第7章(1)低压电器

1、第第7 7章章 电力拖动控制系统电力拖动控制系统第第7 7章章 电力拖动控制系统电力拖动控制系统 用电动机拖动生产机械运行，来实现生产机械的各种不同的工艺要求，就必须有一套控制装置。尽管电力拖动自动控制己向无触点、连续控制、弱电化、微机控制方向发展，但由于继电器接触器控制系统所用的控制电器结构简单、价格便宜、能够满足生产机械一般生产的要求，因此，目前仍然获得广泛的应用。 本章在讲述各种低压电器元件的基本结构、工作原理、用途及表示符号的基础上，重点分析继电器接触器控制线路中基本控制环节的组成和工作原理。通过学习，掌握控制线路的一般分析方法，并学会简单控制线路的设计。7.1 常用低压电器常用低压电

2、器 生产机械中所用的控制电器多属低压电器。低压电器通常是指交流1200V及以下与直流1500V及以下电路中起通断、控制、保护和调节作用的电气设备。其主要作用就是接通或断开电路中的电流，因此“开”和“关”是其最基本和最典型的功能。工厂电器的分类 （1）按适用的电压范围分类，分为低压电器和高压电器。(交流小于1200V,直流小于1500V) （2）低压电器按所控制的对象分类，分为低压配电电器和低压控制电器。 （3）按电器所起的作用分类，可分为控制电器和保护电器。 （4）按电器的动作性质分类，可分为自动控制电器和非自动控制电器。 非自动控制电器非自动控制电器 任何设备都需要操纵者给予一定的指令，才能

3、完成规定的控制。非自动控制电器是自动控制设备中不可缺少的器件，常用的有闸刀开关QS、主令电器（按钮开关）SB、位置开关SQ、转换开关Q等。低压电器分类与结构低压电器分类与结构 电器定义：电器定义： 能控制电路的设备。能控制电路的设备。 低压电器：低压电器： 用于交流用于交流1200V1200V、直流直流1500V1500V级以下的电级以下的电路中起通断、保护、控路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产制或调节作用的电器产品。品。低压电器的基本知识低压电器的基本知识一、低压电器的分类一、低压电器的分类按电器的按电器的动作性质动作性质分分 ：手动电器和自动电器：手动电器和自动电器按电器的按电器的性

4、能和用途性能和用途分：控制电器和保护电器分：控制电器和保护电器 按按有无触点有无触点分：有触点电器和无触点电器分：有触点电器和无触点电器 按按工作原理工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器。分：电磁式电器和非电量控制电器。1.1.分类分类按操作方式分类按操作方式分类手动电器：手动电器：刀开关、按钮、转刀开关、按钮、转换开关换开关自动电器：自动电器：低压断路器、接触低压断路器、接触器、继电器器、继电器按用途分类按用途分类低压配电电器：低压配电电器：刀开关、低压断路器、刀开关、低压断路器、熔断器等。熔断器等。低压控制电路：低压控制电路：接触器、继电器、控制接触器、继电器、控制器、按钮等。器、按钮等

5、。1.1.低压开关电器也可称为主令电器低压开关电器也可称为主令电器1.1.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 3.3.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 凸轮控制器凸轮控制器 行程开关行程开关 接近开关接近开关7.1.2 7.1.2 低压开关电器低压开关电器1.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）v 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。v 结构图和符号结构图和符号 ： QS1.1.开关板用刀开关开关板用刀开关各种外形的闸刀开关各种外形的

6、闸刀开关HKHK系列瓷底胶盖闸刀开关系列瓷底胶盖闸刀开关 （a）外型）外型 （b）内部结构）内部结构 （c）电路符号）电路符号QS 封闭式负荷开关（铁壳开关）作用： 手动通断电路及短路保护。封闭式负荷开关（铁壳开关）封闭式负荷开关（铁壳开关） 铁壳开关的结构铁壳开关的结构(b) 结构结构按钮开关的外形结构按钮开关的外形结构(a) 外形图外形图常闭触点常闭触点按钮开关的结构示意图按钮开关的结构示意图各种控制按钮的外形各种控制按钮的外形3. 行程开关行程开关行程开关行程开关主令电器中的主令电器中的行程开关行程开关 JLXK1JLXK1系列行程开关系列行程开关 (a)(a)常开触点常开触点 (b)(

