第1章电器控制系统常用器件课件.ppt
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1、机床电气控制机床电气控制主讲教师:陈光柱主讲教师:陈光柱成都理工大学核自学院机电系成都理工大学核自学院机电系机床机床电气电气控制控制继电器继电器控制控制PLC控控制系统制系统低压低压电器电器控制控制电路电路硬件硬件软件软件学习内容学习内容u1、常用低压电器。、常用低压电器。u2、基本电气控制电路。、基本电气控制电路。u3、常用机床的电气控制。、常用机床的电气控制。u4、S7-200PLC的系统配置。的系统配置。u5、STEP7编程软件使用。编程软件使用。u6、控制系统的、控制系统的PLC设计。设计。学习要求学习要求u1、了解到在工厂和机床中广泛应用的控制电、了解到在工厂和机床中广泛应用的控制电
2、器的工作原理。器的工作原理。u2、能进行简单的机床控制电路的设计与分析。、能进行简单的机床控制电路的设计与分析。u3、掌握、掌握PLC在现代工业控制中的作用及用途,在现代工业控制中的作用及用途,PLC的结构、工作过程。的结构、工作过程。u4、熟悉、熟悉PLC的编程及使用方法,能够根据要求的编程及使用方法,能够根据要求设计设计PLC控制系统,绘制梯形图,编写控制程序。控制系统,绘制梯形图,编写控制程序。继电器控制系统与继电器控制系统与PLCPLC控制系统控制系统l实现自动控制所采用的两种不同手段。实现自动控制所采用的两种不同手段。l它们的联系是:它们的联系是:两种方法基本上都可以实现同一种功能。
3、它们的两种方法基本上都可以实现同一种功能。它们的运用都需要运用都需要“门电路门电路”的知识。门电路就是的知识。门电路就是“与与门门”、“非门非门”、“或门或门”之类的知识。之类的知识。采用采用PLCPLC控制,往往在采集输入信号时,可能需控制,往往在采集输入信号时,可能需要用到继电器。在输出控制信号时,还要用继电要用到继电器。在输出控制信号时,还要用继电器做器做“功率放大功率放大”-PLC控制系统可能包括继电器控制系统可能包括继电器接触控制系统。接触控制系统。继电器控制系统与继电器控制系统与PLCPLC控制系统控制系统l区别:区别:两种系统的最大差别,是实现控制逻辑所用的硬件不两种系统的最大差
4、别,是实现控制逻辑所用的硬件不同。同。继电器控制系统,其逻辑功能由传统的继电器来完成继电器控制系统,其逻辑功能由传统的继电器来完成的,比如控制时间,就有相应的时间继电器。继电器的的,比如控制时间,就有相应的时间继电器。继电器的动作一般与电磁有关。动作一般与电磁有关。PLCPLC是可编程控制器,它是基于各种是可编程控制器,它是基于各种“门电路门电路”的一种的一种集成式的控制器。其式作状况与计算机更接近些。对于集成式的控制器。其式作状况与计算机更接近些。对于已经接好的线路,可以通过改变已经接好的线路,可以通过改变PCLPCL的程序来改变控制的程序来改变控制逻辑和参数,具有更灵活的运用方式。逻辑和参
5、数,具有更灵活的运用方式。继电器控制系统适用于简单一些的逻辑控制,而继电器控制系统适用于简单一些的逻辑控制,而PLCPLC可可以实现更复杂的逻辑控制以实现更复杂的逻辑控制。鼠笼式异步电动机控制鼠笼式异步电动机控制图图1 继电器控制系统继电器控制系统图图2 PLC控制的输入输出接线图控制的输入输出接线图图图3 PLC控制的梯形图控制的梯形图主回路(动力回路)主回路(动力回路):大电流通过的部分,大电流通过的部分,包括从电源到电机之间相连的电器元件。包括从电源到电机之间相连的电器元件。控制回路:控制回路:接触器接触器和继电器线圈等小和继电器线圈等小电流线路;电流线路;启动按钮启动按钮停止按钮停止按
6、钮第一章 电器控制系统常用器件 电器是一种能根据电器是一种能根据外界的信号外界的信号(机械力、电动力和其它物理(机械力、电动力和其它物理量),自动或手动接通和断开电量),自动或手动接通和断开电路,从而断续或连续地改变路,从而断续或连续地改变电路电路参数或状态参数或状态,实现对电路或非电,实现对电路或非电对象的对象的切换、控制、保护、检测切换、控制、保护、检测和调节和调节用的电气元件或设备。用的电气元件或设备。什么是电器?低压电器:常指用于交流额定电压低压电器:常指用于交流额定电压1200v1200v、直流、直流额定电压额定电压1500v1500v及以下的电路中的电器产品及以下的电路中的电器产品
