Transcript 电气控制技术
电气控制技术及PLC 1 第一章 常用低压电器 §1-1 电器的基本知识 一、电器的定义 凡是自动或手动接通和断开电路，以及能实 现对电路或非电对象切换、控制、保护、检 测、变换和调节目的的元件统称为电器。 2 二、电器的分类 （一）按电压等级分 1、低压电器 2、高压电器 （二）按动作原理分 1、手动电器 2、自动电器 （三）按用途分 1、控制电器 2、主令电器 3、执行电器 4、保护电器 （四）按工作原理分 1、电磁式电器 2、非电量控制电器 3 三、电磁式电器 是电气控制线路中应用 最多的电器，由电磁机 构和触头系统组成 （一）电磁机构 是电磁式电器的感测机 构，其作用是将电磁能 转 化成机械能，带动 触头动作，从而完成接 通或分断电路。 电磁机构的组成： 吸引线圈，铁心，衔铁 4 （二）电磁式电器的吸引特性与反力特性 1、吸力特性 是指电磁吸力Fat 随衔铁与铁心间气隙σ 变化的关系曲线。 2、反力特性 是指反作用力Fr 随衔铁与铁心间气隙σ 变化的关系曲线。 5 3、返回系数 是指释放电压（或电流）与 吸合电压（或电流）的比值。 βV= Ure / Uat 或 βI= Ire / Iat 0 <β< 1 U Uat Ure β值反映电器的灵敏度， β值越接近于1，则电器的灵 敏度越高 6 （三）电器的触头系统和电弧 触头系统是电器的执行部分，起接通 和分断电路的作用。 要求触头具有良好的导电、导热性能， 其结构还要考虑到适当的灭弧能力 7 §1-2 开关电器 一、刀开关 作用： 1、电路隔离 2、不频繁工作的小 容量电源开关 文字符号：QS 图形符号：右图 操作：手动推进 8 二、转换开关——又称为组合开关 作用： 1、小容量电源开关。 2、非频繁操作的电动 机起、停开关。 文字符号：QS 图形符号：右图 操作：手动旋转 9 转换开关的结构 转换开关又称组合开关， 它的动、静触头分别叠 装于数层绝缘壳内，当 转动手柄时，每层的动 触头随方形转轴一起转 动，使动、静触头接通。 10 三、空气断路器——又称为自动开关 作用： 1、大容量电源开关 2、电路故障自动保护 文字符号：QF 图形符号：右图 操作：自动、手动分、合 闸，保护自动分闸。 保护功能：过载、短路、 失压。 QF 注：一般断路器符号为右图 11 自动开关的结构和工作原理 自动开关主要由三个 基本部分组成，即触 头和灭弧系统；各种 脱扣器，包括电流脱 扣器、失压脱扣器、 热脱扣器和分励脱扣 器；操作机构和自由 脱扣机构。 右图是自动开关工作 原理图。 12 四、漏电保护断路器 是一种安全保护电器 L N 在线路或设备出现对地漏电或人身触电时， 迅速自动断开电路，能有效保护人身和线 路安全。 工作原理——检测“零序电流” 正常运行为零，IL=IN，则I0=0 I0 发生漏电时， IL＞IN，所测量到的电流 就是漏电电流I0＞0 。当I0大于整定值时， 断路器自动分闸。 “零序电流”测量，来源于三相电 路的对称分量法。 M I0=1/3（Ia+Ib=Ic） 13 §1-3 主令电器 主令电器是自动控制系统中用于发送控 制指令的电器。 主令电器应用广泛，种类繁多，按其作 用可分为：控制按纽、行程开关、接近 开关、手动开关、万能转换开关、主令 控制器等。 本节仅介绍几种常用的主令电器。 14 一、控制按纽 作用：用于手动发出控制信号。脉冲信号。 文字符号：SB 图形符号：下图 15 控制按纽的结构： 由按纽帽、复位弹簧、 桥式触头和外壳组成，通 常做成复合式，即具有常 开触头和常闭触头。 注意复位弹簧的作用： 使按纽发出脉冲信号 初态 按下 复位 常开触头 断 通 断 常闭触头 通 断 通 16 二、行程开关 行程开关又称为限位开关，是一种利用生产机械某些 运动部件的碰撞来发出控制指令的主令电器。 用于控制生产机械的运 动方向、行程大小或位 置保护。 文字符号：SQ 图形符号：右图 注意：带复位弹簧， 一般应视为脉冲信号。 17 行程开关的结构 由操作机构、触头 系统和外壳组成。 外形图见右图 18 三、手动开关 作用：用于手动发出 控制信号。电平信号。 文字符号：SA 图形符号：右图 结构：两挡式、单回 路结构，无复位弹簧。 19 四、万能转换开关 作用：用于手动发出 控制信号。电平信号。 文字符号：SA 图形符号：右图 结构：多挡式、多回 路结构，无复位弹簧。 