电气控制技术教案1(电气专业)(电气控制技术)

第一篇：电气控制技术教案1(电气专业)(电气控制技术)

电气控制技术教案 目录

正式上课前要说明的几个问题

1、自我介绍，点名

2、纪律要求

课堂纪律：不影响其他人（老师教学及其他同学学习）即可

考勤制度：一次无故缺课者即取消考试资格（除非点名前已交上带有主管学生工作书记签字的请假条，但注意：① 5次请假=1 次无故缺课；② 病假有医生开具诊断书或假条的可酌情放宽）

3、课程介绍

课程概况：讲授电气设备（主要是电动机）的控制方法

课程特点：简单+重要（少有的实用技术型课程、学位必修课）学习方法：睡好觉吃饱饭+课上认真听讲+课后及时复习

教材问题：可买可借，书名带“电气控制”或“常用电器”字样即可 课时安排：30学时授课+10学时实验 答疑安排：事先预约

与其他课程关系：专业课！主要内容：

手动控制电气控制继电接触控制

PLC控制等其他高级控制方式常用低压电器电气控制技术（继电接触控制）基本电气控制线路

电气控制线路设计第1章 常用低压电器（区别一下“电器”与“电气”）1．1 电器的作用与分类

一、电器的作用

1、电器是广义的电气设备，可大可小，可简单可复杂。

2、工业意义上的控制电器：指能根据特定的信号和要求，自动或手动地接通或断开电路，断续或连续的改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。（可以简单理解为能分、合电路的就是电器）

二、电器的分类

1、按工作电压等级 按控制对象 具体器件 高压电器低压配电电器接触器继电器 低压电器断路器低压控制电器行程开关熔断器主令电器

2、也可按动作方式（手自动）、使用场合等分类。

1．2低压电器的电磁机构及执行机构

从结构上，电器一般具有两个基本组成部分，即

感测部分一般为电磁机构（各自功能说一下，以接触器为例讲灭弧装置执行部分触点（头）解一下）

图1-1 1．2．1 电磁机构

一、作用 将电磁能转换成机械能，带动触点动作，使之闭合或断开。（吸引）线圈铁心静铁心

二、组成衔铁动铁心

磁路铁轭空气隙

三、分类

衔铁绕棱角转动

1、按衔铁的运动方式衔铁绕轴转动

衔铁直线运动U型

2、按磁系统（铁心）形状

E型

3、按线圈连接方式并联（电压）线圈串联（电流）线圈

4、按线圈电流种类直流线圈交流线圈

四、工作原理（吸力与反力的配合）

（一）吸力特性

1、概述

（1）吸力特性定义：电磁机构的电磁吸力F（线圈电流I）与气隙的关系曲线。（2）电磁吸力大小近似公式为：F410BS

52B为气隙磁感应强度/磁通密度 一般的有B SS为决定电磁吸力的（铁心）衔铁端面面积 S一般变化不大 所以有FB22

（3）吸力特性随线圈励磁电流种类、线圈联结方式的不同而有所差异。

2、直流并联线圈电磁机构的吸力特性

（1）在直流电路中线圈主要呈现电阻特性，因为外加电压和线圈电阻不变，则根据欧姆定律I=U/R知流过线圈的电流大小不变为常数，与气隙大小无关。（2）根据磁路欧姆定律IN（IN为磁动势/安匝数，Rm为磁阻），因为I为Rm22常数且Rm，则有FB11，表明电磁吸力大小与气隙的22Rm平方成反比，在衔铁闭合前后变化很大。

3、交流并联线圈电磁机构的吸力特性

（1）在交流电路中线圈主要呈现电感特性，则有U(E)4.44fN(由相关电路知识知，实际上应为m)，进而U，在电源频率f、匝数N、电

4.44fN源电压U为常数时，为常数，所以F亦为常数，与气隙大小无关。实际上考虑到漏磁的作用，F随的减小略有增加，但一般可认为F大小在衔铁闭合前后变化不大。（2）根据磁路欧姆定律IN，在、N为常数情况下，且Rm，所以IRm与呈线性关系，表明线圈电流大小在衔铁闭合前后变化很大。

注意：对于可靠性要求高或频繁动作的控制系统要选用哪种电磁机构？why?(对于一般U形交流电磁机构，在线圈通电而衔铁尚未吸合瞬间，电流将达到吸合后额定电流的5-6倍，E形交流电磁机构将达到10-15倍。如果衔铁卡住不能吸合或则频繁动作，就可能烧毁线圈。)

（二）反力特性

1、定义：电磁机构转动部分的静阻力f与气隙的关系曲线。

2、阻力f大小与作用弹簧、摩擦阻力及衔铁质量有关。

3、反力特性曲线（触点接触前后两种情况）

（三）吸力特性与反力特性的配合

1、为使吸合过程中衔铁能正常闭合，吸力在各个位置上必须大于反力，就要保证吸力特性高与反力特性。

2、吸力不能过大，否则会影响电器的机械寿命，也不能过小，否则会影响动作时间。实际中常常通过调整反力弹簧或触点初压力以改变反力特性，使之与吸合特性良好配合。

（四）短路环（分磁环）问题

1、对于交流电磁机构，uumsint---msint---BBmsint---2F2105BmS(1cos2t)F0(1cos2t)，如图所示，吸力一会儿大于反力一会儿又小于反力，导致衔铁时而吸合时而打开，产生强烈振动与噪声，甚至使铁心松散。*反力特性就是F0---平均吸力，与气隙的关系曲线。

