电工基础知识培训PPT课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,-,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,-,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,-,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,-,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,-,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,-,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,-,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,-,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,-,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,-,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,-,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,-,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,-,*,新申报厂控职称培训,-,自动化、计算机、仪表,-,主要内容：,电路基础知识,电动机的基本原理和结构,接触器控制系统,PLC,原理及应用,电子技术基础,-,认识电学常用名词、物理量及单位,第一章 电路基础知识,1,、电路,由电源、导线、控制器、负载组成的闭合回路,实际电路,电路模型,-,2,、电源,其它形式的能量转换为电能的装置称为电源。,如电池就是把化学能转换为电能,3,、电源力或电场力,电源是电路中的能量来源，电源都有推动电荷做定向移动的能力，把这种力叫电源力或电场力,-,4,、电流,电荷的定向移动形成,电流,，规定,正,电荷的移动方,向为电流的正方向,电流的大小,在单位时间内通过导体横截面的电量 ，称为电流强度，也就是电流的大小,电流的符号表示是：,I,如：,1S,内通过导体横截面的电量（,Q,）是,1C,（库仑）,则表示电流强度为,1A,（安培） 简称“安”,电流的单位有：,A,、,mA,、,A,I,=,Q,t,公式：,-,在实际应用中感到这些 基本单位太大或太小时，可以加上表,1-4,中的国际单位制的词头，可以扩、缩单位。,例如 ：,5,、电位、电压、电动势,电源有正、负极，电场力把电荷从正极（高电位）搬运到负极（低电位），所做的功，称为电源的电动势，单位是伏（,V,），符号是,E,+,-,高电位,低电位,电路中，电场力把电荷从某点搬运到参考点（一般是负极，也称零电位点），所做的功，称为该点的电位，单位是伏（,V,），符号是,U,加下标,如,Ua,Ua,Ub,零电位,R1,R2,a,、,b,两点间的电位差，就称为这两点间的电压，单位也是,V,，符号是,U,U = Ua - Ub,5,、电阻,电阻是电荷在物体中运动所受到的阻力，是物质本身具有的导特性，一般可分为绝缘体、导体、半导体三类。单位是欧姆（,）符号是,R,公式：,R,=,L,S,一般情况下，金金属导体的电阻随温度的升高而增大,表示电阻率,L,表示导体长度,S,表示导体横截面积,6,、欧姆定律,表达了电流、电压、电阻三者之间的关系。,公式：,I,=,U,R,上式是部分电路欧姆定律的表达式，还有一种是全电路欧姆定律的表达式。,公式：,I,=,E,R+r,0,用于分析包含电源的全电路，其中，,r,0,表示电源内阻,用于分析不包含电源的部分电路,7,、电路的联结,串联电路：,把两个以上的电阻首尾相连接成一串，中间没有分支，称为电阻的串联电路。,特点：,I=I1=I2 R=R1+R2 U=U1+U2,I,I1,I2,并联电路：,把两个以上的电阻头接头尾接尾并列相连，称为电阻的并联电路。,特点：,I=I1+I2 U=U1=U2,-,混联电路：,包含了串联和并联两种联接方式的电路。,R1,R2,R3,计算,：,u=10V R1=R2=R3=R4=R5=8,欧,求流过,R4,的电流？,R1,R2,R3,R4,R5,U,思 考,1,、电池可以串联或并联使用吗？,2,、你能说上一两样串联电路或并联电路吗？,8,、电路的三种状态,通路,断路,短路,9,、电功、电功率,电功：,电流在某段电路上所做的功。等于这段电路两端的电压、通过电流与通过的时间的乘积。电功用字母,W,表示,W-,电功,公式,: W=UIt,U-,电压,t-,时间,功的国际单位是,J,（焦耳）,另外还有：瓦*秒，千瓦*时（,kw.h,）,1,千瓦时,=3.61000000,焦耳,注：,1,千瓦时,就是我们所说的,1,度,电功率：,单位时间内电流所做的功叫电功率。用字母,P,表示,公式,: P=W/t=UIt/t=UI,功率的单位有焦耳,/,秒，瓦特、千瓦、马力,注：,1,马力（,HP,）,=736,瓦,通常电器的容量就是指电器的额定功率。,如,220V,，,100W,的灯泡。,三相正弦交流电、电磁感应,正弦交流电,交流电是指电流或电压的大小和方向随时间,作周期性变化。