PLC电气控制实训教程 第一章

在选择时首先考虑安全原则，其次是 经济性，另外，在选择低压电器时还应注 意以下几点。 （1）了解电器的正常工作条件 （2）了解电器的主要技术性能 （3）明确控制对象及使用环境 （4）明确相关的技术数据
1.1.4
低压电器的型号表示法
国产常用低压电器的全型号组成形式 如下：
特殊环境条件派生代号，用字母表示 辅助规格代号，用字母表示 派生代号，用一个字母表示 基本规格代号，用字母表示 特殊派生代号，用一个字母表示 设计代号，用数字表示 类组代号，最多三个字母
RLS 快速熔断 器 RSO RS3
I=4ITe，0.2s内熔断； I=6ITe，0.02s熔断
I=（4～6）ITe，0.02s内
熔断
用于晶闸管元件短路保护和某些适 当过载保护
2．主要参数 低压熔断器的主要参数如下： （1）熔断器的额定电流Ige； （2）熔体的额定电流ITe （3）熔体的熔断电流Ib （4）熔断器的断流能力Id
3．按原始状态分 按原始状态分为常开触头和常闭触头。 当线圈不带电时，动、静触头是分开的称 为常开触头；当线圈不带电时，动、静触 头是闭合的称为常闭触头。
1.2.3
灭弧系统
1．电弧的产生 电弧产生高温并有强光，可将触头烧 损，并使电路的切断时间延长，严重时可 引起事故或火灾。
2．电弧的分类 电弧分直流电弧和交流电弧，交流电 弧有自然过零点，故其电弧较易熄灭。 3．灭弧的方法 （1）机械灭弧：通过机械将电弧迅速 拉长，用于开关电路。
1.3.4
低压熔断器
熔断器由熔体（熔丝或熔片）和安装 熔体的外壳两部分组成，起保护作用的是 熔体，其外形结构和图形符号如图1-11所 示。低压熔断器按形状可分为管式、插入 式、螺旋式和羊角保险等；按结构可分为 半封闭插入式、无填料封闭管式和有填料 封闭管式等。
图1-11
熔断器外形结构及图形符号
1．特点及用途 常用熔断器的特点及用途如表1-1所示。
固态继电器用于控制直流电动机时， 应在负载两端接入二极管，以阻断反电势。 控制交流负载时，则必须估计过电压冲击 的程度，并采取相应保护措施（如加装RC 吸收电路或压敏电阻等）。当控制电感性 负载时，固态继电器的两端还需加压敏电 阻。
1.6.4
光电继电器
光电继电器是利用光电元件把光信号 转换成电信号的光电器材光电继电器分亮 通和暗通两种电路。 使用光电继电器必须注意，光电继电 器安装、使用时，应避免振动及阳光、灯 光等其他光线的干扰。
如图1-2所示。图1-2（a）为点接触的 桥式触头，图1-2（b）为面接触的桥式触 头，图1-2（c）为线接触的指形触头。点 接触允许通过的电流较小，面接触和线接 触允许通过的电流较大。
图1-2
常见的触头结构
2．按控制的电路分 按控制的电路分为主触头和辅助触头。 主触头用于接通或断开主电路，允许通过 较大的电流。辅助触头用于接通或断开控 制电路，只允许通过较小的电流。
续表
名 称 类别 特点、用途 在熔体中人为引入窄截面熔片，提 高断流能力。用于低压电力网络和 成套配电装置中的短路保护 主要技术数据
无填料封 闭管式熔 断器 有填料封 闭管式熔 断器
RM
RM-10系列额定电流Ige从 15A～1000A，分7种规格
RTO
分断能力强，使用安全，特性稳定， RTO系列额定电流Ige从 有明显指示器。广泛用于短路电流 50A～1000A分6种规格 较大的电力网或配电装置中 用于小容量硅整流元件的短路保护 和某些适当过载保护 用于大容量硅整流元件的保护
1.7
电
动
机
1.7.1
三相异步电动机
1．结构 三相异步电动机分为两个基本部分： 定子（固定部分）和转子（旋转部分）。
2．工作原理 三相异步电动机转动原理如下：三相 交流电通入定子绕组，产生旋转磁场。磁 力线切割转子导条使导条两端出现感应电 动势，闭合的导条中便有感应电流流过。 在感应电流与旋磁场相互作用下，转子导 条受到电磁力并形成电磁转矩，从而使转 子转动。
1.2
电磁式低压电器的结构和工 作原理
电磁机构
1.2.1Байду номын сангаас
1．组成 电磁机构一般由铁芯、衔铁及线圈等 几部分组成。按通过线圈的电流种类分有 交流电磁机构和直流电磁机构；按电磁机 构的形状分有E形和U形两种；按衔铁的运 动形式分有拍合式和直动式两大类。
如图1-1所示。图1-1（a）为衔铁沿棱 角转动的拍合式铁芯，图1-1（b）为衔铁 沿轴转动的拍合式铁芯，图1-1（c）为衔 铁直线运动的双E形直动式铁芯。
表1-1
名 称 类别
常用熔断器的特点、用途
特点、用途 价格便宜，更换方便。广泛 用于照明和小容量电动机短 路保护 主要技术数据
瓷插式 熔断器
RC1A
额定电流Ige从5A～200A分 7种规格
旋式熔断器
RL
