电气控制与S7-1200 PLC应用技术教程课件：常用低压电器

常用低压电器提纲电气控制与S7-1200应用技术教程2两类控制系统低压电器的基本知识接触器继电器低压熔断器低压断路器主令电器开关电器两类控制系统电气控制与S7-1200应用技术教程31.模拟量控制——过程控制系统过程控制系统（连续调节系统）：可对被控变量进行精确控制，其检测环节一般采用变送器进行连续测量，选择PID调节器进行调节控制，其执行机构能对被控过程进行连续调节。特点：被控变量可稳定在给定值上。锅炉水位调节系统两类控制系统电气控制与S7-1200应用技术教程42.开关量控制——逻辑控制系统逻辑控制系统：可对被控变量进行通/断控制，其检测环节一般采用简单的通断式传感器进行到位或非到位测量，通过逻辑运算进行控制，其执行机构亦对被控过程进行通/断控制。特点：被控变量可在一定范围内波动。水塔水位控制注：S上和S下分别为上、下水位传感器，淹没断开，未淹没闭合。低压电器的基本知识电气控制与S7-1200应用技术教程5低压电器（Low-voltageApparatus）通常指工作在交流50Hz、额定电压1200V以下和直流额定电压1500V以下电路中的电器。电器是指对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用的电气设备。低压电器的基本知识电气控制与S7-1200应用技术教程61.低压电器的分类按用途或控制对象分类：配电电器：刀开关，熔断器、低压断路器等。控制电器：接触器、继电器、主令电器等。按动作方式分类：自动电器：接触器、继电器等。手动电器：按钮、刀开关等。按触点类型分类：有触点电器：接触器、刀开关、按钮等。无触点电器：接近开关、霍尔开关、光电开关、固态继电器等。低压电器的基本知识电气控制与S7-1200应用技术教程71.低压电器的分类按工作原理分类：电磁式控制电器：接触器、继电器、电磁阀等。非电量控制电器：行程开关、速度继电器、压力继电器、温度继电器、液位继电器等。按低压电器型号分类：刀开关和转换开关H：例如HD为单掷（单投）式刀开关，HS为双掷（双投）式刀开关，HH为封闭式负荷开关，HK为开启式负荷开关，HR为熔断器式刀开关，HZ为组合开关。熔断器R：例如RC为瓷插式熔断器，RL为螺旋式熔断器，RM为密封式熔断器，RS为快速熔断器，RT为有填料式熔断器。断路器D：例如DW为万能式断路器，DZ为塑壳式断路器。接触器C：例如CJ为交流接触器，CZ为直流接触器。低压电器的基本知识电气控制与S7-1200应用技术教程82.电磁式电器的工作原理结构主要由电磁机构、触头系统和灭弧装置三部分组成1．电磁机构电磁机构是感测部分。主要作用是将电磁能转换成机械能，并带动触头动作，从而完成接通或分断电路。（1）电磁机构的结构电磁机构通常采用电磁铁的形式，由吸引线圈、铁芯（静铁芯）和衔铁（动铁芯）三部分组成。1）按衔铁的运动方式分类①衔铁绕棱角转动②衔铁绕轴转动③衔铁直线运动低压电器的基本知识电气控制与S7-1200应用技术教程92.电磁式电器的工作原理2）按磁系统形状分类电磁机构可分为U形和E形。3）按线圈的连接方式分类可分为并联（电压线圈，匝数多、导线细）和串联（电流线圈，匝数少、导线粗）。4）按线圈电流的种类分类可分为直流线圈和交流线圈两种。对于交流电磁线圈，铁芯和衔铁用硅钢片叠成。吸引线圈设有骨架，使铁芯与线圈隔离，并将线圈制成短而粗的“矮胖”形。对于直流电磁线圈，铁芯和衔铁可以用整块电工软铁制成。吸引线圈做成细而长的“瘦高”形，且不设线圈骨架，使线圈与铁芯直接接触。低压电器的基本知识电气控制与S7-1200应用技术教程102.电磁式电器的工作原理（2）吸力特性与反力特性电磁机构使衔铁吸合的力与气隙的关系曲线称为吸力特性。电磁机构使衔铁释放的力与气隙的关系曲线称为反力特性。图1-6电磁机构的吸力特性与反力特性曲线直流电磁机构在衔铁吸合过程中，电磁吸力是逐渐增加的。交流励磁电流的大小随气隙δ的加大成正比增大低压电器的基本知识电气控制与S7-1200应用技术教程112.电磁式电器的工作原理（3）交流电磁机构短路环图1-7加短路环后的磁通和电磁吸力低压电器的基本知识电气控制与S7-1200应用技术教程122.电磁式电器的工作原理2．触头系统触头也叫触点，是电器的主要执行部分，用来接通或断开被控制的电路。图1-8触头的接触形式图1-9触头闭合过程位置示意图低压电器的基本知识电气控制与S7-1200应用技术教程132.电磁式电器的工作原理3．灭弧装置分断电路时，如果被断开电路的电压（或电流）超过某一数值，则在拉开的两个触头间空气在强电场的作用下会产生电离放电现象，称为“电弧”。电弧的危害：电路切断时间延长、电弧附近电气绝缘材料烧坏、飞弧造成电源短路事故引起火灾等。