电气控制与PLC应用技术-西门子S7-200-SMART-PLC（第3版）黄永红全套教案课件

电气控制与PLC应用技术(第2版)2018年8月江苏大学电气信息工程学院第一章常用低压电器低压电器结构工作原理用途选用和使用原则表示方法学习内容：各种低压电器包括接触器、低压断路器、继电器、各种主令电器、熔断器等。常用低压电器1.1低压电器的定义、分类

1.什么是电器？低压电器通常指工作在交流电压1200V、直流电压1500V以下的电器，采用电磁原理完成上述功能的低压电器称为电磁式低压电器。

电器是一种能根据外界的信号（机械力、电动力和其它物理量），自动或手动接通和断开电路，从而断续或连续地改变电路参数或状态，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测和调节用的电气元件或设备.2.电器的分类高压电器低压电器工作在交流额定电压1200V、直流额定电压1500V及以下的电路中的电器产品1.1低压电器的定义、分类

1.电磁式电器组成电磁机构触点系统灭弧系统组成（1）电磁机构（检测部分）电磁线圈铁心衔铁组成1.2电磁式电器的组成与工作原理

2.

电磁机构的结构形式1.2电磁式电器的组成与工作原理

线圈通电：→磁通→电磁吸力→衔铁吸下→触点动作线圈断电：失去电磁吸力→衔铁被拉回原位→触点复位

3.电磁机构的工作原理电磁机构将电能转换成为机械能1.2电磁式电器的组成与工作原理

1—铁心2—电磁线圈3—衔铁4—静触点5—动触点6—触点弹簧7—释放弹簧δ—气隙电磁线圈铁心衔铁触点电磁机构电磁线圈的作用：将电能转换为磁场能量。电磁线圈的分类：按线圈在电路中的连接方式分：串联线圈并联线圈按通入激磁线圈的电流种类分：直流线圈、交流线圈直流线圈：线圈中通入的是直流电。由直流线圈组成的电磁机构叫直流电磁机构。也叫直流电磁铁。交流线圈：线圈中通入的是交流电。由交流线圈组成的电磁机构叫交流电磁机构。也叫交流电磁铁。1）直流电磁机构和交流电磁机构的结构特点直流电磁机构的结构特点：铁心和衔铁用整块钢或整快铁做成，线圈直接绕在铁心上，绕成高而瘦的形状。交流电磁机构的结构特点：铁心和衔铁用硅钢片叠成，线圈绕在骨架上，绕成短而厚的矮胖型。2）串联线圈和并联线圈的结构特点串联线圈的结构特点：线圈的导线粗，匝数少，阻抗小。并联线圈的结构特点：并联线圈的导线细、匝数多、阻抗大。电磁机构串联线圈和并联线圈的结构特点直流电磁铁由于激磁线圈中通入的是直流电，电流的大小和方向不变，由于线圈中有电阻，所以线圈要发热，但铁心不发热，因为铁心中没有磁滞损耗和涡流损耗。所以直流电磁铁的的铁心一般用整块铜或整块铁做成，线圈没有骨架，直接饶在铁心上，与铁心直接接触，线圈一般饶成高而瘦的形状，易于散热。涡流损耗：什么叫涡流：涡流就是变化的磁通在整块导体中所引起的感应电流。如果把整块实心的金属块放在交变的磁场中，金属块中将产生旋涡式的感应电流，称为涡流。由于整块金属电阻很小，所以涡流很大，将使铁心发热，温度升高，引起绝缘材料的绝缘性能下降，甚至破坏绝缘，造成故障。涡流要想消灭是不可能的，但可以采取一定的措施减小。为了减小涡流，交流电磁机构的铁心用硅钢片叠成。因为硅钢片里含2-4%的硅，电导率减小，导磁性能大大提高，而且硅钢片之间彼此绝缘，把涡流流通的区域划小，相对地加大了涡流流通的路径的总长度，相当于加大了涡流的电阻。这样一般涡流将大大减小。串联线圈组成的电磁机构是根据线圈中通过的电流大小而动作的，串联线圈的导线粗，匝数少，阻抗小。这就是串联线圈的结构特点。并联线圈组成的电磁机构，他的动作是根据线圈两端的电压的大小而动作的，为了减少分流作用，降低对原电路的影响，所以并联线圈的导线细、匝数多、阻抗大。3.电磁机构的工作原理(1)电磁机构的吸力特性定义：电磁机构的电磁吸力与工作气隙之间的关系曲线称为电磁机构的吸力特性。电磁吸力：

式中B:气隙中的磁感应强度T（特斯拉）

S：磁极截面积m2（米2）

F：电磁吸力N（牛顿）直流电磁机构的吸力特性交流电磁机构的吸力特性当截面积S一定时，电磁吸力F与磁感应强度的平方成正比。又因为磁感应强度，所以，因为，式中IN为常数，所以

，因L=2

，所以，直流电磁机构的电磁吸力

直流电磁机构的吸力特性（恒磁势）结论：直流电磁机构的电磁吸力，在衔铁闭合前后变化很大。线圈中的电流在衔铁闭合前后不变，为一常数。交流电磁机构的吸力特性（恒磁通）因为，所以，因此电磁吸力F与δ无关，为一常数。

结论:交流电磁机构的电磁吸力在衔铁闭合前后几乎不变。交流线圈中的电流在衔铁闭合前后变化很大。1—直流电磁铁吸力特性2—交流电磁铁吸力特性3—反力特性在衔铁吸合过程中，其吸力特性必须始终处于反力特性上方，即吸力要大于反力；反之衔铁释放时，吸力特性必须位于反力特性下方，即反力要大于吸力（此时的吸力是由剩磁产生的）。在吸合过程中还须注意吸力特性位于反力特性上方不能太高，否则会影响到电磁机构寿命。

4.吸力特性与反力特性的配合反力特性：是指反作用力Fr与气隙δ的关系曲线(由释放弹簧和触点弹簧构成）.2017.2例题：为什么在可靠性要求高或操作频繁的场合，一般不采用交流电磁机构？交流电磁线圈的电流I与气隙成正比。一般E型交流电磁机构，线圈通电而衔铁尚未动作时，最大，其电流可达到吸合后额定电流的10~15倍。如果衔铁卡住不能吸合或者频繁动作，交流线圈很可能烧毁，所以，在可靠性要求高或操作频繁的场合，一般不采用交流电磁机构。1、交流电磁机构的可靠性高还是直流电磁结构的可靠性高？2、线圈电压为220V的交流接触器，误接入220V直流电源上；或线圈电压为220V直流接触器，误接入220V交流电源上，会产生什么后果？为什么？3、带有交流电磁铁的电器如果衔铁吸合不好（或出现卡阻）会产生什么问题？为什么？思考题？消除振动和噪声5.单相交流电磁机构短路环的作用为什么单相交流电磁机构要加短路环？三相的要加吗？短路环的加入使得工作磁路的磁通发生了什么变化？短路环的作用：消除振动和噪音，保证电磁机构可靠的工作。

