第一篇：電氣控制技術教案1(電氣專業)(電氣控制技術)
電氣控制技術教案 目錄
正式上課前要說明的幾個問題
1、自我介紹，點名
2、紀律要求
課堂紀律：不影響其他人（老師教學及其他同學學習）即可
考勤制度：一次無故缺課者即取消考試資格（除非點名前已交上帶有主管學生工作書記簽字的請假條，但注意：① 5次請假=1 次無故缺課；② 病假有醫生開具診斷書或假條的可酌情放寬）
3、課程介紹
課程概況：講授電氣設備（主要是電動機）的控制方法
課程特點：簡單+重要（少有的實用技術型課程、學位必修課）學習方法：睡好覺吃飽飯+課上認真聽講+課后及時復習
教材問題：可買可借，書名帶“電氣控制”或“常用電器”字樣即可 課時安排：30學時授課+10學時實驗 答疑安排：事先預約
與其他課程關系：專業課！主要內容：
?手動控制?電氣控制?繼電接觸控制
?PLC控制等其他高級控制方式??常用低壓電器?電氣控制技術（繼電接觸控制）?基本電氣控制線路
?電氣控制線路設計?第1章 常用低壓電器（區別一下“電器”與“電氣”）1．1 電器的作用與分類
一、電器的作用
1、電器是廣義的電氣設備，可大可小，可簡單可復雜。
2、工業意義上的控制電器：指能根據特定的信號和要求，自動或手動地接通或斷開電路，斷續或連續的改變電路參數，實現對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測、變換和調節用的電氣設備。（可以簡單理解為能分、合電路的就是電器）
二、電器的分類
1、按工作電壓等級 按控制對象 具體器件 ?高壓電器??低壓配電電器????接觸器??????繼電器 ????低壓電器??斷路器?低壓控制電器????行程開關???熔斷器????????主令電器??
2、也可按動作方式（手自動）、使用場合等分類。
1．2低壓電器的電磁機構及執行機構
從結構上，電器一般具有兩個基本組成部分，即
?感測部分???一般為電磁機構（各自功能說一下，以接觸器為例講??滅弧裝置?執行部分???觸點（頭）解一下）
圖1-1 1．2．1 電磁機構
一、作用 將電磁能轉換成機械能，帶動觸點動作，使之閉合或斷開。（吸引）線圈???鐵心?靜鐵心????
二、組成??銜鐵?動鐵心?
?磁路?鐵軛???空氣隙???
三、分類
?銜鐵繞棱角轉動?
1、按銜鐵的運動方式?銜鐵繞軸轉動
?銜鐵直線運動??U型
2、按磁系統（鐵心）形狀?
E型?
3、按線圈連接方式??并聯（電壓）線圈?串聯（電流）線圈
4、按線圈電流種類??直流線圈?交流線圈
四、工作原理（吸力與反力的配合）
（一）吸力特性
1、概述
（1）吸力特性定義：電磁機構的電磁吸力F（線圈電流I）與氣隙?的關系曲線。（2）電磁吸力大小近似公式為：F?4?10BS
52B為氣隙磁感應強度/磁通密度 一般的有B?? SS為決定電磁吸力的（鐵心）銜鐵端面面積 S一般變化不大 所以有F?B2??2
（3）吸力特性隨線圈勵磁電流種類、線圈聯結方式的不同而有所差異。
2、直流并聯線圈電磁機構的吸力特性
（1）在直流電路中線圈主要呈現電阻特性，因為外加電壓和線圈電阻不變，則根據歐姆定律I=U/R知流過線圈的電流大小不變為常數，與氣隙大小無關。（2）根據磁路歐姆定律??IN（IN為磁動勢/安匝數，Rm為磁阻），因為I為Rm22常數且Rm??，則有F?B???11，表明電磁吸力大小與氣隙的?22Rm?平方成反比，在銜鐵閉合前后變化很大。
3、交流并聯線圈電磁機構的吸力特性
（1）在交流電路中線圈主要呈現電感特性，則有U(?E)?4.44f?N(由相關電路知識知，實際?上應為?m)，進而??U，在電源頻率f、匝數N、電
4.44fN源電壓U為常數時，?為常數，所以F亦為常數，與氣隙大小?無關。實際上考慮到漏磁的作用，F隨?的減小略有增加，但一般可認為F大小在銜鐵閉合前后變化不大。（2）根據磁路歐姆定律??IN，在?、N為常數情況下，且Rm??，所以IRm與?呈線性關系，表明線圈電流大小在銜鐵閉合前后變化很大。
注意：對于可靠性要求高或頻繁動作的控制系統要選用哪種電磁機構？why?(對于一般U形交流電磁機構，在線圈通電而銜鐵尚未吸合瞬間，電流將達到吸合后額定電流的5-6倍，E形交流電磁機構將達到10-15倍。如果銜鐵卡住不能吸合或則頻繁動作，就可能燒毀線圈。)
（二）反力特性
1、定義：電磁機構轉動部分的靜阻力f與氣隙?的關系曲線。
2、阻力f大小與作用彈簧、摩擦阻力及銜鐵質量有關。
3、反力特性曲線（觸點接觸前后兩種情況）
（三）吸力特性與反力特性的配合
1、為使吸合過程中銜鐵能正常閉合，吸力在各個位置上必須大于反力，就要保證吸力特性高與反力特性。
2、吸力不能過大，否則會影響電器的機械壽命，也不能過小，否則會影響動作時間。實際中常常通過調整反力彈簧或觸點初壓力以改變反力特性，使之與吸合特性良好配合。
（四）短路環（分磁環）問題
1、對于交流電磁機構，u?umsin?t---???msin?t---B?Bmsin?t---2F?2?105BmS(1?cos2?t)?F0(1?cos2?t)，如圖所示，吸力一會兒大于反力一會兒又小于反力，導致銜鐵時而吸合時而打開，產生強烈振動與噪聲，甚至使鐵心松散。*反力特性就是F0---平均吸力，與氣隙的關系曲線。
2、在鐵心端面上安裝一個銅制的分磁環（或稱短路環），即可解決該問題。Why?（電磁機構的交變磁通穿過短路環所包圍的截面---一般為總截面的2/3，在環中產渦流，根據電磁感應定律，此渦流產生的磁通在相位上落后于未被短路環包圍的截面中的磁通，這兩個有相位差的磁通分別產生電磁吸力，其合力始終大于反力，從而使銜鐵的振動現象消失。）
1．2．2 執行機構
執行機構一般由觸點和滅弧裝置（在電流較大情況下需具有）組成。
一、觸點
（一）作用 用來接通或斷開被控制的電路。
?靜觸點?