7、b)常闭触点常闭触点 (c)(c)复合触点复合触点 位置开关符号位置开关符号HZ10-10/3HZ10-10/3型转换开关型转换开关123456触点号12 3 4 5 6 7. 7. 万能转换开关万能转换开关 下图是下图是LW6LW6型万能转换开关的图形符号和触点合断表。图形型万能转换开关的图形符号和触点合断表。图形符号中有符号中有6 6个回路，个回路，3 3个挡位连线下有黑点个挡位连线下有黑点“”的，表示这条电的，表示这条电路是接通的。在触点合断表中用路是接通的。在触点合断表中用“”表示被接通的电路，空格表示被接通的电路，空格表示转换开关在该位置时此路是断开的。表示转换开关在该位置时此路是断

8、开的。 各种万能转换开关外形那么，问题来了：那么，问题来了： 1.1.低压电器有哪些分类？低压电器有哪些分类？ 2. 2.哪些电器属于低压开关电器？哪些电器属于低压开关电器？ 功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路及失压时自动分断电路。及失压时自动分断电路。v 特点：操作安全，分断能力较高。特点：操作安全，分断能力较高。v 分类：分类：框架式（万能式）框架式（万能式）和和塑壳式（装置式）塑壳式（装置式）v 结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。5.5.低压断路器低压断路器万能式低压断路器结构图万

9、能式低压断路器结构图1.天弧罩2.开关本体3.抽屉座4.合闸按钮5.分闸按钮6.智能脱扣器7.摇匀柄插入位置8. 连接/试验/分离指示1.天弧罩2.开关本体3.抽屉座4.合闸按钮5.分闸按钮6.智能脱扣器7.摇匀柄插入位置8. 连接/试验/分离指示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1.自由脱扣器 3过电流脱扣器 7.分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮2022-2

10、-231低压断路器工作原理动画低压断路器工作原理动画低压断路器工作原理动画低压断路器工作原理动画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2自由脱扣器3过电流脱扣器7.分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮线路短路线路短路或严重过或严重过载保护载保护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12345671-主

11、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2自由脱扣器3过电流脱扣器7.分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮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2自由脱扣器3过电流脱扣器7.分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按

12、钮线路过载线路过载保护保护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2自由脱扣器 3过电流脱扣器 7.分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮电动机的电动机的失压保护失压保护 低压断路器的选用 1、根据负荷电流的大小选用相应的额定电流值容量和过流脱扣器额定电流值，以使保护合理可靠。、对起动负荷电流的倍数较大而实际负荷较小、而且过电流整定倍数较小的线路（或设备）可以选用DZ型，

13、因为它由热元件作为过电流保护，可与电磁脱扣器有较好的配合，而DW型（除DW15型外）则较难适应（因目前很少配备延时机构）。、对容量较大、作为电源和线路总保护或需远方控制的，则可选用DW型，如负荷不需要失压脱扣保护，则可以将其去掉或订货时不要此附件，而摇控分闸时则可以选配分励脱扣器来实现。 、此外，要注意使用环境的清洁干燥，无易燃、易爆及腐蚀性气体，无导电尘埃，环境的相对湿度不要大于85%。低压断路器的运行维护 低压断路器除了在投入运行前需作一般性外观及触点检查外，在运行一段时间后，经过多次操作或故障掉闸，则必须进行适当的维修，保持正常工作状态。 1对运行中断路器的巡视和检查 (1) 检查所带的

