电气控制与plc技术电子教案［精］

电气控制与plc技术电子教案［精］内容摘要：

柄位置会颠倒。 （ 3）安装转轴和弹簧时， 弹簧和凸轮的位置一定要配合好，否则弹簧将失去贮能作用，开关将不能准确定位。 按上述拆装步骤，在教师的指导下完成拆装任务。 装配完成后，用万用表检查开关是否正常。 知识点 3 三、小容量电动机直接起动控制线路安装调试 电路原理分析 如图 29 所示，电路的工作原理是：（ 1）合上电源开关QS，电动机接通电源，电动机起动；（ 2）断开 QS ，电动机断开电源，电动机断电停转。 （ a）直接起动控制实物图 （ b）直接起动控制线路原理图 图 29 小容量电动机直接起动 安装调试 （ 1）按图 29 所示电路准备元件，检查元件是否完好。 （ 2）绘制安装布置图。 （ 3）元件安装。 （ 4）电路接线。 注意：电动机接线电动机定子绕组的联接方式；所有接线必须在不带电的情况下完成。 （ 5）检查电路连接，确认电路接线无误。 （ 6）经指导教师检查认可后，在教师监护指导下通电试车。 （ 7）通电运行完毕，切断电源总开关，拆除元件和连线。 《 电气控制与 PLC 技术 》 19 计划决策 给出解决任务的方案 指导并回答学生的提问 分组，指定小组长，讨论并给出任务解 决方案 任务实施 1. 任务描述 1）了解各任务相关联的低压电器的结构、作用、工作原理及其符号。 2）掌握三相异步电动机基本控制线路的工作原理 3）能够熟练识读电气原理图并进行装配，选择符合要求的低压电器，能够根据电路控制要求，绘制典型控制线路原理图并进行装 提出任务，指导并聆听学生的阐述。 分小组讨论、每个组指定不同的代表根据按钮、行程开关、传感器实物图来说出具体的名称及其工作原理和应用场合。 任务 反馈 【总结与思考】 总结： 本任务主要介绍了刀开关、组合开关及熔断器的结 构、作用、原理及安装使用要点。 技能部分从组合开关的拆装和小容量电动机直接起动安装调试两个任务入手，让学生掌握相关工具和仪表的使用，掌握控制线路安装的基本方法和要求。 思考： （ 1）各种电器其结构设计都有一定目的性，请仔细观察实物，问：瓷底胶盖刀开关的胶盖有哪些作用。 （读者在学习每一种电器时，注意观察和思考，多问“为什么”。 你将会有很多收获的） （ 2）在子任务（ 1）中，组合开关三对（三极开关）触点均为常开触点，拆装中同学们可以认真观察，想一想，如果要使该组合开关变为一常闭二常开形式（三对触点中一对 为常闭、另外两队为常开），要这样组装。 根据学生的阐述情况给出教师评分，并根据学生自评和小组互评给出学生的综合成绩。 进行学生自评和小组互评。 任务名称 任务 二 点动与长动控制线路安装调试 分课时 教学目标 知识目标 1. 认识关联电气元件 2. 点动与长动控制线路安装调试 《 电气控制与 PLC 技术 》 20 技能目标 熟练掌握关联电气元件 教学重难点 重 点 认识关联电气元件 难 点 点动与长动控制线路安装调试 教学方法 总体方法 项目教学法 具体方法 讲述法、示范教学法 教具准备 常见的交流器、继电器、电磁阀实物图；控制电路仿真平台、按钮、接触器若干、导线若干。 课前准备 教学过程 教学流程 教学内容 教师活动 学生活动 任务引入 按钮是一种结构简单、使用广泛的手动主令电器，它可以与接触器或继电器配合，对电动机实现远距离的自动控制，用于实现控制线路的电气联锁。 主令电器是一种专门发布命令、直接或通过电磁式电器间接作用于控制电路的电器。 常用来控制电力拖动系统中电动机的起动、停车、调速及制动等。 常用的主令电器有：控制按钮、行程开关、接近开关，万能转换开关、主令控制器及其 它主令电器如脚踏开关、倒顺开关、紧急开关、钮子开关等。 讲解该任务的目的 仔细聆听 任务分析 本任务主要认识关联电气元件及点动与长动控制线路安装调试。 指导并回答学生的提问 学生讨论，分析该任务要何如完成 知识点介绍 知识点 1 一、认识关联电气元件 按钮 如图 210 所示，控制按钮由按钮帽、复位弹簧、桥式触 老师运用 PPT讲授，并在讲授过程中提问。 回答老师的提问。 