電氣控制基本原理（課堂PPT）

第一篇電氣控制原理第一章常用低壓電器1第一節(jié)電器的基本知識一電器的定義與分類二電磁式電器的工作原理與結構特點2低壓電器的定義電器：是指能自動或手動接通和斷開電路，以及對電路或非電路現(xiàn)象能進行切換、控制、保護、檢測、變換和調節(jié)的元件。低壓電器：通常是指交流1200V及以下與直流1500V及以下電路中起通斷、控制、保護和調節(jié)作用的電氣設備3低壓電器的分類按控制作用分類執(zhí)行電器用來完成某種動作或傳遞功率。例如：電磁鐵?？刂齐娖饔脕砜刂齐娐返耐〝?。例如：開關、繼電器。主令電器用來控制其它自動電器的動作，以發(fā)出控制“指令”。例如：按鈕、轉換開關等。保護電器用來保護電源、電路及用電設備，使它們不致在短路、過載狀態(tài)下運行，免遭損壞。例如：熔斷器、熱繼電器等。按動作方式分自動切換電器按照信號或某個物理量的變化而自動動作的電器。例如：接觸器、繼電器等。非自動電器通過人力操作而動作的電器。例如：開關、按鈕等。按動作原理分類電磁式電器它是根據(jù)電磁鐵的原理工作的。例如：接觸器、繼電器等。非電磁式電器它是依靠外力（人力或機械力）或某種非電量的變化而動作的電器。例如：行程開關、按鈕、速度繼電器、熱繼電器等。

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電磁式電器的工作原理與結構特點

電磁機構電磁機構是電器元件的感受部件，它的作用是將電磁能轉換成為機械能并帶動觸點閉合或斷開。它通常采用電磁鐵的形式，由電磁線圈、靜鐵心（鐵心）、動鐵心（銜鐵）等組成，其中動鐵心與動觸點支架相連。

觸頭系統(tǒng)觸頭系統(tǒng)屬于執(zhí)行部件。它的作用是通過觸點的開、閉來通、斷電路的。滅弧裝置電弧：是指觸頭在閉合和斷開（包括熔體在熔斷時）的瞬間，都會在觸頭間隙中由電子流產生弧狀的火花，這種由電氣原因造成的火花。5電磁機構

結構形式（三種）吸引線圈：直流-瘦長型，無骨架；交流-矮胖型有骨架

鐵心：直流-整塊鋼材；交流-硅鋼片疊鉚6電磁吸力與吸力特性

電磁吸力FAT=f(時間、氣隙)，吸力特性FAT=f(氣隙)氣隙固定交流線圈FAT是變量，直流線圈FAT是恒定氣隙變化交流線圈FAT氣隙變化前后稍有變化直流線圈FAT氣隙變化前后變化較大7觸頭系統(tǒng)：作用：執(zhí)行部分

材料：銅和銀

型式：橋式和指形觸頭系統(tǒng)

8電弧與滅弧

產生原因：氣體電離放電

后果：燒觸頭滅弧方法：1)電動力滅弧-交流接觸器

2）磁吹滅弧-直流接觸器3）柵片滅弧-交流電器4）窄縫滅弧（滅弧罩）-交流、直流接觸器9

第二節(jié)

開關電器

刀開關

轉換開關斷路器漏電開關

10刀開關

作用：手動；不頻繁通斷電路；隔離

類型：大電流開關、開啟式開關（HK2）、封閉式開關、刀熔開關圖1-7膠蓋瓷底刀開關的結構1—出線盒2—熔絲3—動觸頭4—手柄5—靜觸頭6—電源進線座7—瓷座8—膠蓋9—接用電器111組成：手柄、觸刀、靜插座、底板12參數(shù)：額定電壓、額定電流、通斷能力、動穩(wěn)定電流、熱穩(wěn)定電流