2、在铁心端面上安装一个铜制的分磁环（或称短路环），即可解决该问题。Why?（电磁机构的交变磁通穿过短路环所包围的截面---一般为总截面的2/3，在环中产涡流，根据电磁感应定律，此涡流产生的磁通在相位上落后于未被短路环包围的截面中的磁通，这两个有相位差的磁通分别产生电磁吸力，其合力始终大于反力，从而使衔铁的振动现象消失。）

1．2．2 执行机构

执行机构一般由触点和灭弧装置（在电流较大情况下需具有）组成。

一、触点

（一）作用 用来接通或断开被控制的电路。

静触点

（二）组成动触点(一般都是铜制的)压力弹簧

（三）分类

1、按所控制电路分为主触头辅助触头

2、按原始状态分为常开（动合）触头常闭（动断）触头

3、按结构形式分为桥型触点指型触点点接触

4、按接触形式分为线接触

面接触（分别适用于小、中、大容量，线接触型还有两个优点。what？触点在通断过程中是滚动接触，1、可以将触点表面的氧化膜自动清除；

2、长期工作位置不被灼烧。）

（四）初压力、终压力及超行程

二、灭弧装置

（一）电弧的产生

1、产生条件：触点切断电路时，电路中电压超过10-12V并且电流超过80-100mA。

撞击电离

2、产生机理: first强电场+second高温---热电子发射气体放电---形成电弧

热游离同时还进行消电离---电弧消灭

3、电弧的危害：烧毁触头；电路切断时间延长；弧光短路；引起火灾。

4、灭弧原则：降低电场强度（电弧两端电压）+降低电弧温度---使消电离加强

灭弧罩交、直流灭弧均可用磁吹式灭弧装置用于直流灭弧

（二）常用的灭弧装置

灭弧栅用于交流灭弧多断点灭弧用于交流灭弧* 交、直流两种电弧不一样，交流电弧有过零点，容易灭掉

1．3 接触器

一、作用 是用来频繁接通和切断电动机或其它负载主电路的一种自动切换电器。

电磁机构

二、组成触点系统（典型的电磁式电器）

灭弧装置

三、分类

直流接触器

1、按主触头通过电流种类分为（讲一下二者电磁机构上的区别）

交流接触器单极

2、按主触头极数（对数）分为双极

多极直流接触器一般为单极或双极，交流接触器为三极（大多）以上。***2324413辅助触点213143KM142232辅助触点44135246主触点绝缘连杆135A124主触点6A2线圈反力弹簧铁心线圈A2线圈A1KM135KM13213143KM246主触点A1A214223244辅助触点(a)接触器示意图交流接触器的结构示意图及图形符号

