1、參考書目：,5.可編程序控制器原理及程序設(shè)計(jì) 崔亞軍 等編電子工業(yè)出版社,2. 電器控制 李 仁 主編機(jī)械工業(yè)出版社,1. 電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù) 鄧則名 主編 機(jī)械工業(yè)出版社，1997,3. 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) 廖常初 等編重慶大學(xué)出版社,4.可編程序控制器應(yīng)用指南 易傳祿 等編上?？破粘霭嫔?學(xué)習(xí)要求：,熟練掌握斷路器、隔離開關(guān)、接觸器、熱繼電器、熔斷器在電路中的作用、特點(diǎn)、繪制符號(hào)、設(shè)計(jì)選型時(shí)要注意的重要技術(shù)參數(shù)。 熟練掌握行程開關(guān)、按鈕開關(guān)在電路中的作用、繪制符號(hào)。 靈活掌握電氣設(shè)備簡(jiǎn)單的起停保控制線路 、 異步電機(jī)正 、 反轉(zhuǎn)電氣控制線路 、 異步電機(jī)“Y/”電氣控制線路等，

2、理解它們的設(shè)計(jì)思路，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)相應(yīng)的電氣控制電路。,學(xué)習(xí)要求(續(xù)）：,透徹了解PLC的特點(diǎn)、為提高其可靠性采取的一些措施。 熟練掌握PLC的組成、各主要部件的功能、PLC的工作原理（掃描工作過程、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間），了解三菱FX2N PLC編程元件的地址。 熟練掌握梯形圖使用的符號(hào)、概念、規(guī)則，學(xué)會(huì)自己設(shè)計(jì)PLC梯形圖程序，掌握三菱FX2N PLC的基本指令。 熟練掌握PLC程序設(shè)計(jì)的功能表圖法和其基本概念，學(xué)會(huì)用功能表圖法設(shè)計(jì)PLC控制程序并能熟練地轉(zhuǎn)化為梯形圖。 掌握PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、判斷一個(gè)控制系統(tǒng)是否需要由PLC來構(gòu)成的特性以及PLC選型時(shí)應(yīng)考慮的問題。 學(xué)會(huì)用PLC設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)（包括P

3、LC硬件、軟件和電氣控制回路）。,第一章常用低壓電器及其符號(hào),低壓電器（Low voltage Apparatus）通常指工作在交、直流電壓1200V以下的電路中起通斷、控制、保護(hù)和調(diào)節(jié)作用的電氣設(shè)備。 本章主要介紹常見的接觸器、繼電器、低壓斷路器、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器等設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)、功能、工作原理及其符號(hào)。,上篇： 電器控制,2.1 電器的作用與分類,電器就是廣義的電氣設(shè)備。 它可能很大、很復(fù)雜（如一臺(tái)電腦、投影儀、一套軋鋼生產(chǎn)線自動(dòng)化系統(tǒng)）； 它也可以很小、很簡(jiǎn)單（如一個(gè)鈕子 開關(guān)或者一個(gè)熔斷器）。,浙江天荒坪電站水位檢測(cè)系統(tǒng),LZW-110戶外干式電流電壓互感器,戶外硅橡膠電流互感器

4、LRGBJ-220,TYD500/3-0.01H,戶外電容式電壓互感器 TYD220/3-0.01H,500kV 電容式電壓互感器,從工業(yè)控制的角度看“電器”,電器是指能根據(jù)特定的信號(hào)和要求， 自動(dòng)/手動(dòng)地接通/斷開電路； 斷續(xù)/連續(xù)地改變電路參數(shù)； 實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或非電對(duì)象的切換、控制、 保護(hù)、檢測(cè)、變換和調(diào)節(jié)的電氣設(shè)備。,電器的種類繁多，構(gòu)造各異,通常按以下分類方法分為幾類：,按 電 壓 等 級(jí) 分 ： 高壓電器(High-voltage Apparatus) 低壓電器(Low-voltage Apparatus)；,按所控制的對(duì)象分 ： 低壓配電電器（Distributing Apparat

