电气控制与PLC教案
授课计划
授课时数:2 授课教师: 授课时间:
课题：第一章常用低压电器
教学目的：了解低压电器的分类，熟悉各个低压电器的图形符号，掌握常用低压开关的电气符号和文字符号
教学重点：掌握常用低压开关的电气符号和文字符号
教学难点：正确地画出各低压开关的符号
教学类型：一体化
教学方法：
情景模拟法
教学过程：
引入新课：小时候总听父母交代出去玩耍时切记不可到高压线附近，那么什么是高压电呢？相对的有没有低压电呢？我们生活中的用电是高压还是低压？通常我们是怎么区分高低压的呢？
讲授新课：
[一] 引入新课
小时候总听父母交代出去玩耍时切记不可到高压线附近，那么什么是高压电呢？相对的有没有低压电呢？我们生活中的用电是高压还是低压？通常我们是怎么区分高低压的呢？今天我们要学习的就是低压电。
[二]讲授新课
一、概述
电器对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用，是所有电工器械的简称。我国现行标准将工作在交流50Hz、额定电压在1200V以下和直流额定电压1500V及以下电路中的电器称为低压电器。
二、低压电器的分类
1、按用途分：在电路中所处的地位和作用可分为控制电器和配电电器两大类。
2、按动作方式分：自动切换电器和非自动切换电器两大类。
3、按有无触点分：有触点和无触点电器两大类。
4、按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器
三、低压电器的型号表示法：
四、低压电器的主要技术数据
在使用电器元件时，必须按照产品说明书中规定的技术条件选用。主要技术指标有：
1、额定电流：在规定条件下，保证开关器正常工作时的电流值
2、额定电压：在规定条件下，保证电器正常工作的电压值
3、绝缘强度：指电器元件的触头处于分段状态时，动静触头之间耐受的电压值
4、耐潮湿性：指保证电器可靠工作的允许环境潮湿条件。
5、极限允许温升：电器的到点不见通过电流时将引起发热和温升。
6、操作频率及通电持续率：开关电器没小时内可能实现的最高操作循环次数成为操作频率。通电持续率是电器工作于断续周期工作制时负载时间工作周期之比，通常一百分数表示。
7、机械寿命和电气寿命：前者是机械开关器在需要修理或更换机械零件前所能承受的无载操作次数。后者是机械开关电器无需修理或更换零件的负载操作次数成为电气寿命。
五、选择低压电器的注意事项
1、控制对象及其工作环境
2、明确控制对象的额定电压、额定功率、操作特性、启动电流几工作方式等相关技术数据。
3、了解备选电器的正常工作条件。
4、了解备选电器的主要技术性能。
本课小结：今天需要大家重点掌握的内容有低压电器的主要技术数据，重点讲的元件图形符号。
作业布置：P39 1、2题
板书设计：
授课计划
授课时数:2 授课教师: 授课时间:
课题：1.3 接触器
教学目的：通过本次课的学习，学生了解接触器的结构、工作原理、熟悉其选用及使用方法
教学重点：接触器的工作原理
教学难点：接触器的工作原理及选用方法
教学类型：一体化
教学方法：讲授法、启发法
教学过程：
引入新课：
今天我们一起来学习电路中一个有趣的原件——接触器。
讲授新课：
接触器：是一种遥控电器，在机床电气自动控制中常用它来频繁地接通和切断交直流电路。并且接触器是利用电磁吸引力和弹簧反作用力来驱动出头的，从而实现出头的闭合或断开。按照其触头通过的电流种类不同，可分为交流接触器和直流接触器。
一、交流接触器
交流接触器主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置以及辅助部件等四部分组成，其外形结构如图所示。
1、电磁系统由线圈、静铁芯、动铁芯（衔铁）组成
2、触头系统
点接触式：通小电流面接触式：通大电流
线接触式：通大电流（直流接触器）
3、灭弧装置
电弧是触头间气体在大电场作用下产生的放电现象，会灼伤触头，缩短触头点使用寿命，使电路切断时间延长，造成弧光短路或引起火灾。
常用灭弧方法：双端口电动灭弧、纵缝灭弧、栅片灭弧
4、工作原理
当接触器线圈通电后，线圈电流产生磁场，使铁心产生足够的吸力，克服反作用力弹簧的反作用力，将衔铁吸合，通过传动机构带动触头动作。当线圈断电后或电压显着下降时，由于电磁吸力消失或过小，衔铁在反作用弹簧的作用复位，带动各触头恢复到原始状态。
（1）图形符号、文字符号
（2）主要参数P13表1-8
二、直流接触器
1、直流接触器主要用于控制直流用电设备，它的结构和工作原理与交流接触器基本相同。直流接触器主要由电磁系统、触头系统、灭弧装置三部分组成。
2、直流接触器主要由CZ0 CZ16 CZ17和CZ18等系列的产品，其中 CZ0系列直流接触器的技术数据在P21表1-9.
