《机床电气控制与PLC》全套整本书电子教案教学教程.ppt

绪论v0.1概述概述v0.2数控机床电气自动控制的发展概况数控机床电气自动控制的发展概况v0.3数控机床的分类数控机床的分类v0.4现代数控机床的发展现代数控机床的发展0.1概述v一、一、基本概念基本概念v二、数控机床的组成二、数控机床的组成v三、数控机床的特点三、数控机床的特点0.1概述概述一、一、基本概念基本概念v 数控即数字控制(NC):（Numerical Control简称NC）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）用数字化信息进行编程控制的自动化方法。v 数控技术即NC技术，是指用数字化信息发出指令并实现自动控制的技术。v 计算机数控系统(CNC):(Computerized Numerical Control)以计算机为控制核心的数字控制系统。v 数控机床:（Numerical Control Machine Tools）装了数控系统的机床叫数控机床或是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。v 数控机床是集机床、计算机、电机及拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。是机电一体化的典型产品。v 采用数控技术的控制系统称为数控系统。v二、数控机床的组成二、数控机床的组成v数控机床一般由输入/输出装置、数控装置、伺服系统和辅助控制装置、检测反馈系统以及机床本体组成。v三、数控机床的特点三、数控机床的特点v数控机床的特点是当加工工件改变时,除了重新装夹工件和更换刀具外,其它只需改变该零件加工的程序,而不需要对机床作任何调整。0.2数控机床电气自动控制的发展概况数控机床电气自动控制的发展概况v一、电气控制系统的发展一、电气控制系统的发展v数控机床电气控制系统是由数控装置系统、进给伺服系统、主轴伺服系统、机床强电控制系统等组成。数控系统又是数控机床电气控制系统的控制核心。电气控制大致可以分为逻辑控制系统、连续控制系统和混合控制系统三种。v1.逻辑控制系统逻辑控制系统v逻辑控制又称为开关量控制，采用“0”、“1”两个稳定工作状态的各种电气和电子器件构成各种逻辑控制系统。按自动化程度的不同还可分为手动控制系统和自动控制系统。v2.连续控制系统连续控制系统v连续控制系统是对电压、转速等进行连续自动控制的系统,这类系统通常具有负反馈的闭环控制系统,同时伴有功率放大的特点,并且具有精度高、功率大、抗干扰能力强的特点。如直流电动机驱动机床主轴实现无级调速的系统,交、直流伺服电动机拖动数控机床进给机构系统均属于连续控制系统。v3.混合控制系统混合控制系统v既采用数字控制又采用模拟控制的系统称为混合控制系统,数控机床、机器人的控制驱动系统多属于这类控制系统。通过D/A转换器和功率放大等装置驱动伺服电机和主轴电动机带动机床执行机构产生所需的运动。二、数控机床电气控制系统分类v(一一)按运动轨迹分类按运动轨迹分类v1.点位控制系统点位控制系统v点位控制系统数控机床只要求精确地控制刀具相对工件从一个坐标点移动到另一个坐标点,在移动过程中不进行任何切削加工，为了精确定位和提高生产率，一般先快速移动到终点附近，然后再减速移动到定位点，以保证良好的定位精度。v这类数控机床主要有v数控钻床、数控冲床v等。如图0-1(a）所示。图0-1(a）v2.直线控制系统直线控制系统v直线控制系统是指控制刀具或机床工作台以合适速度，沿着某一坐标轴方向进行直线切削加工的控制系统。而且要求具有准确的定位功能,控制两点之间刀具移动的轨迹应是一条直线。一般的v简易数控系统均v属于直线控制系v统。如图0-1(b）v所示。0-1(b）v3.轮廓控制系统轮廓控制系统v轮廓控制系统又称连续控制系统，能对两个或两个以上坐标轴同时进行连续控制。加工时不仅要控制起点和终点，还要对整个加工过程中每点的速度和位置进行控制。这类机床有数控铣床、加v工中心等。如图v0-1(C）所示。图0-1(C)v(二二)按伺服系统分类按伺服系统分类v1.开环控制系统开环控制系统v开环控制系统没有位置检测反馈装置,以步进电机作为驱动元件,由步进驱动装置和步进电机组成,如图8-2所示。图8-2开环伺服系统结构示意图v2.半闭环控制系统半闭环控制系统v半闭环控制系统是闭环控制系统的一种派生。以交、直流伺服电机作为驱动元件,由位置比较、速度控制、伺服电机等组成,它与闭环控制系统的不同之处仅在将检测元件装在传动链的旋转部位,只检测电机的旋转角度而不检测机械间隙等,如图8-3所示。