(b)接触器图形符号

四、主要技术数据

1、额定电压、额定电流（指主触头上，如何选择见3.8，下同。辅助触头？一般都是5A标准）

2、线圈的额定电压（不是接触器的额定电压）

3、额定操作频率（指每小时接通次数，一般为150-1500次/h）

4、电寿命和机械寿命（一般为50-100万次/500-1000万次h）

五、电气符号

作业1：国产低压电器产品型号辨识----附录1 1.4 继电器 1．4．1 概述

一、作用 是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动控制电器。

（与接触器的区别：白领与蓝领）

承受机构感测部分

二、组成中间机构

执行部分

三、分类

电压继电器电流继电器功率继电器

1、按输入量的物理性质分为

时间继电器温度继电器速度继电器电磁式继电器感应式继电器

2、按动作原理分为电动式继电器

电子式继电器热继电器快速继电器

3、按动作时间分为延时继电器

一般继电器有触点继电器

4、按执行环节作用原理分为

无触点继电器我们主要学习电磁式继电器、时间继电器、热继电器和速度继电器，下面以电磁式继电器为例学习继电器的输入-输出特性及主要参数。

四、继电器的输入输出特性及主要参数

1、输入输出特性（以欠电压继电器为例讲解一下）

2、主要参数

（1）释放值（x1）和吸合值（x2）（2）返回系数（k=x1/x2）

一般继电器k要低0.10.6。why?（3）吸合时间和释放时间

从线圈上（失）电到衔铁完全吸合（释放）所需的时间，很短，0.0几s!1．4．2 电磁式继电器

一、组成电磁机构触点系统与动作原理（与接触器类似）

二、返回系数的调整

1、调节释放弹簧松紧程度

（拧紧时，x1、x2、k均增大；反之均减小）

2、调整铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄

（增厚时，x1增大、x2不变、k增大；反之，x1减小、x2不变、k减小）

3、改变衔铁吸合后的气隙

（增大气隙时，x1增大、x2不变、k增大；反之，x1减小、x2不变、k减小）

4、改变衔铁打开后的气隙

（增大气隙时，x1不变、x2增大、k减小；反之，x1不变、x2减小、k增大）

三、几种典型的电磁式继电器

过电流继电器电流继电器欠电流继电器过电压继电器电磁式继电器电压继电器

欠电压继电器中间继电器

1、电压、电流继电器的功能（保护功能）

2、电压、电流继电器结构上的区别（主要是线圈不同）

3、中间继电器功能（转换控制信号）---结构上是电压继电器

4、电气符号

1．4．3 时间继电器

一、作用 感测部分获得信号后执行部分要延迟一段时间才动作,使控制对象按预定时间动作的继电器。

二、组成

三、分类 感测部分执行部分

通电延时型

1、按延时方式分为

断电延时型电磁阻尼式空气阻尼式

2、按工作原理分为电动式

电子式数字式

四、电气符号

1．4．4 行程开关（限位开关）

一、作用 是一种根据生产机械运动的行程位置而动作的小电流开关电器。

操作头

二、组成

触头系统

三、分类 直动式

1、按结构分为滚动式

微动式

2、按触头能否自动复位分为自动复位非自动复位

四、电气符号

1．4．5 速度继电器（反接制动继电器）

一、作用 是一种利用速度原则对电动机进行控制的自动控制电器。

转子

二、组成定子

触头15

三、工作原理（就是电磁感应）

四、电气符号

1．4．6 热继电器

一、作用 是一种利用电流的热效应原理来工作的保护电器，用于电动机的过载保护。（什么是电动机的过载？讲一下）

二、组成双金属片发（加）热元件触头（加热方式有直接、间接、复式三种）

三、工作原理

四、电气符号

作业2：电动机起动过程中电流会很大，热继电器会不会动作？为什么？ 1．5 其它常用电器 1．5．1 低压熔断器

一、作用 是一种利用熔体的熔化作用而切断电路的保护电器，用于电路的过负载保护和短路保护。

二、组成熔断体支持件

RT型有填料封闭管式RM型无填料封闭管式

三、分类螺旋式RL型

快速式RS型插入式RC型17

四、安秒特性（保护特性）：熔体通过的电流与熔化时间的关系

五、电气符号

1．5．2 低压隔离器

低压隔离器 是一种在断开位置能符合规定的隔离功能要求的机械开关电器。

隔离开关 是指在断开位置能满足隔离器隔离要求的开关。

刀开关

1．5．3 低压断路器(空气开关)

一、作用 能够不频繁接通、断开负载电路，并具有故障自动跳闸功能的低压电器。

触头灭弧装置

二、组成脱扣机构

操作机构

三、分类万能式用于大容量线路塑料外壳式

四、工作原理

五、电气符号

1．5．4 主令电器

（1）控制按钮（结构、原理、自复式与非自复式、颜色）

（2）万能转换开关与主令控制器（均是多挡式、控制多回路的主令电器）

通断图与通断表

作业3：第一章课后题 第2章 基本电气控制线路（1）电气控制系统 是由许多电气元件按照一定的要求连接而成，实现对某种设备的电气自动控制。

手动控制（2）电气控制继电接触控制

计算机控制* 未作特殊说明的情况下电气控制系统即指继电接触控制系统 2．1 电气控制线路的绘制及国家标准

2．1．1常用电气图形及文字符号的国家标准

（1）电气控制系统图的由来 为便于对电气控制系统进行设计、研究分析、安装调试、使用和维护，需将系统中各元件及其相互连接关系用统一规定的符号以图的形式表示出来，这种图就是电气控制系统图。（2）电气控制系统图的分类电气安装图电气原理图(我们主要学习原理图)电气安装图 按照电器实际位置和实际接线线路绘制而成，便于安装。电气原理图 根据电气设备的工作原理绘制而成，便于研究和分析电路的工作原理。* 无论哪种图都须按照国家规定的标准（包括符号、绘制原则）绘制。* 常用电器符号见表2.1及附录二 2．1．2电气原理图的绘制原则

（1）根据简单清晰的原则，采用电气元件展开形式绘制。

包括所有电气元件的导电部件和接线端点，但并不按照电器元件的实际位置来绘制，也不反映电气元件的大小。（2）原理图分为电源电路、主电路、控制电路。（耗能元件在下，触点在上）（3）电器触点按没有通电和外力作用时的开闭状态画出。

（4）同一电器元件的各个部件可以不画在一起，但必须采用统一文字符号标明。（5）原理图中有直接电联系的交叉导线连接点用实心圆点表示；无直接电联系的交叉点则不画圆点；可拆卸或测试点用空心圆点表示。

上：用途栏2．1．3图面区域的划分中：线路图

下：索引表图区编号栏2．1．4符号位置的索引

原理图中接触器、继电器的线圈和触点往往是分开的，为便于阅读在接触器、继电器的线圈的下方画出其触点的索引表。2．2 基本电气控制方法 注意：（1）以普通笼型三相异步电动机控制为例；（2）只讲线路图。2．2．1起保停控制

起动

一、控制功能保持（自锁/记忆功能）

停止短路保护通过熔断器实现配合实现

二、保护功能过载保护通过热继电器与接触器失（零）压保护通过按钮与接触器配合实现*也有欠压保护功能

* 失压保护：电动机正常工作时，如果因为电源电压的消失而停转，那么在电源电压恢复时就可能自行起动而造成人身事故或机械设备损坏。为防止电压恢复时电动机的自行起动或电气元件的自行投入工作而设置的保护称为失压保护。

三、规律：电器控制的基本方法是通过按钮发布命令信号；而由接触器执行对电路的控制；继电器则用以测量和反映控制过程中各个量的变化（如热继电器反映被控制对象的温度变化），并在适当时候发出控制信号使接触器实现对主电路的控制。2．2．2多地点控制

* 规律： 起动（停止）按钮串（并）联

2．2．3长动与点动控制（各种控制方式的优缺点、触点竞争概念）

* 规律： 自锁其作用就能长动，反之就能点动 2．2．4正反转控制（两种控制方式的应用场合）

* 规律： 互锁 2．2．5顺序控制

* 规律： 要求甲接触器动作后乙接触器才能动作，则须将甲接触器的常开辅助触点串在乙接触器的线圈电路中（起动顺序联锁）

要求乙接触器线圈先断电释放后才能使甲接触器线圈断电释放，则须将乙接触器的常开辅助触点并在甲接触器的线圈电路中的停止按钮上（停止顺序联锁）

联锁控制规律：实现的基本方法是采用反映某一运动的联锁触点控制另一运动的相应电器，从而达到联锁工作的要求。联锁控制的关键是正确选择联锁触点。参量控制规律: coming„„