5.单相交流电磁机构短路环的作用作用：用来接通或断开被控制的电路。组成：动触点、静触点。控制电路6.触点系统（执行机构）a.触点的结构形式

b.触点的接触形式：点接触、面接触、线接触桥式触点指形触点6.触点系统

点接触是由两个半球或一个半球与一个平面形触点构成。这种结构容易提高单位面积的压力，减小接触电阻。由于接触区域是一个点或面积很小的面，允许通过电流很小，所以它常用于电流较小的电器中，如继电器的触点和接触器的辅助触点。线接触由两个圆柱面形的触点构成，又称为指形触点。它的接触区域是一条直线或一条窄面，允许通过的电流较大，常用于中等容量接触器的主触点。由于这种接触形式在通断过程中是滑动接触，如图接通时，接触点由A—B—C变化；断开时，接触点则由C—B—A变化。这样可以自动清除触点表面的氧化膜，同时，长期工作的位置不是在易烧灼的A点而在C点从而更好地保证触点的良好接触。

面接触是两个平面形触点相接触，由于接触区域有一定的面积，可以通过很大的电流，同时这种触头一般在接触表面上镶有合金，以减小触头的接触电阻，以提高触头的抗熔焊、抗磨损能力，常用于大容量的接触器中，做主触点用。

6.触点系统c.触点的分类按触点的职能：主触点辅助触点按触点运动的情况：动触点静触点按触点的状态：常开触点（动合触点）常闭触点（动断触点）6.触点系统触点的状态:

“常开”和“常闭”是指电器在没有通电和没有外力作用时的触点状态.常开触点常闭触点1246.触点系统电弧：电弧是一种气体放电现象。

气体放电：气体中有大量的带电质点作定向运动。

电弧产生的原因：高电场发射、撞击电离、热电子发射、热游离。

电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流。

电弧的危害：烧损触点表面，降低电器的使用寿命,同时延长了电路的分断时间。7.灭弧系统-电弧如何熄灭电弧：根据上述电弧产生的物理过程可知，欲使电弧熄灭，应设法降低电弧温度和电场强度，以加强消电离作用。当电离速度低于消电离速度，则电弧熄灭。灭弧装置用途：用于熄灭触头分断负载电流时产生的电弧。灭弧原理：①迅速拉长电弧；②冷却和去游离法。根据上述灭弧原则，常用的灭弧装置有如下几种。1）电动力灭弧2）栅片灭弧3）灭弧罩4）窄缝灭弧5）磁吹式灭弧装置7.灭弧系统-灭弧措施

双断点也就是桥式结构的触点，当触点分断时，在左右两个弧隙中产生两个彼此串联的电弧，在电动力F的作用下，向两侧方向运动，使电弧受到拉长，在拉长过程中电弧受到空气迅速冷却而很快熄灭。应用——一般交流电器中。交流接触器常采用这种灭弧方法。桥式触点灭弧示意图1）电动力灭弧灭弧栅由多个镀铜薄钢片组成，彼此之间互相绝缘，片间距离为2—3mm，这些金属片称为栅片，安放在触点上方的灭弧罩(图中未画出)内。一旦产生电弧，电弧周围产生磁场，导磁的钢片将电弧吸入栅片，电弧被栅片分割成许多串联的短电弧，而栅片就是这些短电弧的电极。栅片的作用在于：栅片具有冷却作用，能导出电弧的热量；由于电弧被分割成许多段，而每一栅片又相当于一个电极，那么也就要有许多个阳极压降和阴极压降，从而使每段电弧上的电压都达不到燃弧电压，有利于电弧的熄灭。尤其对于交流而言，交流电压过零时，电弧自然熄灭，电弧要重燃，两栅片间必须要有150～250V电弧压降，所以电弧熄灭后很难重燃。这是一种很常用的交流灭弧装置。

2）栅片灭弧

灭弧罩的作用：第一点：用于降低电弧温度；第二点：隔离各项电弧，防止因电弧而发生相间短路。3）灭弧罩灭弧

灭弧罩的作用：第一点：用于降低电弧温度；第二点：隔离各项电弧，防止因电弧而发生相间短路。3）灭弧罩灭弧它是利用灭弧罩的窄缝来实现的。这种灭弧方法多用于大容量接触器。4）窄缝灭弧1—纵缝2—介质3—磁性夹板4—电弧磁吹式灭弧示意图

1吹弧线圈2－绝缘套3－铁心4－引弧角5－导磁夹板6－灭弧罩7－动触头8－静触头

5）磁吹式灭弧

借助电弧与弧隙磁场相互作用而产生的电磁力实现灭弧的装置，称为磁吹式灭弧装置。如图1.2.15所示。在触点电路中串人一个具有铁心的吹弧线圈3，它产生的磁通通过导磁夹片4引向触点周围，其方向如图中“X’’符号所示。电弧产生后，其磁通方向如图中“X”和“.”符号所示。产生的电弧可看成是一个载流导体，电流方向由静触点流向动触点。这时，根据左手定则可确定出电弧在磁场中所受电磁力F的方向是向上的：由于电弧向上运动，它一方面被拉长，另一方面又被冷却，促使电弧很快熄灭。熄弧角除了有引导电弧运动的作用外，还能把电弧从触点处引开，从而起到保护触点的作用。由于磁吹线圈串接于主电路中，所以作用于电弧的磁场力随电弧电流的大小而改变，电弧电流越大，灭弧能力越强。而且磁吹力的方向与电流方向无关。所以，磁吹灭弧装置适用于交、直流控制电器中。1.定义：是一种用于频繁地接通或断开交直流主电路及大容量控制电路的自动切换电器。除了自动切换功能外，还有远距离操作功能和欠（失）压保护功能。1)交、直流主电路电动机电热设备电焊机电容器组2)大容量控制电路1.3接触器

2.组成和工作原理

与电磁式电器相同

电磁机构触点系统灭弧系统组成功能：自动切换失压、欠压保护1.3接触器

3.接触器的触点主触点：

用于主电路三对常开触点辅助触点：

用于控制电路1.3接触器

接触器的工作原理按流过接触器主触点电流性质：交流接触器

用于交流电路中直流接触器

用于直流电路中1.3接触器

用途：远距离地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。直流接触器

1.3接触器

额定电压:

交流接触器：220V、380V、500V、660V及1140V直流接触器：110、220、440V、660V

交流、直流接触器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A

4.接触器的主要技术指标额定操作频率交流接触器最高：600次/h直流接触器最高：

1200次/h指主触点能承受的额定电压。额定电流：指主触点的额定电流,即允许长期通过的最大电流电磁线圈额定电压交流接触器：36、110、220、380V直流接触器：24、48、110、220、440V

以次/h表示,即允许每小时接通的最多次数。5．接触器的选择与使用接触器的类型额定电压额定电流电磁线圈的额定电压触点的数量、种类，满足控制要求(1)接触器的类型根据控制负载电流的类型来选择：直流接触器交流接触器(2)额定电压额定电压是指主触点能承受的电压。额定电压应大于或等于负载电路的电压。额定电流是指主触点的额定电流，即允许长期通过的最大电流。额定电流应大于或等于被控电路的额定电流。(3)额定电流5．接触器的选择与使用额定电流，对于电动机负载可按经验公式计算：-流过接触器主触点电流（A）

-电动机的额定功率（kW）

-电动机的额定电压（V）K-经验系数（1~1.4）5．接触器的选择与使用(4)电磁线圈的额定电压吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的电压一致。5．接触器的选择与使用(5)额定操作频率直流：1200次/h（次/小时）交流：600次/h

