电气控制基础知识.ppt

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1、可编程控制器（PLC）,第1章 电气控制基础知识,1.1 概 述1.2 常用电器分类及原理1.3 工厂常用电器1.4 工厂基本控制电路,本章主要内容：,重点:掌握继电器、接触器、按钮开关等常规控制电器的动作执行特点，由此对一般继电接触控制电路进行熟练分析和设计。难点:熟练地设计常用电路,l 工厂常用电器l 基本控制电路,返回本章首页,1.2 工厂常用电器,1.2.1 工厂常用电器分类1.2.2 工厂常用电器结构1.2.3 工厂常用电器工作原理,返回本章首页,工厂常用电器分类,（1）按适用的电压范围:低压电器和高压电器。（2）低压电器按所控制的对象:低压配电电器和低压控制电器。（3）按所起作用:

2、控制电器和保护电器。（4）按动作性质:自动控制电器和非自动控制电器。（5）按与控制器连接方式:输入电器、输出电器或 输入输出电器,1.2.2 结构及工作原理,（1）按钮 按钮是手动控制电器的一种，用来发出信号和接通或断开控制电路。图1-1是按钮的结构示意图和图文符号，图（a）中1、2是动断（常闭）触点，3，4是动合（常开）触点，5是复位弹簧，6是按钮帽。图（b）为图文符号。,（a）结构示意,（b）图文符号,图1-1 按钮,1.2.2 结构及工作原理(续),（2）接触器结构及工作原理 接触器是利用电磁吸力的原理工作的，主要由电磁机构和触头系统组成。电磁机构通常包括吸引线圈、铁心和衔铁三部分。图1

3、-2为接触器的结构示意图与图文符号，（a）图中，1、2，3、4是静触点，5、6是动触点，7、8是吸引线圈，9、10分别是动、静铁心，11是弹簧。（b）图中，1、2之间是常闭触点，3、4之间是常开触点，7、8之间是线圈。,（a）结构示意 图,（b）图文符号,图1-2 接触器,接触器部件:电磁铁,根据吸引线圈通电电流的性质分类，电磁铁分为直流电磁铁和交流电磁铁。通常采用短路环来解决交流电磁铁的振动问题。短路环的示意图如图1-3所示，其中1为短路环，2为铁心。短路环起到磁通分相的作用，把极面上的交变磁通分成两个交变磁通，并且使这两个磁通之间产生相位差，那么它们所产生的吸力间也有一个相位差，这样，两部

4、分吸力就不会同时达到零值，当然合成后的吸力就不会有零值的时刻，如果使合成后的吸力在任一时刻都大于弹簧拉力，就消除了振动。,接触器部件:短路环,图1-3短路环,接触器部件:灭弧罩,常用的灭弧方法有：拉长电弧、冷却电弧和将电弧分段。对于电弧较弱的接触器，只采用灭弧罩即可。电弧较强的接触器，常采用灭弧栅熄弧。图1-4是灭弧栅的机构图。图中1是灭弧室，2和5分别为动、静触点，3 为金属栅片，4为电弧。灭弧栅是数片钢片制成的栅状装置，当触点断开发生电弧时，电弧进入栅片内，被分割为数段，迅速熄灭。,接触器部件:灭弧罩,图1.4灭弧栅,返回本节,1.3工厂常用电器,本节主要介绍：手动电器:刀开关、按钮、万能

5、转换开关自动电器：接触器、继电器、各类传感器、自动空气开关、软启动器、变频器,手动电器,什么是手动控制电器?任何设备都需要操纵者给予一定的指令，才能完成规定的控制。手动控制电器是自动控制设备中不可缺少的器件，常用的有刀开关、按钮、转换开关、行程开关等。,手动电器1:万能转换开关,万能转换开关是一种多档式、控制多回路的手动电器。图1-5是LW6型万能转换开关的图形符号和触点合断表。图形符号中有6 个回路，3个挡位连线下有黑点“”的，表示这条电路是接通的。在触点合断表中用“”表示被接通的电路，空格表示转换开关在该位置时此路是断开的。,图1-5万能转换开关,手动电器2:按钮,按钮通常又称为控制按钮，

