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1、绪论,电气控制技术的发展概况本课程的性质与任务（1）熟悉常用控制电器的结构原理、用途，具有合理选择、使用主要控制电器的能力。（2）熟练掌握继电接触器控制线路的基本环节，具有阅读和分析电气控制线路的工作原理的能力。（3）熟悉典型设备的电气控制系统，具有从事电气设备安装、调试、维修和管理等知识。（4）掌握PLC的基本基本结构和工作原理，能够根据工艺过程和控制要求进行简单的PLC控制系统的硬件设计和安装调试。（5）熟悉PLC的内部元器件的结构与功能，掌握PLC的指令系统与编程应用，提高PLC控制系统程序的设计能力与技巧，增强实际控制系统的设计与调试能力。（6）了解PLC的网络和通信原理。,第1章 常
2、用低压电器,内容提要：本章主要讲述了接触器、继电器、熔断器、低压断路器、低压隔离器、主令器、电磁阀等低压电器的用途、基本结构、工作原理及其主要参数和图形符号。学习要求： 掌握常用低压电器的工作原理，图形符号及用途。 了解各低压电器的技术参数，以便正确选取电器。 随着电器技术不断发展，为提高系统的可靠性，应尽量选用新型的电器元件。,1.1 概述,1.1.1 电器的定义电器是根据外界特定的信号和要求，自动或手动接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的电气设备。,1.1 概述,1.1.2 常用低压电器分类由于低压电器的职能、品种和规格的多样
3、化，工作原理也各异，因而有不同的分类方法。根据其与使用系统间的关系，习惯上按用途可分为以下几类：1低压配电电器2低压控制电器3低压主令器4低压保护电器5低压执行电器,1.1 概述,1.1.3 低压电器发展概况,自建国以来 ；改革开放以后 ；当前 ；,总之，低压电器正向高性能、高可靠性、多功能、小型化、使用方便等方向发展。,1.2 低压电器的电磁机构及执行机构,1.2.1 电磁机构,电磁机构的作用是将电磁能转换成为机械能并带动触点的闭合或断开，完成通断电路的控制作用。,图1.1 直动式电磁机构,1.2 低压电器的电磁机构及执行机构,1.2.1 电磁机构,图1.2 拍合式电磁机构,1.2 低压电器
4、的电磁机构及执行机构,1.2.2 触点系统,触点的作用是接通或分断电路，因此，要求触点具有良好的接触性能和导电性能，电流容量较小的电器，其触点通常采用银质材料。,图1.3 触点结构形式,1.2 低压电器的电磁机构及执行机构,1.2.3 灭弧系统 低压控制电器常用的灭弧方法有以下几种：,1电动力吹弧,2磁吹灭弧,图1.4 电动力灭弧示意图,图1.5 磁吹灭弧示意图,1.2 低压电器的电磁机构及执行机构,3栅片灭弧,图1.6 栅片灭弧示意图,1.3 接触器,接触器是一种自动的电磁式电器，适用于远距离频繁接通或断开交直流主电路及大容量控制电路。其主要控制对象是电动机，也可用于控制其他负载，如电焊机、
5、电容器、电阻炉等。它不仅能实现远距离自动操作和欠电压释放保护及零电压保护功能，而且控制容量大，工作可靠，操作频率高，使用寿命长。常用的接触器分为交流接触器和直流接触器两类。,1.3 接触器,1.3.1 接触器结构和工作原理,图1.7 CJ20交流接触器结构示意图,图1.7为交流接触器结构示意图，交流接触器由以下四部分组成。,1电磁机构,2触点系统,3灭弧系统,4其他部分,1.3 接触器,接触器的图形符号如图1.8所示，文字符号为KM,图1.8 接触器图形符号,1.3 接触器,1.3.2 接触器的型号及主要技术参数,1型号含义：交流接触器型号的含义如下：,1.3 接触器,1.3.2 接触器的型号
6、及主要技术参数,1型号含义：直流接触器型号的含义如下：,1.3 接触器,1.3.2 接触器的型号及主要技术参数,2主要技术参数,（1）额定电压：,（2）额定电流：,（3）线圈额定电压：,（4）接通和分断能力：,（5）机械寿命和电寿命：,（6）操作频率：,1.3 接触器,1.3.2 接触器的型号及主要技术参数,3接触器的选用,应根据以下原则选用接触器：（1）根据被接通或分断的电流种类选择接触器的类型。（2）根据被控电路中电流大小和使用类别选择接触器的额定电流。（3）根据被控电路电压等级选择接触器的额定电压。（4）根据控制电路的电压等级选择接触器线圈的额定电压。,1.4 继电器,1.4.1 电流继