5、us）， 用于配電系統(tǒng)，如刀開關(guān)、熔斷器等 低壓控制電器（Control Apparatus）， 用于電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)和其他用途的設(shè)備中。,按 使 用 系 統(tǒng) 分 ： 電力系統(tǒng)用電器、 電力拖動(dòng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)用電器、 自動(dòng)化通信系統(tǒng)用電器；,按 工 作 職 能 分 ： 手動(dòng)操作電器、（空氣開關(guān)、按鈕） 自動(dòng)控制電器 （自動(dòng)切換電器、自動(dòng)控制電器、自動(dòng)保護(hù)電器） 其他電器 （穩(wěn)壓與調(diào)壓電器、起動(dòng)與調(diào)速電器、 檢測(cè)與變換電器、牽引與傳動(dòng)電器）,電器的分類（續(xù)）,電器的分類（續(xù)）,按 電 器 組 合 分： 單個(gè)電器、成套電器與自動(dòng)化裝置；,按 有 無 觸 點(diǎn) 分： 有觸點(diǎn)電器 如刀開關(guān)、接觸器

6、無觸點(diǎn)電器 如可控硅、固態(tài)繼電器、大功率三極管 混合式電器；,按使用場(chǎng)合分： 一般工業(yè)用電器、特殊工礦用電器、農(nóng)用電器、 其他場(chǎng)合（如航空、船舶、熱帶、高原）用電器。,本章主要涉及低壓電器、電力拖動(dòng)、自動(dòng)控制電器，如交直流接觸器、各類繼電器、 自動(dòng)空氣斷路器、行程開關(guān)、熔斷器、主令電器等。,2.2 低壓電器的電磁機(jī)構(gòu)及執(zhí)行機(jī)構(gòu),從結(jié)構(gòu)上來看，電器一般都具有兩個(gè)基本組成部分感測(cè)部分、執(zhí)行部分。 感測(cè)部分接受外界輸入的信號(hào)，并通過轉(zhuǎn)換、放大、判斷，作出有規(guī)律的反應(yīng)，使執(zhí)行部分動(dòng)作，輸出相應(yīng)的指令，實(shí)現(xiàn)控制的目的。 執(zhí)行部分則是觸頭。 對(duì)于有觸頭的電磁式電器，感測(cè)部分大都是電磁機(jī)構(gòu)； 對(duì)于非電磁式的

7、自動(dòng)電器，感測(cè)部分因其工作原理不同而各有差異，但執(zhí)行部分仍是觸頭。,2.2.1 電磁機(jī)構(gòu),電磁機(jī)構(gòu)是各種自動(dòng)化電磁式電器的主要組成部分一，它將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，帶動(dòng)觸點(diǎn)使之閉合或斷開。 組成：吸引線圈和磁路兩部分。磁路包括鐵心、銜鐵、鐵軛和空氣隙。,圖2.1 常用電磁機(jī)構(gòu)的形式 1. 鐵心 2. 線圈 3. 銜鐵,1.2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 低壓電器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般由主觸點(diǎn)及其 滅弧裝置組成. 觸點(diǎn) 觸點(diǎn)用來接通或斷開被控制的電路。它的結(jié)構(gòu) 形式很多，按其接觸形式可分為3種，即點(diǎn)接觸、 線接觸和面接觸，如圖2.2示。,2、電弧的產(chǎn)生與滅弧裝置,當(dāng)斷路器或接觸器觸點(diǎn)切斷電路時(shí)，在拉開的兩個(gè)觸點(diǎn)之間將出

