電氣控制與PLC應(yīng)用2017年9月

課程簡(jiǎn)介

是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合控制技術(shù)課程，PLC是現(xiàn)代工業(yè)控制技術(shù)的重要手段之一，隨著企業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，已經(jīng)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。目前這門(mén)課已經(jīng)成為機(jī)械電子工程、自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)一門(mén)非常重要的專(zhuān)業(yè)課程。本門(mén)課包含低壓電器和電氣控制的基本知識(shí)、PLC控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)、指令應(yīng)用、程序設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)等部分組成。

課程任務(wù)1、認(rèn)識(shí)熟悉常用低壓電器元件（結(jié)構(gòu)、原理、參數(shù)、符號(hào)、選用方法）。2、針對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)，研究控制線路的構(gòu)成和原理（典型控制環(huán)節(jié)）。3、分析典型電氣控制線路的工作原理。4、掌握繼電接觸器控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)內(nèi)容和方法。5、學(xué)習(xí)掌握PLC原理及應(yīng)用技術(shù)。6、應(yīng)用PLC進(jìn)行簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。達(dá)到：懂原理、會(huì)分析、能維護(hù)、能簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)。（三字：懂、會(huì)、能）第一章常用低壓電器

1.1引例

1.2知識(shí)點(diǎn)鏈接

1.2.1低壓電器概述

1.2.2低壓電器基礎(chǔ)知識(shí)

1.2.3常用低壓電器

1.3知識(shí)點(diǎn)擴(kuò)展

1.4引例解答

圖1-3FMS之加工站輸送系統(tǒng)示意圖1.1引例：柔性制造系統(tǒng)中的數(shù)控機(jī)床圖1-1240型數(shù)控銑床實(shí)物圖圖1-2電氣控制柜內(nèi)部元件布置圖熔斷器1起短路保護(hù)作用；塑殼式漏電保護(hù)斷路器2是漏電與短路保護(hù)一體化斷路器，主要用于人身防觸電保護(hù)和配電線路過(guò)電流及短路保護(hù)；交流接觸器3和5利用主觸點(diǎn)來(lái)開(kāi)閉主電路，用輔助觸點(diǎn)來(lái)執(zhí)行控制指令;中間繼電器6用于增加觸點(diǎn)的數(shù)量及容量。圖1-3電氣控制柜內(nèi)部低壓電器示意圖1.2知識(shí)點(diǎn)鏈接

1、電器的概念電器是指在電能的生產(chǎn)、輸送、分配、應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的切換、控制、檢測(cè)及保護(hù)等作用的電氣設(shè)備的總稱(chēng)。如開(kāi)關(guān)、熔斷器、變壓器等都屬于電器。（簡(jiǎn)稱(chēng)：一種能控制電路的設(shè)備）2、低壓電器的概念

工作在交流額定電壓1200V及以下，直流額定電壓1500V及以下的電氣線路中，實(shí)現(xiàn)通斷、保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)作用的電氣設(shè)備。1.2.1低壓電器概述3、低壓電器的分類(lèi)1）按工作原理分類(lèi)

電磁式電器非電量控制電器2）按動(dòng)作性質(zhì)或操作方式分類(lèi)手動(dòng)電器按鈕、刀開(kāi)關(guān)自動(dòng)電器自動(dòng)開(kāi)關(guān)，接觸器3）按所起的作用分類(lèi)

（1）控制電器

用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器。如接觸器、繼電器等。

（2）主令電器用于發(fā)送控制指令以控制其它電器的動(dòng)作。如按鈕、主令開(kāi)關(guān)等。

（3）執(zhí)行電器用于完成某種動(dòng)作或傳送功能的電器，如電磁鐵，電磁離合器，等。

（4）保護(hù)電器用于對(duì)電路或電氣設(shè)備進(jìn)行安全保護(hù)等。如熔斷器、熱繼電器等。

（5）配電電器用于電能的輸送和分配。如斷路器等。4)按有無(wú)觸點(diǎn)分類(lèi)有觸點(diǎn)電器刀開(kāi)關(guān)、接觸器

無(wú)觸點(diǎn)電器

固態(tài)繼電器（可控硅、大功率三極管組成）

5)按工作電壓種類(lèi)分類(lèi)交流電器直流電器1.2.2低壓電器基礎(chǔ)知識(shí)電氣控制系統(tǒng)中以電磁式低壓電器的應(yīng)用最廣泛。電磁機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)

交流直流

觸頭系統(tǒng)滅弧裝置

電磁式低壓電器的基本結(jié)構(gòu)一般是由電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置組成。1、電磁式低壓電器的組成1)電磁機(jī)構(gòu)主要由吸引線圈和磁路兩部分組成。線圈的作用是在電流的作用下產(chǎn)生磁場(chǎng).使銜鐵在電磁吸力的作用下向鐵芯移動(dòng)，從而使動(dòng)觸頭動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)觸頭的閉合。電磁式繼電器和接觸器是電磁式低壓電器的主要部件之一。

(1)電磁機(jī)構(gòu)組成：

a.吸引線圈

b.鐵芯（靜鐵芯）c.銜鐵（動(dòng)鐵芯）

d.氣隙

磁路

（2）電磁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式：電磁機(jī)構(gòu)三種鐵芯形狀：U型、E型、O型。電磁機(jī)構(gòu)銜鐵的兩種動(dòng)作方式：直動(dòng)式、拍合式。電磁機(jī)構(gòu)的電磁線圈分兩類(lèi)：直流線圈、交流線圈。

圖1.4

電磁機(jī)構(gòu)

a-直動(dòng)式電磁機(jī)構(gòu)

b-拍合式電磁機(jī)構(gòu)

