1、電氣控制與PLC控制技術 祁和義1考核方法及要求課程性質課程性質：必修、考查課必修、考查課考核方式考核方式： 總成績總成績=（平時考核平時考核+實驗成績）實驗成績）50%+閉卷考試成績閉卷考試成績50% 平時考核平時考核=出勤出勤+作業作業+課堂筆記課堂筆記 注意注意：課堂筆記的記錄課堂筆記的記錄2 第第1 1講講 講解內容講解內容：1 常用低壓電器元件及基本控制規律常用低壓電器元件及基本控制規律 1.1 電器的基本知識電器的基本知識 1.2 常用低壓電器常用低壓電器 學習說明學習說明 ：本講是學習電氣控制的基礎。重點掌握：本講是學習電氣控制的基礎。重點掌握：1.基本的起、保、停繼電基本的起、

2、保、停繼電-接觸器控制及組成該線路器件接觸器控制及組成該線路器件:接觸器接觸器和和按鈕按鈕。2.自動控制開關：自動控制開關：行程開關行程開關、接近開關；、接近開關；各種繼電器各種繼電器(熱繼電器、時間繼電熱繼電器、時間繼電器、速度繼電器等）器、速度繼電器等）。3.人力操作的控制開關類電器：包括控制按鈕、各類手動開關、腳踏開關、人力操作的控制開關類電器：包括控制按鈕、各類手動開關、腳踏開關、轉換開關和主令控制器等。轉換開關和主令控制器等。4.執行和顯示電器執行和顯示電器:電磁鐵、電磁閥、電磁制動器、顯示電器這里主要指指電磁鐵、電磁閥、電磁制動器、顯示電器這里主要指指示燈。示燈。5.開關和保護器件

3、：刀開關、隔離器和隔離開關、開關和保護器件：刀開關、隔離器和隔離開關、熔斷器熔斷器、低壓斷路器低壓斷路器。 31 1 常用低壓電器常用低壓電器 本章主要通過介紹電氣控制領域中常用低壓電器的本章主要通過介紹電氣控制領域中常用低壓電器的工工作原理作原理、用途用途、型號型號、規格及符號規格及符號等知識，等知識，電器控制線電器控制線路的基本環節路的基本環節， 學會學會正確選擇和合理使用常用電器正確選擇和合理使用常用電器、學會、學會分析和設計分析和設計電氣控制線路的基本方法電氣控制線路的基本方法，為后繼章節的學習打下基礎。，為后繼章節的學習打下基礎。 在在PLC出現以前，控制作用由繼電器和接觸器組成的出

4、現以前，控制作用由繼電器和接觸器組成的線路來實現，這常稱為線路來實現，這常稱為，下面介紹，下面介紹繼電接觸器控制系統。繼電接觸器控制系統。41.1 1.1 電器的基本知識電器的基本知識定義定義：交流交流1200V以下、直流以下、直流1500V以下為以下為。所謂低。所謂低壓電器指工作在交流壓電器指工作在交流1200V、直流、直流1500V額定電壓以下的額定電壓以下的電路中，能根據外界信號電路中，能根據外界信號(機械力、電動力或其他物理機械力、電動力或其他物理量量)，自動或手動接通和斷開電路的電器，在此電壓范，自動或手動接通和斷開電路的電器，在此電壓范圍內使用的電器元件，統稱圍內使用的電器元件，統

5、稱。作用作用：是實現對電路或非電對象的是實現對電路或非電對象的。分類：分類：低壓電器可分為低壓電器可分為和和。發展方向發展方向：。5 電器電器：是接通和斷開電路或調節、控制和保護電路及電氣設備：是接通和斷開電路或調節、控制和保護電路及電氣設備用的電工器具。用的電工器具。 電器控制系統電器控制系統：完成由控制電器組成的自動控制系統，稱為：完成由控制電器組成的自動控制系統，稱為繼繼電器電器接觸器控制系統接觸器控制系統。 電器的用途廣泛，功能多樣，種類繁多，結構各異。電器的用途廣泛，功能多樣，種類繁多，結構各異。下面是幾種常用的電器分類。下面是幾種常用的電器分類。（1）高壓電器）高壓電器 用于交流電

