机床电气控制技术电子教案1第一章常用低压电器.pptx

低压控制电器通常用于电力拖动控制系统，这类电器主要有接触器、继电器、控制器等。对这类电器的要求是寿命长、体积小、重量轻、动作迅速准确、安全可靠。第一节 控制电器1 接接触触器器是是用用来来接接通通或或切切断断电电动动机机或或其其他他负负载载主主电路的一种控制电器。电路的一种控制电器。接接触触器器按按其其主主触触电电控控制制电电路路中中的的电电流流分分类类，分分为为：交交流流接接触触器器和和直直流流接触器。接触器。1.1 接触器2 交流接触器一般由以下部分组成：1 1、电磁机构、电磁机构2 2、触点系统、触点系统3 3、灭弧装置、灭弧装置4 4、反力装置、反力装置5 5、支架与底座、支架与底座1.1.1 接触器的结构组成和工作原理31、电磁机构由吸引线圈、铁心及衔铁组成。2、触电系统包括主触点和辅助触点。3、灭弧系统主要是灭弧罩。4、反力装置由弹簧、缓冲弹簧和触点弹簧组成。5、支架与底座图图1.1 1.1 交流接触器结构示意图交流接触器结构示意图 1 1、动触点；、动触点；2 2、静触点；、静触点；3 3、衔铁；、衔铁；4 4、缓冲弹簧；、缓冲弹簧；5 5、电磁线圈；、电磁线圈；6 6、铁、铁心；心；7 7、垫毡；、垫毡；8 8、触电弹簧；、触电弹簧；9 9、灭弧罩；灭弧罩；1010、触点压力簧片、触点压力簧片4交流接触器的工作原理 当当电电磁磁线线圈圈通通电电后后，铁铁心心被被磁磁化化产产生生磁磁通通。由由此此在在衔衔铁铁气气隙隙处处产产生生电电磁磁力力将将衔衔铁铁吸吸合合，主主触触点点在在衔衔铁铁的的带带动动下下闭闭合合，接接通通主主电电路路。同同时时衔衔铁铁还还带带动动辅辅助助触触点点动动作，动断辅助触点首先断开，接着动合辅助触点闭合。作，动断辅助触点首先断开，接着动合辅助触点闭合。当当线线圈圈断断电电或或外外加加电电压压显显著著降降低低时时，在在反反力力弹弹簧簧的的作作用用下下衔衔铁铁释释放放，主主触触点点、辅辅助助触触点点又又恢恢复复到到原原来来的的状态。状态。51、额定电压2、额定电流3、线圈的额定电压4、额定操作效率5、机械与电气寿命6、接通和分析能力1.1.2 接触器的主要技术参数6交交流流接接触触器器：CJ10、CJ12、CJ20、CJX1、3TB、3TF、CJX2、B系列、K型辅助接触器。直流接触器：直流接触器：CZ0、CZ16、CZ18、CZ21、CZ22 系列。1.1.3 接触器的常用类型及电气符号7图1.4 接触器的图形符号和文字符号接触器的图形符号和文字符号8接触器的选择的一般步骤：1 1、根根据据负负载载性性质质确确定定使使用用类类别别，再再按按照照使使用用类类别别选选择择相相应应系列的接触器。系列的接触器。2 2、根据负载额定电压确定接触器的电压等级。、根据负载额定电压确定接触器的电压等级。3 3、根据负载工作电流确定接触器的额定电流。、根据负载工作电流确定接触器的额定电流。4 4、交流接触器吸合线圈的额定电压一般选用、交流接触器吸合线圈的额定电压一般选用380V380V或或220V220V。5 5、根据操作次数校验接触器所允许的操作频率。、根据操作次数校验接触器所允许的操作频率。1.1.4 接触器的选用原则9 继继电电器器是是一一种种在在输输入入信信号号的的作作用用下下接接通通或或断断开开控控制制电电路路的的控控制制电电器器，这这种种输输入入信信号号可可以以是是电电量量信信号号（电电流流、电电压压等等），也也可可以以是是非非电电量量信信号号（温温度度、压压力力、时时间间、转速等）。转速等）。与与接接触触器器不不同同，继继电电器器主主要要用用于于控控制制小小电电流流电电路路，触触电额定电流不大于电额定电流不大于5A5A，通常接在控制回路中。，通常接在控制回路中。1.2 继电器10 电磁式继电器的结构和工作原理与电磁式接触器相似，也是由电磁机构、触点系统和释放弹簧等部分组成。