14、正常运行负荷是否超过断路器的额定值。 (2) 检查接触点和连接点处有无过热现象（特别对有热元件保护装置的，更应注意检查）。 (3) 检查分、合闸状态是否与辅助触点所串接的指示灯信号相符合。 (4) 监听断路器在运行中有无异常响声。 (5) 检查传动机构及相间绝缘主轴的工作状态，前者有无变形、锈蚀、销钉松脱现象；后者有无裂痕、表层脱落和放电现象。(6) 检查断路器的保护脱扣器工作状态，如整定值指示位置有否变动，电磁铁表面及间隙是否清洁正常，弹簧的外观有无锈蚀，线圈有无过热现象及异常声响等。 (7) 检查灭弧罩的工作位置有无因受振而移动，外观是否完整，有无喷弧痕迹和受潮情况。(8) 有灭弧罩损坏，

15、不论是多相或一相，均需停止使用，应立即设法修配好才准许运行，以免在断开时发生飞弧现象而扩大事故。(9) 如较长时间的负荷变动（增加或减少），则需要相应调节过流脱扣器的整定值，必要时应更换设备或附件。 (10) 断路器发生短路故障掉闸或遇有喷弧现象时，应安排解体检修。断路器的定期维护和检修 (1) 取下灭弧罩，检查灭弧栅片的完整性及清擦表面的烟痕和金属细末，检查外罩，应完整无损。(2) 检查触点表面，清擦烟痕，用细锉或细砂布打平接触面，并须保持触点原有行状，如果触点的银钨合金表面烧伤而超过1mm时，应更换触头。(3) 检查触点弹簧的压力，有无过热而失效，并调节触点的位置和弹簧的压力，使其保持三相

16、同时闭合，并保证接触面积完全，接触压力一致。(4) 用手动缓慢分、合闸，检查辅助触点的动断、动合工作状态是否合乎要求，并清擦辅助触点表面，如有损坏则需更换。(5) 检查脱扣器的衔铁和拉簧活动是否正常，动作有无卡劲，磁铁工作极面是否清洁平整光滑，有无锈蚀、毛刺和污垢；热元件的各部位有无损坏，其间隙是否正常。 (6) 机构各个摩擦部分应定期涂润滑油。(7) 全部检修工作完毕后，应作几次传动试验，检查是否正常，特别对于联锁系统，要确保动作准确无误。漏电保护断路器 低压断路器具有短路、过载、欠压和失压保护功能，漏电保护开关只有漏电保护功能。继电接触器控制系统一般可以只装接低压断路器，但不能只装接漏电保

17、护开关。 在实际工作中，常可发生漏电保护开关已被短路电流烧毁但就是不跳闸的情况。这是因为短路电流虽大，但进出零序电流互感器铁芯的电流仍相等，并不产生漏电信号之故。所以，有了漏电保护还必须安装有短路、过载、欠压和失压保护的设施。 近几年来在低压断路器的基础上设计生产了一类新型开关漏电保护断路器。漏电保护断路器同时具备短路、过载、欠压、失压和漏电等多种保护功能。漏电保护开关工作原理漏电保护开关工作原理2022-2-2436.6.主令控制器主令控制器 主令控制器是按照预定程序来转换控制电路接线的主令电器。 主令控制器通常用于起重机械电力驱动装置中，根据规定的顺序接通和分断某些触头,并以此发布指令，或

18、者与其他电路实行联锁,最终完成起重机械控制电路的转换。 主令控制器在机械上与它所控制的生产机械无联系，而直接由操作人员手工操纵，或者借助于伺服电动机来操纵。2022-2-2447. 7. 凸轮控制器凸轮控制器 凸轮控制器亦称接触器式控制器。因为它的动、静触头的动作原理与接触器极其类似。二者的不同之处，在于凸轮控制器凭借人工操纵，并且能换接较多数目的电器，而接触器系具有电磁吸引力实现驱动的远距离操作方式，触头数目较少。 凸轮控制器是一种大型控制电器，多档位、多触点，利用手动操作，转动凸轮去接通和分断通过大电流的触头转换开关。 凸轮控制器主要用于起重机械设备中控制中小型绕线转子异步电动机的启动，停