7、电力拖动自动控制系统常用电器电力拖动自动控制系统常用电器n控制电器控制电器:用于控制电路和控制系统的电器,:用于控制电路和控制系统的电器,例如接触器、例如接触器、继电器等。继电器等。n配电电器配电电器:用于电能输送和分配的电器,例如:用于电能输送和分配的电器,例如高压断路器。高压断路器。n主令电器主令电器:用于自动控制系统中发送指令的电:用于自动控制系统中发送指令的电器,例如按钮、开关等。器,例如按钮、开关等。n保护电器保护电器:用于保护电路及设备的电器,例如:用于保护电路及设备的电器,例如熔断器、热继电器等。熔断器、热继电器等。n执行电器执行电器:用于完成某种动作或传达功能的电:用于完成某种
8、动作或传达功能的电器,例如电磁离合器等。器,例如电磁离合器等。电磁式电器1.组成检测部分检测部分执行部分执行部分电磁式电器工作原理图1铁芯 2线圈 3衔铁 4静触点5动触点 6触点弹簧 7释放弹簧 SBF27810 (b)线圈通以交流电电磁式电器工作原理示意图(a)线圈通以直流电的电磁机构电磁吸力72210sin8FSBtuB-B-气隙磁感应强度气隙磁感应强度uS-S-磁极截面积磁极截面积2.触点系统触点是电器的执行机构,它在衔铁的带动下起接通和分断电路的作用。结构形式:触点的接触形式:触点的分类:按触点的运动情况:动触点和静触点 按触点的职能分:主触点和辅助触点 按触点的状态可分为:常开触点
9、和常闭触点桥式触点和指形触点点接触、线接触和面接触3.灭弧系统(2)(2)电弧的危害电弧的危害 a.a.延长了切断故障的时间延长了切断故障的时间;b.b.高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏;高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏;c.c.形成飞弧造成电源短路事故形成飞弧造成电源短路事故;d.d.电弧是造成电器的寿命缩短的主要原电弧是造成电器的寿命缩短的主要原因。因。(1)(1)电弧电弧 开关电器切断电流电路时,触头间电压大于开关电器切断电流电路时,触头间电压大于10V10V,电流超,电流超过过80mA80mA时,触头间会气体放电,时,触头间会气体放电,即电弧。即电弧。产生电弧的根本产生电弧的根本原因在
10、于电器触头本身及触头周围的介质中含有大量可被游原因在于电器触头本身及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子,当分断的触头间存在足够大的外施电压,而且电离的电子,当分断的触头间存在足够大的外施电压,而且电路电流也达到最小生弧电流时,就会强烈游离而形成电弧。路电流也达到最小生弧电流时,就会强烈游离而形成电弧。3.灭弧系统(3)灭弧原理:灭弧原理:在电器分断瞬间,由于两触头间的电容存在,使在电器分断瞬间,由于两触头间的电容存在,使触头间绝缘击穿,产生真空电弧。由于触头形状和结构的原触头间绝缘击穿,产生真空电弧。由于触头形状和结构的原因,使得真空电弧柱迅速向弧柱体外的真空区域扩散。因,使得真空电弧柱迅
11、速向弧柱体外的真空区域扩散。当被当被分断的电流接近零时分断的电流接近零时,触头间电弧的温度和压力急剧下降,触头间电弧的温度和压力急剧下降,使电弧不能继续维持而熄灭。电弧熄灭后的几使电弧不能继续维持而熄灭。电弧熄灭后的几s内,两触头内,两触头间的真空间隙耐压水平迅速恢复。同时,触头间也达到了一间的真空间隙耐压水平迅速恢复。同时,触头间也达到了一定距离,能承受很高的恢复电压。定距离,能承受很高的恢复电压。所以,一般电流在过零后,不会发生电弧重燃而被分断。所以,一般电流在过零后,不会发生电弧重燃而被分断。这就是其灭弧的原理。这就是其灭弧的原理。(4)常用的灭弧方法:常用的灭弧方法:l电动力灭弧电动力