图1.5 电磁式继电器结构示意图 1、底座；2、反力弹簧；3、4调整螺钉；5、非磁性垫片；6、衔铁；7、铁心；8、极靴；9、电磁线圈；10、触点系统1.2.1 电磁式继电器的结构组成和动作原理11 电电流流继继电电器器与与电电压压继继电电器器在在结结构构上上的的区区别别主主要要是是线线圈圈不不同同。电电流流继继电电器器的的线线圈圈匝匝数数少少、导导线线粗粗，与与负负载载串串联联以以反反映映电电路电流的变化。路电流的变化。电电压压继继电电器器的的线线圈圈匝匝数数多多、导导线线细细，与与负负载载并并联联以以反反映映其其两两端端的的电电压压。中中间间继继电电器器实实际际上上也也是是一一种种电电压压继继电电器器，只只是是它它具具有有数数量量较较多多、容容量量较较大大的的触触电电，起起到到中中间间放放大大的的作作用。用。中中间间继继电电器器实实质质上上是是一一种种电电压压继继电电器器，其其触触点点数数量量多多，触触点容量大（额定电流点容量大（额定电流510A510A）。）。121、继电特性2、额定电压和额定电流3、吸合电压和释放电压、吸合电流和释放电流4、吸合时间和释放时间1.2.2 电磁式继电器的主要技术参数图1.6 继电特性曲线13 电磁式继电器：JL18、JT18、JDZ1、JZ15、JZ18、JZC2（3TH）、JZC3、K系列继电器。1.2.3 电磁式继电器的常用型号及电气符号图图1.8 继电器的图形符号和文字符号继电器的图形符号和文字符号14 时间继电器是一种根据电磁原理或机械动作原理，实现触电延时接通或断开的控制电路。时间继电器在控制系统中用来控制动作时间，有两种延时方式：通电延时和断电延时。通电延时即从继电器线圈通电开始，延迟一定时间后触电闭合或断开，当线圈断电时，触电立即回到初始状态。断电延时即当继电器线圈通电时，触电立即闭合或断开，从线圈断电开始，延时一定时间后触电回到初始状态。1.3 时间继电器15时间继电器按其结构组成和工作原理可分为：1 1、直流电磁式时间继电器、直流电磁式时间继电器2 2、空气阻尼式时间继电器、空气阻尼式时间继电器3 3、电动式时间继电器、电动式时间继电器4 4、电子式时间继电器、电子式时间继电器1.3.1 时间继电器的结构组成和工作原理161、直流电磁式时间继电器 直直流流电电磁磁式式时时间间继继电电器器是是利利用用电电磁磁系系统统在在线线圈圈通通电电后后磁磁通通延延缓缓变变化化的的原原理理工工作作的的。当当继继电电器器线线圈圈通通电电时时，由由于于衔衔铁铁处处于于释释放放位位置置，因因而而磁磁路路的的气气隙隙大大、磁磁阻阻大大、磁通小，铜套阻尼作用不明显，一般可忽略不计。磁通小，铜套阻尼作用不明显，一般可忽略不计。当当线线圈圈断断电电时时，磁磁通通变变化化量量大大，铜铜套套阻阻尼尼作作用用显显然然也也增大，使衔铁延时释放，从而达到延时的目的。增大，使衔铁延时释放，从而达到延时的目的。直直流流电电磁磁式式时时间间继继电电器器延延时时时时间间的的调调节节，是是通通过过改改变变铁铁心心与与衔衔铁铁间间非非磁磁性性垫垫片片的的厚厚度度（粗粗调调）或或改改变变释释放放弹弹簧簧的的松松紧紧（细细调调）来来实实现现的的。因因垫垫片片的的厚厚度度具具有有阶阶梯梯性性，故故用用于于粗粗调调，垫垫片片越越厚厚延延时时越越短短，反反之之越越长长。而而弹弹簧簧的的松松紧紧可可连连续续调调节节，故故用用于于细细调调，弹弹簧簧越越紧紧则则延时越短，反之越长。延时越短，反之越长。