三、交流接触器的选择
主要依据一下几个方面：根据负载的性质选择接触器的类型；主触头的额定电压和电流应大于或者等于被控住电路的工作电压和额定电流；吸引线圈的额定电压应等于所在控制电路的额定电压。
本课小结：接触器是用来频繁的遥控接通或断开交直流主电路及大容量控制电路的自动控制电器，它的图形符号和文字符号是必须掌握的内容。
作业布置：P39 5题
板书设计：
1、交流接触器主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置以及辅助部件等四部分组成
2、图形符号、文字符号
3、直流接触器主要由电磁系统、触头系统、灭弧装置三部分组成。
教学反思：
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课题：1.4 继电器
教学目的：通过本次课的学习，学生了解热继电器和时间继电器的结构、工作原理、熟悉其选用及使用方法
教学重点：热继电器和时间继电器的工作原理
教学难点：热继电器和时间继电器的工作原理及选用方法
教学类型：一体化
教学方法：任务教学法
教学过程：
引入新课：上节课我们学习了接触器的结构、工作原理，今天我们一起来学习电路中另外一个元件——继电器。
讲授新课：
1、继电器的概述：继电器是一种传递信号的电器。它能反应各种电的或非电的信号，并将这种信号传递出去，去控制某种对象。继电器主要由感测部分和执行部分组成，感测部分通常是电磁机构，执行部分一般为常开常闭触点。继电器是按照“通断”的循环而工作的，它的动作具有跳跃的特性。
2、继电器的分类
继电器的种类很多，电路中使用的最多的是一下几种：热继电器、时间继电器、速度继电器、中间继电器、过电流继电器和欠电压继电器。
a、热继电器
热继电器是依靠负载电流通过发热元件时即产生热量，当负载电流超过允许值，所产生的热量增大到使动作机构随之动作的一种保护电器，主要用途是保护电动机的过载及对其他设备发热状态的控制热继电器通常与接触器装成电磁起动起使用，以保护电动机的过载。
热继电器实物图、原理图以及图形符号
热继电器的工作原理：热继电器是利用电流的热效应原理，在发现电动机不能承受的过载时切断电动机电路，是为电动机提供过载保护的保护电路。热继电器只能用于过载保护，而不能用于短路保护。
热继电器的选用：热继电器型号的选用应根据电动机的揭发和工作环境决定。
b、时间继电器（空气阻尼式时间继电器）
时间继电器在继电保护装置和自动控制系统中用作时限元件，用来建立必要的动作时延，以保证动作的可靠和合理。主要由电磁系统、工作触头、气室即传动机构四部分组成。
时间继电器的分类：按动作原理与构造的不同可分为电磁式、电动式、空气阻尼式和晶体管式；按照延时方式分为：通电延时和断电延时
原理：当继电器的线圈通过动作电流值时，铁芯被吸入，瞬时触点状态被切换。同时使被卡住的一套钟表被释放，在牵引弹簧的作用下，经过整定的时间使延时主触点闭合。?
时间继电器实物图、原理图以及图形符号
c、电子式时间继电器
有延时吸合与延时释放两种，利用电容充放电原理来达到延时的目的。
特点：延时长，线路简单，延时调节方便，性能稳定，延时误差小，触点容量较大
本课小结：本堂课主要学习了继电器的前两种继电器，分别讲了它们的结构和工作原理以及型号和图形符号，图形符号和作用是同学必须掌握的。
作业布置：P39 8题
板书设计：
授课时数:2 授课教师: 授课时间:
课题：1.4.3 电磁式继电器
教学目的：通过本次课的学习，学生了解电磁式继电器的结构、工作原理、熟悉其选用及使用方法
教学重点：过电流、过电压继电器和过电压、欠电压继电器的工作原理
教学难点：过电流、过电压继电器和过电压、欠电压继电器的工作原理及选用方法
教学类型：一体化
教学方法：任务教学法
教学过程：
引入新课：上节课我们一起学习了继电器中的前两种：时间继电器和热继电器，这节课一起来学习电磁式继电器
讲授新课：
1、电磁式继电器的组成及各部分的作用
主要由电磁机构和触点系统组成。
铁芯和铁轭的作用是加强工作气隙内的磁场；
衔铁的作用主要是实现电磁能与机械能的转化；
极靴的作用是增大工作气隙的磁导；反作用力弹簧和簧片是用来提供反作用力。
