电机与电器控制

电机与电器控制

第1章常用低压电器第2章直流电机及电器控制第3章变压器第4章直流电动机及电器控制廖艳娥蜗牛之家第一章常用低压电器第一节低压电器概述第二节低压电器的电磁机构及执行机构第三节熔断器第四节低压隔离器第五节低压熔断器第六节主令电器第七节接触器电机与电器控制第八节继电器第一章常用低压电器电器的定义：广义：电器器具侠义：能够根据外部施加的信号或要求，自动或者手动的接通或者分断电路，断续或者连续的改变电路的参数，以及实现对电路或非电量对象的变换、检测、控制、保护、调节和传递信息用的电器器具。按工作电压等级分类

（1）高压电器用于交流电压1200V、直流电压1500V及以上电路中的电器。例如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。

第一节低压电器概述

第一章常用低压电器

（2）低压电器用于交流50Hz(或60Hz)，额定电压为1200V以下；直流额定电压1500V及以下的电路中的电器。例如接触器、继电器等。

各种低压电器就是用来对电网、电机以及其他用电设备进行转换、控制、凋节和保护。配电线路、控制线路、配电装置和控制装置都配置有大量低压电器元件以实现上述功能。第一节低压电器概述

一电器的基本结构感应机构中间机构执行机构二低压电器的分类按使用场听提出的不同要求，低压电器可分为配电电器和控制电器两大类。配电电器主要用于配电系统，起着对线路的通断．控制、调节和保护等作用。故要求其工作可靠，通断能力高。有足够的动．热稳定性。它包括刀开关．熔断器和断路器等。控制电器主要用于电力驱动控制系统和用电设备．起控制及保护等作用，故要求工作准确可靠．操作频率高和寿命长等。它主要包括接触器、控制继电器等。第一节低压电器概述2.按操作方式分:自动和手动3.执行机理有触头无触头

三.对低压电器的主要要求一对矛盾两项要求三个环节四种状态

第一节低压电器概述四主要技术参数1额定电压2额定电流3操作频率和通电持续率4机械寿命和电寿命五型号的含义第一节低压电器概述一执行机构有接触电器的执行机构常采用接触系统的闭合与断开,借以分合线路来实现控制作用.(一)接触系统动触头:有触头电器的接触系统是可分合接触联结,其可动部分叫做动触头.静触头:另一部分叫做静触头.按触头的接触形式可划分为点接触、线接触和面接触三种。第二节低压电器的电磁机构和执行机构触头是有触点电器的执行部分，通过触头的闭合、断开控制电路通、断。1.桥式触头图(a)是两个点接触的桥式触头(b)是两个面接触的桥式触头点接触型适于电流不大，且接触压力小的场合；面接触型适合于大电流的场合。2.指式触头（图c）接触区为一直线，触头接通或者断开时产生滚动摩擦，利于去掉氧化膜。第二节低压电器的电磁机构和执行机构四个基本参数：间隙、超程、初压力和终压力；1）间隙是触头处于断扦状态时其动静触头间的最短距离。其值是由它能否耐受电路中可能出现的过电压以及能否保证顺利熄灭电弧来决定的。2）超程是触头运动到闭合位置后，将静触士移开时动触头还能移动的距离，其值取决于触头在其使用期限内遭受的电侵蚀。3）初压力是触头刚闭合时作用于它的正压力．4）终压力是触头闭合终止位置的压力。其值由许多因素。如温升、熔焊等所决定。接触系统的参数1.非自持放电阶段OD也整个OD段，若无外界催离素的作用，间隙内就没有自由电子，放电会终止。在oA段，外施电压甚低；在AB段．随着电压增大，电流已达饱和值在BC扣CD段，由于电压继续增大已导致场致发射和二次电子发射以及不甚强的碰撞电离．故电流又在增大，开始很慢(BC段)，然后较快(CD段)。2.自持放电阶段DH对应于D点的电压是决定自持放电的主要因素它称为气隙的击穿电压Ub。

汤逊最无研究了CE段的放电现象．所以该段被弥为汤逊放电区。汤逊放电放电是无光的，故称作无光放电或黑暗放电。从E点至F段称为过渡阶段，放电由无光转向有辉光，电流也在增大。但由于碰撞电离增强,电压降低。在FG段，放电电流继续增大，辉光放电向着扩张列整个阴极表面发展在GH段．异常辉光放电阶段.3.弧光放电阶段H以后从H点开始，气体放电巳进入弧光放电阶段．它伴随着强烈的声光和热效应开关电器中常用的灭弧方法：（1）电动力灭弧法一般用于交流接触器等灭弧。（2）磁吹灭弧装置采用专门的磁吹线圈来吹动电弧，如图所示。电动力吹弧磁力吹弧磁吹灭弧装置需要较大的电动力将电弧吹入灭弧室时，要采用专门的磁吹线圈建立足够强的磁场。（3）弧罩与纵缝灭弧装置（4）栅片灭弧装置下图为钢灭弧栅（又称“去离子栅”）将长弧切割成若干短弧的情形钢灭弧栅灭弧

