 着微电子技术的发展，可编程控制器的发展 进入成熟期，不仅技术向大规模、高速度、 高性能发展，而且产品也走向系列化，应用 范围日趋扩大，成为一个新兴产业，产品和 销售量都不断在增加。 绪 论 PLC能广泛应用于机电控制的各个领域 ，与它具有的以下特点是分不开的： 1、功能齐全 绪 论 PLC能广泛应用于机电控制的各个领域 ，与它具有的以下特点是分不开的： 1、功能齐全 PLC的基本功能包括开关量输入/

6、输出，模拟 量输入/输出，特殊I/O功能、网络通信功能等。 具有满足各种控制要求的单元，可以构成各种复 杂的系统。 PLC的基本功能包括开关量输入/输出，模拟 量输入/输出，特殊I/O功能、网络通信功能等。 具有满足各种控制要求的单元，可以构成各种复 杂的系统。 绪 论 PLC能广泛应用于机电控制的各个领域 ，与它具有的以下特点是分不开的： 1、功能齐全 2、应用灵活 绪 论 PLC能广泛应用于机电控制的各个领域 ，与它具有的以下特点是分不开的： 1、功能齐全 2、应用灵活 一是，其标准的积木式硬 件结构，以及模块化的软件 设计，使得它不仅可以适应 大小不同、功能繁杂的控制 要求，而且可以适应

7、各种工 艺流程变更较多的场合。 绪 论 PLC能广泛应用于机电控制的各个领域 ，与它具有的以下特点是分不开的： 1、功能齐全 2、应用灵活 二是，PLC的安装和现 场接线简便，可按积木方 式扩充和删减其系统规模 。由于它的控制功能是通 过软件完成的，因此允许 设计人员在没有购买硬件 设备之前就进行“软接线 ”工作，从而缩短了整个 设计、生产、调试周期， 研制经费相对来说也少了 。 绪 论 PLC能广泛应用于机电控制的各个领域 ，与它具有的以下特点是分不开的： 1、功能齐全 2、应用灵活 3、操作方便，维修容易 绪 论 PLC能广泛应用于机电控制的各个领域 ，与它具有的以下特点是分不开的： 1、

8、功能齐全 2、应用灵活 3、操作方便，维修容易 PLC采用电气操作人员习惯的梯形图形式编程与功 能助记符编程，用户能十分方便地读懂程序和编写、 修改程序。工程师编写的程序十分清晰直观，只要写 好操作说明书，操作人员经短期培训，就可以使用PLC 。另外，PLC带有完善的监视和诊断功能，对于其内部 工作状态、通信状态、I/O点状态和异常状态等均有醒 目的显示。因此操作和维修人员可以及时准确地了解 机器故障点，利用替代模块或插件的方法迅速处理故 障。 绪 论 PLC能广泛应用于机电控制的各个领域 ，与它具有的以下特点是分不开的： 1、功能齐全 2、应用灵活 3、操作方便，维修容易 4、稳定可靠 绪

9、论 由于可编程控制器具有以上这些优点， 所以它已广泛应用到机械制造、冶金、石油 、电力、煤炭、化工、轻工、纺织、食品、 医疗、制药和军工等部门。在提高劳动生产 率、保证产品质量、改善劳动条件、降低能 源消耗和提高生产自动化程度等方面，均收 到了明显的效果。 绪 论 尽管机电控制已向无触点、连续控制、 弱电化、微机化的方向发展，但由于继电接 触控制系统所用的控制电器结构简单、价格 便宜、能够满足生产设备一般生产的需要， 目前仍得到广泛的应用。继电接触控制的逻 辑设计方法是设计机械设备过程控制的基础 。掌握了它的设计方法后，再学习其它的控 制方法便更容易。 第一章 常用低压电器 电器是一种能根据外

10、界的信号和要求,手 动或自动地接通、断开电路，断续或连续地 改变电路参数，以实现电路或非电路对象的 切换、控制、保护、检测、变换和调节用的 电气设备。即电器是一种能控制电的设备。 低压电器通常是指工作在交、直流电压 为1200V以下的电路中的电气设备,它是电器 控制系统的基本组成元件。 第一章 常用低压电器 本章主要介绍常用低压电器的功能、原 理、规格和型号，以及它们的图形符号和文 字符号，为今后的选择和使用打下基础。 本章的学习要求： 掌握常用的手动电器、自动电器及 控制变压器的工作原理和符号表示，熟 悉它们的应用场所和选择方法。 手动电器是指没有动力机构，依靠 人力来进行操作，从而接通或断