172 2、空气阻尼式时间继电器 JS23 系列通电延时型时间继电器结构原理图 （a a）排气阶段（）排气阶段（b b）进行延时动作阶）进行延时动作阶 、铭铭牌牌；、滤滤气气片片；、调调时时旋旋钮钮；、延延时时片片；、动动作作弹弹簧簧；、波波纹纹状状气气囊囊；、阀阀门门弹弹簧簧；、阀阀杆杆图图1.9 JS23 系列通电延时系列通电延时型时间继电器结构原理图型时间继电器结构原理图183 3、电动式时间继电器、电动式时间继电器 图1.10 JS11 系列通电延时型电动式时间继电器结构示意图 、延时调整处；、指针；、刻度盘；、复位游丝；、差动轮系；、减速齿轮；、同步电动机；、凸轮；、脱扣机构；10、延时触点；11、瞬动触点；12、离合电磁铁194 4、电子式时间继电器、电子式时间继电器 图1.11 JS20 系列晶体管时间继电器的电路原理图20时间继电器的常用型号：时间继电器的常用型号：JS23JS23、JS11JS11、JS20JS201.3.2 时间继电器的常用类型及电气符号图图1.13 时间继电器的图形符号及文字符号时间继电器的图形符号及文字符号211、根据控制电路对延时触电的要求选择延时方式，即通电延时型或断电延时型。2、根据延时范围或延时精度要求选用合适的时间继电器3、根据工作条件选择时间继电器的类型。1.3.3 时间继电器的选用原则22 速速度度继继电电器器是是一一种种当当转转速速达达到到规规定定值值时时动动作作的的继继电电器器。它它是是根根据据电电磁磁感感应应原原理理制制成成的的，主主要要用用作作笼笼型型异异步步电电动动机的反接制动，故又称反接制动继电器。机的反接制动，故又称反接制动继电器。速度继电器速度继电器主要由转子、定子和触电三部分组成。转主要由转子、定子和触电三部分组成。转自是一个圆柱形永久磁铁。定子是一个空的笼型圆环，自是一个圆柱形永久磁铁。定子是一个空的笼型圆环，由硅钢片叠成，并在其中装有笼型绕组。由硅钢片叠成，并在其中装有笼型绕组。速速度度继继电电器器的的工工作作原原理理与与鼠鼠笼笼式式异异步步电电动动机机相相似似。它它的的转转子子是是一一块块永永久久磁磁铁铁，与与电电动动机机或或机机械械转转轴轴连连在在一一起起，随随轴轴转转动动。它它的的外外边边有有一一个个可可以以转转动动一一定定角角度度的的外外环环，装有鼠笼型绕组。装有鼠笼型绕组。1.4 速度继电器23图1.14 JY1 系列速度继电器外形与结构示意图 1、转子；2、外环；3、笼型绕组；4、动断触点；5、摆杆；6、动合触点24图1.15 速度继电器的图形符号和文字符号（a）转子（b）动合触点（c）动断触点25 继继电电器器种种类类很很多多，除除前前面面介介绍绍的的几几种种继继电电器器外外，还还有有固固态态继继电电器器、干干簧簧继继电电器器、相相序序继继电电器器、温温度度继继电电器器、压力继电器、综合继电器压力继电器、综合继电器等。等。、固态继电器、固态继电器 固态继电器简称固态继电器简称SSR SSR，是一种新型无触点继电器。，是一种新型无触点继电器。、干簧继电器、干簧继电器 干干簧簧继继电电器器是是近近年年来来迅迅速速发发展展起起来来的的一一种种新新型型密密封封触触点继电器。点继电器。1.5 其他继电器26 低压保护电器低压保护电器通常用于电路与电气设备的安全保护，通常用于电路与电气设备的安全保护，主要有断路器、熔断器、热继电器、电压继电器、电流主要有断路器、熔断器、热继电器、电压继电器、电流继电器、避雷器等。要求其反应灵敏、可靠性高。继电器、避雷器等。要求其反应灵敏、可靠性高。第二节 保护电器27 低低压压断断路路器器又又称称为为自自动动空空气气开开关关或或自自动动开开关关。它它相相当当于于闸闸刀刀开开关关、熔熔断断器器、热热继继电电器器和和欠欠电电压压继继电电器器的的组合，是一种自动切断电路故障的保护电器。组合，是一种自动切断电路故障的保护电器。与与接接触触器器不不同同，断断路路器器能能够够切切断断短短路路电电流流，但但允允许许的的操作次数较低。操作次数较低。2.1 断路器28 低压断路器主要由触点系统、操作机构和脱扣器等部分组成。