电气控制与PLC课件

继电器接触器控制系统由各种电器元件连 接而成。为了便于设计、分析以及安装维 修，绘制电气控制线路图必须采用统一规 定的图形符号和文字符号。电气控制线路 的表示方法一般有两种，即电气原理图和 电气安装接线图。电气原理图是为了便于 阅读和理解电气控制线路的工作原理；电 气安装接线图是为了便于安装和检修电气 控制设备。
中间继电器的外形及图形符号

⑵时间继电器 时间继电器是一种按时间原则动作的继电器，时 间由人设定。时间继电器按工作方式分为通电延 时继电器和断电延时继电器。断电延时是指线圈 断电，经过一段时间延时后，其触点才动作。通 电延时是指线圈通电，经过一段时间延时后，其 触点才动作。
时间继电器的种类很多，主要有空气式、电动式、 电子式等。
1.3.1 定子串电阻降压起动控制线路

定子串电阻( 电抗)降压起动是指起动时，在 电动机定子绕组上串联电阻(电抗)，起动电 流在电阻上产生电压降，使实际加到电动 机定子绕组中的电压低于额定电压，待电 动机转速上升到一定值后，再将串联电阻 (电抗)短接，使电动机在额定电压下运行。

M 3~ M 3~
⒈电气中的图形符号 ⒉电气图中的文字符号(例“R”代表电阻器；“M” 代 表电动机；“C”代表电容器 ) 3. 电气图的分类与作用 电气图包括电气原理图、电气安装图和电气接线图。 (1)电气原理图 电气原理图是根据工作原理绘制的，一般不表示电 器元件的空间位置关系，因此图中不反映电器元件 的实际安装位置和实际接线情况。原理图具有线路 简单、层次分明、易于掌握的特点。原理图一般分 为主控电路和控制电路两部分。
限位断电控制线路如图所示。这种控制线路运动 部件在电动机拖动下到达预定地点自动断电停车。 这种控制线路常使用在行车或提升设备的行程终 端保护上，以防止由于故障电动机无法停车而造 成事故。 2. 限位通电控制线路 限位通电控制线路如图1-25所示。这种控制线路运 动部件在电动机拖动下到达预定地点自动接通接 触器线圈的控制线路。

图

5 接触器、继电器
接触器、继电器是电力拖动和自动控制系统中使用 最多、涉及最广的一种低压控制电器。它们基本 工作原理相似，但使用场合不尽相同。 接触器
接触器适用于远距离频繁接通和断开交流、直流 电路。可以带动电动机，也可带动电加热器、照 明灯等电力负载。接触器按其触点通过电流的性 质不同，分为交流及直流接触器；按灭弧介质分 为空气式、油浸式、真空式等。应用最多的是空 气式电磁接触器。接触器图形符号如图所示。
2.低压电器的基本结构与特点

低压电器一般都有两个基本部分：一 是感受部分，它感受外界的信号，做 出有规律的反应。在自控电器中，感 受部分大多由电磁机构组成；在手控 电器中，感受部分通常为操作手柄。 另一个是执行部分，如触点连同灭弧 系统，它根据指令进行电路的接通或 切断。
1.2 电气的图形符号和文字符号
按钮 按钮是手动开关，通常用来短时间接通或断开小电流控 制的电路。按钮分为常开按钮、常闭按钮及常开、常闭 按钮封装在一起的复合按钮。图为按钮结构示意图及符 号。


刀开关 刀开关又称闸刀，主要用来接通或断开长期工作 设备的电源，也可以对小容量电动机(小于7.5KW) 作不频繁的直接起动。
组合开关 组合开关(又称转换开关)实质上也是一种刀开关。 只不过刀开关操作手柄是在垂直于其安装面的平 面内向上或向下转动。而组合开关的操作手柄是 在平行于其安装面的平面内向左或向右转动。组 合开关一般用于电气设备中作为非频繁地接通或 分断电路、转接电源或负载、测量三相电压及控 制小容量异步电动机的正反转和星形—三角形降 压启动用。 组合开关的图形符号如图所示。

熔断器
熔断器是一种最简单的起短路保护作用的电器。一 般是将熔体(易熔的合金制成丝、片状)放入绝缘 盒或管内而构成，使用时串入欲保护的线路中。 正常工作时熔体温升低于其熔点，若发生短路故 障时，熔体温升超过其熔点而溶化，将电路断开。 从而保护了电路和用电设备。熔断器图形、符号 如图所示。
常用的熔断器有插入式、管式、螺旋式和填料式。 选择熔断器主要根据熔断器的种类、额定电压、 熔体额定电流等。
1.3.3 自耦变压器降压起动控制线路
1.4三相鼠笼式异步电动机制动控制电路