图8-3闭环伺服系统结构示意图v3.闭环控制系统v闭环控制系统闭环控制系统是带有位置检测反馈装置,位置检测装置安装在机床工作台上,直接测量工作台的实际位移,并与CNC装置的指令值进行比较,比较后的差值去控制机床的移动部件。闭环控制系统以交直流伺服电机作为驱动元件,用于高精度设备的控制,精度很高,如图8-4所示。图8-4半闭环伺服系统结构示意图0.3数控机床的分类v1.金属切削类数控机床金属切削类数控机床v金属切削类数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗铣床、加工中心等。如图0-2所示。普普 通通 型型 数数 控控 车车 床床半封闭数控车床半封闭数控车床全封闭数控车床全封闭数控车床图0-2数控车床数控车床普及型数控车床普及型数控车床多功能数控车床多功能数控车床普普 及及 型型 和和 多多 功功 能能 数数 控控 车车 床床图0-2数控车床数控车床立式数控铣床立式数控铣床数数 控控 铣铣 床床龙门数控铣床龙门数控铣床卧式数控镗铣床卧式数控镗铣床图0-2数控铣床数控铣床数控平面磨床数控平面磨床数控万能外圆磨床数控万能外圆磨床数数 控控 磨磨 床床图0-2数控平面磨床数控平面磨床斗笠式自动换刀立式加工中心斗笠式自动换刀立式加工中心图0-2加工中心加工中心大型龙门式（动台）数控加工中心大型龙门式（动台）数控加工中心图0-2加工中心加工中心v2.金属成形类数控机床v金属成形类数控机床是指采用挤、压、冲、拉等成形工艺的数控机床,有数控弯管机、数控压力机、数控冲剪机、数控折弯机、数控旋压机等。如图0-3所示。金属成型类数控机床金属成型类数控机床数控弯管机数控弯管机数控压力机数控压力机图0-3金属成型数控机床金属成型数控机床v3.数控特种加工机床数控特种加工机床v数控特种加工机床有数控电火花线切割机床、数控激光加工机床、数控电火花成形加v工机床与数控火焰切割机等。如图0-4所示。线切割机床线切割机床电火花数控机床电火花数控机床特特 种种 加加 工工 类类 数数 控控 机机 床床图0-4特种加工类数控机床特种加工类数控机床4.测量、绘图类数控机床测量、绘图类数控机床v测量、绘图类数控机床有数控绘图机、数控坐标测量机、数控对刀仪、三坐标测量仪等。如图0-5所示。三三 坐坐 标标 测测 量量 仪仪图0-5三坐标测量仪三坐标测量仪0.4现代数控机床的发展现代数控机床的发展v一、现代数控机床的发展一、现代数控机床的发展v1952年，由美国帕森斯公司和麻省理工学院在实验室合作研制成功世界上第一台三坐标数控立式铣床,用它来加工直升机叶片轮廓检查用样板。从第一台数控机床问世至今的50多年,随着自动控制技术、微电子技术、计算机技术、精密测量技术及机械制造技术的发展，经历了电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器或微型计算机、智能数控等六代数控系统。使数控机床得到了迅速发展,不断地更新换代。v第一阶段,1952年,出现了第一台电子管数控系统。v第二阶段,1960年,出现了晶体管和印刷电路板的数控系统。v第三阶段,1965年,出现了小规模集成电路的数控系统。v第四阶段,1970年,出现了小型计算机数控系统的硬件,并以软件形式实现数控功能的数控系统。v第五阶段,1974年,出现微处理器或微型计算机数控系统。v第六阶段,90年代后期,出现了PC+CNC(为专用计算机数控系统)智能数控系统。v我国是从1958年开始研制数控机床的,到60年代末70年代初,已经研制出一些晶体管式的数控系统,并用于生产。1991年以来,一方面从日本、德国、美国等国家购进数控系统,另一方面积极开发、设计、制造具有自主版权的中、高档数控系统,并且取得了可喜的成果。我国的数控产品已覆盖了车、铣、镗铣、钻、磨、加工中心及齿轮机床、折弯机、火焰切割机、柔性制造单元等,品种达500多种。中、低档数控系统已达到批量生产能力。v二、数控机床的发展趋势二、数控机床的发展趋势v1.性能发展方向性能发展方向v高精高速:采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU、高分辨率检测元件、交流数字伺服系统.v柔性化:数控系统采用模块化设计，便于满足不同用户的需求。v多轴化:一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、完成多工序、多表面的复合加工。v软硬件开放化:数控系统由用户根据自己的需要对软件进行再开发,生产商不应制约用户的使用范围。v实时智能化:沿着几个主要分支发展：自适应控制、模糊控制、网络控制、专家控制、前馈控制等。