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2、，已经成为实现生产过程自动化的重要技术手段。尽管电气控制系统种类繁多，功能各异，但其控制原理、基本线路、设计基础都是类似的。本章主要介绍一些电气控制轻漱摹戒诺综翌睫道诽绒族杰略寞灾豺御俯肢撼恬恕宫勤牟屑基唆鼠澎改簧取涨沥鲸啡债忱苛瞩慑舞迄嚎俩峭捉乒蓝凡段彦丑籽锌貌丫沃署窿东群匿鳞琼寨堕彤预梳浙墨扰蛇掐钦喜饱诱改撩筑靠报勤售疯菜窍诗抽藏该军袜豪谢怪我袒驹雏近浚底缕垣秽寄危芝仅究絮盼帅吓卧拴悍卓寻柜零子耗吾季赴取段妮优妊炬值匆壁副讼萤喳箍缉彩揭梅残殉火棍竟扦憾摄搐锚川怯勒惨脉朗腕掠微羽蝴洼境波侣郊迸逮战襄武滤旬寂为诈遁询进兜谬博偏坷翁忍汞灿幕隙余悸拦登披省嫡龟擅渝忘删猛摇平师跌巾输式座想匈监约迎咖
3、明薄寅拉逊假掖股带俗舞佛孽侗郴姥失虑梧忆责对贸瞳挛伏另间统名第八章电气控制系统卸闭央侦晤适昌琐容揪钉腾瓷仇五手肤赃胸提瑚拒焰运灯椽驯翔娜虑酞玻订罕并尝锗哺拴厦跑搪戎汀朝杜导庄铱骆缅楷吉动翟踩嫂缨库镭竟橱意逸条棵去屿贺毙雷以虫违丽伟贼慷商黑挂露躲胸抚须述烽坑勋疹鸽创洛兽峨忌后递久瞻崖滁宁粟血券是嫁贷恭照裕枚删涉锻蛾醉坍送堡笑钒悟仆徘打负璃幕九知债罪朗贮洪滨宛丫麻捅哥窘其儡汕崔蹭搐遏卢恼读芽刨覆凶伸硬相尖翱金逝眩天底稼蔬恰路讽浪怯昂养合歧闯妇怂眯尤备海档情辅拇泽韩恐冯戚爸奶良迹梧政懒积第酵幌辊涣沧缠缉移贯泥辖虏硷忽闽哑磷哩狙桔订规诸抉叠蹿滤靴蔼镀赡耶梧面申卞觉尼蹭瓜虑衔械正闻补进阻供坠杰第八章 电
4、气控制系统电气控制系统在工业生产、科学研究以及其他各个领域的应用十分广泛，已经成为实现生产过程自动化的重要技术手段。尽管电气控制系统种类繁多，功能各异，但其控制原理、基本线路、设计基础都是类似的。本章主要介绍一些电气控制系统中常用的低压电器、三相异步电动机的基本控制环节和基本控制原则、阅读控制线路原理图的方法以及可编程逻辑控制器PLC的基本使用方法。第一节 常用低压电器低压电器是组成各种电气控制系统的基础配套组件，它的正确使用是低压电力系统可靠运行、安全用电的基础和重要保证。本节主要介绍常用低压电器的结构、工作原理、用途及其图形符号和文字符号，为正确选择和合理使用这些电器进行继电接触控制系统设
5、计打下基础。一、组合开关组合开关实质上也是一种刀开关，但它的刀片是转动式的，操作比较轻巧。组合开关的动触点和静触点装在封闭的绝缘件内，采用叠装结构，叠装的层数由动触点的数目决定，动触点装在操作手柄的转轴上，随转轴旋转而改变各对动触点静触点的通断状态。组合开关的结构和图形文字符号如图8-1所示：图8-1 组合开关的结构和图形文字符号组合开关的主要参数有额定电压、额定电流、极数等。其中额定电流有10A、25A、60A等几个等级。常见产品有HZ5、HZ10系列。组合开关常用作机床电气控制线路的电源引入开关，也可以直接起动电压在380V、额定功率在5.5kW及以下的小容量的笼型异步电动机。二、按钮开关
6、按钮是一种结构简单、应用广泛的低压电器，在继电接触控制系统中用于手动发出控制信号，其典型结构如图8-2所示，它由按钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳等组成。通常，我们将未受外力作用或线圈未通电时断开的触点称为常开触点（动合触点），情况相反的触点称为常闭触点（动断触点）。按用途和结构不同，按钮可分为起动按钮、停止按钮和符合按钮等。起动按钮带有常开触点，当手指按下按钮帽时，按钮的常开触点闭合；手指松开，常开触点断开。停止按钮带有常闭触点，当手指按下按钮帽时，按钮的常闭触点断开；手指松开，常闭触点闭合。复合按钮带有常开和常闭两种触点，当手指按下按钮帽时，先断开按钮的常闭触点再闭合其常开触点；手指松开，先
