第一篇电气控制技术(第一章)

PLC及应用部分：24学时
其中：授课20学时、实验4学时
电气控制与PLC技术
考核方式 闭卷考试 总分100分 评分方式
平时：10分（包括出勤、作业等） 实验：10分（预习、实验操作、实验报告等） 考试： 80分
电气控制与PLC技术
授课内容：分为2个部分
第1部分：电气控制技术
（教材第一、二(一部分自学) 、三(自学) 、四章）
❖ 作用：用于低压线路中短路和严重过载保护。
❖ 应用：串接于被保护电路的首端。
❖
❖ 分类： 瓷插式RC
螺旋式RL
有填料式RT
FU
无填料密封式RM源自文库
快速熔断器RS 自恢复熔断器
熔断器的图形、文字符号
瓷插式熔断器
二、熔断器
螺旋式熔断器
二、熔断器
有填料式熔断器
二、熔断器熔断器
无填料密封式熔断器
熔断器
电流继电器：可用于过 载或过载保护。 电压继电器：主要作为 欠压、失压保护。 中间继电器：实质上是 电压继电器，起放大作 用。
（一）电磁式继电器
1、电流继电器
特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。
分类：过电流继电器、欠电流继电器。 I>
KA KA
KA
过电流继电器
过流电流继电器
欠流电流继电器
直直流动：式软钢或工程纯铁
铁芯
电拍压合线式圈：并联在电路中，匝数多、导线细。
组成
衔铁
电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。 交流线圈：短而粗，有骨架。
线圈
直流线圈：细而长，无骨架。
工作原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气隙形成
回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。断开电流时，复位弹簧将 衔铁拉回原位。
教材及参考教材
一、教材：
史国生主编.电气控制与可编程控制器技术.第三版
二、教学参考书：
1.邓则名主编.电器与可编程序控制器应用技术 2.余雷声主编.电气控制与PLC 3.陈立定等编.电气控制与可编程控制器
三、网站： 百思论坛、工控网
电气控制与PLC技术
总体时间安排
总学时
32学时
电气控制部分： 8学时
1、刀开关
(1).开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关） ❖ 作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。 ❖ 结构图和符号 ：
QS
1、刀开关
(2).带熔断器式刀开关——用作电源开关、隔离开关和应急 开关，并作电路保护用。
一、刀开关
(3).负荷开关 ➢ 开启式负荷开关
❖ 用途：作不频繁带负荷操作和短路保护用。
2. 空气式延时继电器
a) 通电延时继电器 KT
（一）电磁式继电器
2、电压继电器
特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细 分类：过电压继电器和欠电压继电器 结构原理：与电流继电器类似
U< KA KA KA
欠电压继电器
U > KA KA KA
过电压继电器
（一）电磁式继电器
3、中间继电器
通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可 直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。
中间继电器触头容量小，触点数目多，用于控 制线路。
KA 线圈
常开触头 KA
常闭触头 KA (b) 符号
中间继电器外形与符号
(a) 外形
（一）电磁式继电器
选用原则：
依据继电器所保护或所控制对象对继电器提出的 要求，如触头的数量、种类，返回系数，控制电路的 电压、电流、负载性质等。
电磁式继电器的图形符号
下。
手动电器:操作人手发出动作指令。
2.按动作原理分
自动电器：电磁力而自动完成指令。
二、电器的分类
3.按用途分
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
用于各种控制电路和控制系统
的电动电用器用机器，于于起，例电自动例如能动器如控高等的接制。压输触系断器送统、路和中继器分发电等配送器。的动、电作指
IFN ≥ (1.5-2.5) INmax﹢∑ IN
(4) 防止越级熔断
三、控制继电器
❖ 作用：控制、放大、联锁、保护和调节。 ❖ 分类：
