可编程控制器__电气控制基础

GE可编程控制器李荣茂常用电气控制基础第1节常用低压电器第2节电气控制系统的基本控制环节和控制规律第3节三相异步电动机控制电路第4节电器控制线路的设计方法第5节梯形图第1节常用低压电器接触器刀开关断路器行程开关熔断器主令开关继电器按钮气动阀电磁阀电器是对电能的生产、输送、分配和应用起着控制、调节、检测及保护的作用。如开关、熔断器、变压器等都属于电器。1能够按照外界指定信号手动或自动地接通和断开电路，实现对电路控制的电器称为控制电器。如熔断器、开关、电磁铁等都属于控制电器。由控制电器组成的自动控制系统,称为继电器-接触器控制系统。第1节常用低压电器简而言之：电器就是一种能控制电的工具第1节常用低压电器一、电器的分类按工作电压等级分：高压电器和低压电器（交流电压1200V，直流电压1500V。）2按动作原理分：手动电器和自动电器按用途分：控制电器、主令电器、保护电器、执行电器和配电电器按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器。按有无触点分：有触点电器和无触点电器二、电器的作用控制作用保护作用测量作用调节作用指示作用转换作用如电梯的上下移动、快慢速自动切换与自动停层等能根据设备的特点，对设备、环境、以及人身实行自动保护，如电机的过热保护、电网的短路保护、漏电保护利用仪表及与之相适应的电器，对设备，电网或其它非电参数进行测量，如电流、电压、功率、转速、温度、湿度等低压电器可对一些电量和非电量进行调整，以满足用户的要求，如柴油机油门的调整、房间温湿度的调节、照度的自动调节等利用低压电器的控制、保护等功能，检测出设备运行状况与电气电路工作情况，如绝缘监测、保护掉牌指示等在用电设备之间转换或对低压电器、控制电路分时投入运行，以实现功能切换，如励磁装置手动与自动的转换，供电的市电与自备电的切换等三、电磁式控制电器的工作原理电磁式控制电器一般由两个部分组成：感测部分（电磁机构）和执行机构（触点系统）。1.电磁机构——将电磁能转换为机械能并带动触头动作，接通或分断电路。组成3原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。铁芯衔铁吸引线圈交流：硅钢片叠加直流：整块铸铁或铸钢直动式转动式电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。交流线圈：短而粗，有骨架。直流线圈：细而长，无骨架。衔铁沿棱角转动的拍合式铁心衔铁沿轴转动的拍合式铁心双E型直动式铁心•1----衔铁•2----铁心•3----吸引线圈2.触头系统：通过触头的开合控制电路通、断。触头也叫触点。类型：按其所控制的电路分主触点和辅助触点。按其原始状态分常开触点和常闭触点。按起结构形式分桥式触点和指形触点。材料：一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银质材料制成桥式触头指形触头点接触面接触第1节常用低压电器组合开关分类低压配电电器：刀开关、组合开关、负荷开关、熔断器低压保护电器：断路器、熔断器、电压继电器、电流继电器、避雷器低压控制电器：接触器、继电器、控制器低压主令电器：按钮、主令开关、行程开关、万能转换开关低压执行电器：电磁阀、电磁铁、气动阀接触器，是一种用来自动接通或断开大电流电路的电器。它可以频繁地接通或分断交直流电路，并可实现远距离控制。其主要控制对象是电动机，也可用于电热设备、电焊机、电容器组等其它负载。它还具有低电压释放保护功能，接触器具有控制容量大、过载能力强、寿命长、设备简单经济等特点，是电力拖动自动控制线路中使用最广泛的电器元件。3可分为交流和直流接触器。四、接触器触头系统：主触头、辅助触头常开触头（动合触头）常闭触头（动断触头）电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧其他部件：包括反作用弹簧、传动机构及外壳等。