7、电器和电压继电器1电流继电器：根据线圈中电流的大小而接通和断开电路的继电器称为电 流继电器,图1.9为过电流、欠电流继电器图形符号，其文字符号为KA,1.4 继电器,1.4.1 电流继电器和电压继电器,2电压继电器：电压继电器检测对象为线圈两端的电压变化信号,图1.9 过电流、欠电流继电器图形符号,图1.10 电压继电器图形符号,1.4 继电器,1.4.2 中间继电器,中间继电器在控制电路中主要用来传递信号、扩大信号功率以及将一个输入信号变换成多个输出信号等,JZ15系列中间继电器型号含义如下：,图1.11 中间继电器图形符号,1.4 继电器,1.4.3 热继电器,1热继电器结构及工作原理,图
8、1.12 热继电器工作原理示意图,1.4 继电器,1.4.3 热继电器,热继电器的文字符号为FR，图形符号如图1.13所示,图1.13 热继电器图形符号,1热继电器结构及工作原理,1.4 继电器,1.4.3 热继电器,2热继电器型号及主要参数,热继电器的型号及含义如下：,1.4 继电器,1.4.3 热继电器,2热继电器型号及主要参数,其主要参数如下：（1）热继电器额定电流：热继电器中可以安装的热元件的最大整定电流值。（2）热元件额定电流：热元件整定电流调节范围的最大值。（3）整定电流：热元件能够长期通过而不致引起热继电器动作的最大电流值 。通常热继电器的整定电流与电动机的额定电流相当，一般取（
9、95% 105%）额定电流。,1.4 继电器,1.4.4 时间继电器,从得到输入信号（线圈的通电或断电）开始，经过一定的延时后才输出信号（触点的闭合或断开）的继电器，称为时间继电器。,时间继电器延时方式有两种：通电延时、断电延时,常用的时间继电器主要有电磁式、电动式、空气阻尼式、晶体管式等,常用的时间继电器主要有电磁式、电动式、空气阻尼式、晶体管式等,1.4 继电器,1.4.4 时间继电器,图1.14 JS7-A系列时间继电器,1.4 继电器,1.4.4 时间继电器,时间继电器的图形符号如图1.15所示，文字符号为KT。,图1.15 时间继电器图形及文字符号,1.4 继电器,1.4.5 速度继
10、电器,速度继电器是当转速达到规定值时动作的继电器，其作用是与接触器配合实现对电动机的制动，所以又称为反制动继电器,图1.16 速度继电器的结构原理图,图1.17 速度继电器图形符号,1.4 继电器,1.4.6 液位继电器,有些锅炉和水柜需根据液位的高低变化来控制水泵电动机的启停，这一控制可由液位继电器来完成,图1.18 JYF-02液位继电器,1.4 继电器,1.4.7 干簧继电器,干簧继电器由于其结构小巧，动作迅速，工作稳定，灵敏度高等优点，近年来得到广泛的应用,图1.19 干簧继电器的结构原理,1.4 继电器,1.4.7 干簧继电器,干簧继电器特点如下：（1）接触点与空气隔绝，可有效地防止
11、老化和污染，也不会因触点产生火花而引起附近易燃物的燃烧。（2）触点采用金、钯的合金镀层，接触电阻稳定，寿命长，为100万1000万次。（3）动作速度快，为13ms，比一般继电器快510倍。（4）与永久磁铁配合使用方便，灵活。可与晶体管配套使用。（5）承受电压低，通常不超过250V。,1.4 继电器,1.4.8 固态继电器,固态继电器SOLIDSTATE RELAYS，简写成“SSR”是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关器件，利用电子元件的开关特性，可达到无触点、无火花接通和断开的目的，因此又称为“无触点开关”。,图1.20 固态继电器原理框图,1.5 熔断器,1.5.1 熔断器型号及主要性
12、能参数1熔断器型号的含义,1.5 熔断器,1.5.2 熔断器的分类,2主要性能参数,（1）额定电压：,（2）额定电流：,（3）极限分断电流：,（4）时间-电流特性：,图1.22 熔断器的时间-电流特性,1.6 低压断路器,1.6.1 低压断路器结构及工作原理,低压断路器由操作机构、触点、保护装置（各种脱扣器）、灭弧系统等组成。低压断路器工作原理如图1.23所示。,图1.23 低压断路器的工作原理示意图,图1.24 低压断路器的图形符号,1.6 低压断路器,1.6.2 低压断路器类型及主要参数,1低压断路器分类,（1）万能式断路器,（2）塑料外壳式断路器,（3）模块化小型断路器,（4）智能化断路
