常用低压电器课件

1、第一节 常用低压电器 电器：对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护作用，在电力输配电系统和电力拖动自动控制系统中应用广泛。以继电器、接触器为基础的电气控制技术具有相当重要的地位。掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握PLC应用技术必需的基础 。电器元件的分类：按工作电压等级分类: 高压电器：AC1200V、DC1500V及以上电路中的电器。低压电器：AC1200V、DC1500V以下电路中的电器。按动作原理分类： 手动电器：通过人的操作发出动作指令的电器。自动电器：产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器。按用途分类：控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。配电电器：用于电能的

2、输送和分配的电器。主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令的电器。保护电器：用于保护电路及用电设备的电器。执行电器：用于完成某种动作或传送功能的电器。一、 接触器电力拖动和自动控制系统中使用量大，涉及面广的一种低压自动控制电器，用来频繁地接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路。 1- 主触点 2-常闭辅助触点 3-常开辅助触点 4-动铁心 5-线圈 6-静铁心 7-灭弧罩 8-弹簧电磁接触器结构示意图电磁机构：将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作. 触点：接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。灭弧装置：熄灭触点分断电流瞬间触点之间气隙中产生的电弧。其它：包括释放弹簧机构、支架

3、与底座等。动铁心（衔铁）静铁心电磁线圈按所控制电路主触点辅助触点按原始状态常开触点常闭触点灭弧罩灭弧栅磁吹灭弧装置接触器根据电磁原理工作：当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，即常开触点断开，常闭触点闭合。接触器分类及特点：交流接触器：线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。 交变磁通穿过铁心，产全涡流和磁滞损耗，使铁心发热。 铁心用硅钢片冲压而成以减少铁损。 线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上以便于散热。 铁心端面上安装铜制的短路环，以防

4、止交变磁通使衔铁产生强烈振动和噪声。 灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。直流接触器：线圈通以直流电，主触点接通、切断直流主电路。 不产全涡流和磁滞损耗，铁心不发热。 铁心用整块钢制成。 线圈制成长而薄的圆筒状。 250A以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。 灭弧装置通常采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。接触器主要技术参数：线圈电压、主触点额定电流、额定电压辅助触点额定电流、对数接触器极数接触器机械寿命、电寿命 CJ 20 / 交流 设计 额定电流 用K表示矿用 额定工作电压(03380V) TH(湿热带产品) 接触器 序号 (AC3，380V) 启动器的接触器 (06660V；111140V) C

5、Z 16 / 直流 设计 额定电流 常开主触点数 常闭主触点数接触器 序号交流接触器型号意义说明举例：直流接触器型号意义说明举例： 选择接触器主要考虑的因素：接触器的使用类别应与负载性质相一致 控制交流负载应选用交流接触器 控制直流负载则选用直流接触器主触点的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流接触器主触点的额定工作电流是在规定条件下（额定工作电压、使用类别、操作频率等）能够正常工作的电流值，当实际使用条件不同时，这个电流值也将随之改变吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致 接触器在线圈额定电压85及以上时应能可靠地吸合主触点和辅助触点的数量应

6、能满足控制系统的需要二、 继电器 1、定义：用于控制与保护电路中作信号转换用的电器。具有输入电路（感应元件）和输出电路（执行元件），当感应元件中的输入量（如电流、电压、温度、压力等）变化到某一定值时继电器动作，执行元件便接通和断开控制回路。继电器用于控制电路，流过触点的电流小，一般不需要灭弧装置。继电特性曲线：继电器的重要参数：返回系数：kx 1 / x 2 释放弹簧的松紧程度 铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄吸合时间：线圈接受电信号到衔铁完全吸台所需的时间释放时间：线圈失电到衔铁完全释放所需的时间 x 2 ：继电器吸合值 x 1 ：继电器释放值常用继电器：电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间

7、继电器、热继电器以及温度、压力、计数、频率继电器等。2、分类（1）电磁式继电器 电流继电器：根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器过电流继电器：当电路发生短路及过流时立即将电路切断 线圈电流小于整定电流时，继电器不动作 线圈电流超过整定电流时，继电器才动作 动作电流整定范围：交流为(110350)I N ，直流为(70300 )I N 欠电流继电器：当电路电流过低时立即将电路切断 线圈电流大于或等于整定电流时，继电器吸合 线圈电流低于整定电流时，继电器释放 动作电流整定范围：吸合电流为(3050)I N 释放电流为(1020)I N 一般自动复位 电压继电器：根据输入（线圈）电压大小而动作的继

