常用电气控制技术 第1讲 常用低压电器

1、常用电气控制技术常用电气控制技术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒2参考教材参考教材邱道尹主编，邱道尹主编，S7-300/400PLC入门和应用入门和应用分析，北京：中国电力出版社分析，北京：中国电力出版社廖常初主编，廖常初主编，S7-300/400PLC应用技术，应用技术，北京：机械工业出版社北京：机械工业出版社王永华主编，现代电气控制及王永华主编，现代电气控制及PLC应用应用技术，北京：北京航空航天大学出版社技术，北京：北京航空航天大学出版社常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒3绪绪 论论目前的工业生产过程

2、，能源以电能为目前的工业生产过程，能源以电能为主，且使用广泛。主，且使用广泛。只要用到电的地方，就有电器的存在。只要用到电的地方，就有电器的存在。生产过程的自动化意味着带有电气拖生产过程的自动化意味着带有电气拖动的许多工作枢钮间密切和可靠地组动的许多工作枢钮间密切和可靠地组合。它们间的密切联系和相互配合已合。它们间的密切联系和相互配合已不能光靠机械的装置去完成，而更多不能光靠机械的装置去完成，而更多地借助于电器。地借助于电器。常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒4绪绪 论论电器是电气控制的主要器件电器是电气控制的主要器件电气控制随处可见电气控制随处可见控制过程可以简单

3、地分为控制过程可以简单地分为人工控制过程人工控制过程需要人工参与，使被控对象进行工作需要人工参与，使被控对象进行工作自动控制过程自动控制过程在没有人直接参与的情况下，使被控在没有人直接参与的情况下，使被控对象按照预定的生产规律工作对象按照预定的生产规律工作常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒5绪绪 论论我们身边的各种控制系统我们身边的各种控制系统宾馆的电梯宾馆的电梯中央空调中央空调罗克韦尔自动化实验室罗克韦尔自动化实验室自动化基础实验室自动化基础实验室轧钢重点实验室轧钢重点实验室常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒6绪绪 论论电气控制技术是随

4、技术进步和工艺需电气控制技术是随技术进步和工艺需求的变化而发展的求的变化而发展的控制方法：手动控制方法：手动自动自动控制功能：简单控制功能：简单复杂复杂操作方式：笨重操作方式：笨重灵巧灵巧实现手段：硬件实现手段：硬件软件软件常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒7绪绪 论论常用电气控制的发展常用电气控制的发展20世纪以前，手工操作世纪以前，手工操作1969年前，继电接触式控制系统年前，继电接触式控制系统1969年到年到20世纪末期，世纪末期，PLC控制系统控制系统21世纪，现代控制技术世纪，现代控制技术以以PLC、CAD/CAM、Robot为三大支柱为三大支柱数控技术为

5、重要分支数控技术为重要分支FCS（Fieldbus Control System）为未来）为未来发展趋势发展趋势常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒8绪绪 论论课程设置的目的课程设置的目的常用电气控制技术是一门专业基础课，常用电气控制技术是一门专业基础课，它是建立在它是建立在电子技术基础、微型机原理及电子技术基础、微型机原理及应用、电机原理及电机拖动等课程基础上应用、电机原理及电机拖动等课程基础上智能化、模块化、网络化自动控制系统智能化、模块化、网络化自动控制系统的使用，只是在简化接线、降低故障、提的使用，只是在简化接线、降低故障、提高可靠性、提高产品功能的有效集成等

6、方高可靠性、提高产品功能的有效集成等方面发挥其重要的作用，但是它的规划、使面发挥其重要的作用，但是它的规划、使用、维护等还必须有具有低压电气控制技用、维护等还必须有具有低压电气控制技术的专业人员来完成术的专业人员来完成常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒9绪绪 论论课程设置的目的（续）课程设置的目的（续）自动化自动化编程编程自动化自动化计算机计算机电气控制技术是基础电气控制技术是基础工业现场还有大量的电气控制装置在运工业现场还有大量的电气控制装置在运行行必须进行各种电气控制线路功能、结构必须进行各种电气控制线路功能、结构的设计和规划的设计和规划常常用用电电气气控控制制

7、技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒10绪绪 论论课程的教学方法课程的教学方法 电气控制部分多记电气控制部分多记 PLC部分多理解（结合微机原理）部分多理解（结合微机原理）常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒111 常用低压电器常用低压电器1.1 电器的基本知识电器的基本知识1.2接触器接触器1.3 继电器继电器1.4 开关开关1.5 主令电器主令电器常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒121.1 电器的基本知识电器的基本知识1.1.1 控制电器的定义和分类控制电器的定义和分类1.1.2 电磁式低压电器的基本结构和工作电磁式低压电器的基本结