6、壓用于交流電壓1200V、直流電壓、直流電壓1500V及以上電路中及以上電路中的電器。例如的電器。例如、等。等。（2）低壓電器）低壓電器 用于交流用于交流50Hz(或或60Hz)，額定電壓為，額定電壓為1200V以下；以下；直流額定電壓直流額定電壓1500V及以下的電路中的電器。例如及以下的電路中的電器。例如、等。等。 6（1）手動電器）手動電器 用手或依靠機械力進行操作的電器，如用手或依靠機械力進行操作的電器，如、等主令電器。等主令電器。（2）自動電器）自動電器 借助于電磁力或某個物理量的變化自動進行操作借助于電磁力或某個物理量的變化自動進行操作的電器，如的電器，如、等。等。（1）控制電器）

7、控制電器 用于各種控制電路和控制系統的電器，例如用于各種控制電路和控制系統的電器，例如、等。等。（2）主令電器）主令電器 用于自動控制系統中發送動作指令的電器，例如用于自動控制系統中發送動作指令的電器，例如、等。等。（3）保護電器）保護電器 用于保護電路及用電設備的電器，如用于保護電路及用電設備的電器，如、等。等。7（4）執行電器）執行電器 指用于完成某種動作或傳動功能的電器，如指用于完成某種動作或傳動功能的電器，如、等。等。（5）配電電器）配電電器 用于電能的輸送和分配的電器，例如用于電能的輸送和分配的電器，例如、等。等。（1）電磁式電器）電磁式電器 依據電磁感應原理來工作，如依據電磁感應原

8、理來工作，如、等。等。（2）非電量控制電器）非電量控制電器 依靠外力或某種非電物理量的變化而動依靠外力或某種非電物理量的變化而動作的電器，如作的電器，如、等。等。8l 作用作用： 低壓電器能夠依據操作信號或外界現場信號的要求，低壓電器能夠依據操作信號或外界現場信號的要求，實現對電路或被控對象的，實現對電路或被控對象的。 91.2 1.2 常用低壓電器常用低壓電器：+ 1.結構：固定鐵心，銜鐵，電磁線圈結構：固定鐵心，銜鐵，電磁線圈 。 2.分類：直動式，拍合式。分類：直動式，拍合式。 3.原理：電磁線圈通電后，電磁吸力大于彈性力，原理：電磁線圈通電后，電磁吸力大于彈性力，使銜鐵閉合。使銜鐵閉合

9、。10組成：一般由主觸點及其滅弧裝置組成。組成：一般由主觸點及其滅弧裝置組成。電弧的產生與滅弧裝置電弧的產生與滅弧裝置電弧的產生：當斷路器或接觸器觸點切斷電路時，如電弧的產生：當斷路器或接觸器觸點切斷電路時，如電路中電壓超過電路中電壓超過10-20V和電流超過和電流超過80-100mA，在拉，在拉開的兩個觸點之間將出現強烈火花，這實際上是一種開的兩個觸點之間將出現強烈火花，這實際上是一種氣體放電的現象，通常稱為氣體放電的現象，通常稱為“電弧電弧”。電弧種類：交流電弧（交流電弧存在交流過零點，電電弧種類：交流電弧（交流電弧存在交流過零點，電弧易熄滅）和直流電弧。弧易熄滅）和直流電弧。11如何熄滅

10、電弧：根據上述電弧產生的物理過程可知，欲使電如何熄滅電弧：根據上述電弧產生的物理過程可知，欲使電弧熄滅，應設法降低電弧溫度和電場強度，以加強消電離作弧熄滅，應設法降低電弧溫度和電場強度，以加強消電離作用。當電離速度低于消電離速度，則電弧熄滅。用。當電離速度低于消電離速度，則電弧熄滅。滅弧裝置用途：用于熄滅觸頭分斷負載電流時產生的電弧。滅弧裝置用途：用于熄滅觸頭分斷負載電流時產生的電弧。滅弧原理：迅速拉長電弧；冷卻和去游離法。根據上述滅弧原理：迅速拉長電弧；冷卻和去游離法。根據上述滅弧原則，常用的滅弧裝置有如下幾種。滅弧原則，常用的滅弧裝置有如下幾種。1）磁吹式滅弧裝置）磁吹式滅弧裝置2）滅弧柵

