1、1電氣控制 與PLC應用2第第1章章 常用低壓控制電器常用低壓控制電器本章主要內容：本章主要內容： 常用低壓電器常用低壓電器 控制電器的結構與原理控制電器的結構與原理 控制電器的選用原則控制電器的選用原則核心：掌握接觸器、繼電器、斷路器、按鈕核心：掌握接觸器、繼電器、斷路器、按鈕 開關、主令電器等常規控制電器動作特開關、主令電器等常規控制電器動作特 點，并能正確使用。點，并能正確使用。31.1 概述概述 PLCPLC出現之前，人們一直采用電器元件組成電氣控出現之前，人們一直采用電器元件組成電氣控制系統。現在，電氣控制系統仍然在眾多簡單系統中制系統。現在，電氣控制系統仍然在眾多簡單系統中發揮著作

2、用發揮著作用 。 例如例如:PLC:PLC的的CPUCPU工作電壓通常為工作電壓通常為DC5VDC5V，其，其I/OI/O接口的接口的電壓為電壓為DC5VDC5V或或DC24VDC24V，要使其能夠檢測高于輸入端口的，要使其能夠檢測高于輸入端口的電壓信號，或驅動高于輸出端口電壓設備，必須采取電壓信號，或驅動高于輸出端口電壓設備，必須采取中間變換環節，這些用于變換電壓和電流的元件統稱中間變換環節，這些用于變換電壓和電流的元件統稱為電器。為電器。 41、電器的分類、電器的分類按工作電壓等級分類按工作電壓等級分類: 高壓電器：高壓電器：AC1200V、DC1500V及以上電路中的電器。及以上電路中的

3、電器。 低壓電器：低壓電器：AC1200V、DC1500V以下電路中的電器。以下電路中的電器。按動作原理按動作原理分類分類： 手動電器：手動電器：通過人的操作發出動作指令的電器通過人的操作發出動作指令的電器。 自動電器：自動電器：產生電磁吸力而自動完成動作指令的電器產生電磁吸力而自動完成動作指令的電器。按用途按用途分類分類： 控制電器：控制電器：用于各種控制電路和控制系統的電器用于各種控制電路和控制系統的電器。 配電電器：配電電器：用于電能的輸送和分配的電器用于電能的輸送和分配的電器。 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用于自動控制系統中發送動作指令的電器。 保護電器：保

4、護電器：用于保護電路及用電設備的電器用于保護電路及用電設備的電器。 執行電器：執行電器：用于完成某種動作或傳送功能的電器用于完成某種動作或傳送功能的電器。5電力拖動系統組成電力拖動系統組成：由電動機、（接通、斷開、控制：由電動機、（接通、斷開、控制電動機的）接觸器主觸點等電器元件組成。電動機的）接觸器主觸點等電器元件組成。（電流大）（電流大）：由接觸器線圈、繼電器等電器：由接觸器線圈、繼電器等電器元件組成。（電流小）元件組成。（電流小） 任務：根據給定的指令，依照自動控制系任務：根據給定的指令，依照自動控制系統的規律和具體的工藝要求對主電路進行統的規律和具體的工藝要求對主電路進行控制。控制。

5、62、電力拖動自動控制系統中常用的、電力拖動自動控制系統中常用的 低壓控制電器低壓控制電器1）接觸器：）接觸器： 交流接觸器交流接觸器 直流接觸器直流接觸器2）繼電器）繼電器 電磁式電壓繼電器電磁式電壓繼電器 電磁式電流繼電器電磁式電流繼電器 電磁式中間繼電器電磁式中間繼電器 直流電磁式時間繼電器直流電磁式時間繼電器 空氣阻尼式時間繼電器空氣阻尼式時間繼電器 電子式時間繼電器電子式時間繼電器 熱繼電器熱繼電器 干簧繼電器干簧繼電器 速度繼電器速度繼電器73）熔斷器）熔斷器 有磁插式、螺旋式、有填料密閉管式、無填料密有磁插式、螺旋式、有填料密閉管式、無填料密閉管式、快速閉管式、快速熔斷式、自復式