8、构和工作原理原理常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒131.1.1 控制电器的定义和分类控制电器的定义和分类1.1.1 控制电器的定义和分类控制电器的定义和分类（1）电器的定义）电器的定义（2）控制电器的定义）控制电器的定义（3）控制电器的分类）控制电器的分类（4）常用低压电器）常用低压电器常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒14（1）电器的定义）电器的定义电器是一种能够根据外界的信号（如电器是一种能够根据外界的信号（如机械力、电动力等）和要求，自动或机械力、电动力等）和要求，自动或手动地接通或断开电路，从而断续或手动地接通或断开电路，从而断

9、续或连续地改变电路参数，实现对电路或连续地改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测非电对象的切换、控制、保护、检测和调节的电气元件和设备的总称和调节的电气元件和设备的总称常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒15（2） 控制电器的定义控制电器的定义能够按照外界指定信号手动或自动地能够按照外界指定信号手动或自动地接通和断开电路，实现对电路控制的接通和断开电路，实现对电路控制的电器称为控制电器电器称为控制电器常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒16（2） 控制电器的定义（续控制电器的定义（续1）熔断器、开关等即为控制电器。熔断器、

10、开关等即为控制电器。控制电器的功能是接通或断开电路，控制电器的功能是接通或断开电路，与外界指定的讯号有关与外界指定的讯号有关外界指定讯号对控制电器的作用即为外界指定讯号对控制电器的作用即为控制电器的输入控制电器的输入控制电器对电路的通、断功能即为控控制电器对电路的通、断功能即为控制电器的输出制电器的输出 常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒17（2） 控制电器的定义（续控制电器的定义（续2）控制电器是一种双态元件控制电器是一种双态元件因为控制电器的输出只有通断二种状态，因为控制电器的输出只有通断二种状态，其输入也只能有二种状态。其输入也只能有二种状态。控制电器可以被看

11、成为一种逻辑元件。控制电器可以被看成为一种逻辑元件。 把控制电器接通电路的状态记作输出置把控制电器接通电路的状态记作输出置“l”状态，断开电路记作输出置状态，断开电路记作输出置“0”状状态态常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒18（3）控制电器的分类）控制电器的分类工作电压工作电压输出形式（接触点形式）输出形式（接触点形式）用途用途在电器控制系统中的作用在电器控制系统中的作用常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒19（3）控制电器的分类（续）控制电器的分类（续1）按照工作电压分（以交流按照工作电压分（以交流1000V、直流、直流1200V为界）

12、为界）高压控制电器高压控制电器低压控制电器低压控制电器 常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒20（3）控制电器的分类（续）控制电器的分类（续2）按照输出形式（接触点形式）分按照输出形式（接触点形式）分有触点控制电器有触点控制电器电器通断电路的功电器通断电路的功能由触点来实现，如刀开关、接触器等能由触点来实现，如刀开关、接触器等无触点控制电器无触点控制电器电器通断电路的功电器通断电路的功能不是通过接触，而是根据输出信号的高能不是通过接触，而是根据输出信号的高低电平来实现的，如可控硅的导通与截止低电平来实现的，如可控硅的导通与截止等等混合式控制电器混合式控制电器常常用用电

13、电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒21（3）控制电器的分类（续）控制电器的分类（续3）按照用途分按照用途分控制电器控制电器用于各种控制电路和控制系统的用于各种控制电路和控制系统的电器，如接触器和继电器等电器，如接触器和继电器等配电电器配电电器用于电能的输送和分配的电器，用于电能的输送和分配的电器，如断路器等如断路器等主令电器主令电器用于自动控制系统中发送动作指用于自动控制系统中发送动作指令的电器，如按钮、开关等令的电器，如按钮、开关等保护电器保护电器用于保护电路及用电设备的电器，用于保护电路及用电设备的电器，如熔断器、热继电器等如熔断器、热继电器等执行电器执行电器用于完成某一

14、类动作或传递动能用于完成某一类动作或传递动能的电器，如电磁铁、电磁离合器等的电器，如电磁铁、电磁离合器等 常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒22（3）控制电器的分类（续）控制电器的分类（续4）按照控制电器在电器控制系统中的作按照控制电器在电器控制系统中的作用分用分信号元件信号元件把非电量（如机械位移、把非电量（如机械位移、压力、温度等）的变化转换为电信号。这压力、温度等）的变化转换为电信号。这类元件有按钮、行程开关、热继电器、速类元件有按钮、行程开关、热继电器、速度继电器等度继电器等控制元件控制元件是一种电器逻辑门。常见是一种电器逻辑门。常见的为的为“是门是门”和和