2.1.1 断路器的结构组成和工作原理图1.16 低压断路器结构示意图 1、弹簧；2、主触点；3、传动杆；4、锁扣；5、过电流脱扣器；6、过载脱扣器；7、欠压脱扣器；8、分励脱扣器291、额定电压2、额定电流3、通断能力4、分段时间2.1.2 断路器的主要技术参数30 低压断路器型号繁多、品种复杂，按其用途和结构形式分为框架式和塑壳式两大类。2.1.3 断路器的常用型号及电气符号 图图1.18 低压断路器的图形符号和文字符号低压断路器的图形符号和文字符号31 断断路路器器是是一一种种利利用用熔熔化化作作用用而而切切断断电电路路的的保保护护电电器器，在在低低压压配配电电系系统统和和机机床床电电气气控控制制系系统统中中主主要要起起过过载载和和短路短路保护作用。保护作用。使使用用时时熔熔断断器器串串接接在在被被保保护护的的电电路路中中，在在正正常常情情况况下下，它它相相当当于于一一根根导导线线。当当流流过过它它的的电电流流超超过过规规定定值值时时，熔熔体体产产生生的的热热量量使使自自身身熔熔化化而而切切断断电电路路。熔熔体体是是用用低低熔点的金属丝或金属薄片做成的。熔点的金属丝或金属薄片做成的。2.2 熔断器32 图1.19 瓷插式熔断器结构示意图 1、瓷盖；2、熔丝；3、动触点 4、瓷体；5、静触点；6、空腔图1.20 螺旋式熔断器的结构示意图 1 1、瓷座；2 2、下接线座；3 3、上接线座；4 4、瓷套；5 5、熔断器；6 6、瓷帽2.2.1 熔断器的结构组成和工作原理33图1.22 有填料封闭管式熔断器有填料封闭管式熔断器1 1、瓷底座；、瓷底座；2 2、弹簧片；、弹簧片；3 3、管体、管体4 4、绝缘手柄；、绝缘手柄；5 5、熔体、熔体图1.21 无填料封闭管式熔断器无填料封闭管式熔断器1 1、铜圈；、铜圈；2 2、熔断器；、熔断器；3 3、管帽；、管帽；4 4、插座；、插座；5 5、特殊垫圈；、特殊垫圈；6 6、熔体；、熔体；7 7、熔片、熔片341、额定电压2、额定电流3、极限分断电流2.2.2 熔断器的主要技术参数35熔断器熔断器的型号及含义如下：的型号及含义如下：熔断器的图形符号和文字符号用2.2.3 熔断器的型号及电气符号36选择熔断器时应从以下几个方面考虑：1、熔断器类型的选择2、熔体额定电流的选择3、熔断器的额定电压和额定电流4、额定分析能力5、熔断器的上、下级配合2.2.4 熔断器的选用原则37 热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器，广泛应用于电动机及其他负载的过载保护。热继电器就是专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护、以防电动机因过热而烧毁的一种保护电器。2.3 热继电器38 图1.24 双金属片热继电器结构示意图 、主双金属片；2、3、加热元件；5、导板；6、温度补偿片；7、推杆；、静触点；9、动触点；10、调节螺钉；11、弹簧；12、凸轮旋钮；13、手 动复位按钮；14、支撑杆2.3.1 热继电器的结构组成和工作原理39 热继电器的主要技术数据是整定电流。所谓整定电流是指长期通过发热元件而不动作的最大电流。热继电器的常用技术参数还包括额定电压、额定电流、相数以及热元件编号等。2.3.2 热继电器的主要技术参数40 目前国内生产的热继电器品种很多，常用的有JR20、JR16、JR15、JR14 等系列产品。引进产品有德国ABB 公司的T 系列、法国TE 公司的LR1 D 系列、德国西门子公司的3UA 系列等。2.3.3 热继电器的常用型号及电气符号图图1.26 热继电器的图形符号和文字符号热继电器的图形符号和文字符号41 开关是一种配电电器，用于隔离电源或在规定条件下接通、分断电路，以及转换正常或非正常的电路。主令电器主要用来接通和分断控制电路，在电力拖动系统中控制电动机的起动、停止、制动、调速等。