在生产过程中，有些生产机械往往要求电动机快 速、准确地停车。但是电动机从切断电源到完全 停止转动，由于惯性的作用总要经过一段时间。 这就要求对电动机采取有效措施制动。电动机制 动分成两大类：机械制动和电气制动。 机械制动是在电动机断电后利用机械装置对其转 轴施加相反的作用力矩(制动力矩)来进行制动， 电磁抱闸是最常用方法之一。 电气制动是利用电气的方法，使电动机产生一个 与转子原来转动方向相反的力矩来进行制动。
1.3.2 电动机的Y—△降压起动控制线路
对于正常运行时电动机的额定电压等于电源的线电 压，定子绕组为三角形连接方式的交流异步电动 机，可以采用Y—△起动控制线路。线路的特点是： 在电动机起动时，定子接成Y形，等待电动机起动 完毕后，则由Y改接△。
从电工学知道，当定子绕组接成△时绕组承受的电 压为线电压。在电动机起动时，定子绕组先暂接 为Y形，则每相绕组承受线电流为△形的1/3，达 到降压限流的目的。


图




1-手柄 2-转轴 3-弹簧 4--凸轮 5-绝缘杆 6-绝缘垫板 7-动触片 8-静触片 9-接线柱

自动开关 自动开关又称低压断路器或空气开关或空气断路 器，在自动控制中有着广泛应用。它不仅可以用 来频繁地接通和断开电路以及对电动机实施控制， 而且其本身具有过载、短路及欠压、失压的保护 作用，在分断故障电流后无需更换零部件

⒈按钮互锁正、反转控制 U V W


⒉接触器互锁正、反转控制线路 ⒊双重互锁正、反转控制线路
1.2.4 顺序控制线路 ⒈ 同时启动、同时停止控制线路

⒉顺序启动、同时停止的控制线路 ⒊同时启动、顺序停止的控制线路
⒋通电延时型时间继电器控制线路 5.断电延时型时间继电器控制线路
1.2.5 行程开关控制线路 ⒈限位断电控制线路
交流接触器一般有三对主触点，两对辅助触点。主 触点可通断大电流；辅助触点供控制用，一般允 许通断较小电流。其中，电磁部分包括铁心、电 磁线圈、衔铁和返回弹簧。它的基本作用是将电 磁能转换成机械能，通过电磁力吸引衔铁带动触 点动作，实现对电路的控制。当电流比较大时， 在分断电流瞬间，触点间可能产生电弧，甚至造 成触点烧损，因此要采取灭弧措施。灭弧罩是常 用的灭弧方式之一。

图
线圈
常开触点
常闭触点
1.2 基本控制电路

控制线路的种类很多，有的看上去电路元 件繁多，结构复杂，但实际上大多数线路 都由一些基本控制线路组成。掌握这些基 本线路，可为阅读和拟定复杂电路打下基 础。
1.2.1 单向运动控制线路

自动控制系统中，电动机拖动运动部件沿着 一个方向运动，称为单向运动，这是基本 控制线路中最简单的一种。根据控制要求 不同，单向运动分为点动和长动单向运动。

(2)电气安装图
电气安装图表示各种电气设备在机械设备和电 气控制柜中的实际安装位置。它提供了电气设备 各个单元的布局和安装工作所需数据的图样，一 般电气元件应放在电气控制柜中，下图为三相鼠 笼异步电动机连续运行控制线路安装图。

(４ ) 按钮及开关 按钮及开关是用来改变控制系统工作状态的电器， 主要包括按钮、刀开关、行程开关等。

图
1.2.2 多地控制线路

在大型生产设备上，为使操作人员在不同地方 均能进行启、停操作，常要求组成多地控制线 路。电路如图所示。
1.2.3 双向(可逆)运动控பைடு நூலகம்线路
双向控制是电动机既可以正转也可以反转。对于三 相鼠笼异步电动机来说，实现正、反转控制只要 改变其电源相序，即将主回路中的三相电源任意 两相对调，电动机就将改变转动方向。常用两种 控制方式：一种是利用倒顺开关 (或组合开关 ) 改 变相序；另一种是利用接触器的主触点改变相序。 前者主要适用不需要频繁正、反转的电动机，而 后者则主要适用于需要频繁正、反转的电动机。


