第1章 机床电器控制常用低压电器

1、电气控制与PLC控制技术 祁和义1考核方法及要求课程性质课程性质：必修、考查课必修、考查课考核方式考核方式： 总成绩总成绩=（平时考核平时考核+实验成绩）实验成绩）50%+闭卷考试成绩闭卷考试成绩50% 平时考核平时考核=出勤出勤+作业作业+课堂笔记课堂笔记 注意注意：课堂笔记的记录课堂笔记的记录2 第第1 1讲讲 讲解内容讲解内容：1 常用低压电器元件及基本控制规律常用低压电器元件及基本控制规律 1.1 电器的基本知识电器的基本知识 1.2 常用低压电器常用低压电器 学习说明学习说明 ：本讲是学习电气控制的基础。重点掌握：本讲是学习电气控制的基础。重点掌握：1.基本的起、保、停继电基本的起、

2、保、停继电-接触器控制及组成该线路器件接触器控制及组成该线路器件:接触器接触器和和按钮按钮。2.自动控制开关：自动控制开关：行程开关行程开关、接近开关；、接近开关；各种继电器各种继电器(热继电器、时间继电热继电器、时间继电器、速度继电器等）器、速度继电器等）。3.人力操作的控制开关类电器：包括控制按钮、各类手动开关、脚踏开关、人力操作的控制开关类电器：包括控制按钮、各类手动开关、脚踏开关、转换开关和主令控制器等。转换开关和主令控制器等。4.执行和显示电器执行和显示电器:电磁铁、电磁阀、电磁制动器、显示电器这里主要指指电磁铁、电磁阀、电磁制动器、显示电器这里主要指指示灯。示灯。5.开关和保护器件

3、：刀开关、隔离器和隔离开关、开关和保护器件：刀开关、隔离器和隔离开关、熔断器熔断器、低压断路器低压断路器。 31 1 常用低压电器常用低压电器 本章主要通过介绍电气控制领域中常用低压电器的本章主要通过介绍电气控制领域中常用低压电器的工工作原理作原理、用途用途、型号型号、规格及符号规格及符号等知识，等知识，电器控制线电器控制线路的基本环节路的基本环节， 学会学会正确选择和合理使用常用电器正确选择和合理使用常用电器、学会、学会分析和设计分析和设计电气控制线路的基本方法电气控制线路的基本方法，为后继章节的学习打下基础。，为后继章节的学习打下基础。 在在PLC出现以前，控制作用由继电器和接触器组成的出

4、现以前，控制作用由继电器和接触器组成的线路来实现，这常称为线路来实现，这常称为，下面介绍，下面介绍继电接触器控制系统。继电接触器控制系统。41.1 1.1 电器的基本知识电器的基本知识定义定义：交流交流1200V以下、直流以下、直流1500V以下为以下为。所谓低。所谓低压电器指工作在交流压电器指工作在交流1200V、直流、直流1500V额定电压以下的额定电压以下的电路中，能根据外界信号电路中，能根据外界信号(机械力、电动力或其他物理机械力、电动力或其他物理量量)，自动或手动接通和断开电路的电器，在此电压范，自动或手动接通和断开电路的电器，在此电压范围内使用的电器元件，统称围内使用的电器元件，统

5、称。作用作用：是实现对电路或非电对象的是实现对电路或非电对象的。分类：分类：低压电器可分为低压电器可分为和和。发展方向发展方向：。5 电器电器：是接通和断开电路或调节、控制和保护电路及电气设备：是接通和断开电路或调节、控制和保护电路及电气设备用的电工器具。用的电工器具。 电器控制系统电器控制系统：完成由控制电器组成的自动控制系统，称为：完成由控制电器组成的自动控制系统，称为继继电器电器接触器控制系统接触器控制系统。 电器的用途广泛，功能多样，种类繁多，结构各异。电器的用途广泛，功能多样，种类繁多，结构各异。下面是几种常用的电器分类。下面是几种常用的电器分类。（1）高压电器）高压电器 用于交流电

