作者：伍金浩
出版社：电子工业出版社
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电气控制与PLC应用技术(第2版)试读：
绪论
1.电气控制技术的产生与发展
电气控制技术是通过对传动装置或传动系统中的各类电动机、电磁阀等电气动力执行元件的控制，以实现生产过程自动化的控制技术。电气控制系统是其中的主干部分，在各行业中都得到了广泛应用，是实现工业生产自动化的重要技术手段。
电气控制技术随着科学技术的不断发展、生产工艺不断提出新的要求，从手动控制发展到自动控制，从简单的控制设备发展到复杂的控制系统，从有触点的硬接线控制系统发展到以计算机为中心的存储控制系统。新的控制理论和新型电器及电子器件的出现推动电气控制技术不断发展。作为生产机械动力的电动机拖动，其拖动方式由初期的一台电动机拖动多台设备，或使一台机床的多个动作由一台电动机拖动，称为集中拖动。后随着生产机械功能增多和自动化程度的提高发展成为单独拖动，即一台设备由一台电动机单独拖动。为进一步简化机械传动机构，更好地满足设备各部分对机械特性的不同要求，又采用了多台电动机拖动，即设备的各运动部件分别采用不同的电动机拖动。
在经济发展和生产规模日益扩大的刺激下，对工业生产过程中动作的速度、精度，动作的一致性、协调性，以及对复杂问题的反应和处理能力等的要求不断提高。虽然借助于常规的控制仪表和逻辑硬接线的控制系统（如继电器-接触器控制系统）能够实现在一定程度、一定范围内的自动化控制，但是对于生产过程中的随机干扰实行随机调节，以及多变量、高精度的控制等仍然难以实现。现代工业的发展迫切需要实现生产过程和生产设备的自动控制。所谓“自动控制”，就是指在没有人直接参与的情况下，通过控制系统使被控对象或生产自动地按照预先设置的规律进行工作。（1）电力拖动自动控制系统的组成
自从人类在19世纪初开始掌握了电能的生产与应用技术以来，电能就成为了工业生产最主要的能源。将电能转换成机械能的电动机成为了工业生产最主要的动力设备。生产过程的运行、生产机械的启动、停止以及运行状态的调节等，都可以通过对电动机等动力设备的控制来实现，从而组成电力拖动自动控制系统，电气自动控制系统是目前应用最为普遍的方法。如图0.1所示，它主要包括四个环节。此外自动控制使用的技术手段还包括机械传动、液压传动和气动传动等方法。图0.1 电力拖动自动控制系统的组成
① 电源设备—提供系统各部分设备需要的电源。
② 自动控制设备—通过对动力设备进行各种控制，以实现生产过程或生产机械运行的自动化。
③ 动力设备—是将电能转换成机械能以驱动生产机械的原动力。
④ 传动机构—动力设备与工作机构之间的传动装置。（2）电气控制技术的发展
在电力拖动控制系统中，继电器-接触器控制系统至今仍是许多生产机械设备广泛采用的基本电气控制形式，也是学习更先进电气控制系统的基础。它主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等有触点的开关设备组成，由于其控制方式是断续的，故称为断续控制系统。它具有控制简单、方便实用、价格低廉、易于维护、抗干扰能力强等优点。但由于其接线方式固定，灵活性差，难以适应复杂和程序可变的控制对象的需要，且存在工作频率低、触点易损坏、可靠性差等问题。
电气控制技术伴随着电子技术、电动机制造技术、数控技术和计算机应用技术逐步发展起来。在20世纪50年代开始，曾经使用过晶体管逻辑控制系统取代继电器-接触器控制，解决了有触点开关的问题，但这种控制装置仍然解决不了通用性和灵活性的问题。在20世纪60年代后期，出现了使用中小规模集成电路的第三代电子计算机，在这一时期出现的可编程序控制器（PLC）集成了传统的继电器-接触器控制系统简单易懂、操作方便，以及计算机控制系统功能强、通用性和灵活性好的优点，主要用于控制开关量的自动控制装置。
20世纪70年代以后，随着微电子技术的发展，大规模集成电路的制造成功，造价低廉的微处理器的大量出现，促使工业微机的应用迅速普及。现在 PLC已作为一种标准化通用设备普遍应用于工业控制，由最初的逻辑控制为主发展到能进行模拟量控制，具有数字运算、数据处理和通信联网等功能，PLC已成为电气自动化控制系统中应用最为广泛的控制装置。
