1、现代电气控制技术主要内容 第一篇 电气控制技术部分 第二篇 可编程序控制器部分学时分配 第1章 常用低压电器 2学时 第2章 基本电气控制线路及其逻辑表示 2学时 第3章 继电接触器电气控制线路设计 2学时 第4章 可编程序控制器概述 2学时 第5章 可编程序控制器指令系统 6学时 第6章 PLC控制系统设计与应用 6学时 第7章 电气调速系统与变频器 2学时序号序号实验项目实验项目实验实验学时学时实验实验类型类型实验要求实验要求1PLC的认识及指令练习2验证必做2运料小车控制实验2综合必做3十字路口交通灯控制系统实验2设计必做4三层楼电梯控制实验2综合 限选5混料罐控制实验2综合参考文献 1
2、 张运波，工厂电气控制技术，北京：高等教育出版社，2001 2 李仁，电器控制，北京：机械工业出版社，1998 3 陈本孝电器与控制武汉：华中理工大学出版社，1997 4 余雷声.电气控制与PLC应用，北京：机械工业出版社，2001 5 钟肇新.可编程控制器原理及应用，广州：华南理工大学出版社,2008第第1 1章章 常用低压电器常用低压电器 教学目的与要求教学目的与要求：了解电器的定义，掌握低压电器的电磁机构及执行机构，了解并掌握接触器和继电器的工作原理、作用和区别，了解其他常用的电器，了解现代低压电器。讲授内容提要及顺序安排：1.1 电器的作用与分类 1.2 低压电器的电磁机构及执行机构
3、1.3 接触器 1.4 继电器 1.5 其他常用电器 1.6 现代低压电器 教学重点：低压电器的电磁机构与执行机构；接触器与继电器的工作原理、作用与区别；其他常用电器工作原理、作用；现代低压电器 教学难点：常用低压电器工作原理、作用。1.1 电器的作用与分类 1 电器的定义：电器是对于电能的生产、输送、分配和应用起控制、调节、检测及保护作用的工具之总称。如开关、熔断器、变压器等。在工业意义上电器是指控制电器，即能根据特定的信号和要求，自动或手动地接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电路对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。2 电器的分类：电器按电压等级分为
4、高压电器、低压电器；高压电器：交流1200V以上、直流1500V以上。低压电器：用于交流1200V、直流1500V以下电路起通断、保护、控制或调节作用的电器。按工作职能分手动操作电器、自动控制电器、其他电器；按有无触点分有触点电器、无触点电器、混合式电器；按使用场合分一般工业用电器、特殊工矿用电器、农用电器、家用电器、其他场合用电器。1.2 低压电器的电磁机构及执行机构1.2.1 电磁机构 1 电磁机构的分类电磁机构通过电磁感应原理将电能转化成机械能，带动触点使之闭合或断开。1)按衔铁的运动方式分类 衔铁绕棱角转动（适用于直流）衔铁绕轴转动（用于交流）衔铁直线运动（用于交流）2)按磁系统形状分
5、类 3)按线圈的连接方式分类 4)按吸引线圈电流的种类分类 2 吸力特性与反力特性电磁吸力的近似计算公式：2012FB S（1-1）mINR 1mR(1-2)则 吸力F与气隙 成反比，故吸力特性为二次曲线形状，如图1.1所示结论：结论：a a 直流电压线圈在衔铁闭合前后吸力变化很大；b 直流电压线圈中的电流在衔铁闭合前后不变化。图1.1 直流电磁机构的吸力特性（2）图1.2 交流电磁机构的吸力特性结论：结论：a 交流电压线圈在衔铁闭合前后吸力几乎不变化（如考虑漏磁通，随 的减少略有增加）。b 流电压线圈中的电流在衔铁闭合前后随气隙 的减小而减小。综上可得：综上可得：a a 衔铁动作与否取决于线
6、圈两端的电压。衔铁动作与否取决于线圈两端的电压。b b 直流电磁机构的衔铁动作不改变线圈电流。直流电磁机构的衔铁动作不改变线圈电流。c c 交流电磁机构的衔铁动作改变线圈电流。交流电磁机构的衔铁动作改变线圈电流。U U型：型：6 67 7倍倍 E E型：型：10101515倍倍说明：说明：衔铁卡住不能吸合，或者频繁动作，交流电压衔铁卡住不能吸合，或者频繁动作，交流电压线圈可能烧毁。线圈可能烧毁。对于可靠性要求高，或频繁动作的控制系统采对于可靠性要求高，或频繁动作的控制系统采用直流电磁机构，而不采用交流电磁机构。用直流电磁机构，而不采用交流电磁机构。2）反力特性反力特性反力特性：指电磁机构转动部
7、分的静阻力与气隙的关系曲线。电磁机构的反力：作用弹簧、摩擦阻力作用弹簧、摩擦阻力和衔铁的重衔铁的重量量。电磁机构的反力特性如图所示：图1.3 反力特性 3 执行机构（触点系统）1)触点触点用来接通或断开被控制的电路。触点接触形式：点接触、线接触和面接触。点接触：小电流的触点线接触：中等容量的触点面接触：大容量的触点图1.4 触点的3种接触形式触点的接触过程见下图：图1.5 触点的位置示意图2）电弧的产生及危害）电弧的产生及危害（1）电弧的产生触点由闭合到断开时，当电压超过1020V和电流超过80100mA，在拉开的两个触点之间将出现强烈的火花，实质是气体放电的现象，通常称之为“电弧”。撞击电离