允许每小时接通的最多次数(6)触点的数量、种类满足控制要求

主触点：3常开辅助触点：1常开、1常闭5．接触器的选择与使用

6．接触器的图形符号、文字符号左开右闭1.3接触器

定义：继电器是根据某种输入信号的变化来接通或断开小电流控制电路，实现自动控制和保护的电器。结构组成：感测机构、输出执行机构分类：按用途分：控制继电器和保护继电器按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、热继电器、电子式按输入量分：电流、电压、温度、时间、速度、压力按输出形式分：有触点继电器、无触点继电器1.4继电器

继电器与接触器的区别相同点：触点用来控制电路的通断区别：控制场合输入信号不同

触点不同，电磁式继电器触点容量小，且触点容量均相同，没有主触点和辅助触点之分，无灭弧装置；接触器有主触点和辅助触点之分，有灭弧装置。应正确选用继电器或接触器1.4继电器

控制场合不同接触器：用来控制大电流的电路负载主电路大容量控制电路继电器：用于控制电路中（小电流控制）不能直接带负载不设灭弧装置输入信号不同继电器：对各种物理量作出反应接触器：在一定的电压信号下动作1.4继电器

继电特性输入量x由0→x2以前，Y1为零。当x→x2时，继电器吸合，输出量为y1，若x再增加，y值不变。当x→x1时，继电器释放，输出由y1→0，x再减小，y值仍为零。吸合值释放值继电器的返回系数：1.4继电器

电气控制系统用继电器：电磁式继电器时间继电器热继电器速度继电器电压继电器电流继电器中间继电器1.4继电器

（1）电磁式继电器结构和工作原理与电磁式电器相同,可分为：电压继电器电流继电器中间继电器1.4继电器

定义：触点的动作与线圈电压大小有关的继电器称为电压继电器。特点：线圈并联在电路中，线圈的匝数多，导线细结构：电磁机构、触点分类：过电压继电器欠电压继电器1）电压继电器过电压继电器的工作原理：线圈两端的电压为额定电压时，衔铁不产生吸合动作，只有当线圈两端的电压高于其额定电压的某一值时，衔铁才产生吸合动作，这种继电器叫过电压继电器。过电压继电器作用：在线路中起过电压保护。欠电压继电器的工作原理：当线圈两端的电压为额定电压时，衔铁吸合，只有当线圈两端的电压低于其额定电压的某一值时，衔铁才产生释放动作，这种继电器叫欠电压继电器。欠电压继电器作用：在线路中起欠电压保护。1）电压继电器电压继电器的选择

1、根据电压继电器在电路中的作用选型，过电压保护选择过电压继电器，起低电压保护的选欠电压继电器；

2、线圈的电流种类和电压等级应与它所连接电路一致。

3、根据控制电路的要求选择触点的类型和数量。1.4继电器

2）电流继电器定义：触点的动作与线圈电流大小有关的继电器称为电流继电器。特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。结构：电磁机构、触点分类：过电流继电器欠电流继电器过电流继电器欠电流继电器过电流继电器的工作原理：线圈中的电流为额定电压时，衔铁不产生吸合动作，只有当线圈中的电流高于其额定电流的某一值时，衔铁才产生吸合动作，这种继电器叫过电流继电器。过电流继电器作用：在线路中起过电流保护。欠电流继电器的工作原理：当线圈中的电流为额定电流时，衔铁吸合，只有当线圈中的电流低于其额定电流达到某一值时，衔铁才产生释放动作，这种继电器叫欠电流继电器。欠电流继电器作用：在线路中起欠电流保护。2）电流继电器电流继电器的选择

1.根据电流继电器在电路中的作用选型，过电流保护选择过电流继电器，起欠电流保护的选欠电流继电器；

2.线圈的电流种类和电压等级应与它所连接电路一致;

3.根据控制电路的要求选择触点的类型和数量。1.4继电器

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；将信号放大。

3）中间继电器中间继电器的选择1、触点数量及种类应满足所控制电路的要求2、线圈电压应与控制电路的电压一致3、触点的额定电流应与所控制的电器的额定电流一致。电磁式继电器的图形符号及文字符号（1）电磁式继电器1.4继电器

(2)时间继电器

凡是感测机构获得信号后，其执行元件(触点)要经过一个预先设定的延时后才输出信号的继电器叫做时间继电器。用于按时间原则进行控制的场合。时间继电器是非电量继电器常用于按规定时间间隔或时间顺序转换工步例如，喷水池的控制

1.4继电器

延时时间区别于电磁式电器的固有动作时间（几十毫秒）电器的吸合时间和释放时间通常是不可调的延时时间是人为设置的,可调的时间继电器的分类：按构成原理分：电磁式电动式空气阻尼式电子式式按延时方式分：通电延时型

断电延时型

1.4继电器

通电延时：从接受输入信号后延时一定的时间，输出信号才发生变化；当输入信号消失后，输出瞬时复原。断电延时：接受输入信号时，瞬时产生相应的输出信号；当输入信号消失后，延时一定的时间才复原。1.4继电器

1）空气阻尼式时间继电器又称气囊式时间继电器利用空气通过小孔时产生阻尼的作用来获得延时动作。组成电磁机构（电压线圈，铁芯）延时机构（气囊部分）触点系统（微动开关）1.4继电器

工

作

原

理线圈通电→吸下衔铁→活塞杆、活塞、橡皮膜下降→空气室上方形成负压→活塞杆缓慢下降→···→压合微动开关→触点动作→送出信号。从线圈通电到开关触点动作的时间间隔为继电器延时时间。延时时间可调节进气孔气隙调整线圈断电→衔铁释放→活塞杆、活塞迅速复位活塞杆弹簧活塞调节螺杆微动开关电磁机构1.4继电器

1—线圈2—铁心3—衔铁4—反力弹簧5—推板6—活塞杆7—杠杆8—塔形弹簧9—弱弹簧10—橡皮膜11—空气室壁12—活塞13—调节螺杆14—进气孔15、16—微动开关JS7—A系列时间继电器的工作原理示意图延时范围延时方式延时范围：0.4~180秒，误差大、价格低电磁机构安装方向决定其延时方式：1.4继电器

时间继电器的电气图形、文字符号2）电子式时间继电器阻容式数字式

自学1.4继电器

热继电器定义：热继电器利用电流的热效应原理和发热元件的热膨胀原理,在出现电动机不能承受的过载时,断开电动机控制电路,实现电动机的断电停车。作用：主要用于交流电动机的过载保护、断相及电流不平衡运行的保护。(3)热继电器

1.4继电器

--过载保护(3)热继电器

1.4继电器

1）结构和工作原理双金属片加热元件触点电流热效应双金属片加热元件热元件1.4继电器

过载保护

检测电动机绕组的工作电流

正常运行时，热继电器不动作

过载时，切断控制电路和主电路1.4继电器

2）热继电器的使用具有热惯性（动作的准确性一般），不能作为短路保护和瞬时过载保护使用，只能用作电动机的过载保护。热继电器的动作电流（即整定值）等于被保护电动机的额定电流或取系数（0.95—1.05Ie）。1.4继电器