（二）組成?動觸點(一般都是銅制的)?壓力彈簧?
（三）分類
1、按所控制電路分為??主觸頭?輔助觸頭
2、按原始狀態分為??常開（動合）觸頭?常閉（動斷）觸頭
3、按結構形式分為??橋型觸點?指型觸點?點接觸?
4、按接觸形式分為?線接觸
?面接觸?（分別適用于小、中、大容量，線接觸型還有兩個優點。what？觸點在通斷過程中是滾動接觸，1、可以將觸點表面的氧化膜自動清除；
2、長期工作位置不被灼燒。）
（四）初壓力、終壓力及超行程
二、滅弧裝置
（一）電弧的產生
1、產生條件：觸點切斷電路時，電路中電壓超過10-12V并且電流超過80-100mA。
撞擊電離??
2、產生機理: first強電場+second高溫---熱電子發射?氣體放電---形成電弧
?熱游離?同時還進行消電離---電弧消滅
3、電弧的危害：燒毀觸頭；電路切斷時間延長；弧光短路；引起火災。
4、滅弧原則：降低電場強度（電弧兩端電壓）+降低電弧溫度---使消電離加強
?滅弧罩???交、直流滅弧均可用??磁吹式滅弧裝置???用于直流滅弧
（二）常用的滅弧裝置?
?滅弧柵???用于交流滅弧?多斷點滅弧???用于交流滅弧?* 交、直流兩種電弧不一樣，交流電弧有過零點，容易滅掉
1．3 接觸器
一、作用 是用來頻繁接通和切斷電動機或其它負載主電路的一種自動切換電器。
?電磁機構?
二、組成?觸點系統（典型的電磁式電器）
?滅弧裝置?
三、分類
?直流接觸器
1、按主觸頭通過電流種類分為?（講一下二者電磁機構上的區別）
交流接觸器??單極?
2、按主觸頭極數（對數）分為?雙極
?多極?直流接觸器一般為單極或雙極，交流接觸器為三極（大多）以上。***2324413輔助觸點213143KM142232輔助觸點44135246主觸點絕緣連桿135A124主觸點6A2線圈反力彈簧鐵心線圈A2線圈A1KM135KM13213143KM246主觸點A1A214223244輔助觸點(a)接觸器示意圖交流接觸器的結構示意圖及圖形符號
(b)接觸器圖形符號
四、主要技術數據
1、額定電壓、額定電流（指主觸頭上，如何選擇見3.8，下同。輔助觸頭？一般都是5A標準）
2、線圈的額定電壓（不是接觸器的額定電壓）
3、額定操作頻率（指每小時接通次數，一般為150-1500次/h）
4、電壽命和機械壽命（一般為50-100萬次/500-1000萬次h）
五、電氣符號
作業1：國產低壓電器產品型號辨識----附錄1 1.4 繼電器 1．4．1 概述
一、作用 是一種根據特定形式的輸入信號而動作的自動控制電器。
（與接觸器的區別：白領與藍領）
??承受機構感測部分??
二、組成??中間機構
??執行部分
三、分類
?電壓繼電器??電流繼電器??功率繼電器
1、按輸入量的物理性質分為?
?時間繼電器?溫度繼電器???速度繼電器?電磁式繼電器??感應式繼電器?
2、按動作原理分為?電動式繼電器
?電子式繼電器???熱繼電器?快速繼電器?
3、按動作時間分為?延時繼電器
?一般繼電器??有觸點繼電器
4、按執行環節作用原理分為?
無觸點繼電器?我們主要學習電磁式繼電器、時間繼電器、熱繼電器和速度繼電器，下面以電磁式繼電器為例學習繼電器的輸入-輸出特性及主要參數。
四、繼電器的輸入輸出特性及主要參數
1、輸入輸出特性（以欠電壓繼電器為例講解一下）
2、主要參數
（1）釋放值（x1）和吸合值（x2）（2）返回系數（k=x1/x2）
一般繼電器k要低0.1
從線圈上（失）電到銜鐵完全吸合（釋放）所需的時間，很短，0.0幾s!1．4．2 電磁式繼電器
一、組成??電磁機構?觸點系統與動作原理（與接觸器類似）
二、返回系數的調整
1、調節釋放彈簧松緊程度
（擰緊時，x1、x2、k均增大；反之均減小）
2、調整鐵心與銜鐵間非磁性墊片的厚薄
（增厚時，x1增大、x2不變、k增大；反之，x1減小、x2不變、k減小）
3、改變銜鐵吸合后的氣隙
（增大氣隙時，x1增大、x2不變、k增大；反之，x1減小、x2不變、k減小）
4、改變銜鐵打開后的氣隙
（增大氣隙時，x1不變、x2增大、k減小；反之，x1不變、x2減小、k增大）
三、幾種典型的電磁式繼電器
??過電流繼電器電流繼電器???欠電流繼電器???過電壓繼電器?電磁式繼電器?電壓繼電器?
?欠電壓繼電器??中間繼電器???
1、電壓、電流繼電器的功能（保護功能）
2、電壓、電流繼電器結構上的區別（主要是線圈不同）
3、中間繼電器功能（轉換控制信號）---結構上是電壓繼電器
4、電氣符號
1．4．3 時間繼電器
一、作用 感測部分獲得信號后執行部分要延遲一段時間才動作,使控制對象按預定時間動作的繼電器。
二、組成?
三、分類 ?感測部分?執行部分
?通電延時型
1、按延時方式分為?
斷電延時型??電磁阻尼式??空氣阻尼式?