《 电气控制与 PLC 技术 》 21 点和外壳等组成，通常做成复合式，即具有常闭触点和常开触点。 按下按钮时，先断开常闭触点，后接通常开触点；按钮释放后，在复位弹簧的作用下，按钮触点自动复位的先后顺序相反。 通常，在无特殊说明的情况下，有触点电器的触点动作顺序均为“先断后合”。 控制铵钮的种类很多，在结构上有揿钮式、紧急式、钥匙式、旋钮式、带灯式和打碎玻璃按钮。 交流接触器 接触器是一种自动的电磁式开关，适用于远距离频繁地接通或断开交直流主电路及大容量控制电路，其主要控制对象是电动机。 此外还具有具有欠压、失压保护功能。 接触器有交流接触器和直流接触器之分。 交流接触器主要由电磁机构、触点系统、灭弧装置及其他部件构成。 电磁机构由线圈、动铁心 (衔铁 )和静铁心组成，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带 动触点动作；触点系统包括主触点和辅助触点。 主触点用于通断主电路，通常为三对常开触点。 辅助触点用于控制电路，一般常开、常闭各两对；灭弧装置容量在 10A 以上的接触器都有灭弧装置，对于小容量的接触器，常采用双断口触点灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧。 对于大容量的接触器，采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧；其他部件包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等。 交流接触器的选择，（ 1）额定电压的选择：接触器额定电压应大于或等于被控电路的额定电压。 （ 2）额定电流的选择：接触器额定电流应大于或等于电动机的 额定电流。 （ 3）线圈额定电压的选择：线圈额定电压应与设备控制电路的电压等级相同。 热继电器 非电磁类继电器的感测元件接受非电量信号 (如：温度、转速、位移及机械力等 )。 常用的非电磁类继电器有：热继电器、速度继电器、干簧继电器、永磁感应继电器等。 当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片弯曲，但还不足以使热继电器的触点动作。 当电动机过载时，双金属片弯曲位移增大，推动导板使常闭触点断开，从而切断电动机控制电路以起保护作用。 热继电器动作后一般不能自动复位，要等双金属片冷却后按下复位按钮复位。 热继电器动作 电流的调节可 《 电气控制与 PLC 技术 》 22 以借助旋转凸轮于不同位置来实现。 热继电器选用，（ 1）热继电器的额定电流略大于电动机的额定电流。 （ 2）一般情况下，热元件的整定电流为电动机额定电流的 — 倍。 若电动机起动时间太长，热元件的整定电流为电动机额定电流的 — 倍。 若电动机的过载能力差可取 — 倍。 (3)电动机定子绕组作星形连接，选用普通三相结构的热继电器。 若电动机定子绕组作三角形连接，选用三相结构带断相保护的热继电器。 低压断路器 低压断路器也称为自动空气开关，可用来接通和分断负载电路，也可用 来控制不频繁起动的电动机。 它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、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。 低压断路器的选用原则：（ 1）根据线路对保护的要求确定断路器的类型和保护形式 确定选用框架式、装置式或限流式等。 （ 2）断路器的额定电压 UN 应等于或大于被保护线路的额定电压。 （ 3）断路器欠压脱扣器额定电压应等于被保护线路的额定电压。 （ 4）断路器的额定电流及过流脱扣器的额定电流应大于或等于被保护线路的计算电流（ 5）断路器的极限分断能力应大于线路的最大短路电 流的有效值。 （ 6）配电线路中的上、下级断路器的保护特性应协调配合，下级的保护特性应位于上级保护特性的下方且不相交。 （ 7）断路器的长延时脱扣电流应小于导线允许的持续电流。 漏电保护装置 （ 1）漏电保护装置的作用 漏电保护是利用漏电保护装置来防止电气事故的一种安全技术措施。 