电器可编程控制原理与应用课件1

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,*,*,课程名称：,教材：,电气可编程控制原理与应用,（二00七年四月 第一版）,任课教师：,1,第1章 常用低压电器,1.1 常用低压电器的分类,1.2 刀开关,1.3 熔断器,1.4 断路器,1.5 控制器,1.6 接触器,1.7 起动器,1.8 控制继电器,1.9 主令电器,1.10 电阻器,1.11 变阻器,1.12 电压调整器,1.13 电磁铁,1.14 其他,1.15 电器的文字符号和图形符号,2,1.1 常用低压电器的分类,1.按用途或控制对象分类,1、配电电器：,主要用于低压配电系统中。,2、控制电器：,主要用于电气传动系统中。,2.按动作方式分类,1、自动电器,：依靠自身参数的变化或外来信号的作用，自动完成接通或分断等动作。,2、手动电器,：用手动操作来进行切换的电器，,3.按触点类型分类,1、有触点电器：,并利用触点的接通和分断来切换电路。,2、无触点电器,：无可分离的触点。主要利用电子元件的开关效应，即导通和截止来实现电路的通、断控制。如接近开关、霍尔开关、电子式时间继电器、固态继电器等。,4.按工作原理分类,1、电磁式电器,：根据电磁感应原理动作的电器。如接触器、继电器、电磁铁等。,2、非电量控制电器,：依靠外力或非电量信号(如速度、压力、温度等)的变化而动作的电器。如转换开关、行程开关、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。,5.按低压电器型号分类：,为了便于了解和文字符号和各种低压电器的特点，采用我国国产低压电器产品型号编制办法（JB2930-81.10）的分类方法(参见附录一)，将低压电器分为13个大类，每个大类用一位汉语拼音字母作为该产品型号的首字母。型号第二位汉语拼音字母表示该类电器的各种形式。,3,按低压电器型号分类,1. 刀开关,H,， 例HS为双投式刀开关，HZ为组合开关。,2. 熔断器,R,， 例RC为瓷插式熔断器，RM为密封式熔断器。,3. 断路器,D,，例 DW为万能式断路器，DZ为塑壳式断路器。,4. 控制器,K,，例 KT为凸轮控制器，KG为鼓型控制器。,5. 接触器,C,，例 CJ为交流接触器，CZ为直流接触器。,6. 起动器,Q,，例 QJ为自耦变压器降压起动器QX为星三角起动器。,7. 控制继电器,J,， 例 JR为热继电器， JS为时间继电器。,8. 主令电器,L,， 例 LA为按钮， LX为行程开关。,9. 电阻器,Z,， 例 ZG为管型电阻器，ZT为铸铁电阻器。,10. 变阻器,B,， 例 BP为频敏变阻器，BT为起动调速变阻器。,11. 调整器,T,， 例 TD为单相调压器，TS为三相调压器。,12. 电磁铁,M,， 例 MY为液压电磁铁，MZ为制动电磁铁。,13. 其它,A,， 例 AD为信号灯，AL为电铃。,4,1.2,刀开关,刀开关是一种手动电器，常用的刀开关有HD型单投刀开关，,HS型双投刀开关、,HR型熔断器式刀开关、,HZ型组合开关、,HK型闸刀开关、,HY型倒顺开关等。,5,1.2.1,HD型单投刀开关,(a)为直接手动操作, (b)为手柄操作, (c)(h)为刀开关的图形符号和文字符号。其中(c)为一般图形符号，(d)为手动符号 (e)为三极单投刀开关符号、当刀开关用作隔离开关时，其图形符号上加有一横杠，如图 (f)、(g)、(h) 所示。,图1- 1 HD型单投刀开关示意图及图形符号,6,1.2.2,HS型双投刀开关,HS型双投刀开关也称转换开关，其作用和单投刀开关类似，常用于双电源的切换或双供电线路的切换等，,图1- 2 HS型双投刀开关示意图及图形符号,7,1.2.3,HR型熔断器式刀开关,HR型熔断器式刀开关也称刀熔开关，它实际上是将刀开关和熔断器组合成一体的电器，刀熔开关操作方便，并简化了供电线路，在供配电线路上应用很广泛。刀熔开关可以切断故障电流，但不能切断正常的工作电流，所以一般应在无正常工作电流的情况下进行操作。,图1- 3 HR型熔断器式刀开关示意图及图形符号,8,1.2.4 组合开关,组合开关又称转换开关，控制容量比较小，结构紧凑，常用于空间比较狭小的场所，如机床和配电箱等。