如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统,在系统出了故障时,诊断、维修等实现智能化。v2.功能发展方向功能发展方向v用户界面图形化:可以通过窗口和菜单进行操作，便于图编程和快速编程、图形模拟、图形动态跟踪和仿真等。v科学计算可视化:直接使用图形、图像、动画等可视信息。如无图纸设计、虚拟样机技术等，及加工过程的可视化仿真演示等。v插补多样化多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、多项式插补等。v2.功能发展方向功能发展方向v内装高性能PLC数控系统内装高性能PLC控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，建立自己的应用程序。v多媒体化:多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体,使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。v3.体系结构的发展体系结构的发展v集成化:采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路.v模块化:将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。v网络化：机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。v远程诊断故障和调整,利于数控系统生产厂对其产品的监控和维修,也适于大规模现代化生产的无人化车间实行网络管理。v4.智能化新一代数控系统智能化新一代数控系统v智能化新一代数控系统将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。机床电气控制与机床电气控制与PLCv第第1章章常用低压控制电器常用低压控制电器v第第2章章机床电气基本控制电路机床电气基本控制电路v第第3章章典型机床控制电路典型机床控制电路v第第4章章可编程序控制器可编程序控制器v第第5章章三菱三菱FX系列系列PLC及其指令系统及其指令系统v第第6章章数控系统数控系统v第第7章章PLC与数控机床与数控机床v第第8章章伺服系统伺服系统v第第9章章典型数控机床电气控制线路分析典型数控机床电气控制线路分析第第1章章常用低压控制电器常用低压控制电器v1.1概述概述v1.2接触器接触器v1.3继电器继电器v1.4熔断器熔断器v1.5低压开关和低压断路器低压开关和低压断路器v1.6主令电器主令电器v1.7低压电器的产品型号低压电器的产品型号v1.1.1常用低压电器的分类常用低压电器的分类v1.1.2电力拖动自动控制系统中常用低压电器分类电力拖动自动控制系统中常用低压电器分类v1.1.3低压电器的基本结构低压电器的基本结构1.1 1.1 概述概述凡是自动和手动接通和断开电路，以及能实凡是自动和手动接通和断开电路，以及能实现对电路或非电对象进行切换、控制、保护、现对电路或非电对象进行切换、控制、保护、检测、变换和调节目的的电器元件统称为电器。检测、变换和调节目的的电器元件统称为电器。低压电器的定义低压电器的定义低压电器低压电器：工作电压在：工作电压在交流交流1200V、直流直流1500V以下以下的电路中的电路中及以下的电路中起通断、保护、控制及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品或调节作用的电器产品，如接触器、继电器等。如接触器、继电器等。高压电器高压电器：工作电压在：工作电压在交流交流1200V、直流直流1500V以上，如高压断路器、高压熔断器等。以上，如高压断路器、高压熔断器等。低压电器是自动控制的重要元件之一。电器广低压电器是自动控制的重要元件之一。电器广泛应用于工厂、矿山、交通运输输方面的自动化及泛应用于工厂、矿山、交通运输输方面的自动化及半自动化生产。生产过程的自动化意味着带有电气半自动化生产。生产过程的自动化意味着带有电气拖动的许多工作枢纽间密切和可靠的组合。它们间拖动的许多工作枢纽间密切和可靠的组合。它们间的密切联系和相互配合已不只是靠机械的装置去完的密切联系和相互配合已不只是靠机械的装置去完成，而必须更多地借助于电器。成，而必须更多地借助于电器。什么是电器？电气？什么是电器？电气？电器的含义电器的含义凡是自动和手动接通和断开电路，以凡是自动和手动接通和断开电路，以及能实现对电路或非电对象进行切换、控制、保护、及能实现对电路或非电对象进行切换、控制、保护、检测、变换和调节目的的电器元件统称为电器。