按用途分 ：控制和保护继电器。 按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式。 按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力。 按动作时间分：瞬时、延时继电器。
➢ 接触器的主触点可以通过大电流；用于主电路中。
（一）电磁式继电器
工作原理：
1.底 座 2.反 力 弹 簧 3、 4.调 节 螺 钉 5.非 磁 性 垫 片 6.衔 铁 7.铁 芯 8.极 靴 9.电 磁 线 圈 10.触 点 系 统
电磁式继电器结构图
① 电流继电器 ② 电压继电器 ③ 中间继电器
类型
按控制电路 按原始状态 按结构形式
主触头 辅常助开触触头头
常桥闭式触头
指形触头
按接触形式
点接触 线接触
面接触
点接触
面接触
材料：一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银质材料制成。
三、电磁式电器的工作原理
（三）灭弧系统
❖ 电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于10V，电灭 流弧 栅 片 超过80mA时，触头间会产生蓝色的光柱，即电弧。
令的电器，例如按钮、转换开关
等用用。于于完保成护某电种路动及作用或电传设送备功的能电的 电器器，，例例如如熔电断磁器铁、、热电继磁电离器合等器。
等。
三、电磁式电器的工作原理
1、结构组成
电磁式电器
电磁机构（检测部分） 触头系统（执行部分）
吸引线圈 铁心 衔铁
三、电磁式电器的工作原理
（一）电磁机构——将交电流磁：能硅转换钢为片机叠械加能并带动触头动作。
❖ 特点：额定电流不大于5A。
三、控制继电器
控制继电器
① 电流继电器
1. 电磁式继电器 ② 电压继电器 2. 时间继电器 ③ 中间继电器 3. 热继电器 4. 速度继电器 5. 固态继电器
三、控制继电器
➢接触器和继电器的结构和工作原理大致相同。
➢主要区别在于： ➢ 继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只 能通过小电流。所以，继电器一般用于控制电路中。
（二）、时间继电器 是从得到输入信号(线圈
通电或断电)起，经过一段时 间延时后才动作的继电器。 适用于定时控制 1.直流电磁式 时间继电器
衔铁
+
阻尼铜套
直流电磁式结构图
工作原理：当衔铁未吸合 时，磁路气隙大，线圈电 感小，通电后激磁电流很 快建立，将衔铁吸合，继 电器触点立即改变状态。 而当线圈断电时，铁心中 的磁通将衰减，磁通的变 化将在铜套中产生感应电 动势，并产生感应电流， 阻止磁通衰减，当磁通下 降到一定程度时，衔铁才 能释放，触头改变状态。 因此继电器吸合时是瞬时 动作，而释放时是延时的， 故称为断电延时。
❖ 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材料烧坏；电 弧 ✓ 形成飞弧造成电源短路事故。
❖ 灭弧措施：吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、 利用介质灭弧、改善触头表面材料 。
三、电磁式电器的工作原理
（三）灭弧系统
灭弧装置
电动力吹弧 磁吹灭弧 栅片灭弧
1-磁吹线圈 2-绝缘套 3-铁心 4-引弧角
图为用转换开关实现三相电动 机起停控制的接线图。
转换开关中的弹簧可使动、 静触片快速断开，利于熄灭 电弧。但转换开关的触片通 流能力有限，一般用于交流 380V、直流220V，电流100A 以下的电路中做电源开关。
M 3~
用组合开关起停电动机的接线图
二、熔断器
❖ 结构：熔体、安装熔体的熔断管等部分造成。
电流继电器的文字符号为KI， 电压继电器的文字符号为KV， 中间继电器的文字符号为KA。
KA
KA
KA
(a)线圈 (b)常开触头 (c)常闭触头
（二）、时间继电器
作用：按整定时间长短通断电路 分类： 按构成原理分：电磁式
电动式 空气阻尼式 晶体管式 数字式 按延时方式分：通电延时型 断电延时型
空气阻尼时间继电器
5-导磁夹板 6-1灭-静弧触罩 头 7-动2-触动头触头8-静触头 图图11--190 磁电吹动灭力弧灭示意弧图示*灭意弧图栅 片
触头 电弧
第二节 电气控制中常用电器
一、低压隔离器
1、刀开关 2、组合开关
二、熔断器 三、控制继电器
（一）、电磁式继电器
（二）、时间继电器 （三）、热继电器 （四）、速度继电器 （五）、固态继电器
I< KA KA
KA
欠电流继电器
