河南理工大学plc课程 低压电器

1、Date: 2021-6-22 Page: 1 电气控制基本知识CH1 主讲：李良 Date: 2021-6-22 Page: 2 电气控制基本知识CH1 是一门实践性很强的综合控制技术课程，是一门实践性很强的综合控制技术课程， PLCPLC是工业控制技术的重要手段之一，随着企是工业控制技术的重要手段之一，随着企 业自动化程度的不断提高，已经得到越来越业自动化程度的不断提高，已经得到越来越 广泛的应用。目前这门课已经成为电气、自广泛的应用。目前这门课已经成为电气、自 动化等专业一门非常重要的专业课程。动化等专业一门非常重要的专业课程。 本门课程包含电气控制知识、本门课程包含电气控制知识、PLC

2、PLC控制系控制系 统组成结构、指令应用、程序设计和系统设统组成结构、指令应用、程序设计和系统设 计等内容计等内容。 Date: 2021-6-22 Page: 3 电气控制基本知识CH1 学分及考试安排学分及考试安排 本课程学分数：本课程学分数：3分，计分，计40+8学时学时 课程结束考试形式：闭卷课程结束考试形式：闭卷 (考试考试60%+实验实验30%+平时平时10%) 教材及参考书教材及参考书 可编程控制器原理及应用可编程控制器原理及应用, 董爱华董爱华, 中国电力出版社中国电力出版社 小型可编程控制器实用技术小型可编程控制器实用技术, 王兆义王兆义, 机械工业出版社机械工业出版社 可编

3、程序控制器技术与应用系统设计可编程序控制器技术与应用系统设计 陈在平，赵相宾主编陈在平，赵相宾主编 机械工业出版社。机械工业出版社。 Date: 2021-6-22 Page: 4 电气控制基本知识CH1 应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利 用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制 和保护，称为继电接触控制。和保护，称为继电接触控制。 本章主要介绍几种常用的低压电器，基本的控本章主要介绍几种常用的低压电器，基本的控 制环节和保护环节的典型线路。制环节和保护环节的典型线路。 实现继电接触控制的电气设备，

4、统称为控制电实现继电接触控制的电气设备，统称为控制电 器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。下面介绍器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。下面介绍 常用控制电器的用途及电工表示符号。常用控制电器的用途及电工表示符号。 Date: 2021-6-22 Page: 5 电气控制基本知识CH1 第一章 常用低压电器 Date: 2021-6-22 Page: 6 电气控制基本知识CH1 第一节第一节 低压电器的基本知识低压电器的基本知识 一、低压电器的定义与分类一、低压电器的定义与分类 我国现行标准将工作电压交流我国现行标准将工作电压交流1200V1200V、直流、直流 1500V1500V以下的电气线

5、路中起通断、保护、控制或调以下的电气线路中起通断、保护、控制或调 节作用的电器称为低压电器。节作用的电器称为低压电器。 按电器的按电器的动作性质动作性质分分 ：手动电器和自动电器：手动电器和自动电器 按电器的按电器的性能和用途性能和用途分：控制电器和保护电器分：控制电器和保护电器 按按有无触点有无触点分：有触点电器和无触点电器分：有触点电器和无触点电器 按按工作原理工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器。分：电磁式电器和非电量控制电器。 Date: 2021-6-22 Page: 7 电气控制基本知识CH1 二、电磁式电器二、电磁式电器 1.1.电磁机构电磁机构将电磁能转换为机械能并带动触头动

6、作。将电磁能转换为机械能并带动触头动作。 v 组成组成 v 原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气 隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。 铁芯铁芯 衔铁衔铁 线圈线圈 第一节第一节 低压电器的基本知识低压电器的基本知识 Date: 2021-6-22 Page: 8 电气控制基本知识CH1 二、电磁式电器二、电磁式电器 2.2.短路环短路环减小衔铁吸合时产生的振动和噪音。减小衔铁吸合时产生的振动和噪音。 衔铁 铁芯 线圈 短路环 第一节第一节 低压电器的基本知识低压电器的基本知识 Date: 20