因此，检测、变换和调节目的的电器元件统称为电器。因此，“开开”和和“关关”是电器最基本、最典型的功能。是电器最基本、最典型的功能。电器就是一种能控制电的工具。电器就是一种能控制电的工具。电气电气的含义的含义电气是以电能、电气设备和电气技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学。电气电气一种利用电产生能量的方式。如：铁路电气一种利用电产生能量的方式。如：铁路电气化、电气设备。化、电气设备。123456123465主控器件主控器件保护器件保护器件控制器件控制器件发信器件发信器件信号器件信号器件辅助器件辅助器件v一、按用途分类一、按用途分类v 控制电器控制电器 控制电器用于各种控制电动机的起动、制动、调速等动作,如接触器、继电器等。v主令电器主令电器 主令电器用于自动控制系统中发送控制指令的电器,如主令开关、行程开关、按钮、万能转换开关等。v保护电器保护电器 保护电器用于保护电动机和生产机械,使其安全运行,如熔断器、电流继电器、热继电器等、避雷器等。v 配电电器配电电器 配电电器用于电能的输送和分配的电器,如低压隔离器、断路器、刀开关等。v 执行电器执行电器 执行电器用于完成某种动作或传动功能的电器,例如电磁离合器、电磁铁等。常用低压电器常用低压电器实物图实物图v二、按工作原理分类二、按工作原理分类v电磁式电器电磁式电器如直流接触器、交流接触器及各种电磁式继电器等。v非电量控制电器非电量控制电器如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。v三、按执行机能分类三、按执行机能分类v有触头电器有触头电器如接触器、电磁阀、电磁离合器、刀开关、继电器等。v无触头电器无触头电器如电子接近开关、电感式开关、电子式时间继电器等。1.1.2电力拖动自动控制系统中常用低压电器分类电力拖动自动控制系统中常用低压电器分类1.1.3低压电器的基本结构低压电器的基本结构v一、电磁机构一、电磁机构v电磁机构是各种电磁式电器的感测部分，它的主要作用是将电磁能转换为机械能,带动触点动作，完成接通或分断电路。电磁机构主要由吸引线圈、铁心和衔铁等几部分组成。按动作方式，可分为直动式和转动式等，如图1.2所示。v（a）(b)v图1-2电磁铁的结构图v（a）转动式(b)直动式1-铁心；2-线圈；3-衔铁一、电磁机构一、电磁机构 电磁机构电磁机构将电磁能转换为机械能并带动触头动作。将电磁能转换为机械能并带动触头动作。v 组成组成 铁芯铁芯衔铁衔铁线圈线圈交流交流：硅钢片叠加：硅钢片叠加直流直流：整块铸铁或铸钢：整块铸铁或铸钢直动式直动式转动式转动式电压线圈电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。：并联在电路中，匝数多、导线细。电流线圈电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。：串联在电路中，匝数少、导线粗。交流线圈：交流线圈：短而粗，有骨架。短而粗，有骨架。直流线圈直流线圈：细而长，无骨架。：细而长，无骨架。v电磁机构的工作原理工作原理是：当线圈通入电流后，当线圈通入电流后，将产生磁场，磁通经过铁心、在衔铁和工作气隙形将产生磁场，磁通经过铁心、在衔铁和工作气隙形成闭合回路，产生电磁吸力，将衔铁吸向铁心。同成闭合回路，产生电磁吸力，将衔铁吸向铁心。同时，衔铁还要受到复位弹簧的反作用力，只有当电时，衔铁还要受到复位弹簧的反作用力，只有当电磁吸力大于弹簧的反力时，衔铁才能可靠地被铁心磁吸力大于弹簧的反力时，衔铁才能可靠地被铁心吸住。吸住。电磁机构又常称电磁铁。v电磁铁可分为交流电磁铁交流电磁铁和直流电磁铁直流电磁铁。交流交流电磁铁电磁铁为减少交变磁场在铁心中产生的涡流与磁滞损耗，一般采用硅钢片叠压后铆成采用硅钢片叠压后铆成，线圈有骨架，且成短粗型，以增加散热面积。而直流电磁铁线圈通入直流电，产生恒定磁通，铁心中没有磁滞损耗与涡流损耗，只有线圈本身的铜损，所以铁心用电工纯铁或铸钢制成，线圈无骨架，且成细长型。v（a）(b)v图1-3交流电磁铁结构v（a）结构图(b)电磁吸力波形v由于交流电磁铁的铁心的磁通是交变的，当线圈中通以交变电流时，在铁心中产生的磁通1也是交变的，对衔铁的吸力时大时小，当磁通过零时，电磁吸力也为零，吸合后的衔铁在复位弹簧的反力作用下将被拉开,磁通过零后电磁吸力又增大,当吸力大于反力时，衔铁又被吸合。这样造成衔铁产生振动，同时还产生噪声，甚至使铁心松散。