电器控制第一章课件

1、电气控制与PLC应用 兰州理工大学电信学院第1章 常用低压电器教学内容： 1.1 概述 1.2 接触器 1.3 继电器 1.4 熔断器 1.5 低压开关与低压断路器 1.6 主令电器 1.7 本章小结第一节 概述一、 电器定义： 电器对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护的作用的工具总称。在电力输配电系统和电力拖动自动控制系统中应用极为广泛。学习掌握电器的原因： 构成电器控制线路的基本单元 返回二、 分类1. 按适用的电压范围分类 （AC:1500V DC:1200V） 低压电器 高压电器 2. 低压电器按所控制的对象分类 低压配电电器 低压控制电器3. 按所起作用分类 控制

2、电器 保护电器4. 按动作性质分类 自动控制电器 手动控制电器5. 按执行机理分 有触点电器 无触点电器三、低压电器的主要技术数据1额定电流2额定电压3操作频率及通电持续率4机械寿命和电气寿命四、选择低压电器的注意事项 在选择时首先考虑安全原则，其次是经济性，另外，在选择低压电器时还应注意以下几点。1. 了解电器的正常工作条件2. 了解电器的主要技术性能3. 明确控制对象及使用环境4. 明确相关的技术数据五、我国低压控制电器的发展概况 1.电气控制经历的几个阶段（1） 手动控制（2）继电器、接触器控制（3）顺序控制器控制（4）PLC控制2.电气控制系统的发展 现代工业的发展提出更高的要求电气控

3、制的发展3.我国低压电器的现状（1）进口原装电器（2）引进技术，国内生产（3）自主研发返回第二节 接触器 接触器是一种用于中远距离频繁地接通与断开交直流主电路及大容量控制电路的一种自动开关电器,并具有欠（零）电压保护功能。 一、接触器的结构及工作原理 结构：电磁系统触头系统灭弧装置-由静铁心、动铁心、线圈、反力弹簧组成按原始状态分：常开触头、常闭触头按通过电流大小分：主触头、辅助触头-熄灭电弧 工作原理： 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降放，使触点复原

4、，即常开触点断开，常闭触点闭合。 一、接触器的结构及工作原理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 一、接触器的结构及工作原理 交流接触器结构示意图1-动触头 2-静触头 3-衔铁 4-弹簧 5-线圈6-铁心 7-垫毡 8-触头弹簧 9-灭弧罩 10-触头压力弹簧1.电磁机构将电磁能转换为机械能并带动触头动作。 组成 原理：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。 动铁芯静衔铁线圈交流：硅钢片叠加直流：整块铸铁或铸钢直动式转动式电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。交流线圈：

5、短而粗，有骨架。直流线圈：细而长，无骨架。 吸力特性和反力特性： 作用在动铁心上的力有两个：电磁吸力与反力。 电磁系统的工作情况常用吸力特性和反力特性来表示。 为了保证使衔铁能牢牢吸合，反作用力特性必须与吸力特性配合好。 吸力特性与反力特性的配合1直流电磁铁吸力特性 2交流电磁铁吸力特性3反力特性 短路环减小衔铁吸合时产生的振动和噪音。 （只用于交流电磁系统）2.触头系统通过触头的开合控制电路通、断。 结构类型 触头分类 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 桥式触头指形触头按原始状态分：常开触头、常闭触头按通过电流大小分：主触头、辅助触头3.灭弧系统 电弧：开关电器切断

6、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。 电弧的产生机理 ： 强电场放射、撞击电离、热电子发射、高温游离电弧的危害 ： 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； 形成飞弧造成电源短路事故。 灭弧措施：吹弧、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 。灭弧装置有: 灭弧罩电动力灭弧灭弧栅灭弧磁吹灭弧窄缝灭弧 电动力灭弧原理1静触头 2动触头 灭弧栅灭弧原理1-灭弧栅片 2-触头 3-电弧磁吹灭弧原理1-磁吹线圈 2-铁心 3-导磁夹板 4-引弧角 5-灭弧罩 6-磁吹线圈磁场 7-电弧电流磁场 8-动触头窄