此外，电气控制相继出现了直接数字控制系统（DDC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）等。
自20世纪80年代迅速发展起来的计算机网络技术，又使得工业生产自动化发生了巨大变革，计算机网络化产生了控制与管理一体化的现代新型工业自动化模式。智能机器人、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、集散控制系统（DCS）、现场总线控制系统等高技术，形成了产品设计及制造和生产管理智能化的完整系统，将自动化生产技术推进到更高的水平。工业自动化系统能够在大量获取并处理生产过程和市场信息的基础上，科学地安排和调度生产，充分发挥设备的生产潜力，达到优质、高效、低耗的目标。
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烦琐、故障率高，制约着它的发展，工程技术人员必须另外寻找新的解决方法以适应工业发展的需要。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十项功能指标。根据这十项指标的要求，在一年后，由美国数据设备公司（DEC）研制出了世界上第一台可编程控制器，并且成功地应用在GM公司的生产线上。此后，日本的日立公司通过从美国引进技术，于1971年试制出日本的第一台可编程控制器。1973年，德国的西门子公司独立研制出欧洲的第一台可编程控制器。在这一时期的可编程控制器虽然也采用了计算机的设计思想，但仅有逻辑控制、定时、计数等控制功能，只能进行顺序控制，故称为“可编程逻辑控制器”（Programmable Logic Controller，PLC）。可编程控制器技术是以硬接线的继电器-接触器控制为基础，以软件手段实现各种控制功能，并以微处理器为核心。
随着微电子技术和计算机技术的发展，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，并且具有数据处理、PID控制和数据通信功能，发展成为了一种新型的工业自动控制标准装置，因此于1980年由美国电气制造协会（NEMA）命名为“可编程控制器”（Programmable Contro1ler，PC）。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）相混淆，所以在我国仍习惯以PLC作为可编程控制器的简称，在本书中也统一使用PLC这一简称。1987年，国际电工委员会（IEC）对PLC做出了明确定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专门为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的设备，都应按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充功能的原则而设计。”
由于用PLC内部的“软继电器”取代了许多电器，从而大大减少了电器的数量、简化了电气控制系统的接线，充分体现出设计、施工周期短，通用性强，可靠性高，成本低的优点。特别是PLC采用的梯形图编程语言是以继电器梯形图为基础的形象编程语言，一般电气技术人员和技术工人经过简单培训就可以掌握，用PLC取代继电器-接触器系统实现工业自动控制，不仅由于用软件编程取代了硬接线，在改变控制要求时只需要改变程序而无须重新配线，而且可以在模拟的情况下进行调试、修改，减少了大量的现场工作。
近年来，随着微电子技术、电力电子技术、检测传感技术、机械制造技术的发展，PLC在处理速度、控制功能、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。PLC技术、CAD/CAM/CAE（计算机辅助设计/计算机辅助制造/计算机辅助工程）技术和工业机器人已成为现代工业自动化的三大支柱。因为当今的可编程控制系统已经是集计算机技术、通信技术和自动控制技术为一体的新型的工业控制装置。可编程控制器的发展过程表明，它在事实上已改变了当初仅仅取代继电器-接触器控制系统的初衷，而发展成为在工业自动控制领域中推广速度最快、应用最广的一种标准控制设备。本书根据目前我国工业控制上较普遍的运用情况，将介绍三菱可编程控制器的使用方法。