6、压用于交流电压1200V、直流电压、直流电压1500V及以上电路中及以上电路中的电器。例如的电器。例如、等。等。（2）低压电器）低压电器 用于交流用于交流50Hz(或或60Hz)，额定电压为，额定电压为1200V以下；以下；直流额定电压直流额定电压1500V及以下的电路中的电器。例如及以下的电路中的电器。例如、等。等。 6（1）手动电器）手动电器 用手或依靠机械力进行操作的电器，如用手或依靠机械力进行操作的电器，如、等主令电器。等主令电器。（2）自动电器）自动电器 借助于电磁力或某个物理量的变化自动进行操作借助于电磁力或某个物理量的变化自动进行操作的电器，如的电器，如、等。等。（1）控制电器）

7、控制电器 用于各种控制电路和控制系统的电器，例如用于各种控制电路和控制系统的电器，例如、等。等。（2）主令电器）主令电器 用于自动控制系统中发送动作指令的电器，例如用于自动控制系统中发送动作指令的电器，例如、等。等。（3）保护电器）保护电器 用于保护电路及用电设备的电器，如用于保护电路及用电设备的电器，如、等。等。7（4）执行电器）执行电器 指用于完成某种动作或传动功能的电器，如指用于完成某种动作或传动功能的电器，如、等。等。（5）配电电器）配电电器 用于电能的输送和分配的电器，例如用于电能的输送和分配的电器，例如、等。等。（1）电磁式电器）电磁式电器 依据电磁感应原理来工作，如依据电磁感应原

8、理来工作，如、等。等。（2）非电量控制电器）非电量控制电器 依靠外力或某种非电物理量的变化而动依靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器，如作的电器，如、等。等。8l 作用作用： 低压电器能够依据操作信号或外界现场信号的要求，低压电器能够依据操作信号或外界现场信号的要求，实现对电路或被控对象的，实现对电路或被控对象的。 91.2 1.2 常用低压电器常用低压电器：+ 1.结构：固定铁心，衔铁，电磁线圈结构：固定铁心，衔铁，电磁线圈 。 2.分类：直动式，拍合式。分类：直动式，拍合式。 3.原理：电磁线圈通电后，电磁吸力大于弹性力，原理：电磁线圈通电后，电磁吸力大于弹性力，使衔铁闭合。使衔铁闭合

9、。10组成：一般由主触点及其灭弧装置组成。组成：一般由主触点及其灭弧装置组成。电弧的产生与灭弧装置电弧的产生与灭弧装置电弧的产生：当断路器或接触器触点切断电路时，如电弧的产生：当断路器或接触器触点切断电路时，如电路中电压超过电路中电压超过10-20V和电流超过和电流超过80-100mA，在拉，在拉开的两个触点之间将出现强烈火花，这实际上是一种开的两个触点之间将出现强烈火花，这实际上是一种气体放电的现象，通常称为气体放电的现象，通常称为“电弧电弧”。电弧种类：交流电弧（交流电弧存在交流过零点，电电弧种类：交流电弧（交流电弧存在交流过零点，电弧易熄灭）和直流电弧。弧易熄灭）和直流电弧。11如何熄灭

10、电弧：根据上述电弧产生的物理过程可知，欲使电如何熄灭电弧：根据上述电弧产生的物理过程可知，欲使电弧熄灭，应设法降低电弧温度和电场强度，以加强消电离作弧熄灭，应设法降低电弧温度和电场强度，以加强消电离作用。当电离速度低于消电离速度，则电弧熄灭。用。当电离速度低于消电离速度，则电弧熄灭。灭弧装置用途：用于熄灭触头分断负载电流时产生的电弧。灭弧装置用途：用于熄灭触头分断负载电流时产生的电弧。灭弧原理：迅速拉长电弧；冷却和去游离法。根据上述灭弧原理：迅速拉长电弧；冷却和去游离法。根据上述灭弧原则，常用的灭弧装置有如下几种。灭弧原则，常用的灭弧装置有如下几种。1）磁吹式灭弧装置）磁吹式灭弧装置2）灭弧栅