起动制动2．3 异步电动机的基本电气控制电路

调速转向25 2．3．1起动控制电路

电源容量

一、起动方式选择依据起停频繁程度

负载性质用刀开关控制直接（全压）起动用按钮和接触器控制

二、起动方式分类 星角降压起动间接（降压）起动自耦变压器(起动补偿器）降压起动定子串电抗器降压起动* 直接起动---控制简单、起动力矩大，所以只要电源容量+起停频繁程度许可，应尽量采用。但缺点是起动电流大，导致电网电压下降。

降压起动---在电源容量不允许情况下使用，虽然可以减小起动电流，但同时也减小了起动转矩，仅适用于空载或轻载下起动。控制也较复杂。* 控制方式---时间原则控制

2．3．2制动控制电路（电动机从切除电源到停转要有一个过程，需要一段时间）

无要求间要求尽可能缩短停车时

一、制动方式选择依据---根据要求要求精确定位

回馈电能工作安全原因27 反接制动电气制动能耗制动

二、制动方式分类 回馈制动机械制动电磁抱闸制动* 反接制动、能耗制动:系统动能（反接制动中还有电能）均消耗在转子的电阻上；回馈制动：系统动能转换为电能并回馈给电网。

* 反接制动中为减小制动电流通常在电动机定子电路中串接反接制动电阻。* 各种制动方式的优缺点与适用场合。

* 控制方式---速度原则控制、时间原则控制

2．3．3调速控制电路

一、调速原理

1、转速公式 n=(1-s)n0=(1-s)60f/p

2、△/YY与Y/YY变换

* 两种变换均使定子磁极对数由2变为1，使速度由低速变为高速，但前者为恒功率调速，后者为恒转矩调速。

二、双速异步电动机调速控制电路

* 各种电路的特点与适用场合 2．3．4位置控制电路

* 控制方式---行程原则控制 * 极限位置保护

2．4 电气控制线路的逻辑代数分析方法（自学）

1)电器（的线圈和触点）---存在两种物理状态---可采用逻辑表示 2）三个规定：a、线圈得电为1 失电为0 b、触点闭合为1 断开为0 C、线圈和常开触点的状态用原理图上相同字符表示，但常闭触点的状态用“非”形式表示 3）逻辑函数与真值表 在继电接触控制线路中

* 表示触点状态的逻辑变量---输入逻辑变量

* 表示继电器、接触器（线圈）等受控元件状态的逻辑变量---输出逻辑变量 * 输出逻辑变量的取值是随各输入逻辑变量取值变化而变化的，输入、输出逻辑变量的相关关系---逻辑函数或真值表 4)电路的逻辑表示（以起保停电路为例）

将电路表示为逻辑形式后就可以运用逻辑代数的知识进行分析研究，进而帮助

分析电路的工作或进行控制电路的设计。作业4：第二章课后题 第3章 电气控制线路设计

3．1 电气控制设计的基本要求、基本内容和设计程序（自学）3．2 电力拖动方案的确定

电力拖动方案是 指根据给定条件（如精度、工作效率、结构、运动部件的数量、运动要求、负载性质、调速要求以及投资额等）

类型、数量、传动方式确定 电动机

控制要求（起动、运行、调速、转向、制动）3．3 电气控制方案的确定

电气控制方案: 实现电力拖动方案中对电动机的控制要求 3．3．1电气控制方案的可靠性 * 电气控制方案必须具有可靠性

* 设计时须注意三点：a、实事求是b、系统尽可能简化c、利用可靠性设计方法 3．3．2电气控制方案的确定（相当于确定硬件形式）

1）继电接触器控制系统---适用于工艺简单、控制元件数目少、工作程序固定情况 2）可编程控制、微机控制---适用于工艺复杂、信号多、控制要求经常变动的情况 3）分散控制、集中控制（计算机联网控制）---适用于大规模控制，如自动生产线 3．3．3控制方式的选择（相当于确定软件内容）（1）简单控制---用基本的联锁控制规律即可实现

（2）自动化（复杂）控制---须采用按控制过程的变化参量进行控制的规律

参量控制规律:控制过程的变化参量很多，通过测量元件反映参量的变化，并将这一变化参量反馈回来作用与控制装置，实现自动控制。参量控制的关键是正确选择变化参量。

* 对于自动化程度要求较高的控制任务，只用简单的连锁控制规律已不能满足要求，需要根据生产工艺对控制系统提出的不同要求，正确选择如实反映控制过程中的变化参量，诸如时间、速度、行程、电流等来进行控制，以实现预期的要求。* 按控制过程的变化参量进行控制是一种具有普遍性的自动控制基本规律。* 电气自动控制系统框图

* 控制过程中的变化参量分类

时间速度过程变化参量（从参量物理性质分）

行程电流过程变化参量直接过程变化参量间接过程变化参量（从参量反应过程变化的角度分）

* 例：刀架的自动循环控制系统分析与设计（钻孔加工过程自动化）

一、工艺要求 1）自动循环 2）无进给切削 3）快速停车

二、设计步骤（即经验设计法/一般设计法设计步骤）1）设计主电路

2）设计控制电路的基本部分

3）设计控制电路的特殊部分（选择控制参量、确定控制原则）4）设置必要的连锁、保护环节 5）综合审查与简化设计线路 具体细化： 1）设计主电路

2）设计控制电路的基本部分

3）设计控制电路的特殊部分（选择控制参量、确定控制原则）a、自动循环---行程控制原则

* 加行程开关检测行程信号---直接过程变化参量

b、无进给切削---时间控制原则

* 加时间继电器反映切削时间---间接过程变化参量

c、快速停车---采用反接制动，速度控制原则

* 加速度继电器检测速度信号---直接过程变化参量

4）设置必要的连锁、保护环节 5）综合审查与简化设计线路 3．4 电气设计的一般原则

3．4．1应最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求（1）、弄清楚生产要求（2）、借鉴已有的、经过实践验证的典型控制线路（3）、密切关心技术的新发展，不断更新自己的知识，及时应用于设计之中 3．4．2在满足生产要求的前提下，力求使控制线路简单经济

