第1章常用低压电器

第一篇电气控制技术第一章常用低压电器一、教学目的1.掌握开关电器、主令电器、接触器、继电器、断路器、熔断器的作用、结构、工作原理。

2.掌握保护电器和控制电器的使用。

3.了解每种电器规定的技术参数和使用范围。

4.了解常用低压电器新旧图形符号和文字符号。

二、教学内容1.绪论2.常用低压电器的基本知识3.开关电器4.接触器5.继电器6.熔断器7.主令电器三、教学重点和难点重点：每种电器作用、结构、工作原理。

难点：保护电器和控制电器的使用四、教学方法板书与多媒体相结合，并用实物图片来演示低压电气及其图形符号的教学方法，形象地介绍常用的开关电器、主令电器、接触器、继电器、断路器、熔断器的作用、结构、工作原理、主要参数及图形符号。

绪论1.电气控制技术与PLC的发展19世纪末到20世纪初为生产机械电力拖动的初期；继电器接触器控制产生于20世纪20－30年代；60年代出现了顺序控制器；70年代，一种新型工业控制器—可编程控制器（PLC）问世。

2.《电气控制与PLC应用技术》课程的性质和任务课程的主要内容是以电动机或其它执行电器为控制对象，介绍电气控制的基本原理、控制线路及设计方法，同时着重介绍可编程控制器（PLC）的功能、指令系统、编程方法和应用技术。

一、低压电器的分类1.按电器的动作性质分2.按电器的性能和用途分3.按有无触点分4.按工作原理分：二、电磁式电器电磁式电器类型很多，从结构上看大都由两个基本部分组成，即：感测部分和执行部分。

1.电磁机构电磁机构又称为磁路系统，其主要作用是将电磁能转换为机械能并带动触头动作从而接通或断开电路。

图1.11 电磁机构的结构形式(a)、(d)螺管式(c)、(f)、(g)转动式(b)、(e)直动式2.吸引线圈吸引线圈的作用是将电能转化为磁场能。

按线圈的接线形式分为电压线圈和电流线圈；单向交流电磁机构上短路环的作用是消除振动。

图1.12 交流电磁铁的短路环1-衔铁2-铁芯3-线圈4-断路环三、电器的触头系统触头是有触点电器的执行部分，通过触头的闭合、断开控制电路通、断。

第1章综述1. 低压电器用途与分类1.1 低压电器定义与范围低压电器通常是指交流电压1000伏（我国煤矿井下配电电压一般为660伏、1140伏，为此我国低压电器电压范围延伸至1200伏），直流电压1500伏及以下配电和控制系统中从变压器至负载（如电动机）之间的电器设备。

它对电能的输送、分配与使用起着开、断、保护、控制、调节、检测及显示等作用。

1.2 低压电器分类与用途1.2.1 传统分类及其扩展传统低压电器根据它在电气线路中所处的地位和作用可归纳为配电电器和控制电器。

国外从上世纪80年代，我国从上世纪90年代开始在低压终端用电系统中逐步发展了一批外形、结构、安装等具有共同特征并自成体系的低压电器，通常称为终端电器。

以下按上面三大部分低压电器分别介绍其主要品种及其用途：1．配电电器：一般可分为四大类产品（1）低压断路器主要品种：万能式断路器、塑壳式断路器、剩余电流动作断路器、直流快速断路器、真空断路器等。

用途：主要用作低压配电线路过载、短路或欠压保护，也可作不频繁接通和分断电路。

剩余电流动作断路器兼有漏电保护功能。

（2）低压开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器主要品种：开关、隔离器、隔离开关、开关熔断器组、隔离器熔断器组、隔离器开关熔断器组、熔断器式开关、熔断器式隔离器、熔断器式隔离开关。

用途：主要用作低压配电系统隔离，以保证低压配电系统中其它电器设备维修时安全。

对开关类电器能接通、分断额定电流，对熔断器组合电器还具有短路和过载保护功能。

（3）（双电源）转换开关主要品种：（双电源）自动转换开关、（双电源）手动转换开关、（双电源）遥控转换开关用途：用于两路电源的转换，保证重要负载连续供电。

对CB级自动转换开关还具有过电流保护功能。

（4）低压熔断器主要品种：专职人员用熔断器、非熟练人员用熔断器、半导体器件保护用熔断器（快速熔断器）。

用途：用作低压配电线路或设备的短路和过载保护2．控制电器按传统分为8大类产品（1）接触器主要品种：交流接触器、直流接触器、真空接触器、半导体接触器用途：主要用于频繁接通和分断电路，并与适当的热继电器或电子式过载继电器（电动机保护器）组合，以保护操作中可能发生过载的电路。

