第1章电气控制系统常用器件课件

第1章电气控制系统常用器件1/14/20231CopyrightbyWangYonghua()主要内容电器的基本知识接触器继电器开关电器熔断器主令电器信号电器常用执行器件常用检测仪表常用安装附件

1/14/20232CopyrightbyWangYonghua()电器的定义和分类定义电器就是根据外界施加的信号和要求，能手动或自动地断开或接通电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电或非电对象的切换、控制、检测、保护、变换和调节的电工器械。低压电器通常指工作在交流电压1200v、直流电压1500v以下的电器，采用电磁原理完成上述功能的低压电器称为电磁式低压电器。1.1电器的基础知识1/14/20233CopyrightbyWangYonghua()1.1电器的基础知识1/14/20234CopyrightbyWangYonghua()1.1电器的基础知识1/14/20235CopyrightbyWangYonghua()电磁式低压电器的基本结构和工作原理电磁式低压电器

最常用的低压电器结构上，由三个主要部分组成：

触头、灭弧装置和电磁机构。1.1电器的基础知识1/14/20236CopyrightbyWangYonghua()电磁式低压电器的基本结构和工作原理触头形式

1.1电器的基础知识1/14/20237CopyrightbyWangYonghua()电磁式低压电器的基本结构和工作原理触头电弧的产生和灭弧电弧的产生和危害灭弧：

把电弧拉长，把电弧变短。

1.1电器的基础知识1/14/20238CopyrightbyWangYonghua()电磁式低压电器的基本结构和工作原理电磁机构作用：电磁机构是电磁式低压电器的感测部件，它的作用是将电磁能量转换成机械能量，带动触头动作使之闭合或断开，从而实现电路的接通或分断。结构：1.1电器的基础知识11/14/20239CopyrightbyWangYonghua()电磁式低压电器的基本结构和工作原理电磁机构－工作原理吸力特性：电磁机构使衔铁吸合的力与气隙的关系曲线称为吸力特性

。反力特性：电磁机构使衔铁释放（复位）的力与气隙的关系曲线称为反力特性。交流电磁机构的吸力特性：F与δ无关直流电磁机构的吸力特性：F与δ的平方成反比－双曲线吸力和反力的配合：吸力大于反力1.1电器的基础知识1/14/202310CopyrightbyWangYonghua()电磁式低压电器的基本结构和工作原理电磁机构－工作原理吸力特性和反力特性1.1电器的基础知识●常用低压电器1/14/202311CopyrightbyWangYonghua()电磁式低压电器的基本结构和工作原理电磁机构单相交流电磁机构的特性噪声和振动的产生解决办法：加短路环1.1电器的基础知识1/14/202312CopyrightbyWangYonghua()电磁式低压电器的基本结构和工作原理电磁机构单相交流电磁机构的特性加短路环后的电磁吸力特性：1.1电器的基础知识1/14/202313CopyrightbyWangYonghua()电磁式低压电器的基本结构和工作原理电磁机构输入/输出特性：继电器特性（回环特性）1.1电器的基础知识1/14/202314CopyrightbyWangYonghua()电磁式低压电器的基本结构和工作原理电磁机构工作原理的实质1.1电器的基础知识1/14/202315CopyrightbyWangYonghua()接触器的用途和分类定义接触器是用来频繁地、远距离地接通或分断电动机主电路或其他负载电路的自动控制电器。用途控制电动机的起动、反转、制动和调速等。控制电动机主电路和大电流电路的通断的开关电器。分类交流接触器、直流接触器1.2接触器1/14/202316CopyrightbyWangYonghua()接触器的组成和工作原理组成电磁机构、主触点和灭弧系统、辅助触点、反力装置、支架和底座。工作原理实质：使用电磁机构1.2接触器CJ20接触器1/14/202317CopyrightbyWangYonghua()接触器的组成和工作原理结构及工作原理图1.2接触器常闭触点线圈电源常开触点1/14/202318CopyrightbyWangYonghua()接触器的组成和工作原理图形和文字符号1.2接触器1/14/202319CopyrightbyWangYonghua()接触器的技术参数额定电压：主触点的额定电压额定电流：主触点的额定电流线圈额定电压接通和分断能力：负载类型1.2接触器1/14/202320CopyrightbyWangYonghua()接触器的选择根据负载类型选接触器根据负载大小选额定电流选择额定电压选择交流接触器的经验法1.2接触器1/14/202321CopyrightbyWangYonghua()继电器的定义和分类定义 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，实现远距离控制和保护的自动控电器。其输入量可以是电流、电压等电量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电量，而输出则是触头的动作或者是电路参数的变化。1.3继电器1/14/202322CopyrightbyWangYonghua()继电器的定义和分类分类