我们平时用的交流电随时间,按正弦规律变化的，所以叫正弦交流电。,正弦交流电的电流一般表达式：,i-,电流瞬时值,I,m,-,最大值,-,角频率,t-,时间,-,初相角,频率和周期,正弦量变化一次所需要的时间（秒）称为,周期（,T,）。,每秒内变化的次数称为,频率,（,）,，,单位是赫兹（,Hz,）。,我国和大多数国家采用,50Hz,的电力标准，有些国家（美国、日本等）采用60,Hz,。,小常识,正弦量变化的快慢还可用角频率来表示：,频率是周期的倒数,:,=1/,T,已知,=50Hz,求,T,和,。,解,T,=1/,=,1/50=0.02s, =2,=23.1450,314rad/s,例题,瞬时值、幅值、有效值,正弦量在任一瞬间的值称为,瞬时值,，,用小写字母表示，如,i,、,u,、,e,等,。,瞬时值中的最大的值称为,幅值或最大值,，,用带下标,m,的大写字母表示，如,I,m,、,U,m,、,E,m,等,。,在工程应用中常用,有效值,表示交流电的幅度。一般所讲的,正弦交流电的大小，如交流电压,380V,或2,20V,，指的都是有效值。,有效值,是用电流的热效应来规定的。设一交流电流和一直流电流,I,流过相同的电阻,R,，,如果在交流电的一个周期内交流电和直流电产生的热量,相等，则交流电流的,有效值,就等于这个直流电的电流,I,。,正弦电流的有效值：,正弦电压和电动势的有效值：,有效值都用大写字母表示！,初相位,相位,:,表示正弦量的变化进程，也称,相位角,。,初相位,t,=0,时的相位,。,相位：,初相位：,0,相位：,初相位：,初相位,给出了观察正弦波的起点或参考点。,说明,相位差,两个同频率的正弦量的相位之差或初相位之差称为,相位差,。,则 和 的,相位差,为：,当,时,，,比,超前,角，,比,滞后,角。,正弦交流电路中电压和电流的频率是相同的，但初相不一定相同，设电路中电压和电流为：,0,e,60,o,三相正弦交流电,三相正弦交流电相位上彼此相差,120,0,有功功率：,无功功率：,视在功率：,在三相负载对称的条件下：,三相功率,功率三角：,S,2,Q,2,P,2,+,=,功率因数,在交流电路中，相电压与相电流相位差的余弦，叫功率因数,用,cos,表示,功率因数在数值上是有功率与视在功率的比值。,功率因数的值在,0-1,之间,功率因数低则表示电力的利用率低。例如：一台电力变压器容量是,1000KW,，当功率因数是,1,时，可以送出,1000KW,的有功功率，当功率因数是,0.7,时，只能送出,700KW,的有功功率。,一般是由于用电系统中感性负载的存在所造成的。,提高功率因数的方法是在供电系统中并联电容组。,cos, =P/S,-,感性负载：,含有电感分量的负载，,感性负载的电流相位滞后于电压相位,容性制裁：,含有电容分量的负，,容性负载的电流相相位超前于电压相位,-,电磁感应,1,、磁场,（,1,）磁极：磁体上有两个磁性最强的端部，称为磁极，,N,（北极），,S,（南极）,（,2,）磁力线：为了形象描述磁场的强弱和方向，科学家虚构出一组曲线，叫磁,力线。,（,3,）磁力线的方向：在磁体外面，从,N,极指向,S,极，在磁体内部从,S,极指向,N,极,（,4,）电流产生磁场,电流越大，磁场越强，电流和磁场的方向用右手螺旋定则来确定。,右手螺旋定则：右手握拳，拇指伸直，四指表示弯曲量的方向，而拇指表示,直线量的方向。,-,2,、电磁力,一根通电导体放在磁场中，会受到力的作用而移动，这种力叫电磁力。电磁力的方向可以用左手定则来确定。,左手定则,：左手伸开，四指并拢，拇指与四指垂直，并在同一平面，掌心迎向磁力线，四指指向电流方向，则拇指表示电磁力方向。,3,、电磁感应,（,1,）一根导体在磁场中，切割磁力线，导体中会产生感生电动势,电动势的正方向，可以用右手定则来确定。,右手定则,：右手伸开，四指并拢，拇指与四指垂直，燕在同一平面，掌心迎向磁力线，拇指指向导体运动方向，四指表示感生电动势方向，指端为“,+”,极。,-,（,2,）自感现象,通电线圈，当线圈中的电流变化时，线圈本身就产生了感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中电流的变化。这种由于线圈本身电流发生变化而产生电磁感应的现象叫自感现象，简称自感。在自感现象中产生的感应电动势，叫自感电动势。,自感的应用与危害,:,应用：日光灯的镇流器。,危害：切断电闸产生的电弧 。,-,（,3,）互感现象,两个靠近的线圈，一个线圈通电，它产生的磁场成为另一个线圈中的磁场，如通电线圈中的磁场发生变化，不通电的线圈中的磁场随之变化，这时，不通电线圈中也会产生感生电动势，这个现象叫做互感。,互感现象应用：,电力变压器、电流互感器、电压互感器、中周变压器,电源变压器。,-,变压器的一次侧与二次侧电压与电流的关系：,小常识,电流互感器,电压互感器,第二章 电动机构造及原理,电机种类,1,直流电机,3,同步电机,5,测速发电机,7,交磁电机扩大机,8,伺服电机,6,异步电机,4,旋转原理,2,-,1.,了解三相交流异步电动机的基本构造和转动,原理。,交流电动机,本章要求：,2.,理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握,起动和反转的基本方法,了解调速和制动的,方法。,3.,理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。,1,.,定子,三相异步电动机的构造,铁心：由内周有槽,的硅钢片叠成。