6、閉管式、快速閉管式、快速熔斷式、自復式4）低壓斷路器）低壓斷路器 框架式斷路器框架式斷路器 塑料外殼式斷路器塑料外殼式斷路器 快速直流斷路器快速直流斷路器 限流式斷路器限流式斷路器 漏電保護器漏電保護器5）位置開關）位置開關 有直動式、滾動式、和微動式有直動式、滾動式、和微動式6）按鈕、刀開關）按鈕、刀開關8：在功能上，接觸器除能自動切換外，還具有在功能上，接觸器除能自動切換外，還具有一般手動開關所不能實現的遠距離操作功能和失電一般手動開關所不能實現的遠距離操作功能和失電壓（或欠電壓）保護功能壓（或欠電壓）保護功能。在在PLCPLC控制系統中，接觸器常作為輸出控制系統中，接觸器常作為輸出執行元

7、件，用于控制電動機、電熱設備、電焊機、執行元件，用于控制電動機、電熱設備、電焊機、電容器組等負載。電容器組等負載。91.2.1結構和工作原理結構和工作原理各種接觸器的實物圖各種接觸器的實物圖10 1-主觸頭主觸頭 2-常閉輔助觸點常閉輔助觸點 3-常開輔助觸點常開輔助觸點 4-動鐵心動鐵心 5-線圈線圈 6-靜鐵心靜鐵心 7-滅弧罩滅弧罩 8-彈簧彈簧 電磁接觸器結構示意圖電磁接觸器結構示意圖 電磁機構電磁機構：將電磁能轉將電磁能轉換成機械能，產生電磁換成機械能，產生電磁吸力帶動觸點動作吸力帶動觸點動作. .觸點：觸點：接觸器的執行接觸器的執行元件，用來接通或斷元件，用來接通或斷開被控制電路。

8、開被控制電路。滅弧裝置：滅弧裝置：熄滅觸點熄滅觸點分斷電流瞬間觸點之分斷電流瞬間觸點之間氣隙中產生的電弧。間氣隙中產生的電弧。其它：其它：包括包括釋放彈簧釋放彈簧機構、支架與底座等。機構、支架與底座等。動鐵心（銜鐵）動鐵心（銜鐵）靜鐵心靜鐵心電磁線圈電磁線圈按按所控制電路所控制電路 主觸點主觸點 輔助觸點輔助觸點按原始狀態按原始狀態 常開觸點常開觸點 常閉觸點常閉觸點滅弧罩滅弧罩滅弧柵滅弧柵磁吹滅弧裝置磁吹滅弧裝置11122、觸頭系統、觸頭系統133、滅弧裝置、滅弧裝置。14 電動力滅弧電動力滅弧15滅弧柵滅弧滅弧柵滅弧16 磁吹滅弧裝置磁吹滅弧裝置174、接觸器的圖形和文字符號、接觸器的圖形

9、和文字符號185、接觸器的主要技術參數與選用原則、接觸器的主要技術參數與選用原則CJ 20 / CZ 16 / 交流接觸器型號意義說明舉例：交流接觸器型號意義說明舉例： 直流接觸器型號意義說明舉例：直流接觸器型號意義說明舉例： 19接觸器的主要技術參數： 1）額定電壓）額定電壓：指主觸點能承受的額定電壓。用常電壓等級：直流接觸器有110V、220V、440V。交流接觸器有 110V、220V、380V、500V等 2) 額定電流額定電流：指主觸點允許長期通過的最大 電流。有5A、10A、20A、40A、60A、100A 150A、250A、400A、600A等 3）吸引線圈的額定電壓吸引線圈的

10、額定電壓：交流有36V、10V、 220V 、380V；直流有24V、48V、220V、440V 4 4）觸頭數目觸頭數目 5 5）電壽命和機械壽命以萬次表示電壽命和機械壽命以萬次表示 額定操作頻率以（次額定操作頻率以（次/小時）表示，即允許每小時接通的小時）表示，即允許每小時接通的 最多次數：交流最多次數：交流600次次/小時，直流小時，直流1200次次/小時小時20選擇接觸器主要考慮的因素選擇接觸器主要考慮的因素：接觸器的使用類別應與負載性質相一致接觸器的使用類別應與負載性質相一致 控制交流負載應選用交流接觸器控制交流負載應選用交流接觸器 控制直流負載則選用直流接觸器控制直流負載則選用直流