2、按工作原理分為?電動式
?電子式???數字式
四、電氣符號
1．4．4 行程開關（限位開關）
一、作用 是一種根據生產機械運動的行程位置而動作的小電流開關電器。
?操作頭
二、組成?
觸頭系統?
三、分類 ?直動式?
1、按結構分為?滾動式
?微動式?
2、按觸頭能否自動復位分為?自動復位??非自動復位
四、電氣符號
1．4．5 速度繼電器（反接制動繼電器）
一、作用 是一種利用速度原則對電動機進行控制的自動控制電器。
?轉子?
二、組成?定子
?觸頭?15
三、工作原理（就是電磁感應）
四、電氣符號
1．4．6 熱繼電器
一、作用 是一種利用電流的熱效應原理來工作的保護電器，用于電動機的過載保護。（什么是電動機的過載？講一下）
二、組成??雙金屬片?發（加）熱元件?觸頭（加熱方式有直接、間接、復式三種）
三、工作原理
四、電氣符號
作業2：電動機起動過程中電流會很大，熱繼電器會不會動作？為什么？ 1．5 其它常用電器 1．5．1 低壓熔斷器
一、作用 是一種利用熔體的熔化作用而切斷電路的保護電器，用于電路的過負載保護和短路保護。
二、組成??熔斷體?支持件
RT型?有填料封閉管式?RM型?無填料封閉管式?
三、分類?螺旋式RL型
?快速式RS型???插入式RC型17
四、安秒特性（保護特性）：熔體通過的電流與熔化時間的關系
五、電氣符號
1．5．2 低壓隔離器
低壓隔離器 是一種在斷開位置能符合規定的隔離功能要求的機械開關電器。
隔離開關 是指在斷開位置能滿足隔離器隔離要求的開關。
刀開關
1．5．3 低壓斷路器(空氣開關)
一、作用 能夠不頻繁接通、斷開負載電路，并具有故障自動跳閘功能的低壓電器。
?觸頭?滅弧裝置?
二、組成?脫扣機構
?操作機構?
三、分類??萬能式???用于大容量線路?塑料外殼式
四、工作原理
五、電氣符號
1．5．4 主令電器
（1）控制按鈕（結構、原理、自復式與非自復式、顏色）
（2）萬能轉換開關與主令控制器（均是多擋式、控制多回路的主令電器）
通斷圖與通斷表
作業3：第一章課后題 第2章 基本電氣控制線路（1）電氣控制系統 是由許多電氣元件按照一定的要求連接而成，實現對某種設備的電氣自動控制。
?手動控制?（2）電氣控制?繼電接觸控制
?計算機控制?* 未作特殊說明的情況下電氣控制系統即指繼電接觸控制系統 2．1 電氣控制線路的繪制及國家標準
2．1．1常用電氣圖形及文字符號的國家標準
（1）電氣控制系統圖的由來 為便于對電氣控制系統進行設計、研究分析、安裝調試、使用和維護，需將系統中各元件及其相互連接關系用統一規定的符號以圖的形式表示出來，這種圖就是電氣控制系統圖。（2）電氣控制系統圖的分類??電氣安裝圖?電氣原理圖(我們主要學習原理圖)電氣安裝圖 按照電器實際位置和實際接線線路繪制而成，便于安裝。電氣原理圖 根據電氣設備的工作原理繪制而成，便于研究和分析電路的工作原理。* 無論哪種圖都須按照國家規定的標準（包括符號、繪制原則）繪制。* 常用電器符號見表2.1及附錄二 2．1．2電氣原理圖的繪制原則
（1）根據簡單清晰的原則，采用電氣元件展開形式繪制。
包括所有電氣元件的導電部件和接線端點，但并不按照電器元件的實際位置來繪制，也不反映電氣元件的大小。（2）原理圖分為電源電路、主電路、控制電路。（耗能元件在下，觸點在上）（3）電器觸點按沒有通電和外力作用時的開閉狀態畫出。
（4）同一電器元件的各個部件可以不畫在一起，但必須采用統一文字符號標明。（5）原理圖中有直接電聯系的交叉導線連接點用實心圓點表示；無直接電聯系的交叉點則不畫圓點；可拆卸或測試點用空心圓點表示。
?上：用途欄?2．1．3圖面區域的劃分?中：線路圖
?下：索引表?圖區編號欄?2．1．4符號位置的索引
原理圖中接觸器、繼電器的線圈和觸點往往是分開的，為便于閱讀在接觸器、繼電器的線圈的下方畫出其觸點的索引表。2．2 基本電氣控制方法 注意：（1）以普通籠型三相異步電動機控制為例；（2）只講線路圖。2．2．1起保停控制
?起動?
一、控制功能?保持（自鎖/記憶功能）
?停止??短路保護?????通過熔斷器實現?配合實現
二、保護功能?過載保護?????通過熱繼電器與接觸器?失（零）壓保護?通過按鈕與接觸器配合實現?*也有欠壓保護功能
* 失壓保護：電動機正常工作時，如果因為電源電壓的消失而停轉，那么在電源電壓恢復時就可能自行起動而造成人身事故或機械設備損壞。為防止電壓恢復時電動機的自行起動或電氣元件的自行投入工作而設置的保護稱為失壓保護。
三、規律：電器控制的基本方法是通過按鈕發布命令信號；而由接觸器執行對電路的控制；繼電器則用以測量和反映控制過程中各個量的變化（如熱繼電器反映被控制對象的溫度變化），并在適當時候發出控制信號使接觸器實現對主電路的控制。2．2．2多地點控制
* 規律： 起動（停止）按鈕串（并）聯
2．2．3長動與點動控制（各種控制方式的優缺點、觸點競爭概念）
* 規律： 自鎖其作用就能長動，反之就能點動 2．2．4正反轉控制（兩種控制方式的應用場合）
* 規律： 互鎖 2．2．5順序控制
* 規律： 要求甲接觸器動作后乙接觸器才能動作，則須將甲接觸器的常開輔助觸點串在乙接觸器的線圈電路中（起動順序聯鎖）
要求乙接觸器線圈先斷電釋放后才能使甲接觸器線圈斷電釋放，則須將乙接觸器的常開輔助觸點并在甲接觸器的線圈電路中的停止按鈕上（停止順序聯鎖）
聯鎖控制規律：實現的基本方法是采用反映某一運動的聯鎖觸點控制另一運動的相應電器，從而達到聯鎖工作的要求。聯鎖控制的關鍵是正確選擇聯鎖觸點。參量控制規律: coming??
