电气控制与PLC应用技术

1.2.4.用接触器直接控制电动机单向
运转的电路
（1）熔断器 熔断器是一种结构简单、使用方便、价格低廉、控制有效的 短路保护电器，它串联在电路中。
常用几种熔断器的外形
（2）接触器 接触器是一种自动化的控制电器，接触器主要用于频繁 接通或分断交、直流电路，具有控制容量大，可远距离操作， 配合继电器可以实现定时操作，联锁控制，各种定量控制和 失压及欠压保护，广泛应用于自动控制电路。
操作杆 接线端 静触头 动触头 传动杆 静触头 动触头
QS
(
接线端
QS
(a)
(b)
(
（a）直接手动操作
（b）手柄操作
QS
头
QS (c) (d)
QS (e)
（c）一般图形符号 （d）手动符号 （e）三极单投刀开关符号 图1-1 HD型单投刀开关示意图及图形符号
QS
头
QS (c) (d)
QS (e)
作用：隔离电源，以确保电路和设备维
修的安全；分断负载，如不频繁地接通 和分断容量不大的低压电路或直接启动 小容量电机。
刀开关的结构
绝缘底板
接线端子
操动手柄
主要由操作手柄、
静触座
触刀、静触座和 绝缘底板构成。
动触刀
刀开关的种类
按触刀的极数可分为单极、双极和三 极； 按触刀的转换方向可分为单掷（HD） 和双掷（HS）； 按操作方式可分为直接手柄操作式和 远距离连杆操纵式； 按灭弧情况可分为有灭弧罩和无灭弧 罩。
HS型双投刀开关示意图及图形符 号
操作杆 接线端 静触头 传动杆 接线端 动触头
QS
接线端
图1-2
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， 其工作示意图及图形符号如图 1-3所示。 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。
开启式负荷开关
HH型封闭式负荷开关
HH型封闭式负荷开关俗称铁壳开关，主要由钢板外壳、
触刀开关、操作机构、熔断器等组成。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。 铁壳开关的操作结构有两个特点：一是采用储能合闸 方式，即利用一根弹簧以执行合闸和分闸的功能，使 开关的闭合和分断时的速度与操作速度无关。它既有 助于改善开关的动作性能和灭弧性能，又能防止触点 停滞在中间位置。二是设有联锁装置，以保证开关合 闸后便不能打开箱盖，而在箱盖打开后，不能再合开 关，起到安全保护作用。
1.2.2用刀开关直接控制的三相异步电动机单向运
转电路
1.刀开关
胶壳开关
铁壳开关
组合开关
动电路
实物示意图
电气控制线路图
电路的工作原理是： （1）合上电源开关QS 三相异步电动机通电电动机启动； （2）断开QS 电动机断电停转。
1.2.3.使用空气断路器直接控制电动机单
QS
QS (f) (g)
QS (h)
（h）三极单投刀隔离开关
（f）一般隔离开关符号 （g）手动隔离开关符号 符号 图1-1 HD型单投刀开关示意图及图形符号（续）
单投刀开关的型号含义如下：
H D 13B-200/3 刀开关 单投式 设计代号 极数：3 极 额定电流： 200A 系列派生： B-底板改进
1.2三相异步电动机直接启动控制电路
1.2.1三相异步电动机的启动问题
三相异步电动机的启动过程是指三相异步电动机从接入电网开始转动 时起，到达额定转速为止这一段过程。
三相异步电动机在启动时启动转矩并不大，但定子绕组中的电流增大
为额定电流的4～7倍。这么大的启动电流将带来下述不良后果。 （1）启动电流过大造成电压损失过大，使电动机启动转矩下降。同时 可造成影响连接在电网上的其他设备的正常运行。 （2）使电动机绕组发热，绝缘老化，从而缩短了电动机的使用寿命。 （3）造成过流保护装置误动作。 因此：三相异步电动机的启动控制方式有两种： 一种是直接启动控制； 另一种是降压启动控制。
插入式、螺旋式、管式（无填料封闭管式、填 料封闭管式）、导轨式、速熔式。
速熔式 有填料封闭管式 插入式 导轨式 无填料封闭管式 螺旋式
熔断器
4、结构：
无填料封闭式熔断器 瓷插式熔断器 (a) 外型； (b) 结构
熔断器
5、选择
(1)额定电压：这是从灭弧角度出发， 保证熔断器能长期正常工作的
电压。如果熔断器的实际工作电压超过额定电压，则一旦熔体熔断， 可能发生电弧不能及时熄灭的现象。 (2)熔体额定电流：是指在规定的工作条件下，电流长时间通过熔体而 熔体不熔断的最大电流。 照明电路：Ifu=（1~1.1）IN 熔丝的额定电流 照明电路的额定电流 电动机：Ifu=（1.5~2.5）IN 熔丝的额定电流 电动机的额定电流