11、）滅弧柵3）滅弧罩）滅弧罩4）多斷點滅弧）多斷點滅弧121.。它可以頻繁地它可以頻繁地接通或分斷交直流電路，并可實現遠距離控制。接通或分斷交直流電路，并可實現遠距離控制。2.具有具有，接觸器具有接觸器具有等特點，是電力等特點，是電力拖動自動控制線路中使用最廣泛的電器元件。拖動自動控制線路中使用最廣泛的電器元件。其主要控制對象是其主要控制對象是，也可用于，也可用于電熱設備電熱設備、等其它負載。等其它負載。接觸器可分為接觸器可分為和和兩大類。兩大類。1314觸頭系統：觸頭系統：主觸頭、輔助觸頭主觸頭、輔助觸頭 常開觸頭（動合觸頭）常開觸頭（動合觸頭） 常閉觸頭（動斷觸頭）常閉觸頭（動斷觸頭）電磁系

12、統：電磁系統：動、靜鐵芯，吸引線圈和反作用彈簧動、靜鐵芯，吸引線圈和反作用彈簧 滅弧系統：滅弧系統：滅弧罩及滅弧柵片滅弧滅弧罩及滅弧柵片滅弧 151617用途：用途：遠距離通斷直流電路或控制直流電動機的頻繁起停。遠距離通斷直流電路或控制直流電動機的頻繁起停。結構：結構：電磁機構、觸頭系統和滅弧裝置。電磁機構、觸頭系統和滅弧裝置。工作原理：工作原理：與交流接觸器基本相同。與交流接觸器基本相同。18KMKM常閉輔助觸點常閉輔助觸點線圈線圈KMKM主觸點主觸點KMKM常開輔助觸點常開輔助觸點KMKM19交流接觸器： 127、220、380、500V 直流接觸器： 110、220、440V 交流接觸器

13、：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A 直流接觸器：40、80、100、150、250、400、600A 交流接觸器：36、110（127）、220、380V 直流接觸器：24、48、220、440V 20 根據電路中根據電路中選擇接觸器的類型；選擇接觸器的類型； 接觸器的接觸器的應大于或等于負載回路的額定應大于或等于負載回路的額定電壓；電壓； 吸引線圈的吸引線圈的應與所接控制電路的額定電應與所接控制電路的額定電壓等級一致；壓等級一致； 應大于或等于被控主回路的額定電流。應大于或等于被控主回路的額定電流。21根據某種輸入信號的變化，接通或斷開控制電路，根據某種輸

14、入信號的變化，接通或斷開控制電路，實現自動控制和保護電力裝置的自動電器。實現自動控制和保護電力裝置的自動電器。按用途分按用途分 ：控制和保護繼電器（控制和保護繼電器（） 按動作原理分：按動作原理分：電磁式、感應式、電動式、電子式、電磁式、感應式、電動式、電子式、 機械式機械式 按輸入量分：按輸入量分：電流、電壓、電流、電壓、壓力、壓力按動作時間分：按動作時間分： v 額定電流不大于額定電流不大于5A5A22特點：特點：線圈串接于電路中，導線粗、匝數少、阻抗小。線圈串接于電路中，導線粗、匝數少、阻抗小。 分類：分類：過電流繼電器、欠電流繼電器過電流繼電器、欠電流繼電器過流電流繼電器欠流電流繼電器