,U,1,- U,2,V,1,- V,2,W,1,- W,2,三相绕组,机座：铸钢或铸铁,-,转子,:,在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。,2,.,转子,笼型转子,铁心：,由外周有槽的硅钢片叠成。,(1),笼型,转子,铁芯槽内放铜条，端,部用短路环形成一体,或铸铝形成转子绕组。,(2),绕线型转子,同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。,笼型,绕线型,-,-,旋转磁场,定子三相绕组通入三,相交流电,(,星形联接,),U,1,U,2,V,1,V,2,W,1,W,2,1,.,旋转磁场的产生,o,-,U,1,V,2,W,1,V,1,W,2,U,2,规定,i,:,“+”,首端流入，尾端流出。,i,:,“”,尾端流入，首端流出。,(),电流出,(,),电流入,o,-,U,1,U,2,V,2,W,1,V,1,W,2,U,1,U,2,V,2,W,1,V,1,W,2,U,1,U,2,V,2,W,1,V,1,W,2,三相电流合成磁场 的分布情况,合成磁场方向向下,合成磁场旋转,60,合成磁场旋转,90,60,0,动画,t,o,-,旋转磁场转速,n,0,与极对数,p,的关系,旋转磁场转速,n,0,与频率,f,1,和极对数,p,有关。,可见,:,极对数,每个电流周期,磁场转过的空间角度,同步转速,-,电动机的转动原理,1.,转动原理,U,1,U,2,V,2,W,1,V,1,W,2,定子三相绕组通入三相交流电,方向,:,顺时针,切割转子导体,右手定则,感应电动势,E,20,旋转磁场,感应电流,I,2,旋转磁场,左手定则,电磁力,F,F,电磁转矩,T,n,F,-,转差率,旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与,旋转磁场的同步转速之比称为,转差率。,由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场,旋转的方向一致，但转子转速,n,不可能达到与旋转磁场的转速相等，即,异步电动机,如果,:,无转子电动势和转子电流,转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切,割转子导条,无转矩,因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。,-,异步电动机运行中,:,转子转速亦可由转差率求得,转差率,s,例,1,：,一台三相异步电动机，其额定转速,n,=,975 r/min,，电源频率,f,1,=,50 Hz,。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。,解：,根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转,速的关系可知：,n,0,=1000 r/min ,即,p,=3,额定转差率为,-,三相异步电动机转矩与机械特性,转矩公式,转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转矩之总和。,常数，与电,机结构有关,旋转磁场,每极磁通,转子电流,转子电路的,功率因数,-,机械特性曲线,O,T,S,根据转矩公式,得特性曲线：,O,T,1,-,电动机在额定负载时的转矩。,1,.,额定转矩,T,N,三个重要转矩,O,T,额定转矩,(N m),如某普通机床的主轴电机,(Y132M-4,型,),的额定功率为,7.5kw,额定转速为,1440r/min,则额定转矩为,-,4.,电动机的运行分析,电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调,整，这种能力称为自适应负载能力。,自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械,的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由操,作者加大油门，才能带动新的负载,),。,此过程中，,n,、,s,E,2,I,2, ,I,1, ,电源提供的功率自动增加。,T,2,s,T,2,T,T =T,2,n, ,T,T,2,达到新的平衡,T,2,常用特,性段,T,O,-,三相异步电动机的起动,起动性能,起动问题：,起动电流大，起动转矩小。,一般中小型笼型电机起动电流为额定电流的,5 7,倍,;,电动机的起动转矩为额定转矩的,(1.02.2),倍。,大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作,频繁起动时造成热量积累，使电机过热,后果：,原因：,起动：,n =,0,，,s,=1,接通电源。,起动时 ，,n =,0,，转子导体切割磁力线速度很大，,转子感应电势,转子电流,定子电流,-,起动方法,(1),直接起动,二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。,(2),降压起动：,星形,-,三角形,(Y,),换接起动,自耦降压起动,（适用于笼型电动机）,(3),转子串电阻起动,（适用于绕线型电动机）,以下介绍降压起动和转子串电阻起动。