电气控制与PLC 第01章

PLC电气控制技术第一章常用低压电器第一节概述电器：对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护作用，在电力输配电系统和电力拖动自动控制系统中应用广泛可编程序控制器（PLC）是计算机技术与继电器、接触器控制技术相结合的产物，其输入、输出与低压电器密切相关。电器元件本身朝着新的领域扩展电器元件性能提高新型电器元件产生机、电、仪一体化电器元件实现电器元件应用范围扩展有些电器元件有其特殊性以继电器、接触器为基础的电气控制技术具有相当重要的地位掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握PLC应用技术必需的基础PLC电气控制技术第一章常用低压电器电器元件的分类：按工作电压等级分类:▪高压电器：AC1200V、DC1500V及以上电路中的电器。▪低压电器：AC1200V、DC1500V以下电路中的电器。按动作原理分类：▪手动电器：通过人的操作发出动作指令的电器。▪自动电器：产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器。按用途分类：▪控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。▪配电电器：用于电能的输送和分配的电器。▪主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令的电器。▪保护电器：用于保护电路及用电设备的电器。▪执行电器：用于完成某种动作或传送功能的电器。PLC电气控制技术第一章常用低压电器第二节接触器电力拖动和自动控制系统中使用量大，涉及面广的一种低压自动控制电器，用来频繁地接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路。1-主触点2-常闭辅助触点3-常开辅助触点4-动铁心5-线圈6-静铁心7-灭弧罩8-弹簧电磁接触器结构示意图电磁机构：将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作.触点：接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。灭弧装置：熄灭触点分断电流瞬间触点之间气隙中产生的电弧。其它：包括释放弹簧机构、支架与底座等。动铁心（衔铁）静铁心电磁线圈按所控制电路▪主触点▪辅助触点按原始状态▪常开触点▪常闭触点灭弧罩灭弧栅磁吹灭弧装置PLC电气控制技术第一章常用低压电器接触器根据电磁原理工作：当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，即常开触点断开，常闭触点闭合。电磁接触器工作原理PLC电气控制技术第一章常用低压电器接触器分类及特点：交流接触器：线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。●交变磁通穿过铁心，产全涡流和磁滞损耗，使铁心发热。●铁心用硅钢片冲压而成以减少铁损。●线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上以便于散热。●铁心端面上安装铜制的短路环，以防止交变磁通使衔铁产生强烈振动和噪声。●灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。直流接触器：线圈通以直流电，主触点接通、切断直流主电路。●不产全涡流和磁滞损耗，铁心不发热。●铁心用整块钢制成。●线圈制成长而薄的圆筒状。●250A以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。●灭弧装置通常采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。PLC电气控制技术第一章常用低压电器接触器主要技术参数：线圈电压主触点额定电流、额定电压辅助触点额定电流、对数接触器极数接触器机械寿命、电寿命CJ20－〇〇/〇〇交流设计额定电流用K表示矿用额定工作电压(03－380V)TH(湿热带产品)接触器序号(AC3，380V)启动器的接触器(06－660V；11－1140V)CZ16－〇/〇〇直流设计额定电流常开主触点数常闭主触点数接触器序号交流接触器型号意义说明举例：直流接触器型号意义说明举例：PLC电气控制技术第一章常用低压电器选择接触器主要考虑的因素：接触器的使用类别应与负载性质相一致●控制交流负载应选用交流接触器●控制直流负载则选用直流接触器主触点的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流接触器主触点的额完工作电流是在规定条件下（额定工作电压、使用类别、操作频率等）能够正常工作的电流值，当实际使用条件不同时，这个电流值也将随之改变吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致●接触器在线圈额定电压85％及以上时应能可靠地吸合主触点和辅助触点的数量应能满足控制系统的需要PLC电气控制技术第一章常用低压电器第三节继电器用于控制与保护电路中作信号转换用的电器。具有输入电路（感应元件）和输出电路（执行元件），当感应元件中的输入量（如电流、电压、温度、压力等）变化到某一定值时继电器动作，执行元件便接通和断开控制回路。继电器用于控制电路，流过触点的电流小，一般不需要灭弧装置。继电特性曲线：继电器的重要参数：返回系数：k＝x1/x2●释放弹簧的松紧程度●铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄吸合时间：线圈接受电信号到衔铁完全吸台所需的时间释放时间：线圈失电到衔铁完全释放所需的时间x2：继电器吸合值x1：继电器释放值常用继电器：电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器以及温度、压力、计数、频率继电器等。PLC电气控制技术第一章常用低压电器电流继电器：根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器过电流继电器：当电路发生短路及过流时立即将电路切断●线圈电流小于整定电流时，继电器不动作●线圈电流超过整定电流时，继电器才动作●动作电流整定范围：交流为(110％～350％)IN，直流为(70％～300％)IN欠电流继电器：当电路电流过低时立即将电路切断●线圈电流大于或等于整定电流时，继电器吸合●线圈电流低于整定电流时，继电器释放●动作电流整定范围：吸合电流为(30％～50％)IN释放电流为(10％～20％)IN●一般自动复位电压继电器：根据输入（线圈）电压大小而动作的继电器过电压继电器：动作电压整定范围为(105％～120％)UN欠电流继电器：吸合电压调整范围为(30％～50％)UN释放电压调整范围为(7％～20％)UNPLC电气控制技术第一章常用低压电器中间继电器：本质上是一种电压继电器，工作原理与接触器相同。