《电气控制与S7-1200PLC应用》课件 第1章常用低压电器

电气控制与

S7-1200PLC应用第1章常用低压电器本章内容1.1常用低压电器分类1.2低压配电器器1.3低压控制电器1.4低压保护电器1.5低压主令电器1.6低压信号电器1.7低压执行电器电器就是根据外界施加的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。1.1常用低压电器分类低压电器是指在交流电压1200v、直流电压1500v以下的电路中，用于控制、保护、调节、转换和通断电路的电器设备。1.1常用低压电器分类控制电路1.1常用低压电器分类断路器起动按钮指示灯停止按钮三相交流电热继电器三相异步电动机交流接触器主电路用途配电主令控制信号保护执行低压电器的分类1.1常用低压电器分类低压断路器作用：低压断路器俗称自动空气开关，简称断路器，它是一种自动进行保护开关电器。能够在过载、短路和欠电压等故障情况下自动切断电路，以保护电路、设备和人身安全，同时也可用于不频繁地接通和分断电路。1.2低压配电电器低压断路器常用的典型低压断路器1.2低压配电电器操作机构触点灭弧系统保护装置（各种脱扣器）低压断路器结构和工作原理主触点自由脱扣机构的锁扣过电流脱扣器分励脱扣器热脱扣器欠电压脱扣器按钮低压断路器的图形和文字符号1.2低压配电电器低压断路器1.2低压配电电器图微型断路器实物内部结构脱扣机构电磁脱扣器线圈热脱扣器双金属片手柄装置触点灭弧装置接线端子接线端子低压断路器1.2低压配电电器低压断路器主要参数：额定电压、额定电流、分断能力、分断时间、各种脱扣器的整定电流、极对数、允许分断的极限电流

额定电压指低压断路器长期不间断工作的电压。

额定电流是指低压断路器在长期不间断工作通过的电流。

分断能力是指是指低压断路器安全切断故障电流的能力，往往也是价格的决定因素。

分断时间是指低压断路器固有短路时间和灭弧时间之和。1.2低压配电电器低压断路器选择

配电线路中的上、下级断路器保护特性应协调配合，下级保护特性应位于上级保护特性的下方且不相交。极限分断能力应大于电路的最大短路电流的有效值，其瞬时整定电流应大于或等于1.5-1.7倍电动机起动电流。长延时脱扣电流应小于导线允许的持续电流。额定电流、过流脱扣器额定电流应大于或等于被保护线路的计算电流。额定电压、欠电压脱扣器额定电压应大于或等于被保护线路的额定电压。1.2低压配电电器1.3低压控制电器接触器是一种用于频繁接通或断开交、直流主电路，以及大容量控制电路的控制电器。

接触器除能自动切换外，还具有手动开关所缺乏的远距离操作、失电压及欠电压保护功能。接触器体积小、价格低、寿命长、维护方便，主要用于控制电动机的起动、反转、制动和调速等，是电力拖动和自动控制系统中最重要、最常用的一种低压电气元器件。1.3.1接触器1.3.1接触器接触器是典型的电磁式电器，其结构主要由电磁机构、触点系统、灭弧装置及其他辅助部分组成。1.3低压控制电器a）交流接触器b）触点扩展模块图

交流接触器的实物图电磁机构作用：电磁机构是电磁式低压电器的感测部件，它的作用是将电磁能量转换成机械能量，带动触头动作使之闭合或断开，从而实现电路的接通或分断。结构电磁线圈铁芯衔铁复位弹簧等1.3.1接触器1.3低压控制电器磁通被分为大小接近相位相差90°的两相磁通，不会同时为零。短路环作用噪声和振动的产生解决办法：加短路环1.3.1接触器电磁机构交流电磁铁，由于外加正弦交流电压在气隙宽度一定时，其气隙磁感应强度按正弦规律变化，因而有两次电磁力为零的时刻，使电磁机构产生剧烈的振动和噪声，不能正常工作。在铁芯端面开一小槽，嵌入铜质短路环。1.3低压控制电器

1.3.1接触器结构和工作原理触点触点属于电器的执行部件，通常由动、静触点组合而成，主要起到接通和分断电路的作用1.3低压控制电器1.3.1接触器触点按接触形式可分为点接触、线接触和面接触三种电流小，触头压力小的场合接电次数多，电流较大的场合大电流的场合面接触线接触点接触1.3低压控制电器主触点大电流主电路辅助触点小电流控制电路1.3.1接触器触点按其所控制的电路分为主触点和辅助触点1.3低压控制电器按其原始状态分为常开触点（NO）和常闭触点（NC）常开触点常开、常闭成对1.3.1接触器1.3低压控制电器接触器的外观1.3低压控制电器接触器的型号1.3低压控制电器电弧产生和危害电弧产生的原理：触头断开时，电场使触头表面的自由电子大量溢出，在高热和强电场的作用下，电子运动撞击空气分子，使之电离，产生电弧。续流接触面减小，电流密度增大热激发撞击电离大量自由电子定向运动产生电弧电弧会烧损金属表面，降低触头寿命，大电流时都配有灭弧装置1.3.1接触器灭弧装置1.3低压控制电器灭弧：把电弧拉长，把电弧变短。灭弧罩、磁吹式灭弧、灭弧栅

