第八章电气控制系统

第八章电气控制系统

电气控制系统在工业生产、科学研究以及其他各个领域的应用十分广泛，已经成为实现生产过程自动化的重要技术手段。尽管电气控制系统种类繁多，功能各异，但其控制原理、基本线路、设计基础都是类似的。本章主要介绍一些电气控制系统中常用的低压电器、三相异步电动机的基本控制环节和基本控制原则、阅读控制线路原理图的方法以及可编程逻辑控制器PLC的基本使用方法。

第一节常用低压电器

低压电器是组成各种电气控制系统的基础配套组件，它的正确使用是低压电力系统可靠运行、安全用电的基础和重要保证。本节主要介绍常用低压电器的结构、工作原理、用途及其图形符号和文字符号，为正确选择和合理使用这些电器进行继电接触控制系统设计打下基础。

一、组合开关

组合开关实质上也是一种刀开关，但它的刀片是转动式的，操作比较轻巧。组合开关的动触点和静触点装在封闭的绝缘件内，采用叠装结构，叠装的层数由动触点的

数目决定，动触点装在操作手柄的转轴上，随转轴旋转而改变各对动触点静触点的通断状态。组合开关的结构和图形文字符号如图8-1所示：

1 1 1

图8-1 组合开关的结构和图形文字符号

组合开关的主要参数有额定电压、额定电流、极数等。其中额定电流有10A、25A、60A 等几个等级。常见产品有HZ5、HZ10系列。

组合开关常用作机床电气控制线路的电源引入开关，也可以直接起动电压在380V、额定功率在5.5kW及以下的小容量的笼型异步电动机。

二、按钮开关

按钮是一种结构简单、应用广泛的低压电器，在继电接触控制系统中用于手动发

出控制信号，其典型结构如图8-2所示，它由按钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳等 组成。通常，我们将未受外力作用或线圈未通电时断开的触点称为常开触点

（动合触

点），情况相反的触点称为常闭触点（动断触点）。

按用途和结构不同，按钮可分为起动按钮、停止按钮和符合按钮等。

起动按钮带有常开触点，当手指按下按钮帽时，按钮的常开触点闭合；手指松开, 常开触点断开。停止按钮带有常闭触点，当手指按下按钮帽时，按钮的常闭触点断开； 手指松开，常闭触点闭合。复合按钮带有常开和常闭两种触点，当手指按下按钮帽时， 先断开按钮的常闭触点再闭合其常开触点；手指松开，先断开已闭合的常开触点再闭 合已断开的常闭触点。

为便于识别各个按钮的作用，避免误动作，通常在按钮帽上做出不同的标记或涂 上不同的颜色，一般红色表示停止按钮，绿色表示起动按钮。

按钮的图形文字符号如图8-3所示。 三、熔断器

熔断器是最简单和最常用的保护电器，广泛应用于供电线路和电气设备的短路 保护中。熔断器由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的绝缘管或绝缘座等部分组成。熔 体是熔断器的核心，通常由低熔点的铅锡合金、锌、铜、银的丝状或片状材料制成。 使用时应将熔断器串接于被保护电路中， 电路正常工作时，熔体不应熔断；当电路发 生故障从而导致通过熔断器的电流超过一定数值， 导致电流在熔体上产生的热量使熔 体熔断，从而保护电路和用电设备。

1. 熔断器的主要技术指标

⑴ 额定电压 指熔断器在长期工作时以及在断开后能承受的电压。

⑵ 额定电流 指熔断器长期工作时， 设备部件温升不超过规定值时所能承受的 电流。 这里需要注意区分熔断器的额定电流和熔断器中熔体的额定电流。 通常生产厂家 为了减581

*

SB 2 1 1 1 1 1 / 1

1 1 1

图8-3按钮的图形文字符号

图8-2按钮典型结构

常闭按钮 常开按钮

少熔断器额定电流的规格，其额定电流等级较少，而熔断器熔体的额定电流等级较多。因此在实际使用中可以在一个额定电流等级的熔断器的绝缘管中安装不同额定电流等级的熔体，但熔体的额定电流最大不能超过熔断器的额定电流。

2.熔断器的选择

要使熔断器在电路中真正能起到对电路和用电设备的保护作用，必须正确选择熔断器。

⑴熔断器的额定电压、额定电流和熔体额定电流的选择

熔断器的额定电压、额定电流的选择依据较为简单，可按照以下两条原则进行选择：

①熔断器的额定电压应大于或等于实际电路的工作电压

②熔断器的额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流

⑵熔体选择的原则：

①对于照明、电热设备等电阻性负载，熔体的额定电流I RN应大于或等于电路的

额定工作电流I N 。

②对于单台异步电动机，考虑电动机起动时起动电流较大的影响，熔体的额定电流按下式计算：

I RN (1.5 2.5)I N

③对于保护多台异步电动机的熔断器的熔体，若各台电动机不同时起动，则应按下式计算：

I

RN (1.5 2.5)I Nmax I N

式中I Nmax 为容量最大一台的电动机的额定电流，I N 为其余电动机额定电流的

总和。

④为防止发生越级熔断，上、下级熔断器的熔体应有良好的协调配置，通常应使上级熔断器的熔体额定电流比下一级大1－2 个级差。

熔断器的图形、文字符号如图8-4 所示。

FU

图8-4熔断器的图形、文字符号

四、接触器

交流接触器是一种用于频繁接通或断开交直流主电路、大容量控制电路等大电流

电路的自动切换电器，主要用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等，是电力拖动自

动控制线路中应用最为广泛的电器元件。

接触器主要包括电磁系统（静铁心、动铁心、线圈）、触点系统和灭弧装置部分。按照用途不同，接触器的触点分主触点和辅助触点两种。主触点用来切换大电流电路；辅助触点只能用来切换小电流电路。

按照主触点控制的电路中电流种类分类，接触器有直流接触器和交流接触器。

1.交流接触器

交流接触器用于控制电压至380V、电流至600A的50Hz交流电路。其铁心为双

E型，由硅钢片叠压而成。线圈套在静铁心上，接于控制电路中，内部结构如图856 所示。

图8-5交流接触器内部结构

交流接触器工作原理如下：当线圈所加电压达到其额定电压85 %以上时，铁心

产生足够的磁通，该磁通对动铁心产生克服复位弹簧拉力的电磁吸力将动铁心可靠吸合，通过绝缘杆使固定于动铁心上的动触点动作，于是交流接触器的主触点闭合从而

接通主电路；同时常开辅助触点闭合，常闭辅助触点断开，使与之相连的控制电路接通或者断开。当线圈中的电压下降到某一数值时，电磁力减小到不足以克服复位弹簧的拉力，动铁心就在复位弹簧的拉力作用下复位，使得主触点和辅助触点的常开触点断开，常闭触点闭合。

接触器的触头用于分断或接通电路。交流接触器一般有3对主触点、2对辅助触点。主触点用于接通或断开主电路，主触点和辅助触点一般采用双断点的桥式触点，电路的接通和断开由两个断点共同完成。由于这种双断点的桥式触点具有电动力吹弧能力，所以10A以下的交流接触器一般没有灭弧装置，而10A以上的交流接触器则采用栅片灭弧罩灭弧。

交流接触器的图形、文字符号如图8-6所示。