第1章 工厂电气控制基础
第1章 电气控制基础
熔断器的型号意义
熔断器的图形符号和文字符号
1.2.3 主令电器
控制系统中，主令电器是一种发布电气控制指 令的电器。它直接或通过电磁式电器间接作用 于控制电路。常用来控制电力拖动系统中电动 机的起动、停车、调速及制动等。 常用的主令电器有：控制按钮、行程开关、接 近开关、万能转换开关、主令控制器等。
刀开关的型号及含义
刀开关的图形和文字符号
2.低压断路器
低压断路器俗称自动空气开关，是低压配电网中的 主要开关电器之一，它不仅可以接通和分断正常负 载电流、电动机工作电流和过载电流，而且可以接 通和分断短路电流。
低压断路器实物图
（1）低压断路器的结构和工作原理 主要由触点系统、灭弧 系统、各种脱扣器和开 关机构等组成。 脱扣器包括过电流脱扣 器、失压（欠压）脱扣 器、热脱扣器、分励脱 扣器和自由脱扣结构。
（2）触点的结构形式
3.电弧的产生和灭弧方法
电弧是触点间气体在强电场作用下产生的放电现 象。 当动静触点在通电状态下分开的瞬间，动静触 点的间隙很小,于是在触点间形成很强的电场 (E=U/S,其中S为间隙）。在高热和强电场作用下， 金属内部的自由电子从阴极表面电离出来，向阳极 加速移动，这些自由电子在运动中撞击中性气体分 子，使它们产生正离子和电子。于是，在触点间隙 产生大量的带电粒子，使气体导电，形成了炽热的 电子流，绝缘的气体变成了导体。电路通过这个游 离区时消耗的电能转换为热能和光能，发出光和热 的效应，产生高温并发出强光，即电弧。
2．直流接触器
直流接触器结构:由电磁机构、触点系统和灭 弧装置等部分组成。
1－铁芯 2－线圈 3－衔铁 4－静触点 5－动触点 6－辅助触点 7、8－接线柱 9－反作用弹簧 10－底板
第1章工厂电气控制基础
0
x1 x2 x
图 1-4 继电器特性曲线
• K=x1/x2称为继电器的返回系数
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继电器-电压继电器
1）电压继电器
• 触点的动作和线圈的动作电压大小有关的继电器叫电压继电器，
它用于电力拖动系统的电压保护和控制，使用时电压继电器的 线圈与负载并联。
特点 •
其线圈的匝数多而线径细。
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继电器-分类
• 按动作原理，继电器可以分 电磁式、 感应式、 电子式、 热效应式、 气动式、 电动式等； • 按动作时间，继电器可以分 瞬时动作和延时动作（也叫时间继电器）等；
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继电器-分类
• 按输入量的物理性质，继电器可以分为电压、电 流、速度、时间、温度、压力、热继电器等。
可编程序控制器 原理及应用
作者：吴中俊 黄永红 主讲教师：王禹桥 中国矿业大学机电工程学院
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参考文献: [1] 张万忠.可编程控制器应用技术.北京：化学工业出版
社，2001.12 [2] 于庆广.可编程控制器原理及系统设计.北京：清华大
学出版社.2004 [3] 廖常初. PLC 编程及应用机械工业出版社、 2002 年 9
接近开关按其工作原理分：有高频振荡型、电容型、感 应电桥型、永久磁铁型、霍尔效应型等，其中高频振 荡型最为常用
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（二）接近开关 光电开关
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五、熔断器 • 熔断器是一种结构简单、使用方便、价 格低廉的保护电器。常作为电路或用电 设备的严重过载和短路保护，主要用作 短路保护。 • 熔断器的熔体串联在被保护电路中
220V。
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接触器的主要技术参数-额定电流
第一章 现代工厂电气控制
第一节 电器的功能、分类与工作原理
一、电器的功能 手动或自动地接通、断开电路。
二、电器的分类
1、按工作电压等级分类 （1）高压电器 （2）低压电器
2、按动作原理分类 （1）手动电器 （2）自动电器
3、按用途分类
（1）控制电器 （2）配电电器 （3）主令电器 （4）保护电器 （5）执行电器
带弹簧储能功能，旋 转操作，多层结构的刀 式开关。 （2）主要参数： 额定电流：
10A、25A、60A； 极数： 1、2、3、4；
额定电压： 380V
组合开关结构示意图
实例
HZ10系列组合开关
刀开关和组合开关电气图形符号及文字符号
二、按钮
按钮是一种手动操作接通或断开控制电路的主 令电器。 它主要控制接触器和继电器，也可作为电 路中的电气联锁。
4 5
6 (b)
RT18系列
电路符号
FU
选择
熔断器的选择主要包括熔断器类 型、额定电压、熔断器额定电流和熔 体额定电流的确定。
熔断器的类型主要由电控系统整体 设计确定。
熔断器的额定电压应大于或等于实 际电路的工作电压。
熔断器的额定电流应大于或等于所 装熔体的额定电流。
熔体额定电流 I fN的确定：
（2）输入信号不同。继电器的输入信号可以是各种 物理量，如电压、电流、时间、压力、速度等，而接 触器的输入量只有电压。
A、 中间继电器 （1）用途（功能）：
增加控制点数或信号放大。 （2）分类：
交流、直流（电子电路常用）。 （3）结构及原理：
电磁结构（电压线圈）+触头系统
（4）主要参数： 触点形式、 触点个数、 吸引线圈的电压等级。
1.1主电路中常用的低压电器-工厂电气控制
• 工作原理 • 主触头闭合后，自由脱扣机构将主触头锁在合闸位置上。过 电流脱扣器线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压 脱扣器线圈与电源并联。电路短路或严重过载时，过电流脱 扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触头断开主电路; 电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片弯曲变形， 顶动自由脱扣机构动作;电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔 铁释放，也使自由脱扣机构动作;分励脱扣器则用作远距离 分断电路。