如果在交流接触器铁心端面上都安装一个铜制的短路环后，交变磁通1的一部分穿过短路环，在环中产生感应电流，产生磁通，与环中的磁通合成为磁通2。1与2相位不同，也即不同时为零，如图1-3b所示。这样就使得线圈的电流和铁心磁通1为零时，环中产生的磁通不为零，仍然将衔铁吸住，衔铁就不会产生振动和噪声。v二、触头系统二、触头系统v触头是电器的执行部件，用来接通或断开被控制电路。触头按其结构形式可分为桥型触头和指型触头，如图1-4所示。v触头按其接触形式可分为点接触线接触和面接触三种，如图1-5所示。v桥式触头有点接触和面接触两种，点接触适用于小电流电路，面接触适用于大电流电路。指式触头为线接触，在接通和分断电路时产生滚动摩擦，以利于去除触头表面的氧化膜，这种触头型式适用于大电流电路且操作频繁的场合。为了增强触头接触时的导电性能，在触头上装了触头弹簧，是为了增加动静触头间的接触压力，减小接触电阻并消除接触时产生的振动。v(a)(b)(a)(b)(c)v图1-4触头的结构形式图1-5触头的接触形式va)桥型触头b)指型触头a)点接触b)线接触c)面接触v三、灭弧装置三、灭弧装置v当触头分断大电流电路瞬间时，会在动、静触头间产生大量的带电粒子，形成炽热的电子流，产生强烈的电弧。电弧会烧伤触头，并使电路的切断时间延长，妨碍电路的正常分断，严重时甚至会引起其它事故。为保证电器安全可靠工作，必须采用灭弧装置使电弧迅速熄灭。v对用于10A以下的小容量交流电器，灭弧比较简便，不需专门灭弧装置。1.2接触器接触器v1.2.1接触器的结构原理接触器的结构原理v1.2.2接触器的型号和主要技术参数接触器的型号和主要技术参数v一、交流接触器一、交流接触器v交流接触器工作原理交流接触器工作原理线圈通以交流电线圈通以交流电线圈电线圈电流建立磁场流建立磁场静铁心产生电磁吸力静铁心产生电磁吸力吸合衔铁吸合衔铁带动带动触头动作触头动作常闭断开，常开闭合；线圈断电常闭断开，常开闭合；线圈断电电磁力电磁力消失消失反作用弹簧使衔铁释放反作用弹簧使衔铁释放各触头复位各触头复位。v交流接触器主要用于远距离接通和分断电压至1140V、电流至630A的交流电路的控制。由电磁系统、触头系统、灭弧装置、反作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧、传动机构等部分组成。其结构如图1-6所示，外形如图1-8所示。1.2.1接触器的结构原理接触器的结构原理v1.电磁系统电磁系统v交流接触器的电磁系统采用交流电磁机构，由线圈、衔铁、静铁心部分组成，当线圈通电后，衔铁在电磁吸力的作用下，克服复位弹簧的反力与铁心吸合，带动触头动作，从而接通或断开相应电路。v2.触头系统触头系统v接触器的触头可分为主触头和辅助触头两种。主触头是用来控制通断电流较大的主电路，由三对常开触头组成；辅助触头是用来控制通断小电流的控制电路，由常开和常闭触头成对组成。v图1-6接触器结构示意图图1-8接触器的结构外形图图1-7交流接触器的图形符号和文字符号接触器工作原理示意图1-动触头动触头 2-静触头静触头 3-衔铁衔铁 4-弹簧弹簧 5-线圈线圈6-铁心铁心 7-垫毡垫毡 8-触头弹簧触头弹簧 9-灭弧罩灭弧罩 10-触头压力弹簧触头压力弹簧线圈线圈铁芯铁芯衔铁衔铁主触头主触头弹簧弹簧辅助辅助触头触头M3电机电机动作过程动作过程线圈通电线圈通电衔铁被吸合衔铁被吸合触头闭合触头闭合电机接通电机接通电源电源接触器工作原理示意图接触器接触器工作原理示意图工作原理示意图线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。交流接触器实物图控制线圈接线控制线圈接线接触器接触器可以实现频繁的远距离操作，具有比工作电流大数倍的接通相分断能力。接触器最主要的用途还是控制电动机的启动、正反转、制动和调速等。因此，它是电力拖动控制系统中最常用的控制电器。接触器接触器按其主触点控制的电路中的电流分为直流接触器和交流接触器。交流接触器交流接触器特点：交流线圈、有短路环、采用双断口触头直流接触器直流接触器特点：直流线圈、滚动指型触头交流接触器交流接触器v3.灭弧装置灭弧装置v对用于10A以下的小容量交流电器，灭弧比较简便，不需专门灭弧装置。对容量较大的交流电器一般要采用灭弧栅灭弧，对于直流电器可采用磁吹灭弧装置，对交直流电器可采用的纵缝灭弧。实际应用中，上述灭弧装置有时是采用综合应用。v电动力灭弧如图1-9(a)、(b)、(c)所示。v金属栅灭弧如图1-9(d)所示。v纵缝灭弧如图1-9(e)所示。图1-9灭弧装置1-静触头；2-动触头；u1-动触头移动速度；u2-电弧在电磁力作用下的移动速度。