2、电磁式电压继电器：电磁式电压继电器的动作与线圈所加电压大小有关，使用时和负载并联。电压继电器的线圈匝数多，导线细，阻抗大。
过电压继电器：在电路中用于过电压保护，当其线圈为额定电压值时，衔铁不产生吸合动作，只有当电压高于额定电压的105%~115%时才产生吸合动作，当电压降低到释放电压是，触点复位。
欠电压继电器：欠电压继电器又称为零电压继电器，常用的有JT4系列，用作交流电路的欠电压或零电压保护。JT4系列欠电压继电器的外形结构及动作原理与JT4系列过电流继电器类似，不同点是电压继电器的线圈匝数多、导线细、阻抗大，并可直接并接在两相电源上。
3、电磁式电流继电器：电磁式电流继电器的该动作与线圈通过的电流大小有关，使用时和负载串联。电流继电器的线圈匝数少，导线粗，阻抗小。
欠电流继电器：正常工作时，欠电流继电器的衔铁处于吸合状态（吸合电流为额定电流值的30%~65%）。如果电路中负载电流过低，并且低于欠电流继电器的释放电流时（释放电流为额定电流值的10%~20%），衔铁打开，触点复位，从而切断电气设备的电源
过电流继电器：过电流继电器的线圈串联在电路中，当主电路的电流高于允许值时，过电流继电器吸合动作。过电流继电器主要用于重载频繁起动的场合，作为电动机和主要电路的过载和短路保护，常用的有JT4、JL12和JL14系列过电流继电器。
本课小结：本堂课主要学习了电磁式继电器，分别讲了它的分类以及每个分类继电器的工作原理，工作原理同学必须掌握的。
作业布置：抄写今天所学几种继电器的工作原理
板书设计：
授课计划
授课时数:2 授课教师: 授课时间:
课题：1.5 熔断器
教学目的：通过本次课的学习，学生熟悉低压熔断器的功能、结构、工作原理及型号含义；熟记低压熔断器的图形符号和文字符号
教学重点：低压熔断器的认识、选择、安装及使用
教学难点：低压熔断器的功能、基本结构、工作原理
教学类型：一体化
教学方法：
讲授法、启发法、直观演示法
教学过程：
[一]复习提问
1.什么是低压电器？
引入新课：
熔断器是低压配电网络和电路拖动系统中主要作短路保护的电器，具体见下图。使用时串联在被保护的电路中，当电路发生短路故障，通过熔断器的电流达到或者超过某一规定值，以其自身产生的热量使熔体熔断，从而分断电路，起到保护作用。它具有结构简单、价格便宜、动作可靠、使用维护方便等优点，因此得到广泛应用。
讲授新课：
一、熔断器的结构
1、组成：熔体，安装熔体的熔管和熔座三部分
2、一般熔断时间t和熔断电流Is的关系
3.除照明和电加热电路外，熔断器一般不宜用作过载保护电器，主要用于短路保护。
二、常用的熔断器
1、RC1A系列瓷插式熔断器（P10图1-8）
（1）组成：瓷座、瓷盖、动触头、静触头和熔丝
（2）特点：结构简单，价格低廉，更换方便
（3）使用场合：主要用于交流电380V以下，作线路和用电设备的短路保护，在照明线路中还可以起过载保护。
2、RL1系列螺旋式熔断器
（1）组成部分：瓷帽、熔断管、瓷套
（2）该系列熔断器的分段能力较高，熔丝熔断后有明显指示。
（3）使用场合：广泛用于控制箱、配电屏、机床设备及振动交大的场合，作为短路保护器。
3、RM10系列封闭管式熔断器
（1）组成：熔断管、熔体、夹头、夹座
（2）适用场合：主要用于交流额定电压380N以下的电力线路中，作导线、电缆及电气设备的短路和连续过载保护
4、RT0系列有填料封闭管式熔断器
（1）组成：熔管、底座、夹头、夹座
（2）适用场合：广泛用于交流380V以下、短路电流交大的电力输配电系统中，作为线路及电气设备的短路保护和过载保护。
三、对熔断器的选用主要包括熔断器类型、熔断器的额定电压、额定电流和熔体额定电
流的选用
1、熔断器额定电压和额定电流的选用
熔断器的额定电压必须大于或者等于线路的额定电压；熔断器的额定电流必须大于或者等于所装熔体的额定电流；熔断器的分断能力应大于电路中可能出现的最大短路电流。
2、熔体额定电流的选择
对照明和电热等电流较平稳的电路熔体的额定电压等于或稍大于负载的额定电流即可；对于一台补偿器用的电动机的短路保护，熔体的额定电流应大于或等于1.5-2.5倍电动机额定电流，公式如下：
I RN≥(1.5~2.5)I N