8、电器过电压继电器：动作电压整定范围为(105120)U N 欠电流继电器：吸合电压调整范围为(3050)U N 释放电压调整范围为(720)U N 中间继电器：本质上是一种电压继电器，工作原理与接触器相同。触点系统中没有主、辅触点之分，触点容量相同。小容量的接触器：电动机额定电流不超过5A的电气控制系统，可代替接触器来控制。中间继电器的作用：当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间继电器来控制，用中间继电器作为执行元件，这时中间继电器被当作一级放大器用。触点数量较多，能够将一个输入信号变成多个输出信号。当其他继电器或接触器触点数量不够时，可利用中间继电器来切换多条控制电路。 固态继电器：由

9、固体半导体元件组成的无触点开关器件。优点：工作可靠、寿命长、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快、无火花、无动作噪音和使用方便等。缺点：过载能力低，易受温度和辐射影响，通断阻抗比小。应用：有逐步取代传统电磁继电器的趋势，还可应用于计算机的输入输出接口、外围和终端设备等传统电磁继电器无法应用的领域。四端有源器件：两个输入控制端，两个输出受控端。施加输入信号后，其输出呈导通状态，无信号时输出呈阻断状态。耐高压的光电耦合：实现输入和输出之间的电气隔离。直流固态继电器：输出采用晶体管。交流固态继电器：输出采用晶闸管。主要参数：输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、输出漏电流等。（

10、2）时间继电器：继电器感应元件接受外界信号后，经过设定的延时时间才使执行部分动作的继电器。类型：通电延时、断电延时、带瞬动触点通电（断电）延时触点：常开延时闭合、常闭延时断开、常开延时断开、常闭延时闭合空气阻尼式： 包括电磁机构、工作触点及气室三部分，靠空气阻尼作用实现延时。 延时范围较宽、结构简单、工作可靠、价格低廉、寿命长。 延时时间有0.4180s和0.460s两种规格。电动式： 包括同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统及执行机构。 延时时间长，可达数十小时，延时精度高。 结构复杂，体积较大。电子式： 数字计数式，包括脉冲发生器、计数器、显示器、放大器及执行机构。 延时时间长、调节方便

11、、精度高、应用广。 可取代阻容式、空气阻尼式、电动式等时间继电器。（3）热继电器：专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护，防止电动机过热而烧毁的保护电器。组成及工作原理：由双金属片、加热元件、动作机构、触点系统、整定调整装置及手动复位装置等组成。双金属片为温度检测元件，由两种膨胀系数不同的金属片压焊而成，它被加热元件加热后，因两层金属片伸长率不同而弯曲。加热元件串接在电动机定子绕组中，电动机正常运行时，热元件产生的热量不会使触点系统动作；当电动机过载，流过热元件的电流加大，经过一定的时间，热元件产生的热量使双金属片的弯曲程度超过一定值，通过导板推动热继电器的触点动作（常开触点闭合，常闭触

12、点断开）。通常用其常闭触点与接触器线圈电路串联，切断接触器线圈电流，使电动机主电路失电。故障排除后，手动复位热继电器触点可以重新接通控制电路。热继电器主要参数：热继电器额定电流：热继电器中可以安装的热元件的最大整定电流值。热元件额定电流：热元件的最大整定电流值。热继电器整定电流：热元件能够长期通过而不致引起热继电器动作的最大电流值。通常热继电器的整定电流是按电动机的额定电流整定的。热继电器整定电流调节范围：手动调节整定电流旋钮，通过偏心轮机构，调整双金属片与导板的距离，能够调节的电流整定值的范围。（4）速度继电器：用于转速的检测，常用在三相交流异步电动机反接制动转速接近零时，自动切除反相序电源