選擇1）額定電壓>=電路電壓2）額定電流>=電路電流3）類型

使用注意事項：安裝方向和上下接線端圖形符號

13第三節(jié)熔斷器作用：短路保護和嚴重過載工作原理：熔斷器是串聯(lián)連接在被保護電路中的，當電路電流超過一定值時，熔體因發(fā)熱而熔斷，使電路被切斷，從而起到保護作用

類型：插入式RC1A螺旋式RL1封閉管式（無填料RM10和有填料RT0）新型

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熔斷器選擇、圖形符號與文字符號

熔斷器的選用主要包括類型選擇和熔體額定電流的確定類型選擇使用場合安裝條件負載要求熔體額定電流選擇

1、電阻性負載或照明電路，這類負載起動過程很短，運行電流較平穩(wěn)，一般按負載額定電流的1~1.1倍選用熔體的額定電流，進而選定熔斷器的額定電流2、電動機等感性負載，這類負載的起動電流為額定電流的4~7倍，一般選擇熔體的額定電流為電動機額定電流的1.5~2.5倍。這樣一般來說,熔斷器難以起到過載保護作用,而只能用作短路保護,過載保護應用熱繼電器才行。對于多臺電動機,要求多臺IFU≥（1.5~2.5）INMAX+∑IN式中IFU——熔體額定電流（A）,INMAX——最大一臺電動機的額定電流（A）3、為防止發(fā)生越級熔斷，上、下級（供電干、支線）熔斷器間應有良好的協(xié)調配合，為此，應使上一級（供電干線）熔斷器的熔體額定電流比下一級（供電支線）大1～2個級差。圖形符號與文字符號15第四節(jié)主令電器

主令電器是控制系統(tǒng)中專用發(fā)布控制指令的電器

常用主令電器：控制按鈕

行程開關和接近開關萬能轉換開關主令控制器和凸輪控制器16控制按鈕

是一種簡單的手動開關，

通常用于發(fā)出操作信號，

接通或斷開電流較小的控制電路，

以控制電流較大的電動機或其他電氣設備的運行。按鈕的結構和圖形符號17控制按鈕常用型號（撳鈕式，緊急，鑰匙，旋轉）

18位置開關（行程開關和接近開關）

行程開關的功能是相應于移動機械的位置產生電信號19接近開關

（無觸點開關）

接近并關又稱無觸點行程開關，它具有工作可靠、壽命長、精度高等優(yōu)點。它的用途除行程控制和限位保護外，還可作為檢測金屬變換運動方向、檢測零件尺寸、液面控制及用作無觸點無噪聲、動作靈敏、體積小、耐振、操作頻率簡和定位常用型號

高頻振蕩型（LJ2、3SG）電容型

永磁型（接近開關以高頻振蕩型最常用．它占全部接近開關產量的80％以上。）外型與圖形符號、文字符號20萬能轉換開關

外形圖與結構示意圖圖1-12LW12萬能轉換開關外形圖21萬能轉換開關圖形符號與文字符號（SA）22第五節(jié)接觸器接觸器能頻繁的接通或斷開交直流主電路具有低壓釋放的功能分為交流接觸器和直流接觸器兩種交流接觸器結構：電磁機構(直動式、轉動式)，觸頭系統(tǒng)（主、副），滅弧裝置，其他部件主觸點接線控制線圈接線23~~~線圈M3~交流接觸器結構圖24直流接觸器

結構：區(qū)別交流接觸器

直流接觸器25接觸器主要參數(shù)與常用系列主要參數(shù)額定電壓：主觸頭（220、380、660…）額定電流：主觸頭

（10~800）

線圈電壓（~/36、127、220、380/-24、48…）其他（操作頻率、機械和電氣壽命等）常用系列交流CJ10CJX1BLC1-D直流CZ0CZ1826型號意義27接觸器圖形符號與文字符號