,组合开关一般用于电气设备的非频繁操作、切换电源和负载以及控制小容量感应电动机和小型电器。,图1- 4组合开关的结构示意和图形符号,9,1.2.5 开启式负荷开关和封闭式负荷开关,1、HK型开启式负荷开关,HK型开启式负荷开关俗称闸刀或胶壳刀开关。由于它结构简单，价格便宜，使用维修方便，故得到广泛应用。主要用作电气照明电路，电热电路。小容量电动机电路的不频繁控制开关，也可用作分支电路的配电开关。,图1- 5负荷开关,10,2、HH型封闭式负荷开关,HH型封闭式负荷开关俗称铁壳开关。刀开关带有灭弧装置，能够通断负荷电流，熔断器用于切断短路电流。一般用于小型电力排灌、电热器、电气照明线路的配电设备中，用于不频繁地接通与分断电路，也可以直接用于异步电动机的非频繁全压启动控制。,图1- 5负荷开关,HH3系列负荷开关,11,1.3 熔断器,熔断器串接于被保护电路中，电流通过熔体时产生的热量与电流平方和电流通过的时间成正比，电流越大则熔体熔断时间越短，这种特性称为,熔断器的反时限保护特性,或,安秒特性,。如图1-6所示。,熔断器种类,按结构分为,开启式,、,半封闭式,和,封闭式,；,按有无填料分为,有填料式,、,填料式,；,按用途分为,工业用熔断器,、,保护半导体器件熔断器,及,自复式熔断器,等。,图,1-6,熔断器的反时限保护特性,熔断器在电路中主要起短路保护作用，用于保护线路。,1.3.1,熔断器的结构原理及分类,12,1.3.2 熔断器的主要技术参数,熔断器主要技术参数包括额定电压、熔体额定电流、熔断器额定电流、极限分断能力等。,(1),额定电压,：指保证熔断器能长期正常工作的电压。,(2),熔体额定电流,：指熔体长期通过而不会熔断的电流。,(3),熔断器额定电流,：指保证熔断器能长期正常工作的电流。,(4),极限分断能力,：指熔断器在额定电压下所能开断的最大短路电流。在电路中出现最大电流一般是指短路电流值。所以，极限分断能力也反映了熔断器分断短路电流的能力。,13,1.3.3 常用的熔断器,常用的熔断器,1、插入式熔断器， 2、螺旋式熔断器，3、RMl0型密封管式熔断器，4、RT型有填料密封管式熔断器,图1- 7熔断器类型及图形符号,14,3、 RMl0型密封管式熔断器， 4、 RT0型有填料密封管式熔断器,15,1.4 断路器,低压断路器,俗称,自动开关,或,空气开关,，用于低压配电电路中不频繁通断控制。在电路发生短路、过载或欠电压等故障时能自动分断故障电路，是一种控制兼保护电器。,断路器的种类,按其用途和结构特点可分为DW型,框架式,断路器、DZ型,塑料外壳式,断路器、DS型,直流快速,断路器和DWX型、DWZ型,限流式,断路器等。,框架式断路器：,主要用作配电线路的保护开关，,塑料外壳式断路器：,可用作配电线路的保护开关，还可用作电动机、照明电路及电热电路的电源开关。,16,1.4.1 断路器的结构和工作原理,DW型,框架式,断路器,DZ型,塑料外壳式,断路器,17,1.4.1 断路器的结构和工作原理,断路器主要由三个基本部分组成：即触头、灭弧系统和各种脱扣器，包括过电流脱扣器、失压(欠电压)脱扣器、热脱扣器、分励脱扣器和自由脱扣器。,图1- 8断路器工作原理示意图及图形文字符号,18,1.4.2 低压断路器的选择原则,(1),断路器类型的选择：,应根据使用场合和保护要求来选择。如一般选用塑壳式；短路电流很大选用限流型；额定电流比较大或有选择性保护要求选框架式；控制和保护含有半导体器件的直流电路应选直流快速断路器等。,(2),断路器额定电压、额定电流,应大于或等于线路、设备的正常工作电压、工作电流。,(3),断路器极限通断能力,大于或等于电路最大短路电流。,(4),欠电压脱扣器额定电压,等于线路额定电压。,(5),过电流脱扣器的额定电流,大于或等于线路的最大负载电流。,19,1.5 控制器,控制器,是一种手动操作、直接控制主电路大电流（10600）的开关电器。常用的控制器有KT型凸轮控制器、KG型鼓型控制器和KP型平面控制器。,凸轮控制器,是一种大型的手动控制器。主要用于起重设备中直接控制中小型绕线式异步电动机的起动、停止、调速、换向和制动，也适用于有相同要求的其他电力拖动场合。,图1- 9凸轮控制器的结构原理图及图形符号,KT10系列交流凸轮控制器,20,1.6,接触器,接触器主要用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等。