灭弧系统灭弧系统 v 电弧电弧 开关电器切断电流电路时，触头间电压大于开关电器切断电流电路时，触头间电压大于 10V 10V，电流超过，电流超过80mA80mA时，触头间会产生蓝色时，触头间会产生蓝色 的光柱，的光柱，即电弧。即电弧。v 电弧的危害电弧的危害 延长了切断故障的时间；延长了切断故障的时间；高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；形成飞弧造成电源短路事故。形成飞弧造成电源短路事故。v 灭弧措施灭弧措施 吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料利用介质灭弧、改善触头表面材料 。a)双断口电动力灭弧；双断口电动力灭弧；b）纵缝灭弧）纵缝灭弧电弧被分电弧被分割成两段割成两段电动力电动力f的方向的方向电弧被外磁场电弧被外磁场或电动力吹入或电动力吹入缝内运动方向缝内运动方向下宽上窄以便压下宽上窄以便压缩电弧，使电弧缩电弧，使电弧与灭弧室壁有很与灭弧室壁有很好的接触而冷却好的接触而冷却熄灭熄灭灭弧装置灭弧装置电弧热量在拉长的过程电弧热量在拉长的过程中散发、冷却而熄灭中散发、冷却而熄灭由耐弧陶土、石棉由耐弧陶土、石棉水泥等材料制成水泥等材料制成.v二、直流接触器二、直流接触器v直流接触器主要用来远距离接通和分断电压至440V，电流至630A的直流电路，以及频繁地控制直流电动机的起动，反转与制动等。直流接触器外形如图1-10所示，磁吹灭弧如图1-11所示。图1-10直流接触器外形图图1-11磁吹灭弧图1-磁吹线圈；2-绝缘套；3-铁心；4-引弧角5-导磁夹板；6-灭弧罩；7-动触头；8-静触头1.2.2接触器的型号和主要技术参数接触器的型号和主要技术参数v一、交流接触器的型号与主要技术参数一、交流接触器的型号与主要技术参数v1.交流接触器的型号及表示意义如下v2.交流接触器的主要技术参数v额定电压v额定电流v吸引线圈的额定电压v触头数目v操作频率直流接触器的型号意义：交流接触器的型号意义：v二、直流接触器的型号与主要技术参数二、直流接触器的型号与主要技术参数v1.直流接触器的型号v2.直流接触器的主要技术参数v额定电压v额定电流v吸引线圈的额定电压三、三、接触器的主要技术指标接触器的主要技术指标额定电压额定电压交流接触器：127、220、380、500V直流接触器：110、220、440V额定电流额定电流交流接触器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A直流接触器：40、80、100、150、250、400、600A吸引线圈额定电压吸引线圈额定电压交流接触器：36、110（127）、220、380V直流接触器：24、48、220、440V1.3继电器继电器v1.3.1电磁式继电器电磁式继电器v1.3.2时间继电器时间继电器v1.3.3热继电热继电v1.3.4速度继电器速度继电器1.3继电器继电器作用作用根据某种输入信号接通或断开小电流电根据某种输入信号接通或断开小电流电路，实现远距离自动控制和保护的自动控制电器。路，实现远距离自动控制和保护的自动控制电器。输入输入可以是电流、电压等电量，也可以可以是电流、电压等电量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电量。是温度、时间、速度、压力等非电量。输出输出触点的动作或者是电路参数的的变化。触点的动作或者是电路参数的的变化。与接触器的区别与接触器的区别继电器不直接控制电流较大的主电路，而是通继电器不直接控制电流较大的主电路，而是通过接触器或其他电器对主电路进行控制。过接触器或其他电器对主电路进行控制。特点特点触点分断能力小、结构简单、体积、重触点分断能力小、结构简单、体积、重量轻、反应灵敏、动作准确、工作可靠。量轻、反应灵敏、动作准确、工作可靠。1.3.1电磁式继电器电磁式继电器v一、电磁式继电器的结构与工作原理一、电磁式继电器的结构与工作原理v电磁式继电器是电气控制设备中用得最多的一种继电器。电磁式继电器的结构和工作原理与接触器相似，也是由电磁系统、触头系统和释放弹簧等组成，图1-12所示为电磁式继电器的典型结构图。v图1-13所示为电磁式继电器图形、文字符号。与接触器相似之处与接触器相似之处电磁式继电器的结构和工作原理与接触器类似，电磁式继电器的结构和工作原理与接触器类似，也是由电磁机构和触点系统等组成。也是由电磁机构和触点系统等组成。不同之处不同之处1.继电器可对多种输入量的变化做出反应，继电器可对多种输入量的变化做出反应，而接触器只有在一定的电压信号下才动作。