8、 热电子发射 热电离 形成电弧（2）电弧的危害 a 烧灼触点，降低电器的寿命和电器工作的可靠性。b 使触点的分断时间延长，严重的会产生事故。3）灭弧装置灭弧措施：降低电弧温度和电场强度。常用的灭弧方法有：拉长电弧、冷却电弧和电弧分段。常用的灭弧装置：（1）磁吹式灭弧装置（广泛应用于直流接触器中）；（2）灭弧栅（常用作交流灭弧装置）；（3）灭弧罩（用于交流和直流灭弧）；（4）多断点灭弧。1.3 接触器接触器接触器（Contactor）是用来频繁接通和切断电动机或其他负载主电路的一种自动切换电器。特点：频繁操作和远距离控制。接触器按主触点通过的电流种类可分为：交流接触器、直流接触器。1.3.1 接
9、触器的主要技术数据(1)额定电压：接触器铭牌额定电压是指主触点上的额定电压。(2)额定电流(3)线圈的额定电压(4)额定操作频率：额定操作频率指每小时接通次数。说明：交流接触器最高为600次h；直流接触器可高达1200次h。(5)电寿命和机械寿命 电寿命是指接触器的主触点在额定负载条件下，所允许的极限操作次数。机械寿命是指接触器在不需修理的条件下，所能承受的无负载操作次数。(6)接触器的电气符号图1.6 接触器符号 1.3.2 交流接触器交流接触器交流接触器(Alternating Current Contactor)一般有3对主触头，两对动合（常开）辅助触头，两对动断常闭辅助触头。1.3.3
10、 直流接触器直流接触器直流接触器(Direct Current Contactor)是一种通用性很强的电器产品，除用于频繁控制电动机外，还用于各种直流电磁系统中。1.3.4 接触器的选用接触器的选用 1、根据负载性质选择接触器类型。（交/直流接触器）；2、根据类别确定接触器系列(参考电工标准)。3、根据负载额定电压确定接触器的额定电压。交流接触器的电压大于或等于线路电压。4、根据负载电流确定接触器的额定电流，并根据外界实际条件加以修正。1）接触器安装在箱柜内，电流要降低1020使用（冷却条件变差）；2）接触器工作于长期工作制，通电持续率不超过40时，若敞开安装，电流允许提高1025，若箱拒安装
11、，允许提高5%10。5、根据控制电路的电压选择吸引线圈的额定电压。6、根据负载情况复核操作频率，看是否在额定范围之内。1.3.5 接触器的维护、常见故障及处理接触器的维护、常见故障及处理 1、应定期检查接触器的各部件，要求可动部分不卡住，紧固无松脱，零部件如损坏应及时检修。2、触头表面应经常保持清洁。1）触头表面因电弧作用而形成金属小球时及时铲除。2）触头严重磨损后，超程应及时调整，当厚度只剩下13时，应及时调换触头。3）银合金触头表面团电弧而生成黑色氧化膜时，不会造成接触不良现象，因此不必锉修，则将会大大缩短触头寿命。、原本有灭弧罩的接触器的一要带灭弧罩使用，以免发生短路事故。1.4.1 继
12、电器的特性及主要参数继电器的特性及主要参数 1 1继电器继电器:根据外界输入信号(电量或非电量)的变化来接通或断开被控电路,以实现控制和保护作用的自动电器。输入信号：电量输入信号：电量（电流、电压）非电量（非电量（转速、时间、温度）输出输出：触点的动作或电量的变化。2 2继电器分类：继电器分类：1 1）用途分：）用途分：控制继电器、保护继电器、中间继电器。2 2）原理分：）原理分：电磁式、感应式、热继电器等 3 3）参数分：）参数分：电流、电压、速度、压力继电器4 4）动作时间分：）动作时间分：瞬时继电器、延时继电器5 5）输出形式分：）输出形式分：有触点、无触点继电器1.4 继电器继电器图1
13、.7 继电特性曲线1.4.2 电磁式继电器电磁式继电器电磁式继电器与接触器的区别：继电器：没有灭弧装置，触点容量小，用于控制电路，可在电量或非电量的作用下动作。接触器：有灭弧装置，触点容量大，用于主电路，一般只能在电压作用下动作。电磁式继电器的种类：电压继电器、电流继电器、中间继电器1电压继电器：触点的动作与线圈中的电压大小有关。（电压线圈与负载并联）。1）作用：电压保护和控制。2 2）分类）分类 过电压继电器：过电压继电器：UxUx=(1.05 =(1.05 1.2)UN 1.2)UN （正常时触点不动作）（正常时触点不动作）欠电压继电器：直流欠电压继电器：欠电压继电器：直流欠电压继电器：U