11、接觸器 主觸點的額定工作電壓應大于或等于負載電路的電壓主觸點的額定工作電壓應大于或等于負載電路的電壓 主觸點的額定工作電流應大于或等于負載電路的電流主觸點的額定工作電流應大于或等于負載電路的電流接觸器主觸點的額完工作電流是在規定條件下（額定工作接觸器主觸點的額完工作電流是在規定條件下（額定工作電壓、使用類別、操作頻率等）能夠正常工作的電流值，電壓、使用類別、操作頻率等）能夠正常工作的電流值，當實際使用條件不同時，這個電流值也將隨之改變當實際使用條件不同時，這個電流值也將隨之改變 吸引線圈的額定電壓應與控制回路電壓相一致吸引線圈的額定電壓應與控制回路電壓相一致 接觸器在線圈額定電壓接觸器在線圈額

12、定電壓85及以上時應能可靠地吸合及以上時應能可靠地吸合主觸點和輔助觸點的數量應能滿足控制系統的需要主觸點和輔助觸點的數量應能滿足控制系統的需要 211.3 繼電器繼電器繼電器是一種根據某種輸入信號的變化來接通或斷開控繼電器是一種根據某種輸入信號的變化來接通或斷開控制電路，主要用于控制與保護電路或用于信號轉換制電路，主要用于控制與保護電路或用于信號轉換。22它由電磁系統、觸頭系統和釋放彈簧等組成。它由電磁系統、觸頭系統和釋放彈簧等組成。繼電器：用于控制電路、電流小，沒有滅繼電器：用于控制電路、電流小，沒有滅 弧裝置，可在電量弧裝置，可在電量 或非電量的作用下動作或非電量的作用下動作。接觸器：用于

13、主電路、電流大，有滅弧裝置，一接觸器：用于主電路、電流大，有滅弧裝置，一 般只能在電般只能在電 壓作用下動作。壓作用下動作。所以，繼電器只能用于控制電路中所以，繼電器只能用于控制電路中23 當通過電流線圈當通過電流線圈 9 的電流超過某一定值，的電流超過某一定值，電磁吸力大于反作用彈電磁吸力大于反作用彈簧力，銜鐵簧力，銜鐵 7 吸合并帶吸合并帶動絕緣支架動作，使動動絕緣支架動作，使動斷觸點斷觸點 10 斷開，動合斷開，動合觸點觸點 閉合。通過調節螺閉合。通過調節螺釘釘 4來調節反作用力的來調節反作用力的大小，即調節繼電器的大小，即調節繼電器的動作參數值。動作參數值。 2425反映的是電壓信號。

14、使用時反映的是電壓信號。使用時，當被保護的電路電壓當被保護的電路電壓 ，26 中間繼電器實質上是一種電壓繼電器。它的中間繼電器實質上是一種電壓繼電器。它的特點是觸點數目較多，電流容量可增大，起到中特點是觸點數目較多，電流容量可增大，起到中間放大間放大 ( 觸點數目和電流容量觸點數目和電流容量 ) 的作用。的作用。 中間繼電器實物圖中間繼電器實物圖27型號含義型號含義電氣符號電氣符號28293031 32熱繼電器動畫演示熱繼電器動畫演示1、熱元件2、雙金屬片3、導板4、觸頭當電機正常運行時，熱元件產生的熱量雖能是雙金屬片彎曲，但當電機正常運行時，熱元件產生的熱量雖能是雙金屬片彎曲，但還不足以使熱

15、繼電器的觸頭動作。當電動機過載時，雙金屬片彎還不足以使熱繼電器的觸頭動作。當電動機過載時，雙金屬片彎曲位移增大，推動導板使常閉觸頭斷開從而切斷電動機控制電路曲位移增大，推動導板使常閉觸頭斷開從而切斷電動機控制電路以起到保護作用。以起到保護作用。33熱繼電器主要參數：熱繼電器主要參數：熱繼電器額定電流：熱繼電器額定電流：熱繼電器中可以安裝的熱元件熱繼電器中可以安裝的熱元件的最大整定電流值。的最大整定電流值。熱元件額定電流熱元件額定電流：熱元件的最大整定電流值。熱元件的最大整定電流值。熱繼電器整定電流熱繼電器整定電流：熱元件能夠長期通過而不致引熱元件能夠長期通過而不致引起熱繼電器動作的最大電流值。