13、。转子：由一块永久磁铁制成，与电动机同轴相联，用以接受转动信号。圆环（笼型空心绕组）：转子（磁铁）旋转时，笼型绕组切割转子磁场产生感应电动势，形成环内电流，此电流与磁铁磁场相作用，产生电磁转矩，圆环在此力矩的作用下带动摆杆，克服弹簧力而顺转子转动的方向摆动，并拨动触点改变其通断状态。触点：在摆杆左右各设一组切换触点，分别在速度继电器正转和反转时发生作用。调节弹簧弹力时，可使速度继电器在不同转速时切换触点改变通断状态。动作转速一般不低于120 r/min，复位转速约在100 r/min以下。工作时，允许的转速高达10003600r/min。正转和反转切换触点的动作，反映电动机转向和速度的变化。三

14、、手动切换器和自动开关 1、手动切换器：将线路与电源明显地隔开的一类手动操作电器，结构简单、应用广泛。作用是手动切除电源，保障检修人员的安全。（1）低压刀开关：由操纵手柄、触刀、触刀插座和绝缘底板等组成。主要类型有：带灭弧装置的大容量刀开关、带熔断器的开启式负荷开关（胶盖开关）、带灭弧装置和熔断器的封闭式负荷开关（铁壳开关）等。额定电压：长期工作所承受的最大电压，大于所控制的线路额定电压。额定电流：长期通过的最大允许电流，大于负载的额定电流。极数：与电源进线相数相等。分断能力 / 刀开关代号 手柄操作位置 额定电流 极数 特征代号 (HD单投向) (11中间手柄) (0不带灭弧罩) (HS双投

15、向) (12侧面正向操作) (1带灭弧罩) (13中间杠杆操作) (8板前接线) (14侧面手柄) (9板后接线) 刀开关型号及其含义说明举例（2）熔断器式刀开关：由熔断器和刀开关组合而成。电源隔离和熔断保护功能。可分断一定负载电流。（3）组合开关：转动式刀片，操作轻巧。动触点（刀片）和静触点装在封闭的绝缘件内，采用叠装式结构，层数由动触点数量决定，动触点装在操作手柄的转轴上，转轴旋转改变各对触点的通断状态。采用扭簧储能，开关快速接通及分断电路与手柄旋转速度无关。可用做不频繁地接通、分断及转换交、直流电阻性负载电路。降低容量使用，可直接启动和分断运转中的小型异步电动机。2、低压断路器（自动开关

16、）用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护的电器。发生严重的过载或短路及欠电压等故障时能自动切断电路，功能相当于熔断器式断路器与过流、欠压、热继电器等的组合。在分断故障电流后一般不需要更换零部件。框架（万能）式：敞开式结构，适用于大容量配电装置。塑料外壳（装置）式：外壳用绝缘材料制作，安全性良好，用于电气控制设备及建筑物内电源线路保护、电动机过载和短路保护。由触点和灭弧装置、脱扣器与操作机构、自由脱扣机构组成。正常工作：主触点靠操作机构手动或电动合闸，接通和分断工作电流。短路或过流保护：过流脱扣器的衔铁被吸合，自由脱扣机构的钩子脱开，自动开关触点分离，切除故障电流。失

17、压或零压保护：失压脱扣器的衔铁被释放，自由脱扣机构动作，断路器触点分离，切断电路。塑料外壳断路器主要参数：额定工作电压壳架额定电流等级极数脱扣器类型及额定电流短路分断能力低压断路器的选用原则 低压断路器的选用原则根据线路对保护的要求确定断路器的类型和保护形式 根据线路对保护的要求确定断路器的类型和保护形式- -确定 确定选用框架式、装置式或限流式等。 选用框架式、装置式或限流式等。 额定电压UN UN应等于或大于被保护线路的额定电压。 应等于或大于被保护线路的额定电压。欠压脱扣器额定电压应等于被保护线路的额定电压。 欠压脱扣器额定电压应等于被保护线路的额定电压。额定电流及过流脱扣器的额定电流应

