《可编程序控制器应用技术》01-常用低压电器

1、n 本章主要通过介绍电气控制领域中常用低压电器的工作原理、用途、型号、规格及符号等知识，为后继章节的学习打下基础。 用于交流电压1200V、直流电压1500V及以上电路中的电器。例如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。 用于交流50Hz(或60Hz)，额定电压为1200V以下；直流额定电压1500V及以下的电路中的电器。例如接触器、继电器等。n 低压电器能够依据操作信号或外界现场信号的要求，自动或手动地改变电路的状态、参数，实现对电路或被控对象的控制、保护、测量、指示、调节。n 低压电器的作用有：控制作用、保护作用、测量作用、调节作用、指示作用、转换作用等n 低压电器作用远不止这些，随着科

2、学技术的发展，新功能、新设备会不断出现。用手或依靠机械力进行操作的电器，如手动开关、控制按钮、行程开关等主令电器。借助于电磁力或某个物理量的变化自动进行操作的电器，如接触器、各种类型的继电器、电磁阀等。 依据电磁感应原理来工作，如接触器、各种类型的电磁式继电器等。 依靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器，如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、温度继电器等。 用于电能的输送和分配的电器，例如断路器、隔离开关、刀开关、自动空气开关等。对低压配电电器要求是灭弧能力强、分断能力好，热稳定性能好、限流准确等。对低压控制电器，则要求其动作可靠、操作频率高、寿命长并具有一定的负载能力。 用于电力拖动和自

3、动控制系统的电器，例如接触器、继电器、电动机起动器等。 常用低压电器的主要种类和用途如表1-1所示。n 开关是最普通、使用最早的电器。其作用是分合电路、开断电流。常用的有刀开关、隔离开关、负荷开关、转换开关(组合开关)、自动空气开关(空气断路器)等。n 分类：有载运行操作、无载运行操作、选择性运行操作； 正面操作、侧面操作、背面操作； 不带灭弧装置和带灭弧装置 刀口接触有面接触和线接触两种n 常用的刀开关的图形和文字符号如图所示。 n 刀开关是手动电器中结构最简单的一种，主要用作电源隔离开关，也可用来非频繁地接通和分断容量较小的低压配电线路。接线时应将电源线接在上端，负载接在下端，这样拉闸后刀

4、片与电源隔离，可防止意外事故发生。n 刀开关的主要类型有：大电流刀开关、负荷开关、熔断器式刀开关。常用的产品有：HD11HDl4(开启式单投，即一开一关)和HS11HS13 (开启式双投，即两开一关)系列刀开关。 n 刀开关选择时应考虑以下两个方面：n 结构形式的选择 应根据刀开关的作用和装置的安装形式来选择如是否带灭弧装置，若分断负载电流时，应选择带灭弧装置的刀开关。根据装置的安装形式来选择，是否是正面、背面或侧面操作形式，是直接操作还是杠杆传动，是板前接线还是板后接线的结构形式n 额定电流的选择 一般应等于或大于所分断电路中各个负载额定电流的总和。对于电动机负载，应考虑其启动电流，所以应选

5、用额定电流大一级的刀开关。若再考虑电路出现的短路电流，还应选用额定电流更大一级的刀开关。n 组合开关又叫转换开关，是一种转动式的闸刀开关，主要用于接通或切断电路、转换电源、控制小型鼠笼式三相异步电动机的启动、停止、正反转。n 组合开关有若干个动触头和静触头。n 光电开关是利用被测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无。n 光电开关由发射器、接收器和检测电路三部分组成。 n 检测方式：反射式、对射式、镜面反射式n 放大器分离型、放大器内藏型、电源内藏型n 低压断路器也称为自动空气开关，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器

6、、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。n 低压断路器具有多种保护功能(过载、短路、欠电压保护等)、动作值可调、分断能力高、操作方便、安全等优点，所以目前被广泛应用。 n 低压断路器由操作机构、触点、保护装置(各种脱扣器)、灭弧系统等组成。低压断路器工作原理图如图所示。 主要依据负载的保护特性和短路电流的大小选择熔断器的类型。对于容量小的电动机和照明支线，常采用熔断器作为过载及短路保护，因而希望熔体的熔化系数适当小些。通常选用铅锡合金熔体的RQA系列熔断器。对于较大容量的电动机和照明干线，则应着重考虑短路保护和分断能力。通常选用具有较高分