15、“非门非门”，其输入和输出，其输入和输出都是电信号。这类元件有电磁式继电器、都是电信号。这类元件有电磁式继电器、接触器等。接触器等。 常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒23（4） 常用低压电器常用低压电器接触器接触器继电器继电器开关电器开关电器行程开关行程开关熔断器熔断器主令电器主令电器常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒241.1.2 电磁式控制电器电磁式控制电器的基本结构和工作原理的基本结构和工作原理基本组成基本组成触点触点灭弧装置灭弧装置电磁机构电磁机构常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒25（1）触点）触点

16、触点又称触头触点又称触头触点是一切有触点电器的执行单元触点是一切有触点电器的执行单元有触点电器通过触点的动作来接通有触点电器通过触点的动作来接通/断断开控制电路开控制电路触点由动触点和静触点组成触点由动触点和静触点组成常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒26（a）触点的接触形式）触点的接触形式点接触点接触线接触线接触面接触面接触常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒27（a）触点的接触形式（续）触点的接触形式（续1） 点接触点接触球面对球面、球面对平面等，球面对球面、球面对平面等，适合于小电流电适合于小电流电器，如接触器的辅助触点器，如接触器的

17、辅助触点ABCa)b)c)常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒28（a）触点的接触形式（续）触点的接触形式（续2） 线接触线接触圆柱对平面、圆柱对圆柱等圆柱对平面、圆柱对圆柱等 ，适合于中，适合于中等电流电器，如等电流电器，如接触器的主触点接触器的主触点ABCa)b)c)常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒29（a）触点的接触形式（续）触点的接触形式（续3） 面接触面接触适合于大电流电器适合于大电流电器ABCa)b)c)常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒30（b）触点的结构形式）触点的结构形式 单断点指形触点单断点

18、指形触点 双断点桥式触点双断点桥式触点常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒31（b）触点的结构形式）触点的结构形式 单断点指形触点单断点指形触点只有一个断口只有一个断口适合于做适合于做接触器的主触点接触器的主触点其优点为其优点为 闭合、断开过程中能自动清除表闭合、断开过程中能自动清除表面的氧化物面的氧化物 触点接触压力大，电动稳定性高触点接触压力大，电动稳定性高触点参数较易调节触点参数较易调节其缺点是其缺点是触点开距大，从而增大了电器体触点开距大，从而增大了电器体积积触点闭合时冲击能量大，并有软触点闭合时冲击能量大，并有软连接，不利于机械寿命的提高连接，不利于机械寿命

19、的提高ABCa)b)c)常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒32（b）触点的结构形式）触点的结构形式 双断点指形触点双断点指形触点其优点是其优点是具有两个有效灭弧区域，灭弧效具有两个有效灭弧区域，灭弧效果很好果很好触点开距小，使电器结构紧凑，触点开距小，使电器结构紧凑，体积小体积小触点闭合时冲击能量小，有利于触点闭合时冲击能量小，有利于提高机械寿命。提高机械寿命。其缺点是其缺点是触点不能自动净化，触点材料用触点不能自动净化，触点材料用银或银基合金银或银基合金 每个触点的接触压力小，电动稳每个触点的接触压力小，电动稳定性较低定性较低触点参数不易调节触点参数不易调节 适合

20、于作继电器适合于作继电器的触点及小电流接触器的主触点的触点及小电流接触器的主触点常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒33（c）触点的初压力）触点的初压力终压力和超程终压力和超程触点的初压力、终压力和超程触点的初压力、终压力和超程 初压力的作用是削弱接触振动初压力的作用是削弱接触振动终压力的作用是减小接触电阻终压力的作用是减小接触电阻超程是弹簧被进一步压缩的距离，超程越大超程是弹簧被进一步压缩的距离，超程越大终压力亦越大，超程的存在一定程度上可以终压力亦越大，超程的存在一定程度上可以保证触头磨损后电器的正常使用保证触头磨损后电器的正常使用 a)b)c)FcFcFzFz常

21、常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒34（2）电弧的产生及灭弧方法）电弧的产生及灭弧方法电弧的产生电弧的产生触点接通过程及电接触原理触点接通过程及电接触原理灭弧原理灭弧原理灭弧装置灭弧装置常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒35（a）电弧的产生）电弧的产生在通电状态下，触点分开瞬间，当被在通电状态下，触点分开瞬间，当被分断的电流超过某一数值（与触点材分断的电流超过某一数值（与触点材料有关，料有关，0.20.21A1A）或分段后加在触点）或分段后加在触点间隙两端的电压超过某一数值（间隙两端的电压超过某一数值（121220V20V）时，触点间产生电