（五）喷流熄弧法压力流弧技术是灭弧的一种新观念。灭弧罩采用新材料，在电弧高温环境作用下产生气体和压力喷流。采用带有出气口的半封闭灭弧小室，使产生的气体返回出气口，在室内形成压差驱动电弧，喷流熄弧。二.电磁机构

电磁机构又称为磁路系统，其主要作用是将电磁能转换为机械能并带动触头动作从而接通或断开电路。有三种常见结构：衔铁沿棱角转动的拍合式铁心衔铁沿轴转动的拍合式铁心衔铁直线运动的双E行型直动式铁心

三种常见结构：衔铁沿棱角转动的拍合式铁心衔铁沿轴转动的拍合式铁心衔铁直线运动的双E行型直动式铁心

第三节熔断器

熔断器是一种应用极广的过电流保护电器。其主要功能是对电路及电路设备进行短路保护，但有的也具有过负荷保护的功能。主要由熔体、熔管和触头底座等构成。有的熔断器装有灭弧填料－石英砂。熔断器有下列主要部件：装有熔体的熔断体；装载熔断体短短的可动部件——载熔体；含触头、接线端子和盖子的熔断器底座。熔断器串接于被保护的线路中，当线路发生过载或短路时，线路电流增大、熔体发热。一旦熔体的温度升高到其熔点，它即熔断并分断电路，以达到保护线路的目的。一、熔断器结构及工作原理二、低压熔断器

低压熔断器的功能，主要是实现低压配电系统的短路保护，有的也能实现过负荷保护。低压熔断器的类型很多，如插入式、螺旋式、无填料密封管式、有填料密封管式以及引进技术生产的有填料管式等。

低压熔断器实物图片

刀型触头熔断体

瓷熔管内有金属熔体与石英沙熔断器底座

接线端子安装卡座圆筒帽式熔断体

螺旋式熔断器（一）RT0型低压有填料管式熔断器

RT0型熔断器主要由瓷熔管、栅状铜熔体和触头底座等部分组成。

它的栅状多根栅片并列熔体以及瓷熔管里填充的石英砂使得其灭弧能力很强，并具有限流特性。用于要求较高，短路电流较大的低压配电装置中，作为电缆、导线、变压器、电机的短路保护，导线的过载保护。（二）RM型密封管式熔断器有RM7、RM10型；属于非限流型，断流能力不如RT型。但结构简单、价廉及更换熔片方便，因此现仍较普遍地应用在低压配电装置中RM10型熔断器由纤维熔管、变截面锌熔片和触头底座等部分组成。锌熔片之所以冲制成宽窄不一的变截面，目的在于改善熔断器的保护性能。RM10型熔断器a)熔管b)熔片1-铜帽2一管夹3一纤维熔管4一变截面锌熔片5-触刀

短路时，短路电流首先使熔片窄部(阻值较大)加热熔化，使熔管内形成几段串联短弧，而且由于各段熔片跌落，迅速拉长电弧，使短路电弧加速熄灭.在过负荷电流通过时，由于电流加热的时间较长，窄部散热较好，因此往往不在窄部熔断，而在宽窄部之间的斜部熔断。由熔片熔断的部位，可以大致判断熔断器熔断的故障电流性质。

（三）RC1A型插入式熔断器由瓷底座和安装熔体的瓷插件两部分构成。无特殊灭弧措施，断流能力差结构简单，更换熔体方便，价格最便宜。常用于低压线路末端或分支电路中作电气设备的短路保护。图见课本1-21（四）RZ1型自复式熔断器