而接触器只有在一定的电压信号下才动作。2.接触器是用于切换小电路的控制电路和保护接触器是用于切换小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。电路，而接触器是用来控制大电流电路。3.继电器没有灭弧装置，也无主辅触点之分等。继电器没有灭弧装置，也无主辅触点之分等。(a)(b)(c)图1-13电磁式继电器图形、文字符号(a)线圈(b)常开触头(c)常闭触头图1-12电磁式继电1-底座；2-反力弹簧；3、4-调节螺钉；5-非磁性垫片6-衔铁；7-铁心；8-极片；9-电磁；10-触头二、电流继电器二、电流继电器电流继电器分为过电流继电器和欠电流继电器两种。电流继电器分为过电流继电器和欠电流继电器两种。作用作用 根据继电器线根据继电器线圈中电流的大小而接通或断开电圈中电流的大小而接通或断开电路的继电器路的继电器特点特点线圈的匝数少，导线要粗，阻抗小。线圈的匝数少，导线要粗，阻抗小。使用时，电流继电器的线圈串联在被测电路中。使用时，电流继电器的线圈串联在被测电路中。v电流继电器反映的是电流信号。其特点是线圈匝数少而线径粗、阻抗小、分压小,不影响电路正常工作。常用的有欠电流继电器和过电流继电器两种。使用时,电流继电器的线圈应串联在被保护的设备中。图1-14所示为电流继电器结构.图1-14电流继电器结构特点线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。过流电流继电器欠流电流继电器特点线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。分类过电流继电器、欠电流继电器。作用作用主要用于频主要用于频繁起动和重载起动的繁起动和重载起动的场合，作为电动机和场合，作为电动机和主电路的主电路的过载和短路过载和短路保护保护。当继电器中的电流超过预定值时，引起开关当继电器中的电流超过预定值时，引起开关电器有延时或无延时动作的继电器电器有延时或无延时动作的继电器.过流电流继电器过电流继电器过电流继电器动作电流动作电流为线圈额定电流的为线圈额定电流的3065，释放电流释放电流为线圈额定电流的为线圈额定电流的1020。作用作用常用于直流电动机励磁电路常用于直流电动机励磁电路和电磁吸盘的弱磁保护。和电磁吸盘的弱磁保护。当通过继电器的电流减小到低于其整定值时动作当通过继电器的电流减小到低于其整定值时动作的继电器。在线圈电流正常时这种继电器的衔铁与铁的继电器。在线圈电流正常时这种继电器的衔铁与铁芯是吸合的。芯是吸合的。欠流电流继电器欠电流继电器欠电流继电器常用的欠电流继电器有常用的欠电流继电器有JLl4Q等系列产品，其结构与工作原理和等系列产品，其结构与工作原理和JT4系列继电器相似。系列继电器相似。电压继电器实物图三、电压继电器三、电压继电器作用作用输入量为电压的继电器叫电压继电器。根输入量为电压的继电器叫电压继电器。根据线圈两端电压的大小而接通或断开电路。据线圈两端电压的大小而接通或断开电路。电压继电器线圈匝数多而线径细，阻抗大，使用时电压继电器的线圈与负载并联，电压继电器反映的是电压信号。分类：分类：过电压继电器过电压继电器欠电压继电器欠电压继电器零电压继电器零电压继电器欠电压继电器欠电压继电器当电压降至某一规定范围时动作的电压继器。过电压继器过电压继器电当电压大于其整定值时动作的电压继电器，主要用于对电路或设备作过电压保护，常用的过电压继电器为JT4A系列，其动作电压可在105120额定电压范围内调整。零电压继电器零电压继电器是欠电压继电器的一种特殊形式，当继电器的端电压降至0或接近消失时才动作的电压继电器。在正常工作时，铁芯与衔铁吸合，当电压低于整定值时，衔铁释放，动触点复位，电路实现欠电压或零电压保护。如常用型号JT4P系列。欠电压继电器的释放电压：4070额定电压，零电压继电器的释放电压：1035额定电压。图1-15电流、电压继电器的图形符号和文字符号中间继电器中间继电器实质上一个电压线圈继电器。实质上一个电压线圈继电器。其其输入信号是线圈的通电和断电，输出信号是输入信号是线圈的通电和断电，输出信号是触点的动作。触点的动作。作用作用用来增加控制电路中的信号数量或将信号放大。用来增加控制电路中的信号数量或将信号放大。特点特点结构及工作原理与接触器基本相同。结构及工作原理与接触器基本相同。它的触点对数多，且没有主辅之分，触头容量较大，多数为5A。当一个输入信号需变成多个输出信号或信号容量需放大时，可采用中间继电器来扩大信号的数量和容量。