?起動??制動2．3 異步電動機的基本電氣控制電路?
?調速?轉向?25 2．3．1起動控制電路
?電源容量?
一、起動方式選擇依據?起停頻繁程度
?負載性質???用刀開關控制?直接（全壓）起動??用按鈕和接觸器控制??
二、起動方式分類? ?星角降壓起動??間接（降壓）起動自耦變壓器(起動補償器）降壓起動???定子串電抗器降壓起動???* 直接起動---控制簡單、起動力矩大，所以只要電源容量+起停頻繁程度許可，應盡量采用。但缺點是起動電流大，導致電網電壓下降。
降壓起動---在電源容量不允許情況下使用，雖然可以減小起動電流，但同時也減小了起動轉矩，僅適用于空載或輕載下起動。控制也較復雜。* 控制方式---時間原則控制
2．3．2制動控制電路（電動機從切除電源到停轉要有一個過程，需要一段時間）
?無要求?間?要求盡可能縮短停車時?
一、制動方式選擇依據---根據要求?要求精確定位
?回饋電能???工作安全原因27 ??反接制動??電氣制動?能耗制動?
二、制動方式分類? ?回饋制動???機械制動???電磁抱閘制動?* 反接制動、能耗制動:系統動能（反接制動中還有電能）均消耗在轉子的電阻上；回饋制動：系統動能轉換為電能并回饋給電網。
* 反接制動中為減小制動電流通常在電動機定子電路中串接反接制動電阻。* 各種制動方式的優缺點與適用場合。
* 控制方式---速度原則控制、時間原則控制
2．3．3調速控制電路
一、調速原理
1、轉速公式 n=(1-s)n0=(1-s)60f/p
2、△/YY與Y/YY變換
* 兩種變換均使定子磁極對數由2變為1，使速度由低速變為高速，但前者為恒功率調速，后者為恒轉矩調速。
二、雙速異步電動機調速控制電路
* 各種電路的特點與適用場合 2．3．4位置控制電路
* 控制方式---行程原則控制 * 極限位置保護
2．4 電氣控制線路的邏輯代數分析方法（自學）
1)電器（的線圈和觸點）---存在兩種物理狀態---可采用邏輯表示 2）三個規定：a、線圈得電為1 失電為0 b、觸點閉合為1 斷開為0 C、線圈和常開觸點的狀態用原理圖上相同字符表示，但常閉觸點的狀態用“非”形式表示 3）邏輯函數與真值表 在繼電接觸控制線路中
* 表示觸點狀態的邏輯變量---輸入邏輯變量
* 表示繼電器、接觸器（線圈）等受控元件狀態的邏輯變量---輸出邏輯變量 * 輸出邏輯變量的取值是隨各輸入邏輯變量取值變化而變化的，輸入、輸出邏輯變量的相關關系---邏輯函數或真值表 4)電路的邏輯表示（以起保停電路為例）
將電路表示為邏輯形式后就可以運用邏輯代數的知識進行分析研究，進而幫助
分析電路的工作或進行控制電路的設計。作業4：第二章課后題 第3章 電氣控制線路設計
3．1 電氣控制設計的基本要求、基本內容和設計程序（自學）3．2 電力拖動方案的確定
電力拖動方案是 指根據給定條件（如精度、工作效率、結構、運動部件的數量、運動要求、負載性質、調速要求以及投資額等）
?類型、數量、傳動方式確定 電動機?
控制要求（起動、運行、調速、轉向、制動）?3．3 電氣控制方案的確定
電氣控制方案: 實現電力拖動方案中對電動機的控制要求 3．3．1電氣控制方案的可靠性 * 電氣控制方案必須具有可靠性
* 設計時須注意三點：a、實事求是b、系統盡可能簡化c、利用可靠性設計方法 3．3．2電氣控制方案的確定（相當于確定硬件形式）
1）繼電接觸器控制系統---適用于工藝簡單、控制元件數目少、工作程序固定情況 2）可編程控制、微機控制---適用于工藝復雜、信號多、控制要求經常變動的情況 3）分散控制、集中控制（計算機聯網控制）---適用于大規模控制，如自動生產線 3．3．3控制方式的選擇（相當于確定軟件內容）（1）簡單控制---用基本的聯鎖控制規律即可實現
（2）自動化（復雜）控制---須采用按控制過程的變化參量進行控制的規律
參量控制規律:控制過程的變化參量很多，通過測量元件反映參量的變化，并將這一變化參量反饋回來作用與控制裝置，實現自動控制。參量控制的關鍵是正確選擇變化參量。
* 對于自動化程度要求較高的控制任務，只用簡單的連鎖控制規律已不能滿足要求，需要根據生產工藝對控制系統提出的不同要求，正確選擇如實反映控制過程中的變化參量，諸如時間、速度、行程、電流等來進行控制，以實現預期的要求。* 按控制過程的變化參量進行控制是一種具有普遍性的自動控制基本規律。* 電氣自動控制系統框圖
* 控制過程中的變化參量分類
?時間??速度過程變化參量?（從參量物理性質分）
?行程?電流?過程變化參量??直接過程變化參量?間接過程變化參量（從參量反應過程變化的角度分）
* 例：刀架的自動循環控制系統分析與設計（鉆孔加工過程自動化）
一、工藝要求 1）自動循環 2）無進給切削 3）快速停車
二、設計步驟（即經驗設計法/一般設計法設計步驟）1）設計主電路
2）設計控制電路的基本部分
3）設計控制電路的特殊部分（選擇控制參量、確定控制原則）4）設置必要的連鎖、保護環節 5）綜合審查與簡化設計線路 具體細化： 1）設計主電路
2）設計控制電路的基本部分
3）設計控制電路的特殊部分（選擇控制參量、確定控制原則）a、自動循環---行程控制原則
* 加行程開關檢測行程信號---直接過程變化參量
b、無進給切削---時間控制原則
* 加時間繼電器反映切削時間---間接過程變化參量
