第1章 电气控制基础1-低压电器部分

第一章电气控制基础1.1常用低压电器1.2基本控制电路1.3机床控制电路分析l核心是掌握继电器、接触器、按钮开关等常规控制电器的动作执行特点，由此对一般继电接触控制电路进行分析和设计。1.1常用低压电器电器定义：一种能控制电路的设备。接触器、继电器、按钮、开关、熔断器等一、分类按电压范围分：低压电器：用于交流1200V、直流1500V级以下高压电器：交流1200V以上、直流1500V以上按操作方式分：手动电器：通过人力操作而动作的电器。如刀开关、按钮、转换开关自动电器：按照信号或某个物理量的变化而自动动作的电器。如断路器、接触器、继电器按用途分：低压配电器：刀开关、断路器、熔断器等低压控制电器：接触器、继电器、控制器、按钮等常用低压电器分类见图常用低压电器熔断器电力拖动系统组成：主电路——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（电流小）。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。二、结构和原理电磁式低压电器的组成——吸引线圈、铁心、衔铁等部分组成用途：主要用在电力拖动系统中应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。低压电器是电力拖动自动控制系统基本组成元件。低压电器一般由感测部分和执行部分组成。低压电器中，电磁式低压电器应用很多，

它们结构相似，原理相同。常用电磁机构的形式常用电磁式低压电器电磁式低压电器基本结构（1）电磁系统

电磁系统是电磁式电器元件的感受部件，它的作用是将电磁能转换成为机械能，并带动触点闭合或断开。它通常采用电磁铁的形式，由电磁线圈、静铁心（铁心）、动铁心（衔铁）等组成，其中动铁心与动触点支架相连。

（2）触点系统

触点系统属于执行部件。它的作用是通过触点的开、闭来通、断电路的。（3）灭弧系统触点在断开（包括熔体在熔断时）的瞬间，会在触头间隙中产生电弧，对电路和电器有危害，必须使电弧熄灭。（1）电磁系统电磁铁的工作原理

电磁线圈通电时产生磁场，使动、静铁心磁化互相吸引，当动铁心被吸引向静铁心时，与动铁心相连的动触点也被拉向静触点，令其闭合接通电路。电磁线圈断电后，磁场消失，动铁心在复位弹簧作用下，回到原位，并牵动动、静触点，分断电路。

电磁铁的示意图电磁系统的作用是将电磁能转换为机械能。用电磁铁的形式，由电磁线圈、静铁心（铁心）、动铁心（衔铁）等组成，其中动铁心与动触点支架相连。（2）触点系统触点接触形式——点接触、线接触、面接触触点分为：常开触点——断开，理想情况下，接触电阻无穷大常闭触点——闭合，理想情况下，接触电阻为零触点的位置示意图（3）灭弧系统电弧产生：在触点由闭合状态过渡到断开状态的过程中，会在触头间隙中由电子流产生弧状的火花，这种由电气原因造成的火花称为电弧。是气体自持放电形式之一，是一种带电质点的急流。电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流。电弧的危害：使电路仍然保持导通状态，延迟了电路的开断。会烧损触点，缩短电器的使用寿命。灭弧栅灭弧磁吹式灭弧装置灭弧罩灭弧灭弧方法灭弧常用的灭弧方法有：拉长电弧、冷却电弧和将电弧分段。对于电弧较弱的接触器，只采用灭弧罩即可。电弧较强的接触器，常采用灭弧栅熄弧。灭弧栅的机构。灭弧栅是数片钢片制成的栅状装置，当触点断开发生电弧时，电弧进入栅片内，被分割为数段，迅速熄灭。图中1是灭弧室，2和5分别为动、静触点，3为金属栅片，4为电弧。三、常用电器1、按钮按钮是手动控制电器的一种，用来发出信号和接通或断开控制电路。实物图(b)结构按钮的外形图和结构：(a)外形图常闭触点常开触点按钮开关的外形和符号实物剖开按钮结构与符号a）结构b）符号1、2是动断（常闭）触点3，4是动合（常开）触点，5是复位弹簧，6是按钮帽。复位弹簧支柱连杆常闭静触头桥式动触头常开静触头外壳4SBSBSB结构符号名称常闭按钮(停止按钮)常开按钮(起动按钮)复合按钮（联锁）1234123按钮帽按下按钮帽，先断开常闭触头，过一定行程后接通常开触头；松开按钮帽，复位弹簧将常开触头分断，过一定行程后常闭触头闭合。按钮控制按钮数控机床上的按钮站一般用：红色表示停止和急停；绿色表示起动；黑色表示点动；蓝色表示复位；另外还有黄、白等颜色，供不同场合使用。按钮站用途普通刀开关是一种结构最简单且应用最广泛的手控低压电器，广泛用在照明电路和小容量（5.5kW）、不频繁起动的动力电路的控制电路中。2、刀开关实物图结构符号注意事项