热继电器的选用：（1）过载能力较差的电动机，热元件的额定电流IRT为电动机的额定电流IN的60％～80％。（2）在不频繁的启动场合，若电动机启动电流为其额定电流6倍以及启动时间不超过6s时，可按电动机的额定电流选取热继电器；（3）当电动机为重复且短时工作制时，要注意确定热继电器的操作频率，对于操作频率较高的电动机不宜使用热继电器作为过载保护。1.4继电器

热继电器在电路中可以起短路保护吗?为什么?答:不可以.因为热继电器是利用电流的热效应原理和发热元件的热膨胀原理设计的,由于发热元件的热惯性,所以热继电器在电路中只能起过载保护,不能起短路保护。问题3）带断相保护的热继电器对于电动机绕组是星形联结的过载保护,采用普通的两相或三相热继电器即可。三相式热继电器又有不带断相保护和带断相保护两种类型。三角形接法的电动机必须采用带断相保护的热继电器。热继电器的保护特性：热继电器中通过的过载电流与热继电器动作时间的关系，称为热继电器的保护特性。电动机的过载特性热继电器的保护特性t2t1t2热继电器的保护特性曲线电动机的过载特性：电动机在不超过允许温升条件下，电动机的负载电流与其通过的时间关系，称为电动机的过载特性。4）热继电器的保护特性与电动机的过载特性4）热继电器的保护特性与电动机的过载特性1—电动机的过载特性曲线2—热继电器的保护特性曲线热继电器中通过的过载电流与其触点动作时间之间的关系,称为热继电器的保护特性,其位置应居于电动机的允许过载特性(图中的曲线1)邻近下方。1)星形联结的电动机可选用两相或三相结构的热继电器;三角形联结的电动机应选用带断相保护的三相结构热继电器。2)在长期工作制或间断长期工作制下,按电动机的额定电流来确定热继电器的型号及热元件的额定电流等级。热元件的额定电流IRT应接近或略大于电动机的额定电流IN,即IRT=(0.95~1.05)IN(1-6)对于工作环境恶劣、起动频繁的电动机,热元件的额定电流则按下式确定,即IRT=(1.15~1.5)IN(1-7)3)在不频繁起动的场合,要保证热继电器在电动机起动过程中不产生误动作。通常,当电动机起动电流为其额定电流的6倍且起动时间不超过6s时,热继电器的额定电流应大于或至少等于被保护电动机的额定电流。若电动机的起动时间较长(超过5s),热元件的额定电流可调节到电动机额定电流的1.1~1.5倍。5）热继电器的选用6）热继电器的图形和文字符号定义：利用速度大小为信号与接触器配合，实现三相笼型异步电动机的反接制动控制,因此亦称为反接制动继电器。参数：动作转速：>120rpm。复位转速：<100rpm。1.5速度继电器

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。转子---圆柱形永久磁铁，固定在转轴上结构：转子、定子和触头组成1.5速度继电器

1－转轴2－转子3－定子4－绕组

5－摆锤6、9－簧片7、8－静触头

1234567981.5速度继电器

1－转轴2－转子3－定子4－绕组

5－摆锤6、9－簧片7、8－静触头

固态继电器（SolidStateRelay

，SSR），是采用固态半导体元器件组装而成的具有继电特性的无机械触点开关器件。因为可实现电磁继电器的功能，故称“固态继电器”；又因其“断开”和“闭合”均为无触点，无火花，因而又称其为“无触点开关”。

1.6固态继电器

（1）固态继电器的分类按负载性质分类，可分为交流型固态继电器(AC—SSR)和直流型固态电器(DC—SSR)两种。

AC—SSR以晶闸管作为开关元件，而DC—SSR一般以晶体管为开关元件，分别用来接通或关断交流或直流负载电源。固态继电器是具有隔离功能的无触点电子开关，在开关过程中无机械接触部件，除具有与电磁继电器一样的功能外，还具有逻辑电路兼容，耐振耐机械冲击，安装位置无限制，具有良好的防潮防霉防腐蚀性能，在防爆和防止臭氧污染方面的性能也极佳，输入功率小，灵敏度高，控制功率小，电磁兼容性好，噪声低和工作频率高等特点，在自动控制系统中得到了广泛应用。

（2）固态继电器的组成组成:输入电路，隔离(耦合)和输出电路。按输入电压的不同类别，输入电路可分为直流输入电路，交流输入电路和交直流输入电路三种。有些输入控制电路还具有与TTL/CMOS兼容，正负逻辑控制和反相等功能。固态继电器的输入与输出电路的隔离和耦合方式有光电耦合、磁隔离和混合型三种。固态继电器的输出电路也可分为直流输出电路，交流输出电路和交直流输出电路等形式。交流输出时，通常使用两个可控硅或一个双向可控硅，直流输出时可使用双极性器件或功率场效应管。交流固态继电器的工作原理框图

交流型固态继电器可分为过零触发型和随机导通型(调相型)两种，它们之间的要区别在于负载端交流电流导通的条件不同。

对于随机导通型AC—SSR，当在其输入端加上导通信号时，不管负载电源电压处于何种相位状态下，负载端立即导通；随机导通型AC—SSR由于是在交流电源的任意状态(指相位)上导通，因而导通瞬间可能产生较大的干扰。

直流固态继电器负载并联二极管图（3）固态继电器的使用（4）固态继电器的选用主要参数:输入参数包括输入信号电压、输入电流限制、输入阻抗;输出参数包括标称电压和标称电流、断态漏电流、导通电压等。1)固态继电器的选择应根据负载的类型(交流、直流)来确定,并要采用有效的过电压保护。2)输出端要采用RC浪涌吸收电路或非线性压敏电阻吸收瞬变电压。3)过电流保护应采用专门保护半导体器件的熔断器或动作时间小于10ms的低压断路器。4)固态继电器对温度的敏感性很强,工作温度超过标称值后,必须降温或外加散热器。安装时应注意散热器与固态继电器底部,要求接触良好且对地绝缘。一般额定工作电流在10A以上的产品应配散热器,100A以上的产品应配散热器加风扇强冷。5)切忌负载侧两端短路,以免固态继电器损坏。6)在低电压要求信号失真小的场合,可选用采用场效应晶体管作输出器件的直流固态继电器;对交流阻性负载和多数感性负载,可选用过零触发型固态继电器,这样可延长负载和继电器的寿命,也可减小自身的射频干扰;在作为相位输出控制时,应选用随即导通型固态继电器。主令电器是是一种专门发送指令或信号的电器。用来控制电气控制系统的启动、停止、正转、反转等。分类：控制按钮行程开关接近开关万能转换开关主令控制器1.7主令电器

不直接控制主电路！（1）控制按钮结构简单，应用广泛。短时接通和断开小电流的控制电流不直接控制主电路！1.6主令电器

控制按钮：是用人力操作，并且有贮能复位弹簧的主令电器。按钮的结构示意图1按钮帽2复位弹簧3动触点4常闭触点5常开触点1.6主令电器

先断后合型复合按钮结构示意图按钮的类型：按结构分:紧急式按钮、钥匙式按钮（选择开关）

、旋转式按钮（选择开关）、保护式按钮等按用途分：防爆式、指示灯式、保护式、防腐式、防水式1.6主令电器

控制按钮分

类按钮式旋钮式紧急操作式1.6主令电器

颜色红色停止按钮绿色

起动按钮红色蘑菇头急停按钮

1.6主令电器

控制按钮的颜色和含义颜色含义典型应用红色危险情况下的操作紧急停止停止或分断停止一台或多台电动机，停止一台机器的一部分，使电器元件失电黄色应急或干预抑制不正常情况或中断不理想的工作周期绿色启动或接通启动一台或多台电动机，启动一台机器的一部分，使电器元件得电蓝色上述几种颜色中未包括的任一种功能-黑色、灰色、白色无专家指定功能可用于停止或分断上述以外的任何情况控制按钮的图形符号和文字符号(2)行程开关