c、快速停車---采用反接制動，速度控制原則
* 加速度繼電器檢測速度信號---直接過程變化參量
4）設置必要的連鎖、保護環節 5）綜合審查與簡化設計線路 3．4 電氣設計的一般原則
3．4．1應最大限度地實現生產機械和工藝對電氣控制線路的要求（1）、弄清楚生產要求（2）、借鑒已有的、經過實踐驗證的典型控制線路（3）、密切關心技術的新發展，不斷更新自己的知識，及時應用于設計之中 3．4．2在滿足生產要求的前提下，力求使控制線路簡單經濟
1、盡量選用標準的、常用的或經過實際考驗過的線路和環節
2、盡量縮減連接導線的數量和長度
3、盡量縮減電器元件的品種、規格和數量，盡可能采用性能優良、價格便宜的新型器件和標準件，同一用途盡可能選相通型號
4、減少不必要的觸點以簡化電路：A、合并同類觸點；B、利用二極管；C、設計完成后使用邏輯方法簡化電路
5、設計時注意：在控制電路工作時，除必要的電器必須通電外，其余的盡量不通電，使這些電器處在短時工作制，節約電能并延長電器的使用壽命
3．4．3保證控制線路工作的可靠和安全
1、選用可靠的元件
2、具體線路設計時注意以下幾點： 1)正確連接電器的觸點
2)正確連接電器的線圈
3)避免出現寄生電路（假電路）
4)避免出現許多電器依次動作才能接通另一個電器的情況
5)防止出現觸點競爭現象
6)防止誤操作帶來的危害，設置必要的連鎖
7)設計的線路應能適應所在的電網情況
8)注意觸點的容量問題
3．5 電氣保護類型及實現方法
一、電氣保護的作用：保證人身、設備安全，制止事故的擴大。
??電流型保護??設置保護環節?電壓型保護???其它保護
二、電氣保護措施? ???設置指示信息?合閘、斷開???事故、安全?3．5．1 電流型保護
一、電流型電氣故障產生原因
電氣元件在正常工作中，通過的電流一般在額定電流以內。短時間內，只要溫升允許，超過額定電流也是可以的，這就是各種電氣設備或電器元件根據其絕緣情況條件的不同，具有不同的過載能力的原因。電器元件由于電流過大引起損壞的根本原因是引起的溫升超過絕緣材料的承受能力。
二、電流型保護的基本原理
將保護電器檢測的信號，經過變換或放大后去控制被保護對象，當電流達到整定值時保護電器動作（在控制回路中串連一個受檢測信號控制的常開或常閉觸點）。
三、電流型保護具體類型
1、短路保護
? 故障電流可達額定電流的幾倍甚至幾十倍 ? 保護要求具有瞬動特性
? 常用方法：熔斷器或空氣開關（* 空氣開關具有多種保護功能）
2、過電流保護
? 故障電流大于額定電流但一般不超過2.5倍 ? 保護要求具有瞬動特性
? 常用方法：過電流繼電器與接觸器配合（* 過電流控制也可以用于控制目的）
3、過載保護
? 故障電流大于額定電流但一般不超過1.5倍 ? 保護要求具有反時限特性
? 常用方法：熱繼電器與接觸器配合
4、欠電流保護
? 故障電流小于整定值 ? 保護要求具有瞬動特性
? 常用方法：欠電流繼電器與接觸器配合
5、斷相保護
? 故障電流：與過載情況類似，但有不同 ? 保護要求具有反時限特性
? 常用方法：對繞組為星型接法的電動機---普通熱繼電器與接觸器配合
對繞組為角型接法的電動機---斷相保護熱繼電器與接觸器配合
3．5．2 電壓型保護
一、電壓型電氣故障產生原因（在“三”中分別說明）
電動機或電器元件都是在一定的額定電壓下正常工作，電壓過高、過低或者工作過程中非人為因素的突然斷電，都可能造成生產機械的損壞或人身事故。
二、電壓型保護的基本原理（與電流型保護的基本原理同）
三、電壓型保護具體類型
1、失壓保護（或叫零壓保護）? 失壓故障的危害 ? 常用方法：
對能自動復位的主令器件（如按鈕）---按鈕與接觸器配合
對不能自動復位的主令器件（如開關）---與零壓繼電器、接觸器配合
2、欠電壓保護
? 欠電壓故障的危害
? 常用方法：欠電壓繼電器與接觸器配合（或按鈕與接觸器配合）
3、過電壓保護
? 過電壓故障的危害
? 常用方法：過電壓繼電器與接觸器配合
* 直流電磁機構、電感量大的一類負載需設置相應的泄放回路來進行過電壓保護
3．5．3 其它保護（保護的基本原理均相同）3．6 電氣控制系統的一般設計方法（自學）3．7 電氣控制系統的邏輯設計方法（自學）3．8 常用電氣元件的選擇（自學）3．9 電氣控制的工藝設計（自學）第四章 典型機床控制線路分析（課外自學）第五章 現代低壓電器（課外自學）第六章 可編程序控制器（課外自學）第七章 電氣調速系統與變頻器（課外自學）第八章 數控機床（課外自學）第九章 現場總線（課外自學）第十章 電氣控制系統的可靠性（課外自學）
第二篇：電氣控制技術教學大綱
《電氣控制技術》課程教學大綱
一、說明、《電氣控制技術》是電氣工程及自動化專業的專業必修課。本課程主要內容是以電動機或其他執行電器為控制對象，介紹電氣控制的基本原理、線路及設計方法。電氣控制技術涉及面很廣，各種電氣控制設備種類繁多，功能各異，但就其控制原理、基本線路、設計基礎而言是類似的。本課程從應用角度出發，以方法論為手段，講授上述幾方面內容，以培養對電氣控制系統的分析和設計的基本能力。本課程的任務主要是培養學生 ：⑴熟悉常用控制電器的結構原理、用途及型號，達到能正確使用和選用的目的；⑵掌握電氣控制線路的基本環節，具有對一般電氣控制線路的獨立分析能力；⑶熟悉典型生產設備電氣控制系統，具有從事電氣設備的安裝調試、運行和維護等技術工作能力；⑷具有設計和改進一般生產設備電氣控制線路的基本能力。