一般熔断器包括上述RM型和RT型熔断后，都有一个共同的缺点，就是熔体一但熔断后，必须更换熔体才能恢复供电，从而十中断供电的时间延长，给供电系统和用电负荷造成一定的停电损失。这里介绍的自复式熔断器就弥补了这一缺点，它既能切断短路电流，又能在短路故障消除后自动恢复供电，无需更换熔体。它采用金属钠作熔体。在常温下，钠的电阻率很小，可以顺畅地通过正常负荷电流。但在短路时，钠受热迅速气化，其电阻率变得很大，从而可限制短路电流。在限流动作结束后，钠蒸气冷却，又恢复为固态钠。四、熔断器的使用（一）熔断器的选用原则1.选择熔断器的选用原则选择熔断器的类型主要依据负载的保护特性和预期短路电流的大小。2.熔断器与其他开关电器配合使用时的选用1）各原件的保护特性均应在电动机反时限特性曲线的下方2）热继电器与熔断器的时间-电流特性必须能满足电动机从零速启动到全速运行时的延时特性。3）熔断器还必须保护热继电器不受可能超过其额定电流8倍及以上的大电流破坏。4）熔断器还必须在短路情况下保护接触器，能分断接触器不能分断大电流。5）在熔断器与断路器配合时，熔断器主要分断大的短路电流，断路器分断在交点以内的过电流和小倍数的短路电流。低压隔离器（一）刀开关刀开关按操作方式分为单投和双投两种。按极数分为单极、双极和三极三种。按灭弧结构分为不带灭弧罩和带灭弧罩的来年各种。不带灭弧罩的刀开关一般只能在无负荷下操作。由于刀开关断开后有明显可见的断开间隙，因此可作隔离开关使用。带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流，能使负荷电流产生的电弧有效的熄灭。（二）刀熔开关低压刀熔开关又称“熔断器式刀开关”是一种由低压刀开关与低压熔断器相组合的开关电器。常见的HR3型刀熔开关，就是将HD型开关的闸刀换以RT0型熔断器的具有刀形触头的熔断管。刀熔开关具有刀开关和熔断器的双重功能。采用这种组合型开关电器，可以简化低压配电装置的结构，经济实用，因此广泛应用在低压配电装置上。（四）组合开关又称为转换开关，在机床电气设备和其他电气设备中使用十分广泛。体积小，接线方式多，使用方便。灭弧性能比一般开关好。它的刀片是转动式的,操作轻巧,随着转轴的旋转改变通断状态.见图1-322、低压断路器低压断路器又称“低压自动开关”。低压断路器既能带负荷通断电路，又能在短路、过负荷和低电压（或失压）时自动跳闸，其功能与高压断路器类似。三个基本部分：触头和灭弧系统；各种脱扣器；操作机构和脱扣机构。当线路上出现短路故障时其过电流脱扣器动作，使开关跳闸。如出现过负荷时，其串联在一次线路的加热电阻丝加热，使双金属片弯曲，也使开关跳闸。当线路电压严重下降或电压消失时，其失压脱扣器动作，同样使开关跳闸。如果按下按钮6或7，使失压脱扣器失压或使分励脱扣器通电，则可使开关远距离跳闸。2、低压断路器低压断路器按其灭弧介质分有空气断路器和真空断路器等；按其用途分有配电用断路器、电动机保护用断路器、照明用断路器和漏电保护断路器等；按保护性能分有非选择型断路器、选择型断路器和智能型断路器；按结构型式分有万能式断路器和塑料外壳式断路器两大类。非选择型断路器一般为瞬间动作，只作短路保护用；也有的为长延时动作，限流用。选择型断路器，指动作时间可以按选择性和灵敏性的要求进行调节。有两段保护和三段保护，两段保护指具有瞬时或短延时动作和张延时动作。三段保护指具有瞬时、短延时和长延时或者瞬时、长延时和接地短路等三种动作特性。智能型断路器，其脱扣器为微机控制，其保护功能很多，其保护性能的整定非常方便灵活，因此有“智能型”之称。低压断路器的保护特性曲线万能式断路器实物图片万能式断路器万能式断路器（又称框架式断路器）一般有一个有绝缘衬垫的钢制框架，所有部件均安装在这个框架底座内。智能控制器手动储能手柄分闸按钮合闸按钮抽屉框架二次接线端子分合闸指示储能指示万能式断路器主要安装在低压配电柜中作为进线开关、母联开关和大电流出线开关，用于控制和保护低压配电网络。塑壳式断路器塑料外壳式低压断路器（原称装置式断路器）的主要特征是有一个采用聚酯绝缘材料模压而成的外壳，所有部件都装在这个封闭外壳中，仅在壳盖中央露出操作手柄。塑壳式断路器实物图片手动操作手柄上接线端子分励脱扣按钮下接线端子塑壳式断路器通常装设在低压配电装置之中，作为配电线路或电动机回路的控制与保护开关