,-,设：电机每相阻抗为,1.,降压起动,(1) Y,换接起动,降压起动时的电流,为直接起动时的,+,起动,U,1,U,2,V,1,V,1,W,1,W,2,正常,运行,+,U,1,U,2,V,1,V,2,W,1,W,2,-,方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。,电动机,正转,电动机,反转,三相异步电动机的正、反转,电 源,U,V,W,M,3,U,V,W,电 源,M,3,-,例,1,:,(1),解,:,一台,Y225M-4,型的三相异步电 动机，定子,绕组,型联结，其额定数据为：,P,2N,=45kW,n,N,=1480r/min,，,U,N,=380V,，,N,=92.3%,，,cos,N,=,0.88,，,I,st,/,I,N,=7.0,T,st,/,T,N,=1.9,，,T,max,/,T,N,=2.2,，求：,(,1),额定电流,I,N,? (2),额定转差率,s,N,?,(3),额定转矩,T,N,、,最大转矩,T,max,、,和起动转矩,T,N,。,-,(,2),由,n,N,=1480r/min,，可知,p,=2,（四极电动机）,(3),-,7.6.1,变频调速,(,无级调速,),f,=50Hz,逆变器,M,3,整流器,f,1,、,U,1,可调,+,变频调速方法,恒转距调速（,f,1,f,1N,）,频率调节范围：,0.5,几,百赫兹,三种电气,调速方法,三相异步电动机的调速,-,三相异步电动机的制动,7.7.1,能耗制动,制动方法,机械制动,电气制动,能耗制动,反接制动,发电反馈制动,在断开三相电源的同时，给电动机其中两相,绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与,旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的,转距（制动转距），使转子迅速停止转动。,-,n,F,转子,T,n,0,=0,7.7.2,反接制动,停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。,运转,制动,M,3,-,M,3,运转,制动,n,F,转子,T,n,0,7.7.3,发电反馈制动,当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制动状态，,-,同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。,n,F,转子,T,n,0,n,n,0,-,三相异步电动机铭牌数据,1.,型号,磁极数,(,极对数,p,= 2,),例如：,Y 132 M,4,用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。,机座长度代号,机座中心高（,mm,）,三相异步电动机,教材表,8.8.1,中列出了各种电动机的系列代号。,-,异步电动机产品名称代号,产品名称,异步电动机,绕线型异步电动机,防爆型异步电动机,高起动转矩异步电动机,新代号,汉字意义,老代号,Y,异,异绕,异爆,异起,YR,YB,YQ,J,、,JO,JR,、,JRO,JB,、,JBO,JQ,、,JQO,-,2.,接法,定子三相绕组的联接方法,。通常,U,2,U,1,W,2,V,1,V,2,W,1,Y,联结,联结,W,2,U,2,V,2,V,1,W,1,U,1,接线盒,V,1,W,2,U,1,W,1,U,2,V,2,W,1,U,1,V,1,W,2,U,2,V,2,接电源,W,1,U,1,V,1,W,2,U,2,V,2,接电源,-,4.,电流,例如：,Y /,6.73 / 11.64 A,表示星形,联结,下电机的线电流为,6.73A,；三角形,联结,下线电流为,11.64A,。两种接法下相电流均为,6.73A,。,5.,功率与效率,鼠笼电机,=7293,电动机在额定运行时定子绕组的,线电流值。,额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机,械功率,P,2,，它不等于从电源吸取的电功率,P,1,。,-,注意：实用中应选,择容量合适的电机，防止出现 “大马拉,小车” 的现象。,6.,功率因数,P,N,三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载,时约为,0.7 0.9,。空载时功率因数很低，只有,0.2 0.3,。额定负载时，功率因数最高。,7.,额定转速,电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。,P,2,cos,O,-,如：,n,N,=,1440,转,/,分,s,N,=,0.04,8.,绝缘等级,指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分,为,A,、,E,、,B,、,F,、,H,五级，,A,级最低,(105C),，,H,级最高,(180,C),。,-,系统组成：,主电路：,由电动机、（接通、断开、控制电动机的）,接触器主触点等电器元件组成。（电流大）,控制电路：,由接触器线圈、继电器等电器元件组成（电流小）,任务：,根据给定的指令，依照自动控制系统的规律和具体,的工艺要求对主电路进行控制。,第三章 继电控制电路,-,M,3,A,B,C,KM,FU,Q,KM,SB2,C,B,SB1,-,线圈,铁芯,衔铁,主触头,弹簧,辅助,触头,M,3,电机,动作过程,线圈通电,衔铁吸合,触点闭合,电机接通,电源,交流接触器,动画,-,交流接触器,构成,：主要由电磁铁和触点两部分组成；,触点又可分为主触点和辅助触点。