电气控制与plc应用 (2).ppt

第一节概述,为了安全、可靠地使用电能，电路中必须要装有各种起调节、分配、控制和保护作用各类低压电器。,一、低压电器的定义与分类,低压电器-工作于AC1200V、DC1500V以下电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器。按用途和控制对象分类：配电电器：用于电能的输送和分配的电器。控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。按操作方式分类：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。,按工作原理分类：电磁式电器：根据电磁感应原理工作的电器。非电量式电器：以非电量作为控制量进行工作的电器。二、低压电器的基本用途用途：根据外界控制信号或控制要求，通过一个或多个器件组合，自动或手动接通、分断电路，连续或断续地改变电路状态，对电路进行切换、控制、保护、检测和调节。三、低压电器的型号表示及含义四、低压电器的主要技术指标为保证电器设备安全可靠地工作，国家对低压电器的设计、制造规定了严格的标准。五、低压电器的结构要求保证产品的规格、性质和质量一致，通用和互换性好。,第二节常用低压电器的基本问题,（电磁式）低压电器基本结构：触头(点)系统执行部分电磁机构控制部分一、电器的触头和电弧（一）触头系统1.触头的接触电阻动静触头闭合时形成的电阻，称为接触电阻。触头材料一般采用铜材料，对于容量较小的常用银质材料。,2.触头的接触形式点接触适用于小电流场合。线接触适用于通断次数多，电流较大的场合。面接触适用于大电流的场合。,（二）电弧的产生及灭弧方法1.电弧的产生过程在自然环境下，如果电路电流（或电压）超过某一数值，触头在分断是就会产生电弧。电弧是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象。,2.灭弧方法电动力灭弧多用于小容量交流接触器等交流电器中。,1静触头2动触头电动力灭弧示意图,2.灭弧方法栅片灭弧栅片灭弧装置的灭弧效果在电流为交流时要比直流时强得多，因此在交流电器中常采用栅片灭弧。,1灭弧栅片2触头3电弧栅片灭弧示意图,2.灭弧方法磁吹灭弧利用电弧电流本身灭弧，电流越大，吹弧越强，广泛用于直流灭弧。,1磁吹线圈2绝缘套3铁心4引弧角5磁导夹板6灭弧罩7动触头8静触头磁吹灭弧示意图,二、电磁机构作用：将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作。（一）电磁机构的结构形式电磁机构组成：线圈、铁心和衔铁。按衔铁运动形式分类：直动式拍合式,1衔铁；2铁心；3吸引线圈直动式电磁机构,1衔铁；2铁心；3吸引线圈拍合式电磁机构,四、电气控制技术中常用的图形符号、文字符号,第三节接触器,用来频繁地接通和分断交、直流主电路或电机等负载主电路的一种控制电器。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。,一、接触器的结构及工作原理接触器的结构：,接触器工作原理：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。,二、接触器主要技术参数：（主触点）额定电流、额定电压辅助触点额定电流、对数接通、分断能力线圈额定电压接触器机械寿命、电寿命,三、常用接触器,四、接触器选用原则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定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,第四节继电器,继电器是一种根据某种输入信号的变化来接通或断开控制电路，实现自动控制和保护的电器。其输入量可以是电压、电流等电量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电量。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。,一、继电器分类按输入信号：电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器、速度继电器以及压力、液位继电器等。二、常用继电器,（一）电磁式继电器,1.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(110400)IN，直流为(70350)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(3065)IN释放电流为(1020)IN,2.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(105115)UN欠电压继电器：吸合电压调整范围为(3050)UN释放电压调整范围为(1035)UN,3.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。可作为小容量的接触器：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。,中间继电器的符号,（二）时间继电器是从得到输入信号(即线圈通电或断电)开始，经过一定的延时后才输出信号(延时触点状态变化)的继电器。延时方式：得（通）电延时、失（断）电延时1.直流电磁式时间继电器铁心吸合时的延时不显著，一般可忽略不计。这种继电器仅作为失电延时用。,2.空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼原理达到延时的目的。由电磁机构、延时机构和触点组成。电磁机构分交、直流工作方式：通电延时、断电延时优点:是延时范围大、结构简单、寿命长、价格低廉。缺点:是延时误差大，没有调节指示，很难精确地整定延时值。在延时精度要求高的场合不宜使用。,3.