电气控制与PLC原理-2

电气控制与PLC原理杭州电子科技大学自动化分院第二讲主讲：周亚军第一章工厂电气控制基础1-1常用低压电器1-2电气控制电路基本环节学习目的与要求通过本章学习，掌握低压电器及应用的基础知识•1）低压电器的概念、分类；•2）低压电器的结构及工作原理；•3）应用：常用低压电器在电路中的作用、图形符号和文字符号、主电路和辅助电路中的连接；•4)继电接触控制基本电路进行分析和设计。1-1常用低压电器常指用于：交流额定电压1200v、直流额定电压1500v及以下的电路中的电器产品，在用电设备等组成的电路中起保护、控制、调节、转换和通断作用的电器，主要有:开关、接触器、继电器、按钮等。1-1常用低压电器－电气控制原理图交机电机熔丝交流接触器热妓电器刀开关按钮开关1-1常用低压电器－电气控制原理图1-1常用低压电器－电气控制原理图1-1常用低压电器控制电器的分类及作用中间继电器继电器热继电器溶丝交流接触器主令开关行程开关压力继电器接近开关开关空气开关123456123465主控器件保护器件控制器件发信器件信号器件辅助器件变压器指示灯瓷插式熔断器螺旋式熔断器图形符号FU文字符号广泛地用于中、小容量的控制系统中。1-1常用低压电器－－熔断器（有填料）管式熔断器主要用于要求分断较大电流的场合。图形符号FU文字符号熔断器必须与被保护对象串联，其核心部分是熔体（俗称保护丝），一般由铅锡合金制成。•熔断器（俗称保险丝）担负的主要任务是为电线电缆作短路保护（有时也作严重过载保护），不论短路电流值有多高，它都能切断。其次，也适宜用作设备和电器的保护1-1常用低压电器－－熔断器选择熔丝的方法(1)电灯支线熔丝熔丝额定电流≥支线上所有电灯的工作电流(2)一台电动机的熔丝熔丝额定电流≥电动机的起动电流2.5熔丝额定电流≥电动机的起动电流1.6~2如果电动机起动频繁，则为(3)几台电动机合用的总熔丝+其余电动机额定电流之和熔丝额定电流=(1.5~2.5)容量最大的电动机额定电流熔丝的额定电流有4A；6A；10A；15A；20A；25A；35A；60A；80A；100A；125A；350A；600A等多种。QS图形符号文字符号三极闸刀开关普通刀开关是一种结构最简单且应用最广泛的手控低压电器，广泛用在照明电路和小容量（5.5kW）、不频繁起动的动力电路的控制电路中。无灭弧装置1-1常用低压电器－－刀开关考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应如下选择：（3~5)*异步电机额定电流封闭式负荷开关（铁壳开关）QS图形符号文字符号结构与闸刀开关基本相同，但在铁壳开关内装有速断弹簧，可使闸刀快速接通和断开，以消除电弧。组合开关（转换开关）QS图形符号文字符号M3~用组合开关起停电动机的接线图刀片(动触片)可转动能组成各种不同的线路。1-1常用低压电器－－主令电器•主令电器是在自动控制系统中发出指令或信号的电器，用来控制接触器、继电器或其它电器线圈，使电路接通或分断，从而达到控制生产机械的目的。•主令电器应用广泛、种类繁多。按其作用可分为：控制按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、主令控制器及其它主令电器（如脚踏开关、钮子开关、紧急开关）等。1-1常用低压电器－－主令电器按钮SBSB3412SB图形符号常开常闭文字符号•钮按(开关)又称控制按钮是一种接通或分断小电流电路的主令电器。触头允许通过的电流较小．一般不超过5A，主要用在低压控制电路中．手动发出控制信号。常开常闭复位弹簧1、2--常闭静触头3、4--常开静触头2413桥式动触头施加外力1、2断开；3、4闭合复位撤消外力•按钮由按钮帽，复位弹簧，桥式动、静触头和外壳等组成。一般为复合式．即同时具有常开、常闭触头。•按下时常闭触头先断开，然后常开触头闭合。去掉外力后在恢复弹簧的作用下，常开触头断开，常闭触头复位。1-1常用低压电器－－主令电器行程开关动断触点动合触点行程开关符号SQ•行程开关又称限位开关或位置开关。