又称限位开关或位置开关一种利用生产机械某些运动部件的撞击来发出控制信号的小电流(5A以下)主令电器（用于控制电路）。

1.6主令电器

按钮人工操作机械部件碰撞机械信号电信号行程开关1.6主令电器

1）结构（与按钮相仿）操作头触点组成感测部分执行部分机械信号电信号1.6主令电器

直动式（按钮式、自动复位式）滚轮式接近开关分类单轮式双轮式（自动复位式）（非自动复位式）无触点2）分类1.6主令电器

单轮式直动式双轮式非自动复位非自动复位微型滚轮式（3）接近开关是一种非接触式的、无触点行程开关。当某一物体接近其信号机构时,它就能发出信号,从而进行相应的操作,而且不论所检测的物体是运动的还是静止的,接近开关都会自动地发出物体接近的动作信号。它不像机械行程开关那样需要施加机械力,而是通过感应头与被测物体间介质能量的变化来获取信号的。接近开关不仅能代替有触点行程开关来完成行程控制和限位保护,还可用于高频计数、测速、液面检测、检测零件尺寸、检测金属体的存在等。由于它具有无机械磨损、工作稳定可靠、寿命长、重复定位精度高以及能适应恶劣的工作环境等特点。4)图形、文字符号（行程开关）（接近开关）文字符号：SQ、SP

1.6主令电器

万能转换开关是一种具有多个挡位、多段式(具有多对触点)，能够控制多回路的主令电器。其主要用作各种配电装置的电源隔离、电路转换及电动机远距离控制;用做电压表、电流表的换相测量开关;也可用于小容量电动机的起动、换相及调速。因其控制电路多,用途广泛,故称为万能转换开关。万能转换开关由操作机构、定位装置和多组相同结构的触点组件等部分组成,用螺栓叠装成整体。（4）万能转换开关（4）万能转换开关万能转换开关的图形符号与触点通断表表中“×”表示触点闭合,空白表示触点分断。当转换开关的手柄置于“Ⅰ”位置时,表示“1”、“3”触点接通,其他触点断开;置于“O”位置时,触点全部接通;置于“Ⅱ”位置时,触点“2”、“4”、“5”、“6”接通,其他触点断开。信号电器主要用来对电气控制系统中的某些信号的状态、报警信息等进行指示,主要有信号灯(指示灯)、灯柱、电铃和蜂鸣器等。（5）信号电器颜色含义解释典型应用红色异常情况或警报对可能出现危险和需要立即处理的情况报警电源指示;温度超过规定限制;设备的重要部分已被保护电器切断黄色警告状态改变或变量接近其极限值参数偏离正常值绿色准备、安全安全运行条件指示或机械准备起动冷却系统运转蓝色特殊指示上述几种颜色未包括的任一种功能选择开关处于指定位置白色一般信号上述几种颜色未包括的各种功能,如某种动作正常

指示灯的颜色及其含义刀开关刀开关又称闸刀开关或隔离开关,是一种结构最简单、应用最广泛的手控电器。它广泛应用于各种配电设备和供电线路中,用来非频繁地接通和分断没有负载的低压供电线路,常见的一种胶盖瓷底闸刀开关也可作为电源隔离开关,并可对小容量电动机作不频繁的直接起动。1.7开关电器刀开关的主要技术参数1)额定电压:刀开关在长期工作中能承受的最大电压。交流500V以下,直流440V以下。2)额定电流:刀开关在合闸位置允许长期通过的最大工作电流。小电流刀开关的额定电流有10A、15A、~60A五级,大电流刀开关的额定电流有100A、200A~6000A等级别。3)通断能力:刀开关在额定电压下能可靠地接通和分断的最大电流。1.7开关电器刀开关的主要技术参数4)动稳定电流:当发生短路事故时,刀开关并不因短路电流所产生的电动力作用而发生变形、损坏或者触刀自动弹出等现象,这一短路电流(峰值)就是刀开关的动稳定电流,通常为其额定电流的数十倍。5)热稳定电流:当发生短路事故时,刀开关能在一定时间(通常为1s)内通以某一最大短路电流,并不会因温度急剧升高而发生熔焊现象,这一短路电流称为热稳定电流。通常刀开关的热稳定电流也是其额定电流的数十倍。6)操作次数:刀开关的使用寿命,分为机械寿命和电寿命。1.7开关电器刀开关的图形符号与文字符号1.7开关电器低压断路器又称自动开关或自动空气开关,是低压配电网系统、电力拖动系统中非常重要的开关电器和保护电器。它主要在低压配电线路或开关柜(箱)中作为电源开关使用,并对线路、电气设备及电动机等进行保护。它不仅可以用来接通和分断正常负载电流、电动机工作电流和过载电流,而且可以不频繁地接通和分断短路电流。它相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电器的组合,是一种既有手动开关作用又能自动进行欠电压、失电压、过载和短路保护的电器。1.8低压断路器短路保护过载保护欠压、失压保护1.8低压断路器（1）组成和工作原理触点灭弧系统各种脱扣器操作机构自由脱扣机构

过电流脱扣器失压脱扣器热脱扣器分励脱扣器组成1.8低压断路器触点自由脱扣机构

过电流脱扣器失压脱扣器热脱扣器分励脱扣器1）组成触点各种脱扣器自由脱扣机构操作机构灭弧系统2）工作原理手动或电动合闸主触点闭合后，锁在合闸位置上正常：接通/分断工作电流故障时：切断故障电流3）过电流脱扣器线圈串接于主电路中短路或严重过载时：衔铁吸合→自由脱扣机构动作→开关自动跳闸→主触点分断电路过电流脱扣器4）热脱扣器热元件串接于主电路中过载：热元件向上弯曲→自由脱扣机构动作→···热脱扣器5）失电压脱扣器线圈并联在电路中欠压/失压时：衔铁释放→自由脱扣机构动作→···分励脱扣器用作远距离分断电路。

分励脱扣器（3）断路器的技术参数#断路器的额定电压和额定电流：应不小于电路的正常工作电压和工作电流；#热脱扣器的整定电流应与所控制电动机的额定电流/负载额定电流相等；#欠电压脱扣器的额定电压等于主电路的额定电压；#极限分断能力大于或等于电路中出现的最大短路电流；1.8低压断路器1.8低压断路器（4）断路器的图形符号与文字符号主要用作严重过载和短路保护!