22、弧）时，触点间产生电弧电弧的实质是触点间气体在强电场下电弧的实质是触点间气体在强电场下产生的气体放电现象，产生高温并发产生的气体放电现象，产生高温并发出火花出火花常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒36（b）触点接通过程）触点接通过程及电接触原理及电接触原理触点一般都选用导电率高的金属材料做成，触点一般都选用导电率高的金属材料做成，如银、银铜合金等如银、银铜合金等触点接触处的电阻为接触电阻触点接触处的电阻为接触电阻触点的接触面积越大，触点的接触电阻越小，触点的接触面积越大，触点的接触电阻越小，触点接通电路的性能越好触点接通电路的性能越好金属在空气中氧化或硫化，使得触点

23、接触处金属在空气中氧化或硫化，使得触点接触处的电阻增大的电阻增大两个金属接触面总是凹凸不平的，只有少数两个金属接触面总是凹凸不平的，只有少数的点才真正接触上的。因此，当触点接通电的点才真正接触上的。因此，当触点接通电路时，触点实际上通电截面很小路时，触点实际上通电截面很小常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒37（b）触点接通过程）触点接通过程及电接触原理（续及电接触原理（续1）接触电阻的大小与触点的接触形式、接触电阻的大小与触点的接触形式、接触压力、触点材料电阻率、机械性接触压力、触点材料电阻率、机械性能、表面状况有关能、表面状况有关常常用用电电气气控控制制技技术术信

24、息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒38（b）触点接通过程）触点接通过程及电接触原理（续及电接触原理（续2）触点在从分离到闭合的接通过程中，经触点在从分离到闭合的接通过程中，经常发生机械振动常发生机械振动 触点是通过弹簧机构来保证有一定的接触触点是通过弹簧机构来保证有一定的接触压力，使接触可靠。在触点闭合瞬间，动压力，使接触可靠。在触点闭合瞬间，动触点弹簧被压缩。一旦弹簧的张力大于该触点弹簧被压缩。一旦弹簧的张力大于该反作用力，动触点又被推向与静触点接触。反作用力，动触点又被推向与静触点接触。这样，动静触点又碰撞、反弹这样，动静触点又碰撞、反弹触点电流仅从两触点间少数触点流过，形触点电流仅从两触点间少

25、数触点流过，形成收缩状电流线，触点间的收缩电流产生成收缩状电流线，触点间的收缩电流产生的电动力也能导致触点振动，特别是当接的电动力也能导致触点振动，特别是当接通较大电流时，电动力的影响更加显著通较大电流时，电动力的影响更加显著常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒39（b）触点接通过程）触点接通过程及电接触原理（续及电接触原理（续3）触点的电气磨损触点的电气磨损触点的机械振动会使触点表面产生电气触点的机械振动会使触点表面产生电气磨损。即触点弹跳时两触点间形成电弧，磨损。即触点弹跳时两触点间形成电弧，致使触点表面有部分金属被熔化，每次接致使触点表面有部分金属被熔化，每次接

26、触过程中动静触点间的相对滑动将熔化的触过程中动静触点间的相对滑动将熔化的金属带走；此外，熔化了的金属还可能喷金属带走；此外，熔化了的金属还可能喷溅或蒸发，而金属蒸气有可能被气流或磁溅或蒸发，而金属蒸气有可能被气流或磁吹作用所冲走，使触点材料越来越少，形吹作用所冲走，使触点材料越来越少，形成电气磨损的后果。成电气磨损的后果。 常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒40（b）触点接通过程）触点接通过程及电接触原理（续及电接触原理（续4）熔焊现象熔焊现象当触点接触表面有熔化的金属时，一旦当触点接触表面有熔化的金属时，一旦机械振动过程结束后，熔化了的金属便因机械振动过程结束后，

27、熔化了的金属便因失去电弧产生的大量热量而凝固，使动静失去电弧产生的大量热量而凝固，使动静触点粘在一起，再也不能分开，而发生熔触点粘在一起，再也不能分开，而发生熔焊现象。焊现象。常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒41（b）触点接通过程）触点接通过程及电接触原理（续及电接触原理（续5）电气磨损会缩短触点的使用期限，熔电气磨损会缩短触点的使用期限，熔焊更使电器不能正常工作焊更使电器不能正常工作预防的方法是减少触点的振动预防的方法是减少触点的振动减小触点振动的主要措施是适当地给减小触点振动的主要措施是适当地给定弹簧的初压力定弹簧的初压力常常用用电电气气控控制制技技术术信息学

