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1、电器控制与PLC技术应用（西门子）LNIST电器控制与电器控制与电器控制与电器控制与PLCPLC技术应用技术应用技术应用技术应用 配套课件配套课件 第第2 2章章电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 2S7-300 PLCLNIST第第2章章 常用低压电器常用低压电器 概述概述电器的概念非常广泛，凡是电能生产、供应系统及电能使用系统中的各种电气设备和器具均称之为电器。我们所研究的电器是指能够根据外界施加的信号或要求，自动或手动接通和分断电路，断续或连续改变电路参数，实现对电路或非电量对象的变换、控制、保护、检测、调节和传递信息用的电气设备和器具。随着科学技术的飞速发展，自控化程度的不断
2、提高，电器的概念在不断拓展，应用范围日益扩大，品种不断增加。尤其是随着电子技术在电路中的广泛应用，近年来出现了许多新型电器。按照我国现行标准规定，通常把工作在交流1200V或直流1500V以下的电器称为低压电器。由电气设备组成的电气控制系统电路一般分两大部分：主电路和控制电路（主电路的电流较大；控制电流电流较小）。本章主要介绍主电路和控制电路的常用低压电器。电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 3S7-300 PLCLNIST主电路常用低压电器主电路常用低压电器主电路常用电器主要包括：开关电器、接触器、热继电器及熔断器等。2.2.1 2.2.1 开关电器开关电器 1 1 1 1刀开关刀
3、开关刀开关刀开关用途用途刀开关是一种结构简单，应用十分广泛的手动电器，主要用来接通或断开电路。一些刀开关还具有短路保护功能。分类分类按极数分：单极、双极和三极；按结构分：平板式和条架式；按操作分：直接手柄操作式、杠杆操作机构式、旋转操作式和电动操作机构式；按转换方式分：单投和双投。按工作条件和用途分：开起式刀开关、封闭式负荷开关、开起式负荷开关等。电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 4S7-300 PLCLNIST结构与工作原理结构与工作原理图为平板式手柄操作的单极刀开关的结构示意图。手柄操作式单极刀开关结构示意图1手柄；2触刀；3静插座；4铰链支座；5绝缘底板 刀开关的图形符号、文
4、字符号电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 5S7-300 PLCLNIST 2 2 2 2组合开关组合开关组合开关组合开关用途用途组合开关一般用于电气设备中，作为非频繁地接通和分断电路、换接电源和负载、测量三相电压以及控制小容量异步电动机的正反转和Y启动等用。结构与工作原理结构与工作原理 组合开关结构如图2-3所示。1接线柱；2绝缘杆；3手柄；4转轴；5弹簧；6凸轮；7绝缘垫板；8动触头；9静触头图2-3 组合结构图示意图 组合开关的图形符号、文字符号电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 6S7-300 PLCLNIST 3 3 3 3自动空气开关自动空气开关自动空气开关自动
5、空气开关用途用途自动开关广泛应用于低压配电线路上，也用于控制电动机及其它用电设备。结构与工作原理结构与工作原理 自动空气开关结构示意图自动空气开关的图形符号、文字符号电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 7S7-300 PLCLNIST2.2.2 2.2.2 接触器接触器1 1用途用途主要应用于自动控制交、直流电动机，电热设备，电容器组等设备，应用十分广泛。与保护电器组合可构成各种电磁起动器，用于电动机的控制与保护。2 2分类分类按操作方式分：有电磁接触器、气动接触器和电磁气动接触器；按灭弧介质分：有空气电磁式接触器，油浸式和真空接触器等；按主触头控制的电流种类分：有交流接触器，直流接
6、触器，切换电容接触器等；3结构与工作原理 1灭弧罩；2触头压力弹簧片；3主触头；4反作用弹簧；5线圈 6短路环；7静铁心；8弹簧；9动铁心；10常开辅助触头；11常闭辅助触头 CJ20系列交流接触器外形示意图 电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 8S7-300 PLCLNIST电磁系统电磁系统 用来操作触头闭合与分断。它包括静铁心、吸引线圈、动铁心（衔铁）。交流接触器铁心作用是消除交流电磁铁在吸合时产生的震动和噪音。直流接触器线圈中流过的是直流电流，铁心中不会产生涡流，所以铁心可用整块铸铁或铸钢制成，也不需要短路环。线圈匝数较多，电阻相对较大，电流流过时会发热。为了使线圈散热良好，一