1、尽量选用标准的、常用的或经过实际考验过的线路和环节

2、尽量缩减连接导线的数量和长度

3、尽量缩减电器元件的品种、规格和数量，尽可能采用性能优良、价格便宜的新型器件和标准件，同一用途尽可能选相通型号

4、减少不必要的触点以简化电路：A、合并同类触点；B、利用二极管；C、设计完成后使用逻辑方法简化电路

5、设计时注意：在控制电路工作时，除必要的电器必须通电外，其余的尽量不通电，使这些电器处在短时工作制，节约电能并延长电器的使用寿命

3．4．3保证控制线路工作的可靠和安全

1、选用可靠的元件

2、具体线路设计时注意以下几点： 1)正确连接电器的触点

2)正确连接电器的线圈

3)避免出现寄生电路（假电路）

4)避免出现许多电器依次动作才能接通另一个电器的情况

5)防止出现触点竞争现象

6)防止误操作带来的危害，设置必要的连锁

7)设计的线路应能适应所在的电网情况

8)注意触点的容量问题

3．5 电气保护类型及实现方法

一、电气保护的作用：保证人身、设备安全，制止事故的扩大。

电流型保护设置保护环节电压型保护其它保护

二、电气保护措施 设置指示信息合闸、断开事故、安全3．5．1 电流型保护

一、电流型电气故障产生原因

电气元件在正常工作中，通过的电流一般在额定电流以内。短时间内，只要温升允许，超过额定电流也是可以的，这就是各种电气设备或电器元件根据其绝缘情况条件的不同，具有不同的过载能力的原因。电器元件由于电流过大引起损坏的根本原因是引起的温升超过绝缘材料的承受能力。

二、电流型保护的基本原理

将保护电器检测的信号，经过变换或放大后去控制被保护对象，当电流达到整定值时保护电器动作（在控制回路中串连一个受检测信号控制的常开或常闭触点）。

三、电流型保护具体类型

1、短路保护

 故障电流可达额定电流的几倍甚至几十倍  保护要求具有瞬动特性

 常用方法：熔断器或空气开关（* 空气开关具有多种保护功能）

2、过电流保护

 故障电流大于额定电流但一般不超过2.5倍  保护要求具有瞬动特性

 常用方法：过电流继电器与接触器配合（* 过电流控制也可以用于控制目的）

3、过载保护

 故障电流大于额定电流但一般不超过1.5倍  保护要求具有反时限特性

 常用方法：热继电器与接触器配合

4、欠电流保护

 故障电流小于整定值  保护要求具有瞬动特性

 常用方法：欠电流继电器与接触器配合

5、断相保护

 故障电流：与过载情况类似，但有不同  保护要求具有反时限特性

 常用方法：对绕组为星型接法的电动机---普通热继电器与接触器配合

对绕组为角型接法的电动机---断相保护热继电器与接触器配合

3．5．2 电压型保护

一、电压型电气故障产生原因（在“三”中分别说明）

电动机或电器元件都是在一定的额定电压下正常工作，电压过高、过低或者工作过程中非人为因素的突然断电，都可能造成生产机械的损坏或人身事故。

二、电压型保护的基本原理（与电流型保护的基本原理同）

三、电压型保护具体类型

1、失压保护（或叫零压保护） 失压故障的危害  常用方法：

对能自动复位的主令器件（如按钮）---按钮与接触器配合

对不能自动复位的主令器件（如开关）---与零压继电器、接触器配合

2、欠电压保护

 欠电压故障的危害

 常用方法：欠电压继电器与接触器配合（或按钮与接触器配合）

3、过电压保护

 过电压故障的危害

 常用方法：过电压继电器与接触器配合

* 直流电磁机构、电感量大的一类负载需设置相应的泄放回路来进行过电压保护

3．5．3 其它保护（保护的基本原理均相同）3．6 电气控制系统的一般设计方法（自学）3．7 电气控制系统的逻辑设计方法（自学）3．8 常用电气元件的选择（自学）3．9 电气控制的工艺设计（自学）第四章 典型机床控制线路分析（课外自学）第五章 现代低压电器（课外自学）第六章 可编程序控制器（课外自学）第七章 电气调速系统与变频器（课外自学）第八章 数控机床（课外自学）第九章 现场总线（课外自学）第十章 电气控制系统的可靠性（课外自学）

第二篇：电气控制技术教学大纲

《电气控制技术》课程教学大纲

一、说明、《电气控制技术》是电气工程及自动化专业的专业必修课。本课程主要内容是以电动机或其他执行电器为控制对象，介绍电气控制的基本原理、线路及设计方法。电气控制技术涉及面很广，各种电气控制设备种类繁多，功能各异，但就其控制原理、基本线路、设计基础而言是类似的。本课程从应用角度出发，以方法论为手段，讲授上述几方面内容，以培养对电气控制系统的分析和设计的基本能力。本课程的任务主要是培养学生 ：⑴熟悉常用控制电器的结构原理、用途及型号，达到能正确使用和选用的目的；⑵掌握电气控制线路的基本环节，具有对一般电气控制线路的独立分析能力；⑶熟悉典型生产设备电气控制系统，具有从事电气设备的安装调试、运行和维护等技术工作能力；⑷具有设计和改进一般生产设备电气控制线路的基本能力。