特点：用途广泛。 万能转换开关的图形符号 20 万 能 转 换 开 关 结 构 示 意 图 21 §1-4 接触器 接触器是一种用来频 繁地接通或断开交直 流主电路的自动切换 电器。 是一种执行元件。 文字符号：KM 图形符号：右图 注意：线圈与触头分 开画——展开图。 KM1 KM1 a） b） c） 接触器的图形符号 a）线圈 b）常开触头 c）常闭触头 22 接触器工作原理 线圈通电→衔铁吸合→触头动作（常开闭和、常闭断开） 线圈断电→衔铁释放→触头复位（常开断开、 常闭闭和） 接触器分类：（依照通过主触头电流的种类） 交流接触器、 直流接触器 接触器使用时注意的问题 额定值与实际值相符合。 触头数量与种类与实际要求相符合。 23 结构简介： ——以交流接触器为例 1、电磁机构：线圈、铁心及衔铁。 2、触头系统： 主触头（三对常开，用于通断主电路） 辅助触头（常开、常闭各两对，用于联锁、控制） 3、灭弧装置： IN ＞10A，需要加装灭弧装置。 4、其它部件： 反力弹簧、缓冲弹簧等 24 接 触 器 的 结 构 示 意 图 25 §1-5 继电器 定义：继电器是一种根据某种输入信号 的变化而接通或断开控制电路，实现自 动控制和保护功能的自动电器。 是一种测量元件 分类：按输入信号分 电量继电器——I、U 非电量继电器——θ、t、v、p 26 一、电磁式继电器 工作原理与结构：与接触器相同 与接触器的区别： 触头容量相差很大 • 继电器用于控制及保护电路，触头容量较小。 • 接触器用于主电路，触头容量较大。 灵敏度相差较大 • 继电器作为检测元件，要求能够准确反映输入信 号的变化情况，因此，灵敏度要高， β＞0.8。 • 接触器作为执行元件，要求工作状态稳定，因此， 灵敏度要低β=0.5。 27 1、电流继电器 作用：检测输入电流 信号的变化。 接线：继电器线圈串 接于被测电路中；继 电器触头接于控制电 路中 文字符号：KI 图形符号：右图 分类：过电流继电器、 欠电流继电器 KI KI 28 过电流继电器的工作原理 I＞Iop=Iat，继电器吸合，常 开触头闭合，发出控制指令 （常闭触头断开，不用） I＜ Ire ＜ Iop=Iat，继电器释 放，常开触头断开，常闭触 头闭合。 I Iat Ire I——被测电流 Iop —继电器动作电流 1 取Iop=Iat为动作电流，以常 开触头发出控制指令 0 29 欠电流继电器的工作原理 I＜Iop=Ire，继电器释放， 常闭触头闭合，发出控制 I 指令（常开触头断开，不 Iat 用） Ire I ＞ Iat ＞ Iop=Ire，继电器 吸合，常闭触头断开，常 开触头闭合。 1 取Iop=Ire为动作电流，用常 0 闭触头发出控制指令 30 2、电压继电器 作用：检测输入电压信号的变化。 接线：继电器线圈并接于被测电路中；继电器 触头接于控制电路中 文字符号：KV KV KV KV 图形符号：右图 分类：过电压继电器、欠电压继电器 工作原理：同电流继电器 31 3、中间继电器 作用：用于控制电路中触头容量与数量的扩展。 文字符号：KA 图形符号：右图 工作原理：同接触器 KA KA KA 32 二、时间继电器 作用：提供控制延 时，以延时接通或 延时断开电路 结构：机械式、电 子 式等 通电延时 线圈 延时闭合 常开触头 文字符号：KT 图形符号：右图 延时断开 常闭触头 瞬动常开、 常闭触头 33 工作原理： 线圈通电后， 瞬动触头立即动作（常开合、常闭断）同时开始计 时， 延时时间到，则延时触头动作（常开闭合，常闭断 开）。 线圈断电后，所有触头立即返回。即上电延时 动作；断电瞬时返回。 34 三、热继电器 作用：用于电动机过 载保护 结构：双重金属片 工作原理：金属片受 热变形，I2Rt，反时 限特性。 特点：测量精度高， 但是热惯性大。 只能用于过载保护不 能用于短路保护。 35 热继电器文字符号：FR 图形符号：右上图 接线：热元件串接于主电 路中，触头串接与控制 电路中 热继电器的动作特性：右 下图 36 §1-6 熔断器 作用：是一种保护电器，主要用于短路保护 文字符号：FU 图形符号：右图 结构：熔体、外壳组成 工作原理：熔体发热熔断， I2Rt， 保护特性：反时限特性，同热继电器 保护范围：主要用于短路保护。 原因：熔断器的制造精度有限，在小电流段，误差 很大，但是在大电流段，精度较高，且速度较快。 37