刀开关安装时，瓷底应与地面垂直，手柄向上，易于灭弧，不得倒装或平装。倒装时手柄可能因自重落下而引起误合闸，危及人身和设备安全。b）双极c）三极QKQKa）单极或QK刀开关用途——行程开关又称限位开关或位置开关，它利用生产机械运动部件的碰撞，使其内部触点动作，分断或切换电路，从而实现生产机械的自动往复控制或限位保护结构——与按钮类似，但其动作要由机械撞击。3、行程开关行程开关的外形符号(b)示意图未撞击撞击(a)外形图SQ常开触点：常闭触点：SQ(c)符号：接近开关又称无触点行程开关，它是一种非接触型的检测装置。1）作用：可以代替行程开关完成传动装置的位移控制和限位保护，还广泛用于检测零件尺寸、测速和快速自动计数以及加工程序的自动衔接等。2）特点：工作可靠、寿命长、功耗低、重复定位精度高、灵敏度高、频率响应快以及适应恶劣的工作环境等。3）分类：按工作原理分为高频振荡型电容型永久磁铁型霍尔效应型4、接近开关接近开关JM/JG/JR系列-1接近开关4）高频振荡型接近开关感应头

高频振荡器整形放大器信号输出金属体振荡线圈交变磁场无金属体接近金属体接近振荡器振荡后，在感应头的感应面上产生交变磁场，当金属物体进入高频振荡器的线圈磁场（感应头）时，金属体内部产生涡流损耗，吸收了振荡器的能量，使振荡减弱以致停振。振荡与停振两种不同的状态，由整形放大器转换成二进制的开关信号，从而达到检测有无金属物的目的。

接近开关5）常用接近开关主要系列产品有LJ2、LJ6、LXJ18和35G等系列。6）接近开关的文字符号及图形符号a)动合触点SQb)动断触点SQ5、接触器用来自动地接通或断开大电流电路的自动电器。分——交流接触器、直流接触器。接触器是利用电磁吸力的原理工作的电磁机构——吸引线圈、铁心、衔铁触头系统——主触点、常开常闭辅助触点1、2，3、4是静触点5、6是动触点7、8是吸引线圈9、10分别是动、静铁心11是弹簧交流接触器CJ20系列-5交流接触器CJ20系列-1CJ20系列交流接触器用于交流50Hz，额定电压至660V(个别等级至1140V)，电流至630A的电力线路中供远距离频繁接通和分断电路以及控制交流电动机，并适宜于与热继电器或电子保护装置组成电磁起动器，以保护电路或交流电动机可能发生的过负荷及断相。1、2之间是常闭触点3、4之间是常开触点7、8之间是线圈接触器的表示符号接触器中间继电器、热继电器、时间继电器、速度继电器等继电器——用于控制电路、电流小，没有灭弧装置可在电或非电作用下动作。接触器——用于主电路、电流大，有灭弧装置一般只能在电压作用下动作。与接触器的区别6、继电器1）中间继电器KA表示电磁式继电器的图形符号AAA小型继电器HH系列-2中间继电器JZ7系列-32）热继电器FR表示，一般只用动断触点，没有线圈。用于过载保护a）感受部分结构示意b）图文符号用双金属片，线膨胀系数不同，受热后弯曲，驱动执行机构双金属1，发热元件2，推动导板3向左推动执行机构，触点发生动作从而切断主电路。热继电器JRS1(LR1-D)系列-3热继电器JRS2(3UA5)系列-53）时间继电器当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定延时再动作的继电器。符号，KT电磁式、阻尼式、电子式a）结构示意b）图文符号空气阻尼通电延时型时间继电器阻尼式时间继电器时间继电器JS20系列-3时间继电器JS7系列-4时间继电器JS7-A系列-1主要技术参数

