第一章低压电器

1、电气控制技术第一章 常用低压电气概 述电器是一种能根据外界信号的要求，手动或自动地接通或断开电路，以实现对电路的切换、控制、保护、检测和调节用的电气器件。低压电器通常指工作电压在交流1000V以下或直流1200V的电器元件。机床电气控制中所用的控制电器多属于低压电器。电气控制技术第一章 常用低压电气n主电路： n由电动机、（接通、断开、控制电动机的）接触器主触点等电器元件组成，电流大 控制电路：由接触器线圈、继电器等电器元件组成，任务：根据给定的指令，依照自动控制系统的规 律和具体的工艺要求对主电路进行控制。电流小 一、按操作方式分 手动电器：刀开关、按钮、转换开关 自动电器：低压断路器、接触

2、器、继电器 1.1 低压电器的作用与分类电气控制技术第一章 常用低压电气二、按用途分 低压配电电器：刀开关、低压断路器、熔断器等低压控制电路：接触器、继电器、控制器、按钮等。三、按工作原理电磁式电器：交直流接触器、电磁式继电器等非电量控制电器：刀开关、行程开关、按钮等电气控制技术第一章 常用低压电气1.2电磁式低压电器的基础结构 组成：吸引线圈、铁心、衔铁、铁轭、空气气隙 一、电磁机构分类 1、按磁路形状和衔铁运动方式分 U形拍合式、 E形拍合式、E形直动式、空心螺管式、装甲螺管式、回转式等 2.按线圈接入电路方式分 串联电磁机构、 并联电磁机构 常用的磁路结构n 1 - 衔 铁 2 - 铁

3、心 3 - 吸 引 线 圈电气控制技术第一章 常用低压电气二、电磁机构的特性1电磁机构的吸力特性 直流吸力特性 交流吸力特性2 电磁机构的反力特性3 电磁机构的吸力特性与电磁机构的反力特性的配合Fat=f()I=f()21F IFat=f()I=f()21F I21abcd直流吸力特性交流吸力特性反力特性直流交流电气控制技术第一章 常用低压电气1.2.2 电接触一、触点的接触形式 点接触、线接触、面接触 二、接触电阻 理想情况下： 触点闭合：接触电阻为零 触点断开：接触电阻无穷大电气控制技术第一章 常用低压电气影响接触电阻的主要因素是触点压力增加触点压力就可以增加接触面积，减少接触电阻 。电气

4、控制技术第一章 常用低压电气 1.3 开关电器一、刀开关 刀开关又名刀闸，它是手动电器中构造最简单的一种。 刀开关的体积较大，操作费力，每小时允许接通次数很低。因此，刀开关主要在车间的配电线路中作为电源的引入开关或隔离开关使用。1一刀极支架和手柄2一刀极(动触头)；3一刀夹座(静触头)4接线端子；5一绝缘底座电气控制技术第一章 常用低压电气二、组合开关 组合开关与刀开关的操作不同，它是左右旋转的平面操作，因此也称之为转换开关。 组合开关是由装在同一根方形转轴上的单个或多个单极旋转开关整装在一起组成的。 组合开关有单极的、双极的和多极的。 在机床电气设备中，这类组合开关主要作为电源的引入开关使用

5、，有时也用来直接启动那些不经常启、停的小型电动机，如小型砂轮机、冷却泵电动机或小型通风机等。1一转换手柄2一轴；3一定位机构；4一动触头5一静触头电气控制技术第一章 常用低压电气三、自动空气开关 自动空气开关又称自动空气断路器或低压断路器，它可用作低压配电的总电源开关，同时具有对电路进行短路、过流、过载、欠压等保护作用，这种电器能在线路发生上述故障随时自动切断电路。 空气开关由触头系统、灭弧系统、保护装置和传动机构等组成。1一触点2一搭钩；3、4一弹簧；5一杠杆；6、10一衔铁；7一欠电压脱扣器；8一加热电阻丝9一热脱扣双金属片；11一过电流脱扣器电气控制技术第一章 常用低压电气自动空气开关的