,符号：,接触器线圈,接触器主触头用于主电路,（流过的电流大，需加灭弧装置）,常开,常闭,接触器辅助触头用于控制电路,（流过的电流小，无需加灭弧装置）,-,继电器只能通过,小电流,。所以继电器一般用于,控制电路,中,继电器,继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。,主要区别在于：,接触器的主触点可以通过大电流；,中间继电器,电压继电器,电流继电器,时间继电器（具有延时功能）,热继电器（做过载保护）,.,继电器类型：,-,（,1,）中间继电器,通常用于传递信号和同时控制多个电路 。,符号：,KA,线圈,常开触头,KA,常闭触头,KA,外形,-,（,2,）热继电器,用于电动机的过载保护,。,(a),外形,(b),结构,-,电机起动、停车,（点动、连续运行、多地点控制、顺序控制等）,常见的控制电路,电机正反转控制,行程控制,时间控制,-,一、点动控制,M,3,A,B,C,KM,FU,Q,SB,KM,动作过程,按钮松开,线圈（,KM,）断电,触头（,KM,）打开,电机停转。,按下按钮,（,SB,）,线圈（,KM,）通电,触头（,KM,）闭合,电机转动；,控制电路,主电路,电动机直接起动的控制线路,B,C,-,二、电动机连续运行,KM,自锁,自锁的作用,按下按钮（,SB2,），线圈（,KM,）通电，,电机起动；同时，辅助触头（,KM,）闭合，,M,3,A,B,C,KM,FU,Q,KM,SB2,C,B,SB1,起动,按钮,停车,按钮,即使按钮松开，线圈保持通电状态电机连续运转。,-,KM,KM,SB1,SB2,FR,M,3,KM,A,B,C,FU,Q,FR,三、异步机的直接起动,+,过载保护,发热,元件,热继电,器触头,短路保护,过载保护,加熔断器,FU,加热继电器,FR,电动机工作时，若因负载过重而使电流增大，但,又比短路电流小。此时熔断器起不了保护作用。,将其常闭触点串接在控制电路中。,原因：,将任意两相热元件串接在电动机任意两相中。,操作：,-,以下控制电路能否实现即能点动、,又能连续运行,KM,SB1,KM,SB2,KH,SB,思考,-,方法一：用,复合按钮,四、点动,+,连续运行,SB,3,：点动,SB,2,：连续运行,KM,SB,1,KM,SB,2,FR,SB,3,-,方法：起动按钮并联；停止按钮串联,乙地,甲地,SB,2,乙,KM,SB,1,甲,SB,2,甲,KM,FR,五、,两地控制一台电动机,例如：甲、乙两地同时控制一台电机。,SB,1,乙,-,FU,Q,按,SB,1,再按,SB,2,控制顺序要求：,M,1,起动后,M,2,才能起动。,M,2,既不能单独起动，也不能单独停车。,M,1,转动,六、电机的顺序控制,M,2,转动,动画,FR1,KM,1,M,1,3,M,2,3,KM,2,.,.,.,FR2,.,.,SB,1,KM,1,KM,1,SB,FR1,SB,2,KM,2,KM,2,FR2,-,七、电动机的正反转控制,KM,F,KM,F,SB1,SB,F,KH,M,3,A,B,C,KM,F,FU,QS,KH,KM,R,KM,R,KM,R,SB,R,缺点：,该电路必须,先停车,才能由正转到反转或由反转到正转。,操作过程：,SB,F,正转,SB,R,反转,SB1,停车,SB,F,和,SB,R,不能同时按下，否则会造成短路！,-,加互锁的正反转控制,正转时，,SB,R,不起作用；反转时，,SB,F,不起作用。从而避免两个接触器同时工作造成主回路短路。,KM,F,SB,1,KM,F,SB,F,FR,KM,R,KM,R,SB,R,互锁,KM,R,互锁作用,：,M,3,A,B,C,KMF,FU,Q S,KH,KM,F,-,双重互锁的正反转控制,电器互锁,KM,F,SB,1,KM,F,SB,F,FR,KM,R,KM,R,KM,R,KM,F,SB,R,缺点：正转过程中要求反转，必须先按停 止按钮，然后才能按反转按钮。,双保险,机械互锁（复合按钮）,电器互锁（互锁触头）,解决措施：在控制电路中加入机械连锁。,机械联锁,-,时间继电器,钟表式,空气式,电子式,时间控制,一、时间继电器,时间继电器有,通电,延时,和,断电延时,两种,时间控制,:,采用时间继电器进行延时控制,常开触头,延时闭合,常闭触头,延时打开,符号：,KT,线圈,-,时间继电器触点类型,断 电 式,常闭,断电,后,延时闭合,常开,断电,后,延时断开,通 电 式,瞬,时,动,作,延,时,动,作,常闭触点,常开触点,常开,通电,后,延时闭合,常闭,通电,后,延时断开,常闭触点,常开触点,-,电机,绕组,A,B,C,X,Y,Z,Y,Z,B,Y,X,C,A,KM,FU,QS,FR,A,x,B,y,C,z,KM -,Y,KM-,主电路,二、,时间控制,电动机,Y,起动控制,运行时,KM,、,KM-,工作，电动机接成形,起动时,KM,、,KM-Y,工作，电动机接成,Y,形,要求：,-,KM,FU,Q,FR,电机,A,x,B,y,C,z,KM,-,Y,KM-,KM-,KT,KT,KM-Y,KM-Y,KM-,KM-,KT,KM-,KM,SB1,SB2,KM,Y, 起动,控制电路,FR,主电路接通电源,KT,KM-,Y,转换完成,SB2,KM,KT,KM-,Y,KM-,延时,KM-,Y,-,第四章,PLC,原理及应用,一、,PLC,的产生,1968年美国通用汽车公司（,GE,），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。