第三章电气控制系统常用器件
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电气控制系统—常用电气控制器件
设置HSC1的工作方式为“频率”（频率测量），使用I0.0。HSC的初始状态为加计数，频率测量周期 为1.0s。HSC1默认的地址为ID1000，在运行时可以用该地址监视HSC的频率测量值。实验时用外接的小 开关使I0.4为1状态，信号板的Q4.0开始输出PWM脉冲，送给I0.0测频。在监视表中HSC1的地址ID1000 为测量得到的频率值。
项目一、电气控制电路 任务2 常用电气控制器件
第二节 电气元件
1 、熔断器
熔断器由熔体、熔断管和熔座三部分组成。 熔体：熔体常做成丝状或片状，制作熔体的材料一般有铅锡合金和铜。 熔断管：安装熔体，作熔体的保护外壳并在熔体熔断时兼有灭弧作用。 熔座：起固定熔断管和连接引线作用。
（a）插瓷式熔断器 （d）电路符号
接触器一般由电磁机构、触点系统、灭弧系统、反力装置、支架和底座等几部分组成。 电磁机构：操作触点的闭合和断开，由电磁线圈、铁心和衔铁组成。 触点系统：触点是接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。 灭弧装置：容量在10A以上的接触器都有灭弧装置，常采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧装置。 反力装置：包括弹簧、传动机构、接线柱及外壳等。 支架和底座：用于接触器的固定和安装。
（b）螺旋式熔断器
图1-14 熔断器外形及电路符号
（c）封闭式熔断器
第二节 电气元件 2 、按钮
按钮一般由按钮帽、复位弹簧、固定触点、可动触点、外壳等组成。 根据按钮的触点结构、数量和用途的不同，可分为停止按钮（常闭按钮）、起动 按钮（常开按钮）和复合按钮。
图1-15 按钮外形、结构及电路符号
第二节 电气元件 3、接触器
第二节 电气元件 3、接触器
（a）CJX2系列
（b）CJ12系列
图1-16 交流接触器
项目一、电气控制电路 任务2 常用电气控制器件
第二节 电气元件
1 、熔断器
熔断器由熔体、熔断管和熔座三部分组成。 熔体：熔体常做成丝状或片状，制作熔体的材料一般有铅锡合金和铜。 熔断管：安装熔体，作熔体的保护外壳并在熔体熔断时兼有灭弧作用。 熔座：起固定熔断管和连接引线作用。
（a）插瓷式熔断器 （d）电路符号
接触器一般由电磁机构、触点系统、灭弧系统、反力装置、支架和底座等几部分组成。 电磁机构：操作触点的闭合和断开，由电磁线圈、铁心和衔铁组成。 触点系统：触点是接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。 灭弧装置：容量在10A以上的接触器都有灭弧装置，常采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧装置。 反力装置：包括弹簧、传动机构、接线柱及外壳等。 支架和底座：用于接触器的固定和安装。
（b）螺旋式熔断器
图1-14 熔断器外形及电路符号
（c）封闭式熔断器
第二节 电气元件 2 、按钮
按钮一般由按钮帽、复位弹簧、固定触点、可动触点、外壳等组成。 根据按钮的触点结构、数量和用途的不同，可分为停止按钮（常闭按钮）、起动 按钮（常开按钮）和复合按钮。
图1-15 按钮外形、结构及电路符号
第二节 电气元件 3、接触器
第二节 电气元件 3、接触器
（a）CJX2系列
（b）CJ12系列
图1-16 交流接触器
控制回路常用电气元件原理介绍
故障现象：控制器无法正常工作显示错误代码
排除方法：检查传感器、检查线路、更换硬件等
原因分析：传感器故障、线路故障等
原因分析：电源故障、程序错误、硬件故障等
故障现象：控制器输出信号异常
排除方法：检查电源、重新启动、更换硬件等
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汇报人：
排除方法：检查传感器是否安装正确如有错误重新安装
故障现象：传感器输出信号异常 排除方法：检查传感器是否损坏如有损坏更换新的传感器
排除方法：检查传感器是否损坏如有损坏更换新的传感器
故障现象：传感器输出信号为零 排除方法：检查传感器是否损坏如有损坏更换新的传感器
排除方法：检查传感器是否损坏如有损坏更换新的传感器
控制自动化系统：接触器可以控制自动化系统实现自动化控制
控制电机：通过接触器控制电机的启动、停止和反转
保护电路：接触器可以保护电路防止过载、短路等故障
接触器的常见故障及排除方法
接触器无法吸合：检查电源电压是否正常触点是否损坏触点弹簧是否损坏
接触器噪音：检查触点是否粘连触点弹簧是否损坏触点间隙是否过大