二、教学大纲内容

第一章

常用低压电器（讲课2学时）§1-1电器的基本知识

电器的分类、电磁式电器、电弧、常用灭弧方法。§1-2 开关电器

刀开关、转换开关、自动开关、熔断器。§1-3主令电器

控制按钮、行程开关、接近开关、主令控制器、凸轮控制器。§1-4接触器

交流接触器、直流接触器、接触器的选择。§1-5 继电器

电磁式继电器、时间继电器、热继电器、速度继电器。

学习要求：了解本课程的内容、性质和任务，掌握常用低压电器的基本结构、工作原理、基本功能用途、主要技术参数、图形符号。

本章重点：继电器、接触器、主令控制器、凸轮控制器。本章难点：主令控制器、凸轮控制器。

建议：结合实物说明低压电器的基本结构、工作原理，帮助学生熟悉常用低压电器的功用及使用要求。

第二章

电气控制线路的基本环节（讲课8学时）§2-1 电气控制系统图的类型及有关规定

图形符号、电气原理图、电器元件布置图、电气安装接线图。§2-2 三相异步电动机全压启动控制 单向连续运转控制线路、点动控制线路、电动机正反转控制线路、自动往复行程控制线路。

§2-3三相笼型异步电动机降压启动控制

星形-三角形降压启动控制线路、自耦变压器降压启动控制线路、延边三角形降压启动控制线路。

§2-4三相绕线型异步电动机降压启动控制

转子回路串接电阻启动控制线路、转子回路串频敏变阻器启动控制线路。§2-5三相异步电动机的转速控制 §2-6三相异步电动机的制动控制 反接制动控制线路、能耗制动控制线路。§2-7 直流电动机控制

启动控制、正反转控制、调速控制、制动控制。§2-8 电动机控制的保护环节

短路保护、过载保护、过电流保护、零压与欠压保护、弱磁保护。

要求：掌握电动机的启动控制、正反转控制、调速控制、制动控制包括基本线路、工作原理；掌握电动机常用的保护环节如短路保护、过载保护、过电流保护、零压与欠压保护、弱磁保护等。

本章重点：电动机的启动控制、正反转控制、制动控制基本线路；电动机控制的保护环节。

本章难点：电动机的启动控制、正反转控制、制动控制基本线路的组成、原理。

建议：强调一般工程方法的典型应用，结合工程实例突出概念。第三章

常用机床的电气控制(讲课4学时)§3-1 电气控制线路分析基础

电气控制线路分析的内容、电气原理图阅读分析的方法与步骤。§3-2 普通车床的电气控制

主要结构、运动形式、电力拖动形式、控制要求、主电路分析、控制电路分析、辅助电路分析。

§3-3磨床的电气控制

主要结构、运动形式、电力拖动形式、控制要求、主电路分析、控制电路分析、辅助电路分析、联锁与保护环节分析。

§3-4 摇臂钻床的电气控制

主要结构、运动形式、电力拖动形式、控制要求、主电路分析、控制电路分析、辅助电路分析。

§3-5 铣床的电气控制

主要结构、运动形式、电力拖动形式、控制要求、主电路分析、控制电路分析、辅助电路分析、联锁与保护环节分析。§3-6 镗床的电气控制

主要结构、运动形式、电力拖动形式、控制要求、主电路分析、控制电路分析、辅助电路分析、联锁与保护环节分析。

§3-7 组合机床的电气控制

组合机床控制电路的基本环节、通用部件参考控制电路、组合机床控制电路举例。学习要求：掌握常用机床电气控制线路的工作原理，掌握传统继电器、接触器控制线路的一般分析方法。

本章重点：传统继电器、接触器控制线路的一般分析方法。本章难点：组合机床电气控制。

建议：教学过程中，结合实际和实例进行讲授，通过典型线路分析来理解一般方法。思考题：

1、电气控制系统分析的任务。

2、电气原理图分析的步骤。

第四章

继电-接触器控制系统设计（讲课2学时）§5-1 电气控制设计的一般原则、基本内容和设计程序

电气控制设计的一般原则、电气控制设计的基本任务和内容、电气控制设计的一般程序。§5-2 电力拖动方案确定原则和电动机的选择 电力拖动方案确定原则、拖动电动机的选择。§5-3电气控制电路的设计

分析设计法（经验设计法）、逻辑设计法。§5-4 常用控制电器的选择

接触器的选择、继电器的选择、熔断器的选择、自动开关的选择、控制变压器的选择 §5-5 电气控制工艺设计

电气设备总体布置设计、元件布置图的设计与绘制、电器部件接线图的绘制、电力装备的施工。

学习要求：掌握继电接触式控制系统的分析设计法和逻辑设计法，了解电气控制工艺设计。

本章重点：继电接触式控制系统的分析设计法和逻辑设计法。本章难点：继电接触式控制系统的分析设计法和逻辑设计法。

建议：结合生产实际和现场进行教学，使学生真正了解各种电气控制设备的作用、结构、控制方式等，通过典型例题来理解方法和思路，突出概念。

思考题：

1、电气控制设计应遵循的原则。

2、在电力拖动中拖动电动机的选用包含哪些内容。第五章

电机放大机自动调速系统（讲课4学时）§6-1 电机放大机 电机放大机工作原理、结构特点、工作特性。§6-2 转速负反馈自动调速系统

AG-G-M开环系统、AG-G-M转速负反馈自动调速系统。§6-3 电压负反馈和电流正反馈自动调速系统

电压负反馈自动调速系统、电流正反馈、电压负反馈及电流正反馈自动调速系统。§6-4 稳定环节

阻容稳定环节、稳定变压器、桥形稳定环节。§6-5具有电流截止负反馈环节的自动调速系统

电流截止负反馈环节的工作原理、电流截止负反馈导通后的静特性、电流截止负反馈对系统过渡过程中主回路电流的影响。

学习要求：了解电机放大机工作原理、结构特点、工作特性，了解电机放大机自动调速系统的类型、特点，掌握电压负反馈及电流正反馈自动调速系统、具有电流截止负反馈环节的自动调速系统的工作原理、性能分析。