结论：a直流电压线圈在衔铁闭合前后吸力变化很大； b直流电压线圈中的电流在衔铁闭合前后不变化。
交流电压线圈的吸力特性 当频率、匝数和电压都为常数时，磁通为常数时：F为常数
结论： a.交流电压线圈在衔铁闭合前后吸力几乎不变化（如考虑漏磁通， 随δ的减少略有增加）。 b.交流电压线圈中的电流在衔铁闭合前后随气隙δ 的减小而减小。
分类：单相双极和三相三极两种。
3.负荷开关 (2)封闭式负荷开关（铁壳开关） 作用：手动通断电路及短路保护。
1. 4 组合开关 • 用途:作电源引入开关，也可用于5．5KW以下电动机的直接起动、停止、 反转和调速控制. • 外形及结构:见图 • 说明:内部有三对静触头，分别用绝缘板相隔，附有接线桩。三个动触头 相互绝缘，与各自的静触头相对应，套在共同的绝缘杆上，绝缘杆装有 操作手柄，转动手柄，即可完成三组触头之间的开合或切换。开关内装 有速断弹簧，以提高触头的分断速度。
3．按工作原理
1）电磁式电器：电磁机构控制电器动作（如交 直流接触器，电磁式继电器等） 2）非电量控制电器：非电磁式控制电器动作 （机械开关）
Байду номын сангаас 1.2电磁式低压电器的基础知识
电磁式电器主要由感测和执行两部分组成。 感测部分（电磁机构）：接受外界输入的信号， 使执行部分动作，实现控制的目的。 电磁机构：通过电磁感应原理将电能转化成机械 能。 电磁机构输入的电信号：电压、电流
工厂电气控制技术第一章的习题参考答案
第一章继电接触逻辑控制基础习题参考答案一、何谓电磁式电器的吸力特性与反力特性？为什么两者配合应尽量靠近？解：与气隙δ（衔铁与静铁心之间空气间吸力特性是指电磁机构在吸动过程中，电磁吸力Fat隙）的变化关系曲线。
反力特性是指电磁机构在吸动过程中，反作用力（包括弹簧力、衔铁自身重力、摩擦阻力）Fr与气隙δ的变化关系曲线。
为了使电磁机构能正常工作，其吸力特性与反力特性配合必须得当。
在吸合过程中，其吸力特性位于反力特性上方，保证可靠吸合；若衔铁不能吸合，或衔铁频繁动作，除了设备无法正常工作外，交流电磁线圈很可能因电流过大而烧毁。
在释放过程中，吸力特性位于反力特性下方。
保证可靠释放。
二、单相交流电磁铁短路环断裂或脱落后，工作中会出现什么故障？为什么？解：电磁铁的吸引线圈通电时，会出现衔铁发出振动或较大的噪声。
这时因为，当流过吸引线圈的单相交流电流减小时，会使吸力下降，当吸力小于反力时，衔铁与静铁心释放。
当流过吸引线圈的单相交流电流增大时，会使吸力上升，当吸力大于反力时，衔铁与静铁心吸合。
如此周而复始引起振动或较大的噪声。
三、触头设计成双断口桥式结构的原因是什么？解：触头设计成桥式双断口触点是为了提供灭弧能力。
将电弧分成两段，以提高电弧的起弧电压；同时利用两段电弧的相互排斥的电磁力将电弧向外侧拉长，以增大电弧与冷空气的接触面，迅速散热而灭弧。
见教材第7页的图1-6所示。
四、交流接触器在衔铁吸合前线圈中为什么会产生很大的电流？解：交流接触器的线圈是可等效为一个电感和电阻串联，铁心越大，电感量越大。
则感抗越大。
在吸合前,由于铁心与衔铁不吸合，磁阻很大,电感量就小，阻抗就小，所以电流大。
当铁心和衔铁吸合后，磁阻小，电感量增大，感抗增大，所以电流小。
直流接触器通的是直流电流，电感在直流电流下近似于短路。
线圈的直流电阻很大，电流变化不大。
五、从结构、性能及故障形式等方面说明交流接触器与直流接触器的主要区别是什么？解：结构方面：两者的组成部分一样。
工厂电气控制基础
工厂电气控制基础介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步第1章工厂电气控制初步章1.1工厂常用电器1.2基本控制电路1.3控制系统实例介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步本章主要内容:本章主要内容:工厂常用电器基本控制电路控制系统实例核心是掌握继电器,接触器,核心是掌握继电器,接触器,按钮开关等常规控制电器的动作执行特点,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.电接触控制电路进行熟练分析和设计.返回本章首页介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步1.1工厂常用电器1.1.11.1.21.1.3工厂电器基本知识工厂常用电器电气图形返回本章首页介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步1.1.1工厂电器基本知识1.分类(1)按适用的电压范围分类)分为低压电器和高压电器.分为低压电器和高压电器.(2)低压电器按所控制的对象分类)根据其控制的对象分为低压配电电器和低压控制电器.根据其控制的对象分为低压配电电器和低压控制电器.(3)按所起作用分类)依据电器所起的作用可分为控制电器和保护电器.依据电器所起的作用可分为控制电器和保护电器.(4)按动作性质分类)依据电器的动作性质可分为自动控制电器和非自动控制电器.介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步2.结构及工作原理下面分别以控制按钮和接触器为例介绍手动电器和自动电器的结构和工作原理.和自动电器的结构和工作原理.(1)按钮)按钮是手动控制电器的一种,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.通或断开控制电路.图1.1是按钮的结构示意图和是按钮的结构示意图和图文符号,是动断(图文符号,图(a)中1,2是动断(常闭)触点,),是动断常闭)触点,3,4是动合(常开)触点,5是复位弹簧,6是按是动合(是复位弹簧,是按,是动合常开)触点,是复位弹簧钮帽.钮帽.图(b)为图文符号.)为图文符号.介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步651324SB31SB42(a)结构示意图1.1按钮(b)图文符号介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步(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,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,铁心和和触头系统组成.