企业电气控制应用综述

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1、工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 欢迎学习 工厂电气控制与可编程控制器 上篇 电气控制技术 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 选 用 教 材 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 主讲：黄晓红 授课班级：电气033 2005.8-2006.1 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 电气控制技术 0绪论 1常用低压电器 2 继电-接触器控制系统的基本控制电路 3电气控制在生产中的应用 4继电-接触器控制系统的设计 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 本课程的性质：是一门实用性与实践性很强的专 业课 本课程分

2、为两大部分：电气控制技术和可编程控 制技术 电气控制技术的发展历史 绪 论 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 本课程的目标：培养实际应用的能力 本课程的具体要求： 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。 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。 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。 掌握PLC的基本原理及编程方法，能够根据工 艺过程和控制要求进行系统设计和编写应用程序。 具有设计和改进一般安全机械设备电气控制线 路的基本能力。 工厂电气控制与可编程控制器工

3、厂电气控制与可编程控制器 1 常用低压电器 1.1概述 低压电器的概念：是指工作在直流1500 V、 交流1200 V以下 的电路中，起通、断、保护、控制或调节作用的电器设备。 低压电器的分类 ：按动作性质可分为手动电器和自动电器两 种。 按用途可分为低压配电电器、低压控制电器、低压主令 电器、低压保护电器、低压执行电器等。 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 低压电器的基本结构 触头的结构形式有： (1)桥式触头 (2)指形触头 图1-1 触点的结构形式 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 低压电器的基本结构 电弧 电弧产生 电弧的危害 工厂电气控制与可编

4、程控制器工厂电气控制与可编程控制器 低压电器的基本结构 电弧 灭弧措施 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 低压电器的基本结构 电磁机构 组成：吸引线圈、铁心、衔铁三大部分 分类：按衔铁的运动方式可分为直动式和拍合式 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 低压电器的基本结构 直流线圈与交流线圈的区别 交流电磁铁的短路环 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 低压控制电器的主要技术参数 额定工作电压和电流 通断能力 使用寿命 使用类别 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 型号表示方法 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编

5、程控制器 表1-2 低压电器的加注通用派生代号一览表 派生字母 含 义 派生字母 含 义 A、B、C结构设计有改进或变化 H保护式、带缓冲装置 J交流、防溅式 M密封式、灭磁 Z直流、自动复位、防震 Q防尘式、手车式 N可逆 L电流的 W无灭弧机构 F高返回、带分励脱扣 P电磁复位、放滴式、单相 、电压的、两个电源 K开启式 S有锁定机构、手动复位、 防水式、三相、双线圈 T TH TA 按湿热带临时措施制 造 湿热带 干热带 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 1.2 接触器 接触器是一种用来频繁接通或断开交直流主电路及大 容量控制电路的自动切换电器。它是利用电磁吸力和弹簧

6、 反作用配合动作而使触头闭合或分断的一种电器，还具有 低压释放保护的功能，并能实现远距离控制，在自动控制 系统中应用得相当广泛。 接触器按其主触头通过电流的 种类不同，可分为直流接触器和交流接触器。 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 交流接触器 交流接触器主要由电磁铁和触点两部分组成 ， 当电磁铁线圈通电后， 吸住动铁心（也称衔铁 ）， 使常开触点闭合， 因而把主电路接通。 电磁 铁断电后， 靠弹簧反作用力使动铁心释放， 切断 主电路。 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 交流接触器结构及图形符号 (a) 外形图； (b) 结构图； (c) 电气符号 工厂

7、电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 交流接触器的触点分为两类， 一类接在电动机的 主电路中， 通过的电流较大， 称作主触点； 另一类 接在控制电路中， 通过的电流较小， 称为辅助触点。 主触点断开瞬间， 触点间会产生电弧烧坏触点， 因此交流接触器的动触点都做成桥式， 有两个断点， 以降低当触点断开时加在断点上的电压， 使电弧容易 熄灭。 在电流较大的接触器的主触点上还专门装有灭 弧罩， 其外壳由绝缘材料制成， 里面的平行薄片使三 对主触点相互隔开， 其作用是将电弧分割成小段， 使 之容易熄灭。 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 为了减小磁滞及涡流损耗， 交流接

8、触器的铁心 由硅钢片叠成。 此外， 由于交流电在一个周期内 有两次过零点， 当电流为零时， 电磁吸力也为零 ， 使动铁心振动， 噪声大。 为了消除这一现象， 在交流接触器铁心的端面一部分嵌有短路环。 在选用接触器时， 应注意它的额定电流、 线 圈电压及触点数量等。 接触器的额定电压是指吸 引线圈的额定电压， 额定电流是指主触点的额定 电流。 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 直流接触器 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 接触器的选择 一般根据以下原则来选择接触器： （1）接触器类型 交流负载选交流接触器，直流负载选直流接触器， 根据负载大小不同，选择不同

9、型号的接触器。 （2）接触器额定电压 接触器的额定电压应大于或等于负载回路电压。 （3）接触器额定电流 接触器的额定电流应大于或等于负载回路的额定电 流。对于电动机负载，可按下面的经验公式计算： Ij=1.3Ie 其中： Ij为接触器主触点的额定电流； Ie为电动机的额定电流。 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 （4）吸引线圈的电压 吸引线圈的额定电压应与被控回路电压一致。 （5）触点数量 接触器的主触点、常开辅助触点、常闭辅助触 点数量应与主电路和控制电路的要求一致。 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 1.3 继电器 继电器是一种根据外界输入的信号（电

