常用低压电器优秀公开课

电气控制与PLC应用

内容提要1.本教材汇聚了“工厂电气控制”与“可编程序控制器”两门课程的重要内容2.全书共分两篇(七章)第一篇共三章,第二篇共四章第一篇电气控制第一章介绍常用低压电器;第二章介绍电器控制线路的基本规律;第三章介绍电器控制线路的一般设计方法.第二篇可编程序控制器第四章介绍可编程序控制器的基本知识;第五章介绍了FX系列可编程控制器编程元件及指令系统;第六章介绍了FX系列可编程控制器的程序设计方法;第七章介绍PLC控制变频器的方法及编程器和编程软件的使用;计算机控制PLC控制继电-接触器控制学习目的低压电器电气控制系统电气控制系统第一节低压电器的基本知识一、低压电器的分类按用途和控制对象分：配电电器：用于低压电力网的配电电器。控制电器：用于电力拖动及自动控制系统的电器。按操作方式分：自动电器：产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器，如接触器、继电器等。手动电器：通过人的操作发出动作指令的电器，如刀开关、转换开关和主令电器等。按工作原理分：

电磁式电器：根据电磁感应原理进行工作，如交直流接触器、电磁式继电器等。非电量控制电器：以非电物理量作为控制量进行工作，如按钮开关、行程开关、刀开关、热继电器、速度继电器等。低压电器:工作电压交流1200V、直流1500V以下的电气线路中起通断、保护、控制或调节作用的电器.1.电磁机构——将电磁能转换为机械能并带动触头动作。

组成

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。

铁芯衔铁线圈二、电磁式低压电器的基本结构

（a）（b）（c）吸力特性与反力特性作用在衔铁上的力有两个：电磁吸力与反力。电磁吸力由电磁机构产生，反力则由释放弹簧和触点弹簧所产生。电磁系统的工作情况常用吸力特性和反力特性来表示。为了保证使衔铁能牢牢吸合，反作用力特性必须与吸力特性配合好，如图所示。吸力特性与反力特性的配合1—直流电磁铁吸力特性

2—交流电磁铁吸力特性3—反力特性触点按其原始状态可分为常开触点和常闭触点。原始状态时（即线圈未通电）断开，线圈通电后闭合的触点叫常开触点。原始状态闭合，线圈通电后断开的触点叫常闭触点。线圈断电后所有触点复原。按触点控制的电路可分为主触点和辅助触点。主触点用于接通或断开主电路，允许通过较大的电流，辅助触点用于接通或断开控制电路，只能通过较小的电流。

ａ）ｂ）ｃ）a〉最终断开位置b)刚刚接触位置c〉最终闭合位置3.灭弧系统

电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于10V，电流超过80mA时，触头间会产生蓝色

的光柱，即电弧。

电弧的危害：

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；

形成飞弧造成电源短路事故。

灭弧措施：吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料。常用的灭弧方法和装置（其他自学）电动力灭弧下图是一种桥式结构双断口触头系统。当触头打开时，在断口中产生电弧。电弧电流在两电弧之间产生如图所示的磁场。根据左手定则，电弧电流要受到一个指向外侧的电动力F的作用，使电孤向外运动并拉长，使其迅速穿越冷却介质，从而加快电弧冷却并熄灭。交流接触器通常采用这种灭弧方法。

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2桥式触头灭弧原理1一动触头；2一静触头第二节接触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，用来频繁地接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路。主要控制对象是电动机，能实现远距离控制，并具有欠压保护。

一、交流接触器

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；线圈电压消失，触头恢复常态。为防止铁心振动需加短路环。工作原理与交流接触器基本相同。二、直流接触器

第三节

继电器继电器是一种利用各种物理量的变化，将电量或非电量的变化转化为电磁力或使输出状态发生阶跃变化，从而通过其触头或突变量促使在同一电路或另一电路中的其他器件或装置动作的一种控制元件。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。常用继电器：电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器以及温度、压力、固态继电器等。

一、电磁式电流、电压及中间继电器电磁式继电器在结构和工作原理上与电磁式接触器相似，主要由电磁机构（包括动静铁心、衔铁、线圈)和触头系统组成。

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10电磁式继电器结构图1-静触点；2-动触点；3-簧片；4-衔铁；5-极靴；6-工作气隙；7-反力弹簧；8-铁轭；9-线圈；10-铁心1.结构、工作原理及特性过流电流继电器欠流电流继电器电压继电器3.电流继电器