串入吹磁线圈右手定则产生磁场电弧下端磁场叠加，上端相减产生受力薄钢片，相互绝缘，分割成一段段短弧，栅片吸收电热冷却，交流电器中经常采用电弧产生和危害1.3.1接触器灭弧装置1.3低压控制电器1.3.1接触器额定电压：是指主触点的额定工作电压。交流有220V、380V和660V，特殊场合应用的额定电压高达1140V，直流有110V、220V和440V。额定电流：指主触点的额定工作电流，即允许长期通过的最大电流，一般有6A、9A、12A、18A、25A、32A、40A、50A、65A、80A、95A、115A、150A、185A、225A、265A、330A、400A、500A、630A、800A。线圈的额定电压：是指加在线圈上的电压。通常电压等级分为交流36V、110V、220V和380V，直流24V、48V、110V和220V。1.3低压控制电器主要技术参数1.3.1接触器通断能力：最大接通电流和最大分断电流动作值：吸合电压和释放电压额定操作频率：允许每小时接通的最多次数机械寿命和电气寿命：两者都用万次表示，该参数也是产品质量重要指标之一1.3低压控制电器主要技术参数1.3低压控制电器接触器的图形和文字符号KMKMKMKM线圈常开主触点辅助常开触点辅助常闭触点常闭主触点KM接触器的接线1.3低压控制电器1.3低压控制电器继电器是一种利用各种物理量的变化，将电量或非电量信号转换为触点的动作或电路参数变化的电器，实际上属于用小电流控制大电流运作的一种自动开关。工作原理电磁式继电器感应式继电器电动式继电器热继电器电子式继电器输入信号的物理性质电压继电器电流继电器时间继电器温度继电器速度继电器压力继电器液位继电器脉冲继电器线圈通电种类交流继电器直流继电器用途控制用继电器保护用继电器继电器分类1.3低压控制电器1.3.2中间继电器1.3低压控制电器中间继电器是一种用于电力拖动控制系统中的电磁式继电器，其核心作用是放大控制信号，增加触点数量或扩展触点容量，解决控制回路与被控对象之间的信号匹配问题。线圈常开触点常闭触点KAKAKA中间继电器的图形和文字符号1.3低压控制电器1.3.2中间继电器相同点：输入信号都是电压，都是利用电磁机构的工作原理进行工作的。不同点：中间继电器用于小电流的控制电路，在控制电路中起信号传递、放大、翻转和分路等作用，主要用来扩展触点数量，实现逻辑控制。接触器用于频繁地、远距离地接通或分断电动机主电路或其他负载电路。它是一种执行电器。它的触点分为主触点和辅助触点，大部分情况下它还带有灭弧装置。中间继电器和接触器的区别1.3低压控制电器1.3.3时间继电器时间继电器是指线圈通电或断电后经过一定延时，触点才闭合或断开的继电器。许多应用场合常需要使用时间继电器来实现延时控制，因此，它是一种最常用的低压控制器件之一。1.3低压控制电器1.3.3时间继电器时间继电器分类工作原理不同延时方式不同空气阻尼式电动式电磁式电子式通电延时型断电延时型

通电延时型：线圈通电后，瞬动常开触点闭合，瞬动常闭触点断开，延迟一定的时间后，通电延时常开触点闭合，通电延时常闭触点断开。线圈断电后，瞬动触点和通电延时触点复位。1.3低压控制电器1.3.3时间继电器