电磁机构通常包括吸引线圈,衔铁三部分.为接触器的结构示意图与图文符号,衔铁三部分.图1.2为接触器的结构示意图与图文符号,为接触器的结构示意图与图文符号是静触点,,是动触点是动触点,,(a)图中,1,2,3,4是静触点,5,6是动触点,7,8)图中,,,,是静触点是吸引线圈,,分别是动静铁心,是弹簧分别是动,是弹簧.是吸引线圈,9,10分别是动,静铁心,11是弹簧.(b))图中,,之间是常闭触点之间是常闭触点,,之间是常开触点之间是常开触点,,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.之间是线圈.之间是线圈介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步107733462KM842KM8951111KM(a)结构示意图1.2接触器(b)图文符号介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步电磁铁特点根据吸引线圈通电电流的性质分类,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.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为短路所示,的振动问题.短路环的示意图如图所示,其中为短路为铁心.环,2为铁心.短路环起到磁通分相的作用,把极面上的为铁心短路环起到磁通分相的作用,交变磁通分成两个交变磁通,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,生相位差,那么它们所产生的吸力间也有一个相位差,这样,两部分吸力就不会同时达到零值,这样,两部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,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.时刻都大于弹簧拉力,就消除了振动.介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步12图1.3短路环介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步灭弧常用的灭弧方法有:拉长电弧,冷却电弧和将电弧分段.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.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.的接触器,常采用灭弧栅熄弧.是灭弧栅的机构图.是灭弧栅的机构图图中1是灭弧室是灭弧室,和分别为动静触点,为金属栅片,分别为动,图中是灭弧室,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,当触点断为电弧.为电弧灭弧栅是数片钢片制成的栅状装置,开发生电弧时,电弧进入栅片内,被分割为数段,开发生电弧时,电弧进入栅片内,被分割为数段,迅速熄灭.熄灭.介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步3425图1.4灭弧栅返回本节介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步1.1.2工厂常用电器1.手动控制电器手动控制电器任何设备都需要操纵者给予一定的指令,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的控制.常用的有刀开关,按钮,转换开关,行程开关等.件,常用的有刀开关,按钮,转换开关,行程开关等.型万能转换开关的图形符号和触点合断表.图1.5是LW6型万能转换开关的图形符号和触点合断表.是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,个挡位连线下有黑点个挡位连线下有黑点"的图形符号中有个回路,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"某"表示被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,接通的电路,空格表示转换开关在该位置时此路是断开的.介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步触点号Ⅰ某Ⅱ某某Ⅲ某某123456123456某某某某某某某某图1.5万能转换开关介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步2.自动控制电器(1)接触器)(2)中间继电器)(3)时间继电器)(4)热继电器)(5)速度继电器)介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步图1.6为空气阻尼式通电延时型时间继电器的结构为空气阻尼式通电延时型时间继电器的结构示意图和图文符号.示意图和图文符号.它是利用空气阻尼的原理来获得延时的.主要由电磁系统,获得延时的.主要由电磁系统,气室及触点系统组成.组成.工作原理:在图1.6(a)中当线圈通电时,电通电时,工作原理:在图()中当线圈11通电时磁力克服弹簧14的反作用拉力而迅速将衔铁向上磁力克服弹簧的反作用拉力而迅速将衔铁向上吸合,衔铁13带动杠杆立即使1,常闭触点分带动杠杆15立即使吸合,衔铁带动杠杆立即使,2常闭触点分常开触点闭合.断,3,4常开触点闭合.,常开触点闭合介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步111213148109349KT107KT117561620222322181915275KT86(a)结构示意图1.6(b)图文符号空气阻尼通电延时型时间继电器介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步热继电器的测量元件通常采用双金属片,热继电器的测量元件通常采用双金属片,由两种具有不同线膨胀系数的金属碾压而成.同线膨胀系数的金属碾压而成.主动层采用膨胀系数较高的铁镍铬合金,被动层采用膨胀系数很小的铁镍合金.高的铁镍铬合金,被动层采用膨胀系数很小的铁镍合金.当双金属片受热后将向被动层方向弯曲,当弯曲到一定当双金属片受热后将向被动层方向弯曲,程度时,通过动作机构使触点动作.如图1.7所示所示,程度时,通过动作机构使触点动作.如图所示,(a))图是热继电器的结构中感受部分的示意图,图是热继电器的结构中感受部分的示意图,(b)图为图)文符号.文符号.在图1-7()中发热元件2通电发热后主双金属片1受通电发热后,在图(a)中发热元件通电发热后,主双金属片受热向左弯曲,推动导板3向左推动执行机构发生一定的运热向左弯曲,推动导板向左推动执行机构发生一定的运电流越大,执行机构的运动幅度也越大.动.电流越大,执行机构的运动幅度也越大.当电流大到一定程度时,执行机构发生跃变,到一定程度时,执行机构发生跃变,即触点发生动作从而切断主电路.而切断主电路.介绍基础的工业用电的电气控制第1章工厂电气控制初步KRKRKR23(a)感受部分结构示意图1.7(b)图文符号热继电器。