8、現(xiàn)強(qiáng)烈火花，根據(jù)上述電弧產(chǎn)生的物理過程可知，欲使電弧熄滅，應(yīng)設(shè)法降低電弧溫度和電場(chǎng)強(qiáng)度，以加強(qiáng)消電離作用。當(dāng)電離速度低于消電離速度，則電弧熄滅。,電弧產(chǎn)生的原因： 電路中的電流超過一定的數(shù)值； 觸頭兩端的電壓超過一定的數(shù)值。,電弧的滅弧裝置,2.3 接觸器,主要控制對(duì)象：電動(dòng)機(jī)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制 接觸器是利用電磁吸力的作用來使觸頭閉合或斷開大電流電路的，是一種非常典型的電磁式電器。接觸器的主要組成部分為： 電磁系統(tǒng)：感測(cè)部分， 觸頭系統(tǒng)：執(zhí)行部分。 觸頭工作時(shí)，需經(jīng)常接通和分?jǐn)囝~定電流或更大的電流，所以常有電弧產(chǎn)生，一般情況下都裝有滅弧裝置，并與觸頭共稱觸頭一滅弧系統(tǒng)， 接觸器（Contact

9、or）是用來頻繁接通和切斷電動(dòng)機(jī)或其他負(fù)載主電路的一種自動(dòng)切換電器。,接觸器工作原理,其原理是當(dāng)接觸器的電磁線圈通電后，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵， 并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作：常閉觸頭斷開；常開觸頭閉合，兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力 消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸頭復(fù)原：常閉觸頭閉合；常開觸頭斷開,接觸器分類,接觸器按其主觸頭通過的電流種類，分為： 直流接觸器、交流接觸器。 按主觸頭的極數(shù)又可分為： 單極、雙極、三極、四極 和 五極 等幾種。 直流接觸器一般為單極或雙極；交流接觸器大多為三極，四極多用于雙回路控制，五極用于多速電動(dòng)機(jī)控制或者自動(dòng)式自耦減壓起動(dòng)器中。,2

10、.3.1 接觸器的主要技術(shù)數(shù)據(jù),額定電壓 主觸點(diǎn)上的額定電壓 額定電流 主觸點(diǎn)的額定電流 線圈的額定電壓,接觸器的主要技術(shù)數(shù)據(jù),額定操作頻率 額定操作頻率指每小時(shí)接通次數(shù)?，F(xiàn)代生產(chǎn)的接觸器，允許接通次數(shù)為150-1500次/h。 電壽命和機(jī)械壽命 電壽命是指接觸器的主觸點(diǎn)在額定負(fù)載條件下，所允許的極限操作次數(shù)。現(xiàn)代生產(chǎn)的接觸器其電壽命可達(dá)50-100萬次， 機(jī)械壽命是指接觸器在不需修理的條件下，所能承受的無負(fù)載操作次數(shù)。機(jī)械壽命可達(dá)500-1000萬次。（106-7數(shù)量級(jí)）,接觸器的電氣符號(hào),2.3.2 交流接觸器,2.3.2 交流接觸器,交流接觸器（Alternating Current C

11、ontactor）一般有3對(duì)主觸頭，兩個(gè)動(dòng)合（常開）輔助觸頭，兩個(gè)動(dòng)斷常閉輔助觸頭。 中等容量及以下為直動(dòng)式，大容量為轉(zhuǎn)動(dòng)式。,2.3.3 直流接觸器,直流接觸器（Direct Current Contactor）是一種通用性很強(qiáng)的電器產(chǎn)品， 用途：頻繁控制電動(dòng)機(jī)外，還用于各種直流電磁系統(tǒng)中。,2.4 繼電器,定義：繼電器（Relay）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。 組成：承受機(jī)構(gòu)、中間機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分。 承受機(jī)構(gòu)反映斷電器輸入量，并傳遞給中間機(jī)構(gòu)，將它與預(yù)定的量（即整定值）進(jìn)行比較； 當(dāng)達(dá)到整定值時(shí)（過量或欠量），中間機(jī)構(gòu)就使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生輸出量，用于控制電路的開、斷。