封闭式负荷开关（铁壳开关）
HK型开启式负荷开
关和HH型封闭式负 荷开关都是由负荷开 关和熔断器组成，其 图形符号也是由手动 负荷开关QL和熔断 器FU组成
QL FU
刀开关的安装、使用注意事 项
（1）
刀开关的刀片应垂直安装，手柄 向上为合闸状态，向下为分闸状态。 （2） 刀开关的动静触头应有足够大的 接触压力，接触良好，以免过热损坏。 （3） 刀开关各相分闸动作应一致。 （4） 刀开关一般不能用来切断负荷电 流，如需要应来格按照产品说明书及安 全规程的要求执行。
组合开关的结构示意图和图形符 号
动触头 静触头 绝缘连杆 合 分 合
QS
(a)内部结构示意图
(b)外形示意图
(c)图形符号
图1-4
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。该开关主要用作电气照明电路和电热电路、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。 胶底瓷盖刀开关由熔丝、触刀、触点座和底座组成。 此种刀开关装有熔丝，可起短路保护作用。 闸刀开关在安装时，手柄要向上，不得倒装或平装， 以避免由于重力自动下落而引起误动合闸。接线时， 应将电源线接在上端，负载线接在下端，这样拉闸后 刀开关的刀片与电源隔离，既便于更换熔丝，又可防 止可能发生的意外事故。
3.本课程的性质、内容和任务要求
主要内容：
（1）工业控制系统中的继电器—接触器控制系统； （2）PLC控制系统；
学习方法建议 ：
（1）打好继电器——接触器控制系统的基础，进 而学习掌握PLC控制系统的应用； （2）注意学习内容的普及和发展需要； （3）学习时应注意掌握基本原理和应用规律； （4）加强实践技能训练做到理论和实践结合。
熔断器
5、选择
(3)熔断器额定电流：是指保证熔断器能长期正常工作的
电流，是由熔断器各部分长期工作时所允许的温升决定的。 该额定电流应不小于所选熔体的额定电流， 且在额定电 流范围内不同规格的熔体可装入同一熔壳内。
熔断器
6、型号意义
7、符号： FU
熔断器
8、注意事项
（1） 熔断器的插座和插片的接触应保持良好。 （2） 熔体烧断后， 应首先查明原因，排除故障。 更 换熔体时，应使新熔体的规格与换下来的一致。
《电气控制与PLC应用》
绪 论
1.电气控制技术的产生与发展
电气控制技术是随着科学技术的不断发展、生产工艺不断提出新的要求，从手 动控制到自动控制，从简单的控制设备到复杂的控制系统，从有触点的硬接线控制系统 到以计算机为中心的存储控制系统。
（1）电力拖动自动控制系统的组成 （2）电气控制技术的发展


带有杠杆操作机构的刀开关，用于 切断不大于额定电流的负荷，均装有灭 弧罩，以保证在分断电流时的安全可靠 性。隔离刀开关的操作机构具有明显的 分合指示和可靠的定位装置。
HD型单投刀开关
HD型单投刀开关按极数分为1极、2极、
3极几种，其示意图及图形符号如图1-1 所示。其中图1-1（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。其中图1-1（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1-1（f）、图1-1（g）、图1-1 （h）所示。
2.可编程控制器（PLC）的产生与发展
由于继电器——接触器控制系统的结构特点制约着它 的发展，在1968年，美国通用汽车（GM）公司率先提出 了 研制新型工业控制器的设想。一年后，由美国数据设 备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程控制器 ，即是 早期的工业电脑（PLC）。 在微电子技术和计算机技术发展的带动下，使PLC在 处理速度和控制功能上都有了很大提高，不仅可以进行开 关量的逻辑控制，还可以对模拟量进行控制，且具有数据 处理、PID控制和数据通信功能，发展成为一种新型的工 业自动控制标准装置。 近年来随着电力电子技术、检测传感技术、机械制造 技术的发展，PLC在通信能力以及控制领域等方面都不断 有新的突破，正朝着电气控制、仪表控制、计算机控制一 体化和网络化的方向发展。
元件:熔断器、刀开关、负荷开关、组合开关、低压电路 器等。 控制电路：主电路
1.1.1熔断器
1、外形
瓷插式熔断器 螺旋式熔断器
熔断管
熔断器
2、作用： 短路和严重过载保护
QF
L1 L2 L3 SB1 SB2 KM KM KH KM
FU1
FU2
KH
M 3~
具有过载保护的正转控制原理图