常用低压电器及电气控制电路电子教案第一章：概述1.1 课程介绍本课程旨在让学生了解和掌握常用低压电器及其电气控制电路的基本原理、结构和应用。

通过学习，学生能够熟悉各种低压电器设备的工作原理，具备分析和设计简单电气控制电路的能力。

1.2 教学目标1. 了解低压电器及电气控制电路的基本概念。

2. 掌握常用低压电器的结构、原理和应用。

3. 学会分析电气控制电路，并能设计简单的电气控制电路。

1.3 教学方法采用讲授、实验、讨论相结合的教学方法，通过实例分析，使学生能够更好地理解和掌握相关知识。

第二章：低压电器的基本原理与结构2.1 低压电器的分类介绍低压电器的分类，包括断路器、接触器、继电器、开关电器等。

2.2 基本原理讲解低压电器的工作原理，包括电磁原理、热原理、机械原理等。

2.3 结构与功能详细介绍各类低压电器的结构及其功能，如断路器的灭弧原理、接触器的触点系统等。

第三章：常用低压电器设备3.1 断路器介绍各类断路器的特点、选用方法及其应用。

3.2 接触器讲解接触器的工作原理、选用要点及其应用。

3.3 继电器详细介绍继电器的类型、结构、原理和应用。

3.4 开关电器介绍开关电器的基本原理、结构及应用，包括刀开关、按钮开关等。

第四章：电气控制电路的基本环节4.1 控制电路的组成讲解电气控制电路的基本组成，包括电源、控制设备、执行设备等。

4.2 基本控制环节介绍电气控制电路的基本环节，如启动、停止、正反转、顺序控制等。

4.3 控制电路的设计方法讲解电气控制电路的设计方法，包括继电器控制电路、接触器控制电路等。

第五章：电气控制电路实例分析5.1 电动机控制电路分析电动机的启动、停止、正反转等控制电路实例。

5.2 典型机械设备控制电路分析典型机械设备的电气控制电路，如C650车床、万能铣床等。

5.3 电气控制电路的故障分析与维修介绍电气控制电路故障的分析方法及其维修技巧。

第六章：电气控制电路的优化6.1 控制电路优化的意义讲解电气控制电路优化的重要性，包括提高效率、降低成本、增强可靠性等。

图1-1 带式输送机结构图
图1-2 两级皮带运输机工作示意图
1.2 常用低压电器
• 1. 低压电器的定义 • 电器是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通或断开电路，实现断续或连续地改变电
路参数，以达到对电路或非电对象的控制、切换、保护、检测、变换和调节作用的电工器件。低 压电器通常是指工作在交流电压1200V以下、直流电压1500V以下的电路中的电器。 • 2. 电磁式低压电器 • 电气控制系统中以电磁式电器的应用最为普遍。电磁式低压电器是一种用电磁现象实现电器功能 的电器类型，此类电器在工作原理及结构组成上大体相同。在最常用的低压电器中，接触器、断 路器等就属于电磁式低压电器。从结构上看，大都由三个主要部分组成，即电磁机构、触头和灭 弧装置。
• 触头的结构如图1-4所示，可分为桥式和指式两种。其中桥式触头又分为点接触式和面接触式。
a）点接触式
b）面接触式 图1-4 触头的结构
c）指式
• （3）灭弧系统
• 当被分断电路的电流超过0.25~1A，分断后加在触头间隙两端的电压超过12~20V（根据触头材 质的不同取值）时，在触头间隙中会产生电弧。电弧实质是一种气体放电现象，即触头间气体在 强电场作用下产生自由电子，正、负离子呈游离状态，使气体由绝缘状态转变为导电状态，并伴 有高温、强光。电弧的存在既妨碍了电路及时可靠地分断，又会使触头受到损伤。因此，必须采 取适当且有效的措施，灭弧的主要措施有机械性拉弧、窄缝灭弧和栅片灭弧三种。
b）实物图
图1-13转换开关
• 转换开关的触点在电路图中的图形符号如图1-14所示。
• 由于其触点的分合状态是与操作手柄的位置有关，因此，在电路图中除画出触点圆形符号之外，还应有操 作手柄位置与触点分合状态的表示方法。其表示方法有两种，一种是在电路图中画虚线和画“•”的方法， 如图1-14 a）所示，即用虚线表示操作手柄的位置，用有无“•”表示触点的闭合和断开状态。比如，在触 点图形符号下方的虚线位置上画“•”，则表示当操作手柄处于该位置时，该触点处于闭合状态；若在虚线 位置上未画“•”，则表示该触点处于断开状态。另一种方法是在触点图形符号上标出触点编号，再用接通 表表示操作手柄于不同位置时的触点分合状态，如图1-14 b）所示。在接通表中用无和“×”来，表示操作 手柄不同位置时触点的闭合和断开状态。转换开关的文字符号用SF表示。

2．热脱扣器的整定电流
流相等；
与所控制电动机的额定电流 / 负载额定电
3．磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流 应大于负载电路正常工作时的尖峰电流。 （Iset = KIst； 瞬时动作）

整定电流

M的
起动电流
K为安全系数，K=1.2~1.7； 4．断流能力应略大于线路的最大短路电 流。
（三）电气图形符号、文字符号

凸轮非调整式 凸轮调整式
电气图形、文字符号
1 2 3 4 5 6
触点号
1 2 3 4 ×
Ⅰ
×
Ⅱ
× × × ×
Ⅲ
× × × ×
5
6
×
×
×
黑点“·”——接通 路
“×”——接通的电
空格——转换开关在该位置时此路是断开的。
§1.6 低压断路器(自动开关 )
失压保护 短路保护 用于不频繁地接通和断开电路或不频繁 地起动电动机。 它可以分断短路电流。 过载保护