能频繁地接通或断开交直流主电路，实现远距离自动控制。,CZ18系列直流接触器,21,图1- 10交流接触器的结构示意图及图形符号,22,1.7 起动器,起动器用于三相异步电动机的起动停止控制，它是一种成套的低压控制装置。,常用的起动器,：,QC型电磁起动器：,用于远距离直接控制三相笼型异步电动机的起动、停止及正反转控制，主要由接触器和热继电器组成。,QJ型减压起动器：,采用自耦变压器降压，用于控制三相笼型异步电动机的不频繁减压起动控制。,QX型起动器：,为星三角降压起动器，各种起动器控制电路根椐型号和电动机的容量大小而不同。,其控制原理在第二章中讲解。,QC20系列磁力综合起动器,QX4系列自动星三角起动器,QJX2系列“星三角”减压起动器,23,1.8 控制继电器,控制继电器用于电路的逻辑控制，继电器具有逻辑记忆功能，能组成复杂的逻辑控制电路，继电器用于将某种电量(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 以实现对电路的自动控制功能。,继电器的种类：,按输入量分,可分为,电压,继电器、,电流,继电器、,时间,继电器、,速度,继电器、,压力,继电器等。,按工作原理,可分为,电磁式,、,感应式,、,电动式,、,电子式,等。,按用途分,可为,控制,继电器、,保护,继电器等。,按输入量变化形式,可分为,有无,继电器和,量度,继电器。,有无继电器,是根据输入量的有或无来动作的，无输入量时继电器不动作，有输入量时继电器动作。如中间继电器、通用继电器、时间继电器等。,量度继电器,是根据输入量的变化来动作的，工作时其输入量是一直存在的，只有当输入量达到一定值时继电器才动作。如电流继电器、电压继电器、热继电器、速度继电器、压力继电器、液位继电器等。,24,1.8.1 电磁式继电器,电磁式继电器广泛地应用于低压控制系统中，常用的电磁式继电器有电流继电器、电压继电器、中间继电器以及各种小型通用继电器等。,图1- 11直流电磁式继电器结构示意图,小型通用继电器,25,1、电磁式继电器的整定,继电器的吸动值和释放值可以根据保护要求在一定范围内调整，现以图1-11所示直流电磁式继电器为例予以说明。,1),转动调节螺母,，调整反力弹簧的松紧程度可以调整动作电流(电压)，弹簧反力越大动作电流(电压)就越大，反之就越小。,2),改变非磁性垫片的厚度,，非磁性垫片越厚衔铁吸合后磁路的气隙和磁阻就越大，释放电流(电压)也就越大，反之越小，而吸引值不变。,3),用调节螺丝改变初始气隙的大小,，在反作用弹簧力和非磁性垫片厚度一定时，初始气隙越大，吸引电流(电压)就越大，反之就越小，而释放值不变。,26,2、电磁式继电器的特性,继电器的主要特性是,输入输出特性,，又称为继电特性，如图 1-11(b)所示。,在继电特性曲线中，X2称为,继电器吸合值,，X1称为,继电器释放值,。kX1X2称为,继电器的返回系数,。,27,1.8.2 中间继电器,中间继电器在控制电路中的起逻辑变换和状态记忆的功能，以及用于扩展接点的容量和数量，另外在控制电路中还可以调节各继电器、开关之间的动作时，防止电路误动作的作用。,图1- 12中间继电器的结构示意图及图形文字符号,JZ7系列中间继电器,JZY1系列中间继电器,28,1.8.3 电流继电器和电压继电器,1、电流继电器,电流继电器的输入量是电流，它是根据输入电流大小而动作的继电器。电流继电器的线圈串入电路中，以反映电路电流的变化，其线圈匝数少、导线粗、阻抗小。电流继电器可分为：欠电流继电器、过电流继电器。,图1- 13电流继电器的图形符号和文字符号,JL12系列电流继电器,DL-20C电流继电器,29,2、电压继电器,电压继电器的输入量是电路的电压大小，电压继电器根据输入电压大小而动作。与电流继电器类似电压继电器也分为欠电压继电器和过电压继电器两种。,电压继电器工作时并联在电路中，因此线圈匝数多，导线细，阻抗大，反映电路中电压的变化，用于电路的电压保护。,图1- 14电压继电器的图形符号和文字符号,DY-20CE系列电压继电器,DY-3 电压继电器,30,1.8.4 时间继电器,时间继电器在控制电路中用于时间的控制。其种类很多，按其动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式等。