6、类型 万能式低压断路器。又称敞开式低压断路器，具有绝缘衬底的框架结构底座，所有的构件组装在一起，用于配电网络的保护。主要型号有DW10和Dw15两个系列。 装置式低压断路器。又称塑料外壳式低压断路器，具有用模压绝缘材料制成的封闭型外完将所有构件组装在一起。用作配电网络的保护和电动机、照明电路及电热器等控制开关。主要型号有DZ5、DZ10、DZ20等系列 快速断路器。具有快速电磁铁和强有力的灭弧装置，最快动作时间可在0.02s以内，用于半导体整流元件和整流装置的保护。主要型号有DS系列。 限流断路器。利用短路电流产生巨大的吸力，使触点迅速断开，能在交流短路电流尚未达到峰值之前就把故障电路切断。用

7、于短路电流相当大(高达70kA)的电路中。主要型号有DWXl5和DZX10两种系列。电气控制技术第一章 常用低压电气自动空气开关的主要参数额定电压 它是指断路器在长期工作时的允许电压。通常，它等于或大于电路的额定电压额定电流 是指过电流脱扣器的额定电流，一般是断路器的额定持续电流。通断能力 在规定的电压、频率以及规定的线路参数（交流电路为功率因数，直流电路为时间常熟）下，所能接通和分断的最大电流值。分断时间 指切断故障电流所需的时间。电气控制技术第一章 常用低压电气电气控制技术第一章 常用低压电气电气控制技术第一章 常用低压电气1.4 熔断器 熔断器由熔断管（或盖、座）、熔体及导电部件等部分组

8、成、其中熔体是主要部分，它既是感测元件又是执行元件；熔断管一般由硬质纤维或瓷质绝缘材料制成半封闭式或封闭式管状外壳，熔体则装于其内。熔断管的作用是便于安装熔体和有利于熔体熔断时熄灭电弧。熔体是由不同金属材料(铅锡合金锌铜或银)制成丝状、带 状、片状或笼状，它串接于被保护电路。电气控制技术第一章 常用低压电气 熔断器的作用熔断器的作用 是当电路发生短路或过载故障时，通过熔体的电流使其发热，当达到熔化温度时熔体自行熔断，从而分断故障电路。在电路中作过载和短路保护之用。 熔断器的主要参数熔断器的主要参数 额定电压 指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压，其值一般等于或大于电气设备的额定电压。 额定

9、电流 指熔断器长期工作时，设备部件温升不超过规定值时所能承受的电流。厂家为了减少熔断管额定电流的规格，熔断管的额定电流等级比较少，而熔体的额定电流等级比较多，也即在一个额定电流等级的熔断管内可以分装几个额定电流等级的熔体。但熔体的额定电流最大不能超过熔断管的额定电流， 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，能分断的最大电流值，在电路中出现的最大电流值一般是指短路电流值。所以，极限分断能力也是反映了熔断器分断短路电流的能力。电气控制技术第一章 常用低压电气1.5 主令电器一、控制按钮一、控制按钮 按钮是一种结构简单，应用广泛的主令电器。在低压控制中用于手动发出

10、控制信号。 按钮由按钮帽、复位弹簧、桥式触头和外壳等组成。 控制按钮在结构上有掀钮式、自锁式、钥匙式、旋钮式和保护式等，可根据使用场合和具体用途来选用。 l一按钮帽；2一弹簧；3一常闭触点；4一常开触点电气控制技术第一章 常用低压电气v为了便于识别各个按钮作用，避免误操作，通常在按钮上作出不同标志或不同颜色。国标GB5226-85对按钮的颜色规定如下：“停止”和“急停”按钮必须是红色。“启动”按钮的颜色为绿色。“启动”和“停止”交替动作的按钮必须是黑白、白色或灰色。点动按钮必须是黑色。复位按钮必须是蓝色（如保护继电器的复位按钮）电气控制技术第一章 常用低压电气电气控制技术第一章 常用低压电气二

11、、行程开关 依照生产机械的行程发出命令以控制其运行方向或行程长短的主令电器，称为行程开关。若将行程开关安装于生产机械行程终点处，以限制其行程，则称为限位开关或终点开关。 主要用来控制生产机械的运动方向、行程及位置保护。 行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式和微动式三种。直动式行程开关1顶杆；2弹簧；3常闭触点；4触点弹簧；5常开触点滚轮式行程开关1滚轮 2上轮臂；3，5，11弹簧；4套架 6，9压板7触点 8触点压杆；10小滑轮微动式行程开关1推杆；2弯形片状弹簧；3常开触点4常闭触点5复位弹簧；电气控制技术第一章 常用低压电气电气控制技术第一章 常用低压电气三、万能转换开关 万能转换开关是由