熔丝周围石英砂可熄灭电弧， RL1系列额定电流Ige有4种 熔断管上端红点随熔丝熔断 规格：15A、60A、100A、 而自动脱落。体积小，多用 200A 于机床电气设备中
1.5
继
电
器
1.5.1
电磁式继电器
电磁式继电器是应用最早同时也应用 最多的一种继电器。它由电磁机构和触点 系统组 成，如图1-19所示。
1-静触点；2-动触点；3簧片；4-衔铁；5-极靴； 6-空气气隙；7-反力弹簧； 8-铁轭；9-线圈； 10-铁芯 图1-19 电磁式继电器机构图
1．电磁式电压继电器 电磁式电压继电器触点的动作与线圈 所加电压大小有关，使用时和负载并联。 电压继电器又分过电压继电器、欠电压继 电器和零电压继电器。
（2）磁吹灭弧：在一个与触头串联的磁吹线 圈产生的磁力作用下，电弧被拉长且被吹入 由固体介质构成的灭弧罩内，电弧被冷却熄 灭。 （3）窄缝灭弧：在电弧形成的磁场、电场力 的作用下，将电弧拉长进入灭弧罩的窄缝中， 使其分成数段并迅速熄灭，如图1-3所示，该 方式主要用于交流接触器中。
（4）栅片灭弧：当触头分开时，产生 的电弧在电场力的作用下被推入一组金 属栅片而被分成数段，彼此绝缘的金属 片相当电极，因而就有许多阴阳极压降， 对交流电弧来说，在电弧过零时使电弧 无法维持而熄灭，如图1-4所示，交流 电器常用栅片灭弧。
2．电子式时间继电器
电子式时间继电器的种类很多，最基 本的有延时吸合和延时释放两种，它们大 多是利用电容充放电原理来达到延时目的 的。
1.5.3
热继电器
1．结构 热继电器主要由热元件、双金属片和 触点三部分组成，其外形、结构及图形符 号如图1-23所示。
图1-23
热继电器外形、结构及图形符号
2．工作原理 3．选用 热继电器型号的选用应根据电动机的 接法和工作环境决定。 4．整定
1.4
控 制 电 器
接触器
1.4.1
接触器是一种适用于远距离频繁接通 和分断交直流主电路和控制电路的自动控 制电器。
1.4.2
主令电器
主令电器主要用来切换控制电路，即 用它来控制接触器、继电器等电器的线圈 得电与失电，从而控制电力拖动系统的起 动与停止，以及改变系统的工作状态，如 正转与反转等。
表1-2
负 载 性 质 电炉和照明等电阻性负载 线绕式电动机 笼型电动机 单台电 动机
熔体额定电流选择
熔体额定电流（ITe）
ITe≥IN（电动机额定流） ITe≥(1～1.25)IN ITe≥(1.5～2.5)IN ITe≥3IN ITe=IN ITe=1.25IN
起动时间较长的某些笼型电动 机 连续工作制直流电动机 反复短时工作制直流电动机
1.6
无触点电器
接近开关
1.6.1
接近开关（又称无触点位置开关）的 用途除行程控制和限位保护外，还可作为 检测金属体的存在、高速计数、测速、定 位、变换运动方向、检测零件尺寸、液面 控制及用作无触点按钮等。
使用接近开关时应注意选配合适的有 触点继电器作为输出器，同时应注意温度 对其定位精度的影响。
图1-3
窄缝灭弧室的断面
图1-4
金属栅片灭弧示意图
1.3
配 电 电 器
刀开关
1.3.1
刀开关只用于手动控制容量较小、起 动不频繁的电动机，可分为瓷底开启式负 荷开关和封闭式负荷开关。
1.3.2
低压断路器
低压断路器（又称为自动开关）可用 来分配电能、不频繁地起动电动机、对供 电线路及电动机等进行保护，当它们发生 严重的过载或短路及欠压等故障时能自动 切断电路。
图1-1
常用的电磁机构
交流电磁机构和直流电磁机构的铁芯 （衔铁）有所不同，直流电磁机构的铁芯 为整体结构，以增加磁导率和增强散热； 交流电磁机构的铁芯采用硅钢片叠制而成， 目的是减少在铁芯中产生的涡流，使铁芯 发热。此外交流电磁机构的铁芯有短路环， 以防止电流过零时（滞后90°）电磁吸力 不足使衔铁振动。
3．转向与转速 （1）电动机正反转 当通入电动机定子绕组的三相电流相 序为U→V→W时，三相电流产生的旋转磁 场是顺时针方向旋转。
这时由图1-33可知，转子转动方向也 是顺时针方向。由上面分析可知，电动机 的转子转动方向和磁场旋转的方向是相同 的，而磁场的旋转方向与通入定子绕组的 三相电流相序有关。
2．电磁式电流继电器 电磁式电流继电器触点的动作与线圈 通过的电流大小有关，使用时电流继电器 和负载串联。电流继电器又分欠电流继电 器、过电流继电器。
1.5.2
时间继电器
1．空气阻尼式时间继电器 时间继电器是电路中控制动作时间的 继电器，它是一种利用电磁原理或机械动 作原理来实现触点延时接通或断开的控制 电器。按其动作原理与构造的不同可分为 电磁式、电动式、空气阻尼式和晶体管式 等类型。
如果线路电流大于熔断器的断流能力， 熔丝熔断时电弧不能熄灭，可能引起爆炸 或其他事故。低压熔断器的几个主要参数 之间的关系为：Id>Ib>Ige≥ITe。