19、止，调速，换向和制动。 7.1.3 7.1.3 低压保护电器低压保护电器 保护电器主要包括各种熔断器、热继电器、磁力起动器的热断电器，电磁式过电流继电器和失压(欠压)脱扣器，低压断路器的热脱扣器等。 热继电器是利用电流的热效应来切断电路的保护电器，它在控制电路中，用作电动机的过载保护，既能保证电动机不超过容许的过载，有可以最大限度地保证电动机的过载能力。当然，首先要保证电动机的正常起动。 低压保护电器的保护类型低压保护电器的保护类型 、短路保护：低压熔断器 、过载保护：热继电器 、失压(欠压)保护：失压(欠压)脱扣器问题问题3：什么是过载保护？：什么是过载保护？为什么对电动机要采取过载保护？为

20、什么对电动机要采取过载保护？ 过载保护是指当电动机出现过载时能自动切断电动机电源，使电动机停转的一种保护。 因为电动机在运行过程中，如果长期负载过大或启动操作频繁。或者缺相运行等原因，都可能使电动机定子绕组的电流增大，超过其额定值。而在这种情况下，熔断器往往并不熔断，从而引起定子绕组过热使温度升高，若温度超过允许温升就会使绝缘损坏，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至会使电动机的定子绕组烧毁。因此，对电动机必须采取过载保护。问题问题4：什么叫欠压保护？什么叫失压保护？什么叫欠压保护？什么叫失压保护？为什么说接触器自锁控制线路具有欠压、失压保护作用？为什么说接触器自锁控制线路具有欠压、失压保护作用？

21、 “欠压保护”是指当线路电压降到某一数值时，电动机能自动脱离电源电压停转，避免电动机在欠压下运行的一种保护。 “失压保护”是指电动机在正常运行时，由于外界某种原因引起突然断电时，能自动切断电动机电源。当重新供电时，保证电动机不能自行启动。 当线路电压下降到一定值时，接触器线圈两端的电压也下降到此值，从而接触器线圈产生的电磁吸力减小。当电磁吸力减小到小于反作用弹簧的拉力时，动铁心释放，带动主触头，自锁触头同时断开，自动切断主电路和控制电路，电动机失电停转，达到欠压保护作用。 采用接触器自锁控制线路，由于接触器自锁触头和主触头在电源断电时已经断开，使控制电路和主电路都不能接通，所以在电源恢复供电时

22、，电动机不会自行启动，达到失压保护作用。v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。v优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻。v分类：v v v v 低压熔断器低压熔断器瓷插式瓷插式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熔断器外形结构和图形符号熔断器外形结构和图形符号 瓷插式熔断器螺旋式熔断器螺旋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快速熔断器快速熔断器自恢复熔断器自恢复熔断器电气设备外壳防护等级电气设备外壳防护等级 7.1.4 7.1.4 接触器接触器

23、接触器是一种适用于远距离频繁接通和分断交直流主电路和控制电路的自动控制电器。其主要控制对象是电动机，也可用于其他电力负载，如电热器、电焊机等。接触器还具有欠电压释放保护、零压保护、控制容量大、工作可靠、寿命长等优点，是自动控制系统中应用最多的一种电器。CJ10-20CJ10-20型交流接触器结构及符号型交流接触器结构及符号 交流接触器结构图交流接触器结构图主触头常闭辅助触头常开辅助触头静铁心动铁心吸引线圈灭弧装置接触器的工作原理接触器的工作原理v 接触器利用电磁吸力的原理工作，线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯，带动触头动作。 接触器主要由电磁机构和

