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绪论1

第一章 常用低压电器的基本原理5

1.1 概述5

1.1.1 常用低压电器的分类5

1.1.1.1 按用途分类5

1.1.1.2 按电气传动控制系统常用低压电器分类5

1.1.2 我国低压电器的发展概况6

1.1.3 国内外低压电器的发展趋势7

1.1.3.1 相关新技术的发展与应用7

1.1.3.2 我国主要低压电器产品总体发展方向9

1.2.1 电器的触头和电弧10

1.2.1.1 电器的触头系统10

1.2 常用低压电器的基本问题10

1.2.1.2 电弧的产生及灭弧方法12

1.2.2 电磁机构16

1.2.2.1 电磁机构的结构形式16

1.2.2.2 电磁机构的工作原理16

1.2.3 低压电器的主要技术性能指标和参数20

1.2.3.1 开关电器和控制电器20

1.2.3.2 有关低压电器的主要技术性能、参数的概念21

1.2.4 电气控制技术中常用的图形、文字符号30

第二章 常用低压电器38

2.1 隔离器、刀开关39

2.1.1 开起式刀开关40

2.1.4 熔断器式隔离器41

2.1.5 隔离器、刀开关的选用原则41

2.1.3 开起式负荷开关41

2.1.2 封闭式负荷开关41

2.2 低压断路器43

2.2.1 低压断路器结构和工作原理44

2.2.2 常用典型低压断路器简介46

2.2.2.1 万能框架式断路器46

2.2.2.2 塑料外壳式断路器47

2.2.2.3 模数化小型断路器50

2.2.2.4 剩余电流动作(漏电)保护装置52

2.2.2.5 智能化断路器55

2.2.3 低压断路器、漏电断路器的选用原则60

2.2.3.1 低压断路器的选用60

2.2.3.2 漏电断路器的选用61

2.2.4.1 系统符号说明62

2.2.4 关于系统接地型式的说明62

2.2.4.2 各种接地型式的系统63

2.3 接触器64

2.3.1 接触器的结构及工作原理64

2.3.2 常用典型交流接触器简介65

2.3.2.1 空气电磁式交流接触器65

2.3.2.2 机械联锁(可逆)交流接触器70

2.3.2.3 切换电容器接触器70

2.3.2.4 真空交流接触器71

2.3.2.5 直流接触器72

2.3.2.6 智能化接触器75

2.3.3 接触器的主要特性和参数75

2.3.4 接触器的选用原则76

2.3.5 接触器常见故障分析77

2.4 热继电器78

2.4.1 热继电器的工作原理78

2.4.2 常用热继电器产品简介80

2.4.3 三相异步电动机断相运动分析81

2.4.4 热继电器的选用84

2.5 熔断器86

2.5.1 熔断器的结构及工作原理87

2.5.1.1 熔断器的结构及熔断体的特性87

2.5.1.2 熔断器的工作原理及技术参数88

2.5.2 熔断器的使用类别和分类90

2.5.3 常用典型熔断器简介91

2.5.3.1 插入式熔断器91

2.5.3.2 螺旋式熔断器91

2.5.3.3 有填料高分断能力熔断器92

2.5.3.4 半导体器件保护熔断器93

2.5.3.5 自复熔断器94

2.5.4 熔断器的选用95

2.5.4.1 选用的一般原则95

2.5.4.2 熔断体额定电流的确定95

2.6 继电器98

2.6.1 继电器的结构原理98

2.6.2 常用典型继电器简介100

2.6.2.1 电磁式继电器100

2.6.2.2 通用直流电磁继电器100

2.6.2.3 小型电磁继电器101

2.6.2.4 时间继电器102

2.6.2.5 温度继电器106

2.6.2.6 固态继电器107

2.6.3 可编程通用逻辑控制继电器108

2.6.3.2 可编程通用逻辑控制继电器的内部功能简介109

2.6.3.1 可编程通用逻辑控制继电器(模块)的特点109

2.6.4 继电器的选用112

2.7 主令电器113

2.7.1 控制按钮113

2.7.2 行程开关114

2.7.3 接近开关114

2.7.4 转换开关116

2.7.5 主令控制器119

2.7.6 指示灯120

2.7.7 主令电器的一般选用原则120

2.8 电磁执行机构120

2.8.1 电磁铁120

2.8.2 电磁阀121

2.8.3 电磁制动器122

2.9.1 接线座与接插件123

2.9 电气安装附件123

2.9.2 安装附件124

第三章 电气控制的基本原理126

3.1 电气控制的逻辑函数127

3.1.1 电气控制逻辑函数的定义127

3.1.2 三种基本逻辑运算(与、或、非)128

3.1.2.1 逻辑“与”--触头串联128

3.1.2.2 逻辑“或”--触头并联128

3.1.2.3 逻辑“非”--动断触头129

3.2 三相异步电动机的基本控制环节129

3.2.1 起停、自锁环节和点动控制129

3.2.2 可逆控制与互锁环节131

3.2.3 联锁控制与互锁控制132

3.2.5 自锁、互锁和联锁的逻辑关系133

3.2.4 多地点控制133

3.3 三相交流电动机的起动控制134

3.3.1 星--三角形降压起动控制线路134