按输入信号的性质分为：电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、压力继电器等。按工作原理分为：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器和电子式继电器等。按输出形式分为：有触点和无触点两类。按用途分为：控制用和保护用继电器等。1.3继电器1/14/202323CopyrightbyWangYonghua()电磁式继电器 电压继电器：过电压和欠电压继电器电流继电器：过电流和欠电流继电器中间继电器：是一种电压继电器表示符号1.3继电器

中间继电器1/14/202324CopyrightbyWangYonghua()电磁式继电器中间继电器和接触器的区别：相同点：输入信号都是电压，都是利用电磁机构的工作原理进行工作的。不同点：中间继电器用于小电流的控制电路，在控制电路中起信号传递、放大、翻转和分路等作用，主要用来扩展触点数量，实现逻辑控制。接触器用于频繁地、远距离地接通或分断电动机主电路或其他负载电路。它是一种执行电器。它的触点分为主触点和辅助触点，大部分情况下它还带有灭弧装置。1.3继电器1/14/202325CopyrightbyWangYonghua()热继电器热继电器的作用和分类作用当三相交流电动机出现长期带负荷欠电压运行、长期过载运行以及长期单相运行等不正常情况时，会导致电动机绕组严重过热乃至烧坏。 用于电动机的过载保护分类单相、两相和三相式共三种类型，其中三相式热继电器常用于三相交流电动机做过载保护。按功能来分，三相式热继电器又有不带断相保护和带断相保护两种类型。1.3继电器1/14/202326CopyrightbyWangYonghua()热继电器电动机的过载特性和热继电器的保护特性反时限特性1.3继电器过载特性保护特性1/14/202327CopyrightbyWangYonghua()热继电器工作原理热继电器主要由热元件、双金属片、触头系统等组成。

1.3继电器1/14/202328CopyrightbyWangYonghua()热继电器表示符号控制电路中最常用的是热继电器的常闭触点，热继电器是怎样保护电机的？1.3继电器1/14/202329CopyrightbyWangYonghua()热继电器产品一般和接触器配合使用，连接方便。选用额定电流：比电动机的额定电流稍微大一些。动作电流：约为电动机额定电流的80%左右。由于热继电器的保护特性为反时限特性，所以对于可逆运行和频繁通断的电动机，不宜采用热继电器保护，必要时可以选用装入电动机内部的温度继电器。1.3继电器1/14/202330CopyrightbyWangYonghua()时间继电器

最为常用的一种控制电器。作用分类：通电延时型、断电延时型。

按工作原理分类，有电磁式、电动机式、空气阻尼式、电子式等。最常用的是电子式时间继电器，其他产品已基本淘汰。表示符号：1.3继电器1/14/202331CopyrightbyWangYonghua()时间继电器

1.3继电器1/14/202332CopyrightbyWangYonghua()速度继电器作用：主要应用于三相笼型异步电动机的反接制动中，因此又称为反接制动控制器。

组成：主要由定子、转子和触点三部分组成。工作原理：感生电流产生力矩P20图1-20表示符号1.3继电器1/14/202333CopyrightbyWangYonghua()温度继电器作用：主要应用于温度检测和保护。应用于精度要求不高的场合。

组成和工作原理1.3继电器1/14/202334CopyrightbyWangYonghua()液位继电器作用：用于液位检测。应用于精度要求不高的场合。高精度的液位传感器有差压式等产品。1.3继电器1/14/202335CopyrightbyWangYonghua()压力继电器作用：通过检测各种气体和液体压力的变化，压力继电器可以发出信号，实现对压力的检测和控制。分类工作原理1.3继电器1/14/202336CopyrightbyWangYonghua()固态继电器什么是固态继电器？特点和使用场合表示符号1.3继电器1/14/202337CopyrightbyWangYonghua()固态继电器种类优点和缺点选用1.3继电器1/14/202338CopyrightbyWangYonghua()作用和分类作用开关电器广泛用于配电系统和电力拖动控制系统，用作电源的隔离、电气设备的保护和控制。分类手动开关和自动开关1.4开关电器1/14/202339CopyrightbyWangYonghua()刀开关作用刀开关俗称闸刀开关，是一种结构最简单、应用最广泛的一种手动电器。主要用于接通和切断长期工作设备的电源及不经常起动及制动、容量小于7.5KW的异步电动机。分类按刀数可分为单极、双极和三极安装：刀口在上面，以防断电时由于重力而闭合。刀开关现在已较少使用1.4开关电器1/14/202340CopyrightbyWangYonghua()低压断路器俗称空气开关，是一种自动开关。作用用于分配电能、不频繁地启动异步电动机以及对电源线路及电动机等的保护。当发生严重的过载、短路或欠电压等故障时能自动切断电路。是低压配电线路应用非常广泛的一种保护电器。结构和工作原理组成：触头、灭弧系统和各种脱扣器