灭弧的原则：一个是降低电弧的温度，另一个是降低电场的强度。常见的灭弧装置有灭弧罩、灭弧栅和磁吹式灭弧。图1-10灭弧栅灭弧原理接触器电气控制与S7-1200应用技术教程14接触器是一种用于频繁地接通和切断交、直流电动机或其他大容量负载主电路的一种自动切换电器。功能除自动切换外，还具有远距离控制，低电压释放保护（也即零压或欠压保护）功能。接触器按其主触头通过的电流种类，分为直流接触器和交流接触器，目前在控制电路中多采用交流接触器。接触器电气控制与S7-1200应用技术教程151.电磁式接触器的结构和工作原理图1-11交流接触器的结构示意图及电气图形符号和文字表示电磁式接触器主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置等部分组成。接触器电气控制与S7-1200应用技术教程162.接触器的主要技术参数1．极数按接触器主触头的数量不同分为两极、三极和四极接触器。2．额定工作电压接触器的额定工作电压是指主触头的额定工作电压，通常在接触器铭牌上标注。3．额定工作电流接触器的额定工作电流是指主触头的额定工作电流，通常在接触器铭牌上标注。4．吸引线圈的额定电压指接触器正常工作时，吸引线圈所需要的电压。5．额定操作频率接触器的额定操作频率是指每小时允许的操作次数。6．动作值动作值是指接触器的吸合电压和释放电压。7．机械寿命和电气寿命接触器的机械寿命是指触头在不通电流时接触器能正常动作的次数，电气寿命是指触头在额定电流下接触器能正常动作的次数。接触器电气控制与S7-1200应用技术教程173.接触器的常用类型图1-12CJX2交流接触器结构简介图1-13CJX2交流接触器基本信息交流接触器接触器电气控制与S7-1200应用技术教程183.接触器的常用类型直流接触器直流接触器主要供远距离接通与断开直流电力线路之用，并适宜于直流电动机的频繁起动、停止、换向及反接制动。直流接触器的电磁机构通常使用直流线圈。直流电弧不像交流电弧那样有自然过零点，更难熄灭，因此，直流接触器常采用磁吹式灭弧装置。接触器电气控制与S7-1200应用技术教程194.接触器的选择原则1．接触器类型的选择根据负载电流的种类来选择接触器的类型，交流负载选择交流接触器，直流负载选择直流接触器。2．接触器额定电压的选择接触器的额定电压（主触头的额定电压）应大于或等于负载的额定电压。3．接触器额定电流的选择接触器的额定电流（主触头的额定电流）应大于或等于负载的额定电流。4．接触器吸引线圈额定电压的选择交流线圈额定电压一般直接选用交流220V、380V。直流线圈的额定电压可选择和直流控制回路电压一致。5．接触器触头数量的选择接触器主触头和辅助触头的数量、种类等应满足控制电路的要求。6．接触器的使用类别应与负载性质相一致交流接触器按负荷种类一般分为4类，分别记为AC1、AC2、AC3、AC4。直流接触器的使用类别大致可分为3类，分别记为DC1、DC3、DC5。继电器电气控制与S7-1200应用技术教程20继电器是一类用于监测各种电量或非电量的电器。常用的继电器有电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器、压力继电器、热继电器与温度继电器等。继电器和传感器的区别：继电器是由电参数或非电参数控制的机械开关，而传感器是把非电参数转化成电压，电流等电参数的转换器件。图1-14继电器与传感器继电器电气控制与S7-1200应用技术教程21继电器具有跳跃式的输入-输出特性曲线。x2称为继电器的吸合值，欲使继电器吸合，输入量必须大于此值；x1称为继电器的释放值，欲使继电器释放，输入量必须小于此值。k=x1/x2称为继电器的返回系数，它是继电器重要参数之一。图1-15继电特性曲线继电器电气控制与S7-1200应用技术教程221.电磁式继电器电磁式继电器的与接触器区别：一是控制的线路不同：接触器用于控制主电路等大电流电路，接触器具有主触头和灭弧装置；继电器主要用于控制小电流电路及控制电路，没有灭弧装置，触头数量较多，无主辅触头之分。二是输入信号不同：继电器的输入信号可以是各种物理量，如电压、电流、时间、压力、速度等，而接触器的输入量只有电压。继电器电气控制与S7-1200应用技术教程231.电磁式继电器中间继电器中间继电器实质上是一种电压继电器。在控制电路中起信号记忆、传递、联锁（顺序控制）、转换（电源类型）以及隔离（强弱电）的功能，以及用于扩展触点的容量和数量。它的触点数量较多，触点额定电流为5~10A左右。继电器电气控制与S7-1200应用技术教程241.电磁式继电器电压继电器电压继电器工作时线圈并联在电路中，反映电路中电压的变化，用于电路的电压保护。电压继电器分为过电压、欠电压和零电压继电器。