电路基础知识

今天主要是讲解内容是电路中的 、电压、电流、电阻、功率、串联电路、并联电路、交流电、直流电 定义 。

工业电气控制中主要用的元器件种类  PLC  触摸屏  工控机  伺服电机  伺服驱动器   编码器  步进电机  步进驱动器  变频器  接触器  继电器  热继电器  开关电源  电磁阀 气缸 传感器  按钮开关  转换开关  行程开关  接线端子  断路器（空气开关）  熔断器（保险丝）  电源指示灯  过载保护器  滤波器  磁环  

电压表示符号 U  电流表示符号I  电阻表示符号R  功率表示符号 P

它们之间的公式  U=IR   P=UI

电压的单位制为伏特（V，简称伏），常用的单位还有毫伏（mV）、微伏（μV）、千伏（kV）

电压的单位换算规制：

1MV(兆伏)=1000KV(千伏)

1KV(千伏)=1000V(伏).

1V(伏)=1000mV(毫伏).

1mV(毫伏)=1000μV(微伏)  都是按千进制换算

电压分为两种  一种是高压  以电气设备的对地的电压值为依据的  对地电压高于或等于1000伏的为高压  对地电压小于1000伏的为低压

电压的作用：  要在一段电路中产生电流  它的两端就要有电压  (电压是形成电流的原因：电压使电路中的自由电荷定向移动形成了电流.)电源是提供电压的装置  控制灯泡的亮度

电路中获得持续电流的条件：

一  电路中有电源（或电路两端有电压）

二  电路必须连通形成回路

我们说电压时，要说“xx”两端的电压，说电流时，要说通过“xx”的电流

电流的标准单位是安培  简称安  符号A 衍生单位：毫安（mA）、微安（μA）、纳安（nA）、千安（kA）

电流单位换算规则是:1A=1000mA =1000,000μA 电功率的国际单位是瓦特（Watt），简称瓦，符号是W。常用单位有千瓦(KW）/MW（兆瓦）

电流的作用：

电流的作用是将电能转化为其它能量。如电灯可将电能转化为光能、热能；电机可将电能转化为机械能和热能等。

电压高了产生的电流也会增大，电流大了电能转化为其它能量就会增多

电流的运动方向是由正极流向负极和电压降低的方向一致  导线内流动的其实是电子在  电路中由负极流向正极

 电阻的作用：分为四种

一.限流  为使通过用电器的电流不超过额定值或实际工作需要的规定值   以保证用电器的正常工作  通常可在电路中串联一个可变电阻  当改变这个电阻的大小时,电流的大小也随之改变  从而控制灯泡的亮度.

二.分流

当在电路的主干路上需同时接入几个额定电流不同的用电器时,可以在额定电流较小的用电器两端并联接入一个电阻,这个电阻的作用是“分流”

三.分压也可称之为降压

一般用电器上都标有额定电压值,若电源比用电器的额定电压高  在这种情况下  可给用电器串接一个合适阻值的电阻  让它分担一部分电压  我们称这样的电阻为分压电阻.

四.将电能转化为内能

电流通过电阻时,会把电能全部（或部分）转化为内能.用来把电能转化为内能的用电器叫电热器.如电烙铁、电炉、电饭煲、取暖器等等.

功率越大转速越高 功率大的电机不光启动容易  并且带载能力强  提速快  并且带相同负载的时候比小功率电机省电  功率过高会损坏电机  属于超负荷  电机寿命大大缩减