1-銜鐵

2-鐵心

3-線圈

（3）電磁機(jī)構(gòu)的工作原理：作用在銜鐵的力有兩個(gè)：電磁吸力和反力。電磁吸力由電磁機(jī)構(gòu)產(chǎn)生，反力一般則由釋放彈簧和觸點(diǎn)彈簧產(chǎn)生。電磁機(jī)構(gòu)的工作原理常用吸力特性和反力特性來(lái)表示。電磁機(jī)構(gòu)的吸力與氣隙之間的關(guān)系曲線稱(chēng)為吸力特性。電磁吸力F：F=4×105B2SB=Φ/SF∝Φ2F為電磁吸力

B為氣隙間磁感應(yīng)強(qiáng)度

S為吸力處氣隙截面積

Φ為氣隙磁通a.吸力特性a.吸力特性：

勵(lì)磁電流的種類(lèi)對(duì)吸力特性有很大的影響：

（1）直流電磁機(jī)構(gòu)：因?yàn)榫€圈上外加電壓U和線圈電阻不變，流過(guò)線圈的電流I也為常數(shù)，即不受氣隙δ的影響。磁通定律Φ=IN/RmRm∝δ

即Φ∝IN/δ

δ為氣隙大小由于F∝Φ2，即F∝1/δ2

結(jié)論：直流電磁線圈中的電磁吸力與氣隙δ平方的倒數(shù)成正比。圖1.5直流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性a.吸力特性：（2）交流電磁機(jī)構(gòu)：交流電磁線圈的阻抗主要取決于電抗，電阻可忽略。

U=E=4.44fΦNΦ=U/4.44fN

當(dāng)U、f、N為常數(shù)時(shí)，Φ為常數(shù)，F(xiàn)也為常數(shù)，因而F與氣隙δ的大小無(wú)關(guān)。實(shí)際上，考慮漏磁通影響，F(xiàn)隨

δ的減小，略有增加。當(dāng)δ變化時(shí)，吸引線圈電流I也隨之變化。當(dāng)δ增大時(shí)，磁阻增大，線圈感抗減小，I增大；當(dāng)δ減小時(shí)，磁阻變小，線圈感抗增大，I減小（忽略線圈電阻）。

結(jié)論：交流電磁線圈中的電流I與氣隙δ成正比。a.吸力特性：圖1-6交流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性圖1-7直流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性a.吸力特性：

（3）應(yīng)用

在一些要求可靠性較高或操作比較頻繁的場(chǎng)合，一般不采用交流電磁機(jī)構(gòu)，而采用直流電磁機(jī)構(gòu)。

原因：一般U型鐵芯的交流電磁機(jī)構(gòu)的勵(lì)磁線圈有電流通電而銜鐵尚未吸合的瞬間，電流將達(dá)到吸合后的額定電流的5-6倍；E型達(dá)到10-15倍。如果銜鐵被卡住不能吸合或頻繁操作交流線圈可能被燒毀。b.反力特性：電磁機(jī)構(gòu)使銜鐵釋放的力與氣隙之間的關(guān)系曲線稱(chēng)為反力特性。電磁機(jī)構(gòu)使銜鐵釋放的力主要是彈簧的反力。δ1為起始位置δ2為動(dòng)靜觸頭接觸時(shí)的位置圖1-8反力特性與吸力特性的配合關(guān)系1-直流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性

2-交流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性3-反力特性c.吸力特性與反力特性的配合：

為了保證銜鐵牢牢吸合，反力特性必須和吸力特性配合好：

1）在整個(gè)吸合過(guò)程中，吸力都必須大于反力；

2）吸力必須適中，過(guò)大導(dǎo)致接觸時(shí)沖擊力大，引起觸頭熔焊或燒毀，過(guò)小導(dǎo)致銜鐵運(yùn)動(dòng)速度過(guò)小，難以滿(mǎn)足高操作頻率的要求。2)觸頭系統(tǒng)觸頭系統(tǒng)是電磁式低壓電器的執(zhí)行部件，用來(lái)接通和斷開(kāi)被控電路。必須具有良好的接觸導(dǎo)電性能，應(yīng)考慮其材質(zhì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

(1)觸頭系統(tǒng)的分類(lèi)：

a.按控制電路來(lái)分：主觸頭，輔助觸頭

b.按觸頭原始狀態(tài)分：常開(kāi)觸頭（動(dòng)合觸頭）

常閉觸頭（動(dòng)斷觸頭）(2)觸頭的接觸形式：

圖1-9觸頭系統(tǒng)的接觸形式

(3)觸頭的結(jié)構(gòu)形式：

圖1-9觸頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式(a)、(b)雙斷點(diǎn)橋式觸點(diǎn)(C)單斷點(diǎn)指形觸點(diǎn)

（4）觸點(diǎn)的接觸壓力

觸頭系統(tǒng)的電阻理想情況下：

觸點(diǎn)閉合，接觸電阻為零;觸點(diǎn)斷開(kāi)，接觸電阻無(wú)窮大。圖1-10觸點(diǎn)的位置示意圖超行程

對(duì)于電流容量較小的電器，如機(jī)床電氣控制線路所應(yīng)用的接觸器、繼電器等，常采用銀質(zhì)材料作觸頭，其優(yōu)點(diǎn)是銀在常溫下不易氧化且氧化膜電阻率與純銀相近，與其他材質(zhì)（比如銅）相比，可以避免因長(zhǎng)時(shí)間工作，觸頭表面氧化膜電阻率增加而造成觸頭接觸電阻增大。