触点系统中没有主、辅触点之分，触点容量相同。小容量的接触器：电动机额定电流不超过5A的电气控制系统，可代替接触器来控制。中间继电器的作用：当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间继电器来控制，用中间继电器作为执行元件，这时中间继电器被当作一级放大器用。触点数量较多，能够将一个输入信号变成多个输出信号。当其他继电器或接触器触点数量不够时，可利用中间继电器来切换多条控制电路。PLC电气控制技术第一章常用低压电器固态继电器：由固体半导体元件组成的无触点开关器件。优点：工作可靠、寿命长、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快、无火花、无动作噪音和使用方便等。缺点：过载能力低，易受温度和辐射影响，通断阻抗比小。应用：有逐步取代传统电磁继电器的趋势，还可应用于计算机的输入输出接口、外围和终端设备等传统电磁继电器无法应用的领域。四端有源器件：两个输入控制端，两个输出受控端。施加输入信号后，其输出呈导通状态，无信号时输出呈阻断状态。耐高压的光电耦合：实现输入和输出之间的电气隔离。直流固态继电器：输出采用晶体管。交流固态继电器：输出采用晶闸管。主要参数：输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、输出漏电流等。PLC电气控制技术第一章常用低压电器时间继电器：继电器感应元件接受外界信号后，经过设定的延时时间才使执行部分动作的继电器。类型：通电延时、断电延时、带瞬动触点通电（断电）延时触点：常开延时闭合、常闭延时断开、常开延时断开、常闭延时闭合空气阻尼式：●包括电磁机构、工作触点及气室三部分，靠空气阻尼作用实现延时。●延时范围较宽、结构简单、工作可靠、价格低廉、寿命长。●延时时间有0.4～180s和0.4～60s两种规格。电动式：●包括同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统及执行机构。●延时时间长，可达数十小时，延时精度高。●结构复杂，体积较大。电子式：●数字计数式，包括脉冲发生器、计数器、显示器、放大器及执行机构。●延时时间长、调节方便、精度高、应用广。●可取代阻容式、空气阻尼式、电动式等时间继电器。PLC电气控制技术第一章常用低压电器热继电器：专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护，防止电动机过热而烧毁的保护电器。组成及工作原理：由双金属片、加热元件、动作机构、触点系统、整定调整装置及手动复位装置等组成。双金属片为温度检测元件，由两种膨胀系数不同的金属片压焊而成，它被加热元件加热后，因两层金属片伸长率不同而弯曲。加热元件串接在电动机定子绕组中，电动机正常运行时，热元件产生的热量不会使触点系统动作；当电动机过载，流过热元件的电流加大，经过一定的时间，热元件产生的热量使双金属片的弯曲程度超过一定值，通过导板推动热继电器的触点动作（常开触点闭合，常闭触点断开）。通常用其常闭触点与接触器线圈电路串联，切断接触器线圈电流，使电动机主电路失电。故障排除后，手动复位热继电器触点可以重新接通控制电路。PLC电气控制技术第一章常用低压电器热继电器主要参数：热继电器额定电流：热继电器中可以安装的热元件的最大整定电流值。热元件额定电流：热元件的最大整定电流值。热继电器整定电流：热元件能够长期通过而不致引起热继电器动作的最大电流值。通常热继电器的整定电流是按电动机的额定电流整定的。热继电器整定电流调节范围：手动调节整定电流旋钮，通过偏心轮机构，调整双金属片与导板的距离，能够调节的电流整定值的范围。相数PLC电气控制技术第一章常用低压电器速度继电器：用于转速的检测，常用在三相交流异步电动机反接制动转速接近零时，自动切除反相序电源。转子：由一块永久磁铁制成，与电动机同轴相联，用以接受转动信号。圆环（笼型空心绕组）：转子（磁铁）旋转时，笼型绕组切割转子磁场产生感应电动势，形成环内电流，此电流与磁铁磁场相作用，产生电磁转矩，圆环在此力矩的作用下带动摆杆，克服弹簧力而顺转子转动的方向摆动，并拨动触点改变其通断状态。触点：在摆杆左右各设一组切换触点，分别在速度继电器正转和反转时发生作用。调节弹簧弹力时，可使速度继电器在不同转速时切换触点改变通断状态。动作转速一般不低于120r/min，复位转速约在100r/min以下。工作时，允许的转速高达1000～3600r/min。正转和反转切换触点的动作，反映电动机转向和速度的变化。PLC电气控制技术第一章常用低压电器第四节熔断器用于供电线路和电气设备的短路保护的保护电器。结构简单、使用方便、价格低廉。熔体：熔断器的核心，通常用低熔点的铅锡合金、锌、铜、银的丝状或片状材料制成，新型的熔体通常设计成灭弧栅状和具有变截面片状结构。当通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间后，电流在熔体上产生的热量使熔体某处熔化而切断电路，从而保护了电路和设备。外壳：安装熔体。熔断器的保护特性（安－秒）曲线流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。熔体的额定电流IfN是熔体长期工作而不致熔断的电流。结构形式：插入式螺旋式有填料密封管式无填料密封管式PLC电气控制技术第一章常用低压电器熔断器的选择：种类选择：由电控系统整体设计确定。额定电压：大于或等于实际电路的工作电压。额定电流：大于或等于实际电路的工作电流。熔体电流：●电路上、下两级都装设熔断器时，为使两级保护相互配合良好，两级熔体额定电流的比值不小于1.6:1。●对于照明线路或电阻炉等没有冲击性电流的负载，熔体的额定电流应大于或等于电路的工作电流，即IfN≥I1，式中IfN为熔体的额定电流，I1为电路的工作电流。●保护一台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电流IfN≥(1.5~2.5)IN，式中，IN为电动机额定电流。●保护多台异步电动机时，若各台电动机不同时启动，则IfN≥(1.5~2.5)INmax+ΣIN，式中：INmax为容量最大的一台电动机的额定电流，ΣIN为其余电动机额定电流的总和。PLC电气控制技术第一章常用低压电器第五节低压隔离器将线路与电源明显地隔开的