信号放大：继电器可以将微弱的信号放大实现信号的放大和传输。
保护电路：继电器可以保护电路防止过载、短路等故障对电路造成损坏。
控制电机：继电器可以控制电机的启动、停止和转速等实现对电机的精确控制。
继电器的常见故障及排除方法
触点烧蚀：检查触点接触是否良好更换损坏的触点
触点接触不良：检查触点是否接触不良更换损坏的触点
接触器无法断开：检查触点是否粘连触点弹簧是否损坏触点间隙是否过大
接触器寿命短：检查触点是否粘连触点弹簧是否损坏触点间隙是否过大
接触器发热：检查触点是否粘连触点弹簧是否损坏触点间隙是否过大
电气控制常用元器件原理介绍
2、交流接触器 2.1 交流接触器的图片：
电气元件 — 交流接触器
交流接触器图片
电气元件 — 交流接触器
2.2交流接触器的结构和工作原理: 1）基本结构： 电磁机构：由线圈、动铁心（衔铁）和静铁心组成 触头系统：由主触头和辅助触头组成。主触头用于 通断主电路，辅助触头用于控制电路中。
电气元件 — 交流接触器
电气元件 — 按钮
按钮的图片
电气元件 — 按钮
5.2按钮的结构及工作原理： 1）基本结构及工作原理： 2）文字符号：SB 3）图形符号：
6
7
SB
SB
复合按钮
SB
1
2 5
常开按钮 常闭按钮
3
4
电气元件 — 按钮
4）按钮的使用：
（1）选择时应根据所需的触头数、使用的场所及颜色来 确定。常用的LA18,LA19,LA20系列按钮开关，适用AC500V, DC440V,额定电流5A，控制功率为AC300W,DC70W的控制 回路中。 （2）按钮颜色要求： ① “停止”和“急停”按钮必须是红色。当按下红色按 钮时，必须使设备停止工作或断电。 ② “起动”按钮的颜色是绿色。 ③ “起动” 与“停止”交替动作的按钮必须是黑色、白 色或灰色，不得用红色和绿色。
常用的热继电器有：JR0、JR2、JR9、JR10、JR15、JR16、
JR20、JR36等几个系列。
型号 额定电流 额定电流 0.35 0.5 JR36-20/3 20 1.6
热元件规格
电流调节范围 0.25~0.35 0.32~0.5 1.0~1.6
5.0
11.0 22
3.2~5.0
6.8~11 14~22
电气元件 — 热继电器
3.3热继电器的工作过程演示：
电气元件 — 交流接触器
交流接触器图片
电气元件 — 交流接触器
2.2交流接触器的结构和工作原理: 1）基本结构： 电磁机构：由线圈、动铁心（衔铁）和静铁心组成 触头系统：由主触头和辅助触头组成。主触头用于 通断主电路，辅助触头用于控制电路中。
电气元件 — 交流接触器
电气元件 — 按钮
按钮的图片
电气元件 — 按钮
5.2按钮的结构及工作原理： 1）基本结构及工作原理： 2）文字符号：SB 3）图形符号：
6
7
SB
SB
复合按钮
SB
1
2 5
常开按钮 常闭按钮
3
4
电气元件 — 按钮
4）按钮的使用：
（1）选择时应根据所需的触头数、使用的场所及颜色来 确定。常用的LA18,LA19,LA20系列按钮开关，适用AC500V, DC440V,额定电流5A，控制功率为AC300W,DC70W的控制 回路中。 （2）按钮颜色要求： ① “停止”和“急停”按钮必须是红色。当按下红色按 钮时，必须使设备停止工作或断电。 ② “起动”按钮的颜色是绿色。 ③ “起动” 与“停止”交替动作的按钮必须是黑色、白 色或灰色，不得用红色和绿色。
常用的热继电器有：JR0、JR2、JR9、JR10、JR15、JR16、
JR20、JR36等几个系列。
型号 额定电流 额定电流 0.35 0.5 JR36-20/3 20 1.6
热元件规格
电流调节范围 0.25~0.35 0.32~0.5 1.0~1.6
5.0
11.0 22
3.2~5.0
6.8~11 14~22
电气元件 — 热继电器
3.3热继电器的工作过程演示：
电气控制系统常用器件
2008.1
Copyright by Wang Yonghua ()
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1.3 继电器
继电器的定义和分类
分类
按输入信号的性质分为：电压继电器、电流继电 器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、压力 继电器等。
按工作原理分为：电磁式继电器、感应式继电器、 电动式继电器、热继电器和电子式继电器等。
4
1.1 电器的基础知识
1. 电磁式低压电器的基本结构和工作原理 电磁式低压电器
最常用的低压电器 结构上，由三个主要部分组成：
触头、灭弧装置和电磁机构。
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5
1.1 电器的基础知识
1. 电磁式低压电器的基本结构和工作原理