13、器,图1.25 智能化断路器原理框图,1.7 低压隔离器,1.7.1 刀开关,刀开关是一种手动配电电器，主要用来手动接通或断开交、直流电路，通常只作为隔离开关使用，也可用于不频繁地接通与分断额定电流以下的负载，如小容量电动机、电阻炉等,图1.26 刀开关的图形符号,1.7 低压隔离器,1.7.2 组合开关,组合开关是一种多触点、多位置式、可控制多个回路的电器。一般用于电气设备中非频繁地通断电路、换接电源和负载，测量三相电压以及控制小容量电动机,图1.27 HZ10组合开关结构,图1.28 组合开关的图形符号,1.8.1 按钮 按钮是一种手动且可以自动复位的主令电器，其结构简单，使用广泛，在控制
14、电路中用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器等,1.8 主令器,图1.29 控制按钮结构示意图,图1.30 控制按钮的图形符号,1.8 主令器,1.8.2 行程开关与接近开关,1行程开关,依照生产机械的行程发出命令以控制其运行方向或行程长短的主令电器，称为行程开关。若将行程开关安装于生产机械行程终点处，以限制其行程，则称为限位开关或终点开关,图1.31 行程开关的图形符号,1.8 主令器,1.8.2 行程开关与接近开关,2接近开关,接近开关又称无触点行程开关，是当运动的金属与开关接近到一定距离时发出接近信号，以不直接接触方式进行控制,图1.32 LJ2系列电子式接近开关原理图,1.8 主令器
15、,1.8.2 行程开关与接近开关,接近开关的图形符号及文字符号如图1.33所示,图1.33 接近开关的图形符号,2接近开关,1.8 主令器,1.8.3 转换开关,转换开关是一种多挡位、多触点、能够控制多回路的主令器,图1.34 LW12系列转换开关一层结构示意图,图1.35 转换开关的图形符号,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.1 动力元件与执行元件,1液压泵的工作原理与图形符号,图1.36 液压泵的图形符号,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.1 动力元件与执行元件,2液压马达和液压缸,图1.37 液压马达的符号,图1.38 单活塞缸符号,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.2
16、 控制调节元件,1液压控制阀的功能和分类,（1）按用途分类：, 方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀,（2）按操纵方式分类, 人力操纵阀 机械操纵阀 电动操纵阀 气、液操纵阀 联合操纵阀,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.2 控制调节元件,2方向控制阀,（1）单向阀,图1.39 单向阀,图1.40 液压双向锁,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.2 控制调节元件,2方向控制阀,（2）换向阀,图1.41 换向阀操纵方式符号,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.2 控制调节元件,2方向控制阀,（2）换向阀,图1.42 换向阀的图形符号,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.2 控制调
17、节元件,2方向控制阀,（2）换向阀,图1.43 三位四通的电磁换向阀,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.2 控制调节元件,3压力控制阀,（1）溢流阀,图1.44 溢流阀的符号,图1.45 减压阀的符号,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.2 控制调节元件,3压力控制阀,（2）减压阀,减压阀是一种利用液流流过缝隙产生压降的原理，使出口压力低于进口压力的压力控制阀,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.2 控制调节元件,3压力控制阀,（3）顺序阀,图1.46 顺序阀的符号,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.2 控制调节元件,（4）压力继电器,压力继电器是压力电信号的转换元件,1.
