第一讲、电器控制技术

电气控制技术在工业自动控制过程中，执行元件（电磁阀、电机等）的动作是通过控制电路来实现的。控制电路可以是继电接触器控制系统，该类控制系统是由各种低压控制电器构成，实现弱电对强电的控制；ABCKMFUQKMSB2SB1KMKHKHM3~UVW控制电路也可以是可编程逻辑控制（PLC）系统。可编程逻辑控制器是一种带有指令存储器和I/O接口，以位运算为主，能完成逻辑、顺序、技术和算术运算功能，用于控制机器或生产过程的自动控制装置。PLC将继电接触器控制的硬连线逻辑转变为计算机的软件逻辑编程。UVW一、常用低压控制电器1、刀开关用作电路的电源开关和电动机的非频繁启动的操作开关。Q图形符号一、常用低压控制电器2、按钮在低压控制电路中用于手动发出控制信号。常开(动合)按钮电路符号SB常闭(动断)按钮电路符号SB一、常用低压控制电器2、按钮在低压控制电路中用于手动发出控制信号。复合按钮电路符号SB一、常用低压控制电器3、位置开关利用运动部件的行程位置实现控制的电器元件。常用语自动往返的生产机械中。结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。常开（动合）触头图形符号ST常闭（动断）触头图形符号ST一、常用低压控制电器4、熔断器熔断器是一种简单而有效的保护电器。在电路中主要起短路保护作用。使用时，熔体串接于被保护的电路中，当电路发生短路故障时，熔体被瞬时熔断而分断电路，起到保护作用。一、常用低压控制电器4、熔断器图形符号FU一、常用低压控制电器5、接触器接触器是自动控制系统中使用量大面广的一种低压控制电器，用来频繁地接通和分断主回路和控制电路。主要控制对象是电动机，能实现远距离控制并具有零压保护功能。一、常用低压控制电器5、接触器线圈铁芯衔铁主触头弹簧辅助触头一、常用低压控制电器5、接触器M3~电机动作过程线圈通电衔铁被吸合触头闭合电机接通电源~~~UVW一、常用低压控制电器5、接触器~~~M3~电机接触器线圈常开常闭接触器主触点接触器辅助触点KMKMKMKM一、常用低压控制电器6、继电器继电器主要用于控制与保护电路或做信号转换用。当输入量变化到某一定值时，继电器动作，其触头接通或断开，用于控制回路。按用途分：控制继电器和保护继电器按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式和热继电器一、常用低压控制电器1）、电磁式继电器常用的电磁式继电器有电压继电器、中间继电器和电流继电器。其结构和工作原理与接触器相似，都是由电磁系统、触头系统和释放弹簧等组成。一、常用低压控制电器1）、电磁式继电器KA线圈KA常开触头KA常开触头电流继电器一、常用低压控制电器2）、热继电器利用电流的热效应原理，广泛用于三相异步电动机的长期过载保护。一、常用低压控制电器2）、热继电器发热元件结构：I常闭触头双金属片工作原理：发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。扣板一、常用低压控制电器2）、热继电器结构：I双金属片扣板发热元件串联在主电路中串联在控制电路中常闭触头KHKH发热元件常闭触头一、常用低压控制电器2）、热继电器一、常用低压控制电器3）、时间继电器从得到输入信号（线圈的通电或断电）开始，经过一定的延时后才输出信号（触头的闭合或断开）。时间继电器有两种延时方式：通电延时：接受输入信号（线圈带电）后延时一定的时间，输出信号（触头动作）才发生变化。当输入信号消失（线圈失电）后，输出瞬时复原（触头复原）。断电延时：接受输入信号（线圈带电）时，瞬时产生相应的输出信号（触头动作）。当输入信号消失（线圈失电）后，延迟一定的时间，输出才复原（触头复原）。一、常用低压控制电器3）、时间继电器图为空气阻尼式通电延时型时间继电器的结构示意图。它是利用空气阻尼的原理来获得延时的。主要由电磁系统、气室及触点系统组成。1234567891011121314151617181920212223工作原理：当线圈11通电时，电磁力克服弹簧14的反作用拉力而迅速将衔铁向上吸合，衔铁13带动杠杆15立即使1、2常闭触点分断，3、4常开触点闭合。活塞杆18在弹簧17作用下带动活塞21及橡皮膜19向上移动，橡皮膜下方空气室空气变得稀薄形成负压，活塞杆只能缓慢移动，其移动速度由进气孔决定。经一段延时后，衔铁带动触头5、6断开，7、8闭合。一、常用低压控制电器3）、时间继电器图为空气阻尼式通电延时型时间继电器的结构示意图。它是利用空气阻尼的原理来获得延时的。主要由电磁系统、气室及触点系统组成。KTKTKT线圈1234567891011121314151617181920212223KTKT通电延时断电延时常开常闭一、常用低压控制电器3）、时间继电器图为空气阻尼式通电延时型时间继电器的结构示意图。它是利用空气阻尼的原理来获得延时的。主要由电磁系统、气室及触点系统组成。KTKTKT线圈KTKT通电延时断电延时常开常闭二、常用电器控制线路由低压控制电器组成的控制电路，叫做电器控制电路。电动机单向旋转控制电路Q为开关，FU1、FU2为主电路与控制电路的熔断器，KM为接触器，KR为热继电器，SB1、SB2分别为起动按钮与停止按钮，M为笼型感应电动机。L1L2L3QMFU1KMKRPEFU2SB1KMSB2KMKRFU2UVW电动机的常用正反转控制电路在实际生产中常需要运动部件实现正反两个方向的运动，这就要求拖动电动机能做正反两方向的运转。从电机原理可知，改变电动机三相电源相序即可改变电动机旋转方向。电动机的常用可逆旋转控制电路如图所示。L1L2L3QMFU1KM1PEKM2FU2SB1KM1SB2KM2SB1KM1SB2KM2SB3KRFU2KM1KM2电动机点动控制电路生产过程中，不仅要求生产机械运动部件连续运动，还需要点动控制。图中的控制电路既可实现点动控制，又可实现连续运转。SB3为连续运转的停止按钮，SB1为连续运转起动按钮，SB2为点动起动按钮。L1L2L3QMFU1KMPEUVWKRFU2SB1KMSB3KMFU2SB2SB2KR电动机往返运行的可逆旋转控制电路L1L2L3QMFU1KM1PEKM2KRFU2SB1SB2KM1KM1FU2KM1SQ1SB2SB1KM2KM2KM2SQ2KRSB3SQ2SQ3SQ1SQ4在实际生产中，常常要求生产机械的运动部件能实现自动往返。因为有行程限制，所以常用行程开关做控制元件来控制电动机的正反转。图中KM1、KM2分别为电动机正、反转接触器，SQ1为反向转正向行程开关，SQ2为正向转反向行程开关，SQ3、SQ4分别为正向、反向极限保护用限位开关。