1、交流接触器的结构1---灭弧罩2---触头压力弹簧片3---主触头4---反作用弹簧5---线圈6---短路环7---静铁心8---弹簧9---动铁心10---辅助常开触头11---辅助常闭触头交流接触器结构图主触头常闭辅助触头常开辅助触头静铁心动铁心吸引线圈灭弧装置17123456主触点辅助触点铁心线圈反力弹簧绝缘连杆(a)接触器示意图KMKMKM主触点辅助触点线圈A1A231324344123456131421223132434413142122A1A2KM主触点辅助触点线圈1234561314212231324344A1A2(b)接触器图形符号2、工作原理线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。1KM常闭辅助触点线圈KM主触点KM常开辅助触点KM3、接触器的符号2五、继电器继电器是根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力拖动装置的自动切换电器。用于控制小电流电路，触点额定电流不大于5A，通常接在控制回路中。1继电器种类：按输入信号分可分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器、压力继电器等。按工作原理可分为电磁式、感应式、电动式、电子式等。按输出形式可分为有触点继电器和无触点继电器。按用途可分为控制继电器、保护继电器等。1、电磁式继电器的结构与工作原理继电器是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动控制电器。2继电器的结构与接触器类似。与接触器不同的是，继电器用于通断控制电路，因此触头容量小，无灭弧系统；其动作参数可调节，全部触头接于控制电路。工作原理也与接触器类似。1-铁心2-旋转棱角3-释放弹簧4-调节螺母5--衔铁6-动触头7-静触头8-非磁性垫片9-线圈继电器的主要特性是输入—输出特性，又称为继电特性。X—输入量Y—输出量吸合值释放值2、电磁式继电器的特性X2----继电器吸合值，欲使继电器动作，输入量需大于此值。X1----继电器释放值，欲使继电器释放，输入量需小于此值。继电器符号KA常开触点KA常闭触点KA线圈（1）电压继电器电压继电器的输入信号是电路的电压大小，电压继电器根据输入电压大小而动作。电压继电器分为欠电压继电器和过电压继电器两种。过电压继电器----吸合整定值为保护线路额定电压的1.05-1.2倍，利用其常闭触点切断控制电路。欠电压继电器----释放整定值为线路额定电压的0.1-0.6倍，利用其常开触点切断控制电路。3电压继电器的图形符号和文字符号DY-20CE系列电压继电器2、电磁式继电器的类型线圈并联接入主电路线圈匝数多，线径细，阻抗大（2）电流继电器电流继电器的输入量是电流，它是根据输入电流大小而动作的继电器。DL-20C电流继电器分类：过电流继电器、欠电流继电器过电流继电器---吸合整定值：直流（1.1-4）Ie，交流（1.1-4）Ie，利用其常闭触点切断控制电路。欠电流继电器---释放整定值：（0.1-0.2）Ie，利用其常开触点切断控制电路。欠电流继电器只有直流产品。4第1节常用低压电器线圈串联接入主电路线圈匝数少，线径粗，阻抗小电流与电压继电器的区别：主要是线圈N。电压继电器：多导线细检测负载电压并联接入电路。电流继电器：少导线粗检测负载电流串联接入电路。中间继电器符号电流继电器过电流继电器欠电流继电器电压继电器符号过电压继电器欠电压继电器4、电磁式继电器的符号（3）时间继电器凡是感测元件通电或断电后，其触点要延迟一段时间才动作的电器叫做时间继电器。时间继电器在电路中起着控制时间的作用。分类：按构成原理分：电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式。按延时方式分：通电延时型和断电延时型。