常用的主令电器有按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器等。第三节 开关及主令电器42 刀开关又称闸刀开关，是结构最简单且应用最广泛的一种手动电器。它广泛应用于配电设备作隔离电源用，有时也用于直接起动小容量的笼型异步电动机。3.1 刀开关43 刀刀开开关关由由操操作作手手柄柄、触触刀刀、静静夹夹座座和和绝绝缘缘底底板板组组成成。推推动动手手柄柄使使触触刀刀插插入入静静夹夹座座中中，电电路路就就会被接通。会被接通。为为了了保保证证刀刀开开关关合合闸闸时时触触刀刀与与静静夹夹座座有有良良好好的的接接触触，触触刀刀与与静静夹夹座座之之间间应应有有一一定定的的接接触触压压力。力。图1.27 刀开关的典型结构1、出线座；2、底板；3、静夹座；4、触刀；5、手柄；6、进线座3.1.1 刀开关的结构组成和工作原理44开启式负荷开关 图1.28 1.28 HK HK 系列闸刀开关结构示意图1 1、瓷质手柄；2 2、静夹座；3 3、熔丝；4 4、出线座；5 5、瓷底；6 6、进线座；7 7、下胶盖；8 8、上胶盖；9 9、出线手柄；1010、胶盖紧固45封闭式负荷开关 、U U 形开关；、静夹座；、熔断器；、弹簧；、转轴；、操作手柄图图1.29 HH 系列铁壳开关的结构示意图系列铁壳开关的结构示意图46刀开关的主要技术参数有：额定电压额定电流通断能力热稳定电流动稳定电流等3.1.2 刀开关的主要技术参数47常用的刀开关有：HD 系列刀形隔离器HS 系列双投刀开关HK 系列胶盖刀开关HH 系列负荷开关HR 系列熔断器式刀开关3.1.3 刀开关的常用型号及电气符号48 图1.31 刀开关的图形符号和文字符号（a a）单级（b b）双级（c c）三级（d d）三极刀熔开关49 组合开关又称转换开关，实质上也是一种刀开关。与普通刀开关不同的是，组合开关的刀片是转动式的，比刀开关轻巧且易于组合，是一种多触点、多位置、可控制多个回路的电器。3.2 组合开关50图1.32 HZ10 系列组合开关外形与结构示意图（a）外形图（b）结构示意图、手柄；、转轴；、弹簧；、凸轮；、绝缘垫板；、动触点；、静触点；、接线柱；、绝缘方轴3.2.1 组合开关的结构组成和工作原理51 组合开关的主要技术参数:额定电压、额定电流、极数等 组合开关一般有单极、双极和三极3.2.2 组合开关的主要技术参数52 常用的组合开关有HZ5、HZ10、HZ15 等系列。图1.34 1.34 组合开关文字符号及图形符号3.2.3 组合开关的常用型号及电气符号53 1 1、组合开关作为电源的引入开关时，其额定电流应大于电动机的额定电流。2 2、用组合开关控制小容量（kW kW 以下）电动机的起动、停止时，其额定电流应为电动机额定电流的倍。3.2.4 组合开关的选用原则54 按钮开关是一种短时接通或断开小电流电路的手动电器，通常用于在控制电路中发出起动或停止等指令，通过接触器、继电器等控制电器接通或断开主电路。3.3 按钮开关55按钮开关外形与结构示意图 工作原理 动合按钮：未按下时，触点是断开的；当按下钮帽时，触点被接通；松开后，触点在复位弹簧作用下返回原位而断开。动断按钮：未按下时，触点是闭合的；当按下钮帽时，触点被断开；松开后，触点在复位弹簧作用下恢复闭合。复合按钮：未按下时，动断触点是闭合的，动合触点是断开的；当按下钮帽时，先断开动断触点，后接通动合触点；松开后，触点在复位弹簧作用下全部复位。3.3.1 按钮开关的结构组成和工作原理图图1.35 按钮开关外形与结构示意图按钮开关外形与结构示意图（a）外形图（）外形图（b）结构示意图）结构示意图、动断触点；动断触点；、动动合触点；合触点；桥式触点；桥式触点；复复位弹簧；位弹簧；按钮帽按钮帽56 通通常常采采用用规规格格为为额额定定电电压压交交流流 500V 500V，允允许许持持续续电电流流 5A 5A 的按钮。