28、院信息学院 李鸿儒李鸿儒42（c）灭弧原理）灭弧原理触点通电状态下脱离会产生电弧，电触点通电状态下脱离会产生电弧，电弧的存在既妨碍了电路及时可靠地分弧的存在既妨碍了电路及时可靠地分断，又会使触点受到磨损。必须采取断，又会使触点受到磨损。必须采取适当且有效的措施适当且有效的措施欲使电弧熄灭，应设法降低电弧区温欲使电弧熄灭，应设法降低电弧区温度、降低触点间的电场强度及加强消度、降低触点间的电场强度及加强消电离作用电离作用常用的灭弧方法有拉长电弧、切断或常用的灭弧方法有拉长电弧、切断或分隔电弧等分隔电弧等 常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒43（d）灭弧装置）灭弧装置多断

29、点灭弧多断点灭弧磁吹式灭弧磁吹式灭弧灭弧栅灭弧栅灭弧罩灭弧罩 常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒44（d）灭弧装置）灭弧装置 多断点灭弧多断点灭弧在交流继电器和接触器中常采在交流继电器和接触器中常采用桥式触点，这种触点有二个用桥式触点，这种触点有二个断点。交流电路在过零后，若断点。交流电路在过零后，若一个断点处电弧重燃需要一个断点处电弧重燃需要150250V电压，则二个断点就需电压，则二个断点就需要要300500V电压。若断点电压达电压。若断点电压达不到此值；电弧过零后因不能不到此值；电弧过零后因不能重燃而熄灭。一般交流继电器重燃而熄灭。一般交流继电器和小电流接触器

30、采用桥式触点和小电流接触器采用桥式触点灭弧，而不再设其它灭弧装置。灭弧，而不再设其它灭弧装置。 常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒45（d）灭弧装置）灭弧装置 磁吹式灭弧磁吹式灭弧灭弧机理：使电弧处于灭弧机理：使电弧处于磁场中间，电磁场力磁场中间，电磁场力“吹吹”长电弧，使其进长电弧，使其进入冷却装置，加速电弧入冷却装置，加速电弧冷却，促使电弧迅速熄冷却，促使电弧迅速熄灭。灭。1 2 345 6F磁场由与触点电路串联的吹弧线圈磁场由与触点电路串联的吹弧线圈3产生，当电流产生，当电流逆时针流经吹弧线圈时，产生磁通，电弧在磁场逆时针流经吹弧线圈时，产生磁通，电弧在磁场中

31、受到力中受到力F F的作用向上运动，被拉长并吹入灭弧罩。的作用向上运动，被拉长并吹入灭弧罩。灭弧角和静触点相连接，引导电弧向上运动，将灭弧角和静触点相连接，引导电弧向上运动，将热量传递给灭弧罩壁，促使电弧熄灭热量传递给灭弧罩壁，促使电弧熄灭 常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒46（d）灭弧装置）灭弧装置 磁吹式灭弧（续）磁吹式灭弧（续）这种灭弧装置是利用电弧电流本身灭这种灭弧装置是利用电弧电流本身灭弧弧电弧电流越大，吹弧能力越强，且不电弧电流越大，吹弧能力越强，且不受电路电流方向影响（当电流方向改受电路电流方向影响（当电流方向改变时，磁场方向随之改变，结果电磁变时，

32、磁场方向随之改变，结果电磁力方向不变）力方向不变）广泛地被应用于直流接触器中广泛地被应用于直流接触器中 常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒47（d）灭弧装置）灭弧装置 灭弧栅灭弧栅灭弧栅灭弧栅3是由许多镀铜是由许多镀铜薄钢片组成，片间距薄钢片组成，片间距离离2 23mm，安放在触，安放在触点上方的灭弧罩内点上方的灭弧罩内 有电弧时电弧周围产生磁场，电弧被吸入栅片，有电弧时电弧周围产生磁场，电弧被吸入栅片，分割成许多串联的短电弧分割成许多串联的短电弧交流电压过零时，电弧熄灭；电弧重燃须在栅片交流电压过零时，电弧熄灭；电弧重燃须在栅片两端有两端有150250V电弧压降电

33、弧压降由于电源电压不足以维持电弧，栅片的散热作用，由于电源电压不足以维持电弧，栅片的散热作用，电弧自然熄灭后很难重燃电弧自然熄灭后很难重燃这是常见的交流灭弧方式这是常见的交流灭弧方式 常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒48（d）灭弧装置）灭弧装置 灭弧罩灭弧罩磁吹式灭弧装置和灭弧栅灭弧装置都磁吹式灭弧装置和灭弧栅灭弧装置都带有灭弧罩带有灭弧罩用耐弧陶土、石棉水泥或耐弧塑料制用耐弧陶土、石棉水泥或耐弧塑料制成成作用一是分隔各路电弧，以防止发生作用一是分隔各路电弧，以防止发生短路；二是使电弧与灭弧罩的绝缘壁短路；二是使电弧与灭弧罩的绝缘壁接触，使电弧迅速冷却而熄灭。接触