电流继电器：

根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器

作用:过、欠电流保护过电流继电器：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4.中间继电器实质：是一种电磁式电压继电器，结构和工作原理与接触器相同。特点：触点数量较多。作用：在电路中起增加触点数量和起中间放大作用。分类：直流中间继电器、交流中间继电器。接触器与继电器的区别继电器：用于控制电路、电流小，没有灭弧装置，可在电量或非电量的作用下动作，有调节装置。接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装置，一般只能在电压作用下动作。二、时间继电器时间继电器:从得到输入信号开始,经过一定的延迟后才输出信号的继电器.分类：按构成原理分：电磁式电动式

空气阻尼式晶体管式数字式按延时方式分：通电延时型断电延时型

时间继电器的图形符号(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(a)线圈一般符号(b)通电延时线圈(c)断电延时线圈(d)通电延时闭合动合（常开）触点(e)通电延时断开动断（常闭）触点（f）断电延时断开动合（常开）触点（g）断电延时闭合动断（常闭）触点（h）瞬动触点KT由圆弧边缘向圆心的运动方向为触点的延时动作方向型式：双金属片式热敏电阻式易熔合金式结构：由发热元件、双金属片和触头及动作机构等部分组成。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三、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。热继电器图形文字符号热元件常闭触点FR四、速度继电器原理：与异步电动机类似，转子的轴与电动机同轴相连，当电动机旋转时，速度继电器的转子随之转动。在空间产生旋转磁场，切割定子绕组，在定子绕组中感应出电流。此电流又在旋转的转子磁场作用下产生转矩，使得定子随转子转动方向旋转，和定子装在一起的摆锤推动簧片（动触点）动作，使常闭触点分开，常开触点闭合。当电动机转速低于某一值时，转矩减小，动触头在簧片作用下复位。用途:主要用于鼠笼式异步电动机的反接制动控制,也叫做反接制动继电器。速度继电器结构原理图1--转子2—转轴3--定子4--绕组5—摆锤6—动断静触点7--动触点8一簧片1234578转子---圆柱形永久磁铁，与电动机同轴连接。定子---由硅钢片迭成笼型空心圆环套在转子上，装有鼠笼型短路绕组。KSKS速度继电器的图形符号及文字符号压力继电器光电继电器温度继电器其它继电器(自学)第四节主令电器用来发布命令、改变控制系统工作状态的控制电器。用于闭合或断开控制电路，从而控制电动机的启动、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。常用主令电器：控制按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器等1.控制按钮控制按钮结构示意图1—按钮帽；2—复位弹簧；3—动触头；4—常闭触头；5—常开触头控制按钮：1.

作用：用于远距离操作具有电磁线圈的电器，如接触器、继电器等2.符号常开触头常闭触头复式触头SB颜色红色停止按钮绿色

起动按钮红色蘑菇头急停按钮

2.行程开关用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短的控制电器。用途：控制生产机械的运动方向、速度、行程远近或定，可实现行程控制以及限位保护的控制。3.接近开关接近开关：(也叫无触点行程开关)电气结构的非接触式行程开关：运动着的物体接近它到一定距离时，发出动作信号，从而进行相应的操作。用途：行程控制,限位保护,尺寸检测,测速,液位控制等类型：高频振荡型、霍尔效应型、电容型、光电型、电磁感应型、超声波型等。接近开关电气图形、文字符号（行程开关）（接近开关）文字符号：SQ

万能转换开关的图形、文字符号（a）画“·”标记表示（b）接通表表示4.万能转换开关由多组相同结构的触点组件叠装而成的多回路控制电器，借助于不同形状的凸轮使其触点按一定的次序接通和分断，能转换多种和多数量的电气控制线路。万能转换开关5.主令控制器：用来频繁顺序切换复杂的多回路控制电路的主令电器，主要用作起重机、扎钢机的主令控制凸轮控制器1.开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关）作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。结构图和符号：QS第五节开关电器一、刀开关

2.带熔断器式刀开关——用作电源开关、隔离开关和应急开关，并作电路保护用。二、组合开关瓷插式RC螺旋式RL有填料式RT无填料密封式RM快速熔断器RS自恢复熔断器分类：图形和文字符号第六节熔断器（短路或严重过载保护）瓷插式熔断器螺旋式熔断器有填料式熔断器快速熔断器自恢复熔断器第七节低压断路器又称自动空气开关，是一种不仅可以接通和分断正常负载电流、电动机工作电流和过载电流，而且可以接通和分断短路电流的开关电器。发生严重的过载或短路及欠电压等故障时能自动切断电路，具有过电流、过载、短路、断相、欠