是一种利用生产机械某些运动部件的撞击来发出控制信号的小电流主令电器。•主要用于:生产机械的运动方向、行程大小控制或位置保护等。•行程开关的种类很多，它有动合触点和动断触点，由装在运动部件上的挡块来撞动。当运动部件到达一定行程位置时，其上的挡块撞动行程开关，使动合触点闭合，动断触点断开1-1常用低压电器－－主令电器接近开关及微动开关接近开关微动开关接近开关和光电开关非接触式的、无触点行程开关接近开关按其工作原理分：有高频振荡型、电容型、感应电桥型、永久磁铁型、霍尔效应型等，其中高频振荡型最为常用1-1常用低压电器－－自动开关（低压断路器）QF图形符号文字符号三极断路器符号QF×××低压断路器（自动空气断路器、自动开关）低压断路器又称自动空气开关或自动开关。它相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电器的组合，除能完成接通和分断电路外还能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。它对线路、电器设备及电动机实行保护。是低压配电网中的一种重要保护电器。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1-1常用低压电器－－自动开关（断路器）工作原理：脱扣器是自动开关的主要保护装置，包括电磁脱扣器（作短路保护）、热脱扣器（作过载保护）、失压脱扣器以及由电磁和热脱扣器组合而成的复式脱扣器等种类。电磁脱扣器的线圈串联在主电路中，若电路或设备短路，主电路电流增大，线圈磁场增强，吸动衔铁，使操作机构动作，断开主触点，分断主电路而起到短路保护作用。电磁脱扣器有调节螺钉，可以根据用电设备容量和使用条件手动调节脱扣器动作电流的大小。热脱扣器是一个双金属片热继电器。它的发热元件串联在主电路中。当电路过载时，过载电流使发热元件温度升高，双金属片受热弯曲，顶动自动操作机构动作，断开主触点，切断主电路而起过载保护作用。图1-4自动开关的原理图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1-1常用低压电器－－交流接触器•电磁式的接触器是利用电磁吸力的作用使主触点闭合或断开电动机电路或负载电路的控制电器。用它可以实现频繁的远距离操作，它具有比工作电流大数倍的接通相分断能力。•接触器按其主触点控制的电路中的电流分为直流接触器和交流接触器。•交流接触器特点：交流线圈、有短路环、采用双断口触头•直流接触器特点：直流线圈、滚动指型触头.具有手动切换电器所不能实现的遥控功能，同时还具有欠压、失压保护的功能，但却不具备短路保护和过载保护功能。主触点接线控制线圈接线电磁式接触器分类按主触头所在动力回路的电流种类分：交流、直流按主触头对数分：单极（一对主触头）、多极（二至四对主触头）按电磁线圈回路（通常叫做控制回路）的电流种类分：交流操作、直流操作按主回路电压等级分：低压、高压按铁心结构形式分：转动式（或称角移式）和直动式线圈主触点图形符号文字符号KM图形符号文字符号KM辅助常开触头图形符号文字符号KM辅助常闭触头图形符号文字符号KM接触器结构和工作原理a）外形b）结构示意图工作原理交流接触器有两种工作状态：得电状态（动作状态）和失电状态（释放状态）。接触器主触头的动触头装在与衔铁相连的绝缘连杆上，其静触头则固定在壳体上。当线圈得电后，线圈产生磁场，使静铁心产生电磁吸力，将衔铁吸合。衔铁带动动触头动作，使常闭触头断开，常开触头闭合，分断或接通相关电路。当线圈失电时，电磁吸力消失，衔铁在反作用弹簧的作用下释放，各触头随之复位。线圈铁芯衔铁主触头弹簧辅助触头M3~电机动作过程线圈通电衔铁吸合主触头闭合电机动作~380V~~接触器~辅助常开触头闭合辅助常闭触头断开•接触器铭牌上的额定电压是指主触头的额定电压。•交流接触器的额定电压一般为220V、380V、660V及1140V；•直流接触器一般为220V、440V及660V。