的按钮。按用途或使用场合选择按钮开关的按用途或使用场合选择按钮开关的形式形式和和颜色颜色。3.3.2 按钮开关的主要技术参数57 常用的按钮开关型号有LA18、LA19、LA20、LA25 和LAY3 等系列。图1.37 按钮开关的图形符号和文字符号3.3.3 按钮开关的常用型号及电气符号58 根据用途选择按钮开关的形式，如紧急式、钥匙式、指示灯式等。根据使用环境选择按钮开关的种类，如开启式、防水式、防腐式等。按工作状态和工作情况的要求，选择按钮开关的颜色。3.3.4 按钮开关的选用原则59 行程开关又称位置开关或限位开关，是一种常用的小电流主令电器。行程开关是利用生产设备中某些运动部件的机械位移碰撞位置开关，使其触点动作，将机械信号变为电信号，接通、断开或变换某些控制电路，从而实现对机械设备的电气控制。行程开关常被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动或自动往返运动等。3.4 行程开关60 行程开关的种类很多，按结构可分为直动式、滚动式和微动式。、直动式行程开关、微动开关3.4.1 行程开关的结构组成和工作原理61、直动式行程开关 直动式行程开关主要由操作机构、触点系统和外壳等部分组成采用运动部件上的撞块来碰撞行程开关的推杆。直动式行程开关的优点是结构简单、成本较低，缺点是触点的分合速度取决于撞块的移动速度。图1.38 直动式行程开关1 1、动触点；2 2、静触点；3 3、推杆62、微动开关 微微动动开开关关（即即微微动动式式行行程程开开关关）克克服服了了直直动动式式行行程程开开关关的的缺缺点点，采采用用具具有有弯弯片片状状弹弹簧簧的的瞬瞬动机构。动机构。当当推推杆杆被被压压下下时时，弹弹簧簧片片发发生生变变形形，储储存存能能量量并并产产生生位位移移，当当达达到到预预定定的的临临界界点点时时，弹弹簧簧片片连连同同动动触触点点产产生生瞬瞬时时跳跳跃跃，从从而而导导致致电电路路的的接通、分断或转换。接通、分断或转换。同同样样，减减小小操操作作力力时时，弹弹簧簧片片会会向向相相反反方方向向跳跳跃。跃。图1.39 微动式行程开关1 1、壳体；2 2、弓簧片；3 3、动合触点；4 4、动断触点；5 5、动触点；6 6、推杆63 常用的行程开关有LX19 LX19、LXW5LXW5、LXK3 LXK3、LX32 LX32、LX33LX33等系列。图1.40 行程开关的图形符号和文字符号3.4.2 行程开关的常用型号及电气符号64 根据机械位置确定开关形式和型号。根据控制要求确定触点的数量。根据控制回路的电压、电流确定开关的额定电压和额定 电流。根据安装环境确定开关的防护形式，如开启式或保护式。3.4.3 行程开关的选用原则65 感应开关是随着半导体元件的发展而产生的一种非接触式的物体检测装置，其实质上是一种无触点的行程开关。常见的有接近开关、光电开关等。3.5 感应开关66 接接近近开开关关又又称称无无触触点点行行程开关。程开关。当当运运动动着着的的物物体体在在一一定定范范围围内内与与之之接接近近时时，接接近近开开关关就就会会发发出出物物体体接接近近而而“动动作作”的的信信号号，以以不不直直接接接接触触的的方方式式控控制运动物体的位置。制运动物体的位置。接接近近开开关关常常用用于于行行程程控控制制、液液位位控控制制、限限位位保保护护等等，也也可可用用于于高高速速计计数数、测测速速、检检测测零零件件尺尺、探测金属体的存在等。探测金属体的存在等。图1.43 接近开关的图形符号和文字符号3.5.1 接近开关67 光电开关又称为无接触式检测和控制开关。它利用物质对光束的遮蔽、吸收或反射作用，检测物体的位置、形状、标志、符号等。光电开关中的核心器件是光电元件，这是将光照强弱的变化转换为电信号的传感元件。