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1、电器及PLC控制技术,中等职业教育国家规划教材 全国中等职业教育教材审定委员会审定,机 械 工 业 出 版 社 CHINA MACHINE PRESS,ISBN 978-7-111-10155-0,黄净 主编,目 录,前言 第一章 低压电器及电气控制系统的基本环节 第二章 可编程序控制器基础知识 第三章 SIMATIC S7-200系列PLC的程序编制 第四章 F1系列PLC的程序编制 第五章 PLC程序设计方法 第六章 PLC控制系统的安装与维护 第七章 电器与PLC控制技术的应用 习题 参考文献,第一章 低压电器及电气控制系统的基本环节,第一节 常用低压电器 第二节 电气图的绘制 第三节
2、三相笼型异步电动机的直接起动控制 第四节 行程控制 第五节 三相笼型异步电动机的减压起动控制 第六节 三相笼型异步电动机的制动控制 第七节 其它典型控制环节,返回目录,第一节 常用低压电器,一、概述 凡是根据外界特定信号自动或手动地接通或断开电路，实现对电路或非电对象控制的电工设备都叫作电器。 1.按用途分类 （1）控制电器 （2）主令电器 （3）保护电器 （4）配电电器 （5）执行电器 2.按工作原理分类 （1）电磁式电器 （2）非电量控制电器,返回本章目录,第一节 常用低压电器,3按执行机能分类 （1）有触点电器 （2）无触点电器 二、刀开关、铁壳开关与转换开关 1刀开关 刀开关是结构最简
3、单，应用最广泛的一种手动电器。按刀数可分为单极、双极和三极。刀开关符号如图11所示。,图1-1 刀开关的符号 a)单极 b)双极 c)三极,第一节 常用低压电器,图2a所示为系列瓷底胶盖刀开关结构图，由刀开关和熔丝组合而成。胶盖闸刀开关图形符号和文字符号如图12b所示。,图1-2 HK系列瓷底胶盖刀开关 a）结构图 b）带熔断器刀开关符号 1-胶盖 2-胶盖固定螺钉 3-进线座 4-静触点 5-熔丝 6-瓷底 7-出线座 8-动触点 9-瓷柄,第一节 常用低压电器,2.铁壳开关 又名封闭式负荷开关，常用的系列结构和外形如图3所示。,图1-3 HH系列铁壳开关 1-熔断器 2-夹座 3-闸刀 4
4、-手柄 5-转轴 6速动弹簧,第一节 常用低压电器,3.转换开关 转换开关又称组合开关。如图14所示为10系列转换开关的外形、结构及图形符号。,图1-4 HZ10-10/3型转换开关 外形 b）结构 c）符号 1-手柄 2-转轴 3-扭簧 4-凸轮 5-绝缘垫板 6-动触片 7-静触片 8-绝缘杆 9-接线柱,第一节 常用低压电器,其动、静触点分别叠装于数层绝缘壳内，其内部结构示意图如图15所示。转换开关的图形和文字符号如图1-6所示。,图1-5 转换开关结构示意图,图1-6 转换开关的符号 a)单极 b)三极,第一节 常用低压电器,三、主令电器 1控制按钮 控制按钮是一种结构简单，应用广泛的
5、主令电器，是用来短时间接通或断开小电流电路的手动主令电器。如图7为19系列控制按钮的外形图、结构示意图。,图1-7 LA19-11型按钮 a）外形b）结构 1-接线柱 2-按钮帽 3-复位弹簧 4-动断触点 5-动合触点,第一节 常用低压电器,LA25系列是全国统一设计的按钮新型号，其它常用的型号有LA2、LA10、LA18、LA19、LA20等系列。国外的有德国BBC公司的LAZ系列。图8是按钮的图形符号。,图1-8 按钮的符号 a）动合触点 b）动断触点 c）复式触点,第一节 常用低压电器,2.万能转换开关 万能转换开关实际是一种多档位、控制多回路的组合开关。如图1-9所示为LW6系列万能