12、 用途：繼電器通常觸點(diǎn)容量較小，接在控制電路中，主要用于反應(yīng)控制信號(hào)，是電氣控制系統(tǒng)中的信號(hào)檢測(cè)元件；而接觸器觸點(diǎn)容量較大，直接用于開、斷主電路，是電氣控制系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。,2.4.1 繼電器的特性及主要參數(shù),按輸入量的物理性質(zhì)分為： 電壓繼電器、電流繼電器、功率繼電器、時(shí)間繼電器、溫度繼電器、速度繼電器等； 按動(dòng)作原理分為： 電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動(dòng)式繼電器、熱繼電器、電子式繼電器等； 按動(dòng)作時(shí)間分為： 快速繼電器、延時(shí)繼電器、一般繼電器； 按執(zhí)行環(huán)節(jié)作用原理分為： 有觸點(diǎn)繼電器、無觸點(diǎn)繼電器；,電磁式繼電器種類很多，下面僅介紹幾種較典型的電磁式繼電器。,電流/電壓繼電器,(a)

13、欠電流繼電器符號(hào),電壓繼電器,電壓繼電器,中間繼電器（Auxiliary Relay）在結(jié)構(gòu)上是一個(gè)電壓繼電器，是用來轉(zhuǎn)換控制信號(hào)的中間元件。 它輸入的是線圈的通電斷電信號(hào)，輸入信號(hào)為觸點(diǎn)的動(dòng)作。 其觸點(diǎn)數(shù)量較多，各觸點(diǎn)的額定電流相同。 用途：放大信號(hào)，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、連鎖、轉(zhuǎn)換以及隔離用。,圖2.8 中間繼電器符號(hào),中間繼電器,2.4.3 時(shí)間繼電器,表示符號(hào),斷電延時(shí)合,2.4.5熱繼電器,定義： 熱繼電器（Thermal over-load Relay）是利用電流的熱效應(yīng)原理來工作的保護(hù)電器，它在電路中用作三相異步電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。 熱繼電器的測(cè)量元件：

14、通常用雙金屬片，它是由主動(dòng)層和被動(dòng)層組成。主要層材料采用較高膨脹系數(shù)的鐵鎳鉻合金，被動(dòng)層材料采用膨脹系數(shù)很小的鐵鎳合金。 因此，這種雙金屬片在受熱后將向膨脹系數(shù)較小的被動(dòng)層一面彎曲。,加熱方式：雙金屬片有直接、間接和復(fù)式3種。 直接加熱就是把雙金屬片當(dāng)作發(fā)熱元件，讓電流直接通過； 間接加熱是用與雙金屬片無電聯(lián)系的加熱元件產(chǎn)生的熱量來加熱； 復(fù)式加熱是直接加熱與間接加熱兩種加熱形式的結(jié)合。,2.5 其他常用電器,2.5.1低壓熔斷器 （一）定義 熔斷器（Fuse）是一種利用熔體的熔化作用而切斷電路的、最初級(jí)的保護(hù)電器，適用于交流低壓配電系統(tǒng)，作為線路的過負(fù)載及系統(tǒng)的短路保護(hù)用。,FU,輕載、起動(dòng)

15、時(shí)間短 取 1.5 ； 重載、起動(dòng)時(shí)間長、起停頻繁則取 2.5。,2.5.2低壓隔離器,定義：低壓隔離器是指在斷開位置能符合規(guī)定的隔離功能要求的低壓機(jī)械開關(guān)電器，而隔離開關(guān)的含義是在斷開位置能滿足隔離器隔離要求的開關(guān)。,HR3系列熔斷器式刀開關(guān)適用于交流50Hz、額定電壓380V和直流電壓440V、額定電流100-600A的工業(yè)企業(yè)配電網(wǎng)絡(luò)中，作為電纜、導(dǎo)線及用電設(shè)備的過負(fù)載和短路保護(hù)，以及在網(wǎng)絡(luò)正常供電的情況下不頻繁地接通和切斷電源。,低壓隔離器表示符號(hào),2.5.3 低壓斷路器,2.5.4主令電器,定義： 主令電器（Master Switch）是電氣控制系統(tǒng)中用于發(fā)送控制指令的非自動(dòng)切換的小

