作者：陶亦亦,吴倩,陆春元
出版社：清华大学出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
电气控制与PLC应用试读：
版权信息书名：电气控制与PLC应用作者：陶亦亦,吴倩,陆春元排版：清茉出版社：清华大学出版社出版时间：2010-10-01ISBN：9787302236504本书由清华大学出版社有限公司授权北京当当科文电子商务有限公司制作与发行。— · 版权所有 侵权必究 · —前 言随着职业教育在我国的不断深化，各高职高专院校在人才培养教学模式及课程建设与改革方面，越来越注重培养学生的职业能力，关心学生的就业岗位。这就需要课程在保证知识体系相对完整性的同时，改变知识理解体系，在项目任务的认识、分析和完成过程中，掌握知识与技术的应用。
本书在编写过程中，结合专业及课程的建设与改革要求，打破以往教材编写思路，立足应用型人才的培养目标，做了以下工作和努力。
(1) 突出高职教学特点。突破了专科教材为本科教材“压缩饼干”的做法，以技术应用为主线，突显了高职高专的特点，注重对知识的应用和实践能力的培养。注意结合工控领域的实际项目，精心设计教学内容。
(2) 实现教材体例创新。本书在体例上，超越传统教材模式，进行新的尝试，以项目为基础开展对整个章节内容的设计，设计思路基本如下：①提出项目教学目标；②提出与本项目内容相关的实际任务；③以任务为基础分析控制要求；④介绍解决任务所需的知识点；⑤在知识点介绍的基础上提出解决方案；⑥根据解决方案，画出电气控制原理图或梯形图并写出程序。
(3) 注重学生自我能力培养。为进一步强化、巩固学生的知识，每个任务后面都列出了主要知识点，每个项目后面都提供了基本知识习题和与项目任务相关的习题；同时还给出了知识拓展部分，以新知识或前沿知识的补充、重点难点、训练任务等为主，给学生以课外学习点津，让学生自己去查找相关知识，培养学生自我学习、主动学习的能力，以适应终身学习和可持续发展能力的培养要求。
(4) 体现理实一体化教学法。打破了理论课、实验课和实训课的界限，将课程的理论教学、实践教学、解决生产实际问题融于一体。在教材使用上，以完成某个项目为教学目标，师生双方互动，理论和实践交互，理中有实，实中有理。突出学生动手能力和专业技能的培养，利于充分调动和激发学生的学习兴趣，实现教、学、练的紧密结合。
本书作者均是从事电气控制技术及PLC应用技术的教学与科研的一线教师，在该课程的教学改革、实验室建设方面积累了一定的经验。本书是在作者多年教学实践基础上编写而成的。参加本书编写的主要有陶亦亦、吴倩、陆春元、金芬等。其中陶亦亦编写了项目九、项目十、项目十一、项目十二；吴倩编写了项目三、项目六、项目七、项目八；陆春元编写了项目一、项目二；金芬编写了项目四、项目五；杨培生、钟鸣整理编写了相关实训项目；陈洁、张健、邹甲军等提供了编写素材。全书由陶亦亦统稿、定稿，并任主编，吴倩、陆春元任副主编。
本书由南京工程学院郁汉琪教授主审，并提出了有益的建议和意见。此外，在本书的编写过程中，还得到了苏州市职业大学教务处、机电工程系领导的大力支持，得到了江苏大学戈晓岚教授等的帮助，在此一并表示衷心的感谢！
由于作者水平有限，书中存在疏漏及不足之处在所难免，恳请广大师生、读者批评指正，提出宝贵意见。作 者2010年7月第一篇低压电气控制技术本篇内容●低压电器元件的使用及电气系统图的表达●电气控制线路识图分析项目一低压电器元件的使用及电气系统图的表达【学习目标】
通过本项目的学习，了解常用低压电器元件的功能、分类和工作原理，学会低压电器元件的选型；了解电气系统图的类型，掌握电气控制原理图绘制并能够阅读、分析电气控制原理图；了解电气控制技术的概念、分类和发展概况。
电气控制技术在工业生产、科学研究以及其他各个领域的应用十分广泛，已经成为实现生产过程自动化的重要技术手段之一。尽管电气控制设备种类繁多、功能各异，但其控制原理、基本线路、设计基础都是类似的。下面以电动机或其他执行电器为控制对象，学习电气控制中常用低压电器元件的使用、电气控制系统的表达和分析方法。任务一 低压电器元件识别与使用
电器是一种能根据外界信号（机械力、电动力和其他物理量）和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。
低压电器元件通常是指工作在交流电压小于1200V、直流电压小于1500V的电路中起通、断、保护、控制或调节作用的各种电器元件。常用的低压电器元件主要有刀开关、熔断器、断路器、接触器、继电器、按钮、行程开关等，学习识别与使用这些电器元件是掌握电气控制技术的基础。低压电器元件的分类如表1-1所示。表1-1 低压电器元件的分类（续表）一、刀开关