3.5.2 光电开关68 低压执行电器通常用于传送动力、驱动负载，主要有电 磁阀、电磁铁、气动阀等。要求其工作稳定安全、使用寿命长。第四节 执行电器69 在机床等生产设备中，除了电动驱动，还可采用气动、液压驱动装置。当负载惯性较大，所需功率也较大时，通常采用气压或液压控制系统，其执行元件是气缸、油压缸或油压电动机。通过气路或油路上阀门的开通、关闭，调节管路压力的大小，从而改变气缸、油压缸的运行速度和运行方向。装在气路或油路上的阀门一般采用电磁阀。4.1 电磁阀70电电磁磁阀阀是是利利用用线线圈圈通通电电激激磁磁产产生生的的电电磁磁力力来来驱驱动动阀阀芯芯运运动动，将阀开启或关闭。将阀开启或关闭。特特点点是是结结构构紧紧凑凑、尺尺寸寸小小、重重量量轻轻、维维护护简简单单、可可靠靠性性高高、价格低廉。价格低廉。电磁阀包括电磁部件和阀体两部分。电磁部件由固定铁心、动铁心、线圈等部件组成，阀体部分由滑阀芯、滑阀套、弹簧底座等组成。电磁线圈被直接安装在阀体上，阀体被封闭在密封管中，结构简洁、紧凑。电磁阀从原理上分为直动式、分步直动式、先导式三大类。4.1.1 电磁阀的结构组成和工作原理71、直动式电磁阀 利利用用线线圈圈通通电电产产生生磁磁场场，驱驱动动阀阀芯芯运运动动来来开开启启或或关闭阀门。关闭阀门。通通电电时时，电电磁磁线线圈圈产产生生电电磁磁力力把把活活塞塞从从阀阀座座上上提起，阀门打开。提起，阀门打开。断断电电时时，电电磁磁力力消消失失，弹弹簧簧力力把把活活塞塞压压在在阀阀座座上，阀门关闭。上，阀门关闭。图1.44 直动式电磁阀结构示意图1 1、阀体；2 2、活塞；3 3、密封片；4 4、活动铁心；5 5、隔磁管组72、先导式电磁阀 利用线圈通电产生磁场，驱动先导阀打开主阀口，主阀芯卸压，活塞上下部产生压差，使主阀芯上升，阀门打开。通电时，电磁力把副阀口打开，上腔室压力迅速下降，在阀芯周围形成上低下高的压差，推动阀芯向上移动，阀门打开。断电时，弹簧力把副阀口关闭，入口压力通过旁通孔迅速进入上腔室，在阀芯周围形成下低上高的压差，推动阀芯向下移动，关闭阀门。图1.45 先导式电磁阀结构示意图1 1、阀体；2 2、主阀口；3 3、阀芯；4 4、副阀口；5 5、铁心；6 6、线圈73、分步直动式电磁阀 分步直动式电磁阀是一种直动和先导式相结合的形式。当入口与出口压差小于或等于0.05MPa:通电时，电磁力直接把先导小阀和主阀阀芯依次向上提起，阀门打开；当入口与出口压差大于0.05 MPa，通电时，电磁力先打开先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开。断电时，先导阀和主阀利用弹簧力或介质压力推动阀芯向下移动，使阀门关闭。74根据管道参数选择电磁阀的通径（DNDN）和接口方式。根据流体参数选择电磁阀的材质。根据压力参数选择电磁阀的原理和结构形式。电气选择：电压规格应尽量优先选用AC AC 220 220 V V、DC DC 24 24 V V。根据持续工作时间长短选择电磁阀的形式和型号。根据环境要求选择辅助功能：防爆、止回、手动、防水雾等。4.1.2 电磁阀的主要技术参数及选型原则75图1.46 电磁阀的图形符号（a a）二位二通电磁阀（b b）二位三通电磁阀4.1.3 电磁阀的电气符号76电磁铁是将电能转变为机械能的一种电器，它利用线圈通电后使铁心磁化产生的电磁吸力，通过衔铁操作和牵引机械装置完成各种事先拟定的动作。电磁铁是自动控制系统中常用的一种执行电器。4.2 电磁铁77 电电磁磁铁铁主主要要由由电电磁磁线线圈圈、铁心和衔铁等部分组成。铁心和衔铁等部分组成。当当线线圈圈通通电电时时，铁铁心心磁磁化化产产生生电电磁磁吸吸力力，衔衔铁铁被被吸吸引引，通通过过连连杆杆或或推推杆杆驱驱动动被被操操作作机机构构，从从而达到控制目的。而达到控制目的。