,1969年由美国数字设备公司（DEC,）根据美国通用汽车公司（,GE,）的要求研制成功,。,二、,PLC,的特点,吸取继电器和计算机两者的优点, 继电器控制系统体积大、可靠性低、接线复杂、不易更改、查找和排除故障困难，对生产工艺变化的适应性差，,但简单易懂、价格便宜；, 计算机,功能强大、灵活（可编程）、通用性好,，但编程困难；, 采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用。（梯形图）,PLC称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,）,三、,PLC,的定义及主要品牌,德国的西门子,(SIEMENS)、,美国,A-B,（,Allen-Bradly,）,GE,（,General Electric,）,日本三菱电机（,Mitsubishi Electric,）、 欧姆龙（,OMRON,）、,日本主要发展中小型,PLC,，,在世界小型,PLC市场上，,日本产品约占有,70的份额。在中国，OMRON产品的销量居首位,各大品牌,：,西门子,PLC,外形图,S7-200,系列,PLC,S7-300,系列,PLC,S7-400,系列,PLC,三菱,PLC,外形图,Q,系列,PLC,FX,2N,系列,PLC,FX,1N,系列,PLC,FX,1S,系列,PLC,欧姆龙,PLC,外形图,C200H,系列,PLC,CPM1A,、,CPM2A,系列,PLC,四、,PLC,常用功能介绍,1,逻辑控制功能,2,定时控制功能,3,计数控制功能,4,步进控制功能,5,数据处理功能,6,回路控制功能,7,通讯联网功能,8,监控功能,9,停电记忆功能,10,故障诊断功能,逻辑控制功能,M,接触器,定时控制功能,定时控制功能是,PLC,的最基本功能之一。,PLC,中有许多可供用户使用的定时器，功能类似于继电器线路中的时间继电器。,定时器的设定值,(,定时时间,),可以在编程时设定，也可以在运动过程中根据需要进行修改，使用方便灵活。,同时,PLC,还提供了高精度的时钟脉冲，用于准确实时控制,计数控制功能是,PLC,的最基本功能之一。,PLC,为用户提供许多计数器，计数器计数到某一数值时，产生一个状态信号,(,计数值到,),，利用该状态信号实现对某个操作的计数控制。 计数器的设定值可以在编程时设定，也可以在运行过程中根据需要进行修改。,计数控制功能,PLC,设置了较强的监控功能。,利用编程器或监视器，操作人员可以对,PLC,有关部分的运行状态进行监视。,利用编程器，可以调整定时器、计数器的设定值和当前值，并可以根据需要改变,PLC,内部逻辑信号的状态及数据区的数据内容，为调整和维护提供了极大的方便。,监控功能,PLC内部硬件框图及各部分作用,PLC,基本组成及应用,PLC由四部分组成 ：中央处理单元（CPU板）、输入输出（I/O,）部件和电源部件,PLC,系统软件,程序的表达方式基本有四种：梯形图、指令表、,逻辑功能图和高级语言。梯形图是当前使用最,广泛的一种编程方法。,PLC,编程语言,用户程序可以在,PLC,系统软件上完成，并下载到,PLC,中应用，每种,PLC,都有不同的系统编程软件，如,OMROM,的编程软件有,CX7.0,、西门子有,step 7,，这些,软件可以运行在个人计算机上。,1.,梯形图编程语言,两种梯形图的继电器符号图对照,梯形图,（,Ladder diagram,）,编程语言是一种图形语言,类似于继电器控制线路图的一种编程语言，它面向控制过程，直观易懂，是,PLC,编程语言中应用最多的一种语言。,物理继电器,PLC,继电器,常开,常闭,触 点,线 圈,PC,的继电器不是物理的电器，它是,PC,内部的寄存器位，因为它具有与物理继电器相似的功能，常称之为“软继电器”。,PLC,每一个继电器都对应着内部的一个寄存器位，该位为“,1”,态时，相当于继电器接通；为“,0”,态时，则相当于继电器断开。,常闭触点,线圈,常开触点,说明：,两种控制的梯形图比,00000,01000,01000,PLC,控制,00001,SB2,KM,KM,继电器,控 制,SB1,线圈,线圈,常开触点,常开触点,常闭触点,常闭触点,KM,Q,FU,K,R,M,3 ,SB,1,SB,2,KM,KH,KM,输入设备,PLC,SB,1,SB,2,K,R,KM,输出设备,一个简单的实际电路,案例,2,：,PLC,控制三相异步电动机,Y,降压电路接线图,：,109,-,元件布置图、接线图,110,-,Y-,降压控制电路梯形图,111,-,第五章 电子技术基础,常用元器件,几个基本电子电路分析,-,1.1,电阻定义,电路中对电流通过有阻碍作用且消耗能量的部分叫电阻,它是导体的一种基本性质。,电阻用字母,R,表示,其常见单位为欧姆,(),、千欧（,K,）、兆欧（,M,）等。换算关系是：,1,兆欧,=10,3,千欧,=10,6,欧,容抗：电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗，用,X,C,表示，单位为欧,(),。,感抗：电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗,，用,X,L,表示，单位为欧。,电抗：电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。用,X,表示，单位为欧。