工厂电气控制初步培训教材ppt
1.1.1 1.1.2 1.1.3
工厂电器基本知识 工厂常用电器 电气图形
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1.1.1 工厂电器基本知识
1. 分类 （1）按适用的电压范围分类 分为低压电器和高压电器。
（2）低压电器按所控制的对象分类
根据其控制的对象分为低压配电电器和低压控制 电器。
（3）按所起作用分类 依据电器所起的作用可分为控制电器和保护电器。
1
3
4
2
5
图1.4 灭弧栅
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1.1.2 工厂常用电器
1. 手动控制电器
2. 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。
3. 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。
速度继电器用来感受转速。它的感受部分主要 包括转子和定子两大部分，执行机构是触头系 统。当被控电机转动时，带动继电器转子以同 样速度旋转而产生电磁转矩，使定子克服外界 反作用力转动一定角度，转速越高角度越大。 当转速高于设定值时，速度继电器的触点发生 动作，当速度小于这一设定值时，触点又复原。 速度继电器常用于电机的降压起动和反接制动， 其图文符号如图1.8所示。
（4）按动作性质分类
依据电器的动作性质可分为自动控制电器和非自 动控制电器。
2. 结构及工作原理
下面分别以控制按钮和接触器为例介绍手动电 器和自动电器的结构和工作原理。
（1）按钮 按钮是手动控制电器的一种，用来发出信号和
第一章 现代工厂电气控制PPT课件
达到： 懂原理、会分析、能维护、会简单设计。
5
第一章 常用低压电器
电器的功能、分类和工作原理 常见电器
6
重点： 接触器、继电器、按钮、开关等电器元
件的结构、原理、符号和选择方法。 难点：
各种器件的认识和正确的选择、使用方法。
7
第一节 电器的功能、分类与工作原理
增加控制点数或信号放大。 （2）分类：
交流、直流（电子电路常用）。 （3）结构及原理：
电磁机构 触头系统
30
3、动作过程
~~
M 3~
线圈通电 衔铁被吸合
触点闭合
接通电源
31
实例
CDC10-40A/380V/220V
CDC10-10A/380V/220V
32
CJX2-N(LC1-D)系列
33
4、电气符号：
KM
接触器线圈
常开触点
KM
常闭触点
KM
接触器主触点－用于主电路 (流过的电流大，需加灭弧装置）
（1）所控制的线路不同。 继电器用于控制电讯线路、 仪表线路、自控装置等小电流电路及控制电路；接触 器用于控制电动机等大功率、大电流电路及主 电路。
（2）输入信号不同。继电器的输入信号可以是各种物 理量，如电压、电流、时间、压力、速度等，而接触 器的输入量只有电压。
40
A、 中间继电器 （1）用途（功能）：
装开智 置启能 式式式
10
常用电器符号
SB
SB
SB
11
SQ KM
KM
SQ KM
FU
12
13
14
三、 电磁式低压电器的基本原理 ①结构： 固定铁心，衔铁，电磁线圈（吸引线圈） 。 ②分类： 直动式，拍合式。
工厂电气控制LevelI
1.5 低压断路器
又称：自动空气开关、自动空气断路器 用于低压动力线路中。相当于刀开关、熔断器、 热继电器、欠压继电器的组合，是一种自动切断 电路故障的保护电器。 1.5.1 低压断路器的工作原理 组成：触点系统、操作机构、保护元件 主触点：由耐弧合金制成，采用灭弧栅灭弧 操作机构：用手柄或电磁机构操作通、断 故障时：自动脱扣 原理图：见P18
触点断开：接触电阻无穷大
图1.2.2 桥式触点结构型式
1.2 电磁式低压电器的基础结构
• 三、影响接触电阻的因素及其减小的方法 增加接触面积，减少接触电阻
1.2 电磁式低压电器的基础结构
• 1.2.3 电弧的产生和灭弧方法
一、灭弧的产生
在触点由闭合状态过渡到断开状态的过程中产生的
电弧：气体自持放电形式之一，是一种带电质点的
1.7 接触器
• 图1.7.1 CJ20系列交流接触器结构示意 1-动触头 2-静触头 3-衔铁 4-缓冲弹簧5-电磁线圈 6-铁心 7-垫 8-触头弹
簧 9-灭弧罩 10-触头压力弹片
4、其他部分： 原理图：P29
1.7 接触器
• 1.7.2 直流接触器
组成：触点系统、电磁机构、灭弧装置 原理图：见P30 1、触点系统： 主触点：单极、双极，采用滚动接触的指形触
电气控制-Level I
第1章 主电路中的常用低压电器
• 1.1 低压电器的作用与分类
电器定义：一种能控制电路的设备。P1 分类： 低压电器：用于交流1200V、直流1500V级以下的电路中起
通断、保护、控制或调节作用的电器产品。 高压电器：交流1200V以上、直流1500V以上 电力拖动系统组成 主电路： 由电动机、（接通、断开、控制电动机的）接触 器主触点
工厂电气控制技术第一章
2.电压.继电器 V> KV V< KV V< KV ①种类及符号: 过电压继电器 负电压继电器 零电压继电器 ②特点:a线圈并联于负载 b线圈导线细匝数多.内阻 大 QS KM KV ③接线:
E
KV
V>
ZL
注意:电压,继电器禁止与负载串联使用
3.中间继电器 K (KA) ①符号: ②特点:触点多;触点容量大 ③使用范围:a继电器触点和接触器辅助触点 不够 b继电器触点容量过小 4.时间继电器:具有线圈通电式断电后其触点 延时动作功能
三.常用组合开关型号:HZ系列(表1.4.1)
1-5
接触器