二、教學大綱內容
第一章
常用低壓電器（講課2學時）§1-1電器的基本知識
電器的分類、電磁式電器、電弧、常用滅弧方法。§1-2 開關電器
刀開關、轉換開關、自動開關、熔斷器。§1-3主令電器
控制按鈕、行程開關、接近開關、主令控制器、凸輪控制器。§1-4接觸器
交流接觸器、直流接觸器、接觸器的選擇。§1-5 繼電器
電磁式繼電器、時間繼電器、熱繼電器、速度繼電器。
學習要求：了解本課程的內容、性質和任務，掌握常用低壓電器的基本結構、工作原理、基本功能用途、主要技術參數、圖形符號。
本章重點：繼電器、接觸器、主令控制器、凸輪控制器。本章難點：主令控制器、凸輪控制器。
建議：結合實物說明低壓電器的基本結構、工作原理，幫助學生熟悉常用低壓電器的功用及使用要求。
第二章
電氣控制線路的基本環節（講課8學時）§2-1 電氣控制系統圖的類型及有關規定
圖形符號、電氣原理圖、電器元件布置圖、電氣安裝接線圖。§2-2 三相異步電動機全壓啟動控制 單向連續運轉控制線路、點動控制線路、電動機正反轉控制線路、自動往復行程控制線路。
§2-3三相籠型異步電動機降壓啟動控制
星形-三角形降壓啟動控制線路、自耦變壓器降壓啟動控制線路、延邊三角形降壓啟動控制線路。
§2-4三相繞線型異步電動機降壓啟動控制
轉子回路串接電阻啟動控制線路、轉子回路串頻敏變阻器啟動控制線路。§2-5三相異步電動機的轉速控制 §2-6三相異步電動機的制動控制 反接制動控制線路、能耗制動控制線路。§2-7 直流電動機控制
啟動控制、正反轉控制、調速控制、制動控制。§2-8 電動機控制的保護環節
短路保護、過載保護、過電流保護、零壓與欠壓保護、弱磁保護。
要求：掌握電動機的啟動控制、正反轉控制、調速控制、制動控制包括基本線路、工作原理；掌握電動機常用的保護環節如短路保護、過載保護、過電流保護、零壓與欠壓保護、弱磁保護等。
本章重點：電動機的啟動控制、正反轉控制、制動控制基本線路；電動機控制的保護環節。
本章難點：電動機的啟動控制、正反轉控制、制動控制基本線路的組成、原理。
建議：強調一般工程方法的典型應用，結合工程實例突出概念。第三章
常用機床的電氣控制(講課4學時)§3-1 電氣控制線路分析基礎
電氣控制線路分析的內容、電氣原理圖閱讀分析的方法與步驟。§3-2 普通車床的電氣控制
主要結構、運動形式、電力拖動形式、控制要求、主電路分析、控制電路分析、輔助電路分析。
§3-3磨床的電氣控制
主要結構、運動形式、電力拖動形式、控制要求、主電路分析、控制電路分析、輔助電路分析、聯鎖與保護環節分析。
§3-4 搖臂鉆床的電氣控制
主要結構、運動形式、電力拖動形式、控制要求、主電路分析、控制電路分析、輔助電路分析。
§3-5 銑床的電氣控制
主要結構、運動形式、電力拖動形式、控制要求、主電路分析、控制電路分析、輔助電路分析、聯鎖與保護環節分析。§3-6 鏜床的電氣控制
主要結構、運動形式、電力拖動形式、控制要求、主電路分析、控制電路分析、輔助電路分析、聯鎖與保護環節分析。
§3-7 組合機床的電氣控制
組合機床控制電路的基本環節、通用部件參考控制電路、組合機床控制電路舉例。學習要求：掌握常用機床電氣控制線路的工作原理，掌握傳統繼電器、接觸器控制線路的一般分析方法。
本章重點：傳統繼電器、接觸器控制線路的一般分析方法。本章難點：組合機床電氣控制。
建議：教學過程中，結合實際和實例進行講授，通過典型線路分析來理解一般方法。思考題：
1、電氣控制系統分析的任務。
2、電氣原理圖分析的步驟。
第四章
繼電-接觸器控制系統設計（講課2學時）§5-1 電氣控制設計的一般原則、基本內容和設計程序
電氣控制設計的一般原則、電氣控制設計的基本任務和內容、電氣控制設計的一般程序。§5-2 電力拖動方案確定原則和電動機的選擇 電力拖動方案確定原則、拖動電動機的選擇。§5-3電氣控制電路的設計
分析設計法（經驗設計法）、邏輯設計法。§5-4 常用控制電器的選擇
接觸器的選擇、繼電器的選擇、熔斷器的選擇、自動開關的選擇、控制變壓器的選擇 §5-5 電氣控制工藝設計
電氣設備總體布置設計、元件布置圖的設計與繪制、電器部件接線圖的繪制、電力裝備的施工。
學習要求：掌握繼電接觸式控制系統的分析設計法和邏輯設計法，了解電氣控制工藝設計。
本章重點：繼電接觸式控制系統的分析設計法和邏輯設計法。本章難點：繼電接觸式控制系統的分析設計法和邏輯設計法。
建議：結合生產實際和現場進行教學，使學生真正了解各種電氣控制設備的作用、結構、控制方式等，通過典型例題來理解方法和思路，突出概念。
思考題：
1、電氣控制設計應遵循的原則。
2、在電力拖動中拖動電動機的選用包含哪些內容。第五章
電機放大機自動調速系統（講課4學時）§6-1 電機放大機 電機放大機工作原理、結構特點、工作特性。§6-2 轉速負反饋自動調速系統
AG-G-M開環系統、AG-G-M轉速負反饋自動調速系統。§6-3 電壓負反饋和電流正反饋自動調速系統
電壓負反饋自動調速系統、電流正反饋、電壓負反饋及電流正反饋自動調速系統。§6-4 穩定環節
阻容穩定環節、穩定變壓器、橋形穩定環節。§6-5具有電流截止負反饋環節的自動調速系統
電流截止負反饋環節的工作原理、電流截止負反饋導通后的靜特性、電流截止負反饋對系統過渡過程中主回路電流的影響。