7、21-6-22 Page: 9 电气控制基本知识CH1 二、电磁式电器二、电磁式电器 3.3.触头系统触头系统通过触头的开合控制电路通、断。通过触头的开合控制电路通、断。 v 类型类型 v 材料：一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银材料：一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银 质材料制成质材料制成 桥式触头桥式触头 指形触头指形触头 第一节第一节 低压电器的基本知识低压电器的基本知识 点接触 面接触 Date: 2021-6-22 Page: 10 电气控制基本知识CH1 二、电磁式电器二、电磁式电器 3.3.灭弧系统灭弧系统 v 电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于电弧：开关电

8、器切断电流电路时，触头间电压大于 10V10V，电流超过，电流超过80mA80mA时，触头间会产生蓝色时，触头间会产生蓝色 的光柱，的光柱， 即电弧。即电弧。 v 电弧的危害电弧的危害 ： 延长了切断故障的时间；延长了切断故障的时间； 高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏； 形成飞弧造成电源短路事故。形成飞弧造成电源短路事故。 v 灭弧措施：吹弧、拉弧、灭弧措施：吹弧、拉弧、长弧割短弧长弧割短弧、多断口灭弧、多断口灭弧、 利用介质灭弧、改善触头表面材料利用介质灭弧、改善触头表面材料 。 第一节第一节 低压电器的基本知识低压电器的基本知识 灭弧栅片 触头 电弧 Da

9、te: 2021-6-22 Page: 11 电气控制基本知识CH1 第二节第二节 开关电器开关电器 一、刀开关一、刀开关 v 作用：隔离电源，不频繁通断电路作用：隔离电源，不频繁通断电路 v 分类：分类： 按刀的按刀的级数级数分分: :单极、双极和三极单极、双极和三极 按按灭弧灭弧装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置 按刀的转换按刀的转换方向方向分为：单掷和双掷分为：单掷和双掷 按有无按有无熔断器熔断器分：带熔断器和不带熔断器分：带熔断器和不带熔断器 Date: 2021-6-22 Page: 12 电气控制基本知识CH1 一、刀开关一、刀开关 1.开关板用刀开关

10、（不带熔断器式刀开关）开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关） v 作用：作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。 v 结构图和符号结构图和符号 ： QS 第二节第二节 开关电器开关电器 Date: 2021-6-22 Page: 13 电气控制基本知识CH1 第二节第二节 开关电器开关电器 一、刀开关一、刀开关 2.2.带熔断器式刀开关带熔断器式刀开关用作电源开关、隔离开关用作电源开关、隔离开关 和应急开关，并作电路保护用。和应急开关，并作电路保护用。 Date: 2021-6-22 Page: 14 电气控制基本知识CH1 Date: 2021-6

11、-22 Page: 15 电气控制基本知识CH1 二、组合开关（转换开关）二、组合开关（转换开关） u 结构结构：组合开关又称转换开关，由数层动、静触：组合开关又称转换开关，由数层动、静触 片组装在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，用手片组装在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，用手 柄转动转轴使动触片与静触片接通与断开。可实现柄转动转轴使动触片与静触片接通与断开。可实现 多条线路、不同联接方式的转换。多条线路、不同联接方式的转换。 u 特点特点：结构紧凑，安装面积小，操作方便。：结构紧凑，安装面积小，操作方便。 u 用途用途：电源的引入开关；通断小电流电路；：电源的引入开关；通断小电流电路； 控制

12、控制以下电动机。以下电动机。 第二节第二节 开关电器开关电器 Date: 2021-6-22 Page: 16 电气控制基本知识CH1 （a）外形 （b） 符号 （c) 结构 Date: 2021-6-22 Page: 17 电气控制基本知识CH1 M 3 Date: 2021-6-22 Page: 18 电气控制基本知识CH1 Date: 2021-6-22 Page: 19 电气控制基本知识CH1 三、低压断路器（自动空气开关）三、低压断路器（自动空气开关） v 功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路及失功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路及失 压时自动分断电路。压时自动分断电路

13、。 v 特点：操作安全，分断能力较高。特点：操作安全，分断能力较高。 v 分类：分类：框架式（万能式）框架式（万能式）和和塑壳式（装置式）塑壳式（装置式） v 结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。 低压配电网中的主要开关电器之一，通常用于不低压配电网中的主要开关电器之一，通常用于不 频繁操作的低压配电线路或电器开关柜中作为电源开频繁操作的低压配电线路或电器开关柜中作为电源开 关使用。关使用。 第二节第二节 开关电器开关电器 Date: 2021-6-22 Page: 20 电气控制基本知识CH1 万能式低压断路器结构图万能式低压断路器结构