接触器:自动接通式断开大电流电路的开关电 器 特点:自动含分大电流电路.低压保护.远程 控制 常用电磁式接触器的分类 1.交流接触器 2.直流接触器
一.交流接触器
组成:①电磁结构 ②触点结构 ③灭弧装置 1.触点系统: 种类:①主触点:合分主电路 。 。 。 KM 符号: ②辅助触点:合分控制电路 符号: KM KM 接触器触点结构特点:采用双断点桥式触点
主讲:周贤宇 助教:朱发志
第1章 电气控制系统中常用的低压 电器
• 本章教学重点及基本要求。 • 理解电磁式低压电器基本知识。 • 掌握常用低压控制电器的名称、种类、基
本够造、工作原理及特点、图形符号、选 择和使用知识。 • 了解常用电器设备的分类。
1-1 概述
㈠、低压电器及其作用 1、电器——根据电气控制要求:改变电路工作状 态，实现被控对象的切换、保护、检测和调节等 作用的电气设备。 2、电气设备分类——按工作电压分类包括高压 电器和低压电器。低压电器交流电压≤1200v， 直流电压≤1500v 。
②符号:
SQ
第章++工厂电气控制初步(1)
第章++工厂电气控制初步(1)第章工厂电气控制初步一、电气控制概述工业生产过程需要对机械设备进行控制，而电气控制是其中最为普遍、重要的控制方式之一。
电气控制具有响应迅速、可靠性高、可编程性强等优点，可以实现大规模、复杂的控制功能。
因此，在工业生产中电气控制已经成为不可或缺的一环。
二、电气控制系统组成电气控制系统通常包含以下基本组成部分：1. 控制器：负责处理控制信号，监测运行状态，并控制执行器行动；2. 执行器：根据控制信号执行相应的机械动作；3. 传感器：用于检测被控制对象的状态，将状态数据传输到控制器；4. 信号源：提供控制信号的来源，如开关按钮、传感器等。
三、电气控制系统分类电气控制系统可按照控制器类型、控制方式、控制对象等多个维度进行分类。
1. 按照控制器类型分类：（1）可编程控制器（PLC）：应用广泛，适用于大多数电气控制系统；（2）专用控制器：针对某个特定对象的控制而设计，如机床控制器、机器人控制器等；（3）微控制器：通常用于小型电气控制系统，如智能家居、智能家电等。
2. 按照控制方式分类：（1）开关控制方式：常用于简单、小型的电气控制系统；（2）调节控制方式：常用于需要保持某一参数（如温度、压力）恒定的电气控制系统；（3）逻辑控制方式：通过逻辑运算实现电气控制目的，常用于程序控制、决策控制等。
3. 按照控制对象分类：（1）单一控制对象：仅对一个机械设备进行控制，如电机控制、灯光控制等；（2）多对象控制：同时对多个控制对象进行控制，如流水线控制、机房自动化控制等。
四、电气控制系统的设计原则1. 安全性原则：保证电气控制系统的安全性是设计的首要原则，遵循国家和行业安全标准和规范；2. 可靠性原则：电气控制系统需要长时间、稳定地运行，所以系统设计要考虑到可靠性，进行充分的试运行和实验验证；3. 经济性原则：在保证安全和可靠性的基础上，进行高效的设计，有效地利用资源，降低成本；4. 可维护性原则：电气控制系统通常需要长期运行，所以在设计时要考虑维护方便性，方便日后维修和维护。
工厂电气控制初步
320
FU1
FU2
线槽
KM TC
FR
50 50 50 50
FU3
360
FU4
图1.10 位置图
第1章 工厂电气控制初步
接线图是电气装备进行施工配线、敷线和校线工 作时所应依据的图样之一。它必须符合电器装备 的电路图的要求，并清晰地表示出各个电器元件 和装备的相对安装与敷设位置，以及它们之间的 电连接关系。它是检修和查找故障时所需的技术 文件，如图1.11所示。在国家标准GB6988.5—86 《电气制图 接线图和接线表》中详细规定了编 制接线图的规则。
n>
KV
KV
KV
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图1.8 速度继电器图文符号
第1章 工厂电气控制初步
3. 保护电器
保护电器包括热继电器、熔断器、电磁脱扣器等。 热继电器是利用电流的热效应来切断电路的保护 电器，它在控制电路中，用作电动机的过载保护， 既能保证电动机不超过容许的过载，有可以最大 限度地保证电动机的过载能力。当然，首先要保 证电动机的正常起动。
第1章 工厂电气控制初步
1
KR
KR
2
KR
3
（a） 感受部分结构示意
（b） 图文符号
图1.7 热继电器
第1章 工厂电气控制初步
速度继电器用来感受转速。它的感受部分主要包括转子 和定子两大部分，执行机构是触头系统。当被控电机转 动时，带动继电器转子以同样速度旋转而产生电磁转矩， 使定子克服外界反作用力转动一定角度，转速越高角度 越大。当转速高于设定值时，速度继电器的触点发生动 作，当速度小于这一设定值时，触点又复原。速度继电 器常用于电机的降压起动和反接制动，其图文符号如图 1.8所示。
第1章 工厂电气控制初步
工厂电气控制课件
第一章低压电器1、低压电器通常是指在交流额定电压1200V、直流额定电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。
低压电器种类繁多，用途广泛，按应用场所提出的不同要求可以分为配电电器与控制电器两大类。
对控制电器的要求：工作准确可靠，操作频率高寿命长等。
2、熔断器是一种利用金属导体为熔体串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路的电器。
熔断器的用途：利用金属导体为熔体,串联于电路，当过载或短路电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路的电器。
熔断器主要作短路保护之用，有时也可作为过载保护。
3、熔断器主要由熔体（保险丝）和熔管（熔座）组成。
熔体由易熔金属材料铅、锌、锡、银、铜及其合金制成，通常制成丝状和片状。
熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、绝缘钢纸制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。
4、熔断器的主要技术参数：1）额定电压指熔断器长期工作时和熔断后所能承受的最高电压，其值一般等于或大于电气设备的额定电压,。
熔断器的交流额定电压（单位V）有：220，380，415，500，600，1140；直流额定电压（单位为V）有：110，220，440，800，1000，1500。
2）额定电流熔断器在长期工作制下，各部件温升不超过极限允许温升所能承载的电流值，习惯上，把熔断体支持件的额定电流简称为熔断器额定电流。