18、大于或等于被保护线路 额定电流及过流脱扣器的额定电流应大于或等于被保护线路的计算电流。 的计算电流。的极限分断能力应大于线路的最大短路电流的有效值。 的极限分断能力应大于线路的最大短路电流的有效值。配电线路中的上、下级断路器的保护特性应协调配合，下级 配电线路中的上、下级断路器的保护特性应协调配合，下级的保护特性应位于上级保护特性的下方且不相交。 的保护特性应位于上级保护特性的下方且不相交。断路器的长延时脱扣电流应小于导线允许的持续电流。 断路器的长延时脱扣电流应小于导线允许的持续电流。四、主令电器用来发布命令、改变控制系统工作状态的控制电器。可以直接作用于控制电路，也可以通过电磁式电器的转换

19、对电路实现控制。1、按钮开关：常态：常闭（动断）触点闭合，常开（动合）触点断开。按下：常闭（动断）触点断开，常开（动合）触点闭合。按钮开关颜色规定：“停止”和“急停”按钮必须是红色。“启动”按钮的颜色是绿色。“点动”按钮必须是黑色。“启动”与“停止”交替动作的按钮必须是黑白、白色或灰色。“复位”按钮必须是蓝色。复位按钮兼有停止的作用时，则必须是红色。 按钮开关的图形符号与文字符号按钮的型号及其含义： 按钮的型号及其含义图形与文字符号：不同结构形式的按钮分别用不同的字母来表示 分别用不同的字母来表示 ： A按钮 K开启式 S防水式 H保护式 F防腐式 J紧急式 X旋钮式 Y钥匙式 D带指示灯式

20、DJ紧急式带指示灯2、行程开关：用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短的控制电器。机械结构的接触式有触点行程开关：移动物体碰撞行程开关的操动头，使行程开关的常开触点接通和常闭触点分断。行程开关分类：外壳防护形式：开启式、防护式、防尘式。动作速度：瞬动、慢动（蠕动）。复位方式：自动复位、非自动复位。接线方式：螺钉式、焊接式、插入式。操作形式：直杆式（柱塞式）、直杆滚轮式（滚轮柱塞式）、转臂式、方向式、叉式、铰链杠杆式。用途：一般用途行程开关、起重设备用行程开关、微动开关。依据生产机械的移动距离 移动距离发出控制指令 控制指令以控制其运行方向或移动距离长短的主令电器，称为行程开

21、关 行程开关。若将行程开关安装于生产机械行程中的某一点处，以限制其行程，则称为为限位开关或位置开关 限位开关或位置开关。行程开关广泛用于各类机床和起重机械中以控制其行程。其作用与按钮开关相同 其作用与按钮开关相同。只是其触点的动作不是靠手动来完成，而是利用生产机械运动部件的碰撞使其触点动作来接通或者分断电路 接通或者分断电路，从而限定机械运动的行程、位置或改变机械运动部件的运动方向或状态，达到自动控制的目的。3、接近开关：电气结构的非接触式行程开关：运动着的物体接近它到一定距离时，发出信号，从而进行相应的操作。类型：高频振荡型、霍尔效应型、电容型、超声波型等。参数：动作距离、重复精度、操作频率

22、及复位行程等。 4、组合开关又称为转换开关，是由多节触点组合而成的一种手动控制电器 手动控制电器。组合开关 组合开关有单级、双极和三级之分。组合开关 组合开关可以用作电源引入开关、也可以用作5.5KW以下的电动机的直接启动、停止、反转和调速的控制开关。5、光电开关又称为无接触检测和控制开关。它是利用物质对光束的遮蔽、吸收或反射等作用，对物体的位置、形状、标志、符号等进行检测。光电开关是一种新兴的控制开关。在光电开关中最重要的是光电器件，是把光照强弱的变化转换为电信号的传感元件。光电器件主要有发光二极管、光敏电阻、光电晶体管、光电藕合器等，它们构成了光电开关的传感系统。光电开关的作用光电开关能非

23、接触 非接触、无损伤 无损伤地地检测各种固体、液体、透明体、烟雾等。它具有体积小、功能多、寿命长、功耗低、精度高、响应速度快、检测距离远和抗光、电、磁干扰性能好等优点。它广泛应用于各种生产设备中作为物体检测、液位检测、行程控制、产品计数、速度监测、尺寸控制、宽度鉴别、色斑与标记识别、自动门、人体接近开关和防盗警戒等，成为自动控制系统和生产线中不可缺少的重要元件。五、熔断器用于供电线路和电气设备的短路保护的保护电器。结构简单、使用方便、价格低廉。熔体：熔断器的核心，通常用低熔点的铅锡合金、锌、铜、银的丝状或片状材料制成，新型的熔体通常设计成灭弧栅状和具有变截面片状结构。当通过熔断器的电流超过一定