16、電流開關(guān)電器。在控制系統(tǒng)中用以控制電力拖動(dòng)系統(tǒng)的起動(dòng)與停止，以及改變系統(tǒng)的工作狀態(tài)，如正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。 作用： 主令電器可直接作用于控制線路，也可以通過電磁式電器間接作用。 種類： 它是一種專門發(fā)號(hào)施令的電器，故稱主令電器。主令電器應(yīng)用廣泛，種類繁多，主要有控制按鈕、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)等。,按鈕、旋鈕開關(guān),按鈕選擇,按鈕是一種用來短時(shí)接通/斷開小電流控制電路的主令電器 選擇依據(jù)：觸點(diǎn)對(duì)數(shù)、動(dòng)作要求、結(jié)構(gòu)形式、顏色、是否自帶指示燈等； 電壓等級(jí)、通流能力（1 8 A）。 啟動(dòng)按鈕 綠色 停止按鈕 紅色 緊急操作 蘑菇式按鈕,P13 2.4.4,與按鈕類似，按鈕用人按，行程開關(guān)是機(jī)械碰撞或者 擠壓,上下位置

17、,上下位置,左右位置,萬能開關(guān),一種多擋式、控制多回路的主令電器。它可用為各種配電裝置的遠(yuǎn)距離控制，也可作為電壓表、電流表的轉(zhuǎn)換開關(guān)，或作為小容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和換向之用。由于換接的線路多、用途廣，故有“萬能”之稱。,正 轉(zhuǎn),停 止,反轉(zhuǎn),第二章 基本電氣控制線路,手動(dòng)電器不受外力作用，電磁電器不通電,(單方向）,2.1 電氣設(shè)備簡(jiǎn)單的起停?？刂凭€路,2.2 多地點(diǎn)控制線路,2.3 異步電機(jī)正、反轉(zhuǎn)電氣控制線路,圖3-3 按鈕控制的異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)電路,降壓?jiǎn)?dòng),電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比， 降壓?jiǎn)?dòng)適用于電機(jī)輕載或空載啟動(dòng),異步電機(jī)“Y-”降壓起動(dòng)電氣控制線路,2.4 異步電機(jī)“

18、Y-”降壓起動(dòng)電氣控制線路,圖3-4 異步電動(dòng)機(jī)Y-降壓起動(dòng)電路,第三章：常用電器元件的選擇,3.1 按鈕 按鈕是一種用來短時(shí)接通/斷開小電流控制電路的主令電器 選擇依據(jù)：觸點(diǎn)對(duì)數(shù)、動(dòng)作要求、結(jié)構(gòu)形式、顏色、是否自帶指示燈等； 電壓等級(jí)、通流能力（1 8 A）。 啟動(dòng)按鈕 綠色 停止按鈕 紅色 緊急操作 蘑菇式按鈕,3.2 斷路器,斷路器除了斷開電路的作用外，還具有電流過載、欠壓、短路保護(hù)的作用。 斷路器類型有：框架式、塑料外殼式、限流式、手動(dòng)操作式、電動(dòng)操作式。 選擇依據(jù)：極數(shù)、額定電流、電壓類型、電壓等級(jí)、分?jǐn)嗄芰?、?dòng)作頻繁程度等。,3.3 接觸器,接觸器分兩大類: 直流接觸器、交流接觸器 選擇依據(jù)是： 主觸頭數(shù)、額定電流（I KM）、 線圈控制電壓的類型、等級(jí)等。,對(duì)電機(jī)負(fù)載： I KM I KM = Pe / （ K * Ue ） or I KM = K * Ie,其中 K = 11.4 Pe = 電機(jī)額定功率 Ue = 電機(jī)額定線電壓 Ie =