铁心动铁心动铁心铁心进气孔进气孔(a)通电延时继电器示意图(c)断电延时继电器示意图通电延时接点断电延时接点瞬动接点瞬动接点橡皮膜线圈弹簧延时调节螺丝延时调节螺丝传动杆橡皮膜气室气室或或或或KTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKT弱弹簧弱弹簧活塞杆杠杆传动杆通电延时接点瞬动接点线圈(b)通电延时继电器图形符号(d)断电延时继电器图形符号断电延时接点瞬动接点线圈空气阻尼式时间继电器示意图及图形符号通电延时型JS7型空气阻尼式时间继电器断电延时型铁心动铁心动铁心铁心进气孔进气孔(a)通电延时继电器示意图(c)断电延时继电器示意图通电延时接点断电延时接点瞬动接点瞬动接点橡皮膜线圈弹簧延时调节螺丝延时调节螺丝传动杆橡皮膜气室气室或或或或KTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKT弱弹簧弱弹簧活塞杆杠杆传动杆通电延时接点瞬动接点线圈(b)通电延时继电器图形符号(d)断电延时继电器图形符号断电延时接点瞬动接点线圈空气阻尼式时间继电器示意图及图形符号空气阻尼时间继电器空气阻尼时间继电器•图示是通电延时继电器；•线圈位置调换180度，就是断电延时继电器。（4）中间继电器中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量。另外其触头的额定电流较大。触点铁心线圈反力弹簧绝缘连杆(a)中间继电器示意图触点线圈KAKAA1A2(b)中间继电器图形符号JZ7系列中间继电器JZY1系列中间继电器六、常用非电磁式继电器非电磁式继电器的感测元件接受非电量信号(如：温度、转速、位移及机械力等)。常用的非电磁式继电器有：热继电器、速度继电器、干簧继电器等。1、热继电器热继电器主要是用于电气设备的过载保护，热继电器是一种利用电流热效应原理工作的电器，它主要与接触器配合使用，用于对三相异步电动机的过载保护。结构：由发热元件、双金属片和触头及动作机构等部分组成。1-热元件2-双金属片3-导板4-常闭触头双金属片式1．电流调节凸轮2a、2b．簧片.3．手动复位按钮4．弓簧5．主双金属片6．下导板7．上导板8．常闭静触头9．动触头10．杠杆11．复位调节螺钉12．补偿双金属片13．推杆14．连杆15．压簧热继电器的连接：热元件串接于电动机的主电路中，常闭触点串接于电动机的控制电路中。热继电器的选择原则热继电器主要用于电动机的过载保护，使用中应考虑电动机的工作环境、起动情况、负载性质等因素，具体应按以下几个方面来选择。(1)热继电器结构型式的选择：星形接法的电动机可选用两相或三相结构热继电器，三角形接法的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器。(2)热继电器的动作电流整定值一般为电动机额定电流的1.05到1.1倍。(3)对于重复短时工作的电动机(如起重机电动机)，由于电动机不断重复升温，热继电器双金属片的温升跟不上电动机绕组的温升，电动机将得不到可靠的过载保护。因此，不宜选用双金属片热继电器，而应选用过电流继电器或能反映绕组实际温度的温度继电器来进行保护。2、速度继电器速度继电器又称为反接制动继电器，主要用于三相鼠笼型异步电动机的反接制动控制。它的任务是当三相电源的相序改变以后，产生与实际转子转动方向相反的旋转磁场，从而产生制动力矩图1-17速度继电器的原理示意图及图形符号NS转轴簧片触点摆锤定子鼠笼绕组永久磁铁nnSVSVSVJY-1型速度继电器3、干簧继电器1.舌簧片2.线圈3.玻璃管4.骨架干簧继电器是一种具有密封触点的非电磁式继电器。干簧继电器可以反映电压、电流、功率以及电流极性等信号，在检测、自动控制、计算机控制技术等领域中应用广泛。七、刀开关与低压断路器1、低压刀开关刀开关是手动电器中结构最简单的一种，主要用作电源隔离开关，也可用来非频繁地接通和分断容量较小的低压配电线路。分类：按刀的级数分:单极、双极和三极按刀的转换方向分为：单投和双投按有无熔断器分：带熔断器和不带熔断器QS(1).开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关）(2).带熔断器式刀开关(3).负荷开关开启式负荷开关封闭式负荷开关（铁壳开关）接线时应将电源线接在上端，负载接在下端，这样拉闸后刀片与电源隔离，可防止意外事故发生。安装时，手柄要向上，不得倒装或平装。安装正确，作用在电弧上的电动力和热空气的上升方向一致，就能使电弧迅速拉长而熄灭，反之，两者方向相反电弧将不易熄灭，严重时会使触头、刀片烧伤，甚至造成极间短路。另外如果倒装，手柄可能因自动下落而引起误动作合闸，将可能造成人身和设备