學習要求：了解電機放大機工作原理、結構特點、工作特性，了解電機放大機自動調速系統的類型、特點，掌握電壓負反饋及電流正反饋自動調速系統、具有電流截止負反饋環節的自動調速系統的工作原理、性能分析。
重點：電壓負反饋及電流正反饋自動調速系統、具有電流截止負反饋環節的自動調速系統。
難點：電壓負反饋及電流正反饋自動調速系統、具有電流截止負反饋環節的自動調速系統。
建議：結合實際和實例進行教學，通過典型例題來理解概念。
第三篇：電氣控制技術復習總結
定子繞組串電阻啟動控制線路
Y-Δ降壓啟動控制線路
定子串自耦變壓器降壓啟動控制線路
時間繼電器控制的順序起動電路
正反轉自動循環控制線路
按時間原則控制的單向能耗制動控制線路
電動機單向運行反接制動控制線路
電動機可逆運行反接制動控制線路
順序啟動、同時停止控制線路
順序啟動、順序停止控制線路
第三章電氣控制線路設計基礎
1.控制設備的設計步驟:初步設計；技術設計；產品設計。
2.電氣控制線路設計的原則：最大限度限度生產機械對電氣控制要求。滿足要求前提下，設計方案力求簡單、經濟。保證電氣控制線路工作可靠性。保證線路工作的安全性。應力求使操作、維護、檢修方便。
3.電氣控制線路的設計方法通常有兩種：一般設計法；邏輯設計法。
第四章可編程控制器的組成與工作原理
1.PLC的特點:使用靈活、通用性強;編程簡單、易于掌握;可靠性高、能適應各種工業環境;接口簡單、維護方便
2.PLC的硬件:CPU存儲器輸入/輸出接口電路電源
3.輸入繼電器只能由外部信號驅動，不能由內部指令驅動；輸出繼電器只能由程序內部指令驅動；輔助繼電器只能由PLC內各軟元件的觸點驅動，不能直接驅動外部負載.4.可編程控制器的編程語言：梯形圖、指令表和狀態轉移圖
5.PLC的輸出方式通常有繼電器方式、晶體管方式和晶閘管方式3種方式。6.PLC的運行周期一般可分為輸入采樣、程序執行和輸出刷新3個階段。7.一個繼電接觸器控制系統必然包括3個部分：輸入部分、邏輯電路部分和輸出部分。
第八章可編程控制器控制系統的設計與應用 1.PLC應用系統設計的原則：
（1）系統應最大限度地滿足被控設備或生產過程的控制要求。
（2）在滿足控制要求的前提下，應力求使系統簡單、經濟，操作方便。（3）保證控制系統工作安全可靠。
（4）考慮到生產發展和生產工藝改進，在確定PLC容量時，應適當留有裕量，使系統有擴展余地。
2.電動機正反轉控制系統設計
PLC輸入、輸出端子接線圖
3.兩臺電動機順序啟動控制系統設計
4.繞線轉子電動機轉子串電阻啟動控制系統設計
5.兩級傳送帶的PLC控制
第四篇：電氣控制技術基礎教學大綱
《電氣控制技術基礎》教學大綱
一、課程性質
專業核心課
二、課程的目的和任務
通過本課程的教學（講課、實驗和大量實例分析），使學生了解一些常用的低壓電器和可編程控制器的基本原理和基礎知識，掌握常用電氣控制線路的設計方法以及可編程控制器的系統設計﹑編程方法和技巧，為進一步學習和工程應用打下堅實的基礎。
三、課程的基本要求
1、要求掌握的內容
（1）電磁式控制電器的工作原理
電磁式控制電器的組成
電弧產生原因、危害及防護措施及吸力特性、反力特性和剩磁特性及其相互配合輸入輸出特性（2）常用電氣控制技術
常用電氣控制電路繪制原則
常用電氣控制電路設計方法
電動機起動控制 電動機正反轉控制
電動機制動控制
電動機循序控制和順序控制（3）可編程控制器的基本工作原理 可編程序控制器的定義 可編程控制器基本工作原理（4）可編程控制器（PLC）的編程
梯形圖編程語言
可編程控制器的內存組織
可編程序控制器的編程指令和編程方法
2、正確理解的內容
有觸點電器元件的工作原理
典型控制電路的分析、設計 可編程序控制器的工作原理 可編程序控制器的內存組織
可編程序控制器機器掃描周期和工作方式
可編程序控制器控制系統的分析、設計與實現
3、一般了解的內容
常用電器元件的圖形文字符號定義、使用領域、使用方法等；可編程序控制、與傳統控制線路的比較；S7-200可編程序控制器的結構、配置等；可編程序控制器的通信與網絡
四、學時安排
總 學 時：96學時
講課學時：50學時
實驗學時：46學時
五、教學內容及章節課時安排 第一章 常用低壓電器（10學時）1.1電器的基本知識 1.2接觸器
1.3繼電器 1.4開關電器 1.5熔斷器 1.6主令電器
第二章 電氣控制線路基礎（8學時）
2.1電氣控制線路圖的圖形、文字符號及繪制原則 2.2三相鼠籠式異步電動機的基本控制線路 2.3三相鼠籠式異步電動機降壓啟動控制線路
2.4三相鼠籠式異步電動機制動控制線路 2.5電氣控制線路的簡單設計方法 第三章 可編程序控制器概述（36學時）
3.1 PLC的產生和定義 3.2 PLC的特點 3.3 PLC的應用和發展 3.4 PLC的分類 3.5 PLC的系統組成
3.6 PLC與繼電器控制系統的區別 3.7 PLC的工作原理
3.8 PLC的編程語言和程序結構 第四章 S7－200系列PLC的硬件系統及內部資源（4學時）4.1 概述 4.2 S7－200系列PLC的硬件系統 4.2 S7－200系列PLC的內部資源及尋址方式 第五章 PLC的基本指令及程序設計（20學時）5.1 PLC的基本邏輯指令 5.2 PLC編程簡單設計方法
第六章 PLC的網絡通信技術及應用（10學時）6.1 通信網絡的基礎知識