组 成
熔体 熔管
熔断器的 熔体 既是感测部分 又是执行部分
工作原理

检测电流
正常工作：
熔体允许通过一定大小的电流 而长期不熔断； 严重过载： 熔体能在较短时间内熔断 发生短路： 熔体能在瞬间熔断。
电路/ 用电设备
安秒特性

电流越大，熔体熔断时间越短
B A
图 1-11 熔断器的
过载 保护
电磁吸力的计算公式：
107 2 F 8S
——空气隙中的磁通，可近似看
作与铁心的磁通相等(Wb)； S——空气隙的有效面积(m2)； F——电磁吸力(N)。

不同情况：
直流电磁机构：吸合后的电磁力要比吸合前大得多 交流电磁机构：电磁力的大小是交变的

第1章 常用低压电器习题答案1. 什么是低压电器？怎样分类？常用的低压电器有哪些？答：用于交流50Hz 额定电压1200V 以下，直流额定电压1500V 以下的电路内起通断、保护、控制或调节作用的电器称为低压电器。

配电电器。

用于配电系统，进行电能的输送和分配，如熔断器、刀开关、转换开关、低压断路器等。

控制电器。

主要用于自动控制系统和用电设备中，如接触器、继电器、主令电器、电阻器、电磁铁等。

2. 叙述接触器的用途，并画出接触器的符号。

答：接触器是一种通用性很强的电磁式电器，它可以频繁地接通和分断交、直流主电路，并可实现远距离控制，主要用来控制电动机，也可控制电容器、电阻炉和照明器具等电力负载。

接触器的文字符号是KM ，图形符号如下：常闭辅助触点常开辅助触点主触点电磁线圈KM3. 叙述交流接触器的组成部分及各部分的作用。

答：交流接触器主要由电磁机构、触点系统、弹簧和灭弧装置等组成。

电磁机构的主要作用是将电磁能量转换成机械能量，带动触点动作，完成通断电路的控制作用。

交流接触器的触点由主触点和辅助触点构成。

主触点用于通断电流较大的主电路，由接触面积较大的常开触点组成，一般有三对。

辅助触点用以通断电流较小的控制电路，由常开触点和常闭触点组成。

灭弧系统。

触点在分断电流瞬间，在触点间的气隙中就会产生电弧，电弧的高温能将触点烧损，并且电路不易断开，可能造成其他事故，因此，应采用适当灭弧系统迅速熄灭电弧。

反作用弹簧的作用是当吸引线圈断电时，迅速使主触点、常开触点分断；缓冲弹簧的作用是缓冲衔铁吸合时对铁心和外壳的冲击力；触点压力弹簧的作用是增加动静触点之间的压力，增大接触面积，降低接触电阻，避免触点由于接触不良而过热。

4. 交流接触器的主要技术参数有哪些？各如何定义？答：1）额定电压。

接触器铭牌上标注的额定电压是指主触点正常工作的额定电压。

2）额定电流。

接触器铭牌上标注的额定电流是指主触点的额定电流。

3）线圈的额定电压。

常用低压电器及电气控制电路电子教案第一章：概述1.1 低压电器的定义与分类1.2 电气控制电路的作用与组成1.3 本章学习目标与内容安排第二章：开关电器2.1 刀开关2.2 低压断路器2.3 接触器2.4 开关电器在电气控制电路中的应用案例第三章：保护电器3.1 热继电器3.2 熔断器3.3 差动保护器3.4 保护电器在电气控制电路中的应用案例第四章：控制电器4.1 控制器4.2 继电器4.3 控制器与继电器在电气控制电路中的应用案例第五章：电力电子器件5.1 晶闸管5.2 整流器5.3 逆变器5.4 电力电子器件在电气控制电路中的应用案例教学方法：1. 采用讲授与讨论相结合的方式，使学生掌握低压电器及电气控制电路的基本概念、原理与应用。

2. 通过案例分析，使学生能够将所学知识应用于实际工程问题的解决。

3. 利用实验与实践环节，培养学生的动手能力与实际操作技能。

教学要求：1. 了解低压电器及电气控制电路的基本概念与分类。

2. 掌握开关电器、保护电器、控制电器及电力电子器件的工作原理与应用。

3. 能够分析电气控制电路的结构与功能，并具备一定的工程实践能力。

教学内容：1. 低压电器及电气控制电路的基本概念、原理与应用。

2. 开关电器、保护电器、控制电器及电力电子器件的分类、结构与工作原理。

3. 电气控制电路的设计方法与步骤。

4. 常用低压电器及电气控制电路在工程实践中的应用案例。

第六章：传感器与信号处理6.1 传感器的分类与作用6.2 常用传感器的工作原理及应用6.3 信号处理电路的基本组成与功能6.4 传感器与信号处理在电气控制电路中的应用案例第七章：电气控制电路的设计与分析7.1 电气控制电路的设计原则与方法7.2 电气控制电路的逻辑分析与仿真7.3 电气控制电路的故障诊断与维修7.4 电气控制电路设计案例分析第八章：典型电气控制电路8.1 电动机控制电路8.2 常用机械设备控制电路8.3 工业生产过程控制电路8.4 典型电气控制电路分析与调试第九章：电气控制电路的现代技术与应用9.1 可编程逻辑控制器（PLC）9.2 变频器与调速控制系统9.3 电气控制系统与计算机监控9.4 电气控制电路现代技术应用案例第十章：实验与实践10.1 实验目的与要求10.2 实验设备与工具10.3 实验内容与步骤教学方法：1. 采用案例分析与实验相结合的方式，使学生深入了解电气控制电路的设计与分析方法。