24、数值并经过一定的时间后，电流在熔体上产生的热量使熔体某处熔化而切断电路，从而保护了电路和设备。外壳：安装熔体。熔断器的保护特性（安秒）曲线流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。熔体的额定电流I fN 是熔体长期工作而不致熔断的电流。结构形式：插入式螺旋式有填料密封管式无填料密封管式熔断器的选择：种类选择：由电控系统整体设计确定。额定电压：大于或等于实际电路的工作电压。额定电流：大于或等于实际电路的工作电流。熔体电流： 电路上、下两级都装设熔断器时，为使两级保护相互配合良好，两级熔体额定电流的比值不小于1.6:1。 对于照明线路或电阻炉等没有冲击性电流的负载，熔体的额定电流应大于或等于电路的工

25、作电流，即I fN I 1 ，式中I fN 为熔体的额定电流， I 1 为电路的工作电流。 保护一台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电流I fN (1.52.5)I N ，式中，I N 为电动机额定电流。 保护多台异步电动机时，若各台电动机不同时启动，则 I fN (1.52.5)I Nmax +I N ，式中：I Nmax 为容量最大的一台电动机的额定电流， I N 为其余电动机额定电流的总和。熔断器的主要技术参数额定电压 额定电压 ：熔断器的额定电压是指熔断器长期工作时和分断后所能够承受的电压值 电压值。额定电流： 额定电流：熔断器的额定电流是指熔断器长期工作时，各组成部

26、件的温升不超过规定值时所能承受的电流强度 电流强度。 极限分断能力：熔断器的极限分断能力是指熔断器在规定的额定电压和功率因数（或时间常数）的条件下，能够分断的最大短路电流值。 最大短路电流值。熔断器的种类主要有： 插入式熔断器 无填料封闭管式熔断器 有填料封闭管式熔断器 螺旋式熔断器 半导体器件保护用熔断器 自复式熔断器熔断器插入式熔断器 插入式熔断器插入式熔断器 插入式熔断器主要应用于额定电压 380V以下的电路末端，作为供配电系统中对导线、及电气设备（如电动机、负荷电器）以及220V单相电路（例如民用照明电路及电气设备）的短路保护电器。熔断器无填料封闭管式熔断器 无填料封闭管式熔断器主要应

27、用于经常发生过载和断路故障的电路中，作为低压电 低压电力线路 力线路或者成套配电装置 成套配电装置的连续过载及短路保护。 熔断器有填料封闭管式熔断器 有填料封闭管式熔断器有填料封闭管式熔断器 有填料封闭管式熔断器是在熔断管内添加灭弧介质后的一种封闭式管状熔断器 。有填料封闭管式熔断器 有填料封闭管式熔断器内添加的灭弧介质在目前广泛使用的是石英砂 石英砂。石英砂具有热稳定性好、熔点高、热导率高、化学惰性大和价格低廉等优点。熔断器 熔断器螺旋式熔断器 螺旋式熔断器主要应用于交流电压 电压380V 380V电电流强度 流强度200A 200A以内的电力线路和用电设备中作短路保护。特别是在机床电路中应

28、用的比较广泛。熔断器的种类半导体器件保护用熔断器 半导体器件保护用熔断器:半导体器件保护用熔断器又称为快速熔断器。它主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。自复式熔断器 自复式熔断器:自复式熔断器采用金属钠作熔体，在常温下具有高导电率。当电路发生短路故障时，短路电流产生的高温会使金属钠在短时间内迅速汽化，汽态钠则呈现高阻态，从而限制了短路电流。熔断器选用与维护 熔断器的类型 熔断器的类型应根据线路的要求、使用场合以及安装条件进行选择； 熔断器的额定电压 熔断器的额定电压必须等于或者高于其所在工作点的电压； 熔断器的额定电流 熔断器的额定电流应根据被保护的电路及设备的额定负载电流选择。熔断器的额定电流必须等于或者高于所安