3.本课程的性质、内容和任务要求
本课程是职业教育“机电技术应用”专业（或其他相近专业）的一门专业技术主干课程，主要内容如下。（1）工业控制系统中的继电器-接触器控制系统包括常用电动机继电器控制电路、常用机械设备的电气控制等。（2）PLC控制系统包括PLC的基础知识、PLC的编程方法、PLC的控制系统设计、PLC的应用实例等。（3）变频器的基本应用。
通过本课程的学习，要求掌握常用机床继电器控制和采用PLC控制的相关理论知识，并能对电路进行分析、设计，达到维修电工中级技术标准，会正确安装使用变频器。
对本课程的学习方法提出几点建议，供参考：（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。
在学习中要掌握与本专业对应的基本知识和技能，培养岗位关键能力。既要对新知识、新技术、新产品和新元件有所了解，又要有较扎实的专业理论基础知识和实际工作能力。因此，按照不同地区的要求可对书中的一些内容进行取舍，也可以联系本地区、本行业的一些典型应用实例来组织教学。（3）学习时应注意掌握基本原理和应用规律，做到举一反三、触类旁通。
由于电气控制技术也处于不断进步的发展过程中，必然会不断出现许多新元件、新设备。本书在编写时考虑到大多数地区和院校教学器材配置的实际情况，采用普及面较广的电器设备和三菱的FX2N系列PLC作为教学范例，并结合三菱变频器的一般使用作介绍，在学习时可根据实际情况选用或作为补充内容。如果条件许可，也应注意学习了解一些新的PLC系列产品。不同型号的PLC产品，其基本结构和工作原理是基本相同的，指令系统也有许多相同的地方（特别是同一国家或地区的PLC产品）。（4）加强实践技能训练，做到理论和实践相结合。
对于教学过程，应在专业教室进行；如有条件的可以直接在生产现场组织开展，做到讲练结合，可收到更好的学习效果。
项目1 认识和检查常用低压电器
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在各种机械设备中，电动机已成为主要的动力来源。为了使电动机能够按照设备的要求运转，需要对电动机进行控制。传统的电动机控制系统主要由各种低压电器组成，称为继电器-接触器控制系统。
图1.1是一个普通车床的电气控制电路，从图中我们可以看到电路由许多的电气设备组成，因此要学习电力拖动的控制知识需要从认识低压电器的分类、结构、特点、使用等问题开始，掌握这些内容对实际工作非常必要。
建议本项目学习采用16学时。图1.1 普通车床的电气控制电路
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应知：（1）了解常用低压电器的分类、型号与用途。（2）掌握低压电器的选用、安装方法。（3）学会常用低压电器的调整、维护、维修的方法。
应会：（1）能正确区分和选用常用的低压电器。（2）能熟练运用万用表对常用低压电器进行检测、判断。（3）能对热继电器、时间继电器等电气元件进行整定调整。
任务1.1 认识和检查开关装置
知识准备
继电器-接触器控制电路由各种低压电器组成。“电器”是指可以根据控制指令，自动或手动接通和断开电路，实现对用电设备或非电对象的切换、控制、保护、检测和调节的电气设备，如各种开关、继电器、接触器、熔断器等。而“低压电器”是指工作电压在交流1200 V或直流1500 V以下的电器。
低压电器的使用范围在日益扩大，其品种规格不断增加，产品的更新换代速度越来越快。目前低压电器正朝着多功能、高精度、微型化、高可靠性的方向发展，同时随着电子技术和计算机技术的广泛应用，无触点的电器已逐步得到推广。根据其动作原理的不同，电器可分为手控电器和自动电器；而根据其功能的不同，又可以分为控制电器和保护电器。我国低压电器型号是按照产品的种类编制的，具体可查阅有关资料。1.1.1 刀开关
