电气控制与PLC应用 项目一

电气控制与PLC应用,项目一 工作台的自动往返控制,工作台自动往返控制,1.1 项目描述,1.2 低压控制电器,1.2.1 低压电器及其分类,1.2.2 刀开关,1.2.3 熔断器,1.2.4 主令电器,1.2.5 接触器,1.2.6 常用继电器,1.2.1 低压电器的基本知识,一、低压电器的分类 按用途和控制对象分： 配电电器：用于低压电力网的配电电器。 控制电器 ：用于电力拖动及自动控制系统 的电器。 按操作方式分： 自动电器：产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器，如接触器、继电器等。 手动电器：通过人的操作发出动作指令的电器，如刀开关、转换开关和主令电器等。 按工作原理分： 电磁式电器：根据电磁感应原理进行工作，如交直流接触器、电磁式继电器等。 非电量控制电器：以非电物理量作为控制量进行工作，如按钮开关、行程开关、刀开关、热继电器、速度继电器等。,低压电器 :工作电压交流1200V、直流1500V以下的电气线路中起通断、保护、控制或调节作用的电器.,1.2.2 开关电器,一、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,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 ：,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。,3.负荷开关 (1)开启式负荷开关（胶盖瓷底刀开关）用途：作不频繁带负荷操作和短路保护用。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,(2)封闭式负荷开关（铁壳开关） 结构:刀开关,熔断器,灭弧装置操作机构,金属外壳构成。作用：手动通断电路及短路保护。 注意事项:外壳要可靠接地,防止漏电.,几款刀开关,1.2.3 熔断器,定义：当流过其电流值超过规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器。 结构：缘底座、熔体、熔断管、填料及导电部件。 工作原理：熔体串接在电路中，负载电流流经熔体，当电路发生短路或过电流时，通过熔体的电流使其发热，从而自行熔断而切断电路。 作用：短路和过电流保护 应用：串接于被保护电路的首端 优点：结构简单，使用方便，价格便宜，体小量轻,熔断器的保护特性（安秒）曲线,流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。熔体的额定电流IfN是熔体长期工作而不致熔断的电流。,分类：,熔断器图形和文字符号,瓷插式熔断器,螺旋式熔断器,有填料式熔断器,无填料密封式熔断器,快速熔断器,自恢复熔断器,熔断器的选择： 种类选择：由负载的保护特性和短路电流的大小确定。 额定电压：大于或等于实际电路的工作电压。 额定电流：大于或等于实际电路的工作电流。 熔体电流： 对于变压器、照明线路或电阻炉等没有冲击性电流的负载，熔体的额定电流应大于或等于电路的工作电流，即IfNI1，式中IfN为熔体的额定电流，I1为电路的工作电流。 保护一台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电流IfN(1.52.5)IN，式中，IN为电动机额定电流。 保护多台异步电动机时，若各台电动机不同时启动，则IfN(1.52.5)INmax+IN，式中：INmax为容量最大的一台电动机的额定电流，IN为其余电动机额定电流的总和。,1.2.4 主令电器,用来发布命令、改变控制系统工作状态的控制电器。用于闭合或断开控制电路，从而控制电动机的启动、停车、制动以及调速等。可以直接作用于控制电路，也可以通过电磁式电器的转换对电路实现控制。,常用主令电器：控制按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器等,1.控制按钮,控制按钮： 1.结构:由按钮帽,复位弹簧,桥式触点和外壳组成. 常态：常闭（动断）触点闭合，常开（动合）触点断开。 按下：常闭（动断）触点断开，常开（动合）触点闭合。 2.作用：用于远距离操作具有电磁线圈的电器，如接触器、继电器等 3.颜色:红色停止;绿色启动 4.型号:LA2 、 LA10 、 LA20等 5.图形符号,SB,控制按钮,几款常用按钮,2.行程开关,定义：用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短的控制电器。 结构：摆杆(操作机构)、触头系统和外壳 。 用途：控制生产机械的运动方向、速度、行程远近或定，可实现行程控制以及限位保护的控制。 分类：接触式、非接触式，直动式、滚动式、微动式。,行程开关图形符号,3.接近开关,接近开关：(也叫无触点行程开关) 电气结构的非接触式行程开关：运动着的物体接近它到一定距离时，发出动作信号，从而进行相应的操作。 特点:工作可靠,寿命长,功耗低,复位定位精度高等 用途：行程控制,限位保护,尺寸检测,测速,液位控制等 类型：高频振荡型、霍尔效应型、电容型、光电型、电磁感应型、超声波型等。 参数：动作距离、输出状态 、检测方式、响应频率及输出形式等。 型号:LJ2 、 LJ6 、 LXJ18等 符号与行程开关相同，也用SQ表示。,接近开关,4.万能转换开关,定义：由多组相同结构的触点组件叠装而成的多回路控制电器，借助于不同形状的凸轮使其触点按一定的次序接通和分断，能转换多种和多数量的电气控制线路。 结构：操作机构、定位装置、触头系统 用途：用于低压控制电路的转换、电测仪表的转换、配电设备的遥控和转换、不频繁起停的小容量电动机控制。 型号:LW5 、 LW6等系列。,万能转换开关,几款常用万能转换开关,1.2.5 接触器,电力拖动和自动控制系统中使用量大，涉及面广的一种低压自动控制电器，用来频繁地接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路。主要控制对象是电动机，能实现远距离控制，并具有欠压保护。