6、在控制电路发出手动指令远距离控制其他电器或直接用来转换信号和电器连锁电器等。工作原理：当按下时，先断开常闭，再接通常开；释放时，先断开常开，再接通常闭。特 点：没有进线与出线之分,手动电器2：按钮,图1-6 控制按钮,手动电器3：刀开关,刀开关主要用来手动接通或断开交、直流电路，也可用于不频繁动作的负载。刀开关分为：单极、双极和三极,图1-7 刀开关,2.自动控制电器,什么是自动控制电器？（1）接触器（2）继电器（3）各类传感器（4）自动空气开关（5）软启动器（6）变频器,自动电器：继电器,继电器的作用:放大中间信号分时动作控制单一信号转换为多个信号系统继电保护电气设备保护,自动电器：继电器（

7、续）,继电器的分类：按动作原理：电磁式、感应式、电动式、电子式和热电式；按功能：电压、电流、时间、速度、中间、信号、相序；按电流种类：交流继电器和直流继电器；按使用范围：控制继电器、保护继电器、通信继电器和安全继电器；常用继电器以电磁式为主。电磁式继电器工作原理：没有主触头，原理与接触器同：电磁式继电器根据外来信号（电压或电流），利用电磁原理使衔铁产生闭合动作，从而带动触点动作，使控制电路接通或断开。,自动器件：继电器（续）,自动电器：继电器（续）,电压继电器：线圈匝多、线细，有过压和欠压继电器之分。电流继电器：线圈匝少、线粗，有过流和欠流继电器之分。中间继电器：实质就是电压继电器，作用：1.

8、放大；2.增加触头。时间继电器：作用：产生延时，有通电延时和断电延时之分。热继电器资料：采用双金属片机构，当电流过大时，双金属片,通电延时线圈,1.通电延时闭合，断电瞬时断开的常开触头。2.通电瞬时闭合，断电延时断开的常开触头。3.通电延时断开，断电瞬时闭合的常闭触头。4.通电瞬时断开，断电延时闭合的常闭触头。,断电延时线圈,时间继电器介绍,自动器件：传感器,什么是传感器？作用：信息采集；信息转换；信息传递传感器标准信号：0-10VDC；0-20mA 或 0-5VDC；4-20mA 或 1/0信号传感器分类方法：输入信号；工作原理；输出信号；有源与无源；单双向等等。工业常用传感器：接近开关、行

9、程开关、光电开关等,（续）传感器：电感式接近开关,电感式接近开关用于检测金属，最大检测距离80mm。注意：不同的规格检测距离也不同，因而对于不同的场所要求，采用相同型号的电感式传感其技术规格也不尽相同。输出特性:开关量 常用作限位,（续）传感器：电容式接近开关,电容式接近开关用于检测非金属、金属和液体，最大检测距离30mm。输出特性:开关量如右图：电容式接近开关检测下料器的物位，当没料时进行报警或延时停机。,（续）传感器：磁性接近开关,磁性开关主要利用磁电效应进行检测的磁性开关的分类：按工作原理：干簧管型、霍尔型的、磁敏性电阻型和磁敏二极管；工作极性：无极性和有极性；检测对象：磁性物体典型应用

10、场所：气动、液压、气缸和活塞的位置测定。,（续）传感器：磁性接近开关,（续）传感器：光电开关,利用光电效应原理来检测物体的开关；光电开关可以检测透明体与不透明体；检测距离：0.5mm几十米光电开关按检测方式与结构分为：漫射型、对射型、镜面反射型和光纤型等。光电开关：主要用于物体检测、产品计数、缺陷检测、装配质量检测、安全保护等。光电开关用于产品计数动画。,（续）传感器：光电开关,纸箱标签检测 漫射型光电开关应用,PCB板定位孔检测 反射型光电开关应用,（续）传感器：光电开关,IC上印字检测 光纤型光电开关应用,产品计数 对射型光电开关应用,传感器：行程开关,行程开关定义：用于检测工作机械的位置