11、）灭弧栅3）灭弧罩）灭弧罩4）多断点灭弧）多断点灭弧121.。它可以频繁地它可以频繁地接通或分断交直流电路，并可实现远距离控制。接通或分断交直流电路，并可实现远距离控制。2.具有具有，接触器具有接触器具有等特点，是电力等特点，是电力拖动自动控制线路中使用最广泛的电器元件。拖动自动控制线路中使用最广泛的电器元件。其主要控制对象是其主要控制对象是，也可用于，也可用于电热设备电热设备、等其它负载。等其它负载。接触器可分为接触器可分为和和两大类。两大类。1314触头系统：触头系统：主触头、辅助触头主触头、辅助触头 常开触头（动合触头）常开触头（动合触头） 常闭触头（动断触头）常闭触头（动断触头）电磁系

12、统：电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧 灭弧系统：灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧灭弧罩及灭弧栅片灭弧 151617用途：用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。结构：结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。电磁机构、触头系统和灭弧装置。工作原理：工作原理：与交流接触器基本相同。与交流接触器基本相同。18KMKM常闭辅助触点常闭辅助触点线圈线圈KMKM主触点主触点KMKM常开辅助触点常开辅助触点KMKM19交流接触器： 127、220、380、500V 直流接触器： 110、220、440V 交流接触器

13、：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A 直流接触器：40、80、100、150、250、400、600A 交流接触器：36、110（127）、220、380V 直流接触器：24、48、220、440V 20 根据电路中根据电路中选择接触器的类型；选择接触器的类型； 接触器的接触器的应大于或等于负载回路的额定应大于或等于负载回路的额定电压；电压； 吸引线圈的吸引线圈的应与所接控制电路的额定电应与所接控制电路的额定电压等级一致；压等级一致； 应大于或等于被控主回路的额定电流。应大于或等于被控主回路的额定电流。21根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，根据某种输

14、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。实现自动控制和保护电力装置的自动电器。按用途分按用途分 ：控制和保护继电器（控制和保护继电器（） 按动作原理分：按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、电磁式、感应式、电动式、电子式、 机械式机械式 按输入量分：按输入量分：电流、电压、电流、电压、压力、压力按动作时间分：按动作时间分： v 额定电流不大于额定电流不大于5A5A22特点：特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。 分类：分类：过电流继电器、欠电流继电器过电流继电器、欠电流继电器过流电流继电器欠流电流继电器

15、欠电流继电器KAI I KAKAKA23特点：特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细线圈并联在电路中，匝数多，导线细分类：分类：过电压继电器和欠电压继电器过电压继电器和欠电压继电器结构原理：结构原理：与电流继电器类似与电流继电器类似欠电压继电器KAU U KAKAKA24 中间继电器中间继电器，结构和工作原理与接，结构和工作原理与接触器相同。但它的触器相同。但它的，在电路中主要是扩展触点的数量。在电路中主要是扩展触点的数量。另外其另外其。 三）中间继电器三）中间继电器25作用：电动机的过载保护作用：电动机的过载保护利用双金属片受热弯曲利用双金属片受热弯曲去推动杠杆使触头动作去推动杠杆使触头动作

16、利用电阻值随温度变化利用电阻值随温度变化而变化的特性制成而变化的特性制成利用过载电流发热使易熔利用过载电流发热使易熔合金熔化而使继电器动作合金熔化而使继电器动作四）热继电器四）热继电器型式：双金属片式型式：双金属片式 热敏电阻式热敏电阻式易熔合金式易熔合金式结构：由发热元件、双金属结构：由发热元件、双金属 片和触头及动作机构片和触头及动作机构 等部分组成等部分组成 。261-1.接线端子 2 -主双金属片 3 -热元件 4 -推动导板 5 -补偿双金属片 6 -常闭触头 7 -常开触头 8 -复位调节螺钉 9 -动触头 10 -复位按钮 11 -偏心轮 12 -支撑件 13 -弹簧 四）热继电

17、器（续）四）热继电器（续）双金属片式热继电器原理示意图27四）热继电器（续）四）热继电器（续）28使用：使用：作为电动机的过载保护，注意与熔断器的配合。作为电动机的过载保护，注意与熔断器的配合。选择：选择：eReReded eReR：热继电器热元件的额定电流；：热继电器热元件的额定电流； eded：电动机的额定电流。：电动机的额定电流。四）热继电器（续）四）热继电器（续）29空气阻尼时间继电器空气阻尼时间继电器分类：分类：按构成原理分：电磁式按构成原理分：电磁式 电动式电动式 空气阻尼式空气阻尼式 晶体管式晶体管式 数字式数字式 30(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h