12、多组相同结构的触点组件叠装而成的多回路控制电器。它由操作机构、定位装置和触点等三部分组成。 触点为双断点桥式结构，动触点设计成自动调整式以保证通断时的同步性。静触点装在触点座内。每个由胶木压制的触点座内可安装23对触点，且每组触点上还有隔弧装置。 万能转换开关主要用于低压断路操作机构的合闸与分闸控制、各种控制线路的转换、电压和电流表的换相测量控制、配电装置线路的转换和遥控等。电气控制技术第一章 常用低压电气万能转换开关的图形符号 用虚线表示操作手柄的位置，用有无“”表示触点的闭合和打开状态，在触点图形符号下方的虚线位置上面“”，则表示当操作手柄处于该位置时，该触点是处于闭合状态；若在虚线位置上

13、未画“”时，则表示该触点是处于打开状态。 在触点图形符号上标出触点编号，再用接通表表示操作手柄于不同位置时的触点分合状态，在接通表中用有无“”来表示操作手柄于不同位置时触点的闭合和断开状态。电气控制技术第一章 常用低压电气1.6 接触器 接触器是一种用来接通或断开电动机或其他负载主回路的自动切换电器。它不仅控制容量大，适用于频繁操作和远距离控制，而且工作可靠、寿命长，是继电器接触器控制系统中重要的元件之一。 接触器按其主触头通过的电流种类，分为直流接触器和交流接触器。 一般接触器都由电磁机构，触点系统和灭弧装置等组成。电气控制技术第一章 常用低压电气一、交流接触器（1）触点系统 触点是完成接触

14、器接通和断开电路这个主要任务的。交流接触器一般采用双断桥式触点，两个触点串于同一电路中，同时接通或断开。接触器的触点有主触点和辅助触点，主触点通断主电路，辅助触点通断控制电路。（2）灭弧装置 当触头断开大电流时，在动、静触头间产生强烈电弧会烧坏触点，并使切断时间拉长。为使接触器可靠工作，必须使电弧迅速熄灭，故要采用灭弧装置。（3）电磁机构 电磁机构的作用是将电磁能转换成机械能，操纵触点的闭合或断开。由于交流接触器的线圈通交流电，在铁心中存在涡流和磁滞损耗，会引起铁心发热。为了减少涡流和磁滞损耗，避免使铁芯过分发热，交流接触器的铁芯用硅钢片叠铆而成。同时为了减小机械振动和噪音，在静铁心的端面上装

15、有分磁环(短路环)。电气控制技术第一章 常用低压电气二、直流接触器直流接触器主要用以控制直流电路(主电路、控制电路和激磁电路等)。它的组成部分和工作原理同交流接触器一样。直流接触器常用磁吹和纵缝灭弧装置来灭弧。直流接触器的铁芯与交流接触器不同，它没有涡流的存在，因此一般用软钢或工程纯铁制成。由于直流接触器的吸引线圈通以直流电，所以，没有冲击的启动电流，也不会产生铁芯猛烈撞击现象，因而它的寿命长，适用于频繁启动、制动的场合。电气控制技术第一章 常用低压电气三、接触器 技术参数 额定电压。接触器铭牌上标注的额定电压是指主触点的额定电压。 额定电流。接触器铭牌上标注的额定电流是指主触点的额定电流。

16、线圈的额定电压。选用时一般交流负载用交流接触器，直流负载用直流接触器，但交流负载频繁动作时可采用直流线圈的交流接触器。 接通和分断能力。指主触点在规定条件下能可靠地接通和分断的电流值。在此电流值下，接通时主触点不应发生熔焊；分断时主触点不应发生长时间燃弧。若超出此电流值，其分断则是熔断器、自动开关等保护电器的任务。 额定操作频率。指每小时的操作次数。交流接触器最高为600次h，而直流接触器最高为120次h。操作频率直接影响到接触器的电寿命和灭弧罩的工作条件，对于交流接触器还影响到线圈的温升。电气控制技术第一章 常用低压电气电气控制技术第一章 常用低压电气1.6 继电器继电器是种根据输入信号而动