过电压继电器在额定电压下不动作，当线圈电压达到额定电压的105%~120%以上时动作；欠电压继电器在额定电压下动作，当线圈电压降低到额定电压的40%~70%时释放；零电压继电器在额定电压下动作，当线圈电压降低到额定电压的5%~25%时释放。继电器电气控制与S7-1200应用技术教程251.电磁式继电器电流继电器电流继电器的线圈是串联在被测量的电路中的，用来反映电路电流的变化，用于电路的电流保护。电流继电器分为过电流和欠电流继电器。过电流继电器在额定电流下不动作，当线圈的电流值超过正常的负荷电流，达到某一整定值时，衔铁吸合，同时带动触点动作。欠电流继电器在额定电流下，衔铁吸合，同时带动触点动作，当电路出现不正常现象或故障现象导致电流下降或消失时，继电器线圈中流过的电流小于释放电流而使衔铁释放，触点复位。继电器电气控制与S7-1200应用技术教程261.时间继电器时间继电器按延时方式可分为通电延时型和断电延时型。通电延时型：接受输入信号后，要延迟一段时间，输出信号才能发生变化。当输入信号消失后，输出即时复位。断电延时型：接受输入信号后，立即产生相应的输出信号，当输入信号消失后，继电器需经过一定的延时，输出才复位。继电器电气控制与S7-1200应用技术教程272.速度继电器速度继电器是根据转速的大小和转向通断电路的电器。主要用于三相笼型异步电动机的反接制动控制，所以也称为反接制动继电器。速度继电器主要由转子、定子和触头三部分组成。继电器电气控制与S7-1200应用技术教程283.热继电器热继电器利用电流的热效应原理来工作的保护电器，专门用来对电动机的过载及电源断相进行保护，防止电动机过热而损坏。热继电器有单相式、两相式、三相式和三相带断电保护等形式。继电器电气控制与S7-1200应用技术教程293.热继电器热继电器的工作原理热继电器主要由发热元件、双金属片和触头及动作机构等部分组成。双金属片是热继电器的感测元件，它由两种不同膨胀系数的金属片用机械碾压而成。继电器电气控制与S7-1200应用技术教程303.热继电器继电器电气控制与S7-1200应用技术教程313.热继电器热继电器的选择原则热继电器主要用于电动机的过载保护，使用中应考虑以下几点：（1）一般情况可选用两相结构的热继电器；（2）三相电动机采用△型接法时，应使用具有断相保护的三相热继电器做断相和过载保护；（3）三相电动机采用Y型接法时，普通的两相或三相热继电器可以对此做出断相和过载保护；（4）热元件的额定电流是个范围，一般情况下，常按电动机的额定电流选取，选定热元件后，再依据电动机的额定电流调整热继电器的整定电流。（5）热继电器的额定电流是指可装入的热元件的最大额定电流值，每种额定电流的热继电器可装入几种不同规格的发热元件，热继电器的额定电流应大于电动机的额定电流。低压熔断器电气控制与S7-1200应用技术教程321.熔断器的工作原理熔断器是以串联的方式接入电路的，当电路发生严重过载或短路时，熔断器的熔体熔断，从而切断电路，达到保护电路的目的。熔断器由熔体和安装熔体的熔管（或熔座）两部分组成。熔体既是感受元件，又是执行元件。低压熔断器电气控制与S7-1200应用技术教程332.熔断器的类型熔断器有插入式RC、螺旋式RL、有填料封闭管式RT、无填料封闭管式RM、快速RS、自恢复式等。低压熔断器电气控制与S7-1200应用技术教程343.熔断器的主要技术参数熔断器的额定电压指熔断器长期工作和熔断后，能够正常工作的电压。熔断器的额定电流熔断器长期工作，各部件所能承载的电流值，习惯上，把熔断器支持件的额定电流简称为熔断器额定电流。熔体的额定电流熔体长期通过而不会熔断的电流。熔体的额定电流必须小于等于熔断器的额定电流。极限分断能力指在规定的熔断器额定电压下，熔断器能分断的最大短路电流值。低压熔断器电气控制与S7-1200应用技术教程354.熔断器的选择原则1.熔断器的类型的选择主要根据使用场合来选择。2.熔断器的额定电压应大于或等于实际电路的额定电压。3.熔体的额定电流选择。1）对于没有冲击性电流的负载，Ire≥Ie2）用于保护单台长期工作的电动机Ire≥（1.5~2.5）Ie3）用于保护频繁启动电动机Ire≥（3~3.5）Ie4）用于保护多台电动机Ire≥（1.5~2.5）Ie,max+ΣIe5）为防止越级熔断、扩大停电事故范围，各级熔断器间应良好配合。低压断路器电气控制与S7-1200应用技术教程36低压断路器又称自动开关或空气开关，用于低压配电电路中不频繁的接通、分断电路正常工作电流，也能在电路发生短路、过载或欠电压等故障时自动分断故障电路。低压断路器按结构形式分为万能式（或框架式）和塑料外壳式两类。低压断路器电气控制与S7-1200应用技术教程371.低压断路器的结构及工作原理低压断路器由触头、灭弧系统、保护装置（各种脱扣器）、操作机构等组成。低压断路器电气控制与S7-1