7、断能力的RM10和RL1系列的熔断器；当短路电流很大时，宜采用具有限流作用的RT0(填料封装)和RTl2(螺栓连接)系列的熔断器n 保护无起动过程的平稳负载如照明线路、电阻、电炉等时，熔体额定电流略大于或等于负荷电路中的额定电流。n 保护单台长期工作的电机熔体电流可按最大起动电流选取，也可按下式选取： IRN (1.52.5)IN n 保护多台长期工作的电机（供电干线） IRN (1.52.5)IN max+IN n 交流接触器结构与工作原理如图所示： 电磁机构由线圈、动铁心(衔铁)和静铁心组成，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作。 包括主触点和辅助触点。主触点用于通断主电

8、路，通常为三对常开触点。辅助触点用于控制电路，起电气联锁作用，故又称联锁触点，一般常开、常闭各两对。 容量在10A以上的接触器都有灭弧装置，对于小容量的接触器，常采用双断口触点灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧。对于大容量的接触器，采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧。 包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等。指主触点额定工作电压。常用的额定电压值为220V、380V、660V等指主触点在额定工作条件下的电流值。常用额定电流等级为10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A。 接触器正常工作时，吸引线圈上所加的电压值。 目前接触器的机械寿命

9、已达一千万次以上，电气寿命约是机械寿命的5%20。 一般为每小时允许操作次数的最大值。 可分为吸合电压和释放电压。 可分为最大接通电流和最大分断电流。一般通断能力是额定电流的510倍 一个与触头串联的磁吹线因产生的磁场作用下，电弧受电磁力的作用而拉长，被吹入由固体介质构成的灭弧罩内，与固体介质相接触，电弧被冷却。 n 能反映一定输入变量（如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等）的（输入部分）；n 能对被控电路实现“通”、“断”控制的（输出部分）；n 对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的（驱动部分）；n 用较小的电流控制较大电流的一种“自动开关”多触点继电器用一个

10、很微小的控制量控制很大功率的电流；多绕组继电器；组成程序控制线路n 继电器是根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力装置的自动电器。电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、压力继电器等；电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器和电子式继电器等；有触点和无触点两类，控制用与保护用继电器等。 n 电磁系统，感应机构n 接触系统，执行机构n 传动和复原机构n 继电器的主要特性是输入-输出特性，又称继电特性，继电特性曲线如图所示。n 触点多，容量小（触点多，容量小（510A）n 逻辑转换和状态记忆，扩展触点数量，调节动作时间逻辑转换和状态记忆，扩

11、展触点数量，调节动作时间 没有机械运动；全部由固态电子元件组成；它利用电子元器件的电、磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管、功率场效应管、单项可控硅和双向可控硅等开关特性，来达到无触点、无火花地接通和断开被控电路。输入电路、隔离（耦合）电路、输出电路输入电路、隔离（耦合）电路、输出电路（1）高寿命、高可靠；（）高寿命、高可靠；（2）灵敏度高，控制功率）灵敏度高，控制功率小，电磁兼容性好；（小，电磁兼容性好；（3）快速转换；（）快速转换；（4）电磁干扰少）电磁干扰少。 （1）管压降大；（）管压降大；（2）漏电流；（）漏电流；（3）功耗大；（）功耗大；（4）抗干扰和耐辐射弱；（）抗干扰和耐辐射弱；（5）过载敏感。）过载敏感。 其结构原理如图所示，其动作原理与按钮开关相同，但其触点的分合速度取决于生产机械的运行速度，不宜用于速度低于0.4mmin的场所。 其结构原理如图所示，当被控机械上的撞块撞击带有滚轮的撞杆时，撞杆转向右边，带动凸轮转动，顶下推杆，使微动开关中的