四、中间继电器四、中间继电器图1-16中间继电器的结构外形图图1-17中间继电器的图形符号和文字符号中间继电器实物图中间继电器实物图中间继电器应用1.3.2时间继电器时间继电器v时间继电器是一种接收信号后,经过一定的延时后才能输出信号，实现触点延时接通或断开的继电器，称为时间继电器。它广泛用于需要按时间顺序进行控制的电气控制线路中。v时间继电器有两种延时方式:v通电延时方式通电延时方式:接受输入信号后延迟一定的时间，输出信号才发生变化。当输入信号消失后，输出瞬时复原。v断电延时方式断电延时方式:接受输入信号时，瞬时产生相应的输出信号。当输入信号消失后，延迟一定的时间,输出才复原。v时间继电器的种类很多，常用的有电磁式、空气阻尼式、电动式、电子式等。v一、直流电磁式时间继电器一、直流电磁式时间继电器v直流电磁式时间继电器运行可靠，寿命长，允许通电次数多，结构简单，但仅适用于直流电路，延时时间较短。一般通电延时仅为0.10.5s，而断电延时可达0.210s。v二、空气阻尼式时间继电器二、空气阻尼式时间继电器v空气阻尼式时间继电器，是利用空气阻尼作用而获得延时的目的，有通电延时和断电延时两种类型。它由电磁机构、延时机构和触头组成。v空气阻尼式时间继电器的电磁机构有交流、直流两种。延时方式有通电延时型和断电延时型，JS7-A系列时间继电器的v结构示意图如图1-18所v示，它主要由电磁系统、v延时机构和工作触点v三部分组成。空气阻尼式时间继电器实物图a-通电延时型b-断电延时型1-线圈2-铁心3-衔铁4-反力弹簧5-推板6-活塞杆7-塔形弹簧8-弱弹簧9-橡皮膜10-空气室壁11-调节螺钉12-进气孔13-活塞14、16-微动开关15-杠杆图1-18JS7-A系列时间继电器动作原理图微动开关微动开关微动开关微动开关2 2微微微微动动动动开开开开关关关关1 1常开触头常开触头常闭触头常闭触头线圈通电线圈通电线圈通电线圈通电 衔铁向下吸合衔铁向下吸合衔铁向下吸合衔铁向下吸合 连杆动作连杆动作连杆动作连杆动作 触头动作触头动作触头动作触头动作工作原理工作原理调节螺钉调节螺钉进气孔进气孔托板托板线圈线圈衔铁衔铁恢复弹簧恢复弹簧挡块挡块释放弹簧释放弹簧活塞杆活塞杆橡皮膜橡皮膜排气孔排气孔通电延时的空气式时间继电器结构示意图通电延时的空气式时间继电器结构示意图通电延时的空气式时间继电器结构示意图通电延时的空气式时间继电器结构示意图连杆连杆常闭触头常闭触头 延时打开延时打开 常开触头常开触头 延时闭合延时闭合 v三、电动式时间继电器三、电动式时间继电器v该类继电器由微型同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统、差动轮系统、复位游丝、触头系统、脱扣机构及执行机构组成，电动机式时间继电器延时时间长(可达数十小时)，延时范围宽、延时直观、延时精度高，但结构复杂，体积较大，成本高、延时值不受电源电压波动及环境温度变化影响，延时误差易受电源频率的影响。v四、电子式时间继电器四、电子式时间继电器v电子式时间继电器按其构成分为晶体管时间继电器和数字式时间继电器，按输出形式分为有触头型和无触头型。v电子式时间继电器具有体积小、延时精度高、寿命长、工作稳定可靠、安装方便、触头输出容量大和产品规格全等优点，广泛用于电力拖动、顺序控制及各种生产过程的自动控制。随着电子技术的飞速发展，电子式时间继电器将得到广泛的应用，可取代阻容式、空气式、电动机式等时间继电器。图1-20JS20系列电子式时间继电器的电路原理图电子式时间继电器实物图电子式时间继电器实物图特点及应用特点及应用 电磁式时间继电器电磁式时间继电器 结构简单，价格低廉，但体积和重量较大，延时结构简单，价格低廉，但体积和重量较大，延时较短只能用于直流断电延时，主要用在配电系统较短只能用于直流断电延时，主要用在配电系统 空气阻尼式时间继电器空气阻尼式时间继电器 延时范围延时范围(0.4s(0.4s 180s)180s)，且不受电压和频率波，且不受电压和频率波动的影响；结构简单、寿命长、价格低。缺点：延时动的影响；结构简单、寿命长、价格低。缺点：延时误差大，对延时精度要求较高的场合不宜采用。误差大，对延时精度要求较高的场合不宜采用。电动式时间继电器电动式时间继电器 延时精度高，延时可调范围大，价格贵。延时精度高，延时可调范围大，价格贵。晶体管式晶体管式 结构简单、延时范围广、精度高、消耗功率小、调结构简单、延时范围广、精度高、消耗功率小、调整方便及寿命长整方便及寿命长 v五、时间继电器的选用原则五、时间继电器的选用原则v根据控制电路对延时触头的要求选择延时方式，即断电延时型或通电延时型。v根据延时精度和延时范围要