1-主触点 2-常闭辅助触点 3-常开辅助触点 4-动铁心 5-线圈 6-静铁心 7-灭弧罩 8-弹簧
原理
电磁接触器工作原理
交流接触器
~ ~
动作过程
主触点
弹簧
线圈通电
衔铁被吸合
触点闭合 线圈 铁芯 衔铁 电机
M 3~
辅助 触点
电机接通 电源
第四节
接触器分类及特点：
接触器
交流接触器：线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。 ● 交变磁通穿过铁心，产全涡流和磁滞损耗，使铁心发热。 ● 铁心用硅钢片冲压而成以减少铁损。 ● 线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上以便于散热。 ● 铁心端面上安装铜制的短路环，以防止交变磁通使衔铁产生强烈 振动和噪声。 ● 灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。 直流接触器：线圈通以直流电，主触点接通、切断直流主电路。 ● 不产全涡流和磁滞损耗，铁心不发热。 ● 铁心用整块钢制成。 ● 线圈制成长而薄的圆筒状。 ● 250A以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。 ● 灭弧装置通常采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。
熔断器的熔断电流与熔断时间的关系
熔断电流IS(A) 熔断时间t（s） 1.25IN ∞ 1.6IN 3600 2.0IN 40 2.5IN 8 3.0IN 4.5 4.0IN 2.5 8.0IN 1 10.0IN 0.4
熔断器的主要特性-技术参数
• （1）额定电压: 熔断器长期工作所能承受的电压。 • （2）额定电流: 保证熔断器能长期正常工作的电流，必 须大于或等于所装熔体的额定电流。 • （3）极限分断电流: 指熔断器在额定电压下所能断开的 最大短路电流。
1.行程开关的功能
行程开关是一种利用生产机械某些运 动部件的碰撞来发出控制指令的主令电 器。

2，所以，直流电磁机构的电磁吸力
F 2 1 1
F, I
R2m 4 2
I f
F f

结论：直流电磁机构的电磁吸力，在衔铁闭合前后变化 很大。线圈中的电流在衔铁闭合前后不变，为一常数。
交流电磁机构的吸力特性（恒磁通）
因为，U E 4.44所f以N，
U
直流电磁机构的吸力特 性
F 107 B2S 8
交流电磁机构 的吸力特性
当截面积S一定时，电磁吸力F与磁感应强
度的平方成正比。 又因为磁感应强度
B 所以，
S
F ∝2
∝1
2
直流电磁机构的吸力特性（恒磁势）
因为 I，N 式中IN为常数，所以
Rm
F

2

1 R2m
Rm

L
，S 因L=

吸力特性与反力特性的配合
反力特性：是指反作用力Fr与气隙δ的关系曲线(由释放弹簧
和触点弹簧构成）。 在衔铁吸合过程中，其吸力特性
必须始终处于反力特性上方，即
吸力要大于反力；
反之衔铁释放时，吸力特性必须
位于反力特性下方，即反力要大
于吸力（此时的吸力是由剩磁产
生的）。
1—直流电磁铁吸力特性 2—交流电磁铁吸力特性 3—反力 特性
5.单相交流电磁机构短路环的作用
B Bm sin t
F