6、转换开关中某一层的结构原理图。图1-10所示为万能转换开关的图形和文字符号。,图1-9 万能转换开关结构示意图,图1-10 万能转换开关的符号,第一节 常用低压电器,四、熔断器与热继电器 1.熔断器 （1）插入式熔断器 如图1-11所示，是一种最常用、结构最简单的熔断器。常用于低压分支电路的短路保护。 （2）螺旋式熔断器 如图1-39所示。,图1-11 插入式熔断器 1-动触点 2-熔体 3-瓷插件 4-静触点 5-瓷座,图1-12 螺旋式熔断器 1-底座 2-熔体 3-瓷帽,第一节 常用低压电器,（3）无填料密闭管式熔断器 如图1-13所示。 （4）有填料封闭管式熔断器 如图1-14所示。,
7、图1-13 无填料密闭管式熔断器 1-铜圈 2-熔断器 3-管帽 4-插座 5-特殊垫圈 6-熔体 7-熔片,图1-14 有填料封闭管式熔断器 1-瓷底座 2-弹簧片 3-管体 4-绝缘手柄 5-熔体,第一节 常用低压电器,（5）快速熔断器 它主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。 （6）自复熔断器 它是一种新型熔断器，以金属钠作熔体，其熔点低、易气化。 熔断器的图形及文字符号如图1-15所示。,图1-15 熔断器的符号,第一节 常用低压电器,2.热继电器 电动机的过载保护，一般采用热继电器完成。热继电器有多种结构形式，最常用的是双金属片结构。如图116所示为热继电器结构原理图。,1-推
8、杆 2-主双金属片 3-加热元件 4-导板 5-补偿双金属片 6-静触点 7-动合静触点 8-复位螺钉 9-动触点 10-按钮 11-调节旋钮 12-支撑件 13-压簧,第一节 常用低压电器,热继电器图形及文字符号如图117所示。,图1-17 热继电器的符号 a）热继电器驱动器件 b）动断触点,第一节 常用低压电器,五、交流接触器与中间继电器 1.交流接触器 （1）交流接触器电磁系统（2）触点系统（3）灭弧装置 （4）其它部件 包括反作用力弹簧、传动机构和接线柱等。其结构示意图如图1-18所示。,图1-18 CJ20-63型交流接触器示意图 1-动触点 2-静触点 3-动铁心 4-缓冲弹簧 5
9、-电磁线圈 6-静铁心 7-垫毡8-接触弹簧 9-灭弧罩 10-触点压力簧片,第一节 常用低压电器,接触器图形及文字符号如图119所示。,图1-19 接触器的文字与图形符号 a）辅助动断触点 b）辅助动合触点 c）主触点 d）线圈,第一节 常用低压电器,2.中间继电器 图1-20所示为JZ7型中间继电器外形结构及图形符号。,图1-20 JZ7型中间继电器 1-动断触点 2-动合触点 3-动铁心 4-短路环 5-静铁心 6-反作用弹簧 7-线圈 8-复位弹簧,第一节 常用低压电器,中间继电器符号如图1-21所示。,图1-21 中间继电器符号 a）线圈符号 b）动合触点 c）动断触点,第一节 常用
10、低压电器,六、自动空气断路器与漏电保护断路器 1.自动空气断路器 又称为自动开关，多用于低压配电电路不频繁地转换及起动电动机。图1-22是自动开关的工作原理图。,图1-22断路器工作原理 1、9-弹簧 2-触点 3-锁键 4-搭钩 5-轴6-过电流脱扣器 7-杠杆 8、10-衔铁 11-欠电压脱扣器 12-双金属片 13-电阻丝,第一节 常用低压电器,自动开关的图形、文字符号如图1-23所示。,图1-23 自动开关的图形和文字符号,第一节 常用低压电器,2.漏电保护断路器 漏电保护断路器是为了防止低压网络中发生人体触电和漏电火灾、爆炸事故而研制的一种开关电器。电磁式电流动作型漏电保护断路器原理
11、如图1-24所示。,图1-24电磁式电流动作型漏电保护断路器 1-试验按钮 2-零序电流互感器 3-漏电脱扣器,第二节 电气图的绘制,一、电气图的图形符号和文字符号 1图形符号 图形符号是用于表示一个设备或概念的图形、标记或字符。例如，“”表示交流。 2文字符号 文字符号是用来表示电气设备、装置和元器件种类的字母代码和功能字母代码。 (1)基本文字符号 基本文字符号有单字母符号与双字母符号两种。 (2)辅助文字符号 辅助文字符号是用以表示电气设备、装置和元器件以及电路的功能、状态和特征的。 (3)补充文字符号 补充文字符号用于基本文字符号和辅助文字符号在使用中仍不够用时进行补充，但要按照国家标