1. 认识刀开关的结构和用途
刀开关又称闸刀开关，是一种手动配电电器。刀开关主要作为隔离电源开关使用，用在不频繁接通和分断电路的场合，图1-1所示为胶底瓷盖刀开关。图1-2所示为胶底瓷盖刀开关结构图。此种刀开关由操作手柄、熔丝、触刀、触刀座和瓷底座等部分组成，带有短路保护功能。图1-1 胶底瓷盖刀开关图1-2 胶底瓷盖刀开关结构图
刀开关在安装时，手柄要向上，不得倒装或平装，避免由于重力自动下落，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，这样断开后，刀开关的触刀与电源隔离，既便于更换熔丝，又可防止可能发生的意外事故。
2. 掌握刀开关的表示方式
刀开关的主要类型有：带灭弧装置的大容量刀开关，带熔断器的开启式负荷开关（胶盖开关），带灭弧装置和熔断器的封闭式负荷开关（铁壳开关）等。常用的产品有：HD11～HD14和HS11～HS13系列刀开关，HK1、HK2系列胶盖开关，HH3、HH4系列铁壳开关。
刀开关按刀数的不同分有单极、双极、三极等几种。
1） 型号。刀开关的型号标志组成及其含义如下：
2） 电气符号。刀开关的图形符号及文字符号如图1-3所示。图1-3 刀开关图形、文字符号
3. 了解刀开关的主要技术参数
刀开关的主要技术参数有额定电压、额定电流、通断能力、动稳定电流、热稳定电流等。
1） 通断能力是指在规定条件下，能在额定电压下接通和分断的电流值。
2） 动稳定电流是指电路发生短路故障时，刀开关并不因短路电流产生的电动力作用而发生变形、损坏或触刀自动弹出之类的现象，这一短路电流（峰值）即称为刀开关的动稳定电流。
3） 热稳定电流是指电路发生短路故障时，刀开关在一定时间内（通常为1s）通过某一短路电流，并不会因温度急剧升高而发生熔焊现象，这一最大短路电流称为刀开关的热稳定电流。
表1-2列出了HK1系列胶盖开关的技术参数。近年来中国研制的新产品有HD18、HD17、HSl7等系列刀形隔离开关，HG1系列熔断器式隔离开关等。表1-2 HK1系列胶盖开关的技术参数
4. 学会刀开关的选择与常见故障的处理方法
刀开关选择的注意点：
1） 根据使用场合，选择刀开关的类型、极数及操作方式。
2） 刀开关额定电压应大于或等于线路电压。
3） 刀开关额定电流应等于或大于线路的额定电流。对于电动机负载，开启式刀开关额定电流可取电动机额定电流的3倍；封闭式刀开关额定电流可取电动机额定电流的1.5倍。
刀开关的常见故障及其处理方法如表1-3所示。表1-3 刀开关的常见故障及其处理方法
知识点拓展
● 组合开关
参考资料：正泰电器网站（www.chint.net）二、熔断器
1. 认识熔断器的结构和用途
熔断器是串联连接在被保护电路中的，当电路短路时，电流很大，熔体急剧升温，立即熔断，所以熔断器可用于短路保护。由于熔体在用电设备过载时所通过的过载电流能积累热量，当用电设备连续过载一定时间后熔体积累的热量也能使其熔断，所以熔断器也可作过载保护。熔断器一般分成熔体座和熔体等部分。图1-4所示为RL1系列螺旋式熔断器外形图。图1-4 RL1系列螺旋式熔断器外形
2. 掌握熔断器的表示方式
1） 型号。熔断器的型号标志组成及其含义如下：
2） 电气符号。熔断器的图形符号和文字符号如图1-5所示。图1-5 熔断器图形、文字符号
3. 了解熔断器的主要技术参数
熔断器的主要技术参数有额定电压、额定电流和极限分断能力。
熔断器的主要技术参数如表1-4所示。表1-4 熔断器的主要技术参数（续表）
4. 学会熔断器的选择与常见故障的处理方法
熔断器的选择主要包括熔断器类型、额定电压、额定电流和熔体额定电流等的确定。
熔断器的类型主要由电控系统整体设计确定，熔断器的额定电压应大于或等于实际电路的工作电压；熔断器额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流。
确定熔体电流是选择熔断器的关键，具体来说可以参考以下几种情况：
1） 对于照明线路或电阻炉等电阻性负载，熔体的额定电流应大于或等于电路的工作电流，即
I≥IfN式中，I——熔体的额定电流；I——电路的工作电流。fN
2） 保护一台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电流可按下式
计算
I≥（1.5～2.5）I （1-1）fNN式中，I——电动机的额定电流。N
3） 保护多台异步电动机时，若各台电动机不同时启动，则应按下式计算：
I≥（1.5～2.5）I＋∑I （1-2）fNNmaxN式中，I——容量最大的一台电动机的额定电流；∑I——其余电NmaxN动机额定电流的总和。