,阻抗：电阻,电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用称为阻抗,，用,Z,表示，单位为欧。,113,-,1.2,主要特性,1.,电阻器是一个耗能元器件,2.,对电流存在阻碍作用（无正负极之分）,3.,电阻器对直流电、交流电（不同频率、波形之信号）呈现相同的阻值,4.,普通电阻器为线形，符合欧姆定律：,V=IR,114,-,电阻是构成电路的基本元件之一,电阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压、偏置等。,电阻的种类有很多，通常分为三大类：固定电阻，可变电阻，特 殊电阻。在电子产品中，以固定电阻应用最多。而固定电阻按其制造材料又可分为好多类，但常用、常见的有碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻，还有近年来开始广泛应用的贴片电阻,.,1.4,分类,1.3,作用,115,-,1,常见的电阻,金属膜电阻 碳膜电阻 水泥线绕电阻,贴片电阻,116,-,1.5,电阻的主要性能指标,1.,额定功率：指在规定的大气压和特定的环境温度下，电阻所允许承受的最大功率。,2.,标称阻值：指产品上标示的阻值。,3.,允许误差：实际阻值对于标称阻值的最大 允许偏差范围，它表示了产品的精度。,117,-,电容,电子制作中也需要用到各种各样的电容器，它们在电路中分别起着不同的作用。与电阻器相似，通常简称其为电容，用字母,C,表示。顾名思义，电容器就是“储存电荷的容器”,。,电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容的基本单位为法拉（,F,）。但实际上，法拉是一个很不常用的单位，因为电容器的容量往往比,1,法拉小得多，常用微法（,F,）、毫法,(mF),、,纳法（,nF,）、皮法（,pF,）等表示。换算关系为：,1,法拉（,F,）,= 10,3,毫法,(mF),=,10,6,微法（,F,）,=10,9,纳法（,nF,）,= 10,12,皮法（,pF,）。,每一个电容都有它的耐压值，用,V,表示,2.1,定义,2.2,单位,1,电容具有隔直流、通交流的特性,.,因此在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源的退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等,。,2.3,主要特性,2,电容两端的电压不能突变的特性：,电容两端的电压由下试决定,V=Q/c,式中,Q,为电容器内部的电荷量，,C,为电容器的容量,3,容抗特性：,电容器的容抗大小,X,C,由下列公式决定,X,C,=,式中,f,为交流信号的频率，,C,为电容器的容量,4,储能特性：,理论上，电容器不消耗电能，所以电容器充到的电荷会储存在电容器中，只要外电路不存在让电容器放电的条件，电荷就一直在电容器中。,120,-,常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等,.,不同电路应该选用不同种类的电容。谐振回路可以选用云母、高频陶瓷电容，隔直流可以选用纸介、涤纶、云母、电解、陶瓷等电容，滤波可以选用电解电容，旁路可以选用涤纶、纸介、陶瓷、电解等电容。,2.4,分类,瓷片电容,电解电容,2,.,5,常见电容外形,121,-,贴片电容,钽电容,云母电容,122,-,3,、 电感,1,感抗特性,电感器和电容器一样，也是一种储能元件，它能把电能转变为磁场能，对流过它的交流电有阻碍作用，称之为感抗，其公式为：,X,L,=,3.1,定义,电感是用来表示自感应特性的一个量；自感电动势要阻碍线圈中电流的变化，这种阻碍作用称之为感抗。电感一般有直标法和色标法，色标法与电阻类似,电感器用符号,L,表示，它的基本单位是亨利（,H,），常用毫亨（,mH,）为单位。,电感定义公式为,L,=,，单位为：,= = =,H,为自感磁通量，单位,V,S,，,I,为流过电感器的电流,3.2,特性：,2,通直阻交特性,电感器的特性恰恰与电容的特性相反，它具有阻止交流电通过而让直流电通过的特性,124,-,3,电励磁特性。,当电流流过电感器时要在电感器四周产生磁场，无论是,直流电还是交流,均产生磁场。其磁场的大小和方向与电流的特性有关。能够将电能转换为磁能，用右手定则判定。,4,磁励电特性。,当通过线圈的磁通量改变时（即线圈在一个有效的交变磁场中时）产生感生电动势，其大小和方向在不断地改变，在恒定磁场中不产生感生电动势（因为在线圈中无磁通量的变化）。,5,线圈中的电流不能发生突变：理解阻碍。,当流过线圈的电流大小发生改变时，线圈要产生一个感生电动势来维持原电流的大小不变。线圈中的电流变化率愈大，其反向电动势就愈大。,125,-,四、,晶体二极管,1,.,单向导电性,PN,结（二极管）的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。,注意：只有在外加正向电压时这一特性才显示出来。,4.1,主要特性,2.,管压降特性：,在二极管导通后，正向压降基本不变，管子的正向电流发生很大变化时，正向压降才有微小的变化。换言之，当正向电压有一个微小变化时，将引起正向电流的很大变化。硅二极管的正向压降为,0.6V,左右，锗二极管的正向压降为,0.2V,左右。,3,.,正向电阻小，反向电阻大,正向电阻是指二极管正向导通后管子正负极间的电阻（是,PN,结的正向电阻）这一电阻很小，正向电阻小。