1.用途与分类
刀开关属于手动电器，主要用于不频繁接通和分断容量不大的低压供电线路，以及作为电源隔离开关，也可以用来直接启动小容量的三相异步电动机。刀开关的种类很多，在电动机控制电路中最常用的是由刀开关和熔断器组合而成的负荷开关。刀开关按结构可分为开启式负荷开关和封闭式负荷开关两类。
2.结构与特点
1）开启式负荷开关
开启式负荷开关的系列代号为HK，例如HK2-15/2型等（HK2系列、额定电流15 A、二极）。开启式负荷开关又常被称为胶壳刀开关，其外形、结构和图形符号如图1.2所示，文字符号用QS表示。胶壳刀开关的刀开关和熔断器都安装在一个瓷底座上，外面罩上塑料外壳，起绝缘和防护的作用，能清楚看到刀闸的开闭状态。图1.2 HK系列开启式负荷开关
常用HK系列胶盖刀开关的型号的含义如下：
刀开关有双刀和三刀两种，由于它在断开时有明显的断开点，可用做单相和三相线路的电源隔离开关。刀开关的主要缺点是动作速度慢，带负荷动作时容易产生电弧，不安全，而且体积较大。因此当使用HK系列开关直接控制三相异步电动机的启动和停机时，电动机的功率一般不能超过3 kW。
2）封闭式负荷开关
封闭式负荷开关的开关装置安装在一个铁制的外壳内，整体防护性能较好，封闭式负荷开关也称铁壳开关，常用HH系列，例如HH4-30/3（HH4系列、额定电流30A、三极）。其型号的结构及含义与HK系列胶盖刀开关相仿，它的图形和文字符号也与胶盖刀开关一致。目前也有些进口负荷开关的外壳采用工程塑料制成。
封闭式负荷开关的外形和结构如图1.3所示，同样，封闭式负荷开关内也带有熔断器。此外，其结构有三个特点：一是操作手柄上装有储能的速断弹簧，提高了开关的动作速度和灭弧性能；二是设有箱盖和操作手柄的联锁装置，保证在开关合闸状态时不能打开箱盖，在箱盖打开时也不能合闸；三是刀闸上装有灭弧罩。因此，与闸刀开关相比，铁壳开关使用更加安全，可用于控制较大的电流，如用于电力排灌、电热器和电气照明的配电设备中，不频繁地接通和分断电路，也可以不频繁地直接启动4.5kW及以下的三相异步电动机。铁壳开关具有操作方便、使用安全、通断性能好等优点，但其体积较大、较笨重，闸刀状态不直观，现已多被自动开关所取代。图1.3 HH系列封闭式负荷开关
3.安装与使用（1）在选用刀开关时主要根据额定电压、极数、额定电流、负载性质、控制功能等因素进行选择。（2）安装时，刀开关在合闸状态下手柄应该向上，不能倒装和平装，以防止闸刀松动落下时误合闸。（3）安装开关的进出线时，必须按照电源和负载的标示接线，接线时注意电源进线先进闸刀的静触点，出线接在熔断器上。这样，当开关断开时，闸刀和熔体均不带电，以保证更换熔体时的安全。（4）安装熔丝时注意接触要紧密可靠，不能过松和过紧。（5）操作开关时人不要正对开关进行拉闸或合闸，若更换熔丝，必须在分闸时进行。（6）开关的金属外壳要可靠接地。1.1.2 组合开关
与前面的两种刀开关不同的是，组合开关是旋转手柄使开关动作的，因而组合开关又称转换开关。
1.用途与分类
组合开关使用灵活、种类繁多，常用于电路的控制和切换。普通的组合开关的系列代号为HZ，例如HZ10-60/3型（HZ10系列、额定电流60A、三极），普通的HZ系列组合开关的型号的结构及含义也与HK系列的相仿。此外也有一些特殊用途的组合开关可专门完成一些固定的控制功能。
2.结构与特点
组合开关的外形、内部结构和图形符号如图1.4所示。组合开关由多组开关叠合而成，其极数和开关状态形式可以按需要组装成不同的开关组合方式，且不带熔断器。在开关转轴上装有储能弹簧，使开关动作的速度更快，与手柄旋转速度无关。
3.安装与使用
组合开关结构紧凑，体积小，便于装在电气控制面板上和控制箱内，常用于不频繁地接通和分断小容量的用电设备和三相异步电动机，组合开关的额定电流一般选用设备工作电流的1.5～2.5倍。外壳金属部分需要接地保护。图1.4 HZ10系列组合开关1.1.3 空气断路器
上述几种控制开关都只能简单地控制电源的通和断，但是对于电路运行中出现的过负载、过热、欠压、过压等现象不能及时做出保护。空气断路器是一种具有对电路进行控制和保护的集多功能于一体的控制电器。