熔体额定电流规定（单位为A）有2，4，6，8，10等3）极限分断能力指熔断器在熔断器在额定电压下，能可靠分断的最大短路电流值。
它取决于熔断器的灭弧能力，于熔体额定电流无关。
注：1）2）3）参数是熔断器的主要参数，也是选择熔断器的主要依据。
4）截断电流特性5．时间—电流特性6、I的两次方乘t5、熔断器的选用1）熔断器类型的选择主要根据使用场合来选择不同的类型2）熔断器的额定电压必须等于或高于熔断器安装处的电路额定电压。
3）电路保护用熔断器熔体的额定电流基本上可按电路的额定负载电流来选择，但其极限分断能力必须大于电路中可能出现的最大短路电流。
工厂电气控制技术1
5
电器的种类繁多，构造各异
通常按以下分类方法分为几类：
①按电压等级分：高压电器（High-voltage Apparatus）、 低压电器(Low-voltage Apparatus)；
②按所控制的对象分：低压配电电器(Distributing Apparatus)
主要用于低压配电系统和动力回路。 常用的有：刀开关、转换开关、熔断器、自动开关、接触器等。
13
图1.2 直流电磁机构的吸力特性
图1.3 交流电磁机构的吸力特性
结论：对于交流电合瞬间电流很大。
对于直流电磁机构
优点：有无气隙吸力电流不变。
缺点：吸合瞬间吸力很小，要增大吸力必须增大电流。
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图1.4 吸力特性和反力特性 1—直流接触器吸力特性；2—交流
• (1)触点 • 触点用来接通或断开被控制的电路。
图1.6 触点的3种接触形式
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图1.7 指形触点的接触过程
2021/3/11
图1.8 触点的位置示意图
18
3）.灭弧系统 ❖ 电弧：在大气中开关电器切断电流电路时，触头间
电压大于10V，电流超过80mA时， 触头间会产生蓝 灭弧栅片
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具有设计和改进一般安全机械设备电气
控2021/制3/11 线路的基本能力。
2
第一章 常用低压电器
1、 低压电器的基本知识 2、 接触器 3、 继电器 4、 熔断器 5、 主令电器 6、 开关电器
本章小结
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色 的光柱， 即电弧。
电弧的危害 ： 触头 ✓ 延长了切断故障的时间； ✓ 高温引起电弧附近电气绝缘电材弧料烧坏； ✓ 形成飞弧造成电源短路事故。
电气工程-第1章工厂电气控制初步 精品
KM1
L1 L2 L3
Q FU2
FU1
1
KM2
KR
U1 V1 W1 M PE
W2U2V2
FU2
SB1
. KM2
2 KM1
6
KM3 8
KM2
3 KM3 KT 7 KT
KT KM1
KM1 9
KR SB2 54
KM3
图2.6 Y-D起动
2.3 数学辅助分析法
1. 用继电接触控制线路表示逻辑代数的基 本运算
FU1
KM1
KM2
FU2
SB1
KM1 SB2
FU2
KM2
SB2
KM1 KM2
SB1
KM1 KM2
SB3 KR
PE M
图2.2 可逆旋转
3. 点动控制
生产过程中，不仅要求生产机械运动部件连续运 动，还需要点动控制。图1.14为电动机点动控制 电路。图中的控制电路既可实现点动控制，又可 实现连续运转。SB3为连续运转的停止按钮， SB1为连续运转起动按钮，SB2为点动起动按钮。
第2章 基本控制电路
2.1 直接起动控制电路 2.2 降压起动 2.3 数学辅助分析法 2.4 电机的制动 2.5 电机的调速 2.6 顺序控制
2.1 直接起动控制电路
1. 单向旋转 2. 2. 可逆转动 3. 3. 点动控制 4. 4. 自动往返运动
1. 单向旋转
三相笼型电动机单向旋转 可用开关或接触器控制， 图1.12为接触器控制电路。
实现逻辑“非”的器件叫做“非”门，它的逻辑 符号如图2.9（a）所示，图2.9（b）示出了继电控 制线路中“非”运算的实例，通常称KA为原变量， 为反变量，它们是一个变量的两种形式，如同一 个继电器的一对常开、常闭触点，在向各自相补 的状态切换时同步动作。图（b）中，触点KA的 取值与线圈KM的取值相同，而KM1与继电器的 常闭触点的取值相同，所以，故实现了非运算。
工厂电气控制电子教案与教学设计第1章
1.引入，以实物设备展示引入。
2.教师讲解并操作示范帮助学生建立标准规范。导入任务；
1）电磁式继电器
电磁式电流继电器
电压继电器
中间继电器
2）时间继电器
图形及文字符号
空气阻尼式时间继电器结构特点工作原理变延时的方法
电子式时间继电器结构特点工作原理变延时的：高职院校的学生对技能学习兴趣浓厚，但对知识吸收能力有限；乐于参与随堂实训，但需要加强自律性和约束；学习的主动性较差，学习过程中遇到问题解决问题的能力、积极性和持续性需要加强。除此之外，他们缺乏对问题深究的精神，技能的学习浅谈辄止，需要在训练中培养其工匠精神
教材及教辅材料
使用教材：《电机与电气控制技术》第2版。全国高等职业教育规划教材，田淑珍主编、机械工业出版社
环节5：技能训练接触器的拆装与维修
环节6：完成教学检测
教法学法设计
采用讲练结合的一体化教学模式。本课程教学本着以学生为中心，少讲多练多问的原则，以问题为导向，以促使学生自主学习为目的，布置任务。包括学习引入、指导看书、回答问题、分析问题、动手实操5个部分。
教学实施
1.引入，以中级维修电工实训台上装置引入低压电气控制设备。
绩效考核依据的是制定任务完成的成绩。
考核主要内容
1.学习过程的记录与总结；
2.回答问题的成绩；
3.分析问题的情况；
4.教学检测完成的情况；
5.实训中分析问题解决问题的能力
学生反馈
教学后记
本课程依据高职院校学生的特点和电气自动化专业的人才培养目标，遵循以学生为中心，少讲多练的原则，借助一个个小的控制任务的解决来学习电机及电气控制的应用技能，教学中不能求快，要根据每个学生的学习能力，分层次、分进度的实施教学任务。教学中每个环节要注意引导学生积极思考分析问题，培养学生动手能力及精益求精的工匠精神。
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（二）接近开关 光电开关
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五、熔断器