15、欠電流繼電器KAI I KAKAKA23特點：特點：線圈并聯在電路中，匝數多，導線細線圈并聯在電路中，匝數多，導線細分類：分類：過電壓繼電器和欠電壓繼電器過電壓繼電器和欠電壓繼電器結構原理：結構原理：與電流繼電器類似與電流繼電器類似欠電壓繼電器KAU U KAKAKA24 中間繼電器中間繼電器，結構和工作原理與接，結構和工作原理與接觸器相同。但它的觸器相同。但它的，在電路中主要是擴展觸點的數量。在電路中主要是擴展觸點的數量。另外其另外其。 三）中間繼電器三）中間繼電器25作用：電動機的過載保護作用：電動機的過載保護利用雙金屬片受熱彎曲利用雙金屬片受熱彎曲去推動杠桿使觸頭動作去推動杠桿使觸頭動作

16、利用電阻值隨溫度變化利用電阻值隨溫度變化而變化的特性制成而變化的特性制成利用過載電流發熱使易熔利用過載電流發熱使易熔合金熔化而使繼電器動作合金熔化而使繼電器動作四）熱繼電器四）熱繼電器型式：雙金屬片式型式：雙金屬片式 熱敏電阻式熱敏電阻式易熔合金式易熔合金式結構：由發熱元件、雙金屬結構：由發熱元件、雙金屬 片和觸頭及動作機構片和觸頭及動作機構 等部分組成等部分組成 。261-1.接線端子 2 -主雙金屬片 3 -熱元件 4 -推動導板 5 -補償雙金屬片 6 -常閉觸頭 7 -常開觸頭 8 -復位調節螺釘 9 -動觸頭 10 -復位按鈕 11 -偏心輪 12 -支撐件 13 -彈簧 四）熱繼電

17、器（續）四）熱繼電器（續）雙金屬片式熱繼電器原理示意圖27四）熱繼電器（續）四）熱繼電器（續）28使用：使用：作為電動機的過載保護，注意與熔斷器的配合。作為電動機的過載保護，注意與熔斷器的配合。選擇：選擇：eReReded eReR：熱繼電器熱元件的額定電流；：熱繼電器熱元件的額定電流； eded：電動機的額定電流。：電動機的額定電流。四）熱繼電器（續）四）熱繼電器（續）29空氣阻尼時間繼電器空氣阻尼時間繼電器分類：分類：按構成原理分：電磁式按構成原理分：電磁式 電動式電動式 空氣阻尼式空氣阻尼式 晶體管式晶體管式 數字式數字式 30(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h

18、) (a) (a) 線圈一般符號線圈一般符號 (b) (b) 通電延時線圈通電延時線圈 (c) (c) 斷電延時線圈斷電延時線圈 (d) (d) 通電延時閉通電延時閉合動合（常開）觸點合動合（常開）觸點 (e) (e) 通電延時斷開動斷（常閉）觸點通電延時斷開動斷（常閉）觸點 （f f）斷電延時斷）斷電延時斷開動合（常開）觸點開動合（常開）觸點 （g g）斷電延時閉合動斷（常閉）觸點（）斷電延時閉合動斷（常閉）觸點（h h）瞬動觸點）瞬動觸點 五）時間繼電器（續）五）時間繼電器（續）符號符號31五）時間繼電器（續）五）時間繼電器（續）32五）時間繼電器（續）五）時間繼電器（續）33作用：作用：

19、根據速度的大小通斷電路根據速度的大小通斷電路結構：結構：定子、轉子和觸頭定子、轉子和觸頭原理：原理：與異步電動機類似與異步電動機類似參數：參數：34定子定子-由硅鋼片迭成由硅鋼片迭成籠型空心圓環套在轉子籠型空心圓環套在轉子上，裝有鼠籠型短路繞上，裝有鼠籠型短路繞組。組。符號符號六）速度繼電器（續）六）速度繼電器（續）轉子轉子-圓柱形永久磁圓柱形永久磁鐵，與電動機同軸連鐵，與電動機同軸連接。接。35六）速度繼電器（續）六）速度繼電器（續）36壓力繼電器壓力繼電器光電繼電器光電繼電器溫度繼電器溫度繼電器七）其它繼電器七）其它繼電器 作用：隔離電源，不頻繁通斷電路作用：隔離電源，不頻繁通斷電路 1.