按延时方式可分为通电延时型和断电延时型。,JS14P系列数字式时间继电器,JS11系列数字式时间继电器,JS20系列时间继电器,31,JS7-A系列时间继电器,JS7型空气阻尼式时间继电器,32,图1- 15空气阻尼式时间继电器示意图及图形符号,通电延时型,JS7型空气阻尼式时间继电器,33,JS7型空气阻尼式时间继电器,断电延时型,图1- 15空气阻尼式时间继电器示意图及图形符号,34,1.8.5 热继电器,热继电器主要是用于电气设备（主要是电动机）的过负荷保护，热继电器是一种利用电流热效应原理工作的电器，它具有与电动机容许过载特性相近的反时限动作特性，主要与接触器配合使用，用于对三相异步电动机的过负荷和断相保护。,图1- 16热继电器结构示意图及图形符号,35,热继电器的选择原则,热继电器主要用于电动机的过载保护，使用中应考虑电动机的工作环境、起动情况、负载性质等因素，具体应按以下几个方面来选择。,(1) 热继电器,结构型式,的选择：星形接法的电动机可选用两相或三相结构热继电器，三角形接法的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器。,(2) 热继电器的,动作电流整定值,一般为电动机额定电流的.05到.倍。,(3) 对于重复短时工作的电动机(如起重机电动机)，由于电动机不断重复升温，热继电器双金属片的温升跟不上电动机绕组的温升，电动机将得不到可靠的过载保护。因此，不宜选用双金属片热继电器，而应选用过电流继电器或能反映绕组实际温度的温度继电器来进行保护。,36,1.8.6 速度继电器,速度继电器又称为反接制动继电器，主要用于三相鼠笼型异步电动机的反接制动控制。,图1-17 速度继电器的原理示意图及图形符号,JY-1型速度继电器,37,1.8.7 液位继电器,液位继电器主要用于对液位的高低进行检测发出开关量信号，以控制电磁阀、液泵等设备对液位的高低进行控制。,图1- 18 一02型液位继电器结构示意图及图形符号,浮球液位继电器,38,1.8.8 压力继电器,压力继电器主要用于对液体或气体压力的高低进行检测发出开关量信号，以控制电磁阀、液泵等设备对压力的高低进行控制。,JY2型压力继电器,图1- 19压力继电器结构示意图及图形符号,39,1.9 主令电器,主令电器用于在控制电路中以开关接点的通断形式来发布控制命令，使控制电路执行对应的控制任务。主令电器应用广泛，种类繁多，常见的有按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、主令控制器、选择开关、足踏开关等。,LT3脚踏开关,LX2系列行程开关,LA10系列按钮开关,LK5系列主令控制器,40,1.9.1 按钮,按钮是一种最常用的的主令电器，用于在控制电路中发布控制命令,图1- 20按钮结构示意图及图形符号,图1- 21微动式按钮动作原理图,41,1.9.2 行程开关,行程开关又叫限位开关，它的种类很多，按运动形式可分为直动式、微动式、转动式等；按触点的性质分为有触点式和无触点式。,1、触点行程开关,图1- 22行程开关结构示意图及图形符号,42,2、无触点行程开关,无触点行程开关又称,接近开关,，它可以代替有触头行程开关来完成行程控制和限位保护，还可用于高频计数、测速、液位控制、零件尺寸检测、加工程序的自动衔接等的非接触式开关。,无触点行程开关分为,有源型,和,无源型,两种，多数无触点行程开关为有源型，主要包括,检测元件、放大电路、输出驱动电路,三部分。,接近开关按检测元件工作原理可分为,高频振荡型、超声波型、电容型、电磁感应型、永磁型、霍尔元件型与磁敏元件型,等。不同型式的接近开关所检测的被检测体不同。,图1- 23有源型接近开关结构框图,43,接近开关输出形式,接近开关输出形式有两线、三线和四线式几种，晶体管输出类型有NPN和PNP两种，外形有方型、圆型、槽型和分离型等多种。,图124为槽型三线式NPN型光电式接近开关的工作原理图和远距分离型光电开关工作示意图。,图1- 24槽型和分离型光电开关,44,接近开关的图形符号,接近开关的主要参数有型式、动作距离范围、动作频率、响应时间、重复精度、输出型式、工作电压及输出触点的容量等。,接近开关的图形符号可用图1 25表示。