12、准中的有关原则进行。,返回本章目录,第二节 电气图的绘制,二、电气原理图 1绘制原则 某车床电气原理图如图1-25所示。,图1-25为某车床电气原理图,第二节 电气图的绘制,2图区的划分 3、符号位置的索引在图1-25中KM线圈下方的 KM 2 4 2 2 是接触器KM相应触点的索引。 对接触器，其各栏的含义如下：,对继电器，其各栏的含义如下：,第二节 电气图的绘制,三、电气元件布置图 电气元件布置图主要是用来表示成套设备上所有电机电器的实际位置的一种图。某车床控制盘电器布置图如图1-26所示。,图1-26 某车床控制盘电器布置图,第二节 电气图的绘制,四、电气互连图 电气互连图是电气原理图具
13、体实现的表现形式。某车床安装接线图如图1-27所示。,图1-27 某车床电气互连图,第三节 三相笼型异步电动机的直接起动控制,一、单相直接起动控制 1点动控制 电路如图1-28所示。,图1-28 点动控制电路,返回本章目录,第三节 三相笼型异步电动机的直接起动控制,2连续控制 电路如图1-29所示。,图1-29 连续控制电路,第三节 三相笼型异步电动机的直接起动控制,二、正反转控制 在生产加工过程中，往往要求电动机能够实现正反两个方向的转动。图1-30画出了三种电动机正反转的控制电路。,图1-30 正反转控制电路,第三节 三相笼型异步电动机的直接起动控制,图1-30a是由两组单向旋转控制电路简
14、单组合而成，主电路由正反转接触器KM1、KM2的主触点来改变电动机相序，以实现电动机的可逆旋转。 图1-30b是对图a的改进。 图1-30c在图1-30b的基础上增加了起动按钮SB2、SB3的动断触点构成的按钮互锁(也称机械互锁)电路，这样在控制回路中既有按钮的机械互锁，又有接触器的电气互锁，这样工作安全可靠，常被优先采用。,能力训练,1按图1-28所示的主电路和控制电路进行接线后，按下SB2，不能实现点动,请分析故障原因。 2按图1-29所示的主电路和控制电路进行接线后，遇到以下故障，请分析故障原因。 （1）控制电路一旦接通电源，并没有按下起动按钮SB2，电动机也立即运转的故障原因是什么?
15、（2）按下起动按钮SB2后，电动机不能起动的故障原因是什么? 3按图1-30所示的主电路和图1-6c所示的控制电路进行接线后，依次按下正、反转起动按钮SB2、SB3，电动机旋转方向不发生改变，请分析故障原因。 4分析与思考 （1）在图1-29的主电路中若有一相熔体接触不良，会出现什么情况?,能力训练,（2）在图1-29的主电路中若将电源线的L2与L3接错（对调），将会产生什么情况?原因是什么? （3）按图1-30c接线后同时按下SB2和SB3，能否引起电源短路?为什么? （4）按图1-30c接线后，当电动机正常正向运行时，很轻地碰一下反向起动按钮SB3，即未将按钮按到底，电动机运行状况如何?为
16、什么? （5）分析在图1-30c所示的电路中当要实现由正向转反向或由反向转正向时，是否需要按下停止按钮SB1再操作，为什么？,第四节 行程控制,一、行程开关 1.直动式行程开关 直动式行程开关的动作原理与控制按钮类似，又可称为按钮式。其结构如图31所示。,图1-31 直动式行程开关 a) 外形图 b)结构图 1-动触点 2-静触点 3-推杆,返回本章目录,第四节 行程控制,2.微动开关 微动开关是采用弯形片状弹簧的瞬时机构，它的快速动作是靠弯片弹簧，发生变形时储存的能量突然释放来完成的。微动开关结构如图132所示。,图1-32 微动开关结构图 1-壳体 2-弓簧片 3-动合触点 4-动断触点 5-动触点 6-推杆,第四节 行程控制,3.转动式行程开关 为克服直动式行程开关的缺点，还可采用能瞬时动作的转动式行程开关。转动式行程开关可分为单轮旋转式和双轮旋转式。外形如图33所示。,图1-33 转动式行程开关结构图 a）单轮旋转式 b）双轮旋转