7、般将线圈绕制成长而薄的圆筒形。触头系统触头系统 起接通和分断电路的作用。它包括主触头和辅助触头。通常主触头用于通断电流较大的主电路，辅助触头用于通断小电流的控制电路。触头的接触方式有点接触、线接触和面接触。如图所示 电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 9S7-300 PLCLNIST灭弧装置灭弧装置 起着熄灭电弧的作用。接触器在分断较大电流电路时，往往在动、静触头之间产生较强的电弧，它不仅会烧伤触头、延长电路分断时间，严重时还会造成相间短路。因此，在容量较大的接触器中，均加装灭弧装置。接触器一般采用的灭弧方法有：利用触头回路产生的电动力灭弧、灭弧栅灭弧和磁吹式灭弧。如图示 其它部件其
8、它部件 主要包括复位弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧、传动机构及外壳等 电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 10S7-300 PLCLNIST接触器基本工作原理是利用电磁原理通过控制电路的控制和动铁心的运动来带动触头运动，从而控制主电路通断，其动作原理图形符号、文字符号如图所示 接触器动作原理示意图 接触器的图形符号、文字符号 1常闭触头；2复位弹簧；3常开触头；4静铁心；5线圈；6动铁心(衔铁)电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 11S7-300 PLCLNIST2.2.3 2.2.3 热继电器热继电器1 1用途用途热继电器是一种利用流过继电器的电流所产生的热效应而反时限动作
9、的保护电器，它主要用作电动机的过载保护、断相保护。2 2分类分类热继电器按动作方式分别为：双金属片式：利用双金属片受热弯曲去推动杠杆使触头动作。热敏电阻式：利用电阻值随温度变化而变化的特性制成的热继电器。易熔合金式：利用过载电流发热使易熔合金达到某温度值时，合金熔化而使继电器动作。3 3结构与工作原理及结构与工作原理及图形符号、文字符号图形符号、文字符号 1热元件 2双金属片3推杆4常闭触头 热继电器的图形符号、文字符号 电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 12S7-300 PLCLNIST2.2.4 2.2.4 熔断器熔断器1 1用途用途熔断器是一种广泛应用的、最简单有效的保护电器
10、。常在低压电路和电动机控制电路中起过载保护和短路保护。2 2 熔断器结构与工作原理熔断器结构与工作原理 当电路发生短路或严重过载时，熔 体温度上升到熔点而熔断，将电路 断开，从而保护了电路和用电设备。1瓷座；2熔体；3瓷帽；4熔断指示器电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 13S7-300 PLCLNIST3.3.熔断器的图形符号、文字符号熔断器的图形符号、文字符号 4.4.时间时间电流特性：电流特性：表征流过熔体的电流与熔体熔断时间关系的曲线。如图所示 电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 14S7-300 PLCLNIST 2.3.1 2.3.1 继电器继电器继电器能实现将
11、某种电量（如电压、电流）或非电量（如温度、压力、转速、时间等）的变化量转换为开关量，以实现对电路自动控制的功能。1 1电流继电器电流继电器电流继电器、电压继电器和中间继电器都是以电磁力为驱动力的继电器，通称为电磁继电器。它们的结构、工作原理与接触器相似，只是无灭弧装置。电磁继电器主要由电磁系统和触头两部分组成。图所示 1底座；2反力弹簧；3、4调节螺钉；5非磁性垫片；6动铁心；7静铁心；8极靴；9电磁线圈；10触头系统；11铜套2.3 2.3 控制电路常用低压电器控制电路常用低压电器电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 15S7-300 PLCLNIST用途用途电压继电器根据用途分为欠
12、电压继电器和过电压继电器两种。电压继电器用于电力拖动控制系统中，对各类电气设备进行电压的保护和控制。特点特点电压继电器的线圈匝数多而导线细，使用时其线圈与主电路负载并接，动作触头串接于控制电路中。图形符号、文字符号图形符号、文字符号 3 3中间继电器中间继电器电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 16S7-300 PLCLNIST用途用途它在电路中的作用主要是扩展控制触头数和增加触头容量。即触头的额定电流比其线圈电流大得多，故起放大作用。特点特点所不同的是中间继电器的触头组数多，容量较小，并且没有主、辅之分，各组触头允许通过的电流大小是相同的，其额定电流约为5A。图形符号、文字符号图形
