1、电气元件基础知识介绍,设备保守教育训练,8120031 张峰,内容,基本概念 控制元件 感测元件 驱动元件,第一章 基本概念,电气回路基本架构 电的成员:电能源,电压,电流,负载 电源配线 噪声滤波器(NF) 电源供应器(PS)：交流转直流、PLC专用 不间断电源供应器(UPS),感测元件,驱动元件,控制元件,电源开关-NFB,CP,保护开关-MS,控制开关-Relay,S.S.R,电压、电流,检知器-Sensor,驱动器负载Driver,Moter,Heater,1.1 电气回路基本架构,电能源(交流),电能源,电压,电流,负载,DC 24V,RELAY a接点,电磁阀,AC 100V,+,
2、-,I,RELAY a接点,电磁阀,i,电感性负载,v,电流,电压,电能源(直流),1.2 电的成员,1.3 电源配线,1.电源线种类:单芯线,多芯线,裸铜线,电缆线 2.配线线路分主线路及控制线路 3.电源线耐电流大小: 4.电源线相序配置与色别选择交流3200 : R红 S白 T蓝 E绿交流1100 : N黑 L白 E绿直流: 正极红 负极蓝控制线: 黄 5.端子台:有耐电压及耐电流的考虑(ex:AC250V,20A) 6.连结器:注意电源线压接,固定及焊接部位,1.4 杂讯,噪声与干扰 噪声:放电噪声(接点 ,电磁阀线圈)接触噪声(连接器,焊点,振动) 干扰:反射干扰(映像信号或数字信号
3、)瞬时现象干扰(开关之开闭,电动机),0,1,干扰,干扰,杂讯滤波器(NF),1.5 电源供应器,不间断电源供应器(UPS),有Recipe设定之仪器, PLC, PC或机构安全考量,需经常保持供电场所,应配置UPS,第二章 控制元件,1.传统电路部分: 开关(SW):启动,停止,紧停 保险丝(Fuse) 无熔丝开关(NFB) 电流保护开关(CP) 交流接触器(MC) 继电器(CR) 固态继电器(S.S.R.):1,3 结线,2.1.1 开关(SW),按钮通常用来接通或断开控制电路(其中电流很小)，从而控制电动机或其他电气设备的运行。其结构如右图所示。,2.1.2 保险丝(Fuse),瞬时保险
4、丝,延时保险丝,大电流保险丝,管式保险丝,插式保险丝,电阻式保险丝-电路板用,选择保险丝的方法,1.对无冲击（起动）电流的支线电路，如电热、照明负载等熔丝额定电流支线上所有负载的工作电流。 2.具有冲击(起动)电流的电路，如一台电动机的支线电路为了防止电动机起动时电流较大而将熔丝烧断，因此熔丝不能按电动机的额定电流来选择，应按下式计算熔丝额定电流电动机的起动电流/2.5如起动时间较长或起动频繁的场合，则熔丝额定电流电动机的起动电流/2.5 3.有几台电动机同时运行的供电干线上熔丝的容量熔丝额定电流=(1.52.5)容量最大的电动机的额定电流+ 其余电动机的额定电流之和,2.1.3 无熔丝开关(
5、NFB),1P,2P,3P,1.功能:过载或短路时跳脱,保护负载驱动组件 2.跳脱后,先扳下再投入 3.规格:(例) 3P NFB 50AF 30AT IC5KA,无熔丝开关(自动空气断路器)动作原理,自动空气断路器也叫自动开关,是常用的一种低压保护电器，可实现短路、过载和失压保护。它的结构形式很多。右图所示的是一般原理图。 开关的脱扣机构是一套连杆装置。当主触点通过操作机构闭合后，就被锁钩锁在合闸的位置。如果电路中发生故障，则有关的脱扣器将产生作用使脱扣机构中的锁钩脱开，于是主触点在释放弹簧的作用下迅速分断。按照保护作用的不同，脱扣器可以分为过电流脱扣器及失压脱扣器等类型。 在正常情况下，过
6、电流脱扣器的衔铁是释放着的；一旦发生严重过载或短路故障时，与主电路串联的线圈就将产生较强的电磁吸力把街铁往下吸引而顶开锁钩，使主触点断开。欠压脱扣器的工作恰恰相反，在电压正常时，电磁吸力吸住衔铁，主触点才得以闭合。一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触点断开。当电源电压恢复正常时，必须重新合闸后才能工作，实现了失压保护。 断路器的主触点是通过操作机构(手动或电动)使之闭合的，其触点系统由于装有灭弧装置因而不仅能接通或切断正常的工作电流，还能在发生故障时迅速切断比正常工作电流大好几倍的故障电流，从而能有效地保护电路中的电气设备。,2.1.4 交流接触器,用途：接触器是一种自动化的控制电器
7、。接触器主要用于频繁接通或分断交、直流电路，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及欠压保护，广泛应用于自动控制电路，其主要控制对象是电动机，也可用于控制其它电力负载，如电热器、照明、电焊机、电容器组等。 分类：接触器按被控电流的种类可分为交流接触器和直流接触器。这里主要介绍常用的交流接触器。,电磁式交流接触器的结构,(1)结构： 接触器主要由电磁系统、触点系统、灭弧系统及其它部分 组成。 电磁系统：电磁系统包括电磁线圈和铁心，是接触器的重要 组成部分，依靠它带动触点的闭合与断开。 触点系统：触点是接触器的执行部分，包括主触点和辅助触 点。主触点