空气断路器也称低压断路器、自动开关等。它是一种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。
1.用途与分类
空气断路器的结构形式多样，一般按结构形式、控制电流的大小、动作方式来分类。目前主要有万能式断路器和塑料外壳式断路器两大类。万能式断路器又称“框架式”断路器，其代表产品有DW10、DW15系列，主要用于大电流配电电路的控制。塑料外壳式断路器的产品型号为DZ系列。常用的有保护电动机的DZ5、DZ15型，配电及保护用的DZ10、DZ20型等，照明线路保护用的DZ12、DZ15、DZ47型等，还有近年引进国外技术生产的C45、S250S、S060等系列，它可以单极开关为单元组合拼装成双极、三极、四极，拼装的多极开关需要在手柄上加一联动杆，以使其同步动作。常用空气断路器的外形和内部结构示意图如图1.5所示。图1.5 常用空气断路器的外形和结构图
常用的空气断路器的型号含义如下：
2.结构与特点
用空气断路器直接控制三相异步电动机单向运转电路的电气线路图和接线图如图1.6所示，图1.6（a）中QF是空气断路器的文字符号，虚线表示联动控制关系。图1.6（b）是空气断路器的基本结构，从中可以了解到它的动作原理。
由图1.6可见，空气断路器的三对主触点串联在电动机的主电路中，在合闸后，搭钩将锁键钩住，使主触点闭合，电动机通电启动运行。扳动手柄于“分”的位置（或按下“分”的按钮），搭钩脱开，主触点在复位弹簧的拉力作用下断开，切断电动机电源。除手动分断之外，空气断路器还可以分别由三个脱扣器控制自动分断，实现对应的保护功能。
1）过流脱扣器
过流脱扣器的线圈与主电路串联，当工作电流正常时，所产生的电磁吸力不足以吸合衔铁，脱扣器不动作，线路正常运行；当线路过流时，其电磁吸力增加，使衔铁吸合，将杠杆往上顶，脱开搭钩，主触点复位，切断电源。
2）热脱扣器
热脱扣器由双金属片和发热元件构成，发热元件串联在主电路中，主电路的电流流过发热元件。当电动机过载时，过载电流通过电路中的发热元件，使之发热量增加，双金属片受热膨胀，因膨胀系数不同，膨胀系数较大的一面向上弯曲，达到一定程度即可推动杠杆动作，使搭钩释放，主触点断开。图1.6 空气断路器直接控制三相异步电动机单向运转电路
3）欠压脱扣器
欠压脱扣器的结构与过流脱扣器相似，但工作方式相反，欠压脱扣器的线圈并联在主电路中，当线路电压正常时，所产生的电磁吸力足以吸合衔铁；当线路电压下降到电磁吸力小于弹簧的反作用力时，衔铁释放，将杠杆往上顶，从而切断主电路。
3.安装与使用
空气断路器具有操作安全、安装方便、工作可靠、动作参数可调、分断能力强、兼顾多种保护、其脱扣器可重复使用、不必更换动作元件等优点，目前还与漏电检测器一起构成带漏电保护的自动开关，因此得到了广泛应用，除用于电动机控制电路外，还在各种低压配电线路中使用。
任务实施
1.工作准备（1）按照工作要求穿戴好安全劳保用品和着装并分成小组。（2）学习工作场地安全操作规程，安全文明工作。（3）了解操作工位的情况，包括设备、仪表仪器、电源电压等。（4）准备对应课程内容的学习资料。
2.器材准备（1）工具：一字及十字螺丝刀（中、小）、尖嘴钳、钢丝钳。（2）仪表：万用表。（3）器材：各种常用类型、型号的刀开关（HK、HH系列），转换开关（LZ系列），自动开关（DZ、DW系列）。
3.实训操作
1）认识各种常用开关电器
学生对实训的电气元件逐一进行认识。（1）说出其名称和主要功能作用；（2）画出其对应的电气符号和文字符号，填写表1.1；（3）简要说明其结构特点；（4）简要说明其使用方法。表1.1 开关电器认识记录表
2）检查刀开关（1）检查刀开关的外部，指出其缺陷并把情况记录在表1.2中；（2）打开外壳检查刀闸、触点的状况，指出其缺陷并把情况记录在表1.2中；（3）检查熔丝的安装是否正确，指出其缺陷并把情况记录在表1.2中；（4）使用万用表测量开关进线与出线间的导通电阻，并把情况记录在表1.2中。表1.2 刀开关的检测记录
