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电气控制基础知识凡是根据外界特定的信号或要求，自动或手动接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路或非电现象的切换、控制、保护、检测和调节的电气设备均称为电器。根据工作电压的高低，电器可分为高压电器和低压电器。低压电器通常是指工作在交流电压小于1200V、直流电压小于1500V的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器。1.低压电器（1）低压电器的分类①按动作方式可分为：非自动切换电器：依靠外力(如人工)直接操作来进行切换的电器，如刀开关、按钮开关等。自动切换电器：依靠指令或物理量(如电流、电压、时间、速度等)变化而自动动作的电器，如接触器、继电器等。②按用途可分为:低压控制电器：主要在低压配电系统及动力设备中起控制作用，如刀开关、低压断路器等。低压保护电器：主要在低压配电系统及动力设备中起保护作用，如熔断器、热继电器等。③按动作原理可分为:电磁式电器：它是根据电磁铁的原理工作的，如接触器、继电器等。非电量电器：它是依靠外力（人力或机械力）或某种非电量的变化而动作的电器，如行程开关、按钮等。（2）低压电器的基本结构与特点低压电器一般都有两个基本部分：一个是感受部分，它感受外界的信号，作出有规律的反应，在自动切换电器中，感受部分大多由电磁机构组成，在非自动切换电器中，感受部分通常为操作手柄等；另一个是执行部分，如触点连同灭弧系统，它根据指令进行电路的接通或断开。（3）低压电器的型号含义我国低压电器型号是按产品种类编制的，产品型号采用汉语拼音字母和阿拉伯数字组合表示，其组合方式如下:2.接触器接触器是一种自动控制电器，它可以用来频繁地远距离接通或断开大容量的交、直流负载电路。接触器按其主触点通过电流的种类不同可分为直流和交流接触器两种，目前在控制电路中多数采用交流接触器。（1）交流接触器的机构①电磁机构：线圈、铁芯、衔铁②触点系统：主触点、辅助触点③灭弧装置（2）交流接触器的原理当接触器线圈通电后，在铁芯周围产生，衔铁会受磁力作用，当电磁力大于弹簧的弹力时，衔铁向铁芯靠近吸合，带动触点机构动作，使常闭触点断开，常开触点闭合。当线圈失电或线圈两端的电压显著降低时，电磁力小于弹簧的弹力，衔铁被释放，触点机构复位。（3）交流接触器的图形（4）交流接触器的型号3.热继电器热继电器主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护及其它电气设备发热状态的控制。复位调节整定电流（1）热继电器的工作原理热继电器的工作原理是电流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。4.时间继电器空气阻尼型电磁式空气阻尼型时间继电器工作原理电磁式时间继电器的符号（2）热继电器的符号热元件常闭触点5.中间继电器中间继电器(intermediaterelay)：用于继电保护与自动控制系统中，以增加触点的数量及容量。它用于在控制电路中传递中间信号。中间继电器的结构和原理与交流接触器基本相同，与接触器的主要区别在于：接触器的主触头可以通过大电流，而中间继电器的触头只能通过小电流。所以，它只能用于控制电路中。它一般是没有主触点的，因为过载能力比较小。所以它用的全部都是辅助触头，数量比较多。新国标对中间继电器的定义是K，老国标是KA。一般是直流电源供电。少数使用交流供电。小型中间继电器6.速度继电器速度继电器工作原理：速度继电器转子的轴与被控电动机的轴相连接，而定子套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，定子内的短路导体便切割磁场，产生感应电动势，从而产生电流。此电流与旋转的转子磁场作用产生转矩，于是定子开始转动。当转到一定角度时，装在定子轴上的摆锤推动簧片动作，使常闭触头分断，常开触头闭合。当电动机转速低于某一值时，定子产生的转矩减小，触头在弹簧作用下复位。7.低压断路器低压断路器:低压断路器又称自动空气开关或自动空气断路器，简称断路器。它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件，已获得了广泛的应用。符号当电路正常运行时，电磁脱扣器的电磁线圈虽然串接在电路中，但所产生的电磁吸力不能使衔铁动作，只有当电路达到动作电流时，衔铁才被迅速吸合，同时撞击杠杆，使锁扣脱扣，主触点被弹簧迅速拉开将主电路分断。一般电磁脱扣器，是瞬时动作的。电磁脱扣器和热脱扣器合称复式脱扣器。当电源电压降低到额定电压的40%—75%时，吸力减小，衔铁被弹簧拉开，并撞击杠杆，使锁扣脱扣，实行欠压(失压)保护。8.刀开关刀开关又名闸刀，一般用于不需经常切断与闭合的交、直流低压(不大于500V)电路，在额定电压下其工作电流不能超过额定值。在机床上，刀开关主要用做电源开关，它一般不用来接通或切断电动机的工作电流。刀开关分单极、双极和三极，常用的三极刀开关长期允许通过电流有100A、200A、400A、600A和1000A五种。目前生产的产品型号有HD(单投)和HS(双投)等系列。9.按钮10.行程开关行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及进行终端限位保护。微动开关滚轮式直动式双滚轮工作原理：当生产机械的运动部件到达某一位置时，运动部件上的挡块碰压行程开关的操作头，使行程开关的触头改变状态，对控制电路发出接通、断开或变换某些控制电路的指令，以达到设定的控制要求。c）复合触点⑴螺旋式熔断器RL⑵有填料管式熔断器RT⑶无填料管式熔断器RM⑷有填料封闭管式快速熔断器RS⑸熔断器根据使用电压可分为高压熔断器和低压熔断器。