34、，使电弧迅速冷却而熄灭。 常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒49（3）电磁机构）电磁机构作用与组成作用与组成工作机理工作机理常见电磁机构的形式常见电磁机构的形式常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒50（a a）作用与组成）作用与组成作用作用将电磁能转换成机械能，带动静触点使将电磁能转换成机械能，带动静触点使之闭合或断开之闭合或断开组成组成磁路磁路铁芯、衔铁和空气隙，为电磁机构提铁芯、衔铁和空气隙，为电磁机构提供磁场回路供磁场回路励磁线圈励磁线圈将电能转换为磁场能量将电能转换为磁场能量常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李

35、鸿儒51（b）工作机理工作机理 激磁线圈通以电流后产生磁场，利激磁线圈通以电流后产生磁场，利用空气隙把电磁能转换为机械能，带动用空气隙把电磁能转换为机械能，带动衔铁运动，实现触点的断开和闭合衔铁运动，实现触点的断开和闭合常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒52（c）常见电磁机构的形式常见电磁机构的形式衔铁沿棱角转动的拍合式铁芯衔铁沿棱角转动的拍合式铁芯衔铁沿轴转动的拍合式铁芯衔铁沿轴转动的拍合式铁芯衔铁作直线运动的直动式铁芯衔铁作直线运动的直动式铁芯按磁系统形状按磁系统形状按激磁线圈的种类按激磁线圈的种类常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒5

36、3衔铁沿棱角转动的拍合式铁芯衔铁沿棱角转动的拍合式铁芯衔铁绕铁轭的棱角转动，磨损较小衔铁绕铁轭的棱角转动，磨损较小铁芯用软铁制成铁芯用软铁制成适用于直流继电器和接触器适用于直流继电器和接触器32131 2常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒54衔铁沿轴转动的拍合式铁芯衔铁沿轴转动的拍合式铁芯衔铁绕轴而转动衔铁绕轴而转动铁芯用硅钢片制成铁芯用硅钢片制成适用于交流接触器适用于交流接触器31 231 2常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒55衔铁作直线运动的直动式铁芯衔铁作直线运动的直动式铁芯衔铁在线圈内成直线运动衔铁在线圈内成直线运动较多用于交流

37、继电器和接触器中较多用于交流继电器和接触器中312312常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒56按磁系统形状按磁系统形状有有U形铁芯和形铁芯和E形铁芯形铁芯多用于触点容量较大的交流电器中多用于触点容量较大的交流电器中31 231 2常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒57按激磁线圈的种类按激磁线圈的种类 可分为交流线圈和直流线圈，可分为交流线圈和直流线圈， 与之对应的有直流电磁机构和交流电与之对应的有直流电磁机构和交流电磁机构磁机构常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒58（4）电磁机构的工作原理）电磁机构的工作原理使

38、衔铁释放的力使衔铁释放的力吸力特性和反力特性定义吸力特性和反力特性定义反力特性反力特性吸力特性吸力特性剩磁吸力特性剩磁吸力特性吸力特性与反力特性的配合吸力特性与反力特性的配合电磁机构的继电特性电磁机构的继电特性常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒59使衔铁释放的力使衔铁释放的力电磁机构使衔铁释放的力一般有两种：电磁机构使衔铁释放的力一般有两种：一种是利用弹簧的反力；一种是利用一种是利用弹簧的反力；一种是利用衔铁的自身重力衔铁的自身重力31 231 2常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒60吸力特性和反力特性定义吸力特性和反力特性定义电磁机构使

39、衔铁吸合的力与气隙长度之电磁机构使衔铁吸合的力与气隙长度之间的关系曲线为吸力特性间的关系曲线为吸力特性电磁机构使衔铁释放（复位）的力与气电磁机构使衔铁释放（复位）的力与气隙长度之间的关系曲线为反力特性隙长度之间的关系曲线为反力特性常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒61反力特性反力特性弹簧的反力与其形变的位移弹簧的反力与其形变的位移x成正比，成正比，其反力特性为其反力特性为F反反=KxF反反21F F 1 1为电磁机构气隙的为电磁机构气隙的初始值；初始值；22为动静为动静触点开始接触时的气触点开始接触时的气隙长度。隙长度。1-21-2区间内，反力随区间内，反力随气隙减

40、少略有增大，到气隙减少略有增大，到22时，触点接触，此时时，触点接触，此时触头上的初压力作用到衔触头上的初压力作用到衔铁上，由于超行程机构的铁上，由于超行程机构的弹力作用，反力剧增，曲弹力作用，反力剧增，曲线出现突变，在线出现突变，在220 0区区段内，气隙越少，触头压段内，气隙越少，触头压得越紧，反力越大得越紧，反力越大常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒62吸力特性吸力特性吸力特性基本概念吸力特性基本概念交流电磁机构的吸力特性交流电磁机构的吸力特性直流电磁机构的吸力特性直流电磁机构的吸力特性常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒63吸力特性