14、图 1.天弧罩2.开关本体3.抽屉座4.合闸按钮 5.分闸按钮6.智能脱扣器7.摇匀柄插入位置 8. 连接/试验/分离指示 1.天弧罩2.开关本体3.抽屉座4.合闸按钮 5.分闸按钮6.智能脱扣器7.摇匀柄插入位置 8. 连接/试验/分离指示 Date: 2021-6-22 Page: 21 电气控制基本知识CH1 1 2 34 5 6 7 1-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器 4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮 1 2 34 5 6 7 1-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器 4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮 塑壳式低压断路器原理图塑壳式低压断路器

15、原理图 1主触头2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4分励脱扣器 5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮 Date: 2021-6-22 Page: 22 电气控制基本知识CH1 1 2 34 5 6 7 1-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器 4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮 1 2 34 5 6 7 1-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器 4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮 塑壳式低压断路器原理图塑壳式低压断路器原理图 1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器 5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮 线路短路线路短路 或严重过或严重过 载保护载保护 Date: 2

16、021-6-22 Page: 23 电气控制基本知识CH1 1 2 34 5 6 7 1-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器 4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮 1 2 34 5 6 7 1-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器 4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮 塑壳式低压断路器原理图塑壳式低压断路器原理图 1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器 5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮 远距离跳远距离跳 闸，对电闸，对电 路不起保路不起保 护作用护作用 Date: 2021-6-22 Page: 24 电气控制基本知识CH1 1 2 34 5 6 7 1

17、-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器 4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮 1 2 34 5 6 7 1-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器 4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮 塑壳式低压断路器原理图塑壳式低压断路器原理图 1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器 5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮 线路过载线路过载 保护保护 Date: 2021-6-22 Page: 25 电气控制基本知识CH1 1 2 34 5 6 7 1-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器 4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮 1 2 34 5 6 7 1-主触

18、头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器 4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮 塑壳式低压断路器原理图塑壳式低压断路器原理图 1主触头2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4分励脱扣器 5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮 电动机的电动机的 失压保护失压保护 Date: 2021-6-22 Page: 26 电气控制基本知识CH1 Date: 2021-6-22 Page: 27 电气控制基本知识CH1 触头系统：主触头、辅助触头 常开触头（动合触头） 常闭触头（动断触头） 电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧 灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧 第三节第三节 接触器接触器 1 1结构结构 一、交

19、流接触器一、交流接触器 Date: 2021-6-22 Page: 28 电气控制基本知识CH1 第三节第三节 接触器接触器 交流接触器结构图交流接触器结构图 主触头 常闭辅助触头 常开辅助触头 静铁心 动铁心 吸引线圈 灭弧装置 Date: 2021-6-22 Page: 29 电气控制基本知识CH1 M 3 线圈线圈 辅助触点辅助触点 铁心铁心衔铁衔铁 主触点主触点 常闭常闭 常开常开 弹簧弹簧 第三节第三节 接触器接触器 Date: 2021-6-22 Page: 30 电气控制基本知识CH1 2 2工作原理工作原理 线圈加额定电 压，衔铁吸合，常 闭触头断开，常开 触头闭合；线圈电 压

20、消失，触头恢复 常态。为防止铁心 振 动 ， 需 加 短 路 环。 第三节第三节 接触器接触器 Date: 2021-6-22 Page: 31 电气控制基本知识CH1 用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。 结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。 工作原理：与交流接触器基本相同。 第三节第三节 接触器接触器 二、直流接触器二、直流接触器 Date: 2021-6-22 Page: 32 电气控制基本知识CH1 KM 常闭辅助触点线圈 KM 主触点 KM 常开辅助触点 KM 第三节第三节 接触器接触器 三、接触器的符号三、接触器的符号 Date: 2021-6-22 Page: 3