11、，反馈位置信息以控制其运行方向或行程长短的电器行程开关又称为限位开关或终点开关行程开关的分类：按接点结构分：机械式、电子式（接近开关）、通常称机械式为行程开关按结构分：直动式（LX1、JLXK1）、滚轮式（LX2、JLXK2）和微动式（LX2-11、JLXK1-11）,（续）传感器：行程开关,（续）传感器：行程开关,自动器件：自动空气开关,自动空气开关也称为低压断路器。作用：接通和分断负载电路，例接通与分断电路控制不频繁起动的的电动机功能：起到闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器作用工作原理：P14分类：框架式（2000A以上）、塑壳式（160A-630A）、高分断、小型断

12、路器,自动器件：自动空气开关,自动器件：软启动器,软件启动器（Soft Starter）是一种用于电动启动时降低启动电压保护电机的电子装置。它实际上是一个晶闸管交流调压器。改变晶闸管的触发角，就可调节晶闸管调压电路的输出电压。在整个起动过程中，软起动器的输出是一个平滑的升压过程（且可具有限流功能），直到晶闸管全导通，电机在额定电压下工作。主要功能：软启动、软停车、综合保护、数码显示、故障报警、直流控制。工作原理：在电源与被控电机之间接入三相反并联晶闸管，通过晶闸管的通断来控制输出到电机的电压，实现降压不变频启动。工作场所：风机、水泵或其他轻负载的启动。,自动器件：软件启动器,SIRIUS RW

13、40,SINOCO,ABB,自动器件：变频器,变频器是利用电力半导体的通断作用将工频电源变换为各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。其主要过程：交直交方式内部组成：整流电路、中间直流环节、逆变和控制。作用：恒压控制或恒流控制,自动器件：变频器,你会吗?,将下列器件按不同的要求分类:接触器（不带辅助触点）、按钮、变频器、软启动器、指示灯、光电开关、万能转换开关、框架式断路器、电流继电器、时间继电器、电容开关思考问题：最佳方案,1.4 工厂基本控制电路,主要内容学习电气识图掌握工厂常用基本电路你会吗?电路图,电气识图,本节主要内容：控制线路中电器和元件的图形符号和文字符号；电气系统图；电

14、气原理图电气布置图电气接线图!注意：篇幅虽然小，但内容重要，对看图及分析意义 重大。绘制电路图规定。虽然是绘制规定，但若不懂这些规定，将无从读图，更不用说分析。,一、文字符号与图形符号,控制系统的组成：控制系统主要由电器元件和导线按一定的要求连接而成。常用控制电器：各种继电器、接触器、按钮、开关及其它电器，电动机也是控制系统的一部分。电气图：设计者为了便于生产制造、安装调试、维护保养一般会将控制系统中的电气元件和连接方式用一定的图形符号和文字符号表示，用于描述控制系统的组成及原理，这种图形称这电气图。图形符号和文字符号：符合GB4728.1-13和GB7159-87的标准。,（续）一、文字符号

15、与图形符号,文字符号：以文字的形式标注电路中的器件、设备等符号称为文字符号。文字符号作用：编制技术文件、标注电气设备元件文字符号类别：基本文字符号、辅助文字符号图形符号：以图形方式标注电路的器件、设备等符号称为图形符号。前面在介绍器件时对文字与图形符号介绍过。,二、系统图,系统图定义：（例大禹阀门系统图）又称为系统框图，用于表示系统、分系统、成套装置或设备等基本组成的作用及其关系。,三、电气原理图,用于表示电路、设备或成套装置的全部基本组成和连接关系。原理图的组成：主电路与控制电路主电路：电气控制线路中强电流通过的部分。主要组成：空气开关、接触器主触点、热继电器、熔断器、负载设备。控制电路：主