1.4开关电器1/14/202341CopyrightbyWangYonghua()低压断路器结构和工作原理过电流脱扣器失压脱扣器热脱扣器远程控制脱扣器1.4开关电器1/14/202342CopyrightbyWangYonghua()低压断路器表示符号主要参数：额定电压、额定电流、通断能力产品类型介绍从小到大、从简单的到智能化负载的产品1.4开关电器1/14/202343CopyrightbyWangYonghua()低压断路器产品图片1.4开关电器1/14/202344CopyrightbyWangYonghua()低压断路器选择主要是选择额定电流、额定电压对单台设备：IZ≥KIq

式中，k为安全系数，可取1.5～1.7；Iq

电动机的起动电流。对多台电动机：IZ≥K(Iqmax+电路中其它的工作电流)

式中，k也可取1.5～1.7；Iqmax

为最大一台电动机的起动电流。1.4开关电器1/14/202345CopyrightbyWangYonghua()熔断器的作用、结构和分类作用熔断器基于电流热效应原理和发热元件热熔断原理设计，具有一定的瞬动特性，用于电路的短路保护和严重过载保护。结构：熔断器在结构上主要由熔断管（或盖、座）、熔体及导电部件等部分组成。其中熔体是主要部分，它既是感测元件又是执行元件。

工作原理熔断器串接于被保护电路，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，保护设备和人身安全。分类1.5熔断器1/14/202346CopyrightbyWangYonghua()熔断器的作用、结构和分类产品1.5熔断器1/14/202347CopyrightbyWangYonghua()熔断器的保护特性熔断器的保护特性亦称安秒特性，是指熔体的熔化电流与熔化时间之间的关系，它和热继电器的保护特性一样，也具有反时限特性。1.5熔断器1/14/202348CopyrightbyWangYonghua()表示符号

熔断器的技术参数额定电压额定电流极限分断能力1.5熔断器1/14/202349CopyrightbyWangYonghua()熔断器的选择类型选择溶体额定电流的选择对阻性负载：Ire≥Ie

对单台电动机：Ire≥(1.5～2.5)Ie对单台频繁启动的电动机：Ire≥(3～3.5)Ie对多台电动机：Ire≥(1.5～2.5)Iemax+ΣIe1.5熔断器1/14/202350CopyrightbyWangYonghua()熔断器和热继电器的区别相同点：都属于电流保护电器，都具有反时限特性。不同点：熔断器主要用于短路保护，热继电器用于过载保护；

熔断器利用的是热熔断原理，要求溶体有较高的熔断系数；热继电器利用的是热膨胀原理，要求双金属片有较高的膨胀系数；

热继电器保护有较大的延迟性，而短路保护要求熔断器的动作必须具有瞬时性。

1.5熔断器1/14/202351CopyrightbyWangYonghua()主令电器的定义和作用定义：主令电器是自动控制系统中用于发送和转换控制命令的电器。作用：主令电器用于控制电路，不能直接分合主电路。

1.6主令电器1/14/202352CopyrightbyWangYonghua()控制按钮作用：在控制电路中用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器等。

工作原理注意常开触点未闭合而常闭触点已分离的瞬间。1.6主令电器常闭触点常开触点1/14/202353CopyrightbyWangYonghua()控制按钮表示符号产品介绍

1.6主令电器1/14/202354CopyrightbyWangYonghua()转换开关作用－转换开关是一种多档式、控制多回路的主令电器。广泛应用于各种配电装置的电源隔离、电路转换、电动机远距离控制等，也常作为电压表、电流表的换相开关，还可用于控制小容量的电动机。结构示意图－见P31图1-34表示符号转换开关在实际工作中的妙用1.6主令电器1/14/202355CopyrightbyWangYonghua()行程开关作用－用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一种自动控制器件。表示符号由于机械触点易磨损，反应速度慢，所以在重要场合已不再使用有触点的行程开关了。1.6主令电器1/14/202356CopyrightbyWangYonghua()接近开关特点－非接触、无触点。作用－不仅用于行程控制和限位保护，还用于高速计数、测速、液面控制、检测金属体的存在、零件尺寸以及无触点按钮等。既使用于一般行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命和对恶劣环境的适应能力也优于一般机械式行程开关。产品类型－测量金属物体和非金属物体的产品。缺点－测量距离短，抗电磁干扰能力差。1.6主令电器1/14/202357CopyrightbyWangYonghua()接近开关1.6主令电器1/14/202358CopyrightbyWangYonghua()光电开关特点－非接触、无触点，测量距离长，能方便地检测非金属材料。它具有体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以及抗电磁干扰能力强等优点。作用－可非接触、无损伤地检测和控制各种固体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。目前，光电开关已被用作物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出以及安全防护等诸多领域。产品类型－对射式、反射式等。缺点－对周围的杂散光的干扰有一定要求。工作原理－利