• 熔断器是一种结构简单、使用方便、价 格低廉的保护电器。常作为电路或用电 设备的严重过载和短路保护，主要用作 短路保护。 • 熔断器的熔体串联在被保护电路中
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五、熔断器
6000V DC
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五、熔断器
动机负载可按经验公式计算： 4.吸引线圈的额定电压： 吸引线圈的额定电压与所接控制电路的电压相一致。 5.接触器的触点数量、种类选择。 根据主回路和控制回路的要求选择。
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PN 103 IC KU N
接触器
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接触器
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2、继电器
–定义
• 继电器是控制系统中一种重要的元件，它的作用就是 按照某种要求接通或断开控制系统中的电路。 • 当继电器输入电压、电流和频率等电量或温度、压力 和转速等非电量达到规定值时，继电器的触点便接通 或分断所控制或保护的电路。 • 继电器一般由输入感测机构和输出执行机构两部分组 成，前者用以反映输入量的高低，后者用以接通或切 断电路。 • 常用的继电器是有触点的，触点有通和断两种状态， 状态的改变由某种机构带动。
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六、低压断路器
• 低压断路器又称自动空气开关或自动开关。它相当于刀开关、熔 断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电器的组合，是一种 既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的 电器。
1-12 低压断路器结构示意图 1—主触点 2—自由脱扣机构 3—过电流脱扣器 4—分励脱扣器 5—热脱扣器 6—失压脱扣器 7—按钮
y y1
0
图 1 -4
x1
xห้องสมุดไป่ตู้ x
继电器特性曲线
• K=x1/x2称为继电器的返回系数
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继电器-电压继电器
1）电压继电器 • 触点的动作和线圈的动作电压大小有关的继电器叫电压继电器，
它用于电力拖动系统的电压保护和控制，使用时电压继电器的 线圈与负载并联。
•
特点
其线圈的匝数多而线径细。
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继电器-中间继电器
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继电器-中间继电器
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继电器-中间断电器
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继电器-电流继电器
2）电流继电器 • 触点的动作和线圈的动作电流大小有关的继电器叫电 流继电器，使用时电流继电器的线圈与负载串联。
特点
其线圈的匝数少而粗。
分类：按线圈电流的种类可以分为交流和直流电流继电器， 按吸合电流大小又可以分为过电流和低电流继电器。
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（3）触点系统
• 触点是电器的执行机构，它在衔铁的带动下起 接通和分断电路的作用。 • 结构形式： 桥式触点和指形触点 点接触、线接触和面接触 • 触点的接触形式： • 触点的分类： 按触点的运动情况：动触点和静触点 按触点的职能分：主触点和辅助触点 按触点的状态可分为：常开触点和常闭触点
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第一章 工厂电气控制基础
1-1 1-2
常用低压电器 电气控制电路基本环节
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1.1常用低压电器
什么是电器
电器是一种能根据外界的信号 （机械力、电动力和其它物理 量），自动或手动接通和断开 电路，从而断续或连续地改变 电路参数或状态，实现对电路 或非电对象的切换、控制、保 护、检测和调节用的电气元件 或设备。
(2) 交流电磁机构上短路环的作用
10 2 F SBm 可见电磁吸力最大值为： max 8 电磁吸力的最小值为：Fmin=0
B Bm sin t 10 7 10 7 2 2 1 cos 2t 2 F SBm sin t SBm 8 8 2 7
交流电磁铁的短路环 1—衔铁 2—铁芯 3—线圈 4—短路环
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接触器的主要技术参数-额定电流
• 接触器的额定工作电流系指主触头的额 定电流。
• 接触器电流等级为：6A、10A、16A、25A、40A、 60A、100A、160A、250A、400A、600A、1000A、 1600A、2500A及4000A。
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接触器的主要技术参数-操作频率
吸力特性与反力特性的配合： 在衔铁吸合过程中，其吸力特性 必须始终处于反力特性上方，即 吸力要大于反力； 反之衔铁释放时，吸力特性必须 位于反力特性下方，即反力要大 于吸力（此时的吸力是由剩磁产 生的）。 在吸合过程中还须注意吸力特性 位于反力特性上方不能太高，否 则会影响到电磁机构寿命。
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继电器-时间继电器
• 时间继电器的特点是当得到控制信号后（如继电器线圈接通或 断开电源），其触点状态并不立即改变，而是经过一段时间的 延迟之后，触点才闭合或断开，因此这种继电器又称为延时继 电器。 接通延 时型 断开延 时型
闭
闭