同步电机式时间继电器利用同步电动机拖动减速齿轮，获得延时。优点：延时时间长，可达数十小时，延时精度高。缺点：结构复杂，体积较大。4.电子式时间继电器有晶体管式、数字式等优点：延时时间长、调节方便、精度高、应用广。缺点：可取代阻容式、空气阻尼式、电动式等时间继电器。（三）速度继电器利用速度原则对电动机进行控制的自动电器，常用作笼型异步电动机的反接制动，所以有时也称为反接制动继电器。感应式速度继电器由定子、转子和触点三部分组成。,动作转速一般不低于120r/min，复位转速约在100r/min以下。,1转轴2转子3定子4线圈5摆锤6、7静触点8、9簧片速度继电器原理示意图,速度继电器的符号,（四）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。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，它被加热加热后，因两层金属片伸长率不同而弯曲。工作原理：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，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。,1双金属片固定支点2双金属片3热元件4导板5补偿双金属片6常闭触点7常开触点8复位螺钉9动触点10复位按钮11调节旋钮12支撑13压簧14推杆热继电器的结构原理图,带断相保护的热继电器：电动机是形接法，当发生断相时，由于电动机的相电流与线电流不等，流过电动机绕组的电流和流过热继电器的电流增加比例不相同，要用此功能继电器。,1上导板2下导板3双金属片4常闭触点5杠杆,热继电器的图形符号,第五节主令电器,用来闭合和断开控制电路，用以控制电动机的启动、停车、制动以及调速等。可以直接作用于控制电路，也可以通过电磁式电器的转换对电路实现控制。用来发布命令的控制电器。不允许分合主电路。一、控制按钮控制按钮简称按钮，是一种结构简单，使用广泛的手动主令电器，它可以与接触器或继电器配合，在控制电路中对电动机实现远距离自动控制。,按钮开关颜色规定：“停止”和“急停”按钮必须是红色。“启动”按钮的颜色是绿色。“点动”按钮必须是黑色。“启动”与“停止”交替动作的按钮必须是黑白、白色或灰色。“复位”按钮必须是蓝色。复位按钮兼有停止的作用时，则必须是红色。,1、2常闭触头3、4常开触头5桥式动触头6复位弹簧7按钮典型控制按钮的结构示意图,控制按钮,控制按钮的符号,二、行程开关又称为限位开关根据生产机械的行程发出命令以控制其运行方向或行程长短的主令电器。利用生产机械碰撞行程开关的操动头，使行程开关的常开触点接通和常闭触点分断。,1顶杆2弹簧3动断触头4触头弹簧5动合触头直动式行程开关,行程开关的符号,三、转换开关：是一种多档式、控制多回路的主令电器，主要用于低压断路操作机构的合闸与分闸控制、各种控制线路的转换、电压和电流表的换相测量控制、配电装置线路的转换和遥控等。还可以直接控制小容量电动机的启动、调速和换向。主要类型：万能转换开关、组合开关。,万能转换开关单层结构图,万能转换开关的图形符号,四、接近开关又称为无触点行程开关，当运动的物体与之接近到一定距离时，它就发出动作信号，从而进行相应的操作，不像机械行程开关那样需要施加机械力。通过其感应头与被测物体间介质能量的变化来取得信号的。有高频振荡型、霍尔效应型、光电型、电容型及超声波型等多种形式,五、主令控制器是一种频繁地按顺序对多个控制电路进行切换的电器。可以对控制电路发布命令，常其他电器对绕线转子异步电动机的启动、制动、调速及换向实行远距离控制。主令控制器的动作过程与万能转换开关类似，也是由一个可转动的凸轮带动触头动作。主令控制器触点的图形符号以及操作手柄在不同位置时的触点分合状态的表示方法与万能转换开关相类似。,第六节熔断器,一种结构简单、使用方便、价格低廉的保护电器。主要用作电路或用电设备的短路保护，有时对严重过载也可起到保护作用。熔断器的结构：熔断器主要由熔体(俗称保险丝)和安装熔体的熔管(或熔座)两部分组成。熔体是关键部分，它既是感测元件又是执行元件。,l底座2熔体3瓷帽螺旋式熔断器外形,瓷插式熔断器,螺旋式熔断器,有填料式熔断器,熔断器的工作原理：熔断器的熔体串联在被保护电路中，当电路正常工作时，熔体中通过的电流不会使其熔断；当电路发生短路或严重过载时，熔体中通过的电流很大，使其发热，当温度达到熔点时熔体瞬间熔断，切断电路，起到保护作用。,熔断器的保护特性,熔断器的符号,熔断器的选择：种类选择：由电控系统整体设计确定。熔体额定电流：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IfeI。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Ife(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Ife(1.5-2.5)INmax+IN，式中：INmax为容量最大的一台电动机的额定电流，IN为其余电动机额定电流的总和。,第七节低压开关与低压断路器,一、低压开关也称低压隔离器。它是低压电器中结构比较简单、应用较广的一类手动电器，主要用于隔离电源，也可用来非频繁地接通和分断容量较小的低压配电电器。其中常用的有刀开关、熔断器式刀开关。,二、低压断路器也称为自动空气开关。可用来分配电能、不频繁地启动异步电动机、对电动机及电源线路进行保护。当它们发生严重过载、短路或欠电压等故障时能自动切断电源，其功能相当于熔断式开关与过流、过压、热继电器等的组合，而且在分断故障电流后，一般不需要更换零部件。低压断路器的结构及工作原理：正常工作：主触点靠操作机构手动或电动合闸，接通和分断工作电流。短路或过流保护：过流脱扣器的衔铁被吸合，自由脱扣机构的钩子脱开，自动开关触点分离，切除故障电流。失压或零压保护：失压脱扣器的衔铁被释放，自由脱扣机构动作，断路器触点分离，切断电路。,过载保护：热脱扣器的热元件发热使双金属片上弯