7、缝灭弧1-纵缝 2-介质 3-磁性夹板 4-电弧接触器的工作原理按操作方式分有：电磁接触器、气动接触器和电磁气动接触器； 按灭弧介质分有： 空气电磁式接触器、油浸式接触器和真空接触器等； 按主触头控制的电流性质分有： 交流接触器、直流接触器 ；按电磁机构的励磁方式分有： 直流励磁操作与交流励磁操作两种 。接触器的种类 二、接触器的分类及特点 三、接触器的主要技术参数 线圈电压 主触点额定电流 主触点额定电压 辅助触点额定电流 辅助触点对数 接触器极数 操作频率 接触器的机械寿命和电寿命 四、接触器的选用接触器的类别(交流、直流)应与负载性质相一致。主触点的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压

8、。主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致。主触点和辅助触点的数量应能满足控制系统的需要。额定操作频率 接触器额定操作频率是指每小时接通次数。 CJ系列交流接触器型号含义：B系列交流接触器型号含义：CZ18系列直流接触器及型号含义：五、接触器的图形、文字符号图形符号及文字符号（KM)六、接触器应用实例交流异步电动机点动控制主触头线圈第三节 继电器 继电器是一种根据电气量或非电气量（如电流、电压、转速、时间、温度等）的变化，接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力拖动装置的电器。一、继电器特性及其分类1. 原理 主要用于控制与保护电路中作信号转换

9、用。具有输入电路（又称感应元件）和输出电路（又称执行元件），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。 控制用保护用用途输入信号的性质分电压继电器电流继电器中间继电器时间继电器温度继电器速度继电器压力继电器按动作原理分电压电流电磁式继电器感应式继电器电动式继电器电子式继电器热继电器2. 分类3. 特性： 继电特性曲线 4. 参数： 返回系数 （K=x1/x2) 吸合时间 (从线圈接受信号到衔铁完全吸合所需时间） 释放时间 （从线圈失电到衔铁完全释放所需时间） 5. 继电器和接触器的区别 继电器： 继电器可以对各种输入量（电量或非

10、电量）的变化作出反应，用于控制电路、电流小，没有灭弧装置。接触器： 接触器只在一定的电压信号下动作；用于主电路、电流大，有灭弧装置。二、电磁式继电器 电压继电器是反映电压变化的控制电器。线圈与负载并联，以反映负载电压，其线圈匝数多而导线细。 分类：过电压、欠电压继电器。（一）电磁式电压继电器 （KV)1过电压继电器 在电路中用于过电压保护2欠电压继电器 在电路中用于欠电压保护（一）电磁式电压继电器 （KV)文字、图形符号（二）电磁式电流继电器 （KI)过流电流继电器欠流电流继电器 电流继电器是反映电流变化的控制电器。线圈与负载串联，以反映负载电流，其线圈匝数少而导线粗。 分类：过电流、欠电流继

11、电器。（二）电磁式电流继电器 （KI)1过电流继电器 （在电路中用于过电流保护）2欠电流继电器 （在电路中用于欠电流保护）文字、图形符号（三）中间继电器 （KA) 中间继电器实质上是一种电压继电器，但它的触点数量较多，容量较大，起到中间放大（触点数量和容量）作用。（四）固态继电器 由固体半导体元件组成的无触点开关器件；4端有源器件；具有开关速度快、工作频率高、质量轻、使用寿命长、噪声低和动作可靠等一系列优点，固态继电器按其负载类型分类，可分为直流型（DC-SSR）和交流型（AC-SSR）。 4继电器返回系数的调节范围 电磁式继电器（电压、电流、中间继电器）的选用1使用类别的选用 2额定工作电流

12、与额定工作电压的选用3工作制的选用三、时间继电器（KT)三、时间继电器（KT)（一）定义 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。（二）分类按延时方式分类通电延时型断电延时型按工作原理分类空气阻尼式电动式电子式发条式三、时间继电器（KT)（三）空气式时间继电器的结构与工作原理结构：电磁系统触头系统延时机构-由静铁心、动铁心、线圈、反力弹簧组成按原始状态分：常开触头、常闭触头按动作时间分：延时触头、瞬动触头-由气室、传动机构组成通电延时型空气式时间继电器结构与动作原理释放弹簧活塞橡皮膜杠杆进气孔出气孔动铁心静铁心线圈延时触头瞬动触头反力弹簧调节螺钉通电延时型空气式时间