21、3 电气控制基本知识CH1 v 作用：控制、放大、联锁、保护和调节作用：控制、放大、联锁、保护和调节 v 分类：分类： 按用途分按用途分 ：控制和保护继电器：控制和保护继电器 按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、 机械式机械式 按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力 按动作时间分：瞬时、延时继电器按动作时间分：瞬时、延时继电器 v 特点：额定电流不大于特点：额定电流不大于5A5A 第四节第四节 继电器继电器 Date: 2021-6-22 Page: 34 电气控制基本知识CH1 一、电流继电器一

22、、电流继电器 特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。 分类：过电流继电器、欠电流继电器 过流电流继电器 欠流电流继电器 第四节第四节 继电器继电器 Date: 2021-6-22 Page: 35 电气控制基本知识CH1 1.底座 2.反力弹簧 3、4.调节螺钉 5.非磁性垫片 6.衔铁 7.铁芯 8.极靴 9.电磁线圈 10.触点系统 电电磁磁式式继继电电器器结结构构图图 1.底座 2.反力弹簧 3、4.调节螺钉 5.非磁性垫片 6.衔铁 7.铁芯 8.极靴 9.电磁线圈 10.触点系统 电电磁磁式式继继电电器器结结构构图图 欠电流继电器 KA I I KA KA KA 一、电流继

23、电器一、电流继电器 第四节第四节 继电器继电器 Date: 2021-6-22 Page: 36 电气控制基本知识CH1 特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细 分类：过电压继电器和欠电压继电器分类：过电压继电器和欠电压继电器 结构原理：与电流继电器类似结构原理：与电流继电器类似 欠电压继电器 KA U U KA KA KA 二、电压继电器二、电压继电器 第四节第四节 继电器继电器 Date: 2021-6-22 Page: 37 电气控制基本知识CH1 中间继电器实质上是一种电压中间继电器实质上是一种电压 继电器，结构和工作原理与接触器继电器，结构和工作

24、原理与接触器 相同。但它的触点数量较多，在电相同。但它的触点数量较多，在电 路中主要是扩展触点的数量。另外路中主要是扩展触点的数量。另外 其触头的额定电流较大。其触头的额定电流较大。 三、中间继电器三、中间继电器 第四节第四节 继电器继电器 Date: 2021-6-22 Page: 38 电气控制基本知识CH1 作用：电动机的过载保护 利用双金属片受热弯曲 去推动杠杆使触头动作 利用电阻值随温度变化 而变化的特性制成 利用过载电流发热使易熔 合金熔化而使继电器动作 四、热继电器四、热继电器 第四节第四节 继电器继电器 型式：双金属片式 热敏电阻式 易熔合金式 结构：由发热元件、双金属 片和触

25、头及动作机构 等部分组成 。 Date: 2021-6-22 Page: 39 电气控制基本知识CH1 四、热继电器四、热继电器 第四节第四节 继电器继电器 a） 外形 b ） 结构图 1- 电流整定装置 2 - 主电路接线柱 3 - 复位按钮 4- 常闭触头 5 - 动作机构 6 - 热元件 31 -常闭触头接线柱 32-公共动触头接线柱 33 -常开触头接线柱 双金属片式热继电器 Date: 2021-6-22 Page: 40 电气控制基本知识CH1 1-1.接线端子 2 - 主双金属片 3 - 热元件 4 - 推动导板 5 - 补偿双金属片 6 - 常闭触头 7 - 常开触头 8 -

26、复位调节螺钉 9 - 动触头 110 - 复位按钮 11 - 偏心轮 12 - 支撑件 13 - 弹簧 四、热继电器四、热继电器 第四节第四节 继电器继电器 双金属片式热继电器原理示意图 Date: 2021-6-22 Page: 41 电气控制基本知识CH1 (a）常闭触点 (b）热元件 四、热继电器四、热继电器 Date: 2021-6-22 Page: 42 电气控制基本知识CH1 使用与选择 使用：作为电动机的过载保护，注意与熔断器的配合。使用：作为电动机的过载保护，注意与熔断器的配合。 选择：选择：eR eR ed ed eR eR：热继电器热元件的额定电流； ：热继电器热元件的额定