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继电器-时间继电器
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继电器-热继电器
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电磁式接触器分类
按主触头所在动力回路的电流种类分： 交流、 直流 按主触头对数分： 单极（一对主触头）、多极（二至四对主触头） 按电磁线圈回路（通常叫做控制回路）的电流种 类分： 交流操作 、 直流操作 按主回路电压等级分： 低压 、 高压 按铁心结构形式分：转动式（或称角移式）和直 动式
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接触器结构简图
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接触器的图形符号、文字符号
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接触器的主要技术参数-额定电压
• 接触器铭牌上的额定电压是指主触头的 额定电压。
• 交流接触器的额定电压一般为220V、380V、 660V及1140V； • 直流接触器一般为110V、220V、440V及660V。 • 辅助触头的常用额定电压：交流380V；直流 220V。
可编程序控制器 原理及应用
作者：吴中俊 黄永红 主讲教师：范孟豹 中国矿业大学机电工程学院
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目
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章
录
工厂电气控制基础 PLC概述 PLC的基本组成和工作原理 S7-200 PLC的系统配置 S7-200 PLC的指令系统 PLC控制系统设计 STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍 PLC的通讯网络
热继电器是利用电流流过热元件时产生的热量，使双金属片 发生弯曲而推动执行机构动作的一种保护电器。主要用于交 流电动机的过载保护、断相及电流不平衡运行的保护及其它 电气设备发热状态的控制。
热继电器的选用 ：
（1）过载能力较差的电动机，热元件的额定电流IRT为电动机的 额定电流IN的60％～80％。 （2）在不频繁的启动场合，若电动机启动电流为其额定电流6倍以及 启动时间不超过6秒时，可按电动机的额定电流选取热继电器； （3）当电动机为重复且短时工作制时，要注意确定热继电器的操作 频率，对于操作频率较高的电动机不宜使用热继电器作为过载保护。
1—铁芯 2—线圈 3—衔铁 4—静触点 5—动触点 6—触点弹簧 7—释放弹簧
U 4.44 fN
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1）电磁机构吸力特性与反力特性的配合
吸力特性：是指电磁吸力随衔铁与铁芯间气隙δ 变化的关系曲线。
反力特性：是指反作用力Fr与气隙δ 的关系曲线
图1-2 吸力特性与反力特性的配合 1—直流电磁铁吸力特性 2—交流电磁铁吸力特性 3—反力特性
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3. 灭弧系统
• 常用的灭弧方法有电动力灭弧、磁吹灭 弧、栅片灭弧、灭弧罩几种
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二.接触器
定义： 接触器是用于远距离频繁地接通和 分断主电路或大容量控制电路，主 要用于控制电动机，也可用于控制 其他电力负载。 接触器的种类按工作原理可以分为： 电磁式、 气动式、 液压式
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继电器-分类
• 按动作原理，继电器可以分 电磁式、 感应式、 电子式、 热效应式、 气动式、 电动式等； • 按动作时间，继电器可以分 瞬时动作和延时动作（也叫时间继电器）等；
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继电器-分类
• 按输入量的物理性质，继电器可以分为电压、电
流、速度、时间、温度、压力、热继电器等。
• 交流接触器的操作频率一般为： 300次/h~1200次/h • 直流接触器的额定操作频率比交流接触 器的高
操作频率:允许每小时接通的最多次数
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接触器的选用
1.接触器的类型选择： 根据接触器所控制负载的轻重和负载电流的类型。 2.额定电压的选择 接触器的额定电压不小于负载回路的电压。 3.额定电流的选择： 一般接触器的额定电流不小于被控回路的额定电流。对于电
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继电器-热继电器
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主令电器
• 主令电器是在自动控制系统中发出指令或信号的电器， 用来控制接触器、继电器或其它电器线圈，使电路接 通或分断，从而达到控制生产机械的目的。 • 主令电器应用广泛、种类繁多。按其作用可分为：控 制按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、主令 控制器及其它主令电器（如脚踏开关、钮子开关、紧 急开关）等。
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按钮
• 1-按钮帽 2-复位弹 簧 3-动触点 • 4-常闭静触点 5-常 开静触点
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（二）行程开关
• 行程开关又称限位开关或位置开关。是一种利用生产 机械某些运动部件的撞击来发出控制信号的小电流主 令电器。主要用于生产机械的运动方向、行程大小控 制或位置保护等。 • 接近开关和光电开关 非接触式的、无触点行程开关 接近开关按其工作原理分：有高频振荡型、电容型、感 应电桥型、永久磁铁型、霍尔效应型等，其中高频振 荡型最为常用