重点：电压负反馈及电流正反馈自动调速系统、具有电流截止负反馈环节的自动调速系统。

难点：电压负反馈及电流正反馈自动调速系统、具有电流截止负反馈环节的自动调速系统。

建议：结合实际和实例进行教学，通过典型例题来理解概念。

第三篇：电气控制技术复习总结

定子绕组串电阻启动控制线路

Y-Δ降压启动控制线路

定子串自耦变压器降压启动控制线路

时间继电器控制的顺序起动电路

正反转自动循环控制线路

按时间原则控制的单向能耗制动控制线路

电动机单向运行反接制动控制线路

电动机可逆运行反接制动控制线路

顺序启动、同时停止控制线路

顺序启动、顺序停止控制线路

第三章电气控制线路设计基础

1.控制设备的设计步骤:初步设计；技术设计；产品设计。

2.电气控制线路设计的原则：最大限度限度生产机械对电气控制要求。满足要求前提下，设计方案力求简单、经济。保证电气控制线路工作可靠性。保证线路工作的安全性。应力求使操作、维护、检修方便。

3.电气控制线路的设计方法通常有两种：一般设计法；逻辑设计法。

第四章可编程控制器的组成与工作原理

1.PLC的特点:使用灵活、通用性强;编程简单、易于掌握;可靠性高、能适应各种工业环境;接口简单、维护方便

2.PLC的硬件:CPU存储器输入/输出接口电路电源

3.输入继电器只能由外部信号驱动，不能由内部指令驱动；输出继电器只能由程序内部指令驱动；辅助继电器只能由PLC内各软元件的触点驱动，不能直接驱动外部负载.4.可编程控制器的编程语言：梯形图、指令表和状态转移图

5.PLC的输出方式通常有继电器方式、晶体管方式和晶闸管方式3种方式。6.PLC的运行周期一般可分为输入采样、程序执行和输出刷新3个阶段。7.一个继电接触器控制系统必然包括3个部分：输入部分、逻辑电路部分和输出部分。

第八章可编程控制器控制系统的设计与应用 1.PLC应用系统设计的原则：

（1）系统应最大限度地满足被控设备或生产过程的控制要求。

（2）在满足控制要求的前提下，应力求使系统简单、经济，操作方便。（3）保证控制系统工作安全可靠。

（4）考虑到生产发展和生产工艺改进，在确定PLC容量时，应适当留有裕量，使系统有扩展余地。

2.电动机正反转控制系统设计

PLC输入、输出端子接线图

3.两台电动机顺序启动控制系统设计

4.绕线转子电动机转子串电阻启动控制系统设计

5.两级传送带的PLC控制

第四篇：电气控制技术基础教学大纲

《电气控制技术基础》教学大纲

一、课程性质

专业核心课

二、课程的目的和任务

通过本课程的教学（讲课、实验和大量实例分析），使学生了解一些常用的低压电器和可编程控制器的基本原理和基础知识，掌握常用电气控制线路的设计方法以及可编程控制器的系统设计﹑编程方法和技巧，为进一步学习和工程应用打下坚实的基础。

三、课程的基本要求

1、要求掌握的内容

（1）电磁式控制电器的工作原理

电磁式控制电器的组成

电弧产生原因、危害及防护措施及吸力特性、反力特性和剩磁特性及其相互配合输入输出特性（2）常用电气控制技术

常用电气控制电路绘制原则

常用电气控制电路设计方法

电动机起动控制 电动机正反转控制

电动机制动控制

电动机循序控制和顺序控制（3）可编程控制器的基本工作原理 可编程序控制器的定义 可编程控制器基本工作原理（4）可编程控制器（PLC）的编程

梯形图编程语言

可编程控制器的内存组织

可编程序控制器的编程指令和编程方法

2、正确理解的内容

有触点电器元件的工作原理

典型控制电路的分析、设计 可编程序控制器的工作原理 可编程序控制器的内存组织

可编程序控制器机器扫描周期和工作方式

可编程序控制器控制系统的分析、设计与实现

3、一般了解的内容

常用电器元件的图形文字符号定义、使用领域、使用方法等；可编程序控制、与传统控制线路的比较；S7-200可编程序控制器的结构、配置等；可编程序控制器的通信与网络

四、学时安排

总 学 时：96学时

讲课学时：50学时

实验学时：46学时

五、教学内容及章节课时安排 第一章 常用低压电器（10学时）1.1电器的基本知识 1.2接触器

1.3继电器 1.4开关电器 1.5熔断器 1.6主令电器

第二章 电气控制线路基础（8学时）

2.1电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则 2.2三相鼠笼式异步电动机的基本控制线路 2.3三相鼠笼式异步电动机降压启动控制线路

2.4三相鼠笼式异步电动机制动控制线路 2.5电气控制线路的简单设计方法 第三章 可编程序控制器概述（36学时）

3.1 PLC的产生和定义 3.2 PLC的特点 3.3 PLC的应用和发展 3.4 PLC的分类 3.5 PLC的系统组成

3.6 PLC与继电器控制系统的区别 3.7 PLC的工作原理

3.8 PLC的编程语言和程序结构 第四章 S7－200系列PLC的硬件系统及内部资源（4学时）4.1 概述 4.2 S7－200系列PLC的硬件系统 4.2 S7－200系列PLC的内部资源及寻址方式 第五章 PLC的基本指令及程序设计（20学时）5.1 PLC的基本逻辑指令 5.2 PLC编程简单设计方法