触头
形式
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1.1 电器的基础知识
1. 电磁式低压电器的基本结构和工作原理
触头
结构形式
单断点指形触头 双断点桥式触头
触点的初压力、终压力、超程
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电动机的过载特性和热继电器的保护特性
反时限特性
过载特性
保护特性
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Байду номын сангаас.3 继电器
1. 热继电器
工作原理
热继电器主要由热元件、双金属片、触头系统等组成。
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1.3 继电器
电气控制系统简介
电气控制系统简介电气控制系统是指一系列由电气元件、电气设备、电子器件（如PLC等）和计算机控制系统等组成的系统，用来控制电气设备和工业过程。
其作用是通过电气信号来控制和调节设备的运行，以实现对生产过程的自动化控制，提高生产效率和质量。
本文将从电气控制系统的概述、特点、组成、分类、应用等方面进行介绍。
1. 概述电气控制系统是指以电气信号为输入信号，以电气控制信号或电动机等为输出信号，对所控制的机械、电气设备进行控制和调节的系统。
其与传统的机械控制系统或液压控制系统相比，具有精度高、速度快、灵活性好等优点。
2. 特点（1）可编程性：电气控制系统可根据不同控制要求和设备特性进行灵活编程，实现多种工艺过程的自动化控制。
（2）集成性：电气控制系统可将多个控制功能集成在一起，形成一个整体化的控制系统，方便集中管理和控制。
（3）精度高：电气控制系统采用数字信号和高精度的传感器进行控制和调节，其控制精度高，可达到微小误差范围。
（4）速度快：电气控制系统的响应时间短，因此可以实现快速、准确的控制。
3. 组成电气控制系统由三大部分组成，分别是控制器件、执行器件和传感器件。
（1）控制器件：控制器件是电气控制系统的核心部分，负责执行控制命令以及进行数据处理和存储。
常用的控制器件有PLC、DCS、PC等控制器。
（2）执行器件：执行器件是根据控制命令完成具体控制操作的设备。
例如电动机、液压马达等。
（3）传感器件：传感器件用于将被控制的物理量转化为电气信号，用于控制和调节。
例如温度传感器、压力传感器等。
4. 分类电气控制系统可以按照特定的分类标准进行分类，常见的分类方式有以下几种：（1）按照控制特点分类：可以分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统是指以输入信号和控制命令为前提，直接将控制信号输出到执行器件上驱动设备运行，没有对输出量进行闭环控制的过程。
闭环控制系统则是指在开环控制系统的基础上，通过传感器件测量输出量，反馈到控制器件中，实现输出量的准确控制。
电气控制系统常用器件汇总课件
总结词
一种用于频繁接通和断开电动机控制电 路的开关器件
VS
详细描述
接触器是一种用于控制电动机等大电流设 备的开关器件，能够实现电路的频繁接通 和断开。它由触点、电磁机构和灭弧装置 等组成，通过电磁机构驱动触点动作，实 现电路的自动控制。接触器具有控制容量 大、寿命长、安全可靠等优点，是电气控 制系统中不可或缺的重要元件。
电气控制系统常用器件汇总课 件
目录
CONTENTS
• 电气控制系统概述 • 开关电器类器件 • 控制元件类器件 • 保护元件类器件 • 其他常用器件
01
CHAPTER
电气控制系统概述
电气控制系统的定义与组成
定义
电气控制系统是利用各种电气元件来 控制和协调电力系统的设备、装置和 元件，实现电力系统安全、稳定、经 济运行的一套自动化系统。
应用场景
广泛应用于电力系统、工业自 动化、仪器仪表等领域。
电阻器
01
02
03
04
种类
固定电阻器、可变电阻器、敏 感电阻器等。
作用
限制电流、调节信号幅度、测 量电量等。
工作原理
利用导体电阻随电流变化的特 性，实现电流的限制或信号的
调节。
应用场景
在各种电子设备和仪器中作为 限流元件、分压元件、电位计
等使用。
作用
各种器件在电气控制系统中发挥着不同的作用，如断路器用于控制电路的通断， 接触器用于接通或断开主电路，继电器用于实现自动控制和保护功能等。
02
CHAPTER
开关电器类器件
刀开关
总结词
一种简单的电力控制器件
详细描述
刀开关是电气控制系统中常用的基础器件，主要用于电路的通断控制。它由刀片、触点和固定机构组成，通过手 动操作实现电路的接通或断开。刀开关具有结构简单、价格低廉、操作方便等优点，广泛应用于低压配电和控制 系统中。