16、通常熱繼電器的整定起熱繼電器動作的最大電流值。通常熱繼電器的整定電流是按電動機的額定電流整定的。電流是按電動機的額定電流整定的。 熱繼電器整定電流熱繼電器整定電流調節范圍：調節范圍：手動調節整定電流旋鈕，手動調節整定電流旋鈕，通過偏心輪機構，調整雙金屬片與導板的距離，能夠通過偏心輪機構，調整雙金屬片與導板的距離，能夠 調節的電流整定值的范圍。調節的電流整定值的范圍。34熱繼電動機的選用：熱繼電動機的選用： 在三相異步電動機電路中，一般采用兩相結構的熱在三相異步電動機電路中，一般采用兩相結構的熱繼電器，即在兩相主電路中串接熱元件。繼電器，即在兩相主電路中串接熱元件。 如果發生三相電源嚴重不平衡、

17、電動機繞組內部短如果發生三相電源嚴重不平衡、電動機繞組內部短路或絕緣不良等故障，使電動機某一相的線電流比其路或絕緣不良等故障，使電動機某一相的線電流比其他兩相要高，而這一相沒有串接熱元件的話，熱繼電他兩相要高，而這一相沒有串接熱元件的話，熱繼電器也不能起保護作用，這時需要采用三相結構的熱繼器也不能起保護作用，這時需要采用三相結構的熱繼電器。電器。例：熱繼電器有多種結構形式，最常用的是 結構，即由兩種不同膨脹系數的金屬片用機械碾壓而成，一端固定，另一端為自由端。35 時間繼電器時間繼電器定義：定義： -當吸引線圈通電或斷電后其觸點經過一定當吸引線圈通電或斷電后其觸點經過一定延時再動作的繼電器（通

18、電延時和斷電延延時再動作的繼電器（通電延時和斷電延時）。符號時）。符號:KT 空氣阻尼式空氣阻尼式 電動機式電動機式 電子式電子式(晶體管、數字式晶體管、數字式)36常開觸頭常開觸頭 延時閉合延時閉合 常閉觸頭常閉觸頭 延時打開延時打開 常開觸頭常開觸頭常閉觸頭常閉觸頭工作原理工作原理調節螺絲調節螺絲進氣孔進氣孔托板托板線圈線圈動鐵心動鐵心恢復彈簧恢復彈簧擋塊擋塊釋放彈簧釋放彈簧活塞桿活塞桿橡皮膜橡皮膜排氣孔排氣孔常閉常閉 延時閉合延時閉合 常閉常閉 延時斷開延時斷開 常開觸頭常開觸頭常閉觸頭常閉觸頭39空氣阻尼式斷電延時型時間繼電器的工作過程演示：空氣阻尼式斷電延時型時間繼電器的工作過程演示

19、：40圖形符號圖形符號41電動式：電動式： 包括同步電動機、減速齒輪機構、電磁離合系統包括同步電動機、減速齒輪機構、電磁離合系統及執行機構。及執行機構。 延時時間長，可達數十小時，延時精度高。延時時間長，可達數十小時，延時精度高。 結構復雜，體積較大。結構復雜，體積較大。電子式：電子式： 數字計數式，包括脈沖發生器、計數器、顯示器、數字計數式，包括脈沖發生器、計數器、顯示器、放大器及執行機構。放大器及執行機構。 延時時間長、調節方便、精度高、應用廣。延時時間長、調節方便、精度高、應用廣。 可取代阻容式、空氣阻尼式、電動式等時間繼電可取代阻容式、空氣阻尼式、電動式等時間繼電器。器。42 速度繼電

20、器根據電動機的額定轉速進行選擇。速度繼電器根據電動機的額定轉速進行選擇。 速度繼電器的速度繼電器的 圖形符號和圖形符號和 文字符號如圖所示。文字符號如圖所示。4344熔斷器是一種簡單而有效的保護電器，在電路中主要起短路保熔斷器是一種簡單而有效的保護電器，在電路中主要起短路保護作用，使用時，熔體串接于被保護的電流中，當電路發生短護作用，使用時，熔體串接于被保護的電流中，當電路發生短路故障時，熔體被瞬時熔斷而分斷電路，從而起保護作用。路故障時，熔體被瞬時熔斷而分斷電路，從而起保護作用。1.4 熔斷器熔斷器熔斷器的結構和工作原理熔斷器的結構和工作原理 熔斷器主要由熔體（俗稱保險絲）和安裝熔體的熔管（