图

（4）速度继电器
速度继电器主要用作鼠笼型异步电动机的反接制动 控制。其图形符号如图所示。
速度继电器主要由转子、定子和触点三部分组成， 转子是圆形永久磁铁，定子是一个 空心圆环，由硅钢片叠成，并装有笼型绕组。其转 轴与电动机相连，当电动机旋转时，常开触点闭 合，当转速低于一定值时，其常开触点断开，常 闭触点闭合。一般速度继电器的动作转速为 120r/min，触点复位转速在100r/min以下。
交流接触器的选择一般根据主触点的额定电压、电 流值，辅助触点的额定电流值，吸引线圈的电压 等级等。

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继电器 继电器是根据控制信号动作的电器。它的种类繁 多，主要有：中间继电器、电流继电器、电压继 电器、时间继电器、热继电器等。其中，中间、 电流、电压继电器属于电磁式继电器。 ⑴电磁式继电器

电磁式继电器结构、工作原理与接触器相似，主要 组成有电磁和触点两部分。中间继电器的主要作 用是在电路中起信号的传递与转换作用，可以实 现多路控制，并可将小功率的控制信号转换为大 容量的触点动作。由于触点的电流比较小，因此 它不需要灭弧装置。 中间继电器的图形及符号如图所示。
⒊自动往返循环控制线路
1.3 电动机起动控制


三相鼠笼交流异步电动机在电力拖动中应用非常 广泛，它的起动方式有全电压直接起动，它是通 过开关或接触器将额定电压直接加在定子绕组上。 全电压直接起动电流很大，一般为正常电流的4~7 倍，因此常用于小容量的电动机，一般小于几千 瓦的电动机。 对于大容量的电动机，由于起动电流大，在短时 间内会使输电线路上产生很大电压降落，造成电 网电压显著下降。不但会减少电动机本身的起动 转矩，甚至不能起动，而且会使电网其它设备不 能正常工作，如使其它电动机因欠压而停车。因 此，大容量电动机起动必须采取一定的措施。
选择自动开关主要考虑额定工作电压、电流、极数 及允许切断的极限电流。极限电流至少要等于电 路的最大短路电流，以保证分断的安全可靠。自 动开关的图形及符号如图所示。

图

行程开关 行程开关又称限位开关或位置开关，主要用于检 测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向 和行程的长短。它的作用原理与按钮类似，是靠 外加机械力碰撞行程开关的顶杆，使触点接通或 断开，实现对电路控制。

图
线圈

常开延时 常闭延时 常开延时 常闭延时 闭合触点 断开触点 断开触点 闭合触点 时间继电器图形符号
（3）热继电器 热继电器是专门用来对连续运行的电动机进行过载 及断相保护，以防止电动机过热而烧毁。热继电 器的结构示意图如图所示。它由两种热膨胀系数 不同的金属片压焊而成。上层A片热膨胀系数大， 下层热膨胀系数小。当电阻丝通电加热时，因两 片金属片伸缩率不同而弯曲，使常闭触点断开， 常开触点闭合。加热用电阻丝(称为热元件)串接 在电动机定子绕组中，在电动机正常运行时，所 产生的热不会使触点动作。当电动机过载时，通 过的电流加大，经过一定时间，导致热继电器触 点动作。通常将热继电器的常闭触点串接在接触 器线圈电路中，用其切断线圈电流，使电动机主 电路失电
电气控制与PLC

第一部分：常用低压电气及其控制系统
第二部分：PLC及其控制系统

第1章 电气控制系统
电气控制实际上是继电接触器控制系 统。继电接触器控制是一门重要的控 制技术，尤其在电力拖动等领域的控 制中，应用得十分广泛。 1.1 常用低压电器 1. 低压电器的分类





低压电器的种类繁多，分类方法有很多种。 按工作方式可分为手控电器和自控电器。手控电 器是依靠外力(如人工)直接操作来进行切换的电 器，如刀开关、按钮等。自控电器是依靠指令或 物理量(如电流、电压、时间、速度等)变化而自 动动作的电器，如接触器、继电器等。 按用途可分为低压控制电器和低压保护电器。低 压控制电器主要是用于低压配电系统及动力设备 中起控制作用，如刀开关、低压断路器等。低压 保护电器主要用于低压配电系统及动力设备中起 保护作用，如熔断器、热继电器等。 按种类可分为刀开关、刀形转换开关、熔断器、 低压断路器、接触器、继电器、主令电器和自动 开关等。