(5)觸頭系統(tǒng)的材質(zhì)：3)滅弧裝置(1)電弧的產(chǎn)生：當(dāng)觸頭斷開(kāi)瞬間，觸頭間距離極小，電場(chǎng)強(qiáng)度極大，觸頭間產(chǎn)生大量的帶電粒子，形成熾熱的電子流，產(chǎn)生弧光發(fā)電現(xiàn)象，稱(chēng)為電弧。(強(qiáng)電場(chǎng)放射、撞擊電離、熱電子發(fā)射、熱游離）(2)電弧的危害：

1）燒損觸頭，降低電器壽命

2）電路切斷時(shí)間延長(zhǎng)，甚至不能斷開(kāi)

3）弧光短路，引起火災(zāi)(3)滅弧的措施：降低電弧溫度，減少電弧兩端電壓

a.機(jī)械性拉弧

分?jǐn)嘤|點(diǎn)時(shí)，迅速增加電弧長(zhǎng)度，使單位長(zhǎng)度內(nèi)維持電弧燃燒的電場(chǎng)強(qiáng)度不夠而熄弧。b.磁吹式滅弧

電弧在磁場(chǎng)中受力，急速進(jìn)入滅弧罩，電弧被拉長(zhǎng)并受到冷卻而很快被熄滅。其利用電弧本身電流，電弧電流越大，吹弧能力越強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于直流滅弧裝置中。c.柵片滅弧

電弧被被推入彼此絕緣的多組鍍銅薄鋼片（柵片）中，分割成多組串聯(lián)的短弧,每段電弧電壓變小

。兩個(gè)柵片間電壓必須有150~250V，電弧才能重燃）d.窄縫滅弧

依靠磁場(chǎng)的作用，將電弧驅(qū)入耐弧材料制成的窄縫中，以加快電弧的冷卻,這種滅弧裝置多用于交流接觸器。2、低壓電器主要技術(shù)參數(shù)—額定值1）額定工作電壓：保證低壓電器正常工作的電壓值，一般指觸點(diǎn)的額定電壓和電磁式電器電磁線圈的額定工作電壓。2）額定工作電流：在額定工作電壓、額定頻率和額定工作制下所允許通過(guò)的電流。3）通斷能力：包括接通能力和斷開(kāi)能力。接通能力是指開(kāi)關(guān)閉合電路不會(huì)造成觸點(diǎn)熔焊的能力；斷開(kāi)能力是指開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)電路能可靠滅弧的能力；4）壽命：機(jī)械壽命和電氣壽命。1.2.3常用低壓電器1）刀開(kāi)關(guān)一種結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，應(yīng)用最廣泛的手動(dòng)電器，用作電源開(kāi)關(guān)和小容量電動(dòng)機(jī)非頻繁啟動(dòng)的操作開(kāi)關(guān)。（1）

開(kāi)啟式負(fù)荷開(kāi)關(guān)：

a.結(jié)構(gòu)：操作手柄、熔絲、觸刀，觸頭座，底座等

b.膠殼防止電弧傷人及極間電弧短路，熔絲起短路保護(hù)。

c.安裝時(shí)，瓷底應(yīng)與地面垂直，手柄向上。

d.接線時(shí)，應(yīng)將電源進(jìn)線接在上端的進(jìn)線座，負(fù)載接在熔絲下端的出線座。1、配電電器（2）

封閉式負(fù)荷開(kāi)關(guān)：封閉式復(fù)合開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)圖HH3系列封閉式負(fù)荷開(kāi)關(guān)實(shí)物外形（3）刀開(kāi)關(guān)的選擇：a.根據(jù)使用場(chǎng)合選擇刀開(kāi)關(guān)的類(lèi)型、極數(shù)和操作方式，刀的極數(shù)要與電源進(jìn)線數(shù)相等。b.根據(jù)刀開(kāi)關(guān)的作用和安裝形式選用是否帶滅弧裝置，若分?jǐn)嘭?fù)載電流時(shí)，應(yīng)選擇帶滅弧裝置的刀開(kāi)關(guān)。c.刀開(kāi)關(guān)的額定電壓應(yīng)大于或等于所控制電路的額定電壓。d.刀開(kāi)關(guān)額定電流應(yīng)大于或等于負(fù)載的額定電流，對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載，應(yīng)考慮其起動(dòng)電流，宜選用額定電流大一級(jí)的刀開(kāi)關(guān)。開(kāi)啟式負(fù)荷開(kāi)關(guān)額定電流可取電動(dòng)機(jī)額定電流的3倍，封閉式負(fù)荷開(kāi)關(guān)額定電流可取電動(dòng)機(jī)額定電流的1.5倍。（4）刀開(kāi)關(guān)的圖文符號(hào)2)低壓斷路器（自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)）是一種具有多種保護(hù)功能的手動(dòng)開(kāi)關(guān)，是低壓配電電網(wǎng)中的主要開(kāi)關(guān)電器之一。(1)結(jié)構(gòu)、工作原理：

a.結(jié)構(gòu)：操作機(jī)構(gòu)、觸頭、保護(hù)裝置（脫扣器）、滅弧裝置

b.工作原理

(2)低壓斷路器的典型產(chǎn)品

1）萬(wàn)能式（框架式）

2）塑料外殼式

3）小型數(shù)模式

(3)低壓斷路器的主要技術(shù)參數(shù)a.額定電壓：低壓斷路器在長(zhǎng)期工作時(shí)的允許電壓，通常等于或大于電路的額定電壓。b.額定電流：就是過(guò)電流脫扣器的額定電流，是指低壓斷路器在長(zhǎng)期工作時(shí)允許通過(guò)的持續(xù)電流。c.分?jǐn)嗄芰Γ旱蛪簲嗦菲髟谝?guī)定的電壓、頻率以及規(guī)定的線路參數(shù)（交流電路為功率因數(shù)，直流電路為時(shí)間常數(shù)）下，所能接通和分?jǐn)嗟亩搪冯娏髦?。通常采用額定極限短路分?jǐn)嗄芰皖~定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰煞N表示法。d.分?jǐn)鄷r(shí)間：低壓斷路器切斷故障電流所需時(shí)間，即從出現(xiàn)短路的瞬間開(kāi)始至觸點(diǎn)分離后電弧熄滅，電路完全分?jǐn)嗨枰臅r(shí)間。框架式和塑殼式低壓斷路器的動(dòng)作時(shí)間一般為（30-60）ms；電流式或快速低壓斷路器一般小于20ms。