24、触头系统组成。电磁机构通常包括吸引线圈、铁心和衔铁三部分。 接触器具有远距离自动控制、欠(零)电压保护的作用。 交流接触器工作原理图交流接触器工作原理图v触头系统通过触头的开合控制电路通、断。v 类型v 材料：一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银质材料制成。 桥式触头桥式触头指形触头指形触头接触器的触头系统 点接触 面接触 交流电磁铁的振动与短路环交流电磁铁的振动与短路环 根据吸引线圈通电电流的性质分类，电磁铁分为直流电磁铁和交流电磁铁。通常采用短路环来解决交流电磁铁的振动问题。 短路环起到磁通分相的作用，把极面上的交变磁通分成两个交变磁通，并且使这两个磁通之间产生相位差，那么它们所产生的

25、吸力间也有一个相位差，这样，两部分吸力就不会同时达到零值，当然合成后的吸力就不会有零值的时刻。如果使合成后的吸力在任一时刻都大于弹簧拉力，就消除了振动。短路环的示意图短路环的示意图短路环减小衔铁吸合时产生的振动和噪音。 衔铁 铁芯 线圈 短路环 电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于10V，电流超过80mA时，触头间会产生蓝色的光柱，即电弧。v 电弧的危害 ： 延长了切断故障的时间；延长了切断故障的时间； 高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏； 形成飞弧造成电源短路事故。形成飞弧造成电源短路事故。接触器的灭弧系统接触器的灭弧系统 接触器常用的灭弧方法有：吹弧

26、、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料。 对于电弧较弱的接触器，只采用灭弧罩即可。电弧较强的接触器，常采用灭弧栅熄弧。 灭弧栅是数片钢片制成的栅状装置，当触点断开发生电弧时，电弧进入栅片内，被分割为数段，迅速熄灭。接触器的灭弧方法接触器的灭弧方法 灭弧栅片 触头 电弧 图形符号及文字符号图形符号及文字符号用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。工作原理：与交流接触器基本相同。直流接触器直流接触器 7.1.5 7.1.5 继电器继电器 继电器分类：继电器分类： 用途分：控制继电器、保护继电器、中间继用途分：控制继电器、保护继

27、电器、中间继电器。电器。 原理分：电磁式、感应式、热继电器等原理分：电磁式、感应式、热继电器等 参数分：电流、电压、速度、压力继电器参数分：电流、电压、速度、压力继电器 动作时间分：瞬时继电器、延时继电器动作时间分：瞬时继电器、延时继电器 输出形式分：有触点、无触点继电器输出形式分：有触点、无触点继电器v 作用：控制、放大、联锁、保护和调节作用：控制、放大、联锁、保护和调节v 特点：额定电流不大于特点：额定电流不大于5A5A继电器继电器作用与特点作用与特点继电器与接触器的区别继电器与接触器的区别 继电器：继电器： 用于控制电路、电流小，没有灭弧装置，线用于控制电路、电流小，没有灭弧装置，线圈在

28、主回路，触点在控制回路，可在电量或非电圈在主回路，触点在控制回路，可在电量或非电量的作用下动作。量的作用下动作。 接触器：接触器： 用于主电路、电流大，有灭弧装置，线圈在用于主电路、电流大，有灭弧装置，线圈在控制回路，触点在主回路，一般只能在电压作用控制回路，触点在主回路，一般只能在电压作用下动作。下动作。1. 1. 电流继电器电流继电器 特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。 分类：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欠电流继电器KAI I KAKAKA特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细分类：过电压继电器和欠电压继电器分类：过电压继电器和欠电压继电器结构原理：与电流继电器类似结构原理：与电流继电器类似欠电压继电器KAU U KAKAKA2. 2. 电压继电器电压继电器 中间继电器实质上是一种电压中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理与接触器继电器，结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数量较多，在电相同。但它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量。另外路中主要是扩展触点的数量。另外其触头的额定电流较小。其触头的额定电流较小。 3. 3. 中间继电器中间继电器JZC4JZC4系列中间继电器型号和图形系列中间继电器型号和图形空气阻尼时间继电器空气阻尼时间继电器