6.2 S7－200的通信與網絡 第七章 綜合設計（8學時）
7.1 設計步驟及內容 7.2 綜合設計實例
六、教學建議
本課程具有理論性和實踐性都很強的特點。因此在教學中應重視每種儀器儀表結構與工作原理的講解。在此基礎上，學生比較容易掌握其使用方法。但又不可太偏重于純理論推導。建議教學中多采用實物、掛圖、課堂演示等直觀教學手段，增強學生感性認識，提高學生學習本課程的興趣。
七、考核與評價
（一）目的與功能
通過實施不同方式的考核評價，讓學生明確學校的培養目標、培養方式，明確自己的專業成長方向和素質結構等，從而自覺地去規劃自己的學習生涯并付諸努力；將學校的要求內化為自覺行為，積極主動地學習訓練，加快掌握技能。
（二）原則
科學的評價內容和策略，有利于引導學生進行自我反思，使學生正確認識和完善自我，培養自我教育、自我管理的意識和能力，為將來就業打好基礎。
（三）方法建議
總評成績按以下要素綜合考評：平時成績及學習表現中考試成績20%，期末考試成績40%，實習實訓成績
10%，期30%。
第五篇：常用電氣控制技術教學大綱
《常用電氣控制技術》教學大綱
Common electric control technique 編寫人：李鴻儒
徐
林
一、課程性質
專業平臺課
二、適用專業
自動化
測控
電氣傳動
機械等
三、課程的目的和任務
通過本課程的教學（講課、實驗和大量實例分析），使學生了解一些常用的低壓電器和可編程控制器的基本原理和基礎知識，掌握常用電氣控制線路的設計方法以及可編程控制器的系統設計﹑編程方法和技巧，為進一步學習和工程應用打下堅實的基礎。
四、課程的基本要求
1、要求掌握的內容
（1）電磁式控制電器的工作原理
電磁式控制電器的組成
電弧產生原因、危害及防護措施
吸力特性、反力特性和剩磁特性及其相互配合 輸入輸出特性（2）常用電氣控制技術
常用電氣控制電路繪制原則 常用電氣控制電路設計方法 電動機起動控制 電動機正反轉控制 電動機制動控制
電動機循序控制和順序控制（3）可編程控制器的基本工作原理
可編程序控制器的定義 可編程控制器基本工作原理
1（4）可編程控制器（PLC）的編程
梯形圖編程語言 可編程控制器的內存組織
可編程序控制器的編程指令和編程方法
2、正確理解的內容
有觸點電器元件的工作原理 典型控制電路的分析、設計 可編程序控制器的工作原理 可編程序控制器的內存組織
可編程序控制器機器掃描周期和工作方式 可編程序控制器控制系統的分析、設計與實現
3、一般了解的內容
常用電器元件的圖形文字符號定義、使用領域、使用方法等；可編程序控制、與傳統控制線路的比較；S7-200可編程序控制器的結構、配置等；可編程序控制器的通信與網絡
五、先修課程
模擬電子技術，數字電子技術，微型機原理及應用，電機原理及電機拖動
六、學時安排
總 學 時：40學時
講課學時：20學時
實驗學時：20學時
七、教學內容
第一章 常用低壓電器（4學時）
1.1電器的基本知識 1.2接觸器 1.3繼電器 1.4開關電器 1.5熔斷器 1.6主令電器
第二章 電氣控制線路基礎（4學時）
2.1電氣控制線路圖的圖形、文字符號及繪制原則 2.2三相鼠籠式異步電動機的基本控制線路 2.3三相鼠籠式異步電動機降壓啟動控制線路 2.4三相鼠籠式異步電動機制動控制線路 2.5電氣控制線路的簡單設計方法 第三章 可編程序控制器概述（2學時）
3.1 PLC的產生和定義 3.2 PLC的特點 3.3 PLC的應用和發展 3.4 PLC的分類 3.5 PLC的系統組成
3.6 PLC與繼電器控制系統的區別 3.7 PLC的工作原理
3.8 PLC的編程語言和程序結構
第四章 S7－200系列PLC的硬件系統及內部資源（2學時）
4.1 概述
4.2 S7－200系列PLC的硬件系統
4.2 S7－200系列PLC的內部資源及尋址方式 第五章 PLC的基本指令及程序設計（4學時）
5.1 PLC的基本邏輯指令 5.2 PLC編程簡單設計方法
第八章 PLC的網絡通信技術及應用（2學時）
8.1 通信網絡的基礎知識 8.2 S7－200的通信與網絡 第九章 綜合設計（2學時）
9.1 設計步驟及內容 9.2 綜合設計實例
八、實驗內容及要求
1、實驗內容
可編程序控制器實驗部分（20學時）編程軟件的使用（2學時）驗證性實驗（8學時）
主要內容：基本邏輯指令實驗（2學時）
定時器和計數器指令實驗（2學時）
模擬量控制實驗（4學時）綜合性實驗（10學時）
主要內容：順序控制實驗（1學時）
小車自動選向、定位控制實驗（1學時）交通信號燈控制實驗（2學時）混料罐控制實驗（1學時）傳輸線控制實驗（1學時）簡易電梯控制實驗（4學時）
2、實驗平臺
PLC實驗部分采用沈飛電子與東北大學共同研制的“電工電子實驗室PLC實驗平臺”
3、主要設備
SIEMENS S7－200 PLC及配套實驗設備
4、實驗要求
詳見相關實驗指導書
九、教材及參考書
1、教材（暫定）
現代電氣控制及PLC應用技術.王永華主編.北京航空航天大學出版社
2、參考書
可編程序控制器原理及應用.吳中俊 黃永紅主編.機械工業出版社 電器與PLC控制技術.張萬忠 劉明芹主編.化學工業出版社
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