4） 为防止发生越级熔断，上、下级（即供电干、支线）熔断器间应有良好的协调配合，为此，应使上一级（供电干线）熔断器的熔体额定电流比下一级（供电支线）大1～2个级差。
熔断器的常见故障及其处理方法如表1-5所示。表1-5 熔断器的常见故障及其处理方法三、低压断路器
1. 认识低压断路器的结构和用途
低压断路器又称自动空气开关，在电气线路中起接通、分断和承载额定工作电流的作用，并能在线路和电动机发生过载、短路、欠电压的情况下进行可靠的保护。它的功能相当于刀开关、过电流继电器、欠电压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。常用的低压断路器有DZ系列、DW系列和DWX系列。图1-6所示为DZ系列低压断路器外形图。
低压断路器的结构示意如图1-7所示，低压断路器主要由触点、灭弧系统、各种脱扣器和操作机构等组成。脱扣器又分电磁脱扣器、热脱扣器、复式脱扣器、欠压脱扣器和分励脱扣器等5种。图1-6 DZ系列低压断路器外形图1-7 低压断路器结构示意图
图1-7所示断路器处于闭合状态，3个主触点通过传动杆与锁扣保持闭合，锁扣可绕轴5转动。断路器的自动分断是由电磁脱扣器6、欠压脱扣器11和双金属片12使锁扣4被杠杆7顶开而完成的。正常工作中，各脱扣器均不动作，而当电路发生短路、欠压或过载故障时，分别通过各自的脱扣器使锁扣被杠杆顶开，实现保护作用。
2. 掌握低压断路器的表示方式
1） 型号。低压断路器的标志组成及其含义如下：
2） 电气符号。低压断路器的图形符号及文字符号如图1-8所示。图1-8 低压断路器图形、文字符号
3. 了解低压断路器的主要技术参数
低压断路器的主要技术参数有额定电压、额定电流、通断能力和分断时间等。
通断能力是指断路器在规定的电压、频率以及规定的线路参数（交流电路为功率因素，直流电路为时间常数）下，能够分断的最大短路电流值。
分断时间是指断路器切断故障电流所需的时间。
DZ20系列低压断路器的主要技术参数如表1-6所示。表1-6 DZ20系列低压断路器的主要技术参数
4. 低压断路器的选择与常见故障的处理方法
低压断路器的选择应注意以下几点：
1） 低压断路器的额定电流和额定电压应大于或等于线路、设备的正常工作电压和工作电流。
2） 低压断路器的极限通断能力应大于或等于电路最大短路电流。
3） 欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压。
4） 过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流。
使用低压断路器来实现短路保护比熔断器优越，因为当三相电路短路时，很可能只有一相的熔断器熔断，造成断相运行。对于低压断路器来说，只要造成短路都会使开关跳闸，将三相同时切断。另外还有其他自动保护作用。但其结构复杂、操作频率低、价格较高，因此适用于要求较高的场合，如电源总配电盘。
低压断路器常见故障及其处理方法如表1-7所示。表1-7 低压断路器常见故障及其处理方法四、接触器
1. 认识接触器的结构和用途
接触器是用于远距离频繁地接通和切断交直流主电路及大容量控制电路的一种自动控制电器。其主要控制对象是电动机，也可以用于控制其他电力负载、电热器、电照明、电焊机与电容器组等。接触器具有操作频率高、使用寿命长、工作可靠、性能稳定、维护方便等优点，同时还具有低压释放保护功能，因此，在电力拖动和自动控制系统中，接触器是运用最广泛的控制电器之一。
按控制电流性质不同，接触器分为交流接触器和直流接触器两大类。图1-9所示为几款接触器外形图。图1-9 接触器外形
交流接触器常用于远距离、频繁地接通和分断额定电压至1140V、电流至630A的交流电路。图1-10为交流接触器的结构示意图，它分别由电磁系统、触点系统、灭弧状置和其他部件组成。图1-10 交流接触器结构示意图
交流接触器工作时，一般当施加在线圈上的交流电压大于线圈额定电压值的85%时，铁心中产生的磁通对衔铁产生的电磁吸力克服复位弹簧拉力，使衔铁带动触点动作。触点动作时，常闭触点先断开，常开触点后闭合，主触点和辅助触点是同时动作的。当线圈中的电压值降到某一数值时，铁心中的磁通下降，吸力减小到不足以克服复位弹簧的拉力时，衔铁复位，使主触点和辅助触点复位。这个功能就是接触器的失压保护功能。
常用的交流接触器有CJ10系列可取代CJ0、CJ8等老产品，CJ12、CJ12B系列可取代CJ1、CJ2、CJ3等老产品，其中CJ10是统一设计产品。
2. 掌握接触器的表示方式
1） 型号。接触器的标志组成及其含义如下：