107
8
SBm 2
sin 2 t

107
8
SBm 2
1 cos 2t
2
短路环的作用：消除振动和噪音， 保证电磁机构可靠的工作。
2
1 2

1

2023年电气控制与PLC应用技术(黄永红著)课后答案电气控制与PLC应用技术(黄永红著)内容简介前言第1章常用低压电器1.1低压电器的定义、分类1.2电磁式电器的组成与工作原理1.2.1电磁机构1.2.2触点系统1.2.3灭弧系统1.3接触器1.3.1接触器的组成及工作原理1.3.2接触器的分类1.3.3接触器的主要技术参数1.3.4接触器的选择与使用1.3.5接触器的图形符号与文字符号1.4继电器1.4.1继电器的分类和特性1.4.3时间继电器1.4.4热继电器1.4.5速度继电器1.4.6固态继电器1.5主令电器1.5.1控制按钮1.5.2行程开关1.5.3接近开关1.5.4万能转换开关1.6信号电器1.7开关电器1.7.1刀开关1.7.2低压断路器1.8熔断器1.8.1熔断器的结构和工作原理 1.8.2熔断器的类型1.8.3熔断器的主要技术参数 1.8.4熔断器的选择与使用1.9.1电磁铁1.9.2电磁阀1.9.3电磁制动器习题与思考题第2章基本电气控制电路2.1电气控制电路的绘制原则及标准2.1.1电气图中的图形符号及文字符号2.1.2电气原理图的绘制原则2.1.3电气安装接线图2.1.4电气元件布置图2.2交流电动机的基本控制电路2.2.1三相笼型异步电动机直接起动控制电路 2.2.2三相笼型异步电动机减压起动控制电路 2.2.3三相绕线转子异步电动机起动控制电路 2.2.4三相笼型异步电动机制动控制电路2.2.5三相笼型异步电动机调速控制电路2.2.6组成电气控制电路的基本规律2.2.7电气控制电路中的保护环节2.3典型生产机械电气控制电路的分析2.3.1电气控制电路分析的基础2.3.2电气原理图阅读分析的方法与步骤 2.3.3c650型卧式车床电气控制电路的分析 2.4电气控制电路的一般设计法2.4.1一般设计法的主要原则2.4.2一般设计法中应注意的问题2.4.3一般设计法控制电路举例习题与思考题第3章可编程序控制器概述3.1plc的产生及定义3.1.1plc的产生3.1.2plc的定义3.2plc的发展与应用3.2.1plc的发展历程3.2.2plc的发展趋势3.2.3plc的应用领域3.3plc的特点3.4plc的分类3.4.1按结构形式分类3.4.2按功能分类3.4.3按i/o点数分类3.5plc的硬件结构和各部分的作用3.6plc的工作原理3.6.1plc控制系统的组成3.6.2plc循环扫描的工作过程3.6.3plc用户程序的工作过程3.6.4plc工作过程举例说明3.6.5输入、输出延迟响应3.6.6plc对输入、输出的处理规则习题与思考题第4章 s7-200 plc的系统配置与接口模块 4.1s7-200 plc控制系统的基本构成4.2s7-200 plc的输入/输出接口模块4.2.1数字量模块4.2.2模拟量模块4.2.3s7-200 plc的智能模块4.3s7-200 plc的系统配置4.3.1主机加扩展模块的最大i/o配置4.3.2i/o点数的扩展与编址4.3.3内部电源的负载能力4.3.4plc外部接线与电源要求习题与思考题第5章 s7-200 plc的基本指令及程序设计 5.1s7-200 plc的编程语言5.2s7-200 plc的数据类型与存储区域5.2.1位、字节、字、双字和常数5.2.2数据类型及范围5.2.3数据的存储区5.3s7-200 plc的编程元件5.3.1编程元件5.3.2编程元件及操作数的寻址范围5.4寻址方式5.5程序结构和编程规约5.5.1程序结构5.5.2编程的一般规约5.6s7-200 plc的基本指令5.6.1位逻辑指令5.6.2立即i/o指令5.6.3逻辑堆栈指令5.6.4取反指令和空操作指令5.6.5正/负跳变触点指令5.6.6定时器指令5.6.7计数器指令5.6.8比较指令5.6.9移位寄存器指令5.6.10顺序控制继电器指令5.7典型控制环节的plc程序设计5.7.1单向运转电动机起动、停止控制程序5.7.2单按钮起动、停止控制程序5.7.3具有点动调整功能的电动机起动、停止控制程序 5.7.4电动机的正、反转控制程序5.7.5大功率电动机的星-三角减压起动控制程序5.7.6闪烁控制程序5.7.7瞬时接通/延时断开程序5.7.8定时器、计数器的扩展5.7.9高精度时钟程序5.7.10多台电动机顺序起动、停止控制程序 5.7.11故障报警程序5.8梯形图编写规则习题与思考题第6章 s7-200 plc的功能指令及使用6.1s7-200 plc的基本功能指令6.1.1数据传送指令6.1.2数学运算指令6.1.3数据处理指令6.2程序控制指令6.2.1有条件结束指令6.2.2暂停指令6.2.3监视定时器复位指令6.2.4跳转与标号指令6.2.5循环指令6.2.6诊断led指令6.3局部变量表与子程序6.3.1局部变量表6.3.2子程序6.4中断程序与中断指令6.4.1中断程序6.4.2中断指令6.5pid算法与pid回路指令6.5.1pid算法6.5.2pid回路指令6.6高速处理类指令6.6.1高速计数器指令6.6.2高速脉冲输出指令习题与思考题第7章 plc控制系统设计与应用实例 7.1plc控制系统设计的内容和步骤 7.1.1plc控制系统设计的内容7.1.2plc控制系统设计的步骤7.2plc控制系统的硬件配置7.2.1plc机型的选择7.2.2开关量i/o模块的'选择7.2.3模拟量i/o模块的选择7.2.4智能模块的选择7.3plc控制系统梯形图程序的设计7.3.1经验设计法7.3.2顺序控制设计法与顺序功能图7.4顺序控制梯形图的设计方法7.4.1置位、复位指令编程7.4.2顺序控制继电器指令编程7.4.3具有多种工作方式的顺序控制梯形图设计方法7.5plc在工业控制系统中的典型应用实例7.5.1节日彩灯的plc控制7.5.2恒温控制7.5.3基于增量式旋转编码器和plc高速计数器的转速测量习题与思考题第8章 plc的通信及网络8.1siemens工业自动化控制网络8.1.1siemens plc网络的层次结构8.1.2网络通信设备8.1.3通信协议8.2s7-200串行通信网络及应用8.2.1s7系列plc产品组建的几种典型网络8.2.2在编程软件中设置通信参数8.3通信指令及应用8.3.1网络读、写指令及应用8.3.2自由口通信指令及应用习题与思考题第9章 step7-micro/win编程软件功能与使用 9.1软件安装及硬件连接9.1.1软件安装9.1.2硬件连接9.1.3通信参数的设置和修改9.2编程软件的主要功能9.2.1基本功能9.2.2主界面各部分功能9.2.3系统组态9.3编程软件的使用9.3.1项目生成9.3.2程序的编辑和传送9.3.3程序的预览与打印输出9.4程序的监控和调试9.4.1用状态表监控程序9.4.2在run方式下编辑程序9.4.3梯形图程序的状态监视9.4.4选择扫描次数9.4.5s7-200的出错处理附录附录a常用电器的图形符号及文字符号附录b特殊继电器(sm)含义附录c错误代码附录ds7-200可编程序控制器指令集附录e实验指导书附录f课程设计指导书附录g课程设计任务书附录h台达pws1711触摸屏画面编辑简介参考文献电气控制与PLC应用技术(黄永红著)目录《电气控制与plc应用技术》从实际工程应用和教学需要出发，介绍了常用低压电器和电气控制电路的基本知识;介绍了plc的基本组成和工作原理;以西门子s7-200 plc为教学机型，详细介绍了plc的系统配置、指令系统、程序设计方法与编程软件应用等内容;书中安排了大量工程应用实例，包括开关量控制、模拟量信号检测与控制、网络与通信等具体应用程序。