第六章 PLC的网络通信技术及应用（10学时）6.1 通信网络的基础知识

6.2 S7－200的通信与网络 第七章 综合设计（8学时）

7.1 设计步骤及内容 7.2 综合设计实例

六、教学建议

本课程具有理论性和实践性都很强的特点。因此在教学中应重视每种仪器仪表结构与工作原理的讲解。在此基础上，学生比较容易掌握其使用方法。但又不可太偏重于纯理论推导。建议教学中多采用实物、挂图、课堂演示等直观教学手段，增强学生感性认识，提高学生学习本课程的兴趣。

七、考核与评价

（一）目的与功能

通过实施不同方式的考核评价，让学生明确学校的培养目标、培养方式，明确自己的专业成长方向和素质结构等，从而自觉地去规划自己的学习生涯并付诸努力；将学校的要求内化为自觉行为，积极主动地学习训练，加快掌握技能。

（二）原则

科学的评价内容和策略，有利于引导学生进行自我反思，使学生正确认识和完善自我，培养自我教育、自我管理的意识和能力，为将来就业打好基础。

（三）方法建议

总评成绩按以下要素综合考评：平时成绩及学习表现中考试成绩20%，期末考试成绩40%，实习实训成绩

10%，期30%。

第五篇：常用电气控制技术教学大纲

《常用电气控制技术》教学大纲

Common electric control technique 编写人：李鸿儒

徐

林

一、课程性质

专业平台课

二、适用专业

自动化

测控

电气传动

机械等

三、课程的目的和任务

通过本课程的教学（讲课、实验和大量实例分析），使学生了解一些常用的低压电器和可编程控制器的基本原理和基础知识，掌握常用电气控制线路的设计方法以及可编程控制器的系统设计﹑编程方法和技巧，为进一步学习和工程应用打下坚实的基础。

四、课程的基本要求

1、要求掌握的内容

（1）电磁式控制电器的工作原理

电磁式控制电器的组成

电弧产生原因、危害及防护措施

吸力特性、反力特性和剩磁特性及其相互配合 输入输出特性（2）常用电气控制技术

常用电气控制电路绘制原则 常用电气控制电路设计方法 电动机起动控制 电动机正反转控制 电动机制动控制

电动机循序控制和顺序控制（3）可编程控制器的基本工作原理

可编程序控制器的定义 可编程控制器基本工作原理

1（4）可编程控制器（PLC）的编程

梯形图编程语言 可编程控制器的内存组织

可编程序控制器的编程指令和编程方法

2、正确理解的内容

有触点电器元件的工作原理 典型控制电路的分析、设计 可编程序控制器的工作原理 可编程序控制器的内存组织

可编程序控制器机器扫描周期和工作方式 可编程序控制器控制系统的分析、设计与实现

3、一般了解的内容

常用电器元件的图形文字符号定义、使用领域、使用方法等；可编程序控制、与传统控制线路的比较；S7-200可编程序控制器的结构、配置等；可编程序控制器的通信与网络

五、先修课程

模拟电子技术，数字电子技术，微型机原理及应用，电机原理及电机拖动

六、学时安排

总 学 时：40学时

讲课学时：20学时

实验学时：20学时

七、教学内容

第一章 常用低压电器（4学时）

1.1电器的基本知识 1.2接触器 1.3继电器 1.4开关电器 1.5熔断器 1.6主令电器

第二章 电气控制线路基础（4学时）

2.1电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则 2.2三相鼠笼式异步电动机的基本控制线路 2.3三相鼠笼式异步电动机降压启动控制线路 2.4三相鼠笼式异步电动机制动控制线路 2.5电气控制线路的简单设计方法 第三章 可编程序控制器概述（2学时）

3.1 PLC的产生和定义 3.2 PLC的特点 3.3 PLC的应用和发展 3.4 PLC的分类 3.5 PLC的系统组成

3.6 PLC与继电器控制系统的区别 3.7 PLC的工作原理

3.8 PLC的编程语言和程序结构

第四章 S7－200系列PLC的硬件系统及内部资源（2学时）

4.1 概述

4.2 S7－200系列PLC的硬件系统

4.2 S7－200系列PLC的内部资源及寻址方式 第五章 PLC的基本指令及程序设计（4学时）

5.1 PLC的基本逻辑指令 5.2 PLC编程简单设计方法

第八章 PLC的网络通信技术及应用（2学时）

8.1 通信网络的基础知识 8.2 S7－200的通信与网络 第九章 综合设计（2学时）

9.1 设计步骤及内容 9.2 综合设计实例

八、实验内容及要求

1、实验内容

可编程序控制器实验部分（20学时）编程软件的使用（2学时）验证性实验（8学时）

主要内容：基本逻辑指令实验（2学时）

定时器和计数器指令实验（2学时）

模拟量控制实验（4学时）综合性实验（10学时）

主要内容：顺序控制实验（1学时）

小车自动选向、定位控制实验（1学时）交通信号灯控制实验（2学时）混料罐控制实验（1学时）传输线控制实验（1学时）简易电梯控制实验（4学时）

2、实验平台

PLC实验部分采用沈飞电子与东北大学共同研制的“电工电子实验室PLC实验平台”

3、主要设备

SIEMENS S7－200 PLC及配套实验设备

4、实验要求

详见相关实验指导书

九、教材及参考书

1、教材（暂定）

现代电气控制及PLC应用技术.王永华主编.北京航空航天大学出版社

2、参考书

可编程序控制器原理及应用.吴中俊 黄永红主编.机械工业出版社 电器与PLC控制技术.张万忠 刘明芹主编.化学工业出版社