13、继电器结构和动作原理瞬动触头延时触头断电延时型空气式时间继电器结构和动作原理释放弹簧橡皮膜杠杆进气孔出气孔动铁心静铁心线圈反力弹簧调节螺钉断电延时型空气式时间继电器结构和动作原理三、时间继电器（KT)（四）触点类型 常开延时闭合触点 常闭延时断开触点 常开延时断开触点 常闭延时闭合触点 常开瞬动触点 常闭瞬动触点 文字、图形符号KTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKT通电延时线圈KT断电延时线圈 热继电器是电流通过发热元件加热使双金属片弯曲，推动执行机构动作的电器。主要用来保护电动机或其它负载免于过载以及作为三相电动机的断相保护。 四、热继电器（FR)(一)电气控制对热继电器性能的要求图1

14、-17 热继电器保护特性与电动机过载特性的配合-电动机的过载特性 2-热继电器的保护特性应具有合理可靠的保护特性具有一定的温度补偿 具有手动复位与自动复位功能热继电器动作电流可以方便地调节四、热继电器 (KT)(二)双金属片热继电器的结构及工作原理图1-18 双金属片式热继电器结构原理图1-主双金属片 2-电阻丝 3-导板 4-补偿双金属片 5-螺钉 6-推杆7-静触头 8-动触头 9-复位按钮 10-调节凸轮 11-弹簧结构：双金属片加热元件动作机构触点系统整定调整装置手动复位装置 发热元件双金属片常闭触点复位按钮弹簧扣板II热继电器动作原理热继电器动作原理发热元件常闭触点复位按钮弹簧II双

15、金属片扣板发热元件双金属片常闭触点复位按钮弹簧II扣板常闭触点打开从而断开电动机的主电路热继电器动作原理热继电器分类分类：两相结构三相结构带断相保护不带断相保护(三)具有断相保护的热继电器热继电器的型号说明(四)热继电器典型产品及主要技术参数常用的热继电器有：JR20、JRS1、JR36、JR21、3UA5、3UA6、LR1-D、T系列等型号热元件号整定电流范围/A型号热元件号整定电流范围/AJR20-10配CJ20-101R0.10.130.15JR20-10配CJ20-109R2.63.23.82R0.150.190.2310R3.2463R0.230.290.3511R4564R0.35

16、0.440.5312R5675R0.530.670.813R67.28.46R0.811.214R8.61011.67R1.21.51.815R0.10.130.158R1.82.22.6JR20系列热继电器技术数据(五)热继电器的选用1）热继电器有三种安装方式，应按实际安装情况选择其安装型式。2）原则上热继电器的额定电流应按电动机的额定电流选择。3）在不频繁起动的场合，要保证热继电器在电动机起动过程中不产生误动作。4）对于三角形接法电动机，应选用带断相保护装置的热继电器5）当电动机工作于重复短时工作制时，要注意确定热继电器的允许操作频率。(六)热继电器的文字、图形符号五、速度继电器 (KS)

17、 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过零时，自动切除反相序电源。定子-由硅钢片迭成笼型空心圆环套在转子上，装有鼠笼型短路绕组。符号速度继电器的结构和图文符号转子-圆柱形永久磁铁，与电动机同轴连接。速度继电器压力继电器光电继电器温度继电器六、其它继电器 熔断器是一种当电流超过规定值一定时间后,以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器.广泛应用于低压配电系统及用电设备中作短路和过电流保护.熔断器的文字、图形符号第四节 熔断器(FU)瓷插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一、熔断器结构和分类快速熔断器自恢复熔断器二、熔断器的保护特性图1-21 熔断器

18、的保护特性 安秒（I-t）特性 反时限 三、熔断器的主要技术参数及典型产品主要技术参数1额定电压 2额定电流(Ige)3极限分断能力(Id) 4熔断电流(Ib) 5熔体额定电流(Ite) Id Ib Ige Ite 典型产品有：RL6、RL7、RL96、RLS2系列螺旋式熔断器，RL1B系列带断相保护螺旋式熔断器，RT18、RT18-X系列熔断器以及RT14系列有填料密封管式熔断器。RL系列型号含义：四、熔断器的选用1）熔断器类型的选择 2）熔断器额定电压的选择3）熔体、熔断器额定电流的选择4）熔断器额定电流的校验熔体额定电流(ITe)的选用原则负 载 性 质熔体额定电流（ITe）电炉和照明等