,图1- 25接近开关的图形符号,45,1.9.3 转换开关,转换开关是一种多挡位、多触点、能够控制多回路的主令电器。各种控制设备中线路的换接、遥控和电流表、电压表的换相测量等；也可用于控制小容量电动机的起动、换向、调速。,图1- 26转换开关及图形符号,46,1.10 电阻器,电阻可分为两大类，一类为,电阻元件,，用于弱电电子产品，一类为工业用,电阻器件,（简称电阻器），用于低压强电交直流电气线路的电流调节以及电动机的起动、制动和调速等。,常用的电阻器有ZB型板形和ZG型管形电阻器，用于低压电路中的电流调节。ZX型电阻器，主要用于交直流电动机的起动、制动和调速等。,电阻器的主要技术参数有额定电压、发热功率、电阻值、允许电流、发热时间常数、电阻误差及外型尺寸等。电阻器的图形符号如图-27所示。,RXG20-1型线绕管形电阻器,ZX2系列电阻器,ZB1-4系列板型线绕电阻器,47,1.11 变阻器,变阻器的作用和电阻器的作用类似，不同点在于变阻器的电阻可连续可调的。而电阻器的每段电阻固定，在控制电路中可采用串并联或选择不同段电阻的方法来调节电阻值，电阻值是断续可调的。,图1- 27电阻和变阻器图形符号,BP8Y系列频敏变阻器,滑线变阻器,可变电阻器,电阻,48,1.12 电压调整器,电压调整器的种类较少，TD4型炭阻式电压调整器用于中小容量的交流或直流发电机自动调节电压用。,TSGC系列三相接触调压器,TDGC2系列单相调压器,稳压器,49,1.13 电磁铁,常用的电磁铁有MQ型牵引电磁铁，MW型起重电磁铁，MZ型制动电磁铁等。,电磁铁的图形符号和电磁制动器一样，文字符号为。,MQ2系列牵引电磁铁,MZD1系列交流单相制动电磁铁适用于交流50HZ，额定电压至380V的电路中，作为匹配TJ2系列或JWZ系列阀瓦制动器的操动装置,MZD1系列交流单相制动电磁铁,50,1.13 电磁铁,图1- 28电磁制动器的示意图和图形符号,TJ2系列制动器,MZD1系列交流单相制动电磁铁,1-线圈,2-铁心,3-衔铁,4-弹簧,5-闸轮,6-杠杆,7-闸瓦,8-电机轴,TJ2型电磁制动器,4,MZD型单相制动电磁铁和MZS型三相制动电磁铁一般用于组成电磁制动器，由制动电磁铁组成的TJ2型交流电磁制动器的示意图如图1-28所示，,51,1.14 其它,1.14.1 信号灯,信号灯也叫指示灯，主要用于各种电气设备及线路中作电源指示、显示设备的工作状态以及操作警示等。,图1- 29信号灯的图形符号,XD16系列信号灯,52,指示灯的颜色,53,1.14.2 报警器,常用的报警器有电铃和电喇叭等，一般电铃用于正常的操作信号（如设备起动前的警示）和设备的异常现象（如变压器的过载、漏油）。电喇叭用于设备的故障信号（如线路短路跳闸）。报警器的图形符号如图-30所示：,图1- 30报警器的图形符号,54,1.14.3 液压控制元件,几种常用的液压元件的符号。,图1- 31常用液压元件的符号,55,1.15 电器的文字符号和图形符号,1.15.1 电器的文字符号,国家标淮GB5094-85电气技术中的项目代号,GB7159-87电气技术中的文字符号制定通则。,在GB7159-87电气技术中的文字符号制定通则中将所有的电气设备、装置和元件分成,23个大类,每个大类用一个大写字母表示。,文字符号分为,基本文字符号,和,辅助文字符号,。,基本文字符号分为,单字母符号,和,双字母符号,两种。,单字母符号,应优先采用，每个单字母符号表示一个电器大类，,双字母符号,由一个表示种类的单字母符号和另一个字母组成，第一个字母表示电器的大类，第二个字母表示对某电器大类的进一步划分。,文字符号用于标明电器的名称、功能、状态和特征。同一电器如果功能不同，其文字符号也不同，例如照明灯的文字符号为EL，信号灯的文字符号为HL。,辅助文字符号表示电气设备、装置和元件的功能、状态和特征。由一到三位英文名称缩写的大写字母表示。,56,1.15.2 电器的图形符号,国家标准GB4728-85,电气图用图形符号,。,图形符号可以根据需要进行组合的，在该标准中除了提供了大量的一般符号之外还提供了大量的限定符号和符号要素，限定符号和符号要素不能单独使用，它相当于一般符号的配件，将某些限定符号或符号要素与一般符号进行组合就可组成各种电气图形符号。,图1- 32断路器图形符号的组成,57,