41、基本概念吸力特性基本概念吸力特性是描述电磁吸力和气隙的关系吸力特性是描述电磁吸力和气隙的关系曲线曲线吸力特性随激磁电流的种类、激磁线圈吸力特性随激磁电流的种类、激磁线圈的连接方式的不同而不同的连接方式的不同而不同吸力特性可以近似地描述如下吸力特性可以近似地描述如下 F=4105 B2S式中，式中，B为气隙磁通密度，为气隙磁通密度，S为铁芯截面积，为铁芯截面积，F为电磁吸力为电磁吸力常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒64吸力特性基本概念（续）吸力特性基本概念（续）当当S为常数，有为常数，有 FB22式中，式中， 为气隙磁通为气隙磁通该式表明该式表明电磁机构的吸力特性反

42、映的是其电磁机构的吸力特性反映的是其电磁吸力与气隙的关系电磁吸力与气隙的关系激磁电流的种类对吸力特性的影响很激磁电流的种类对吸力特性的影响很大，分别对交流电磁机构和直流电磁大，分别对交流电磁机构和直流电磁机构的吸力特性进行讨论机构的吸力特性进行讨论常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒65交流电磁机构的吸力特性交流电磁机构的吸力特性交流电磁机构激磁线圈的电阻相对很小，交流电磁机构激磁线圈的电阻相对很小，因此阻抗主要取决于线圈的电抗，则有因此阻抗主要取决于线圈的电抗，则有 4.444.44UEf NUfNU U线圈电压线圈电压E E线圈感应电势线圈感应电势f f线圈外加电

43、压的频线圈外加电压的频率率气隙磁通气隙磁通N N线圈匝数线圈匝数 常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒66交流电磁机构的吸力特性交流电磁机构的吸力特性（续（续1）吸力吸力F与气隙与气隙的大的大小无关小无关当当f、N和和U为常数时，为常数时，磁通磁通亦为常数，电亦为常数，电磁吸力磁吸力F F为常数为常数（FF2 2）线圈外加电压线圈外加电压U与气与气隙隙的变化无关的变化无关考虑到漏磁通的影考虑到漏磁通的影响，吸力响，吸力F随气隙随气隙的减小略有增加的减小略有增加F= f （）I= f （）1F I2常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒67交流电

44、磁机构的吸力特性交流电磁机构的吸力特性（续（续2）F= f （）I= f （）1F I2气隙磁阻随气隙气隙磁阻随气隙长度长度而变化。而变化。由磁路定律可知，由磁路定律可知，交流激磁线圈的交流激磁线圈的电流电流I与气隙与气隙成成正比正比 常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒68交流电磁机构的吸力特性交流电磁机构的吸力特性（续（续3）一般一般U型交流电磁机构，激磁线圈通电型交流电磁机构，激磁线圈通电而衔铁尚未动作时，其电流达到吸合后而衔铁尚未动作时，其电流达到吸合后额定电流的额定电流的56倍，倍，E型电磁机构则达到型电磁机构则达到1015倍额定电流。如果衔铁卡住不能吸倍额

45、定电流。如果衔铁卡住不能吸合或者频繁动作，交流激磁线圈很可能合或者频繁动作，交流激磁线圈很可能烧毁。烧毁。在可靠性要求高或操作频繁的场合，一在可靠性要求高或操作频繁的场合，一般不采用交流电磁机构般不采用交流电磁机构。 常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒69直流电磁机构的吸力特性直流电磁机构的吸力特性直流电磁机构由直流电流激磁。稳态直流电磁机构由直流电流激磁。稳态时，磁路对电路无影响，可以认为其时，磁路对电路无影响，可以认为其激磁电流不受气隙变化的影响。即其激磁电流不受气隙变化的影响。即其磁势磁势NI不受气隙变化的影响。不受气隙变化的影响。 常常用用电电气气控控制制技

46、技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒70直流电磁机构的吸力特性直流电磁机构的吸力特性 （续（续1）直流电磁机构的直流电磁机构的吸力吸力F与气隙与气隙的平方成反比。的平方成反比。其吸力特性如所其吸力特性如所示。它表明衔铁示。它表明衔铁闭合前后吸力变闭合前后吸力变化很大，气隙越化很大，气隙越小，吸力越大。小，吸力越大。 221F I= f （）F= f （）F I12常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒71直流电磁机构的吸力特性直流电磁机构的吸力特性 （续（续2）衔铁闭合前后激磁线圈的电流不变衔铁闭合前后激磁线圈的电流不变，所以直流电磁机构适于动作频繁的场所以直流电磁机构