28接觸器選擇

類型額定電壓

額定電流線圈電壓與頻率29接觸器型號含義30第六節(jié)繼電器一

定義和分類

繼電器是一種根據(jù)電或非電信號的變化來接通或斷開小電流電路的自動控制電器。電磁式：電壓繼電器，電流繼電器，中間繼電器，時間繼電器非電量：速度繼電器，熱繼電器，（時間繼電器）溫度繼電器等

二

電壓繼電器，電流繼電器，中間繼電器1：電流繼電器KI-與被控制電路串聯(lián)，以反映電路電流的變化。有欠電流和過電流兩種2：電壓繼電器KV-與被控制電路并聯(lián)以反映電路電壓的變化。根據(jù)動作電壓的大小有過電壓、欠電壓、零電壓之分3：中間繼電器KA-實質上為電壓繼電器。但觸頭對數(shù)較多，觸頭容量較大（額定電流5-10A），動作靈敏電磁式繼電器與接觸器異同結構與工作原理和接觸器基本相同；對反應對象、控制對象、觸點數(shù)量、滅弧裝置繼電器與接觸器不同，觸發(fā)器的主觸頭可以通過大電流，而中間繼電器的觸頭只能通過小電流。中間繼電器只能用于控制電路中圖形符號與文字符號

31三速度繼電器

用途

速度繼電器主要用于籠型異步電動機的反接制動控制。結構及工作原理符號a）外形b）結構圖KSKSb）常開觸點

c）常閉觸點a）轉子KSnn32四

時間繼電器

作用：利用電磁原理或機械動作原理實現(xiàn)觸頭延時接通或斷開的自動控制電器，用于控制動作時間

類型：空氣式、電子式、（電磁式、電動式）

空氣式時間繼電器圖形符號與文字符號（KT）33銜鐵線圈通電延時常開觸頭延時閉合常閉觸頭延時打開常閉觸頭常開觸頭線圈通電輔助觸頭動作T秒后延時觸頭動作空氣式時間繼電器示意圖34斷電式常閉斷電后延時閉合常開斷電后延時斷開通電式瞬時動作延時動作常閉觸點常開觸點常開通電后延時閉合常閉通電后延時斷開時間繼電器觸頭類型35五

熱繼電器

作用：利用電流的熱效應制成的保護電器功能：過載保護外型a）外形b）結構圖電流整定裝置2—主電路接線柱3—復位按鈕4—常閉觸頭5—動作機構6—熱元件31—常閉觸頭接線柱32—公共動觸頭接線柱33—常開觸頭接線柱36熱繼電器圖形符號及文字符號：

圖形符號FRFR串聯(lián)在主電路中串聯(lián)在控制電路中37熱繼電器選擇

1、類型

熱繼電器有單相、二相及三相式，其中三相式還分為有斷相保護（用于電動機△連接情況）和無斷相保護的。2、熱元件額定電流和整定電流每一種熱繼電器可裝不同額定電流的熱元件，整定電流，發(fā)熱元件不變形產生動作38電氣控制圖的繪制規(guī)則原理圖一般分主電路和輔助電路兩部分：主電路就是從電源到電動機大電流通過的路徑。輔助電路包括控制電路、照明電路、信號電路及保護電路等，由繼電器和接觸器的線圈、繼電器的觸點、接觸器的輔助觸點、按鈕、照明燈、信號燈、控制變壓器等電器元件組成。控制系統(tǒng)內的全部電機、電器和其它器械的帶電部件，都應在原理圖中表示出來。原理圖中各電器元件不畫實際的外形圖，而采用國家規(guī)定的統(tǒng)一標準圖形符號，文字符號也要符合國家標準規(guī)定。原理圖中，各個電氣元件和部件在控制線路中的位置，應根據(jù)便于閱讀的原則安排。同一元器件的各個部件可以不畫在一起。例如，接觸器、繼電器的線圈和觸點可以不畫在一起。圖中元件、器件和設備的可動部分，都按沒有通電和沒有外力作用時的開閉狀態(tài)畫出。例如，繼電器、接觸器的觸點，按吸引線圈不通電狀態(tài)畫；主令控制器、萬能轉換開關按手柄處于零位時的狀態(tài)畫；按鈕、行程開關的觸點按不受外力作用時的狀態(tài)畫等。電氣元件應按功能布置，并盡可能按水平順序排列，其布局順序應該是從上到下，從左到右。電路垂直布置時，類似項目宜橫向對齊；水平布置時，類似項目應縱向對齊。電氣原理圖中，有直接聯(lián)系的交叉導線連接點，要用黑圓點表示；無直接聯(lián)系的交叉導線連接點不畫黑圓點。