10、量，如电 压、电流；非电量，如时间、速度、热量等）来控制 电路的通、断的自动切换电器，其触点常接在控制电 路中。值得注意的是，继电器的触点不能用来接通和 分断负载电路，这也是继电器的作用与接触器的作用 的区别。 继电器的种类很多。按输入信号的不同可分为电 压继电器、电流继电器、时间继电器、热继电器、速 度继电器与压力继电器等。本节主要介绍常用的电磁 式（电压、电流、中间）继电器、时间继电器、速度 继电器、热继电器和其他信号继电器。 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 1电磁式继电器 电磁式继电器是使用最多的一种继电器，其基本 结构和动作原理与接触器大致相同。但继电器是用于 切

11、换小电流的控制和保护电器，其触点种类和数量较 多，体积较小，动作灵敏，无需灭弧装置。 (1)电流继电器 电流继电器是根据线圈中电流的大小而控制电路 通、断的控制电器。它的线圈是与负载串联的，线圈 的匝数少、导线粗、线圈阻抗小。电磁式电流继电器 结构如图1-9（a）所示。 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 电流继电器又有过电流继电器和欠电流继电 器之分。当线圈电流超过整定值时衔铁吸合、触 点动作的继电器，称为过电流继电器，它在正常 工作电流时不动作 。过电流继电器的图形符号、 文字符号如图1-9（b）所示。 当线圈电流降到某一整定值时衔铁释放的继电 器，称为欠电流继电器。通常

12、它的吸引电流为额 定电流的3050，而释放电流为额定电流的 1020，正常工作时衔铁是吸合的。欠电流 继电器的文字符号、图形符号如图1-9（c）所示 。 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 （a）电磁式电流继电器结构示意图 （b）过电流继电器（c）欠电流继电器 图19 电流继电器的结构示意图及符号 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 (2) 电压继电器 电压继电器是根据线圈两端电压大小而控制电路 通断的控制电器。它的线圈是与负载并联的，线圈的 匝数多，导线细，线圈的阻抗大。 电压继电器又分为过电压继电器和欠电压继电器 。过电压继电器是在电压为110115的额

13、定电压 以上动作，而欠电压继电器在电压为4070额定 电压动作。它们的图形符号、文字符号如图110所示 。常用的电压继电器有JT4等系列。 （a）过电压 （b）欠电压 （c）常开触点 （d）常闭触点 图1-10 电压继电器符号 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 (3) 中间继电器 中间继电器实际上也是一种电压继电器，但它的触 点数量较多，容量较大，起到中间放大（触点数量和容 量）作用。它在电路中常用来扩展触点数量和增大触点 容量。中间继电器的图形符号、文字符号如图111（ ）所示。常用的中间继电器有JZ12、JZ7、JZ8等系列 。图111（b）为JZ7型中间继电器结构图。

14、 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 （a）图形、文字符号 （b）中间继电器的结构示意图 图111 中间继电器的结构示意图和符号 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 2 时间继电器 在生产中， 经常需要按一定的时间间隔来对生产 机械进行控制。 例如， 电动机的降压起动需要一定 的时间， 然后才能加上额定电压； 在一条自动线中 的多台电动机， 常需要分批起动， 在第一批电动机 起动后， 需经过一定时间才能起动第二批。 这类自 动控制称为时间控制。 时间控制通常是利用时间继电 器来实现的。时间继电器是一种能使感受部分在感受 信号（线圈通电或断电）后，自动延时输出

15、信号（触 点闭合或分断）的继电器。时间继电器的种类很多， 主要有电磁式、空气阻尼式、晶体管式等。时间继电 器的符号如图1-12所示。 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 空气阻尼式时间继电器 空气阻尼式时间继电器是利用空气 阻尼原理获得延时的， 它由电磁机构、 延时机构、 触头三部分组成， 其外形及 结构如下图所示。 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 空气阻尼式时间继电器结构图 (a) 外形； (b) 结构； (c) 电气符号 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 上图是通电延时的空气阻尼式时间继电器的结 构和触头符号。 线圈1通电后， 吸

16、下动铁心2， 活 塞3因失去支撑， 在释放弹簧4的作用下开始下降 ， 带动伞形活塞5和固定在其上的橡皮膜6一起下 移， 在膜上面造成空气稀薄的空间， 活塞由于受 到下面空气的压力， 只能缓慢下降。 经过一定时 间后， 杠杆8才能碰触微动开关9， 使常闭触点断 开， 常开触点闭合。 可见， 从电磁线圈通电开始 到触点动作为止， 中间经过一定的延时， 这就是 时间继电器的延时作用。 延时长短可以通过螺钉 10调节进气孔的大小来改变。 空气阻尼式时间继 电器的延时范围较大， 可达0.4180 s。 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 当电磁线圈断电后， 活塞在恢复弹 簧11的作用下迅速复位， 气室内的空气 经由出气孔12及时排出， 因此， 断电不 延时。 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 通电延时的空气阻尼式时间继电器结构示意图 工厂电气控制与可编程控制器工厂电气控制与可编程控制器 晶体管式时间继电器 晶体管式