18、) (a) (a) 线圈一般符号线圈一般符号 (b) (b) 通电延时线圈通电延时线圈 (c) (c) 断电延时线圈断电延时线圈 (d) (d) 通电延时闭通电延时闭合动合（常开）触点合动合（常开）触点 (e) (e) 通电延时断开动断（常闭）触点通电延时断开动断（常闭）触点 （f f）断电延时断）断电延时断开动合（常开）触点开动合（常开）触点 （g g）断电延时闭合动断（常闭）触点（）断电延时闭合动断（常闭）触点（h h）瞬动触点）瞬动触点 五）时间继电器（续）五）时间继电器（续）符号符号31五）时间继电器（续）五）时间继电器（续）32五）时间继电器（续）五）时间继电器（续）33作用：作用：

19、根据速度的大小通断电路根据速度的大小通断电路结构：结构：定子、转子和触头定子、转子和触头原理：原理：与异步电动机类似与异步电动机类似参数：参数：34定子定子-由硅钢片迭成由硅钢片迭成笼型空心圆环套在转子笼型空心圆环套在转子上，装有鼠笼型短路绕上，装有鼠笼型短路绕组。组。符号符号六）速度继电器（续）六）速度继电器（续）转子转子-圆柱形永久磁圆柱形永久磁铁，与电动机同轴连铁，与电动机同轴连接。接。35六）速度继电器（续）六）速度继电器（续）36压力继电器压力继电器光电继电器光电继电器温度继电器温度继电器七）其它继电器七）其它继电器 作用：隔离电源，不频繁通断电路作用：隔离电源，不频繁通断电路 1.

20、开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关）开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关） 作用：作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。 结构图和符号结构图和符号 ： 37QS2.2.带熔断器式刀开关带熔断器式刀开关用作电源开关、隔离开关用作电源开关、隔离开关和应急开关，并作电路保护用。和应急开关，并作电路保护用。383.3.负荷开关负荷开关用途：作不频繁带负荷操作和短路保护用。用途：作不频繁带负荷操作和短路保护用。39 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

21、能相当于闸刀开关、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、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分过电流继电器、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。或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。 低压断路器具有多种保护功能低压断路器具有多种保护功能( (过载、短路、欠电压保护等过载、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。广泛应用。v 操作安全，分断能力较高。操作安全，分断能力较高。v 框架

22、式（万能式）和塑壳式（装置式）框架式（万能式）和塑壳式（装置式）v 触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。40414212345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮塑壳式低压断路器原理图塑壳式低压断路器原理图1主触头主触头 7按钮按钮线路短路线路短路或严重过或严重过载保护载保护远距离跳远距离跳闸，对电闸，对电路不起保路不起保护作用护作用线路过载线路过载保护保护电动机的电动机的失压保护失压保

23、护43v作用：短路和严重过载保护作用：短路和严重过载保护v应用：串接于被保护电路的首端应用：串接于被保护电路的首端v优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻v分类：分类： 44瓷插式瓷插式RCRC螺旋式螺旋式RLRL有填料式有填料式RTRT无填料密封式无填料密封式RMRM快速熔断器快速熔断器RSRS自恢复熔断器自恢复熔断器45瓷插式熔断器瓷插式熔断器螺旋式熔断器螺旋式熔断器46有填料式熔断器有填料式熔断器无填料密封式熔断器无填料密封式熔断器47快速熔断器快速熔断器自恢复熔断器自恢复熔断器v作用：发送控制命令或信号的电器作用：发送控制命令或信号的电器 v分类：控制按钮分类：控制按钮 万能转换开关万能转换开关 主令控制器主令控制器 接近开关接近开关48495051525354习题与思考题习题与思考题l-1交流接触器在衔铁吸合前的瞬间，为什么在线圈中产生很大的交流接触器在衔铁吸合前的瞬间，为什么在线圈中产生很大的冲击电流冲击电流?直流接触器会不会出现这种