(4)低壓斷路器的選型

a）斷路器的額定電流、電壓大于等于線路設(shè)備的正常工作電流、電壓。

b）斷路器的極限通斷電流大于等于電路最大工作電流。（防止主觸點(diǎn)燒死）

c）欠電壓脫扣器的額定電壓等于線路額定電壓（防止燒毀）

d）過(guò)電流脫扣器的額定電流等于線路最大負(fù)載電流

e）配電線路中的上、下級(jí)斷路器的保護(hù)特性應(yīng)協(xié)調(diào)配合，下線的保護(hù)特性應(yīng)位于上級(jí)保護(hù)特性的下方且不相交。(5)低壓斷路器的型號(hào)(6)低壓斷路器的圖文符號(hào)★2）漏電保護(hù)器當(dāng)?shù)蛪弘娋W(wǎng)發(fā)生人身觸電或設(shè)備漏電時(shí)，漏電保護(hù)器能快速地自動(dòng)切斷電源，從而避免造成事故。漏電保護(hù)器一般分為漏電保護(hù)繼電器、漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)和漏電保護(hù)插座三種。（1）結(jié)構(gòu)、工作原理：

a）結(jié)構(gòu)：電流互感器、基準(zhǔn)比較器、開(kāi)關(guān)裝置

b）工作原理

c）一般采用電流型漏電保護(hù)器

結(jié)構(gòu)和工作原理——檢測(cè)“零序電流”正常運(yùn)行為零，IA+IB+

IC=0發(fā)生漏電時(shí)，IA+IB+

IC=Ie。所測(cè)量到的電流就是漏電電流Ie＞0。當(dāng)Ie大于整定值時(shí)，斷路器自動(dòng)分閘。

(2)漏電保護(hù)器的選用（針對(duì)配電電路末級(jí)漏電保護(hù)）：

a）額定電壓、額定電流大于等于線路容許通過(guò)的最大值；

b）額定動(dòng)作電流：當(dāng)漏電電流等于此值，漏電保護(hù)器必須工作，一般設(shè)置為30mA；對(duì)潮濕場(chǎng)所的電氣設(shè)備，以及對(duì)于發(fā)生觸電后會(huì)產(chǎn)生二次危害的場(chǎng)所，如高空作業(yè)或河岸邊使用的電氣設(shè)備，其額定剩余動(dòng)作電流（漏電電流）一般為10mA。

c）額定不動(dòng)作電流：當(dāng)漏電電流小于此值，漏電保護(hù)器不工作，一般設(shè)置為7mA；

d)

動(dòng)作時(shí)間：從發(fā)生漏電到保護(hù)器動(dòng)作的時(shí)間，為幾個(gè)mS。(小于0.1S)。

施耐德正泰漏電保護(hù)斷路器4）熔斷器

a.熔斷器在電路中主要起短路保護(hù)作用（含嚴(yán)重過(guò)載情況）。

b.熔斷器主要由熔體（保險(xiǎn)絲）和絕緣座組成。

c.當(dāng)電路發(fā)生短路故障時(shí)，熔體被瞬間熔斷而分?jǐn)嚯娐?。?）熔斷器的保護(hù)特性

電流通過(guò)熔體時(shí)產(chǎn)生的熱量與電流的二次方及電流通過(guò)的時(shí)間成正比，電流越大，熔體熔斷的時(shí)間越短，這一特性稱(chēng)為熔斷器的保護(hù)特性（安秒特性。

它具有反時(shí)限特性，即短路電流值越大，熔斷時(shí)間越短，這樣能滿(mǎn)足短路保護(hù)的要求。(2)熔斷器的分類(lèi)插入式熔斷器結(jié)構(gòu)及外形圖a.插入式熔斷器

b.螺旋式熔斷器螺旋式熔斷器結(jié)構(gòu)及外形圖

c.無(wú)填料密管式熔斷器無(wú)填料密管式熔斷器結(jié)構(gòu)及外形圖1-銅圈2-熔斷器3-管帽4-插座

5-特殊墊圈6-熔體7-熔片

d.有填料管式熔斷器有填料管式熔斷器外形圖

e.自復(fù)位熔斷器自復(fù)位熔斷器外形圖

自復(fù)位熔斷器是利用金屬鈉在高溫下電阻急劇增大的特性工作的。

在正常工作情況下，電流從左側(cè)電流端子，經(jīng)過(guò)氧化鈹絕緣管細(xì)孔內(nèi)金屬鈉熔體，再到右側(cè)電流端子形成電流通路。當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，短路電流將金屬鈉加熱氣化成高溫壓的等離子狀態(tài)，由于氣態(tài)鈉呈現(xiàn)高阻態(tài)，故使其電阻急劇增加，從而起到限流作用。