电电磁磁铁铁中中的的衔衔铁铁没没有有复复位位装装置置，线线圈圈断断电电后后，完完全全靠靠自自重重或或外外来来机机械械力复位。力复位。图1.47 单相交流牵引电磁铁结构示意图1 1、线圈；2 2、铁心；3 3、衔铁；4 4、阻尼铜环4.2.1 电磁铁的结构组成和工作原理78电磁铁的主要技术参数：操作次数工作行程工作方式转矩通电持续率等4.2.2 电磁铁的主要技术参数79 常用的电磁铁有MQ1MQ1、MQ3 MQ3、MQZ1 MQZ1 等系列产品，其中 MQZ1 MQZ1 系列为小型直流牵引电磁铁。电磁铁的图形符号和文字符号:4.2.3 电磁铁的常用型号及电气符号80 选用电磁铁时，主要根据机械负载的具体要求选择合适的型号及规格。4.2.4 电磁铁的选用原则81 气气动动阀阀以以压压缩缩空空气气为为动动力力源源，它它具具有有结结构构简简单单、工工作作可可靠、维护方便、防火防爆、价格便宜等优点，广泛应用于靠、维护方便、防火防爆、价格便宜等优点，广泛应用于各种各种工业控制系统工业控制系统。气气动动阀阀一一般般与与气气动动调调节节仪仪表表等等组组成成气气动动调调节节系系统统，也也可可以以通过通过电电 气转换器气转换器或电气阀门定位器与电动调节仪表配合或电气阀门定位器与电动调节仪表配合使用。使用。4.3 气动阀82 气动阀由气动执行机构和调节阀两部分组成。气动执行机构是气动阀的推动部分，按照控制信号大小产生一定的推力，通过执行机构的拉杆，带动调节阀的阀芯产生相应的位移。调节阀与被控介质直接接触，在气动执行机构的推动下，阀芯产生一定的位移或转角，改变阀芯与阀座间的流通面积，从而调节被控介质的流量。4.3.1 气动阀的结构组成和工作原理83选用气动阀时，需根据被控对象的性质（温度、压力、腐蚀性、粘度等）、控制要求、安装地点等因素，参考各种气动调节阀的特点合理选择。1、阀门结构与流量特性的选择2、阀门口径的确定4.3.2 气动阀的选用原则84 气动阀的图形符号:气动阀的文字符号由被控介质的特性决定，如温度控制阀表示为“TV”，压力控制阀表示“PV”，流量控制阀表示为“FV”，液位控制阀表示为“LV”。4.3.3 气动阀的图形符号及文字符号85一、显示电器 显显示示电电器器在在电电路路中中用用作作控控制制系系统统工工作作或或报报警警的的状状态态指指示示，主主要要有有信信号号灯灯、闪闪光光报报警警仪仪等等。闪闪光光报报警警仪仪实实质质上上是是多多个信号灯的组合。个信号灯的组合。信号灯的信号灯的文字及图形符文字及图形符号为号为HLHL、。若要表若要表 示颜色，则在靠近符号处标出下列示颜色，则在靠近符号处标出下列 字字母母：RDRD（红红）、YEYE（黄黄）、GNGN（绿绿）、BUBU（蓝蓝）、WHWH（白）。（白）。第五节 其他电器86 二、音响电器 音响电器是当装置出现故障或异常时发出声音报警信号的电器元件。常用的有电铃、电笛和蜂鸣器。电铃的文字及图形符号表示为“HA”，蜂鸣器的文字及图形符号表示为“HA”。三、控制变压器 变压器是具有两个以上的线圈，通过各自的电磁导电作用改变电压大小的装置。变压器由缠在铁心上的一次及二次线圈构成，两个线圈的 匝数比就是一次及二次的电压比。87 四、传感器四、传感器 电气控制电气控制系统通过传感器来系统通过传感器来“感知感知”机械设备的位移、压机械设备的位移、压力、速度等运动参数，并将之输入控制装置中进行判断、处力、速度等运动参数，并将之输入控制装置中进行判断、处理，然后控制执行器完成一定的操作功能。理，然后控制执行器完成一定的操作功能。传感器传感器是一种将特定的被测量信息按一定规律转换成某种是一种将特定的被测量信息按一定规律转换成某种可用输出信号的器件，其基本原理是根据物理学各种定律和可用输出信号的器件，其基本原理是根据物理学各种定律和效应、化学原理和固体物理学等理论，将被测量转变为电量效应、化学原理和固体物理学等理论，将被测量转变为电量信号。信号。88