18、9 常用液压传动元件与系统,1.9.2 控制调节元件,4流量控制阀,（1）节流阀,图1.47 压力继电器的符号,图1.48 节流阀的符号,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.2 控制调节元件,4流量控制阀,（2）调速阀,图1.49 调速阀的图形符号和简化符号,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.3 组合机床动力滑台的液压系统,1组合机床液压动力滑台槪述,液压动力滑台是组合机床上用以实现进给运动的一种通用部件，它操作简便，效率高，广泛应用于生产中。,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.3 组合机床动力滑台的液压系统,2动力滑台液压系统的工作原理,图1.50 动力滑台液压系统图,1.9
19、 常用液压传动元件与系统,1.9.3 组合机床动力滑台的液压系统,2动力滑台液压系统的工作原理,（1）快进,进油路：泵1单向阀2电液换向阀3（左位）行程阀11（下位）液压缸左腔。回油路：液压缸右腔电液换向阀3（左位）单向阀7行程阀11（下位）液压缸左腔，形成差动连接。,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.3 组合机床动力滑台的液压系统,2动力滑台液压系统的工作原理,（2）第一次工作供给,进油路：泵1阀2阀3（左）调速阀8阀10（右）液压缸左腔。出油路：液压缸右腔阀3（左）阀6背压阀5油箱。,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.3 组合机床动力滑台的液压系统,2动力滑台液压系统的工作原理
20、,（3）第二次工作进给,其主油路的进油路为：泵1阀2阀3（左）阀8调速阀9液压缸左腔。,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.3 组合机床动力滑台的液压系统,2动力滑台液压系统的工作原理,（4）止位钉停留,这时的油路与第二次工作进给的油路相同，但实际上，系统内油液已停止流动，液压泵的流量已减至很小，仅用于补充泄漏油。,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.3 组合机床动力滑台的液压系统,2动力滑台液压系统的工作原理,（5）快退,进油路：泵1单向阀2换向阀3（右）液压缸右腔。回油路：液压缸左腔单向阀13换向阀3（右）油箱。,（6）原位停止,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.3 组合机床
21、动力滑台的液压系统,3动力滑台液压系统的特点,（1）该系统采用了由限压式变量叶片泵、调速阀、背压阀组成的容积调速回路，使动力滑台获得稳定的低速运动，较好的调速刚性和较大的速度范围。（2）采用限压式变量泵和差动连接式液压缸来实现快进，能源利用比较合理。（3）系统采用行程阀和液控顺序阀配合动作，实现快进与工作进给速度的转换，使速度转换平稳、可靠、位置准确。 （4）采用压力继电器控制动作顺序。,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.4 液压剪切机,1液压剪切机工作过程,1压块；2剪刀；3物料；4送料机 图1.51 液压剪板机的结构原理简图,1.9 常用液压传动元件与系统,1.9.4 液压剪切机,2
22、剪切机的液压系统工作原理,图1.52 剪板机液压系统原理图,1.10 电磁执行元件,1.10.1 电磁铁,电磁铁由励磁线圈、铁芯和衔铁三个基本组成部分构成，衔铁也称为动铁芯，是牵动主轴或触点支架动作的部分，其工作原理与本章1.2.1节叙述相同。,1.10 电磁执行元件,1.10.2 电磁制动器,1圆盘；2铁芯；3壳体；4支架；5摩擦片；6衔铁,图1.53 盘式电磁制动器的结构图,本 章 小 结,1.10.1 电磁铁,1低压电器的种类繁多，本章主要介绍了接触器、继电器、开关电器、熔断器、主令电器等常用低压电器的用途、基本结构、工作原理及其主要技术参数和图形符号，为正确使用它们打下基础。2保护电器
23、（如断路器、熔断器、热继电器等）及某些控制电器（如时间继电器、液位继电器等）的使用，除了要根据保护要求、控制要求正确选用电器的类型外，还要根据被保护、被控制电路的具体条件，进行必要的调整整定动作值，同时还要考虑各保护电器之间的配合特性要求。,本 章 小 结,1.10.1 电磁铁,3每一种电器都有它一定的使用范围，要根据使用的具体条件正确选用。在选用电器时，其技术参数是主要的依据，其详细内容可参阅电器产品的技术手册及产品说明书。4随着电器技术的发展，各种新型及引进电器不断出现。为优化系统，提高系统可靠性应尽量选用新型电器元件。5PLC控制系统的执行机构很多是以液压传动的方式进行的，了解液压传动的元件符号和工作基本原理已十分必要，本章简单介绍了液压的动力元件、执行元件、控制元件等。,