8、的作用是接通和分断主回路，控制较大的电流，而辅助触点是在控制回路中，以满足各种控制方式的要求。 灭弧系统：灭弧装置用来保证触点断开电路时，产生的电弧 可靠的熄灭，减少电弧对触点的损伤。为了迅速熄灭断开时的电弧，通常接触器都装有灭弧装置，一般采用半封式纵缝陶土灭弧罩，并配有强磁吹弧回路。 其它部分：有绝缘外壳、弹簧、短路环、传动机构等,交流接触器的动作原理,当吸引线圈两端施加额定电压时，产生电磁力，将动铁心(上铁心)吸下，动铁心带动动触点一起下移，使动合触点闭合接通电路，动断触点断开切断电路，当吸引线圈断电时，铁心失去电磁力，动铁心在复位弹簧的作用下复位，触点系统恢复常态。三相交流接触器的触点系
9、统中有三对主触点和若干对辅助触点，主触点可以通过较大的主电流，并设有隔弧和灭弧装置。主触点常用在主电路中控制三相负载，辅助触点用在电流较小的控制电路中。,交流接触器的运行维护,在电气设备进行维护工作时，应一并对接触器进行维护工作。 1)外部维护： a清扫外部灰尘； b检查各紧固件是否松动，特别是导体连接部分，防止接触松动而发热； 2)触点系统维护： a检查动、静触点位置是否对正，三相是否同时闭合，如有问题应调节触点弹簧； b检查触点磨损程度，磨损深度不得超过1mm，触点有烧损，开焊脱落时，须及时更换；轻微烧损时，一般不影响使用。清理触点时不允许使用砂纸，应使用整形锉； c测量相间绝缘电阻，阻值
10、不低于10M； d检查辅助触点动作是否灵活，触点行程应符合规定值，检查触点有无松动脱落，发现问题时，应及时修 理或更换。 3)铁芯部分维护： a清扫灰尘，特别是运动部件及铁芯吸合接触面间； b检查铁芯的紧固情况，铁芯松散会引起运行噪音加大； c铁芯短路环有脱落或断裂要及时修复。 4)电磁线圈维护： a测量线圈绝缘电阻； b线圈绝缘物有无变色、老化现象，线圈表面温度不应超过65C； c检查线圈引线连接，如有开焊、烧损应及时修复。5)灭弧罩部分维护： a检查灭弧罩是否破损； b灭弧罩位置有无松脱和位置变化； c清除灭弧罩缝隙内的金属颗粒及杂物。,电磁开关(MS=MC+O.L.),R S T,U V
11、 W,b a,coil,可由PLC之O/P点经Relay控制,MC,O.L.,电磁接触器：外加电压给线圈过高会烧毁(110%),过低会发生噪音或跳脱 (85%) 积热电驿：过载时跳脱保护,电流保护开关(CP),2.1.5 继电器(CR),PLC O/P,0V,CR,固态继电器(S.S.R.): (Solid State Relay )1,3 结线,光耦合器,继电器的工作原理和特性,继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用
12、。,继电器分类：,用途分：控制继电器、保护继电器、中间继电器。 原理分：电磁式、感应式、热继电器等 参数分：电流、电压、速度、压力继电器 动作时间分：瞬时继电器、延时继电器 输出形式分：有触点、无触点继电器,SSR的工作原理和特性,SSR是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。 SSR按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型为最多,继电器主要产品技术参数,额定工作电压：是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以
13、是直流电压。 直流电阻：是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。 吸合电流：是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。 释放电流：是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。 触点切换电压和电流：是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点.,2.程式逻辑控制部分：
14、PLC PLC模组:PS,CPU,I/P,O/P 人机界面(Touch panel) 特殊模组:A/D,D/A,Servo,Temp.,通訊, 省配线单元(Uniwire) 远端传输模组(Remote I/O module) 温度控制器(T.C.),2.2.1 PLC简介,可编程逻辑控制器（PROGRAM LOGICAL CONTROLLER）简称PLC 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 PLC具有