RT系列有填料式熔断器 系列有填料式熔断器
用处：主要用于交流额定电压380V及以下、 用处：主要用于交流额定电压380V及以下、短路电流较大 380V及以下 的的电力输配电系统中， 的的电力输配电系统中，作为电缆及电气设备的短路和连 续过载保护。分断能力比同容量的RM系列大2.5 RM系列大2.5－ 续过载保护。分断能力比同容量的RM系列大2.5－4倍。
主要参数：
–熔断器额定电流（外壳） 熔断器额定电流（外壳） 熔断器额定电流 –熔体额定电流（熔体） 熔体额定电流（熔体） 熔体额定电流
熔断器的选择
–上、下级电路保护熔体的配合，电流比值不小于 上 下级电路保护熔体的配合， 1.6： 1.6：1 –照明或阻性负载，熔体电流IfN≥I. 照明或阻性负载， 照明或阻性负载 熔体电流I –单台电机。IfN≥（1.5～２.５）ＩＮ 单台电机。 1.5～ 单台电机 –多台电机不同时起动 IfN≥（1.5～２.５）ＩＮmax 1.5～ 多台电机不同时起动 ＋∑ＩＮ
触头工作图
LK1系列主令控制器 LK1系列主令控制器
LK16系列主令控制器 LK16系列主令控制器
触头工作图
接线端子
本章小结
开关电器、主令电器、接触器、继电器、 开关电器、主令电器、接触器、继电器、熔断 器等低压电器的作用、结构、工作原理； 器等低压电器的作用、结构、工作原理； 低压电器图形和文字符号； 低压电器图形和文字符号； 每种低压电器的技术参数； 每种低压电器的技术参数； 低压电器的使用和选择方法。 低压电器的使用和选择方法。
五、凸轮控制器
结构特点：大电流的多挡位、 结构特点：大电流的多挡位、多触头手动操作的开关 电器。 电器。 用途：起重机绕线式异步电动机的起动、调速、 用途：起重机绕线式异步电动机的起动、调速、制动 控制。 控制。 常用型号： 常用型号：KT14、KT15系列 、 系列

第一章常用低压电器1-1开关设备通断时，触头间的电弧是怎样产生的？通常哪些灭弧措施？答：当开关电器的触头分离时，触头间的距离很小，触头间电压即使很低，但电场强度很大（E=U/d），在触头表面由于强电场发射和热电子发射产生的自由电子，逐渐加速运动，并在间隙中不断与介质的中性质点产生碰撞游离，使自由电子的数量不断增加，导致介质被击穿，引起弧光放电，弧隙温度剧增，产生热游离，不断有大量自由电子产生，间隙由绝缘变成导电通道，电弧持续燃烧。

（１）吹弧（２）拉弧（３）长弧割短弧（４）多断口灭弧（５）利用介质灭弧（６）改善触头表面材料1-2 写出下列电器的作用、图形符号和文字符号：答：（１）熔断器作用：严重过载和短路保护图形符号：文字符号：FU作用：用于机床上作电源的引入开关，也可用来接通和分断小电流电路。

图形符号：文字符号：SA（３）按钮开关作用：在控制电路发出手动控制信号图形符号：文字符号：SB(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h)(a) 线圈一般符号 (b) 通电延时线圈 (c) 断电延时线圈 (d) 通电延时闭合动合（常开）触点 (e) 通电延时断开动断（常闭）触点 （f ）断点延时断开动合（常开）触点 （g ）断点延时闭合动断（常闭）触点（h ）瞬动触点作用：在电路正常工作条件下作为线路的不频繁接通和分断用 ，并在电路发生过载、短路及失压时能自动分断电路。