断电延时型：线圈通电后，瞬动常开触点闭合，瞬动常闭触点断开，断电延时常开触点闭合，断电延时常闭触点断开。线圈断电，瞬动常开触点断开，瞬动常闭触点闭合，延迟一定的时间后，断电延时常开触点断开，断电延时常闭触点闭合。1.3低压控制电器1.3.3时间继电器1.3低压控制电器1.3.3时间继电器KTKT通电延时线圈通电延时闭合常开触点通电延时断开常闭触点断电延时线圈断电延时断开常闭触点断电延时闭合常开触点瞬时常开常闭触点KTKTKTKTKTKT1.3低压控制电器1.3.4速度继电器速度继电器是反映转速和转向的继电器，主要用于三相异步电动机反接制动的控制电路中，它的任务是当三相电源的相序改变以后，产生与实际转子转动方向相反的旋转磁场，从而产生制动力矩迫使电动机迅速降速，当电动机转速接近零时切断电源使之停车。1.3低压控制电器1.3.4速度继电器组成：主要由定子、转子和触点三部分组成。1.3低压控制电器1.3.4速度继电器工作原理1.3低压控制电器1.3.4速度继电器选用速度继电器主要根据电动机的额定转速进行选择。速度继电器额定转速有300～1000r/min与1000～3000r/min两种，动作转速为120r/min左右，复位转速在100r/min以下。1.4.1热继电器热继电器就是一种利用电流的热效应原理，在出现电动机不能承受的过载电流时切断电动机电路，为电动机提供过载保护的保护电器。1.4低压保护电器结构热继电器主要由发热元件、双金属片和触点三部分组成。双金属片是热继电器的感测元件，由两种膨胀系数不同的金属碾压而成。当温度升高时，双金属片向膨胀系数小的金属一面弯曲。1.4.1热继电器1.4低压保护电器工作原理图热继电器的内部结构热元件串接在主电路动断触点串接在控制电路电流过载双金属片弯曲推动绝缘导板动断触点断开动合触点闭合过载保护断开控制电路1.4.1热继电器1.4低压保护电器1.4.1热继电器1.4低压保护电器热继电器动作后一般不能立即复位，待电流恢复正常，金属片复原后，再按动复位按钮，才能使动断触点闭合，动合触点断开。1.4.1热继电器1.4低压保护电器1.4低压保护电器1.4.1热继电器热元件常闭触点FRFR热继器的图形和文字符号熔断器以金属导体作为熔体串联于电路中，当严重过载或短路电流通过熔体时，熔体基于电流热效应和热熔断原理而自身发热熔断，切断故障电流，防止电气设备损坏或发生火灾等危险。熔断器是一种简单、有效的保护器，广泛用于配电系统和控制系统中。1.4低压保护电器1.4.2熔断器结构熔断器由熔体、安装熔体的熔管及熔座组成。熔体是核心部件，既是感测元件又是执行元件。1.4低压保护电器1.4.2熔断器熔断器的图形和文字符号FU1熔断器额定电压一般应大于或等于所在电路的额定电压，否则将岀现持续电弧和电压击穿而危害电路的现象。额定电压是指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压。1.4低压保护电器1.4.2熔断器熔断器选用2同一规格的熔断器可安装不同额定电流规格的熔体，但熔断器额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流。额定电流是指熔断器长期工作时，温升不超过规定值时所能承受的电流。1.4低压保护电器1.4.2熔断器熔断器选用3照明电路或电阻炉等电阻性负载，熔体的额定电流应大于或等于电路的工作电流；保护一台异步电动机；保护多台异步电动机。熔体的额定电流是指熔体长期通过面不熔断的最大电流。1.4低压保护电器1.4.2熔断器熔断器选用对单台电动机：Ier≥(1.5～2.5)IMe

对多台电动机：Ier≥(1.5～2.5)IMemax+ΣIMe

配电系统通常由多级熔断器保护。发生故障时，远离电源端的前级熔断器应先熔断。4供电干线熔断器的熔体额定电流应比供电支线大1~2个级差，以防止熔断器越级熔断而扩大故障范围。1.4低压保护电器1.4.2熔断器熔断器选用1.5.1按钮按钮用于手动发出控制信号的主令电器，是一种短时接通或断开小电流电路的电器，它不直接控制主电路的通断，而在控制电路中发出“指令”去控制接触器和继电器等电器，再由它们去控制主电路。是出镜率最高的主令电器，几乎所有的控制柜或操作面板上都会用到按钮。1.5低压主令电器1.5低压主令电器1.5.1按钮分类起动按钮停止按钮复合按钮选择按钮按钮的图形和文字符号起动按钮停止按钮复合按钮急停按钮选择开关SBSBSBSBSB1.5.1按钮先断后合1.5低压主令电器1.5.2行程开关行程开关又称限位开关，它是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制命令的器件，用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一种自动控制器件，被广泛应用于各类机床、起重机械以及轻工机械的行程控制。1.5低压主令电器行程开关的图形和文字符号SQSQ常开触点常闭触点a）直动式1一顶杆2一弹簧3一常闭触点4一触点弹簧5一常开触点b）微动式1一推杆2一弯形片状弹簧3一常开触点4一常闭触点5—恢复弹簧c）滚轮式1一滚轮2一上转臂3、5、11一弹簧4—套架6、9一压板7—触点8—触点推杆10一小滑轮按其结构可分为直动式、滚轮式和微动式三种。1.5低压主令电器1.5.2行程开关机械触点易磨损，反应速度慢，重要场合已不再使用有触点的行程开关了。1.5低压主令电器1.5.2行程开关接近开关是一种无须与运动部件进行机械直接接触而操作的位置开关。当运动部件与接近开关的感应头接近时，就使其输出一个电信号。在自动控制系统中可作为限位、计数、定位控制和自动保护环节等。1.5低压主令电器1.5.3接近开关接近开关的图形和文字符号SQ常开触点SQ常闭触点电感式电容式光电式霍尔式超声波式按工作原理分类交流型和直流型1.5低压主令电器1.5.3接近开关1.5.3接近开关1.5低压主令电器接近开关里面的开关是由三极管的导通和截止实现的，输出类型有NPN、PNP两种。输出形式有两线、三线和四线三种，三线制最常用。NPN型棕色黑色蓝色+-DCPNP型棕色黑色蓝色+-DC图三线接近开关接线示意图1.6低压信号电器低压信号电器主要用来发出各种信号，