工厂电气控制技术2绪论任务：1、熟练掌握常用控制电器、电气控制线路的构成、原理及用途，独立分析和设计能力。2、掌握可编程序控制器（PLC）的基本构成、工作原理、特点及其应用发展情况。3、掌握小型PLC的硬件构成、工作原理、编程语言、指令系统与编程方法。4、掌握PLC控制系统的设计方法、设计过程、步骤、PLC模块选择方法、应用程序设计与调试方法等。二、电气控制技术的发展控制方法——手动自动控制功能——简单复杂操作方式——笨重轻巧控制原理——有触点硬接线继电器微处理器的软件控制方式——集中拖动顺序控制DCS网络现场总线以太网新技术——综合应用电子技术、检测技术、计算机技术、自动控制理论M23~第一章继电接触器逻辑控制基础第一节电器的基本知识一、电器的定义及分类（一）电器的定义——凡是自动或手动接通和断开电路，以及能实现对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换和调节目的的电气元件统称为电器。（二）电器的分类1、按工作电压等级分类（1）低压电器——交流AC<1200V；直流DC<1500V。（2）高压电器——交流AC>1200V；直流DC>1500V。2、按用途分类（1）控制电器——用于各种控制电路和控制系统的电器。（2）主令电器——用于各种控制系统中发送控制指令的电器。（3）保护电器——用于保护电路及用电设备的电器。（4）配电电器——用于电能的输送和分配的电器。（5）执行电器——用于完成某种动作或传动功能的电器。3、按工作原理分类（1）电磁式电器——依据电磁原理来工作的电器。（2）非电类控制电器——电器的工作是靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器。二、电磁式电器的工作原理与结构特点组成：感测部分——电磁结构；触头系统——执行部分。（一）电磁结构作用——将电磁能量转换为机械能量，带动触头动作，完成接通和分断电路。组成——吸引线圈、铁心、衔铁等。1、常用的磁路结构（图1－1）1）衔铁沿棱角转动的拍合式铁心——广泛应用于直流电器中。2）衔铁沿轴转动的拍合式铁心——应用触点容量较大的交流电器中。3）衔铁直线运动的双E形直动式铁心——多用于交流接触器、继电器中。2、吸引线圈作用——将电能转换成磁场能量。注意——结构、交、直流、热的产生。图1－1常用的磁路结构图1－1常用的磁路结构图1－1常用的磁路结构图1－1常用的磁路结构通电后动作情况（二）电磁吸力与吸力特性电磁吸力（1－1）式中Fαt——电磁吸力，单位为N；B——气隙中磁感应强度，单位为T；S——磁极截面积，单位为m2；δ——固定铁心与衔铁之间的气隙。直流电磁铁时B＝恒定值；交流电磁铁时B＝Bmsinωt。（1－2）将式1－2代入式1－1整理得式中——电磁吸力最大值；——电磁吸力平均值。吸力特性——吸力Fαt与铁心间隙δ的特性曲线。（图1－2）直流电磁铁（曲线1）励磁电流I——与气隙δ无关；动作过程为——恒磁通势；F∝Φ2∝1/Rm2∝1/δ2吸力大小↗↗随δ↘↘——陡峭。交流电磁铁（曲线2）设线圈电压U不变，则U≈E＝4.44fΦN，Φ＝U/4.44fN，由磁路定律Φ＝NI/Rm励磁电流I——与气隙δ成正比；动作过程为——近似恒磁通；吸力大小↗随δ↘——平坦。图1－2电磁铁的吸力特性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（三）反力特性和返回系数反力特性——反作用力Fr与气隙δ的关系曲线。（图1－2曲线3）注意：吸合——保证吸力特性位于反力特性上方；释放——:::下方。返回系数（β-反映灵敏度的参数）——释放电压Ure（或电流Ire）与吸合电压Uat（或电流Iat）。或（四）交流电磁机构上短路环的作用由上述公式可知交流电磁铁的吸力是一个两倍电源频率的周期量，即恒定分量——F0＝最大吸力Fat的一半；交变分量——F0cos2ωt＝±F0。所以Fat＝0～FatmFat的结果有时<反力Fr——引起振动（噪音）。办法——加一短路铜环（图1－4）原理——把磁通分为Ф1、Ф2——在I＝0时——磁通始终Ф（F0cos2ωt）>0则Fat＝F0－（－F0cos2ωt）>F01-衔铁2-铁心3-线圈4-短路环图1-4交流电磁铁的短路环三、电器的触点系统和电弧（一）电器的触点系统作用——起接通和分断电路。结构型式：1、桥式触点（图1－5a、b）2、指形触点（图1－5c）运动过程运动过程结束（二）电弧的产生及灭弧方法I、U——大到某一数值时产生电弧。U>12~20V间；I>几百mA间。原因——触头气体在电场作用下电离放