严重过载保护短路保护电路/用电设备结构简单使用方便价格低廉1.9熔断器(1)结构和工作原理熔体由易熔金属及其合金制成。熔管是装熔体的外壳，兼有灭弧作用。组成熔体熔管支座1.9熔断器工作原理正常工作：熔体允许通过一定大小的电流而长期不熔断；严重过载：熔体能在较短时间内熔断发生短路：熔体能在瞬间熔断。电路/用电设备检测电流熔体串联在被保护电路中1.9熔断器安秒特性电流越大，熔体熔断时间越短。1.9熔断器熔断电流(1.25~1.3)IN1.6IN2IN2.5IN3IN4IN熔断时间∞1h40s8s4.5s2.5s(2)熔断器的类型插入式、螺旋式、无填料封闭管式和有填料封闭管式。

1.9熔断器RC1A插入式熔断器1—动触头2—熔丝3—瓷盖4—静触头5—瓷座螺旋式熔断器外形与结构1—瓷帽2—熔管3—瓷套4、5—上、下接线柱(2)熔断器的类型1.9熔断器RM10系列熔断器的外形和结构1-夹座2-底座3-熔管4-钢纸管5-黄铜套6-黄铜帽7-触刀8-熔体有填料封闭管式熔断器1—熔断指示器2—指示器熔体3—石英砂4—工作熔体5—触刀6—盖板(2)熔断器的选择及使用类型：插入式、封闭管式；螺旋式；快速式熔断器的额定电压:

大于等于线路的工作电压熔断器额定电流:

大于等于所装熔体的额定电流熔体的额定电流

选择1.9熔断器熔体额定电流的选择:*对于无冲击电流的平稳负载：

熔体额定电流应略大于或等于负载电流。*对于具有冲击电流的电气设备：

a.保护单台电动机时

b.保护多台电动机时电炉，照明电动机1.9熔断器

(3)熔断器图形、文字符号1.9熔断器本章小结接触器：允许频繁地接通或分断大电流电路的开关电器，欠压或失压保护电磁式继电器：电流继电器（欠电流、过电流）反映电流电压继电器（过电压、欠电压、零电压）反映电压中间继电器触点多，容量大，起中间转换的作用时间继电器：空气阻尼式热继电器：电动机的过载保护、断相及电流不平衡运行的保护或其他电气设备发热状态的控制熔断器：主要用做短路保护，严重过载保护低压断路器：手动开关作用（不频繁地接通或分断）、欠电压、失电压、短路和过载保护主令电器：按钮、行程开关、接近开关通电延时型：通电经延时动作，断电瞬时复位断电延时型：通电瞬时动作，断电经延时复位电动机的保护1.短路保护：熔断器，低压断路器2.过载保护：热继电器，低压断路器3.过电流保护：过电流继电器4.零电压和欠电压保护：零电压继电器，欠电压继电器，有些电路本身也可以实现零电压的保护第二章基本电气控制电路2019年1月江苏大学电气信息工程学院电气控制电路的作用是实现对被控对象的控制和保护。电气控制电路多种多样，千差万别。由基本控制电路有机地组合而成的。了解电气制图国家标准的有关内容掌握基本控制电路总结组成电气控制电路的基本规律学习目的：本章内容

电气控制电路图的绘制原则与标准交流电动机的基本控制电路三相笼型异步电动机直接起动控制电路

三相笼型异步电动机降压起动控制电路三相笼型异步电动机制动控制电路三相笼型异步电动机调速控制电路三相绕线转子异步电动机起动控制电路典型生产机械电气控制电路分析电气控制电路的一般设计法什么是电气控制电路？由若干电气元件按照一定的要求用导线连接而成的，并实现一定功能的控制电路。

什么是电气控制系统图？为了表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计内容，便于电气系统的安装、调试、使用和维护，将电气控制系统中各电气元件及其连接用一定的图形表达出来，这就是电气控制系统图或电气图。2.1电气控制电路的绘制原则与标准一般有三种:电气原理图、电气安装接线图和电气元件布置图。1.电气图中的图形符号及文字符号电气图●将电气元件及其联接用图形表达出来的图称电气图。●一般有三种：电气原理图、电气安装接线图和电气元件布置图。●用统一的图形符号及文字符号绘制。电气原理图2.绘制电气原理图时应遵循的原则电气原理图（原理图）一般分主电路和辅助电路两部分。主电路是电气控制电路中大电流通过的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件；一般由组合开关、熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机等组成。辅助电路是电气控制电路中除主电路以外的电路，其流过的电流比较小。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。其中控制电路是由按钮、接触器和继电器的线圈及辅助触点、热继电器触点、保护电器触点等组成。根据通过电流的大小电气图可分为：

*主电路

*控制电路大电流小电流2.绘制电气原理图时应遵循的原则2.绘制电气原理图时应遵循的原则原理图是用图形符号并按工作顺序排列、详细表示电路或成套装置的全部基本组成和连接关系，而不考虑其实际位置的一种简图。电气原理图中所有电器元件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号表示。布局线条交叉及图形方向图区CW6132型车床的电气原理图符号位置的索引当一个控制系统有多页图纸时，索引非常有用。接触器、继电器的线圈、触点的索引方法接触器继电器KA或KT图区的布置*主电路、控制电路、信号电路应分开绘出*电器的不同组成部分可不画在一起*文字符号应标注一致*主电路画在图纸的左方*控制电路、信号电路画在图纸的右方

2.绘制电气原理图时应遵循的原则*多相电源电路集中画在图纸上方，相序依次排列(L1、L2、L3）*控制电路和信号电路画在两条电源线之间

2.绘制电气原理图时应遵循的原则3)电路按功能布置按动作顺序或信号流的方向自左向右、自上而下依次平行排列。尽可能减少线条和避免交叉线.类似项目宜对齐.

2.绘制电气原理图时应遵循的原则电气图中所有电器触点，都按没有通电和没有外力作用时的状态画出.2.2交流电动机的基本控制电路

1.三相笼型异步电动机直接起动控制电路

起、停控制就是最基本、最主要的控制方式。静止转动正转反转快速慢速运动形式电气控制的目的是使电动机能按照要求进行运转，驱使机械作合乎工艺要求的运动。(1)电动机单向运行控制电路

1.单向点动控制电路按SB→KM线圈得电吸合→KM主触点闭合→M起动运转。松开SB→按钮复位→KM线圈失电释放→KM主触点断开→M失电停止。按钮SB兼作停止按钮。

一按（点）就动，一松（放）就停2.单向自锁控制电路通过接触器自身辅助触点而保持线圈通电的现象称为自锁。自锁触点自锁点动按SB2→KM的线圈得电吸合→KM主触点闭合→M起动运转。停止按钮欲使M停止，按SB1→KM线圈断电，KM的主触点断开→M停止运转。工作原理：2.单向自锁控制电路保护环节

短路保护过载保护失压保护零压保护：在电网断电后，为防止恢复供电时电动机突然自行起动运转造成设备和人身事故的保护U＜85%UKM衔铁自行释放

点动与自锁的区别

不设自锁触点不另设停止按钮不设FR

必设自锁触点另设停止按钮设FR3.单向点动、自锁混合控制电路

1）采用复合按钮SB3：

长动：按SB2→线圈KM吸合、自锁→主触点KM闭合→电机M起动。欲停机，按SB1→线圈KM失电→主触点KM断开→电机M停止转动。点动：SB3联锁

点动与连续工作的联锁不可靠。点动毕，可能引起自锁

接触器的释放时间大于按钮的恢复时间2）采用中间继电器KA使点动与连续工作的联锁可靠。

点动：SB3按钮长动：SB2按钮3.单向点动、自锁混合控制电路4.电动机正反转控制电路生产机械运动部件作正、反两个方向的运动，均可通过控制电动机的正、反转来实现。将电动机的三相电源进线中的任意两相对调,其旋转方向就会改变。电动机旋转方向电源的相序由KM1、KM2主触点分别送入正、负序电源改变电动机旋转方向三相交流电动机：改变电源的相序对换两根电源线位置

