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第八章电气控制系统

电气控制系统在工业生产、科学研究以及其他各个领域的应用十分广泛，已经成为实现生产过程自动化的重要技术手段。尽管电气控制系统种类繁多，功能各异，但其控制原理、基本线路、设计基础都是类似的。本章重要介绍一些电气控制系统中常用的低压电器、三相异步电动机的基本控制环节和基本控制原则、阅读控制线路原理图的方法以及可编程逻辑控制器PLC的基本使用方法。

第一节常用低压电器

低压电器是组成各种电气控制系统的基础配套组件，它的对的使用是低压电力系统可靠运营、安全用电的基础和重要保证。本节重要介绍常用低压电器的结构、工作原理、用途及其图形符号和文字符号，为对的选择和合理使用这些电器进行继电接触控制系统设计打下基础。
一、组合开关
组合开关实质上也是一种刀开关，但它的刀片是转动式的，操作比较轻巧。组合开关的动触点和静触点装在封闭的绝缘件内，采用叠装结构，叠装的层数由动触点的数目决定，动触点装在操作手柄的转轴上，随转轴旋转而改变各对动触点静触点的通断状态。组合开关的结构和图形文字符号如图8-1所示：

图8-1组合开关的结构和图形文字符号

组合开关的重要参数有额定电压、额定电流、极数等。其中额定电流有10A、25A、60A等几个等级。常见产品有HZ5、HZ10系列。
组合开关常用作机床电气控制线路的电源引入开关，也可以直接起动电压在380V、额定功率在5.5kW及以下的小容量的笼型异步电动机。
二、按钮开关
按钮是一种结构简朴、应用广泛的低压电器，在继电接触控制系统中用于手动发出控制信号，其典型结构如图8-2所示，它由按钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳等组成。通常，我们将未受外力作用或线圈未通电时断开的触点称为常开触点（动合触点），情况相反的触点称为常闭触点（动断触点）。
按用途和结构不同，按钮可分为起动按钮、停止按钮和符合按钮等。
起动按钮带有常开触点，当手指按下按钮帽时，按钮的常开触点闭合；手指松开，常开触点断开。停止按钮带有常闭触点，当手指按下按钮帽时，按钮的常闭触点断开；手指松开，常闭触点闭合。复合按钮带有常开和常闭两种触点，当手指按下按钮帽时，先断开按钮的常闭触点再闭合其常开触点；手指松开，先断开已闭合的常开触点再闭合已断开的常闭触点。
为便于辨认各个按钮的作用，避免误动作，通常在按钮帽上做出不同的标记或涂上不同的颜色，一般红色表达停止按钮，绿色表达起动按钮。
按钮的图形文字符号如图8-3所示。

常闭按钮常开按钮

图8-3按钮的图形文字符号

图8-2按钮典型结构

三、熔断器
熔断器是最简朴和最常用的保护电器，广泛应用于供电线路和电气设备的短路保护中。熔断器由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的绝缘管或绝缘座等部分组成。熔体是熔断器的核心，通常由低熔点的铅锡合金、锌、铜、银的丝状或片状材料制成。使用时应将熔断器串接于被保护电路中，电路正常工作时，熔体不应熔断；当电路发生故障从而导致通过熔断器的电流超过一定数值，导致电流在熔体上产生的热量使熔体熔断，从而保护电路和用电设备。
1.熔断器的重要技术指标
⑴额定电压 指熔断器在长期工作时以及在断开后能承受的电压。
⑵额定电流 指熔断器长期工作时，设备部件温升不超过规定值时所能承受的电流。
这里需要注意区分熔断器的额定电流和熔断器中熔体的额定电流。通常生产厂家为了减少熔断器额定电流的规格，其额定电流等级较少，而熔断器熔体的额定电流等级较多。因此在实际使用中可以在一个额定电流等级的熔断器的绝缘管中安装不同额定电流等级的熔体，但熔体的额定电流最大不能超过熔断器的额定电流。
2.熔断器的选择
要使熔断器在电路中真正能起到对电路和用电设备的保护作用，必须对的选择熔断器。
⑴熔断器的额定电压、额定电流和熔体额定电流的选择
熔断器的额定电压、额定电流的选择依据较为简朴，可按照以下两条原则进行选择：
①熔断器的额定电压应大于或等于实际电路的工作电压
②熔断器的额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流
⑵熔体选择的原则：
①对于照明、电热设备等电阻性负载，熔体的额定电流应大于或等于电路的额定工作电流。
②对于单台异步电动机，考虑电动机起动时起动电流较大的影响，熔体的额定电流按下式计算：

③对于保护多台异步电动机的熔断器的熔体，若各台电动机不同时起动，则应按下式计算：
式中为容量最大一台的电动机的额定电流，为其余电动机额定电流的总和。
④为防止发生越级熔断，上、下级熔断器的熔体应有良好的协调配置，通常应使上级熔断器的熔体额定电流比下一级大1－2个级差。
熔断器的图形、文字符号如图8-4所示。

图8-4熔断器的图形、文字符号
四、接触器
交流接触器是一种用于频繁接通或断开交直流主电路、大容量控制电路等大电流电路的自动切换电器，重要用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等，