16、要完成主电路的接通、断开和报警等控制功能的电路。主要包括：控制按钮、中继、接触器线圈及辅助触点、热继电器辅助触点及报警指示装置等。,四、电气布置图,电气布置图 描述电气系统中各元件、材料、设备的分布状态的图形。电气布置的注意事项：大、重下，发热上；强弱分，弱屏蔽；相似相邻 维护空间留 实例1：,五、电气接线图,电气接线图 描述电气系统各电器设备安装、配线的实际情况的图形。接线图内容 项目相对位置、项目代号、端子号、导线号、导线类型、导线截面积、屏蔽和导线绞合方式等。实例：如下,图1.11接线图,返回本节,基本电路,点动及连续运行电路异动控制电路正反转控制电路自动循环运行电路降压起动电路,返回本

17、章首页,一、点动及连续运行电路,用途与功能：试车、调试时用；按动按钮电机运行，松开按钮电机停车。原理分析：线圈有电，触头改变状态；线圈失电触头恢复原状。起、停和运行都需操作者参与。保护措施：主、控制电路短路保护。,点动控制线路：点一下，动一下。,点动线路,（续）一、点动及连续运行电路,用途与功能：远距离控制和保护异步电动机。原理分析：起、停需操作者参与，运行时则不需要参与。保护措施：失欠压、过载、短路保护。（注意：自锁触头的2个作用）,连续线路,连续运行控制线路：点一下，连续运行。,二、异动控制电路,用途与功能：在两个或以上对同一台异步电动机进行连续（起动、停止）控制。注意：控制线路的画法。接

18、线要点：起动按钮并联；停止按钮串联。,控制线路,主电路,两个地点（用两个颜色表示）,(续)二、异动控制电路的改进,书上图1-3-3未能标出两个地点之间的接线，如若按照“起动按钮并联，停止按钮串联”接线，则有两种接线方式，分别需要“3条连接线”和“4条连接线”，其中以3条连接线为较好，示出如下：,3条连接线要领：从起停按钮接线处引线可节省一条线。,4条连接线,三、正反转控制互锁控制,反转的实现：改变相序，任意两线对调。由两个接触器实现。互锁的含义：就是互相“锁住”对方，不让对方同时处于工作状态。一方处于工作时，另一方就被“锁住”不能再处于工作状态，除非处于工作状态的一方停止工作。互锁目的：避免同

19、时工作，避免短路。互锁形式：电气、机械和多重互锁。,（续）三、正反转控制电气互锁,电气互锁,方法：将接触器的常闭辅触头串接到被互锁的另一个接触器的线圈回路中。特点：直接按下反转按钮不能进入反转，但相对较可靠。,因为：接触器通断时，主触头若被电弧烧粘住，则其常闭辅触头不能闭合，即使按下另外一个接触器控制按钮也不能使其通电工作相对较可靠。,（续）三、正反转控制机械互锁,机械互锁,方法：将按钮的常闭辅触头串接到被互锁的另一个接触器的线圈回路中。特点：可直接按下按钮进入反转，但相对较不可靠。因为：接触器通断时，主触头若被电弧烧粘住，虽然故障接触器线圈不通电，但却仍使主电路接通。若另一接触器线圈通电工作

20、，则造成短路。,另一种互锁,（续）三、正反转控制多重互锁,多重互锁,电气互锁较可靠，但不能直接反向起动（需先停车后才能反向起动）；机械互锁虽能直接反向起动，但却不太可靠，因此将电气互锁和机械互锁组合在一起则成为多重互锁。特点：既可直接反向，又较可靠（主触头粘连时也能起到互锁作用）。注意：主令控制器互锁，应采用多重互锁（避免主令触头故障使互锁失效）。,主令控制器互锁,KA零压保护,四、自动循环控制,在实际生产中，常常要求生产机械的运动部件能实现自动往返。因为有行程限制，所以常用行程开关做控制元件来控制电动机的正反转。下图为电动机往返运行的可逆旋转控制电路。图中KM1、KM2分别为电动机正、反转接