常用电气元器件原理介绍解读
电气元件 —熔断器
• 10.熔断器
熔断器（fuse）是指当电流超 过规定值时，以本身产生的热量使 熔体熔断，断开电路的一种电器。 熔断器是根据电流超过规定值一段 时间后，以其自身产生的热量使熔 体熔化，从而使电路断开；运用这 种原理制成的一种电流保护器。熔 断器广泛应用于高低压配电系统和 控制系统以及用电设备中，作为短 路和过电流的保护器，是应用最普 遍的保护器件之一。
。当复位按钮还有停止的作用时，则必须是红 色。
电气元件 — 指示灯
6、指示灯 6.1 指示灯的图片：
电气元件 — 指示灯
6.2 指示灯的作用： 红绿指示灯的作用有三：一是指示电气设备的运行与停
止状态；二是监视控制电路的电源是否正常；三是利用红灯 监视跳闸回路是否正常，用绿灯监视合闸回路是否正常。
交流接触器图片
电气元件 — 交流接触器
2.2交流接触器的结构和工作原理: 1）基本结构： 电磁机构：由线圈、动铁心（衔铁）和静铁心组成 触头系统：由主触头和辅助触头组成。主触头用于 通断主电路，辅助触头用于控制电路中。
电气元件 — 交流接触器
2）文字符号：KM 3）图形符号：
线圈
主触头 辅助常开触头 辅助常闭触头
（2）按钮颜色要求： ① “停止”和“急停”按钮必须是红色。当按下红色按
钮时，必须使设备停止工作或断电。 ② “起动”按钮的颜色是绿色。 ③ “起动” 与“停止”交替动作的按钮必须是黑色、白
色或灰色，不得用红色和绿色。
电气元件 — 按钮
④“点动”按钮必须是黑色。 ⑤“复位”(如保护继电器的复位按钮)必须是蓝色
电器元件 — 转换开关
7、转换开关 7.1 转换开关图片
电气元件 — 转换开关
常用电气元件介绍
10
电气元件介绍— 交流接触器
• 交流接触器工作过程演示
11
电气元件介绍— 交流接触器
2）文字符号：KM 3）图形符号：
线圈
主触头
辅助常开触 头
辅助常闭触头
12
电气元件介绍— 交流接触器
4）交流接触器主要型号是CJ**，具体型号意义如下：
型号
频率
辅助触头 额定电流
线圈 电压
主触头额 定电流
10
电气元件介绍
+ +
1 1
电气元件介绍
培训大纲
1、断路器 2、交流接触器 3、固态继电器 4、热继电器 5、中间继电器 6、按钮 7、指示灯 8、转换开关 9、行程开关
2
电气元件介绍
• 常用电气元件
3
电气元件介绍 — 断路器
1、断路器 1.1 断路器图片：
4
电气元件介绍— 断路器
1.2 断路器的作用： 低压断路器又叫自动空气开关，既有 手动开关作用，又能自动进行失压、欠压 过载和短路保护的电器。 可用来分配电能，不频繁地启动异步 电机，对电源线路及电动机等实行保护， 当它们发生严重的过载或短路及欠电压等 故障时能自动切断电路。
热继电器是利用电流通过元件所产生的热效应原理而 反时限动作的继电器。
19
电气元件介绍— 热继电器
图中：1——电流调节凸轮，2——片簧（2a，2b），3——手动复位按钮， 4——弓簧片，5——主金属片，6——外导板，7——内导板，8——常闭 静触点，9——动触点，10——杠杆，11——常开静触点（复位调节螺 钉），12——补偿双金属片，13——推杆，14——连杆，15——压簧
电流调节范围 0.25~0.35
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课程性质： 一门实用性非常强的专业课
课程内容 ▪1）常用各种低压电器元件的组成、工作原理、选择及使用方 法以及使用中的注意事项 ▪2）以电动机为控制对象讲解几种典型的继电接触式控制系统 的基本环节；继电接触式控制系统的设计原理及设计步骤；继 电接触式控制线路图的分析 ▪3）可编程控制器（PLC）的定义、特点、分类、组成及工作 原指令及程序设计、顺序控制 指令及应用、功能指令及应用；PLC的设计的设计方法及设计 步骤
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逻辑与可编程控制
刘汉奎 lhk651@
授课对象: 电气工程及其自动化专业，自动化专业 先修课程：电路，电子，电机学 ，电力拖动，
计算机原理等 课程类型：专业课 主要教材及参考书：
王永华编著， 《现代电气控制及PLC应用技术》（第3版）， 北京航空航天大学出版社，2013
▪继集散控制系统（DCS）后的 新一代控制系统
▪电气控制系统是FCS中底层网 络的重要组成部分
现场总线控制系统（FCS） Fieldbus Control System
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© Harbin Institute of Technology PAGE - 10 -
1.1 电器的基础知识