20、開關板用刀開關（不帶熔斷器式刀開關）開關板用刀開關（不帶熔斷器式刀開關） 作用：作用：不頻繁地手動接通、斷開電路和隔離電源用。不頻繁地手動接通、斷開電路和隔離電源用。 結構圖和符號結構圖和符號 ： 37QS2.2.帶熔斷器式刀開關帶熔斷器式刀開關用作電源開關、隔離開關用作電源開關、隔離開關和應急開關，并作電路保護用。和應急開關，并作電路保護用。383.3.負荷開關負荷開關用途：作不頻繁帶負荷操作和短路保護用。用途：作不頻繁帶負荷操作和短路保護用。39 低壓斷路器也稱為自動空氣開關，可用來接通和分斷負載電低壓斷路器也稱為自動空氣開關，可用來接通和分斷負載電路，也可用來控制不頻繁起動的電動機。它功

21、能相當于閘刀開關、路，也可用來控制不頻繁起動的電動機。它功能相當于閘刀開關、過電流繼電器、失壓繼電器、熱繼電器及漏電保護器等電器部分過電流繼電器、失壓繼電器、熱繼電器及漏電保護器等電器部分或全部的功能總和，是低壓配電網中一種重要的保護電器。或全部的功能總和，是低壓配電網中一種重要的保護電器。 低壓斷路器具有多種保護功能低壓斷路器具有多種保護功能( (過載、短路、欠電壓保護等過載、短路、欠電壓保護等) )、動作值可調、分斷能力高、操作方便、安全等優點，所以目前被動作值可調、分斷能力高、操作方便、安全等優點，所以目前被廣泛應用。廣泛應用。v 操作安全，分斷能力較高。操作安全，分斷能力較高。v 框架

22、式（萬能式）和塑殼式（裝置式）框架式（萬能式）和塑殼式（裝置式）v 觸頭系統、滅弧裝置、脫扣機構、傳動機構。觸頭系統、滅弧裝置、脫扣機構、傳動機構。40414212345671-主觸頭2-自由脫扣器3-過電流脫扣器4-分勵脫扣器5-熱脫扣器 6-失壓脫扣器 7-按鈕12345671-主觸頭2-自由脫扣器3-過電流脫扣器4-分勵脫扣器5-熱脫扣器 6-失壓脫扣器 7-按鈕塑殼式低壓斷路器原理圖塑殼式低壓斷路器原理圖1主觸頭主觸頭 7按鈕按鈕線路短路線路短路或嚴重過或嚴重過載保護載保護遠距離跳遠距離跳閘，對電閘，對電路不起保路不起保護作用護作用線路過載線路過載保護保護電動機的電動機的失壓保護失壓保

23、護43v作用：短路和嚴重過載保護作用：短路和嚴重過載保護v應用：串接于被保護電路的首端應用：串接于被保護電路的首端v優點：結構簡單，維護方便，價格便宜，體小量輕優點：結構簡單，維護方便，價格便宜，體小量輕v分類：分類： 44瓷插式瓷插式RCRC螺旋式螺旋式RLRL有填料式有填料式RTRT無填料密封式無填料密封式RMRM快速熔斷器快速熔斷器RSRS自恢復熔斷器自恢復熔斷器45瓷插式熔斷器瓷插式熔斷器螺旋式熔斷器螺旋式熔斷器46有填料式熔斷器有填料式熔斷器無填料密封式熔斷器無填料密封式熔斷器47快速熔斷器快速熔斷器自恢復熔斷器自恢復熔斷器v作用：發送控制命令或信號的電器作用：發送控制命令或信號的電器 v分類：控制按鈕分類：控制按鈕 萬能轉換開關萬能轉換開關 主令控制器主令控制器 接近開關接近開關48495051525354習題與思考題習題與思考題l-1交流接觸器在銜鐵吸合前的瞬間，為什么在線圈中產生很大的交流接觸器在銜鐵吸合前的瞬間，為什么在線圈中產生很大的沖擊電流沖擊電流?直流接觸器會不會出現這種