14、X=(0.3 UX=(0.3 0.5)UN 0.5)UN （正常时触点动作）（正常时触点动作）UfUf=(0.07=(0.07 0.2)UN 0.2)UN 交流欠电压继电器：交流欠电压继电器：UX=(0.6 UX=(0.6 0.85)UN0.85)UN Uf Uf=(0.1=(0.1 0.35)UN0.35)UN。注意注意：直流电路一般不会产生波动较大的过电压现象，所以在产品中没有直流过：直流电路一般不会产生波动较大的过电压现象，所以在产品中没有直流过电压继电器。电压继电器。3 3）电压继电器的选用）电压继电器的选用 线圈的种类和电压等级应与控制电路一致。线圈的种类和电压等级应与控制电路一致。
15、由控制电路的要求（过电压保护、欠电压保护）选型。由控制电路的要求（过电压保护、欠电压保护）选型。2.2.电流继电器：触点的动作与线圈中的电流大小有关。（电流线圈与负载串联）。电流继电器：触点的动作与线圈中的电流大小有关。（电流线圈与负载串联）。1 1）作用：电流保护和控制。）作用：电流保护和控制。2 2）分类）分类 过电流继电器：过电流继电器：I IX X=(1.1 =(1.1 3.5)I3.5)IN N 正常时触点不动作正常时触点不动作 欠电流继电器：欠电流继电器：IxIx(0.3(0.3 0.65)IN 0.65)IN 正常时触点动作正常时触点动作 If=(0.1 If=(0.1 0.2)
16、IN0.2)IN 3 3）电流继电器选用：）电流继电器选用：线圈的种类和电流等级应与控制电路一致线圈的种类和电流等级应与控制电路一致 根据在控制电路中的作用（过电流、欠电流保护）进行选型。根据在控制电路中的作用（过电流、欠电流保护）进行选型。图1.8 电流继电器符号图1.9 电压继电器符号 3 中间继电器中间继电器(Auxiliary Relay)在结构上是一个电压继电器，是用来转换控制信号的中间元件。1 1）特点：）特点：触点多(六对甚至更多)触点电流大(额定电流为5 10A)动作灵敏(动作时间小于0.05s)2 2）作用：）作用：放大触点容量、数量。3 3）图形和文字符号）图形和文字符号
17、图1.10 中间继电器符号1.4.3 时间继电器时间继电器凡是在敏感元件获得信号后，执行元件要延迟一段时间才动作的继电器叫时间继电器(Time Delay Relay)。图1.11 时间继电器符号触 点 类 型动 作 特 点线圈通电时线圈断电时通电延时型常开触点延时闭合立即断开断电延时型常开触点立即闭合延时断开瞬动型常开触点立即闭合立即断开1.4.4 行程开关行程开关 行程开关(Travel Switch)又称限位开关，是一种根据生产机械运动的行程位置而动作的小电流开关电器。作用：作用：机械位移信号电信号 1、行程开关、行程开关（有触点）1 1）结构：）结构：推杠代替按钮帽 2 2）原理：）原
18、理：由移动物体碰压推杠使触点动作。（微动开关：触点瞬间完成换接，不受推杠下压速度影响）3 3）分类：）分类：自复位式（直杠式）、非自复位式（滚轮式）图1.12 行程开关触点符号1.4.5 速度继电器速度继电器 速度继电器主要用于异步电动机的反接制动控制，亦称反接制动继电器。常用的速度继电器有YJ1型和JFZ0。速度继电器主要根据电动机的额定转速进行选择，还可以通过调节螺钉(图中没有画出)的松紧，调节反力弹簧的反作用力，来改变速度继电器动作的转速，以适应控制电路的要求。图1.13 速度继电器触点符号 1.4.6 热继电器热继电器热继电器(Thermal over-load Relay)是利用电流
19、的热效应原理来工作的保护电器，它在电路中用作三相异步电动机的过载保护。图1.14 热继电器触点符号 1.5 其他常用电器其他常用电器1.5.1 低压熔断器 熔断器(Fuse)是一种利用熔体的熔化作用而切断电路的、最初级的保护电器，适用于交流低压配电系统或直流系统，作为线路的过负载及系统的短路保护用。过载一般是指l0倍额定电流以下的过电流。短路则是指超过l0倍额定电流以上的过电流。FU 图1.15 熔断器符号1.5.2 低压隔离器低压隔离器 低压隔离器是指在断开位置能符合规定的隔离功能要求的低压机械开关电器，而隔离开关的含义是在断开位置能满足隔离器隔离要求的开关。1.5.3 低压断路器低压断路器 低压断路器(Automatic Circuit Breaker)按结构形式分为万能式和塑料外壳式两类。低压断路器又称作自动空气断路器，简称自动空气开关或自动开关。图1.16 低压断路器符号1.5.4 主令电器主令电器 主令电器(Master Switch)是电气控制系统中用于发送控制指令的非自动切换的小电流开关电器。(1)控制按钮(2)万能转换开关 万能转换开关(Control Switch)是一种多挡式、控制多回路的主令电器。图1.17 按钮图1.18 ABG12-2.8N/3开关通断图表1.6 现代低压电器（自学）现代低压电器（自学）