27、电流； ed ed：电动机的额定电流。 ：电动机的额定电流。 四、热继电器四、热继电器 第四节第四节 继电器继电器 Date: 2021-6-22 Page: 43 电气控制基本知识CH1 空气阻尼时间继电器空气阻尼时间继电器 作用：按整定时间长短通断电路作用：按整定时间长短通断电路 分类：分类： 按构成原理分：电磁式按构成原理分：电磁式 电动式电动式 空气阻尼式空气阻尼式 晶体管式晶体管式 数字式数字式 按延时方式分：通电延时型按延时方式分：通电延时型 断电延时型断电延时型 五、时间继电器五、时间继电器 Date: 2021-6-22 Page: 44 电气控制基本知识CH1 (a) (b)

28、 (c) (d) (e) (f) (g) (h) (a) (a) 线圈一般符号线圈一般符号 (b) (b) 通电延时线圈通电延时线圈 (c) (c) 断电延时线圈断电延时线圈 (d) (d) 通电延时闭通电延时闭 合动合（常开）触点合动合（常开）触点 (e) (e) 通电延时断开动断（常闭）触点通电延时断开动断（常闭）触点 （f f）断电延时断）断电延时断 开动合（常开）触点开动合（常开）触点 （g g）断电延时闭合动断（常闭）触点（）断电延时闭合动断（常闭）触点（h h）瞬动触点）瞬动触点 五、时间继电器五、时间继电器 符号符号 Date: 2021-6-22 Page: 45 电气控制基本

29、知识CH1 + 衔铁衔铁 Date: 2021-6-22 Page: 46 电气控制基本知识CH1 作用：根据速度的大小通断电路作用：根据速度的大小通断电路 结构：定子、转子和触头结构：定子、转子和触头 原理：与异步电动机类似原理：与异步电动机类似 参数：动作转速：参数：动作转速：120rpm120rpm 复位转速：复位转速：100rpm100rpm 六、速度继电器六、速度继电器 Date: 2021-6-22 Page: 47 电气控制基本知识CH1 定子定子-由硅钢片迭成由硅钢片迭成 笼型空心圆环套在转子笼型空心圆环套在转子 上，装有鼠笼型短路绕上，装有鼠笼型短路绕 组。组。 符号符号 六

30、、速度继电器六、速度继电器 转子转子-圆柱形永久磁圆柱形永久磁 铁，与电动机同轴连铁，与电动机同轴连 接。接。 Date: 2021-6-22 Page: 48 电气控制基本知识CH1 压力继电器压力继电器 光电继电器光电继电器 温度继电器温度继电器 七、其它继电器七、其它继电器 Date: 2021-6-22 Page: 49 电气控制基本知识CH1 v 作用：短路和严重过载保护作用：短路和严重过载保护 v 应用：串接于被保护电路的首端应用：串接于被保护电路的首端 v 优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻 v 分类：分类： 第五节第五节 熔

31、断器熔断器 瓷插式瓷插式RCRC 螺旋式螺旋式RLRL 有填料式有填料式RTRT 无填料密封式无填料密封式RMRM 快速熔断器快速熔断器RSRS 自恢复熔断器自恢复熔断器 Date: 2021-6-22 Page: 50 电气控制基本知识CH1 符号符号 FU 常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断 器、管式熔断器和有填料式熔断器。器、管式熔断器和有填料式熔断器。 Date: 2021-6-22 Page: 51 电气控制基本知识CH1 瓷插式熔断器瓷插式熔断器 第五节第五节 熔断器熔断器 Date: 2021-6-22 Page: 52 电气控制基本知识

32、CH1 螺旋式熔断器螺旋式熔断器 第五节第五节 熔断器熔断器 Date: 2021-6-22 Page: 53 电气控制基本知识CH1 有填料式熔断器有填料式熔断器 第五节第五节 熔断器熔断器 Date: 2021-6-22 Page: 54 电气控制基本知识CH1 无填料密封式熔断器无填料密封式熔断器 第五节第五节 熔断器熔断器 Date: 2021-6-22 Page: 55 电气控制基本知识CH1 快速熔断器快速熔断器 第五节第五节 熔断器熔断器 Date: 2021-6-22 Page: 56 电气控制基本知识CH1 自恢复熔断器自恢复熔断器 第五节第五节 熔断器熔断器 Date: 2021-6-22 Page: 57 电气控制基本知识CH1 v 作用：发送控制命令或信号的电器作用：发送控制命令或信号的电器