15、通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。 PLC程序既有生产厂家的系统程序，又有用户自己开发的应用程序，系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。,PLC的特点,可靠性高，抗干扰能力强。 编程直观、简单。 环境要求低，适应性好。 功能完善，接口功能强。,PLC的分类,按输入（INPUT）和输出（OUTPUT）点数多少，分为：超小型、小型、中型、大型和超大型。 按结构形式，分为：整体式和模块式。,PLC的应用和发展,早期的PLC 改造原有的继电接触器控制系统。 广泛应用于各种控制系统中，如各种
16、顺序控制等。主要用于有大量开关量和少数模拟量的控制系统。 PLC的发展趋势：1、小型化、专用化和低价格；2、大型、高速、多功能和分布式全自动网络化。,输出接口电路,继电器输出* 晶体管输出 晶闸管输出 图2-3所示,PLC工作原理,工作原理PLC采用循环扫描的工 作方式，包括内部处理、 通讯操作、输入处理、程 序执行、输出处理几个阶 段。全过程扫描一次所需 的时间称为扫描周期。 当处于RUN状态时，上 述扫描周期不断循环。扫 描过程。,图2-19,PLC的编程器件,PLC内部有许多具有不同功能的器件：输入继电器X、输出继电器Y、定时器T、计数器C、辅助继电器M、状态寄存器S等。为了区别实际的物
17、理器件，上述PLC内部的器件称为软元件。 不同厂家、同一产家的不同型号的PLC的软元件的数量、种类都不一样。,程式逻辑控制部分：PLC,底板 电源供应器 CPU 输入单元 输出单元 特殊模组,PLC模组,PLC模组 (计算机模组),PLC模组(I/P模组),PLC模组(I/O模组),2.2.2 人机界面(Touch panel),2.2.3 温度控制器,设定值,实际值,第三章 感测元件（传感器）,传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一
18、种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。 根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类 传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。 化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。 光电/光纤感应器依其检测距离及使用场所可分为下列四种形式：,沟槽式Sensor,光纤检知SENSOR构成,光纤头,光纤,放大器,反射式Sensor,近接Sensor,极限式检知Sensor,押入式极限Sensor,PLC I/P点,检知
19、器(Sensor + Amp.),Sensor頭,光纖,Amp.,放大器(Amplifier),FSV11的設定方法,两点设定 当没有物体时,按SET钮(橙色灯亮),有物体时按SET键后释放.,压力开关,第四章 驱动元件,气缸(CYLINDRE) 电磁阀(SOL.) 控制器(CONTROLLER) 驱动器(DRIVER) 马达(MOTOR) 变频器(INVERTER) 加热器(HEATER),4.1 气缸(CYLINDRE),下气缸检知Sensor,上气缸检知Sensor,4.2 电磁阀-RC突波吸收电路,DC 100V,RELAY a接点,100,2F,电磁阀,PLC控制,加装前突波电压:1
20、.54.7 Kv 改善后降至300V以下,电磁阀-C突波吸收电路,DC 100V,RELAY a接点,电磁阀,PLC控制,6F,并联8个,电磁阀(五口二位),试验按钮 压下强制导通,电气作动,进气管路,排气管路,进气作动管路,4.3 伺 服 系 统,伺服系统，主要包括以下几项： 1.指令部：动作指命信号的输出装置。 2.控制部：接收控制指令，并驱动马达的装置。 3.驱动、检出部：驱动控制对象、并检出状态的装置,驱动器(DRIVER),马达(MOTOR),驱动器的作用: 是将输入脉冲与编码器的位置、速度情报进行比较后来对驱动电流进行控制。,4.4 变频器(Inverter),变频器的主要功能是通 过改变电机电子绕组的 供电的频率来达到调速 的目的。利用变频器可 以根据电机负载的变化 实现自动、平滑的增速 或减速，具有效率高、 范围宽且能无级变速的 优点。,加熱器(HEATER),以上 谢谢,