3.3.2 自耦变压器降压起动控制线路135

3.3.3 三相绕线转子异步电动机的起动控制136

3.3.3.1 转子回路串接电阻起动控制线路136

3.3.3.2 转子回路串频敏变阻器起动控制线路138

3.3.4 固态降压起动器139

3.3.4.1 固态降压起动器的工作原理139

3.3.4.2 软起动控制器的工作特性139

3.3.4.3 固态降压起动器的应用140

3.3.4.4 软起动器的发展现状141

3.4 三相异步电动机的制动控制142

3.4.1 反接制动控制142

3.4.2 能耗制动控制143

3.4.2.1 单向能耗制动控制线路144

3.5 三相异步电动机的转速控制145

3.5.1 变压调速145

3.5.2 转子串电阻调速145

3.5.3 电磁转差离合器调速145

3.5.4 变极调速145

3.5.5 串级调速147

3.5.6 变频调速148

3.5.6.1 异步电动机在变频调速时的机械特性150

3.5.6.2 负载的转矩特性151

3.5.6.3 变频器的基本结构原理152

3.5.6.4 变频器的主要控制功能156

3.5.6.5 通用变频器简介158

3.6 电气控制系统的控制与保护环节159

3.6.1 电流型保护160

3.6.1.1 短路保护160

3.6.1.2 过电流保护161

3.6.1.3 过载保护161

3.6.1.4 断相保护162

3.6.2 电压型保护163

3.6.2.1 失压保护163

3.6.2.2 欠电压保护164

3.6.2.3 过电压保护164

3.6.3 位置控制与保护164

3.6.4 温度、压力、流量、转速等物理量的控制与保护165

3.7 电气控制线路分析基础166

3.7.1 电气控制的基本控制方法166

3.7.1.1 电气控制系统的一般功能原理167

3.7.1.2 PID控制168

3.7.2 电气控制线路分析的内容171

3.7.3 电气原理图阅读分析的方法与步骤172

第四章 电气控制系统设计177

4.1 电气控制设计基础177

4.1.1 电气控制系统设计的基本方法177

4.1.1.1 电气控制系统设计的基本任务与内容178

4.1.1.2 电气设计的技术条件178

4.1.1.3 电气控制设计的一般原则179

4.1.1.4 电气控制设计的一般程序179

4.1.1.5 电气控制原理图设计的基本步骤与方法180

4.1.1.6 电气控制设计的若干规则180

4.1.2 电气设计中应注意的问题184

4.2.2 调速性能186

4.2 电气传动形式的选择186

4.2.1 电气传动方式186

4.2.3 典型生产机械的工艺要求及电气传动系统方案选择187

4.2.3.1 风机和泵类机械187

4.2.3.2 提升机械类188

4.2.3.3 球磨机和滚筒磨类188

4.2.3.4 张力控制类机械188

4.2.3.5 多分部(单元)速度协调类189

4.2.3.6 宽调速类189

4.2.3.7 快速正反转类189

4.3 电气控制线路的设计方法189

4.3.1 电气控制经验设计法189

4.3.1.1 通用变频器外部电气控制线路设计190

4.3.1.2 设备运转模式控制192

4.3.1.3 高层建筑消防水泵控制系统193

4.3.2 电气控制线路的逻辑分析设计方法195

4.3.2.1 继电器-接触器控制线路的逻辑函数195

4.3.2.2 举例197

4.4 电气控制工艺设计基础201

4.4.1 电气设备总体配置设计201

4.4.1.1 组件的划分201

4.4.1.2 电气控制设备各部分及组件之间的接线方式202

4.4.2 电器元件布置图的设计与绘制202

4.4.3 电器部件接线图的绘制202

4.4.4 电气柜、箱及非标准零件图的设计203

4.4.5 各类元器件及材料清单的汇总203

4.4.6 编写设计说明书203

4.4.7.1 设计任务书204

4.4.7 设计示例204

4.4.7.2 设计过程205

4.5 电气控制线路CAD辅助设计210

4.5.1 Protel99简介213

4.5.2 Protel99的功能特点214

4.5.3 Protel99在电器控制线路中的应用216

4.5.3.1 进入Protel99216

4.5.3.2 用Protel99绘制电器控制线路图220

第五章 可通信低压开关电器与现场总线222

5.1 概述222

5.2.2 通信方式223

5.2.3 数据通信网络结构223

5.2.1 网络控制的内容223

5.2 低压电器数据通信的特点和技术基础223

5.2.4 低压电器数据通信的特点224

5.2.5 低压电器数据通信规约224

5.3 现场总线基础225

5.3.1 现场总线控制系统的结构、特点225

5.3.2 现场总线控制系统的基本概念227

5.4 现场总线PROFIBUS228

5.4.1 PROFIBUS的结构229

5.4.2 PROFIBUS在工厂自动化系统中的位置229

5.4.3 PROFIBUS控制系统组成230

5.5 可通信低压开关电器简介230

5.5.1 可通信低压断路器230

5.5.2 AS--I网络及其电器元件232

参考文献234