根据保护对象可分为保护变压器用和一般电气设备用的熔断器、保护电压互感器的熔断器、保护电力电容器的熔断器、保护半导体元件的熔断器、保护电动机的熔断器和保护家用电器的熔断器等。根据结构可分为敞开式、半封闭式、管式和喷射式熔断器。11.熔断器12.电气元件符号的画法左开右闭上闭下开13.电气图的识读电气图是用电气图形绘制的图，用来描述电气控制设备结构、工作原理和技术要求的图，它必须采用符合国家电气制图标准及国际电工委员会(IEC)颁布的有关文件要求，用统一标准的图形符号、文字符号及规定的画法绘制。（1）电气图中的图形符号图形符号通常是指用于图样或其他文件表示一个设备或概念的图形、标记或字符。图形符号由符号要素、一般符号及限定符号构成。①符号要素。符号要素是一种具有确定意义的简单图形，必须同其它图形组合才能构成一个设备或概念的完整符号。例如，三相异步电动机是由定子、转子及各自的引线等几个符号要素构成的，这些符号要求有确切的含义，但一般不能单独使用，其布置也不一定与符号所表示设备的实际结构相一致。②一般符号。用于表示同一类产品和此类产品特性的一种很简单的符号，它们是各类元器件的基本符号。例如，一般电阻器、电容器和具有一般单向导电性的二极管的符号。一般符号不但广义上代表各类元器件，也可以表示没有附加信息或功能的具体元件。③限定符号。限定符号是用以提供附加信息的一种加在其他符号上的符号。例如，在电阻器一般符号的基础上，加上不同的限定符号就可组成可变电阻器、光敏电阻器、热敏电阻器等具有不同功能的电阻器。也就是说使用限定符号以后，可以使图形符号具有多样性。限定符号一般不能单独使用。一般符号有时也可以作为限定符号。例如，电容器的一般符号加到二极管的一般符号上就构成变容二极管的符号。（2）电气图中的文字符号电气图中的文字符号是用于标明电气设备、装置和元器件的名称、功能、状态和特征的，可在电气设备、装置和元器件上或其近旁使用，以表明电气设备、装置和元器件种类的字母代码和功能字母代码。电气技术中的文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。①基本文字符号。基本文字符号分为单字母符号和双字母符号两种。单字母符号是用拉丁字母将各种电气设备、装置和元器件划分为23大类，每一类用一个字母表示。例如，“R”代表电阻器，“M”代表电动机，“C”代表电容器等。双字母符号是由一个表示种类的单字母符号与另一字母组成，并且是单字母符号在前，另一字母在后。双字母中在后的字母通常选用该类设备、装置和元器件的英文名词的首位字母，这样，双字母符号可以较详细和更具体地表述电气设备、装置和元器件的名称。例如，“RP”代表电位器，“RT”代表热敏电阻，“MD”代表直流电动机，“MC”代表笼型异步电动机。②辅助文字符号。辅助文字符号是用以表示电气设备、装置和元器件以及线路的功能、状态和特征的，通常也是由英文单词的前一两个字母构成的。例如，“DC”代表直流(DirectCurrent)，“IN”代表输入(Input)，“S”代表信号(Signal)。辅助文字符号一般放在单字母文字符号后面，构成组合双字母符号。例如，“Y”是电气操作机械装置的单字母符号，“B”是代表制动的辅助文字符号，“YB”代表制动电磁铁的组合符号。辅助文字符号也可单独使用，例如“ON”代表闭合，“N”代表中性线。2．电气图的分类与作用电气图包括电气原理图、电器元件布置图、电气接线图等。（1）电气原理图电气原理图是说明电气设备工作原理的线路图。在电气原理图中并不考虑电气元件的实际安装位置和实际连线情况，只是把各元件按接线顺序用符号展开在平面图上，用直线将各元件连接起来。图1CA6140型车床电气原理图在阅读和绘制电气原理图时应注意以下几点:①电气原理图中各元器件的文字符号和图形符号必须按标准绘制和标注。同一电器的所有元件必须用同一文字符号标注。②电气原理图应按功能来组合，同一功能的电气相关元件应画在一起，但同一电器的各部件不一定画在一起。电路应按动作顺序和信号流程自上而下或自左向右排列。③电气原理图分主电路和控制电路，一般主电路在左侧，控制电路在右侧。④电气原理图中各电器应该是未通电或未动作的状态，二进制逻辑元件应是置零的状态，机械开关应是循环开始的状态，即按电路“常态”画出。⑤在电路图中每个接触器线圈下方画出两条竖直线，分成左、中、右三栏，把受其控制而动作的触头所处的图区号填入相应的栏内，对备而未用的触头，在相应的栏内用记号“×”标出或不标出任何符号。⑥在电路图中每个继电器线圈下方画出一条竖直线，分成左、右两栏，把受其控制而动作的触头所处的图区号填入相应的栏内。同样，对备而未用的触头，在相应的栏内用记号“×”标出或不标出任何符号。（2）电器元件布置图电器元件布置图表示各种电气设备在机械设备和电气控制柜中的实际安装位置。它将提供电气设备各个单元的布局和安装工作所需数据的图样。例如，电动机要和被拖动的机械装置在一起，行程开关应画在获取信息的地方，操作手柄应画在便于操作的地方，一般电气元件应放在电气控制柜中。右图为CA6140型车床控制盘电器元件布置图。（3）电气接线图电气接线图是用来表明电气设备各单元之间的接线关系，一般不包括单元内部的连接，着重表明电气设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接。图4为CA6140型车床电气接线图。在阅读和绘制电气接线图时应注意以下几点:①外部单元同一电器的各部件画在一起，其布置应该尽量符合电器的实际情况。②不在同一控制柜或同一配电屏上的各电气元件的连接，必须经过接线端子板进行。图中文字符号、图形符号及接线端子板编号，应与电气原理图相一致。③电气设备的外部连接应标明电源的引入点。