19、电阻性负载ITeIN（负载额定电流）单台电动机线绕式电动机ITe(11.25)IN笼型电动机ITe(1.52.5)IN起动时间较长的某些笼型电动机ITe3IN连续工作制直流电动机ITe=IN反复短时工作制直流电动机ITe=1.25IN多台电动机ITe(1.52.5)INmax+IdeINmax最大一台电动机额定电流Ide其他电动机额定电流之和 低压隔离器又称低压开关，常见的有刀开关 作用：隔离电源，不频繁通断电路 分类： 按刀的级数分:单极、双极和三极 按灭弧装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置 按刀的转换方向分为：单掷和双掷 按接线方式分为：板前接线和板后接线 按操作方式分为：手柄操作和远距离联

20、杆操作 按有无熔断器分：带熔断器和不带熔断器第五节 低压隔离器(QS)1.开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关） 作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。 结构图和符号 ： QS2.带熔断器式刀开关用作电源开关、隔离开关和应急开关，并作电路保护用。3.负荷开关(1)开启式负荷开关 用途：作不频繁带负荷操作和短路保护用。 结构：由刀开关和熔断器组合成。瓷底板上装有进线 座、静触头、熔丝、出线座及刀片式动触头， 工作部分用胶木盖罩住，以防电弧灼伤人手。 分类：单相双极和三相三极两种3.负荷开关(2)封闭式负荷开关（铁壳开关） 作用：手动通断电路及短路保护。第六节 低压断路器(QF) 功能：不频

21、繁通断电路，并能在电路过载、短路及失 压时自动分断电路。 特点：操作安全，分断能力较高。 分类：框架式（万能式）和塑壳式（装置式） 结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。 低压断路器又称自动开关或空气开关，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。刀开关 + 熔断器 + 热继电器 + 欠电压继电器低压断路器(QF)塑壳式低压断路器结构及原理图1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（一）低压断路器的结构和工作原理1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按钮线路短路或严重过载保护塑壳式低压断

22、路器结构及原理图1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按钮远距离跳闸，对电路不起保护作用塑壳式低压断路器结构及原理图1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按钮线路过载保护塑壳式低压断路器结构及原理图1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按钮电动机的失压保护塑壳式低压断路器结构及原理图过载、短路保护M3主触点弹簧连杆装置锁钩M3主触点弹簧连杆装置锁钩过载、短路保护M3主触点弹簧连杆装置欠压保护M3主触点弹簧连杆装置欠压保护（二）、低压断路器的主要技术数据和保护特性1低压断路器的主要技术数据1

23、）额定电压 2）断路器额定电流 3）断路器壳架等级额定电流 4）断路器的通断能力 5）保护特性 2保护特性图1-24 低压断路器的保护特性 1-被保护对象的发热特性 2-低压断路器保护特性3文字、图形符号（三）塑壳式低压断路器的选用塑壳式低压断路器常用来作电动机的过载与短路保护。选择原则是：1）断路器额定电压等于或大于线路额定电压。2）断路器额定电流等于或大于线路或设备额定电流。3）断路器通断能力等于或大于线路中可能出现的最大 短路电流。4）欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压。8）6倍长延时电流整定值的可返回时间等于或大于电动机实际起动时间。5）分励脱扣器额定电压等于控制电源电压。6）长延时电

24、流整定值等于电动机额定电流。7）瞬时整定电流：对保护笼型感应电动机的断路器，瞬时整定电流为815倍电动机额定电流；对于保护绕线型感应电动机的断路器，瞬时整定电流为36倍电动机额定电流。 主令电器主要用来接通或断开控制电路，以发布命令或信号，改变控制系统工作状况的电器。常用的主令电器有： 控制按钮 行程开关 万能转换开关 主令控制器第七节 主令电器（一）控制按钮(SB)图1-25 控制按钮结构示意图1-按钮 2-复位弹簧 3-常闭静触头 4-动触头 5-常开静触头文字、图形符号结构（一）控制按钮(SB)（二）行程开关(SQ) 行程开关又称限位开关，能将机械位移转变为电信号，以控制机械运动。种类按运动形式分为直动式、转动式；按结构分为直动式、滚动式、微动式。 1、直动式行程开关2、滚轮旋转式行程开关 滚轮式行程开关结构示意图3、微动开关 运动部件SQ2SQ1行程开关的动作过程