39電氣原理圖圖面區(qū)域的劃分和符號位置的索引

符號位置的索引

·圖號頁次圖區(qū)號見圖上方：1、2、……13——圖區(qū)號圖區(qū)號下方：對應的元件或電路功能40圖1-84142第二節(jié)

三相籠型異步電動機全壓啟動控制線路

一

單相全壓啟動控制線路

1、起保停電路1）工作原理（自鎖）起動（SB2）停止（SB1）2）保護環(huán)節(jié)短路過載欠電壓保護與失電壓保護43C'B'KMSB控制電路M3~ABCKMFUQS主電路2、點動控制443、點動+連續(xù)控制SB3：點動SB2：連續(xù)運行控制關系QM3~ABCFU主電路FRKMKMSB1SB2FRSB3KM45

二、

電動機正反轉控制線路

FUQM3~ABCFRKM正

KM反

KM反SB3

KM正SB1SB2FRKM正123KM反*必須保證兩個接觸器不能同時工作!46互鎖KM反KM正M3~ABCFUQFRSB1KM正SB2KM反KM反SB3ABKM正FRKM正KM反正轉停止反轉1、正-停-反47SB3KM正KM反M3~ABCFUQFR機械互鎖雙保險機械互鎖（復合按鈕）電氣互鎖（互鎖觸頭）KM正SB1KM正FRKM反KM反KM反KM正SB2電氣互鎖AC正轉反轉熔焊2、正-反-停（雙重互瑣）48A小車SQ1SQ2CFR正轉反轉KM正SB1KM正KM反KM反KM正SB2KM反SB3SQ1SQ23、行程控制494、順序控制50

第三節(jié)三相籠型異步電動機減壓起動控制線路

減壓起動的目的與方法

目的：減小起動電流，當P>10KW或（3/4+電源容量/4*P）<起動電流/電機額定電流，考慮減壓起動。方法：1、定子串電阻

2、Y-△減壓起動控制線路

3、自耦變壓器減壓起動控制線路

4、延邊三角形減壓起動控制線路

51一定子串電阻減壓起動控制線路

521、工作原理分析（b圖）

１）合上QS，按下SB2，KM1線圈吸合，KM1主觸點閉合-電動機M串電阻減壓運轉、KM1輔助常開觸點閉合-自鎖、KT線圈吸合-KT延時時間，延時到，KT常開觸點閉合，KM2線圈吸合，KM2主觸點閉合電動機-M全壓運轉、KM2輔助觸點斷開KM1、KT線圈失電，KM2輔助觸點閉合-自鎖。

２）按下SB1，KM2線圈斷電，KM2主觸點、輔助觸點斷開，電動機M停止。

2、特點

53二Y-△減壓起動控制線路

定義：起動電動機接成Y，運行時電動機接成△，條件：1、電動機運行時允許接成△

2、電動機有6個出線端3、空載或輕載（起動電流和起動轉矩為1/3）特點：線路簡單，操作方便；起動轉矩小54KMFUQFR電機繞組A'xB'yC'zKM-YA'B'C'XYZYZB'YXC'A'主電路KM-電機的Y－起動主電路55KMFUQFR電機A'xB'yC'zKM-YKM-KM-KM-YKM-KMSB1SB2KM