當(dāng)斷路器切開(kāi)由自復(fù)位熔斷器限制了的短路電流后，金屬鈉蒸氣溫度下降，重新固化，電阻值也降低，又恢復(fù)其良好的導(dǎo)電性，供再次使用。（3）熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)a.額定電壓：熔斷器能長(zhǎng)期正常工作的電壓，其值一般等于或大于電氣設(shè)備的額定電壓。b.熔體額定電流：熔體長(zhǎng)期通過(guò)而不會(huì)熔斷的電流。c.熔斷器額定電流：保證熔斷器（指絕緣底座）能長(zhǎng)期正常工作的電流。廠家為了方便生產(chǎn)，減少熔斷器額定電流的規(guī)格，因此其額定電流等級(jí)較少，而熔體的額定電流等級(jí)較多，一個(gè)額定電流等級(jí)的熔斷器可以安裝多個(gè)額定電流等級(jí)的熔體。但在使用過(guò)程中要注意，熔斷器的額定電流應(yīng)大于或等于所裝熔體的額定電流。d.極限分?jǐn)嗄芰Γ喝蹟嗥髟谝?guī)定的額定電壓和功率因數(shù)（或時(shí)間常數(shù)）條件下，能分?jǐn)嗟淖畲箅娏髦?。在電路中出現(xiàn)的最大電流值一般是指短路電流值，所以極限分?jǐn)嗄芰σ卜从沉巳蹟嗥鞣謹(jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰?。?）熔斷器的選用：

a、類(lèi)型選擇：根據(jù)線路要求，使用場(chǎng)合和安裝條件；

b、熔斷器額定電壓、額定電流；

c、熔斷器的額定電流≧所裝熔體的額定電流；

d、熔體額定電流IRN的選擇：

①阻性負(fù)載IRN≧（1.0-1.1）

I

FN（負(fù)載工作電流）；

②單臺(tái)電動(dòng)機(jī)：

IRN≧（1.5~2.5）I

FN；③多臺(tái)電動(dòng)機(jī)：

④多級(jí)配電中，前一級(jí)熔體容量大后一級(jí)一個(gè)數(shù)量級(jí)。（5）熔斷器型號(hào)及含義

形式用字母表示，代表的含義如下：C表示瓷插式；L表示螺旋式；M表示無(wú)填料式；T表示有填料式；S表示快速；Z表示自復(fù)位式。（6）熔斷器的圖文符號(hào)（三）熔斷器的選擇：

1、類(lèi)型選擇：根據(jù)線路要求，使用場(chǎng)合和安裝條件；

2、熔斷器額定電壓、額定電流；

3、熔斷器的額定電流≧所裝熔體的額定電流；

4、熔體額定電流IRN的選擇：

a)阻性負(fù)載IRN≧

IN（負(fù)載工作電流）；

b)多級(jí)配電中，前一級(jí)熔體容量大后一級(jí)一個(gè)數(shù)量級(jí)；

c)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)：

IRN=（1.5~2.5）IN。各類(lèi)熔斷器匯總2、主令電器主令電器是用于接通或斷開(kāi)控制電路，以發(fā)布信號(hào)或命令來(lái)改變控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的電器。

主令電器應(yīng)用廣泛、種類(lèi)繁多。按其作用可分為：控制按鈕、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、主令控制器及其它主令電器（如腳踏開(kāi)關(guān)、鈕子開(kāi)關(guān)、緊急開(kāi)關(guān)）等。1）控制按鈕

按鈕在低壓控制電路中用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)。（1）觸點(diǎn)形式

a、動(dòng)合觸點(diǎn)b、動(dòng)斷觸點(diǎn)c、復(fù)合觸點(diǎn)(2)觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)1-按鈕帽2-復(fù)位彈簧3-常閉觸點(diǎn)4-常開(kāi)觸點(diǎn)(3)按鈕型號(hào)及圖文符號(hào)2)行程開(kāi)關(guān)（限位開(kāi)關(guān)）

用以反映工作機(jī)械行程位置，將機(jī)械位置信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，主要起到行程控制和限位保護(hù)的作用。(1)行程開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)a)直動(dòng)式b)單輪滾珠式c)微動(dòng)式a）直動(dòng)式行程開(kāi)關(guān)b）滾輪式行程開(kāi)關(guān)1滾輪2上轉(zhuǎn)臂3盤(pán)形彈簧4推桿5小滾輪6擒縱件7、8壓板9、10彈簧11觸點(diǎn)c）微動(dòng)開(kāi)關(guān)(2)行程開(kāi)關(guān)的型號(hào)、圖文符號(hào)3)接近開(kāi)關(guān)又稱(chēng)無(wú)觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)。它是一種非接觸式的檢測(cè)裝置。當(dāng)運(yùn)動(dòng)著的物體在一定距離范圍內(nèi)接近它的感應(yīng)頭時(shí)，它就能發(fā)出信號(hào)，以檢測(cè)物體的位置。a)光電式接近開(kāi)關(guān)b)電感式接近開(kāi)關(guān)c)電容式接近開(kāi)關(guān)振蕩器振蕩后，在開(kāi)關(guān)的感應(yīng)面上產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬物體接近感應(yīng)面時(shí)，金屬體產(chǎn)生渦流，吸收了振蕩器的能量，使振蕩器減弱以致停止振蕩。電感式接近開(kāi)關(guān)(1)接近開(kāi)關(guān)的選用原則