1）正一停一反控制电路低压断路器注意：KM1和KM2主触点不可同时闭合L1、L2、L3、-----三相交流电源相序U、V、W----

三相电机的相序断路器QF作为电源开关，它具有短路保护、过载保护、失压保护的功能。

主电路

正一停一反利用两个接触器的常闭辅助触点KM1、KM2分别串接在对方接触器的电路中以达到相互制约的方法称为互锁。这两个常闭辅助触点称为互锁触点。1）正一停一反控制电路自锁与互锁的区别

自锁互锁常开触点常闭触点

并接在自身按钮两端串接在对方线圈的电路中

“或”逻辑有记忆作用“非”逻辑

互相否定2）正一反一停控制电路复合按钮作联锁。正向→反向切换：按下SB3→KM1失电→KM2吸合→M由正转切换为反转。

3）自动停止控制电路按SB2→KM1吸合、自锁→M正转→拖动运动部件移动→移至规定位置→压下SQ1→KM1线圈失电→M停止运转极限保护

极限保护

SQ1的常闭触点串入正转接触器KM1的线圈回路中SQ2的常闭触点串入反转接触器KM2线圈回路中应用运动部件的行程作为控制参量的控制方法称为行程原则。3）自动停止控制电路4）自动往返控制电路分析下图的工作原理（用箭头表示控制过程）

5）多地控制电路将甲乙两地的停止按钮相串联，而起动按钮相并联，实现甲乙两地控制。6)顺序起、停控制电路7)步进控制电路2.3三相笼型异步电动机降压起动控制电路概述为什么要进行降压起动控制？降压起动的过程降压起动方法定子电路串电阻（或电抗）星形—三角形转换自耦变压器使用软起动器使用变频器

1.定子绕组串电阻减压起动控制电路电动机起动时，在三相定子电路中串接电阻R，使电动机定子绕组电压降低；待电动机转速接近额定转速时，再将串接电阻短接，使电动机在额定电压下正常运行。1.定子绕组串电阻减压起动控制电路这种起动方式不受电动机联结方式的限制，设备简单。在机床控制中，作点动调整控制的电动机，常用串接电阻减压起动方式来限制起动电流。起动电阻一般采用由电阻丝绕制的板式电阻或铸铁电阻，电阻功率大，限流能力强，但由于起动过程中能量消耗较大，也常将电阻改用电抗，但电抗价格高，成本大。2.星形—三角形降压起动控制电路

使用条件：正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机。控制步骤：起动时，定子绕组首先接成星形，加在电动机每相绕组上的电压为额定值的1/，Y形连接时，加在电动机定子绕组上的电流是Δ连接时的1/3，从而减小了起动电流对电网的影响。当转速接近额定转速时，定子绕组改接成三角形，使电动机在额定电压下正常运转。Y/

接法：ABCXYZ接线盒：

KM1KM2（Δ）

KM3（Y）KM2、KM3不能同时吸合2.星形—三角形降压起动控制电路

→KT失电按SB2→KT吸合、延时KM3失电→KM2吸合→电机“Δ”运行。

→KM3吸合→KM1吸合、自锁→电机“Y”起动。延时毕用KT实现

Y—Δ的自动切换控制电路

控制电路的特点1)KM3先吸合

KM1后吸合2)互锁保护措施3)电机绕组由Y形→△形后，随着KM3失电，KT失电复位2.星形—三角形降压起动控制电路优点：起动电流特性好，结构简单，价格低；缺点：由于起动转矩也降低到了原来的1/3，所以转矩特性差。适合于轻载或空载起动的场合。星形—三角形降压起动特点和适用场合3.自耦变压器降压起动控制电路特点及适用场合优点：起动时对电网的电流冲击小，功率损耗小。缺点：自耦变压器相对结构复杂，价格较高。这种线路主要用于较大容量的电动机，以减小起动电流对电网的影响。3.自耦变压器降压起动控制电路2.4三相绕线转子异步电动机起动控制电路串接两级起动电阻R1、R2电流继电器K1、K2K1、K2的吸合值相同K1的释放值大于K2的释放值主电路：按下SB2KM1吸合电机起动KA吸合K1、K2吸合KM2、KM3断开接入R1、R2K1释放KM2吸合，R1短路KM3吸合，R2短路K2释放电机起动结束转子电流大2.4三相绕线转子异步电动机起动控制电路2.5三相异步电动机的制动控制电路为什么要进行制动控制？制动方法使用变频器中的制动功能反接制动控制电路工作原理切断电源并加入反相序的电源注意事项限制冲击电流及时切除反向电源特点及适用场合特点：制动迅速，效果好，冲击大。适用场合：通常仅适用于10kW以下的小容量电动机。

2.5三相异步电动机的制动控制电路1.单向运转三相异步电动机反接制动控制电路KM1提供工作电源KM2提供制动电源按下SB2KM1吸合电机运转KS的常开触点闭合按下SB1KM1释放断开电机的工作电源KM1吸合反接制动KS复位KM2释放电机停转起动时2.能耗制动控制电路单向运行能耗制动控制电路

以时间控制原则进行控制；以速度原则进行控制。能耗制动和反接制动的比较能耗制动比反接制动消耗的能量少，其制动电流也比反接制动电流小得多，但能耗制动的制动效果不及反接制动明显，同时还需要一个直流电源，控制电路相对比较复杂。能耗制动一般适用于电动机容量较大和起动、制动频繁的场合。反接制动一般适合于电动机容量较小和不频繁制动的场合。电动机调速一般有两类方法：定速电动机与减速箱配合的调速方式和采用自身可调速的电动机。变极调速通过改变定子绕组极对数来改变电动机的转速，一般有双速、三速、四速之分。双速电动机定子装有一套绕组，而三速、四速电动机则有两套绕组。

2.6三相异步电动机调速控制电路双速电动机的变速是通过改变定子绕组的联结来改变极对数，从而实现转速的改变。常见的定子绕组联结方式有两种：三角形→双星形(△→YY)变换和星形→双星形(Y→YY)变换。

1.双速电动机的调速原理2.双速电动机的控制电路采用接触器、时间继电器的控制电路2.7组成电气控制电路的基本规律

(1)按联锁控制的规律联锁：电器之间互相制约、互相配合的关系。按联锁进行控制是组成电气控制电路的基本规律之一。1）顺序控制电路中KM1先得电KM2后得电KM2控制线圈的电源从KM1的自锁触点后引入。KM1的常开触点串接在KM2线圈的控制电路中先后先后