47、适于动作频繁的场合；且吸合后电磁吸力大，工作可靠合；且吸合后电磁吸力大，工作可靠性好。性好。常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒72剩磁吸力特性剩磁吸力特性由于铁磁物由于铁磁物质有剩磁，质有剩磁，它使电磁机它使电磁机构的激磁线构的激磁线圈失电后仍圈失电后仍有一定的磁有一定的磁性吸力存在。性吸力存在。剩磁的吸力剩磁的吸力随气隙的增随气隙的增大而减小。大而减小。 F 12常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒73吸力特性与反力特性的配合吸力特性与反力特性的配合欲使衔铁吸合，在吸合欲使衔铁吸合，在吸合过程中，吸力都必须大过程中，吸力都必须大于反力；反

48、映在特性图于反力；反映在特性图上，就是要保证吸力特上，就是要保证吸力特性在反力特性的上方。性在反力特性的上方。当切断激磁电流释放衔当切断激磁电流释放衔铁时，其反力特性必须铁时，其反力特性必须大于剩磁吸力，才能保大于剩磁吸力，才能保证衔铁可靠释放。在特证衔铁可靠释放。在特性图上，电磁机构的反性图上，电磁机构的反力特性必须介于电磁吸力特性必须介于电磁吸力特性和剩磁吸力特性力特性和剩磁吸力特性之间。之间。 交流吸力特性直流吸力特性1F 2反力特性剩磁吸力特性常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒74电磁机构的继电特性电磁机构的继电特性继电特性又称为输入输出特性继电特性又称为输

49、入输出特性衔铁位置与激磁线圈的电压（或电流）衔铁位置与激磁线圈的电压（或电流）的关系称为输入一输出特性。的关系称为输入一输出特性。 使衔铁吸合的使衔铁吸合的输入量须大于输入量须大于动作值；使衔动作值；使衔铁释放的输入铁释放的输入量须小于返回量须小于返回值值yXf返回值返回值X0-动作值动作值1x常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒751.2 接触器接触器接触器是用来接通或分段电动机主电路接触器是用来接通或分段电动机主电路或其他负载电路的控制电器或其他负载电路的控制电器主要用来控制电动机的运行主要用来控制电动机的运行接触器是一种执行电器接触器是一种执行电器接触器一般都拥

50、有能通断大电流电路的接触器一般都拥有能通断大电流电路的主触点和只能通断较小电流电路的辅助主触点和只能通断较小电流电路的辅助触点触点常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒761.2 接触器接触器电磁式接触器电磁式接触器具有电磁式低压电器的全部特征具有电磁式低压电器的全部特征触点分为主触点和辅助触点触点分为主触点和辅助触点主触点用来完成大电流的接通和断开的控主触点用来完成大电流的接通和断开的控制制辅助触点用来在控制电路中联动作用辅助触点用来在控制电路中联动作用具有常开触点和常闭触点具有常开触点和常闭触点因为主触点要接通和切断大电流电路，因为主触点要接通和切断大电流电路，所以

51、一般都设有专门的灭弧装置所以一般都设有专门的灭弧装置常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒771.2 接触器接触器电磁式接触器电磁式接触器图形文字符号图形文字符号常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒781.2 接触器接触器电磁式接触器电磁式接触器主要技术参数主要技术参数额定电压额定电压额定电流额定电流线圈的额定电压线圈的额定电压接通和分段能力接通和分段能力接触器的选择接触器的选择根据负荷选择接触器根据负荷选择接触器确定主触点的电流等级确定主触点的电流等级确定线圈的电压及类型确定线圈的电压及类型常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李

52、鸿儒李鸿儒791.3 继电器继电器继电器是根据某种输入信号来接通或断继电器是根据某种输入信号来接通或断开小电流控制电路，实现控制和保护功开小电流控制电路，实现控制和保护功能的控制电器能的控制电器输入量可以是电压、电流、温度、速度、输入量可以是电压、电流、温度、速度、位置等非电量位置等非电量输出量是触点的动作或电路参数的变化输出量是触点的动作或电路参数的变化常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒801.3 继电器继电器电压继电器电压继电器多用于高压控制电路中，用于电压保护多用于高压控制电路中，用于电压保护功能功能输入量是电压输入量是电压电压继电器的线圈与负载并联，要求阻电压继电器的线圈与负载并联，要求阻抗大，线圈匝数多，线径细抗大，线圈匝数多，线径细常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒811.3 继电器继电器电流继电器电流继电器输入量是电流输入量是电流电流继电器的线圈与负载串连联，要求电