電感式接近開(kāi)關(guān)用以檢測(cè)各種金屬體；

電容式接近開(kāi)關(guān)用以檢測(cè)各種導(dǎo)電或不導(dǎo)電的液體或固體；

光電式接近開(kāi)關(guān)用以檢測(cè)各種不透光物質(zhì)；

超聲波式接近開(kāi)關(guān)用以檢測(cè)不能透出超聲波的物質(zhì)；

霍爾式接近開(kāi)關(guān)用于單方向檢測(cè)磁鐵或磁鋼。(2)接近開(kāi)關(guān)的型號(hào)、圖文符號(hào)基本規(guī)格代號(hào)的含義：

2表示作用距離為2mm，

4表示作用距離為4mm，

6表示作用距離為6mm，

8表示作用距離為8mm，

10表示作用距離為10mm。輔助規(guī)格代號(hào)含義：

18表示螺紋直線M18，

22表示螺紋直徑M22，

30表示螺紋直徑M30。3)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)

轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是具有更多操作位置和觸點(diǎn)、能夠換接多個(gè)電路的一種手動(dòng)控制電器，能控制多個(gè)回路，適應(yīng)復(fù)雜線路的要求

。(1)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)LW12系列轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)某一層結(jié)構(gòu)示意圖

1-轉(zhuǎn)軸2-觸點(diǎn)3-凸輪4-觸點(diǎn)彈簧(2)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的型號(hào)定位特征代號(hào)用字母表示，其在不同系列的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)中的含義不同，例如在LW6系列中B表示操作手柄的位置有0°和30°，而在LW5系列中B表示操作手柄位置有-45°、0°和45°。接線圖編號(hào)表示觸點(diǎn)通斷表的編號(hào)即手柄位置與觸點(diǎn)通斷的對(duì)應(yīng)關(guān)系的標(biāo)號(hào)。接觸系統(tǒng)節(jié)數(shù)表示觸點(diǎn)座的層數(shù)，用數(shù)字表示。(3)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的圖文符號(hào)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)圖形符號(hào)及位置符號(hào)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)通斷表(4)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的選型萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的常用型號(hào)有LW5、LW6、LW8、LW9、LW12、LW16、VK、3LB、HZ系列。LW5 系列可按制5.5kW及以下的小功率電動(dòng)機(jī)；LW6系列只能控制2.2kW及以下的小功率電動(dòng)機(jī)。主要技術(shù)參數(shù)有額定電壓、額定電流、絕緣電壓、發(fā)熱電流及觸點(diǎn)數(shù)量等。選用時(shí)參考以下原則：根據(jù)控制電路的電壓和電流來(lái)選擇，使萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的額定電壓與工作電流符合電路的要求。按操作需要選擇手柄形式以及手柄的定位特征。根據(jù)不同控制要求選用觸點(diǎn)數(shù)量、接觸系統(tǒng)節(jié)數(shù)和接線圖編號(hào)。選擇面板形式及標(biāo)志。3、

控制電器1）接觸器接觸器用來(lái)頻繁地接通和分?jǐn)嘟恢绷骰芈泛痛笕萘侩娐?，主要控制?duì)象是電動(dòng)機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，并具有欠壓、零壓保護(hù)。按主觸點(diǎn)通過(guò)電流的性質(zhì)交流接觸器直流接觸器(1)交流接觸器a、結(jié)構(gòu)a、結(jié)構(gòu)解決方法：鐵芯用絕緣的硅鋼片（0.35mm）疊壓而成，減少渦流損耗和磁滯損耗，加硅增加鐵芯電阻;鐵芯端面上安裝銅制短路環(huán)。☆交流接觸器線圈（一般）通過(guò)交流電，主觸頭接通分?jǐn)嘟涣髦麟娐?/p>

☆交流接觸器需要解決的幾個(gè)問(wèn)題：鐵芯中產(chǎn)生的渦流和磁滯損耗引起鐵芯發(fā)熱；當(dāng)交變磁通過(guò)零時(shí)，電磁吸力為零，使銜鐵產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲。

安裝銅制短路環(huán)目的：使S2端面的Φ2滯后，從而F1+F2合力始終大于其反力，銜鐵就不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。交流接觸器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

a)鐵芯用硅鋼片沖壓而成；

b)線圈做成短而粗的圓筒狀；（防止鐵芯發(fā)熱影響，盡可能與鐵芯有間隙）

c)鐵芯端面上安裝銅制短路環(huán)。b、原理c、類(lèi)型

交流接觸器按負(fù)荷種類(lèi)一般分為一類(lèi)、二類(lèi)、三類(lèi)和四類(lèi)，分別記為AC1、AC2、AC3和AC4。

一類(lèi)交流接觸器對(duì)應(yīng)的控制對(duì)象是無(wú)感或微感負(fù)荷，如白熾燈、電阻爐等；

二類(lèi)交流接觸器用于繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止；

三類(lèi)交流接觸器的典型用途是籠型異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和運(yùn)行中分?jǐn)啵?/p>

四類(lèi)交流接觸器用于籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、反接制動(dòng)、反轉(zhuǎn)和點(diǎn)動(dòng)。(2）直流接觸器

a.直流接觸器線圈通過(guò)直流電，主觸頭接通分?jǐn)嘀绷髦麟娐?/p>

b.直流接觸器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鐵芯用整塊鋼片制成，線圈做成長(zhǎng)而薄的圓筒狀（為了使線圈散熱良好，盡可能與鐵心接觸）。(2）直流接觸器(3)接觸器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和型號(hào)CJ20-40/03代表什么含義？C:接觸器J:交流20：設(shè)計(jì)序號(hào)額定電流:40A額定電壓：380V(4）接觸器選用原則a）負(fù)載電源的種類(lèi)：直流或交流；b）主觸點(diǎn)額定電流、額定電壓；c）主、輔觸點(diǎn)的數(shù)量及類(lèi)型；c）電磁線圈的電源種類(lèi)，頻率及額定電壓；e）額定操作頻率，一般300～600次/h。(5)接觸器的圖文符號(hào)問(wèn)題：直流接觸器和交流接觸器能否直接互換？答：不能。（1）交流接觸器線圈通入直流電后（對(duì)應(yīng)電壓大小相同），線圈會(huì)燒毀。