五 电击触人  其实都是电流的作用  并不是电压所导致

串联电路

定义:用电器首尾依次连接在电路中。

特点:电路只有一条路径,任何一处断路都会出现断路。

电压规律：总电压等于各用电器的电压和  公式：U总=U1+U2

电流规律：总电流与各支路电流相等      公式:  I总=I1=I2

并联电路

定义：并联电路是使在构成并联的电路元件间电流有一条以上的

相互独立通路  为电路组成二种基本的方式之一

特点：电路有多条路径,每一条电路之间互相独立，有一个电路元件断路，其他支路照常工作。

电压规律  总电压与各支路的电压相等  公式：U总=U1=U2

电流规律：总电流等于各支路电流之和  公式:  I总=I1+I2

串联电路                     并联电路

交流电  是指大小和方向都发生周期性变化的电流 中国交流电电压一般都是220V  380V频率一般是50HZ

直流电又称“恒流电” 是大小和方向都不变的电流 一般电压分为 5V  12V  24V  36V  48V  72V

110～130V 约30国：美国、加拿大、巴拿马、古巴、黎巴嫩、墨西哥 日本、朝鲜等

220～230V 约120国：英国、德国、法国、中国、新加坡、、意大利、西班牙、希腊、奥地利、荷兰、菲律、泰国、挪威、新加坡、印度、纽西兰、澳洲

PLC中文名字叫可编程控制器   适用于工业现场工作的控制器  它源于继电器控制装置，但它不像继电器装置那样  通过电路的物理过程实现控制    主要是靠存储于PLC内存中的程序运行  进行输入输出信息变换实现控制

PLC有四个重要组成部分： 一 电源板  二I/O板（输入输出端子接口）  三 CPU（中央处理器）  四存储器

电源     PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源   内部的开关电源  为PLC的中央处理器  存储器等电路提供5V、12V、24V直流电源，使PLC能正常工作。

I/O板的功能分为三大类   数字量输入输出   模拟量输入输出  通信扩展口

数字量输入接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号输入CPU；PLC的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制接触器线圈等电器的通、断电  PLC的输入输出接口电路一般采用光耦合隔离技术，可以有效地保护内部电路。

数字量输出接口电路通常有3种类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。

继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型的输出电路类似，只是晶体管或晶闸管代替继电器来控制外部负载 例如给步进驱动或者伺服驱动发脉冲做定位控制

CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与储存单元、输入输出接口、通信接口、扩展接口相连。CPU是PLC的核心，它不断采集输入信号，执行用户程序，刷新系统输出。

PLC的存储器主要用于存放系统程序  用户程序  工作数据

伺服驱动器  又称为伺服控制器 伺服放大器  是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达 属于伺服系统的一部分 主要应用于高精度的定位系统 一般是通过位置 速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制 实现高精度的传动系统定位 

伺服驱动外部控制方式有四种方式：

一脉冲控制    主要是用于定位控制  通信线最好用双绞屏蔽线  

二数字量控制（外部接线端子）主要用于速度控制 三段速 七段速

三模拟量控制  主要是用于力矩控制   张力机构  

四 通信控制   以太网通信时最好用带屏蔽的网线   RS485通信时最好用双绞屏蔽线

伺服适用的场合主要是对位置   速度  力矩控制要求精度比较高的机械加工或传送机构   如果对这些精度要求不是很高的场合也可以选择用变频器来控制

步进电机驱动器

步进电机驱动器是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构  当步进驱动器接收到一个脉冲信号  它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)   它的旋转是以固定的角度一步一步运行的  可以通过控制脉冲个数来控制角位移量  从而达到准确定位的目的  同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度  从而达到调速和定位的目的

步进电机驱动器的主要构成：一般是由环形分配器、信号处理级、推动级、驱动级等各部分组成，用于功率步进电机驱动器还要有多种保护线路

编码器也可称之为角位移传感器

输出通道一般有A B Z三相

绝对值编码器         增量式编码器

增量型编码器和绝对编码器最主要的区别分为大三类

1、工作方式不同：

增量型编码器断电后需要回原点，它无法输出轴转动的绝对位置信息，存在零点累计误差，抗干扰较差，接收设备的停机需断电记忆，开机应找零或参考位。

绝对编码器不需要回原点，它由机械位置确定编码，无需记忆，需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。

2、工作原理不同：

绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器，这样的编码器是由光电码盘进行记忆的。

绝对编码器在一个特定的旋转周期范围内不会出现重复的信号输出，每个角度的位置编码都是独一无二的。绝对编码器有单圈与多圈之分，而单圈与多圈绝对值编码器的区别，仅仅是在角度位置编码输出量程上的不同而已，前者的量程只有一圈，而后者可以做到多圈旋转位置测量。

增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相。由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得两组正弦波信号组合成A、B，每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。

由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。

3、使用场合不同：

增量型编码器比较通用，适用于大部分场合。绝对型编码器有量程范围，适合用在一些特殊机床上。

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