21、或熔斷器主要由熔體（俗稱保險絲）和安裝熔體的熔管（或熔座）組成。熔座）組成。 熔斷器的熔體與被保護的電路串聯，當電路正常工作時，熔斷器的熔體與被保護的電路串聯，當電路正常工作時，熔體允許通過一定大小的電流而不熔斷。當電路發生短路或熔體允許通過一定大小的電流而不熔斷。當電路發生短路或嚴重過載時，熔體中流過很大的故障電流，當電流產生的熱嚴重過載時，熔體中流過很大的故障電流，當電流產生的熱量使熔體溫度升高達到熔點時，熔體熔斷并切斷電路，從而量使熔體溫度升高達到熔點時，熔體熔斷并切斷電路，從而達到保護的目的。達到保護的目的。 45螺旋式熔斷器螺旋式熔斷器 圓筒形帽熔斷器圓筒形帽熔斷器 螺栓連接熔斷器螺

22、栓連接熔斷器 4647熔斷器的選擇熔斷器的選擇1）其額定電壓應大于或等于線路的工作電壓）其額定電壓應大于或等于線路的工作電壓2）其額定電流應大于或等于所裝熔體的額定）其額定電流應大于或等于所裝熔體的額定電流電流 對于電爐、照明等電阻性負載的短路保護，熔體的對于電爐、照明等電阻性負載的短路保護，熔體的額定電流等于或稍大于電路的工作電流額定電流等于或稍大于電路的工作電流 在配電系統中，通常有多極熔斷器保護，遠離電源在配電系統中，通常有多極熔斷器保護，遠離電源的熔斷器應先斷的熔斷器應先斷3）熔斷器一般作成標準熔體）熔斷器一般作成標準熔體481.5 低壓開關和低壓斷路器低壓開關和低壓斷路器低壓斷路器的

23、結構主要由三個基本部分組成：低壓斷路器的結構主要由三個基本部分組成：觸頭、滅弧系統和各種脫扣器。脫扣器包括過觸頭、滅弧系統和各種脫扣器。脫扣器包括過電流、欠電壓、過熱、分勵和自由等脫扣器。電流、欠電壓、過熱、分勵和自由等脫扣器。49工作原理是：靠工作原理是：靠操作機構手動或操作機構手動或電動合閘的，觸電動合閘的，觸頭閉合后，自由頭閉合后，自由脫扣器機構將觸脫扣器機構將觸頭鎖在合閘的位頭鎖在合閘的位置上。當電路發置上。當電路發生故障時，通過生故障時，通過各自的脫扣器使各自的脫扣器使自由脫扣機構動自由脫扣機構動作，自動跳閘實作，自動跳閘實現保護作用。現保護作用。50斷路器的型號含義和電氣符號斷路器

24、的型號含義和電氣符號51 開關電器廣泛用于配電系統和電力拖動控開關電器廣泛用于配電系統和電力拖動控制系統，用作電源的隔離、電器設備的保護和制系統，用作電源的隔離、電器設備的保護和控制。常用的有刀開關和低壓斷路器。控制。常用的有刀開關和低壓斷路器。刀開關刀開關 也叫也叫，或者叫做，或者叫做，是一種結，是一種結構最簡單，應用最廣泛的手動電器。主要用于接通和構最簡單，應用最廣泛的手動電器。主要用于接通和切斷長期工作設備的電源及不經常啟動和制動、容量切斷長期工作設備的電源及不經常啟動和制動、容量小于小于7.5kW的異步電動機。刀開關主要由操作手柄、的異步電動機。刀開關主要由操作手柄、觸刀、觸點座和底座

25、組成。依靠手動來實現觸刀插入觸刀、觸點座和底座組成。依靠手動來實現觸刀插入觸點座與脫離觸點座的控制。按刀數可分為單極、觸點座與脫離觸點座的控制。按刀數可分為單極、雙極、三極。雙極、三極。52535455561.6 主令電器主令電器 主令電器是在自動控制系統中發出指令和信主令電器是在自動控制系統中發出指令和信號的電器，用來控制接觸器、繼電器或其它電器號的電器，用來控制接觸器、繼電器或其它電器線圈，使電路接通或分斷，從而達到控制生產機線圈，使電路接通或分斷，從而達到控制生產機械的目的。按作用可分為：按鈕、行程開關、接械的目的。按作用可分為：按鈕、行程開關、接近開關等近開關等。1、按鈕、按鈕 是一種結構簡單，應用廣是一種結構簡單，應用廣泛的主令電器。在低壓控制泛的主令電器。在低壓控制電路中，用于手動發出控制電路中，用于手動發出控制信號，短時接通或斷開小電信號，短時接通或斷開小電流的控制電路。流的控制電路。57復位彈簧復位彈簧