11、开工作 电路的电器。电器控制系统中常用的手动 电器有刀开关、组合开关、按钮等。 一、刀开关 刀开关又称刀闸，是一种易操作、结构 最简单的手动电器。 1-1 手动电器 1-1 手动电器 刀开关广泛应用于各种供电线路和配电 设备中作为电源隔离开关，也用来不频繁地 接通、分断容量较小的低压供电线路或起动 小容量的三相异步电动机。 根据不同的工作原理、使用条件和结构 形式，刀开关及其与熔断器组成的产品可分 为板用(隔离)刀开关、开启式负荷开关、封 闭式负荷开关、刀熔开关等。 1、板用(隔离)刀开关 由手柄、触刀、静插座、铰链支座和绝缘支座 等组成。合上手柄时，使触刀绕铰链支座转动，将 触刀插入静插座内

12、，电路接通；拉下手柄时，触刀 脱离静插座时将电路断开。 板用刀开关按极数可分为单极、双极和三极， 其中三极刀开关用量最大；按切换方向（位置数） 可分为单投和双投；按操作方式又可分为中央手柄 式、带杠杆机构式、旋转操作式等。 1-1 手动电器 1-1 手动电器 刀开关的文字符号为Q或QK；其图形符号为： 单极 双极 三极 安装时注意： 合闸时手柄向上, 不准横装 和倒装, 以防止闸刀的误合闸； 电源进线 端在上与静触头相连，负载出线端在下与动 触头相连, 以保证刀片在开关分闸时不带电 。 或 1-1 手动电器 刀开关的型号含义: 辅助功能：0一不带灭弧罩 8一板前接线（限中央手柄式） 1一带灭弧

13、罩 9一板后接线（限中央手柄式） 极数：l一单极2一双极3一三极 额定电流 操作方式：11一中央手柄式 12一侧方正面杠杆操作机构式 13一中央正面杠杆操作机构式 14一侧面操作手柄式 类组代号；HD单投刀开关 HS-双投刀开关（刀形转换开关） 1-1 手动电器 刀开关的主要技术参数： 额定电压：指在规定条件下。刀开关 长期工作中能承受的最大电压。 额定电流：指在规定条件下，刀开关 在合闸位置允许长期通过的最大工作电流。 通断能力：指在规定条件下，刀开关 在额定电压时能接通和分断的最大电流值。 电寿命：指在规定条件下，刀开关不 经维修或更换零件的额定负载操作循环次数 。 1-1 手动电器 HD

14、1114系列刀开关和HS1113系列刀形转 换开关的技术数据可查阅相关的手册。在选用刀开 关时，其额定电压应不小于电路的额定电压；额定 电流应不小于电路中的工作电流；刀开关的极数、 位置数和操作方式可根据实际需要选定。（其中， HD12 14系列刀开关和HS12、13系列刀形转换开 关能切断额定电流值以下的负载电流，用于接通或 分断电路。HD11系列刀开关和HS11系列刀形转换 开关不能分断电流, 只作隔离电流用的隔离开关。） 2、开启式负荷开关 HK1系列开启式负荷开关又称瓷底胶盖 刀开关或闸刀开关。它是由刀开关和熔断体( 即熔丝)串联组合而成。常用来分断工作负荷 电流，用作电气照明电路的控

15、制开关及分支 电路的配电开关，三极开启式负荷开关有时 也可用于5.5KW以下的三相笼型异步电动机 不频繁地直接起动和停止控制。 1-1 手动电器 1-1 手动电器 HK1系列瓷底胶盖刀开关分为两极和三 极两种。两极开关的额定电压为220V或250V ，额定电流有10A、15A和30A三种，用于照明 电路时可选用电压为250V，额定电流不小于 最大工作电流的两极开关；三极开关的额定 电压为380V或500V,额定电流有15A、30A和 60A三种,用于电动机直接起动时，可选用电 压为380V或500V，额定电流不小于电动机额 定电流3倍的三极开关。 1-1 手动电器 开启式负荷开关的使用：在接线

16、时，应 注意电源进线和出线不能接反，以免更换熔 丝时发生触电事故；由于这种开关无灭弧装 置，开关的触刀和静插座易被电弧烧坏，引 起接触不良等事故，因此在操作时，动作要 迅速，以利于灭弧，减小触刀和静触头的电 弧烧损；开启式负荷开关不宜用于频繁接通 和分断的电路。 1-1 手动电器 3、封闭式负荷开关 HH4系列铁壳开关是由刀开关、熔断器 、灭弧装置、操作机构、钢板或铸铁外壳构 成的。常用的三极开关额定电压是380V，额 定电流有15A、30A、60A、100A和200A等 多种（选择方法同于开启式负荷开关）。因 其灭弧能力仍不太强，故只适用于控制 20KW及以下的三相异步电动机的直接起动 和停止。 1-1 手动电器 4、刀熔开关 只有HR3一个系列熔断器刀开关。它是 由RTO型熔断器触刀、静触头、操作机构和 瓷质底座组成。RTO熔断器均装有安全档板 和灭弧室。 HR3型熔断器刀开关的额定电流 有100A、 2