2） 电气符号。交、直流接触器的图形符号及文字符号如图1-11所示。图1-11 接触器图形、文字符号
3. 了解接触器的主要技术参数
接触器的主要技术参数有额定电压、额定电流、吸引线圈的额定电压、电气寿命、机械寿命和额定操作频率，如表1-8所示。表1-8 CJ10系列交流接触器的技术参数
接触器铭牌上的额定电压是指主触点的额定电压，交流有127V、220V、380V、500V等档次；直流有110V、220V、440V等档次。
接触器铭牌上的额定电流是指主触点的额定电流，有5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A和600A等档次。
接触器吸引线圈的额定电压交流有36V、110V、127V、220V、380V等档次；直流有24V、48V、220V、440V等档次。
接触器的电气寿命用其在不同使用条件下无须修理或更换零件的负载操作次数来表示。接触器的机械寿命用其在需要正常维修或更换机械零件前，包括更换触点，所能承受的无载操作循环次数来表示。
额定操作频率是指接触器的每小时操作次数。
4. 接触器的选择与常见故障的修理方法
接触器的选择主要考虑以下几个方面：
1） 接触器的类型。根据接触器所控制的负载性质，选择直流接触器或交流接触器。
2） 额定电压。接触器的额定电压应大于或等于所控制线路的电压。
3） 额定电流。接触器的额定电流应大于或等于所控制电路的额定电流。对于电动机负载可按下列经验公式计算：式中，I——接触器主触点电流，A；P——电动机额定功率，kW；cNU——电动机额定电压，V；K——经验系数，一般取1～1.4。N
接触器常见故障及其处理方法如表1-9所示。表1-9 接触器常见故障及其处理方法(续表)
知识点拓展
● 电磁式电器的工作原理
参考资料：郁汉琪.《电气控制与可编程序控制器应用技术》（第一章 第一节 低压电器基本知识）.东南大学出版社.2003年6月
● 直流接触器
参考资料：正泰电器网站（http∶//www.chint.net）五、电磁式继电器
继电器是根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力装置的自动电器。
无论继电器的输入量是电量或非电量，继电器工作的最终目的总是控制触点的分断或闭合，而触点又是控制电路通断的，就这一点来说接触器与继电器是相同的。但是它们又有区别，主要表现在以下两个方面。
1） 所控制的线路不同。继电器用于控制电讯线路、仪表线路、自控装置等小电流电路及控制电路；接触器用于控制电动机等大功率、大电流电路及主电路。
2） 输入信号不同。继电器的输入信号可以是各种物理量，如电压、电流、时间、压力、速度等，而接触器的输入量只有电压。
知识点扩展
● 继电器按不同方式分类
1） 按输入信号可分为：电压继电器、电流继电器、功率继电器、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。
2） 按工作原理可分为：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器，热继电器等。
3） 按输出形式可分为：有触点继电器和无触点继电器。
1. 认识电磁式继电器的结构和用途
在低压控制系统中采用的继电器大部分是电磁式继电器，电磁式继电器的结构及工作原理与接触器基本相同。主要区别在于：继电器是用于切换小电流电路的控制电路和保护电路，而接触器是用来控制大电流电路；继电器没有灭弧装置，也无主触点和辅助触点之分等。图1-12为几种常用电磁式继电器的外形图。图1-12 电磁式继电器外形
电磁式继电器的典型结构如图1-13所示，它由电磁机构和触点系统组成。按吸引线圈电流的类型，可分为直流电磁式继电器和交流电磁式继电器。按其在电路中的连接方式，可分为电流继电器、电压继电器和中间继电器等。
1） 电流继电器。电流继电器的线圈与被测电路串联，以反映电路电流的变化。其线圈匝数少，导线粗，线圈阻抗小。电流继电器除用于电流型保护的场合外，还经常用于按电流原则控制的场合。电流继电器有欠电流继电器和过电流继电器两种。
2） 电压继电器。电压继电器反映的是电压信号。使用时，电压继电器的线圈并联在被测电路中，线圈的匝数多、导线细、阻抗大。继电器根据所接线路电压值的变化，处于吸合或释放状态。根据动作电压值不同，电压继电器可分为欠电压继电器和过电压继电器两种。
3） 中间继电器。中间继电器实质上是电压继电器，只是触点对数多，触点容量较大（额定电流5～10A）。其主要用途为：当其他继
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]