图形符号和文字符号
（一）电磁式继电器
1、电流继电器
➢ 欠电流继电器
电流继电器： ➢过电流继电器
线圈中通以30%～65%的额 定电流时吸合，当线圈中的 电流降至额定电流的10%～ 20%时继电器释放。正常工 作时，欠电流继电器始终是 吸合的。
直流过电流继电器的吸合值为70%～ 300%额定电流，交流过电流继电器的吸 合值为110%～400%额定电流。正常工作 时，过电流继电器始终是常开的。
快速熔断器
二、熔断器
自恢复熔断器
二、熔断器
➢类型的确定： ➢由电控系统整体设计确定；
➢ 熔断器的额定电压应≥实际电路的工作电压； ➢ 熔断器额定电流应≥所装熔体的额定电流。
选择的原则 熔断器额定电流IFN的选择 (1) 电灯、电炉等电阻性负载
IFN ≥ I (2) 单台电机
IFN ≥ (1.5-2.5) IN (3) 多台电机
手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、 控制、保护、检测、变换和调节。
2.电器的功能： “开”、“关”电路。
二、电器的分类
1.按工作电压等级分
高压电器:用于交流电压1200V、直流电 压1500V及以上。
低压电器：用于交流50HZ或60HZ额定电压
1200V以下、直流额定电压1500V及以
❖ 结构：由刀开关和熔断器组合成。瓷底板上装有进线 座、静触头、熔丝、出线座及刀片式动触头， 工作部分用胶木盖罩住，以防电弧灼伤人手。
❖ 分类：单相双极和三相三极两种
1、刀开关
3.负荷开关 ➢ 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、刀开关
选用刀开关的原则：
➢ 刀的极数要与电源进线相数相等； ➢ 刀开关的额定电压应大于所控制的线路额定电压； ➢ 刀开关的额定电流应大于负载的额定电流。
2、组合开关（又称转换开关）
➢ 结构：静触头一端固定在胶木盒内，另一端伸出盒外， 与电源或负载相连。动触片套在绝缘方杆上，绝
缘方轴每次作90°正或反方向的转动，带动静触 头通。 ➢ 特点：结构紧凑，安装面积小，操作方便。
➢ 用途：电源的引入开关；通断小电流电路；控制５ＫＷ
以下电动机。
（a）外形 （b） 符号 （c) 结构
第一章 常用低压电器
➢第一节 电器的功能、分类和工作原理 ➢第二节 电气控制中常用电器 ➢第三节 主令电器 ➢第四节 动力线路中常用电器 • 本章小结
第一节 电器的功能、分类和工作原理
一、电器的功能
1.电器的概念:
⑴电器是一种电气元件或设备。 ⑵能根据外界的信号（机械力、电动力和其它物理量）和要求，
第2部分：PLC技术
（教材第五、六、七、八、九、十(自学)章）
本课程的性质与任务
性质：实践性很强的专业课 任务：
1、通过本门课程的学习，熟悉常用低压电器的（功能、结构、原 理、参数、符号、选用）、电气控制线路的基本控制。
2、能够分析复杂的电气控制电路，能用经验设计法或逻辑设计法 设计简单的电气控制系统的一般设计内容和方法。
3、对可编程序控制器的结构有比较深刻的了解，理解可编程序控 制器的输入、输出和控制的关系。能灵活运用可编程序控制器 基本指令和功能指令进行编程。能够设计简单的可编程序控制 器控制系统。
电气技术达到：懂原理、会分析、能维护、会简单设计。 （三字：懂、能、会）
第一篇 电气控制技术
➢ 第一章 常用低压电器 ➢第二章 电气控制线路的基本控制规律 ➢第三章 电气控制系统分析（自学） ➢第四章 电气控制系统的设计
1.电磁机构（检测部分）的结构形式
1-衔铁
2-铁心
3-吸引线圈
直动式电磁机构
1-衔铁 2-铁心 3-吸引线圈
拍合式电磁机构
三、电磁式电器的工作原理
2.交流电磁机构上的短路环——减小衔铁吸合时产生的振
动和噪音。
短路环
铁芯 线圈
衔铁
三、电磁式电器的工作原理
（二）触头系统——通过触头的开合控制电路通、断。
1.电流继电器 2.电压继电器 3.中间继电器
1.直流电磁式时间继电器 2.空气阻尼式时间继电器 3.晶体管式时间继电器 4.电动机式时间继电器
一、低压隔离器： 作用：隔离电源，保障检修人员安全；过载保护。
1、刀开关 ❖ 作用：隔离电源，不频繁通断电路。 ❖ 分类：
✓ 按刀的级数分:单极、双极和三极 ✓ 按灭弧装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置 ✓ 按刀的转换方向分为：单掷和双掷 ✓ 按接线方式分为：板前接线和板后接线 ✓ 按操作方式分为：手柄操作和远距离联杆操作 ✓ 按有无熔断器分：带熔断器和不带熔断器