13、符号、文字符号 4 4时间继电器时间继电器电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 17S7-300 PLCLNIST用途用途 时间继电器被广泛应用于电动机的启动控制和各种自动控制系统中，起延时作用。结构与原理结构与原理时间继电器分通电延时和断电延时两类。11线圈；线圈；22静静 铁心；铁心；33动铁心；动铁心；44 反力弹簧；反力弹簧；55推板；推板；6 6活塞杆；活塞杆；77杠杆；杠杆；8 8塔形弹簧；塔形弹簧；99弱弹弱弹 簧；簧；1010橡皮膜；橡皮膜；11 11空气室壁；空气室壁；1212 活塞；活塞；1313调节螺调节螺 杆；杆；1414进气孔；进气孔；15 15，1616微动
14、开关微动开关 通电延时型时间继电器结构示意图 断电延时型时间继电器结构示意图电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 18S7-300 PLCLNIST图形符号、文字符号图形符号、文字符号 5 5速度继电器速度继电器用途用途 速度继电器是用来反映转速与转向变化的继电器。它可以按照被控电动机转速的大小使控制电路接通或断开的电器。结构与工作原理及图形符号结构与工作原理及图形符号 电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 19S7-300 PLCLNIST 1转轴；2转子；3定子；4摆杆；5触头 速度继电器结构示意图 速度继电器图形符号6 6 液位继电器液位继电器用途用途液位继电器是对液位的
15、高低进行检测并发出开关量信号的继电器，用以实现电磁阀、液泵等设备对液位高低的控制。结构与工作原理及图形符号结构与工作原理及图形符号 电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 20S7-300 PLCLNIST压力继电器结构原理示意图 1微动开关；2顶杆；3弹簧；4橡皮膜；5液体或气体入口；6缓冲器 压力继电器图形符号 2.3.2 2.3.2 主令电器主令电器主令电器是用来接通和分断控制电路以发号施令的电器，其用于控制电路，不能直接分合主电路。1 1控制按钮控制按钮用途与分类用途与分类在电气自动控制电路中，用手动发出控制信号以控制接触器、继电器、电磁启动器等电气设备。电器控制与PLC技术应用
16、 配套课件 page 21S7-300 PLCLNIST按钮根据用途和结构的不同可分为：启动按钮（动合按钮）、停止按钮（动断按钮），复合按钮（动合与动断组合按钮）等。结构与工作原理及图形符号、文字符号结构与工作原理及图形符号、文字符号 1，2常闭静触头 3，4常开静触头5桥式动触头 6复位弹簧 7按钮帽 按钮开关结构原理示意图 按钮图形符号和文字符号 2 2行程开关行程开关用途与分类用途与分类行程开关又称限位开关，是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制指令的主令电器。用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一种自动控制器件。电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 22S
17、7-300 PLCLNIST行程开关按用途不同可分为两类：一类是常用行程开关；另一类是起重设备行程开关结构与工作原理及图形符号、文字符号结构与工作原理及图形符号、文字符号 JLXK1系列行程开关结构示意图 行程开关图形符号和文字符号 3 3接近开关接近开关用途与分类用途与分类接近开关的用途已经远远超出一般的行程开关的行程和限位保护，它还可以用于高速计数、测速、液面控制、检测金属体的存在、检测零件尺寸及用作计算机或可编程控制器的传感器等。接近开关按工作原理分：高频振荡型；电磁感应型、电容型、光电型和超生波型等 电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 23S7-300 PLCLNIST结构与
18、工作原理及图形符号、文字符号结构与工作原理及图形符号、文字符号 接近开关原理方框图 接近开关图形符号和文字符号 4 4主令控制器主令控制器用途与分类用途与分类主令控制器是用来频繁地按顺序切换多个控制电路的主令电器 电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 24S7-300 PLCLNIST主令控制器按结构分为：凸轮调整式主令控制器；凸轮非调整式主令控制器 结构与工作原理及图形符号、文字符号结构与工作原理及图形符号、文字符号 1凸轮；2小轮；3支杆；4弹簧；5动触头；6静触头；7方轴；8转轴 主令控制器结构示意图 主令控制器图形符号和文字符号 电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 25S7-300 PLCLNIST 本 章 结 束 谢 谢