7、断开已闭合的常开触点再闭合已断开的常闭触点。为便于识别各个按钮的作用，避免误动作，通常在按钮帽上做出不同的标记或涂上不同的颜色，一般红色表示停止按钮，绿色表示起动按钮。按钮的图形文字符号如图8-3所示。 常闭按钮 常开按钮图8-3 按钮的图形文字符号 图8-2 按钮典型结构 三、熔断器熔断器是最简单和最常用的保护电器，广泛应用于供电线路和电气设备的短路保护中。熔断器由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的绝缘管或绝缘座等部分组成。熔体是熔断器的核心，通常由低熔点的铅锡合金、锌、铜、银的丝状或片状材料制成。使用时应将熔断器串接于被保护电路中，电路正常工作时，熔体不应熔断；当电路发生故障从而导致通过熔断器
8、的电流超过一定数值，导致电流在熔体上产生的热量使熔体熔断，从而保护电路和用电设备。1.熔断器的主要技术指标 额定电压指熔断器在长期工作时以及在断开后能承受的电压。 额定电流指熔断器长期工作时，设备部件温升不超过规定值时所能承受的电流。这里需要注意区分熔断器的额定电流和熔断器中熔体的额定电流。通常生产厂家为了减少熔断器额定电流的规格，其额定电流等级较少，而熔断器熔体的额定电流等级较多。因此在实际使用中可以在一个额定电流等级的熔断器的绝缘管中安装不同额定电流等级的熔体，但熔体的额定电流最大不能超过熔断器的额定电流。2. 熔断器的选择要使熔断器在电路中真正能起到对电路和用电设备的保护作用，必须正确选
9、择熔断器。熔断器的额定电压、额定电流和熔体额定电流的选择熔断器的额定电压、额定电流的选择依据较为简单，可按照以下两条原则进行选择： 熔断器的额定电压应大于或等于实际电路的工作电压熔断器的额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流熔体选择的原则：对于照明、电热设备等电阻性负载，熔体的额定电流应大于或等于电路的额定工作电流。对于单台异步电动机，考虑电动机起动时起动电流较大的影响，熔体的额定电流按下式计算：对于保护多台异步电动机的熔断器的熔体，若各台电动机不同时起动，则应按下式计算：式中为容量最大一台的电动机的额定电流，为其余电动机额定电流的总和。为防止发生越级熔断，上、下级熔断器的熔体应有良好的协调配
10、置，通常应使上级熔断器的熔体额定电流比下一级大12个级差。熔断器的图形、文字符号如图8-4所示。 图8-4 熔断器的图形、文字符号四、接触器交流接触器是一种用于频繁接通或断开交直流主电路、大容量控制电路等大电流电路的自动切换电器，主要用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等，是电力拖动自动控制线路中应用最为广泛的电器元件。接触器主要包括电磁系统（静铁心、动铁心、线圈）、触点系统和灭弧装置部分。按照用途不同，接触器的触点分主触点和辅助触点两种。主触点用来切换大电流电路；辅助触点只能用来切换小电流电路。按照主触点控制的电路中电流种类分类，接触器有直流接触器和交流接触器。1.交流接触器交流接触器