,1-主触点 2-常闭辅助触点3-常开辅助触点 4-动铁心 5-线圈 6-静铁心 7-灭弧罩 8-弹簧,电磁接触器结构示意图,电磁机构：将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作.,触点：接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。,灭弧装置：熄灭触点分断电流瞬间触点之间气隙中产生的电弧。,其它：包括释放弹簧机构、支架与底座等。,动铁心（衔铁） 静铁心 电磁线圈,按所控制电路 主触点 辅助触点 按原始状态 常开触点 常闭触点,灭弧罩 灭弧栅 磁吹灭弧装置,1结构,1.电磁机构将电磁能转换为机械能并带动触头动作。 组成原理：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。,铁芯,衔铁,线圈,交流：硅钢片叠加 直流：整块铸铁或铸钢,直动式 转动式,电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。 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。 直流线圈：细而长，无骨架。,常用的电磁机构型式：,衔铁沿棱角转动的拍合式铁心，如图（a）所示，其衔铁绕铁扼的棱角转动，磨损较小，铁心一般用电工软铁制成，适用于直流继电器和接触器。 衔铁沿轴转动的拍合式铁心，如图（b）所示，其衔铁绕轴转动，铁心一般用硅钢片叠成，常用于较大容量交流接触器。 衔铁作直线运动的双E型直动式铁心，如图（c）所示，衔铁在线圈内成直线运动，较多用于中小容量交流接触器和继电器中。,2.触头系统通过触头的开合控制电路通、断。类型材料：一般采用铜、银、镍材料制成；对于小容量电器常用银质材料制成。,触点按其原始状态可分为常开触点和常闭触点。原始状态时（即线圈未通电）断开，线圈通电后闭合的触点叫常开触点。原始状态闭合，线圈通电后断开的触点叫常闭触点。线圈断电后所有触点复原。按触点控制的电路可分为主触点和辅助触点。主触点用于接通或断开主电路，允许通过较大的电流，辅助触点用于接通或断开控制电路，只能通过较小的电流。,） ） ）a最终断开位置 b) 刚刚接触位置 c最终闭合位置,3.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，电流超过80mA时，触头间会产生蓝色的光柱，即电弧。电弧的危害 ：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；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 。,常用的灭弧方法和装置,1.电动力灭弧下图是一种桥式结构双断口触头系统。当触头打开时，在断口中产生电弧。电弧电流在两电弧之间产生如图所示的磁场。根据左手定则，电弧电流要受到一个指向外侧的电动力F的作用，使电孤向外运动并拉长，使其迅速穿越冷却介质，从而加快电弧冷却并熄灭。交流接触器通常采用这种灭弧方法。,2.磁吹灭弧在触头电路中串入吹弧线圈，该线圈产生的磁通经过导磁夹板引向触头周围，在弧柱下方，两个磁通是相加的，而在弧柱上方是彼此相减的，在下强上弱的磁场作用下电弧被拉长并吹入灭弧罩中，电弧被拉长并受到冷却而很快被熄灭。它广泛应用于直流灭弧装置中（如直流接触器中）。,3.栅片灭弧灭弧栅一般是由多片镀铜薄钢片(称为栅片)和石棉绝缘板组成、它们通常在电器触头上方的灭孤室内，彼此之间互相绝缘。当触头分断电路时，在触头之间产生电弧，电弧电流产生磁场，由于钢片磁阻比空气磁阻小得多，因此，电弧上方的磁通非常稀疏，而下方的磁通却非常密集，这种上疏下密的磁场将电弧拉人灭弧罩中，当电弧进入灭弧栅后，被分割成数段串联的短弧。这样每两片灭弧栅片可以看做一对电极，而每对电极间都有150-250V的绝缘强度，使整个灭弧栅的绝缘强度大大加强，而每个栅片间的电压不足以达到电弧燃烧电压，同时栅片吸收电弧热量，使电弧迅速冷却而很快熄灭。,2.工作原理：当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，即常开触点断开，常闭触点闭合。,电磁接触器工作原理,3.接触器分类及特点： 交流接触器：线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。 交变磁通穿过铁心，产全涡流和磁滞损耗，使铁心发热。 铁心用硅钢片冲压而成以减少铁损。 线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上以便于散热。 铁心端面上安装铜制的短路环，以防止交变磁通使衔铁产生强烈振动和噪声。 灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。直流接触器：线圈通以直流电，主触点接通、切断直流主电路。 不产全涡流和磁滞损耗，铁心不发热。 铁心用整块钢制成。 线圈制成长而薄的圆筒状。 250A以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。 灭弧装置通常采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。,4.接触器主要技术参数：,接触器极数：2P 3P 4P 额定电压：指主触点的额定工作电压 交流有：127V、220V、380V、500V、660V 直流有：24V、110V、220V、440V、660V 额定电流：指主触点的额定电流 交流接触器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A 直流接触器：40、80、100、150、250、400、600A 线圈的额定电压：吸引线圈正常工作的电压值 交流接触器：36、110（127）、220、380V 直流接触器：24、48、220、440V,额定通断能力：主触头在规定条件下可靠地接通和分断的电流值。 额定操作频率：每小时的最高操作次数。交流接触器为600次/h，直流接触器为1200次/h。 机械寿命（1000万次以上）与电气寿命（100万次以上） 线圈的起动功率和吸持功率：直流接触器起动和吸持功率相等，交流接触器起动功率为吸持功率的5-8倍.,