原因：交流電磁線圈接入對(duì)應(yīng)交流電，線圈中的電流I1=U/WL（2πfl）；而接入對(duì)應(yīng)直流電源時(shí)，I2=U/R，因WL>>R，則I2>>I1，所以線圈很快會(huì)因發(fā)熱而燒毀。（2）直流接觸器線圈通入對(duì)應(yīng)交流電后，因直流電磁機(jī)構(gòu)沒(méi)有短路環(huán)，交流電源會(huì)在其上產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，電磁力會(huì)不斷變化，鐵芯時(shí)吸時(shí)放，會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈的振動(dòng)，電磁機(jī)構(gòu)不會(huì)正常工作。

繼電器與接觸器的區(qū)別：

a）繼電器一般用于控制小電流的電路，觸點(diǎn)額定電流不大于５A(chǔ)，沒(méi)有滅弧裝置，而接觸器一般用于控制大電流的電路，主觸點(diǎn)額定電流不小于５A(chǔ)，有的加有滅弧裝置。

b）接觸器只能對(duì)電壓作出反應(yīng)，而繼電器可在電量或非電量作用下動(dòng)作。

2)繼電器是一種根據(jù)特定形式的輸入信號(hào)而動(dòng)作的自動(dòng)控制電器。

(1)繼電器分類(lèi)

a）按用途來(lái)分：控制繼電器和保護(hù)繼電器

b）按動(dòng)作原理分：電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動(dòng)式繼電器、電子式繼電器，熱繼電器。

c）按輸入信號(hào)不同分：電壓繼電器、電流繼電器，中間繼電器，時(shí)間繼電器、速度繼電器。

(2)電磁式繼電器結(jié)構(gòu)：電磁機(jī)構(gòu)、觸頭機(jī)構(gòu)、釋放彈簧；工作原理：同接觸器；

(2)電磁式繼電器-電流繼電器

電流繼電器的線圈與被測(cè)量電路串聯(lián)，以反映電路電流的變化，其線圈匝數(shù)少，導(dǎo)線粗，線圈阻抗小。

欠電流：

吸引電流為線圈額定電流的30%-65%;

釋放電流為線圈額定電流的10%-20%。過(guò)電流：

整定范圍為1.1-4.0倍額定電流.

(2)電磁式繼電器-電壓繼電器

電壓繼電器的線圈與負(fù)載并聯(lián)，以反映負(fù)載電壓，其線圈匝數(shù)多而導(dǎo)線細(xì)。根據(jù)動(dòng)作電壓值的不同，電壓繼電器有過(guò)電壓、欠電壓和零電壓繼電器之分。過(guò)電壓：

電壓為的105%-120%時(shí)動(dòng)作;欠電壓：

電壓為的40%-70%時(shí)動(dòng)作;零電壓：

當(dāng)電壓降低至的5%-25%時(shí)動(dòng)作。

a)欠電壓繼電器b)過(guò)電壓繼電器(2)電磁式繼電器-中間繼電器

中間繼電器通常用來(lái)擴(kuò)展觸點(diǎn)的數(shù)量或容量，增加控制電路中控制信號(hào)的數(shù)量，以及作為信號(hào)傳遞、互鎖、轉(zhuǎn)換以及隔離用。a)線圈

b)常開(kāi)觸點(diǎn)

c)常閉觸點(diǎn)中間繼電器與接觸器的區(qū)別：

a)接觸器用來(lái)接通和分?jǐn)啻蠊β实呢?fù)載電路，中間繼電器用來(lái)切換小功率的負(fù)載電路（電機(jī)輔助電路）。

b)中間繼電器的電磁系統(tǒng)和觸點(diǎn)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比較小巧，觸點(diǎn)對(duì)數(shù)較多，無(wú)主輔觸點(diǎn)之分，各觸點(diǎn)允許通過(guò)的電流相等。(2)電磁式繼電器-中間繼電器

(3)

時(shí)間繼電器

從得到輸入信號(hào)（線圈的通電和斷電）開(kāi)始，到產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)（觸點(diǎn)閉合和斷開(kāi)），有一個(gè)符合一定精確度的延時(shí)過(guò)程的繼電器。

兩種基本類(lèi)型：通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型。電子式時(shí)間繼電器數(shù)字式時(shí)間繼電器延時(shí)方式的含義：D表示斷電延時(shí)型，若無(wú)則表示通電延時(shí)型；整定方式的含義：0表示無(wú)波段開(kāi)關(guān)，1表示有波段開(kāi)關(guān)；結(jié)構(gòu)特征代號(hào)的含義：0表示裝置式，1表示面板式，2表示外接式，3表示裝置式帶瞬動(dòng)觸點(diǎn)，4表示面板式帶瞬動(dòng)觸點(diǎn)，5表示外接式帶瞬動(dòng)觸點(diǎn)。時(shí)間繼電器圖文符號(hào)：

時(shí)間繼電器的圖形符號(hào)(a)線圈一般符號(hào)；

(b)通電延時(shí)線圈；

(c)斷電延時(shí)線圈；(d)延時(shí)閉合常開(kāi)觸點(diǎn)；(e)延時(shí)斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)；

(f)延時(shí)斷開(kāi)常開(kāi)觸點(diǎn)；(g)延時(shí)閉合常閉觸點(diǎn)；(h)瞬時(shí)常開(kāi)觸點(diǎn)；