图形符号：作用：主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护， 图形符号：热元件 常闭触点 文字符号：FR （７）时间继电器作用：按照所需时间间隔，接通或断开被控制的电路 图形符号：文字符号：KT作用：以旋转的速度信号的快慢为指令信号，与接触器配合实现对电动机的反接制动。

图形符号：文字符号：KS1-3 在电动机的控制线路中，熔断器和热继电器能否相互代替？为什么？答：二者不能相互替换，热继电器和熔断器在电动机保护电路中的作用是不相同的。

一、填空题第一章常用低压电器1.低压电器是指其工作电压在交流1200V或直流1500 V以下的电器。

2.根据动作原理的不同，电器可以分为电磁式和非电量电器。

3.根据功能的不同电器可以分为控制电器和保护电器。

4.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误合闸时。

5.铁壳开关又名封闭式符合开关，它有刀开关、熔断器、灭弧装置、操作机构和金属外壳组成。

6.转换开关又称为组合开关，一般用于电气设备中不频繁地通断电路、换接电源和负载。

7.万能转换开关实际上是一种多档位、控制多回路的组合开关8.交流接触器从结构上可以分为、电磁系统、触点系统和灭弧装置三大部分。

9.接触器的触点分为主触点辅助触点。

10.接触器的主触点主要主电路用于辅助触点主要用于控制电路11.行程开关的作用与按钮相同，其特点是不靠手按，而是利用生产机械某些运动部件的碰撞使触点动作。

12.行程开关是将机械位移转变为电信号来控制机械运动的。

13.继电器是一种根据外界输入信号来控制电路通断的自动切换电器，其输入信号可以是电压、电流等电量，也可以是转速、时间、温度、压力等非电量。

14.中间继电器实质是一种电压继电器，特点是触点数量较多，触点容量较大。

15.中间继电器的结构和工作原理与接触器类似，主要作用是信号传递和放大，实现多路同时控制。

16.时间继电器按其工作原理的不同可分为电子式、电磁式、空气阻尼式。

17.时间继电器按照触点延时方式可分为通电延时型和断电延时型。

18.电动机的过载保护一般采用热继电器完成，它有多种结构形式，最常用的是双金属片式19.热继电器是利用电流热效应原理来工作的，主要由双金属片、加热元件、触点系统、整定调整装置组成，对电动机起过载作用。

20.速度继电器在电机运行是动合触点闭合，当电动机转速到零时，触点复原。

21.低压断路器主要由触点系统、灭弧系统和各种脱扣器组成。

22.熔断器串接在电路中主要起短路保护作用。

高温引起电弧附近电气绝缘材电料弧 烧坏； 形成飞弧造成电源短路事故。
灭弧措施：吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、 利用介质灭弧、改善触头表面材料 。
1.1 电器的基础知识
1.1 电器的基础知识
1.1 电器的基础知识
1.1 电器的基础知识
1.1 电器的基础知识
讨论：低压电器工作电压一般 在380V，日常生活中我们应 该如何预防电器火灾，如何 安全用电？
2、特点：操作安全，分断能力较高。 3、分类：框架式（万能式）和塑壳式（装置式） 4、结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机
课下活动：
1.阅读参考资料，电力工程电气设计手册（ 低压电气部分）
2.熟悉常用低压电器安装及使用规范 3.思考题 （1）电气设备中不带电的金属部分接地的目
的是什么？ （2）交流电磁式电器的铁芯为什么要带有短
路环？
1.2 接触器
1、定义 接触器是用来频繁地、远距离地接通或分断
电动机主电路或其他负载电路的自动控制电器。 2、用途
桥式触头
（1）类型
指形触头
（2）材料：一般采用铜点材接触 料制成面接触； 对于小容量电器常用银质材料制成
1.1 电器的基础知识
4.灭弧系统 电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于
10V，电流超过80mA时，触头间会产生蓝色灭弧栅片 的光柱， 即电弧。
电弧的危害 ：
延长了切断故障的时间；
触头
• 控制电动机的起动、反转、制动和调速等。 • 控制电动机主电路和大电流电路的通断的开
关电器。 3、分类
• 交流接触器、直流接触器。
1.2 接触器
一、交流接触器
1．结构
触头系统：主触头、辅助触头 常开触头（动合触头） 常闭触头（动断触头）

第1章常用低压电器1-1 什么是低压电器? 常用的低压电器有哪些？答：低压电器是指使用在交流额定电压1200V、直流额定电压1500V及以下的的电路中，根据外界施加的信号和要求，通过手动或自动方式，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电对象的切换、控制、检测、保护、变换和调节的电器。

常用的低压电器有刀开关、低压断路器、转换开关、熔断器、接触器、继电器、按钮、行程开关等。

1-2 电磁式低压电器有哪几部分组成?说明各部分的作用。

答：电磁式低压电器一般由电磁机构和触头系统组成。

电磁机构是电磁式低压电器的检测部分，接受外界输入的信号，通过转换、放大与判断做出一定的反应；触头系统是执行机构，受电磁机构控制，用于输出相应的指令，实现控制的目的。

1-3 灭弧的基本原理是什么？低压电器常用的灭弧方法有哪几种？答：灭弧时可通过增大电弧长度、冷却弧柱、把电弧分成若干短弧等使电弧熄灭，灭弧装置就是根据这些原理设计的。