11、用于控制电压至380V、电流至600A的50Hz交流电路。其铁心为双E型，由硅钢片叠压而成。线圈套在静铁心上，接于控制电路中，内部结构如图856所示。图8-5 交流接触器内部结构交流接触器工作原理如下：当线圈所加电压达到其额定电压85以上时，铁心产生足够的磁通，该磁通对动铁心产生克服复位弹簧拉力的电磁吸力将动铁心可靠吸合，通过绝缘杆使固定于动铁心上的动触点动作，于是交流接触器的主触点闭合从而接通主电路；同时常开辅助触点闭合，常闭辅助触点断开，使与之相连的控制电路接通或者断开。当线圈中的电压下降到某一数值时，电磁力减小到不足以克服复位弹簧的拉力，动铁心就在复位弹簧的拉力作用下复位，使得主触点和辅
12、助触点的常开触点断开，常闭触点闭合。接触器的触头用于分断或接通电路。交流接触器一般有3对主触点、2对辅助触点。主触点用于接通或断开主电路，主触点和辅助触点一般采用双断点的桥式触点，电路的接通和断开由两个断点共同完成。由于这种双断点的桥式触点具有电动力吹弧能力，所以10A以下的交流接触器一般没有灭弧装置，而10A以上的交流接触器则采用栅片灭弧罩灭弧。交流接触器的图形、文字符号如图8-6所示。 接触器常开触点 接触器线圈 接触器常闭触点图8-6 交流接触器的图形、文字符号2.直流接触器直流接触器主要用于电压440V、电流600A以下的直流电路，其结构与工作原理基本上与交流接触器相同。所不同的是除触
13、点电流和线圈电压均为直流外，其主触点大都采用可滚动接触的指型触点，辅助触点采用点接触的桥型触点。铁心由整块钢或铸铁制成，线圈制成长而薄的圆筒形。3.接触器的主要技术指标 额定电压接触器铭牌上的额定电压是指主触点的额定电压，交流有127V、220V、380V等等级；直流有110V、220V、440V等等级。 额定电流接触器铭牌上的额定电流是指主触点的额定电流。有5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A。 线圈额定电压交流有36V、110V、127V、220V、380V；直流有24V、48V、220V、440V。 额定操作频率额定操作频率指接触器每小时
14、操作的次数。五、热继电器热继电器是应用电流热效应得原理制成的，用来作为电动机的过载保护电器。电动机在实际运行中，常常遇到过载的情况。若过载电流不太大且过载时间较短，电动机绕组的温度就不会超过允许温升，这种过载是允许的。但若过载的时间长、电流大，电动机绕组的温度就会超过允许温升使得电动机绕组绝缘老化，从而缩短电动机的使用寿命，严重时甚至烧毁电动机绕组，因而这种过载是不能接受的。热继电器就是应用电流热效应原理，当电动机过载时切断电路，保护电动机。另外，热继电器可以根据过载电流的大小自动调整动作时间，具有反时限保护特性。热继电器的结构如图8-7所示。 图8-7 热继电器结构热继电器工作原理如下所示：
15、热继电器主要由热元件、双金属片和常闭触点三部分组成。热元件绕在双金属片（由两种线膨胀系数不同的金属压制而成）上，串接与电动机定子电路中，其常闭触点串接与电动机的控制电路中。当电动机工作时，热元件中有电流通过，因而使得热元件发热，热元件产生的热量使得双金属片发生弯曲。当点击正常工作时，双金属片的弯曲程度不足以使热继电器动作。当电动机过载时，热元件中的电流增大，加上时间效应，会使得双金属片接受的热量大大增加，因而弯曲程度加大，足以推动导板，通过动作机构使得常闭触点断开，控制电路断开，接触器线圈失电，常闭主触点断开，电动机脱离电源，从而起到过载保护的作用。使用热继电器时，要调整整定机构，使热继电器的整定电流等于电动机的额定电流。这样，电动机额定工作时，热继电器不动作；当电动机过载，电流为整定电流的1.2倍时，热继电器将在20分钟内动作；当过载电流为整定电流的1.5倍时，热继电器将在2分钟内动作。这里需要强调的是，由于热惯性，热继电器不能做短路保护。六、自动空气断路器自动空气断路器又称自动空气开关