(i)瞬時(shí)常閉觸點(diǎn)(4)熱繼電器利用電流的熱效應(yīng)原理來(lái)工作的保護(hù)電器，在電路中用來(lái)作電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。

結(jié)構(gòu)上，由熱元件、雙金屬片、觸頭等組成；

電動(dòng)機(jī)工作運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)繞組電流流過(guò)與之串接的熱繼電器的熱元件。

a)

熱繼電器結(jié)構(gòu)及工作原理1、接線端子2、主雙金屬片3、熱元件（電阻絲）4、推動(dòng)導(dǎo)板5、補(bǔ)償雙金屬片6、常閉觸頭7、常開(kāi)觸頭8、復(fù)位調(diào)節(jié)螺釘9、動(dòng)觸頭10、復(fù)位按鈕11、偏心輪12、支撐件13、彈簧JR20熱繼電器實(shí)物外形圖

(b)帶斷相保護(hù)的熱繼電器

(c)熱繼電器的圖文符號(hào)熱繼電器的圖形及文字符號(hào)(a)熱元件；(b)常閉觸點(diǎn)

(d)熱繼電器的主要技術(shù)參數(shù)與選擇

①熱繼電器的整定電流：指熱元件在正常持續(xù)工作中不引起熱繼電器動(dòng)作的最大電流值。②熱繼電器額定電流：指熱繼電器中可以安裝的熱元件的最大整定電流值。③熱元件的額定電流：指熱元件的最大整定電流值。

④熱元件的最小動(dòng)作電流：指通過(guò)熱元件的電流超過(guò)20%額定電流電流值時(shí)，20分鐘左右，熱繼電器工作。

(5)速度繼電器

用來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。

(5)速度繼電器

速度繼電器轉(zhuǎn)子的軸與被控電動(dòng)機(jī)的軸同軸相連，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，速度繼電器的轉(zhuǎn)子隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，繞組切割除磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，此電流和永久磁鐵的磁場(chǎng)作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使定子向軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)，當(dāng)偏轉(zhuǎn)到一定角度時(shí)，裝在定子軸上的擺錘推動(dòng)簧片（動(dòng)觸片）動(dòng)作，使常閉觸點(diǎn)分?jǐn)?，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于100r/min時(shí)，定子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩減小，動(dòng)觸片在簧片作用下復(fù)位。速度繼電器根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行選擇，有兩對(duì)常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)于被控電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行。一般情況下，速度繼電器在轉(zhuǎn)速達(dá)到120r/min時(shí)能動(dòng)作，在轉(zhuǎn)速達(dá)到100r/min左右時(shí)能恢復(fù)原位。速度繼電器圖文符號(hào)

速度繼電器的圖形及文字符號(hào)(a)轉(zhuǎn)子；(b)常開(kāi)觸點(diǎn)；(c)常閉觸點(diǎn)(6)固態(tài)繼電器

有觸點(diǎn)電器，雖然直觀簡(jiǎn)單，但是需機(jī)械式摩擦，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，不利于快速反應(yīng)，無(wú)觸點(diǎn)電器克服以上缺點(diǎn)。

固態(tài)繼電器是一種具有類(lèi)似電磁式繼電器功能，輸入回路與輸出回路隔離，無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的繼電器，由于是由固態(tài)電子元件組成的無(wú)觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，因此稱(chēng)為固態(tài)繼電器。固態(tài)繼電器外形圖a)單相

b)三相a)高壽命，高可靠。b)靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好c)快速轉(zhuǎn)換d)電磁干擾小。固態(tài)繼電器優(yōu)點(diǎn)1.3知識(shí)點(diǎn)擴(kuò)展啟動(dòng)正轉(zhuǎn)，延時(shí)反轉(zhuǎn)1.4引例解答

引例為VM240型數(shù)控立式銑床，其主軸采用三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)額定功率為1.1kW，利用變頻器進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速；X、Y、Z三軸的進(jìn)給由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠實(shí)現(xiàn)。

三臺(tái)伺服電機(jī)型號(hào)均為：130ST-M06025-LFB（品牌：武漢華大），額定功率1.5kW，額定電流6A；對(duì)應(yīng)伺服驅(qū)動(dòng)器型號(hào)均為：SBF-PL301/3A（品牌：武漢華大，3A表示30A）。（1）交流接觸器的選型

伺服驅(qū)動(dòng)器主回路電壓為三相AC220V，根據(jù)伺服驅(qū)動(dòng)器接線要求，驅(qū)動(dòng)器電源進(jìn)線需由隔離變壓器引入并經(jīng)斷路器控制后接入驅(qū)動(dòng)器的R、S、T三個(gè)端子。為實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)上電控制，此處用交流接觸器取代斷路器功能。三臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器經(jīng)由一臺(tái)交流接觸器自動(dòng)控制其電源通斷。此交流接觸器的具體選型要求是：

①確定電流種類(lèi)：三相，交流220V；

②接觸器額定電壓、主觸頭額定電流等主參數(shù)的確定：

額定電壓：3相220V主觸頭額定電流：應(yīng)大于額定負(fù)載電流的1.5倍，所以引例中交流接觸器的額定電流

；

③接觸器線圈額定電壓的確定：根據(jù)控制系統(tǒng)控制電壓確定，選AC110V。

綜上，選定交流接觸器型號(hào)為CJX2-32型，該交流接觸器線圈工作電壓為110V，主觸頭額定電流為32A，3相，滿(mǎn)足應(yīng)用要求。（2）塑殼式斷路器選型

系統(tǒng)中選