四、熔断器的安装与使用P14
1、用于安装使用的熔断器应完整无损，并标有额定电压、额定电流值。
2、对RM10系列熔断器，在切断过三次相当于分断能力的电路后，必须更换熔管，以保证能可靠的切断所规定分断的电流。
3、熔断器兼做隔离器使用时，应安装在控制开关的电源进线端；若仅作短路保护，应安装在控制开关的出线端。
本课小结：
熔断器应串联在电路中，当电路发生过载或短路故障时，熔断器可切断电路，从而有效地保护电路。
作业布置：
1.熔断器主要由哪几部分组成？
2.什么是熔体的额定电压？它与熔断器的额定电流是否相同？
板书设计：
1、组成：熔体，安装熔体的熔管和熔座三部分
2、熔体额定电流的选择
I RN≥(1.5~2.5)I N
3、熔断器兼做隔离器使用时，应安装在控制开关的电源进线端；若仅作短路保护，应安装在控制开关的出线端。
教学反思：
授课计划
授课时数:2 授课教师: 授课时间:
课题：1.6 开关电器
教学目的：通过学习，让学生掌握各种开关电器的结构，技术数据以及各种开关的型号和图形符号
教学重点：各种开关结构、图形符号以及工作原理
教学难点：各种开关的工作原理
教学类型：一体化
教学方法：任务教学法
教学过程：
引入新课：一个电路想要正常运作，要是少了控制元件，是无法正常工作的，今天我们就来学习几个常用的控制元件。
讲授新课：
一、开关电器的定义
开关电器属于配电电器，用于电能的分配和小型电器设备的控制，被广泛应用于各类设备上。包括刀开关、负荷开关、断路器和漏电保护开关。
1、刀开关：又称闸刀开关，常用于手动控制、容量较小、启动不频繁的电器设备及隔离电源，常用的有瓷底式刀开关和封闭式负荷开关。
瓷底式刀开关又称胶盖闸刀开关，是由刀开关和熔丝组合而成的一种电器。刀开关作为手动不频繁地接通和分断电路用，熔丝作为保护用。
封闭式负荷开关，又称贴可开关。是由刀开关、熔断器、速断弹簧等组成，并装在金属壳内。负荷开关上加装快速分断机构和简单的灭弧装置，以保证可靠分断电流
2、低压断路器
低压断路器的作用：分配电能、不频繁启动电动机，对供电线路及电动
机进行保护。用于正常情况下的接通和分断操作以及严重过载、短路及欠压等故障时的自动切断电路。
低压断路器主要由触头系统、灭弧装置、保护装置、操作机构等组成。 工作原理：当线路正常工作时，电磁脱扣器中线圈所产生的吸力不能将它的衔铁吸合。当线路发生短路时，电磁脱扣器的吸力增加，将衔铁吸合，并撞击杠杆把搭钩顶上去，在弹簧的作用下切断主触点，实现了短路保护。当线路上电压下降或失去电压时，欠电压脱扣器的吸力减小或失去吸力，衔铁被弹簧拉开，撞击杠杆把搭钩顶开，切断主触头，实现了失压保护。当线路过载时，热脱扣器的双金属片受热弯曲，也把搭钩顶开，切断主触头，实现了过载保护。
常用的低压断路器：塑壳式断路器和框架式断路器。
选型：?额定电压不小于安装地点电网的额定电压
?额定电流不小于长期通过的最大负荷电流
?极数和结构形式应符合安装条件、保护性能及操作方式的要求。
3、漏电保护开关
漏电保护开关是一种常用的漏电保护器，既能控制电路的通与断，又能保证其控制的线路或设备发生漏电或人身触电时迅速自动掉闸，切断电源，从而保证线路或设备的正常运行及人身安全。
结构：主要由电流互感器、漏电脱扣器，开关装置3部分组成
保护原理：正常情况下，漏电保护开关所控制的电路没有发生漏电和人身触电等接地故障时，、
零相I I =，故零序电流互感器的二次回路没有感应电
流信号输出，也就是检测到的露点电流为零，开关保持在闭合状态，线路正常供电。当电路中有人触电或设备发生漏电时，因为零相负零人零相，所以，，而I I I I I I I >=+=，通过零序电流互感器铁芯的磁通
0-≠零相φφ，故零序电流互感器的次级线圈感生漏电信号，漏电信号输入到电
子开关输入端，时电子开关导通，磁力线圈通电产生吸力断开电源，完成人身触电或漏电保护。
技术参数：额定电压，额定电流，额定动作电流，额定不动作电流，动作时间，消耗功率
选型：1）按线路泄漏电流大小选择
2）按分级保护方式选择
本课小结：本节课学习了主令电器的前两个控制元件：按钮和万能开关，希望同学们牢记他们的作用，用在生活当中去。
作业布置：P39 9题
板书设计：