12、灭弧l磁吹灭弧磁吹灭弧l栅片灭弧栅片灭弧l灭弧罩灭弧罩二.接触器 用于远距离频繁地接通和分断主电路或大容量控制电路,主要用于控制电动机,也可用于控制其他电力负载。接触器的种类按工作原理可以分为:电磁式、气动式、液压式接触器结构简图接触器工作原理:接触器工作原理:利用电磁吸力的原理工作的,主要由电磁机构和触头系统组成。利用电磁吸力的原理工作的,主要由电磁机构和触头系统组成。电磁机构通常包括吸引线圈、铁心和衔铁三部分。图电磁机构通常包括吸引线圈、铁心和衔铁三部分。图2-62-6为接触为接触器的结构示意图与图文符号。图中,器的结构示意图与图文符号。图中,1 1、2 2,3 3、4 4是静触点,是静触
13、点,5 5、6 6是动触点,是动触点,7 7、8 8是吸引线圈,是吸引线圈,9 9是铁芯,是铁芯,1010是衔铁,是衔铁,1111是弹簧。是弹簧。接触器的主要技术参数-额定电压接触器铭牌上的额定电压是指主触头的接触器铭牌上的额定电压是指主触头的额定电压。额定电压。交流接触器的额定电压一般为交流接触器的额定电压一般为220V220V、380V380V、660V660V及及1140V1140V;直流接触器一般为直流接触器一般为110V110V、220V220V、440V440V及及660V660V。辅助触头的常用额定电压:交流辅助触头的常用额定电压:交流380V380V;直流;直流220V220V
14、。接触器的主要技术参数-额定电流接触器的额定工作电流系指主触头的额接触器的额定工作电流系指主触头的额定电流。定电流。接触器电流等级为:接触器电流等级为:6A6A、10A10A、16A16A、25A25A、40A40A、60A60A、100A100A、160A160A、250A250A、400A400A、600A600A、1000A1000A、1600A1600A、2500A2500A及及4000A4000A。接触器的主要技术参数-操作频率交流接触器的操作频率一般为:交流接触器的操作频率一般为:300300次次/h/h12001200次次/h/h 直流接触器的额定操作频率比交流接触器直流接触器的
15、额定操作频率比交流接触器的高的高操作频率操作频率:允许每小时接通的最多次数允许每小时接通的最多次数CJ 20 /交流交流 设计设计 额定电流额定电流 用用K表示矿用表示矿用 额定工作电压额定工作电压(03380V)TH接触器接触器 序号序号 (AC3,380V)启动器的接触器启动器的接触器 (06660V;111140V)(湿热带产品湿热带产品)CZ 16 /直流直流 设计设计 额定电流额定电流 常开主触点数常开主触点数 常闭主触点数常闭主触点数接触器接触器 序号序号 交流接触器交流接触器型号意义说明举例:型号意义说明举例:直流接触器直流接触器型号意义说明举例:型号意义说明举例:电磁式接触器分
16、类按主触头所在动力回路的电流种类分:按主触头所在动力回路的电流种类分:交流、交流、直流直流按主触头对数分:按主触头对数分:单极(一对主触头)、多极(二至四对主触头)单极(一对主触头)、多极(二至四对主触头)按主回路电压等级分:按主回路电压等级分:低压低压 、高压高压接触器的选用1.接触器的类型选择:接触器的类型选择:根据接触器所控制负载的轻重和负载电流的类型根据接触器所控制负载的轻重和负载电流的类型:直流、交流型直流、交流型2.额定电压的选择额定电压的选择接触器的额定电压不小于负载回路的电压。接触器的额定电压不小于负载回路的电压。3.额定电流的选择:额定电流的选择:一般接触器的额定电流不小于被
17、控回路的额定电流。对于电一般接触器的额定电流不小于被控回路的额定电流。对于电动机负载可按经验公式计算:动机负载可按经验公式计算:4.吸引线圈的额定电压:吸引线圈的额定电压:吸引线圈的额定电压与所接控制电路的电压相一致。吸引线圈的额定电压与所接控制电路的电压相一致。5.接触器的触点数量、种类选择。接触器的触点数量、种类选择。根据主回路和控制回路的要求选择。根据主回路和控制回路的要求选择。NNCKUPI3102、继电器 定义u继电器是控制系统中一种重要的元件,它的作用就是继电器是控制系统中一种重要的元件,它的作用就是按照按照某种要求接通或断开控制系统中的电路。某种要求接通或断开控制系统中的电路。u
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