21、触器，SQ1为反向转正向行程开关，SQ2为正向转反向行程开关，SQ3、SQ4分别为正向、反向极限保护用限位开关。,（续）四、自动循环控制,五、降压启动,降压起动目的：电动机起动时，Ist大，线压降大 影响其它设备正常工作，要降压。降压起动目的是减小起动电流（不是减小起动转矩）。降压起动常用方法：1.Y/降压起动；2.自耦变压器降压起动；3.转子串电阻起动（不讲）4.软启动器法;5.变频启动法 此外，还有：定子串阻抗、延边三角形降压起动等（不讲）。选用什么方法，主要看使用场合不同。,(续)五、降压启动:Y-,Y/降压起动：使用场合：轻载、空载 起动。只能带小于1/3的额定负载转矩起动。换接方法：

22、根据“时间原则”，用时间继电器换接。保护分析：过载、短路、失压。,起动过程分析：合上QS，按下起动按钮SB2.。,SB2,SB1,二.,Y/降压起动：使用场合：轻载、空载 起动。只能带小于1/3的额定负载转矩起动。换接方法：根据“时间原则”，用时间继电器换接。保护分析：过载、短路、失压。,起动过程分析：合上QS，按下起动按钮SB2.。,SB2,SB1,二.,五、降压启动:Y-,Y/降压起动：使用场合：轻载、空载 起动。只能带小于1/3的额定负载转矩起动。换接方法：根据“时间原则”，用时间继电器换接。保护分析：过载、短路、失压。,起动过程分析：合上QS，按下起动按钮SB2.。,开始延时,延时6秒

23、到,延时6秒到,延时6秒到,起动结束,SB2,SB1,(续)五、降压启动:Y-,五、降压启动:自耦变压器起动,使用场合：轻载、半载 起动。可带1/k2的额定负载转矩起动（k为自耦变压器的变比）。换接方法：根据“时间原则”，用时间继电器换接。,起动过程：分析：合上QS，按下起动按钮SB2.。保护分析：过载、短路、失压。,SB2,SB1,三.,五、降压启动:自耦变压器起动,使用场合：轻载、半载 起动。可带1/k2的额定负载转矩起动（k为自耦变压器的变比）。换接方法：根据“时间原则”，用时间继电器换接。,起动过程：分析：合上QS，按下起动按钮SB2.。保护分析：过载、短路、失压。,三.,五、降压启动

24、:自耦变压器起动,使用场合：轻载、半载 起动。可带1/k2的额定负载转矩起动（k为自耦变压器的变比）。换接方法：根据“时间原则”，用时间继电器换接。,起动过程：分析：合上QS，按下起动按钮SB2.。保护分析：过载、短路、失压。,开始起动延时,延时6秒到,延时6秒到,延时6秒到,准备切换,起动结束,SB2,SB1,三.,五、降压启动:软起动,软启动主要用于电机的降压启动、停车、限流与保护。应用场所：水泵、风机及瞬时重负载软启动器应用举例。ABB软启动器接线图；西诺克软启动器一拖二接线图；eSTAR 软启动器工作原理；西门子软启动器一拖四接线图,五、降压启动:变频启动,变频器主要用于电机的启动、运行、调速、停车、限流与保护。应用场所：水泵、风机及各种负载变频器应用举例。西门子变频器应用三菱FR-500接线图,本章小结,主要内容：有三个方面。即，常用电器、控制线路图示法和控制线路图分析。掌握常用电器的“作用原理”及其相关“概念”；掌握控制线路图示法的“基本概念”和“规定”；掌握控制线路图的分析方法，能够分析“起动”、“制动”和其它“自动控制”线路的“工作过程”及“保护措施”；懂得各线路所能“完成的功能”。,