漏电保护装置又称为剩余电流保护装置（简写RCD)。 漏电保护装置是一种低压安全保护电器，其作用有： 用于防止由漏电引起的单相电击事故； 用于防止由漏电引起的火灾和设备烧毁事故； 用于检测和切断各种一相接地故障； 有的漏电保护装置还可 用于过载、过压、欠压和缺相保护。 （ 2）漏电保护装置的组成 电气设备漏电时，将呈现出异常的电流和电压信号。 漏电保护装置通过检测此异常电流或异常电压信号，经信号处理，促使执行机构动作，借助开关设备迅速切断电源。 实施漏电保护根据故障电流动作的漏电保护装置是电流型漏电保护装置，根据故障电压动作的是电压型漏电保护装置。 目前，国内外广泛使用的是电流型漏电保护装置。 下面主要对电流型漏电保护装置 (即 RCD)进行介绍。 《 电气控制与 PLC 技术 》 23 其构成主要有三个基本环节，即检测元件、中间环节 (包括放大元件和比较元件 )和执行机构。 其次，还具有辅 助电源和试验装置。 1）检测元件。 它是一个零序电流互感器，如下图所示。 图中，被保护主电路的相线和中性线穿过环行铁心构成了互感器的一次线圈 N1，均匀缠绕在环行铁心上的绕组构成了互感器的二次线圈 N2。 检测元件的作用是将漏电电流信号转换为电压或功率信号输出给中间环节。 2）中间环节。 其功能是对检测到的漏电信号进行处理。 中间环节通常包括放大器、比较器、脱扣器 (或继电器 )等。 不同型式的漏电保护装置在中间环节的具体构成上型式各异。 3）执行机构。 该机构用于接收中间环节的指令信号，实施动作，自动切断故障处的电源。 执行机构多为带 有分励脱扣器的自动开关或交流接触器。 4）辅助电源。 当中间环节为电子式时，辅助电源的作用是提供电子电路工作所需的低压电源。 5）试验装置。 这是对运行中的漏电保护装置进行定期检查时所使用的装置。 通常是用一只限流电阻和检查按钮相串联的支路来模拟漏电的路径，以检验装置能否正常动作。 试验装置检测元件放大元件比较元件执行机构辅助电源漏电电源漏电保护器组成框图 （ 3）漏电保护装置的工作原理 图 217 是某三相四线制供电系统的漏电保护电气原理图。 图中 TA 为零序电流互感器， GF 为主开关， TL 为主开关GF 的分励脱扣器线圈。 《 电气控制与 PLC 技术 》 24 在被保护 电路工作正常、没有发生漏电或触电的情况下，由克希荷夫定律可知，通过 TA 一次侧电流的相量和等于零。 即 IL1+IL2+IL3+IN＝ 0 此时， TA 二次侧不产生感应电动势，漏电保护装置不动作，系统保持正常供电。 当被保护电路发生漏电或有人触电时，由于漏电电流的存在，通过 TA 一次侧各相负荷电流的相量和不再等于零，即 IL1+IL2+IL3+IN≠ 0 产生了剩余电流， TA 二次侧线圈就有感应电动势产生，此信号经中间环节进行处理和比较，当达到预定值时，使主开关分励脱扣器线 TL 通电，驱动主开关 GF 自动跳闸，迅速切断被保护电路的供电 电源，从而实现保护。 知识点 2 二、点动与长动控制线路安装调试 原理分析 （ 1）点动控制线路，如下图所示，主电路由刀开关 QS、熔断器 FU、交流接触器 KM 的主触点和笼型电动机 M 组成；控制电路由起动按钮 SB 和交流接触器线圈 KM 组成。 QS FUL1L2L3SBKMKMM3～ （ 2）自锁（长动）控制线路 在实际生产中往往要求电动机实现长时间连续转动，即所谓长动控制。 如下图所示，主电路由开关 QS、熔断器 FU、接触器 KM 的主触点、热继电器 FR 的发热元件和电动机 M 组成，控制电路由停止按钮 SB起动按 钮 SB接触器 KM 的常开辅助触点和线圈、热继电器 FR 的常闭触点组成。 《 电气控制与 PLC 技术 》 25 电路安装与调试 (1)按图 219所示电路将所需元件准备好，检查元件数量、规格是否符合控制电路要求，检查元件外观是否完好，用万用表欧姆档检测元器件，确保所用器件是正常的。 对电气原理图中按编号原则对线路进行编号。 （ 2）绘制电器布置图和安装接线图，其中安装接线图如图220 所示 (仅供参考 )。 安装接线图当元件涉及较多、接线。