1.额定工作电压380V，额定发热电流3A，额定控制容量100VA。

2.继电器按其所具有延时的与不延时的触头组成可分为如表1所列4种型。

3.每种型号的继电器还可分为：

按延时范围可分0.4s～60s和0.4s～180s两种。

按线圈的额定电压分为：(50Hz)24、36、110、127、220、380(V)六种。4.继电器使用的环境温度为-25℃～+40℃。

5.当线圈电压为额定值85%～100%的时，继电器能可靠工作。

6.继电器延时时间的连续动作重复误差≤15%。

7.允许操作频率不大于600次/h和通电持续率为40%

8.可调节进气孔通道的大小来得到不同的延时时间。即用螺丝刀旋转铭牌中心之螺帽，往右旋得到的延时时间较短，反之则延时时间就长。JS7-A空气式时间继电器时间继电器分为通电延时时间继电器和断电延时时间继电器一般具有瞬时触点和延时触点这两种触点。通电延时，触点改变原状态断电延时，触点回到原始态4）速度继电器用途

速度继电器主要用于电动机的反接制动控制。结构及工作原理符号a）外形b）结构图KSKSb）常开触点c）常闭触点a）转子KSnn~~~M3~电机接触器动作过程线圈通电衔铁被吸合触点闭合电机接通电源线圈辅助触点铁心衔铁主触点常闭常开弹簧电源接触器电路工作原理交流接触器有两种工作状态：得电状态（动作状态）和失电状态（释放状态）。接触器主触点的动触头装在与衔铁相连的绝缘连杆上，其静触点则固定在壳体上。当线圈得电后，线圈产生磁场，使静铁心产生电磁吸力，将衔铁吸合。衔铁带动动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，分断或接通相关电路。当线圈失电时，电磁吸力消失，衔铁在反作用弹簧的作用下释放，各触点随之复位。简单的接触器控制ABCM3~刀开关起隔离作用自保持停止按钮起动按钮特点：小电流控制大电流用途

它集控制和多种保护功能于一身，除能完成接通和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短路、过载、失压等故障进行保护。

符号QF×××7、自动开关(自动空气断路器)低压断路器又称自动空气开关或自动空气断路器，简称自动开关。QF断路器DZ47系列-3

DZ47系列小型断路器适用于交流50Hz/60Hz、额定工作电压为230V/400V及以下，额定电流至63A的电路中，主要用于现代建筑物的电气线路及设备的过载、短路保护、亦适用于线路的不频繁操作及隔离。断路器DZ230系列断路器DZ15LE系列-2自动开关原理图(自动空气断路器)锁钩主触点手动闭合电磁脱扣器欠压脱扣器衔铁释放自动开关原理图连杆装置释放弹簧低压断路器的结构和工作原理锁钩

过流脱扣器

欠压脱扣器衔铁连杆装置释放弹簧过载脱扣器自动开关工作原理脱扣器是自动开关的主要保护装置，包括电磁脱扣器（短路保护）、热脱扣器（过载保护）、欠压脱扣器（失压保护）等。电磁脱扣器的线圈串联在主电路中，若电路短路，主电路电流增大，线圈磁场增强，吸动衔铁，使操作机构动作，断开主触点，分断主电路而起短路保护作用。热脱扣器是一个双金属片热继电器。它的发热元件串联在主电路中。当电路过载时，发热元件温度升高，双金属片受热弯曲，顶动自动操作机构，断开主触点，切断主电路而起过载保护作用。自动开关工作原理分励脱扣器可做为远距离控制断路器分断之用1-分闸弹簧2-主触头3-传动杆4-锁扣5-轴6-过电流脱扣器7-热脱扣器8-欠压失压脱扣器9-分励脱扣器脱扣器是自动开关的主要保护装置，包括电磁脱扣器（短路保护）、热脱扣器（过载保护）、欠压脱扣器（失压保护）等。电磁脱扣器的线圈串联在主电路中，若电路短路，主电路电流增大，线圈磁场增强，吸动衔铁，使操作机构动作，断开主触点，分断主电路而起短路保护作用。热脱扣器是一个双金属片热继电器。它的发热元件串联在主电路中。当电路过载时，发热元件温度升高，双金属片受热弯曲，顶动自动操作机构，断开主触点，切断主电路而起过载保护作用。熔断器RL1系列-3熔断器RT18系列图-3信号灯XB2-EV系列-2信号灯AD1系列-3光电开关G系列-1