反向电阻是指二极管处于反向偏置而未击穿时的电阻,（是,PN,结的反向电阻），这一电阻很大，反向电阻很大。,锗管,正向特性,10,硅管,I,/mA,U,/V,0,20,40,30,20,10,20,死区电压,A,0.5,1.0,1.5,反向特性,图,1-10,二极管的伏安特性,4 .,二极管的,VA,特性,2,）、反向特性 二极管两端加上反向电压时，反向 电流很小，当反向电压逐渐增加时，反向电流基本保持不变，这时的电流称为反向饱和电流（见曲线,II,段,),。不同材料的二极管，反向电流大小不同，硅管约为,1,微安到几十微安，锗管则可高达数百微安，另外，反向电流受温度变化的影响很大，锗管的稳定性比硅管差。,1,）、正向特性,加在二极管两端的正向电压（,P,为正、,N,为负）很小时（锗管小于,0.1,伏，硅管小于,0.5,伏），管子不导通处于“死区”状态，当正向电压起过一定数值后，管子才导通，电压再稍微增大，电流急剧暗加（见曲线,I,段）。不同材料的二极管，起始电压不同，硅管为,0.5-0.7,伏左右，锗管为,0.1-0.3,左右。,128,-,3,）、反向击穿特性 当反向电压增加到某一数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿（见曲线,III),。这时的反向电压称为反向击穿电压，不同结构、工艺和材料制成的管子，其反向击穿电压值差异很大，可由,1,伏到几百伏，甚至高达数千伏。电击穿（雪崩击穿和齐纳击穿）可逆，热击穿不可逆。,4.2,二极管的,分类,除普通二极管外，还有若干特殊二极管：用于稳压的稳压二极管（齐纳二极管）,、,用于调谐的变容二极管,、,以及光电子器件（光电二极管等,、发光二极管、激光二极管）,等。,二极管符号,稳压二极管符号,129,-,变容二极管符号,光电二极管符号,发光二极管符号,130,-,2,半导体二极管的图片,131,-,4.4,二极管的作用,二极管的整流,大多数电器设备无法直接使用交流电，必须把交流电转换成直流电以后才能加以利用。把交流电转换成直流电的过程叫做“整流”。,当电流顺时针时，二极管导通，电流通过；当电流逆时针时，二极管承受反向电压，不导通。所以，虽然使用的是交流电源，但是由于有二极管的存在，导致通过灯泡的电流方向始终是从上到下，没有从下到上的时候，因此，通过灯泡的电流是直流电。,二极管使用在限幅、开关、低电压稳压等电路中，起,整流、检波、限幅、箝位、开关、 元器件保护、温度补偿等作用。,132,-,全波整流,133,-,134,-,五 、,半导体三极管,135,-,半导体三极管有两种类型：,一种是双极型半导体三极管,(BJT Bipolar Junction transistor),，常称为晶体管，在电路中常用“,Q”,加数字表示 ，有两种载流子参与导电,(,多数载流子和少数载流子），被称之为双极型器件。晶体管是电流控制元件，由两个,PN,结组合而成,5.1,概念引出,另一种是场效应半导体三极管，仅由一种载流子（多数）参与导电，所以称之为单极型器件。场效应管是电压控制元件，由电场效应来控制其电流大小， 分为两大类：结型场效应管（,JFET Junction type Field Effect Transistor,）和金属氧化物半导体场效应管（,MOSFET Metal,Oxide,Semiconductor type Field Effect Transistor,）,136,-,5.2,双极型半导体三极管的,结构特点：,BJT,是通过一定的工艺，将两个,PN,结结合在一起的器件,1,NPN,型,BJT,137,-,2,P,NP,型,BJT,138,-,5.3 BJT,的放大作用,BJT,最基本的一种应用，是将微弱的电信号加以放大,基极电流用,I,B,表示，,集电极电流用,I,C,表示 ，,发射极电流用,I,E,表示。则关系为,：,I,C,= ,I,B,I,C,= ,I,E,I,E,=,I,C,+,I,B,=,（,1+,）,I,B,、,为两种电流放大系数，关系为：,I,E,=,I,C,+,I,B,根据,KCL,而得,1,电流放大系数,三极管有一个重要参数就是电流放大系数,。当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是注入电流,倍的电流，即集电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用。,2,放大条件,利用,BJT,组成的放大电路,其中一个电极作为信号输入端,一个电极作为输出端,另一个电极作为输入、输出的共同端,.,根据共同端的不同,BJT,可有三种连接方式,:,共基极（用,CB,表示）、共发射极（用,CE,表示） 、共集电极（用,CC,表示）接法,BJT,的放大作用，主要依靠发射极电流能通过基区传输，然后到达集电极而实现，为了保证这一过程，既要满足内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，由要满足外部条件：发射结正向偏置、集电结反向偏置,5.4 BJT,放大电路的三种组态（三种基本放大电路）,5.5 BJT,的,三种工作状态,（,三个工作区域,）,BJT,的基本特点是通过电流控制实现放大作用，这种放大作用并不是在任何情况下都能实现，饱和、放大、截至称为,BJT,的三种工作状态，对应三种工作状态，可把,BJT,的输出特性分为三个区域：饱和区、放大区和截止区,结 束,