3）检查组合开关（1）检查组合开关的外部，指出其缺陷并把情况记录在表1.3中；（2）使用万用表测量开关进线与出线间的导通电阻，并把情况记录在表1.3中。表1.3 组合开关的检测记录
4）检查自动开关（1）检查自动开关的外部，指出其缺陷并把情况记录在表1.4中；（2）使用万用表测量开关进线与出线间的导通电阻，并把情况记录在表1.4中；（3）通电检查脱扣器的动作功能，并把情况记录在表1.4中。表1.4 自动开关的检测记录
4.小结反馈（1）整理现场工位和设备；（2）展示工作结果；（3）总结收获与不足；（4）交流讨论工作过程中遇到的困难和问题；（5）教师点评。
拓展提高
课后通过互联网搜索认识并了解其他类型的刀开关、组合开关、自动开关的外形、特点和使用情况。
任务1.2 认识和检查熔断器、主令电器
知识准备1.2.1 熔断器
1.用途与分类
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。当电路或用电设备发生短路时，熔体能自动熔断，切断电路，阻止事故蔓延，因而能实现短路保护。无论是在强电系统还是在弱电系统中，熔断器都得到了广泛的应用。
熔断器的外形、结构、特性、种类繁多，我们主要以机床控制电路中常用的为学习对象，此外的可以在其他专业中学习。机床控制电路中常用的一些熔断器的外形如图1.7（a）所示，熔断器的图形符号和文字符号如图1.7（b）所示。
2.结构与特点
熔断器主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管或熔座组成，熔体是熔断器的主要部分，其材料一般由熔点较低、电阻率较高的铝锑合金丝、铅锡合金丝或铜丝制成。熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、绝缘钢纸或玻璃纤维制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用，熔断器的熔体与被保护的电路串联。当电路正常工作时，熔体允许通过一定大小的电流而不熔断。当电路发生短路或严重过载时，熔体中流过很大的故障电流，一旦电流产生的热量达到熔体的熔点，熔体便熔断，切断电路，从而达到保护电路的目的。
1）插入式（瓷插式）熔断器
插入式熔断器的结构如图1.7（c）所示，其结构由瓷座、静触头、动触头及熔丝等部件组成，熔体（熔丝）装在瓷插件两端的动触头上，中间经过凸起部分。当熔体熔断时，所产生的电弧被凸起部分隔开，使其迅速熄灭。更换熔体时可拔出瓷插件，操作安全，使用方便。其缺点是动、静触头间容易接触不良，特别是装在振动的机械上容易松脱，造成电动机断相运行，而且不方便观察熔体是否已熔断，其产品系列代号为RC。
2）螺旋式熔断器
螺旋式熔断器的分断电流较大，可用于电压等级500V及以下、电流等级200A及以下的电路中，起短路保护的作用。螺旋式熔断器结构如图1.7（d）所示，螺旋式熔断器由熔芯及其支持件（瓷底座、瓷套和带螺纹的瓷帽）组成。熔体装在熔芯内并填满灭弧用的石英砂，熔芯上端有一色点，是熔体熔断的标志，熔体熔断后色标脱落，需要更换熔芯。在安装熔芯时，注意将熔芯的色点向上，通过瓷帽上的观察孔以便观察熔芯的状况。螺旋式熔断器体积小，熔芯被瓷帽旋紧不容易因振动而松脱，所以常用在机床电路中，其产品系列代号为RL，常用的有RL1、RL6、RL7等系列。
常用的低压熔断器型号的含义如下：图1.7 常用熔断器的外形、符号、结构
3.安装与使用
1）熔断器的选择（1）熔断器类型的选择。
熔断器和熔体只有经过正确的选择，才能起到应有的保护作用，要根据使用环境和负载性质选择适当类型的熔断器。在机床控制线路中，多选用RL1系列螺旋式熔断器。（2）熔体额定电流的选择。
① 对照明、电热等电流较平稳、无冲击电流的负载短路保护，熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流。
② 对于一台不经常启动且启动时间不长的电动机的短路保护，熔体的额定电流I应大于或等于1.5～2.5倍电动机额定电流I，即RNN
I≥（1.5～2.5）IRNN
对于频繁启动或启动时间较长的电动机，上式的系数应增加到3～3.5。