常用的灭弧方法有电动力吹弧、磁吹灭弧、栅片灭弧等。

1-4 熔断器有哪些用途？一般应如何选用？在电路中应如何连接？答：熔断器是一种广泛应用的简单有效的保护电器，在电路中主要用于短路保护，特殊情况下用于过载保护。

熔断器的主体是低熔点金属丝或金属薄片制成的熔体，串联在被保护的电路中。

熔断器的类型很多，按结构形式可分为瓷插式熔断器、螺旋式熔断器、封闭管式熔断器、快速熔断器和自复式熔断器等。

在选用熔断器时，应根据被保护电路的需要，首先确定熔断器的型式，然后选择熔体的规格，再根据熔体确定熔断器的规格。

1-5 交流接触器主要由哪些部分组成？在运行中有时产生很大的噪音，试分析产生该故障的原因。

答：交流接触器主要由电磁机构、主触点和熄弧系统、辅助触点、反力装置、支架和底座等部分组成。

交流接触器在运行中噪音突然急剧增大时，往往是由于交流电磁机构中铁芯端面镶嵌的短路环断路或脱落所致。

交流电磁铁由于通入的是交流电，其电磁吸力在0（最小值）～F m（最大值）之间变化。

图1－3 触头的三种接触形式
a) 点接触 b）线接触 c）面接触
图1-4 不同接触形式的触头结构
a)采用点接触的桥式触头 b)采用面接触的桥式触头 c)采用线接触的指形触头
（二）接触系统的静态机械特性与参数
触头每工作一次（接通与断开），经历四个工作状态： 1. 断开状态 如图1-5a 所示，要求动、静触头间的距离S1足够大， 保证在线路规定的容许电压与电流作用下，不致发生击穿或 电弧重燃现象。 2. 关合过程 如图1-5b、c、d 所示，从断开状态到闭合状态的转换 过程，要求动触头具有一定的关合速度V1，藉以保证触头 迅速可靠地接通，而不致引起严重的碰撞弹跳现象。
3．选用低压电器的注意事项 （1）明确控制对象的分类和使用环境。 （2）明确有关的技术数据，如控制对象的额定电压、 额定功率、操作特性、起动电流倍数和工作制等。 （3）了解电器的正常工作条件，如周围温度、湿度、 海拔高度、震动和防御有害气体等。 （4）了解电器的主要技术性能，如用途、种类、控制 能力、通断能力和使用寿命等。
（1）从结构上来看，交流电磁铁的线圈有骨架式； 因为铁心中有磁滞损耗和涡流损耗，为防止热量传给线圈。
直流电磁铁的线圈多是无骨架的。 （2）交流电磁铁的结构：粗短型（减少铁心与线圈的 接触面，以满足散热的需要）； 直流：细长型。 （3）交流电磁铁的铁心由硅钢片叠加，以减少涡流、 磁滞损耗； 直流电磁铁的铁心一般由整块钢制成。
图1-7 双断口结构的电动力 吹弧效应
1－静触头 2－动触头 3—电弧
图1-8 磁吹灭弧原理
1－磁吹线圈 2－铁芯 3－导磁夹板 4－引弧角 5－灭弧罩 6－动触头 7－磁场方向 8－静触头
2. 磁吹灭弧装置 灭弧装置设有与触点串联的磁吹线圈，电弧在吹弧线 圈的作用下受力拉长，从触点间吹离，加速了冷却而熄灭。 为了加强灭弧效果，在线圈中央穿有铁芯，其两端平 行地设置夹着灭弧室的导磁钢板。 串联磁吹线圈的吹弧效果仅在触头分断大电流时很明 显，分断小电流时则效果较差，往往要同时采取几种灭弧 措施。

负载类型（见表1-1）
5）额定操作频率
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1.2 接触器
4. 接触器的选择
① 根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型；
② 根据负载性质选用相应使用类别；
③ 接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压；
④ 额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流; ⑤ 吸引线圈的额定电压、电流应与所在控制电路的额定电压
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1.1 电器的基础知识
2. 电磁式低压电器的基本结构和工作原理
电磁机构 结构：吸引线圈、铁心、衔铁、空气隙。 动作：电流通入线圈产生磁场及吸力，通过气 隙转 换成机械能，带动衔铁运动使触头动作。
图1-1 常用电磁机构的结构形式
a) 、b)、c) 直动式电磁机构
(2) 使用时，应注意触头和线圈是否过热，三相主触头一定要保 持同步动作，分断时电弧不得太大。
(3) 交流接触器控制电机或线路时，必须与过电流保护器配合使 用，接触器本身无过电流保护性能。
(4) 短路环和电磁铁吸合面要保持完好、清洁。 (5) 接触器安装在控制箱或防护外壳内时，由于散热条件差，环
境温度较高，应适当降低容量使用。
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1.1 电器的基础知识
2. 电磁式低压电器的基本结构和工作原理 灭弧方法
1）用磁吹法灭弧
用电磁力把电弧拉长使电弧在冷却介质中运动，降低弧
柱周围的温度
图1-11 磁吹灭弧原理
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1.1 电器的基础知识
用途和特点