2）电动机正、反转控制电路中接触器KM1、KM2不能同时得电吸合。常闭触点分别串接在对方线圈电路中，这种联锁关系称为互锁

3）单向点动、自锁混合控制电路中复合按钮作点动控制按钮常闭触点串接在自锁回路中电动机的正—反—停控制电路中也用过4）具有极限保护的正反转控制电路中行程控制极限保护按联锁控制的规律实现联锁控制的基本方法是采用反应某一运动的联锁触点控制另一运动的相应电器，从而达到联锁控制的要求。正确选择联锁触点

选择某些能反映生产过程的变化参数作为控制参量进行控制是组成电气控制电路的基本规律之一。变化参数：电流、电压、压力、温度、速度、时间1）星形—三角形降压起动控制电路选择时间作为控制参量采用时间继电器

控制过程中选择时间作为控制参量进行控制的方式称为时间原则。2）自动往返控制电路*选择行程作为控制参量*采用行程开关控制过程中选择行程作为控制参量进行控制的方式称为行程原则。3）反接制动控制电路*选择速度作为控制参量*采用速度继电器

控制过程中选择速度（转速）作为控制参量进行控制的方式称为速度原则。4）绕线式异步电动机的控制电路*选择电流作为控制参量*采用电流继电器选择电流作为控制参量进行控制的方式称为电流原则。电流继电器按控制过程的变化参量进行控制的规律

*正确选择控制参量、确定控制原则*选定能反映该控制参量变化的电器元件

2.8典型生产机械电气控制电路分析电气控制电路分析基础电气控制电路分析的内容与要求设备说明书设备工作原理，技术性能指标；各操作元器件的用途即功能；电气控制要求；与机械部分的联锁。电气控制原理图阅读分析电气原理图的方法与步骤分析主电路；分析控制电路分析辅助电路；分析联锁与保护环节；总体检查。2.8典型生产机械电气控制电路分析C650车床电气控制电路分析卧式车床的用途卧式车床是一种应用极为广泛的金属切削加工机床，主要用来加工各种回转表面、螺纹和端面，并可通过尾架进行钻孔、铰孔和攻螺纹等切削加工。组成床身主轴刀架溜板箱尾架

C650车床电气控制电路分析车床的主要结构和运动形式主运动进给运动电气制动正反转速度调节（机械方法）冷却液供给电动机快速移动电动机电力拖动及控制要求主电动机MA1完成主轴主运动和溜板箱进给运动的驱动，电动机采用直接起动的方式起动，可正反两个方向旋转，并可进行正反两个旋转方向的电气停车制动。为加工调整方便，还应具有点动功能。电动机MA2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接起动及停止方式，并且为连续工作状态。主电动机和冷却泵电动机应具有必要的短路和过载保护。快速移动电动机MA3拖动刀架快速移动。可根据使用需要随时手动控制启停。应具有安全的局部照明装置。C650车床电气控制电路分析C650车床电气控制电路分析电气控制电路分析主电路分析控制电路分析主电动机正反转起动与点动控制主电动机反接制动控制快速移动和冷却泵电动机的控制辅助电路C650车床电气控制电路分析2.9电气控制电路的一般设计方法一般设计法的主要原则1)最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制电路的要求。2)在满足生产要求的前提下，控制电路力求简单、经济、安全可靠。尽量选用标准的、常用的或经过实际考验过的电路和环节。3)电路图中的图形符号及文字符号一律按国家标准绘制。2.9电气控制电路的一般设计方法一般设计法的应该注意的问题1)尽量缩小连接导线的数量和长度。2)正确连接触点，并尽量减少不必要的触点以简化电路。3)正确连接电器的线圈。4）在控制电路中采用小容量继电器的触点来断开或接通大容量接触器的线圈时，要注意计算继电器触点断开或接通容量是否足够，不够时必须加小容量的接触器或中间继电器，否则工作不可靠。一般设计法的应该注意的问题

图2-28电器接线图图2-29两个接触器线圈的接线图要求掌握典型控制环节的设计和使用自锁互锁点动顺序控制约束条件的使用时间继电器的使用三相笼型异步电动机基本控制电路会使用简单设计法设计简单的控制电路本章小结第3章可编程序控制器概述3.1PLC的产生及定义

3.2PLC的发展与应用

3.3PLC的特点

3.4PLC的分类

3.5PLC的硬件结构和各部分的作用3.6PLC的工作原理3.1PLC的产生及定义3.1.1PLC的产生（1968年美国通用汽车公司GM）1)编程简单，可在现场修改程序。

2)系统的维护方便，采用插件式结构。

3)体积小于继电器控制柜。

4)可靠性高于继电器控制柜。

5)成本较低，在市场上可以与继电器控制柜竞争。

6)可将数据直接送入计算机。

7)可直接用交流115V输入(注：美国电网电压是110V)。

8)输出采用交流115V，可以直接驱动电磁阀、交流接触器等。

9)通用性强，扩展方便。

10)程序可以存储，存储器容量可以扩展到4KB。1968年“GM十条”就是可编程逻辑控制器出现的技术要求基础，也是当今PLC最基本的功能。1969年美国数字设备公司（DEC）研制成功了世界上第一台PLC，并在通用汽车公司的自动装配线上试用，效果很好。早期的PLC仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能，现在还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能。ProgrammableLogicController，简称PLC。3.1PLC的产生及定义3.1.2PLC的定义

1987年2月，国际电工委员会(IEC)对PLC的定义：PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。它采用一类可编程序的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外部设备，都应按易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。3.1.2PLC的定义

1987年，美国电气制造协会(NEMA)对PLC的定义：PLC是一种带有指令存储器、数字或模拟I/O接口，以位运算为主，能完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运算功能，用于控制机器或生产过程的自动控制装置。3.2PLC的发展与应用3.2.1PLC的发展历程

3.2.2PLC的发展趋势

3.2.3PLC的应用领域

3.2.1PLC的发展历程诞生于20世纪60年代末：MODICON084是世界上第一种投入生产的PLC。崛起于20世纪70年代：首先在汽车流水线上大量应用。成熟于20世纪80年代：全面采用微电子处理器技术，得到大量推广应用，年销售始终以高于20%的增长率上升，奠定了其在工业控制中不可动摇的地位。突破于20世纪90年代：从传统的单机向多CPU和分布式及远程控制系统发展；编程语言和应用多样化。3.2.1PLC的发展历程开放与标准于20世纪90年代末期至今：随着可编程序控制器国际标准IEC61131的逐步完善和实施，特别是标准编程语言的推广，使得PLC真正走入了一个开放性和标准化的时代，为在工业自动化中实现互换性、互操作性和标准化带来了极大的方便。3.2.2PLC的发展趋势1.PLC通信的网络化和无线化

2.开放性和编程软件标准化、平台化

3.体积小型化、模块化、集成化

4.运算速度高速化，性能更可靠5.向超大型、超小型两个方向发展6.软PLC的发展3.2.3PLC的应用领域1.中小型单机电气控制系统

2.制造业自动化

3.运动控制

4.过程控制5.数据处理3.3PLC的特点1.可靠性高、抗干扰能力强

2.控制系统结构简单、通用性强

3.丰富的I/O接口模块

4.编程简单、使用方便

5.设计安装简单、维修方便

6.体积小、重量轻、能耗低7.功能完善，适应面广、性价比高3.4PLC的分类3.4.1按结构形式分类

3.4.2按功能分类

3.4.3按I/O点数分类3.4.4按生产厂家分类3.4.1按结构形式分类1