③ 对多台电动机进行短路保护，熔体的额定电流应大于或等于其中最大容量电动机的额定电流I的1.5～2.5倍加上其余电动机额Nmax定电流的总和ΣI，即N
I≥（1.5～2.5）I+ΣIRNNmaxN（3）熔断器额定电压和额定电流的选择，熔断器的额定电压必须等于或大于线路的额定电压，熔断器的额定电流必须等于或大于所装熔体的额定电流。（4）熔断器的分断能力应大于电路中可能出现的最大短路电流。
2）熔断器的安装与使用（1）熔断器应完整无损，安装时应保证熔体和夹座接触良好，并具有额定电压、额定电流值标志。（2）螺旋式熔断器的电源线应接在瓷底座的下接线座上，负载线应接在螺纹壳的上接线座上。这样在更换熔断管时，旋出螺帽后螺纹壳上不带电，保证了操作者的安全。（3）熔断器内要安装合格的熔体，不能用多根小规格熔体并联代替一根大规格熔体。（4）安装熔断器时，各级熔体应相互配合，并做到下一级熔体规格比上一级规格小。（5）更换熔体或熔管时，应切断电源，严禁带负荷操作，以免发生电弧灼伤。1.2.2 按钮开关
1.用途与分类
按钮开关是一种手动电器，常称为控制按钮或按钮，主要用于人们对电路发出控制指令，作为一种主令电器，按钮常用于接通和分断控制电路。
按钮开关的种类很多，有单个的，也有两个或数个组合的；有不同触点类型和数目的；根据使用需要还有带指示灯的和旋钮式、钥匙开启式、锁闭式、防水式、防爆式等。国产一般常用型号有LA10、LA18、LA19、LA20、LA25等系列，其中LA25为更新换代产品；引进国外技术生产的有LAZ等系列。按钮开关的型号含义如下：
2.结构与特点
按钮开关的外形、内部结构和图形符号如图1.8所示。按钮的文字符号是SB，如图1.8（c）所示：当按下按钮帽时，由推杆带动上面的动断触点先断开，下面的动合触点后闭合；当松开时，在复位弹簧作用下触点复位，动作顺序相反，下边的动合触点先断开，上边的动断触点后闭合，在分析电路的控制原理时要注意动作次序。图1.8 按钮开关的外形、内部结构和符号图1.8 按钮开关的外形、内部结构和符号（续）
3.安装与使用（1）根据控制的需要选择按钮的功能和形式。（2）一般按钮的触点控制电流不大于5A。（3）按钮的金属外壳使用时需要接地保护。（4）为了便于操作人员识别，避免发生误操作，生产中用不同的颜色和符号来区分按钮的功能及作用，不能乱用，特别是红色按钮一定要用于停止控制。常用按钮的颜色及含义见表1.5。表1.5 常用按钮的颜色及含义1.2.3 位置开关
位置开关是一种将机械信号转换为电信号，以控制运动部件位置的自动控制电器，它也属于主令电器。
1.用途与分类
位置开关又称行程开关或限位开关，它的作用与按钮相同，只是其触点的动作不是靠手动操作，而是利用机械运动部件上的挡铁与位置开关碰撞，使其触点动作，向控制电路发出信号以实现对机械设备的位置控制。位置开关种类繁多，按结构分为开启式和密封式，按动作方式分为按钮式（又称直动式）、旋转式（又称滚动式）和微动式等，按复位方式分为自动复位和二次动作复位等。常用的产品有LX19、LX21、LX23、JLXK1等系列，选用时要注意区别。
2.结构与特点
位置开关的结构分为三个部分，操作机构、触点系统和外壳，位置开关的外形、内部结构和符号如图1.9所示。图1.9 位置开关
位置开关因经常受到机械的碰撞而容易损坏，因此目前在电气控制系统（例如PLC控制系统）常采用无接触的电子接近开关或感应开关所代替，电子接近开关按感应方式分为电容式、电感式、光电式等，它一般使用24伏直流电源工作，可以输出开关信号或电压信号，因此也把它归类为传感器，其外形如图1.10所示。图1.10 电子接近开关
任务实施
1.工作准备（1）按照工作要求穿戴安全劳保用品和着装。（2）准备对应课程内容的学习资料。
2.器材准备（1）工具：一字及十字螺丝刀、测电笔、尖嘴钳、钢丝钳。（2）仪表：万用表。（3）器材：各种常用的熔断器（RL1系列）、按钮（LA10系列）、位置开关（LX系列）。
3.实训操作
1）认识常用低压熔断器、按钮和位置开关
学生对实训的电器元件逐一进行认识，要求学生做到：（1）说出其名称和主要功能作用；（2）画出其对应的电气符号和文字符号，填写表1.6；（3）简要说明其结构特点；（4）简要说明其使用方法。表1.6 低压电器认识记录表