•辅助触头的常用额定电压：交流380V；直流220V。接触器的主要技术参数-额定电压•接触器的额定工作电流系指主触头的额定电流。•接触器电流等级为：6A、10A、16A、25A、40A、60A、100A、160A、250A、400A、600A、1000A、1600A、2500A及4000A。接触器的主要技术参数-额定电流•交流接触器的操作频率一般为：300次/h~1200次/h•直流接触器的额定操作频率比交流接触器的高接触器的主要技术参数-操作频率1.接触器的类型选择：根据接触器所控制负载的轻重和负载电流的类型。2.额定电压的选择接触器的额定电压不小于负载回路的电压。3.额定电流的选择：一般接触器的额定电流不小于被控回路的额定电流。对于电动机负载可按经验公式计算：4.吸引线圈的额定电压：吸引线圈的额定电压与所接控制电路的电压相一致。NNCKUPI310接触器的主要技术参数-选用1-1常用低压电器－－继电器继电器：是一种根据电量（电流、电压）或非电量（时间、速度、温度、压力等）的变化自动接通和断开控制电路，以完成控制或保护任务的电器。继电器一般由3个基本部分组成：检测机构、中间机构和执行机构。与接触器的区别继电器可以对各种电量或非电量的变化作出反应，而接触器只有在一定的电压信号下动作。继电器用于切换小电流的控制电路，而接触器则用来控制大电流电路，因此，继电器触头容量较小（不大于5A），且无灭弧装置。•按动作原理，继电器可以分电磁式、感应式、电子式、热效应式、气动式、电动式等；•按动作时间，继电器可以分瞬时动作和延时动作（也叫时间继电器）等；•按输入量的物理性质，继电器可以分为电压、电流、速度、时间、温度、压力、热继电器等。继电器-分类控制线圈接线主触点接线继电器-电磁继电器•电磁继电器主要包括电流继电器、电压继电器和中间继电器。•选用时主要依据继电器所保护或所控制对象对继电器提出的要求，如触头的数量、种类，返回系数，控制电路的电压、电流、负载性质等。•出于继电器触头容量较小，所以经常将触头并联使用。有时为增加触头的分断能力，也有把触头串联起来使用的。线圈图形符号文字符号KA常开触头图形符号文字符号KA常闭触头图形符号文字符号KA继电器-电磁继电器•触点的动作和线圈的动作电压大小有关的继电器叫电压继电器，它用于电力拖动系统的电压保护和控制，使用时电压继电器的线圈与负载并联。•特点其线圈的匝数多而线径细。•分类：按线圈电流的种类可以分为交流和直流电压继电器，按吸合电压大小又可以分为过电压、欠电压和零电压继电器。电磁继电器-电压继电器•有交、直流两种。•作用：增加被控制线路的数量或加大触点允许的断开容量，以达到分配控制信号和功率放大的目的。•特点：触点数目较多，一般在3~4对以上，触点形式常采用桥形触点（与接触器辅助触点相同）。•动作功率较大的中间继电器与小型接触器的结构相同。继电器-中间断电器•适用于交流500V以下的控制线路，线圈电压为交流12V、36V、127V、220V及380V五种。继电器有八对触点，额定电流为5A，最高操作频率为1200次/h。•适用于直流110V以下的控制电路，线圈额定电压为直流5V、12V、24V、48V、110V四种，线圈消耗功率不大于3W，继电器具有带公共触点的三常开、三常闭触点，触点额定电流为3A。继电器-中间断电器•触点的动作和线圈的动作电流大小有关的继电器，使用时电流继电器的线圈与负载串联。其线圈的匝数少而粗。分类：按线圈电流的种类可以分为交流和直流电流继电器，按吸合电流大小又可以分为过电流和低电流继电器。继电器-电流继电器特点：•时间继电器的特点是当得到控制信号后（如继电器线圈接通或断开电源），其触点状态并不立即改变，而是经过一段时间的延迟之间，触点才闭合或断开，因此这种继电器又称为延时继电器。继电器-时间继电器时间继电器触头类型断电式常闭断电后延时闭合常开断电后延时断开通电式瞬时动作延时动作常闭触点常开触点常开通电后延时闭合常闭通电后延时断开热继电器是利用电流流过热元件时产生的热量，使双金属片发生弯曲而推动执行机