17、作的自动控制电器。它与接触器不同，主要用于反应控制信号，其触点通常接在控制电路中。继电器的种类很多，分类方法也很多，常用的分类方法有： 按动作时间分为快速继电器、延时继电器、一般继电器；按执行环节的作用原理分为有触点继电器、无触点继电器：按动作原理分为电磁式继电器、干簧继电器、电动式继电器等。电气控制技术第一章 常用低压电气一、电磁式继电器 电磁机构电磁机构 直流继电器的电磁机构形式为U形拍台式。铁心和衔铁均由电工软铁制成，为了增加闭合后的气隙，在衔铁的内侧面上装有非磁性垫片，铁心铸在铝基座上；交流继电器的电磁机构形式有U形拍合式、E形直动式、空心或装甲螺管式等结构形式。U形拍合式和E形直动式

18、的铁心及衔铁均由硅钢片叠成，且在铁心柱端上面装有分磁环。 触点系统触点系统 交、直流继电器的触点由于均接在控制电路上，且电流小，故不装设灭弧装置。其触点一般都为桥式触点有常开和常闭两种形式。1底座 2 反力弹簧3、4调整螺钉5非磁性垫片6衔铁 7铁心8极靴 9电磁线圈10触点系统电气控制技术第一章 常用低压电气1电流继电器电流继电器是根据电流信号而动作的。如在直流并激电动机的激磁线圈里串联电流继电器当激磁电流过小时，它的触头便打开，从而控制接触器，以切除电动机的电源，防止电动机因转速过高或电枢电流过大而损坏，具有这种性质的继电器叫欠电流继电器；反之、为了防止电动机短路或过大的电枢电流(如严重过

19、载)而损坏电动机，就要采用过电流继电器。电流继电器的持点是匝数少、线径较粗，能通过较大电流。选择电流继电器时主要根据电路内的电流种类和额定电流大小来选择。电气控制技术第一章 常用低压电气2电压继电器 电压继电器是根据电压信号动作的。如果把上述电流继电器的线限改用细线绕成，并增加匝数，就成了电压继电器，它的线圈是与电源并联。 电压继电器也可分为过电压继电器和欠(零)电压继电器两种： 过电压继电器。当控制线路出现超过所允许的正常电压时，继电器动作而控制切换电器(接触器)。使电动机等停止工作，以保护电气设备不致因过高的电压而损坏。 欠(零)电压继电器。当控制线圈电压过低，使控制系统不能正常工作(如异

20、步电动机不宜在电压过低的情况下工作)，此时利用欠电压继电器电压过低时动作，使控制系统或电动机脱离不正常的工作状态，这种保护称零压保护。 选择电压继电器时根据线路电压的种类和大小来选择。电气控制技术第一章 常用低压电气3中间继电器中间继电器本质上是电压继电器，但还具有触头多(多至六对或更多)、电流较大(额定电流510 A)、动作灵敏(动作时间小于0.05s)等特点。它的用途有两个：第一，用作中间传递信号。当接触器线圈的额定电流超过电压或电流继电器触头所允许通过的电流时，可用中间继电器作为中间放大器再来控制接触器；第二，用作同时控制多条线路。选择中间继电器时，主要根据是控制线路所需触头的多少和电源

21、电压等级。电气控制技术第一章 常用低压电气 电气控制技术第一章 常用低压电气电气控制技术第一章 常用低压电气二、热继电器热继电器是根据控制对象的温度变化来控制电流流通的继电器，即是利用电流的热效应而动作的电器。它主要用来保护电动机的过载。电动机工作时，是不允许超过额定温升的，否则会降低电动机的寿命。熔断器和过电流继电器只能保护电动机不超过允许最大电流，不能反映电动机的发热状况，我们知道，电动机短时过载是允许的，但长期过载时电动机就要发热，因此，必须采用热继电器进行保护。电气控制技术第一章 常用低压电气热继电器的工作原理2双金属片3一热元件4绝缘杆5一感温元件(双金属片）6动触头7一静触头8手动复位螺钉9动触头弹簧10一按钮11一调节旋钮；12支撑件(a)直接受热方式；(b)间接受热方式；(c)复合受热方式；(d)互感器受热方式电气控制技术第一章 常用低压电气带断相保护的热继电器 三相电动机的一根接线松开或一相熔丝熔断，是造成三相异步电动机烧坏的主要原因之一。 如果热继电器所保护的电动机是Y接法，普通的两相或三相热继电器可以对此作出保护。 如果电动机是D形接法，发生断相时。由于电动机的相电流与线电流不等，流过电动机绕