2）检查熔断器（1）检查熔断器的外部，指出其缺陷并把情况记录在表1.7中；（2）打开外壳检查触点的状况，指出其缺陷并把情况记录在表1.7中；（3）检查熔体的规格和安装是否正确，指出其缺陷并把情况记录在表1.7中；（4）使用万用表测量熔断器进线与出线间的导通电阻，并把情况记录在表1.7中。表1.7 熔断器的检测记录
3）检查按钮（1）检查按钮的外部，指出其缺陷并把情况记录在表1.8中；（2）使用万用表测量按钮的动断与动合触点的导通电阻，并把情况记录在表1.8中。表1.8 按钮的检测记录
4）检查位置开关（1）检查位置开关的外部，指出其缺陷并把情况记录在表1.9中；（2）使用万用表测量位置开关的动断与动合触点的导通电阻，并把情况记录在表1.9中。表1.9 位置开关的检测记录
4.小结反馈
小结与学习效果反馈是学习过程的一个重要环节，每个任务完成后都应该进行，其具体内容可根据实际情况而定，也可按照上一任务的小结反馈内容进行，本书以下不再重复。
拓展提高
课后通过互联网搜索认识并了解各种类型的熔断器、按钮开关、位置开关的外形、特点、使用和发展情况。
任务1.3 认识和检查交流接触器
知识准备
1.用途与分类
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、欠压保护，广泛用于自动控制电路，其主要控制对象是电动机，也可控制其他电力负载，如电热器、照明、电焊机、电容器组等。接触器按主触点上被控电流的种类可分为交流接触器和直流接触器两大类。这里主要介绍常用的交流接触器。
常用的几种交流接触器的外形如图1.11所示。目前常用的国产型号的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ20系列产品，其中CJ10为国产老型号产品。CJ20为国内20世纪80年代开发的新产品，可取代CJ10系列。CJ12系列主要用于冶金、矿山机械及起重机等设备。
近年来交流接触器还有许多引进国外技术生产的新产品，如3TB和3TF系列、LC1-D系列、B系列等，这些产品的特点在于其结构和材质有所改进，体积小，并采用“积木式”组合结构，可与多种附件组装以增加触点数量及增加使用功能，使用更加灵活方便。
常用交流接触器型号的含义如下。图1.11 常用交流接触器的外形
2.结构与特点
交流接触器从结构上可分为电磁系统、触点系统和灭弧装置三大部分。图1.12（a）所示为交流接触器的基本结构。图1.12（b）为交流接触器的图形符号，其文字符号为KM。图1.12 交流接触器的基本结构和图形符号（1）接触器的电磁系统由静铁芯、动铁芯、电磁线圈组成。（2）触点系统包括主触点和辅助触点。主触点一般为三极动合触点，用于控制三相负载的主电路，由于主触点通过的电流较大，因而触点的面积也较大，一般还配有灭弧罩，在通断电路时产生的电弧可以在灭弧罩内被分割、冷却而迅速熄火。辅助触点又分为动合和动断触点，用于控制电流较小的控制电路，一般额定电流值为5A。（3）接触器的灭弧系统分为双触点桥式结构和灭弧装置两部分，如图1.13所示，把触点一分为二可以减少电弧的形成；另外较大容量的接触器主触点还配有灭弧罩。
接触器的工作原理：当电磁线圈通电后，产生的电磁吸力将动铁芯往下吸，带动动触点向下运动，使动断触点断开、动合触点闭合，从而分断和接通电路。当线圈断电时，动铁芯在反作用弹簧的作用下向上弹回原位，动合触点重新断开、动断触点重新接通。由此可见，接触器实际上是一个电磁开关，它由电磁线圈电路控制触点开关的动作。图1.13 交流接触器的灭弧系统
3.安装与使用
1）接触器的选择（1）主触点控制电源的种类：交流或直流。（2）主触点的额定电压和额定电流：接触器主触点的额定电压应大于或等于线路的额定电压；主触点的额定电流应按负载的性质和电流大小计算，对于电动机控制电路可按下式计算：
I=KICN
式中，I—接触器主触点的额定电流；C
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]