电器就是根据外界施加的信号和要求，能手 动或自动地断开或接通电路，断续或连续地 改变电路参数，以实现对电或非电对象的切 换、控制、检测、保护、变换和调节的电工 器械。
低压电器通常指工作在交流电压1200V、直 流电压1500V以下的电器。
© Harbin Institute of Technology PAGE - 12 -
▪ 以可编程逻辑控制器（PLC） 为核心
▪用“软件方式”完成控制逻 辑和功能，功能完备，通用 性和灵活性好；具有算数运 送、数据转换、过程控制、 数据通信等功能，能实现大 型、复杂的控制任务
▪操作方便，价格低廉，简单 易懂
可编程控制系统
© Harbin Institute of Technology PAGE - 7 -
3、掌握可编程控制器的基本情况，理解可编程控制器 的工作原理。
4、掌握西门子公司的S7-200可编程控制器的基本指令 和常用的功能指令。熟练掌握梯形图的编程方法。
5、掌握PLC控制系统的设计方法和设计步骤。
© Harbin Institute of Technology PAGE - 4 -
考核方式
电气自动控制技术的新发展
▪ 数控技术是电气自动控制的 重要分支
▪ 直接数字控制（DDC）系统 ▪ 柔性制造系统（FMS） ▪ 计算机集成制造系统（SIMS） ▪ 计算机辅助设计和辅助制造
（CAD/CAM） ▪ 集散控制系统（DCS） ▪ 智能机器人 ▪ 智能制造
新一代 电气自动控制技术
▪ 在计算机网络技术、通信技 术和微电子技术的基础上，与 自动控制技术相结合的产物
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电器的分类
常用低压电器的作用
控制电器：用于控制电路和控制系统的电器， 例如接触器、 继电器等。
配电电器：用于电能输送和分配的电器，例如 高压断路器。
主令电器：用于自动控制系统中发送指令的电 器，例如按钮、开关等。
总成绩 = 平时考核（出勤+作业）20分 + 实验成绩20分 + 期末笔试成绩 60分
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引言 电气控制技术的发展
▪控制方法： 手动
自动
▪控制功能： 简单控制设备
复杂控制系统
▪控制原理：
有触点的 继电接触式控制系统
以计算机为核心的 “软”控制系统
第一章 电气控制系统常用器件
主要内容
▪ 1.1 电器的基础知识 ▪ 1.2 接触器 ▪ 1.3 继电器 ▪ 1.4 开关电器 ▪ 1.5 熔断器 ▪ 1.6主令电器 ▪ 1.7信号电器 ▪ 1.8常用执行器件 ▪ 1.9常用检测仪表 ▪ 1.10常用安装附件
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▪启动按钮
▪停止按钮
鼠
笼
式
异
步
电
动
机
▪图2 PLC控制的输入输出接线图
控
制
▪控制回路：接触器
和继电器线圈等小
电流线路；
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▪主回路（动力回路）: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。
▪图3 PLC控制的梯形图
▪工作频率低，反应速度慢
▪易损坏，可靠性差
继电接触式控制系统
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“门电路” 的知识。门电路就 是“与门”、“非 门”、“或门”之 类的知识。
采用PLC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 用继电器做“功率 放大”- PLC控制 系统可能包括继电 器接触式控制系统。
▪操作方式： 笨重
轻巧
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当代工业自动化的三大技术支柱： ▪PLC ▪CAD/CAM ▪Robot
继电接触式控制系统 VS. 可编程控制系统
▪ 由继电器、接触器和按 钮等组成
▪ 结构简单，价格低廉， 抗干扰能力强
▪用“硬接线方式”完成控 制逻辑和功能，灵活性差
课程任务：使同学们掌握一门非常实用的技术、培养同学们的 实际应用能力和动手能力
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具体要求
1、熟悉常用低压电器的工作原理和用途，达到正确使 用和选用的目的，同时要了解一些新型元器件的用途。
2、掌握电气控制线路的基本环节，并具备阅读和分析 电气控制原理图的能力，能根据工艺要求设计简单的电气 控制线路，掌握电气控制线路的简单设计方法。