模数化微型断路器

第六节、主令电器3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、主令控制器等。（一）按钮按钮：是人力操作并具有弹簧储能复位的主令电器。它结构最简单应用却最为广泛。分类开启式（K）－适于嵌在面板上；保护式（H）－带有保护外壳；密封式（S）－具有防雨密封外壳；防腐式（F）－有防腐蚀气体侵入外壳紧急式（J）－供紧急情况下切断电源用；旋钮式（X）－按钮为旋转式；钥匙式（Y）－钥匙防止误操作；自持式（Z）－内带自持式电磁机构；带灯式（D）－旋钮兼作指示灯用。（一）按钮按钮结构原理（1）结构（2）原理图为正常工作时释放状态，常闭触点闭合；当需要发布指令时，按下按钮帽1，弹簧2被压缩，动触头3与常闭触点4分离，接着与常开触点5接触触闭合，实现从常闭到常开触头闭合电气转换；当手松开时弹簧2恢复，常开触点断开，常闭触点闭合恢复为释放状态。（一）按钮按钮结构示意图1-按钮帽2-复位弹簧3-常闭静触头4-动触头5-常开静触头按钮电气符号型号含义NP2系列按钮开关LA2、LA4系列按钮开关NP系列（二）行程开关

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行程开关电气符号型号含义万能转换开关

万能转换开关是一种具有多个操作位置和触点,能进行多个电路的换接的手动控制电器.它可用于配电装置的远距离控制,电气控制线路的换接,电气测量仪表的开关转换以及小容量电动机的起动,制动,调速和换向的控制,用途广泛,故称为万能转换开关.

图形文字符号第七节接触器接触器是用于远距离频繁的接通和分断交直流主电路和大容量控制电路的电器，主要控制对象是电动机，也可以是其他电力设备。一、分类按触头系统动力分为：电磁接触器，气动接触器，液压接触器。按供电方式分为：直流接触器，交流接触器。二、接触器的常用类型及适用场合1、常用的接触器有CJ10、CJ12、CJ20系列交流接触器及CZ0、CZ18、CZ21、CZ22系列直流接触器等。主要结构：电磁系统、触头系统、灭弧装置以及传动机构和外壳等。三、接触器的符号及型号含义

提高接触器寿命的主要措施1、吸力特性和反力特性合理配合2、减小触头接触时跳动时间，可通过减小触头质量和运动速度，适当增加触头初压力，附加缓冲装置来得到改善。3、采取措施防止分磁环断裂。4、增大极面面积，减小碰撞应力。交流接触器选用原则（1）按不同使用类别选用它包括两方面的内容：按工作线路分断能力要求选择产品型号；按使用类别及要求的电寿命次数选择容量等级。（2）考虑工作制及操作频率的影响短时工作制时要考虑操作频率，长期工作制的要考虑触头的防氧化能力，尽可能选用银触头。第九节继电器

继电器用途和分类1、用途：是一种自动电器，适于远距离接通和分断交、直流小容量控制电路，并在电力驱动系统中供控制、保护及信号转换用。2、分类

电压继电器--根据线路电压变化做出反应动作，用于欠压及失压保护或作为中间继电器使用（在大容量或多触点线路中）。

电流继电器--据电流变化而动作，用于过载及短路保护或对直流电机进行磁场控制和失磁保护。

时间继电器--起延时作用。保证电路工作时，时序的正确性。

热继电器----为交流电机提供过载及断相保护。温度继电器--作过热保护或温度控制用。

速度继电器--对电机的转速及转向变化进行检测。电压、电流继电器

电流继电器是根据电流变化而动作的继电器，一般可兼做过电流和欠电流继电器，作为电动机的启动和过载保护。过电流继电器：当电流发生短路及过电流时切断电路。欠电流继电器：当电流过低时，继电器动作。电压继电器是根据电压变化而动作的继电器，也分为过电压继电器和欠电压继电器。主要也用于电机保护。

是一类起扩大触头数和容量用的电压继电器。结构原理动铁心与横梁套接在一起，动触头排列在横梁上。动作原理：当线圈通电时，动铁心被挡铁吸引带动横梁向上运动，使动触头与常闭触点分开，与常开触点闭合；当线圈失电时，动铁心被反力弹簧下呀，带动动触头与常开触点分开，与常闭触点闭合。中间继电器1、外壳2、反力弹簧3、挡铁4、线圈5、动铁心7、横梁时间继电器分类按工作原理:电磁式时间继电器,电子式时间继电器(常用), 钟表式时间继电器,气囊式时间继电器和数字式时间继电器.

按延时方式:通电延时型和断电延时型前者获得输入信号后先延时再输出控制信号,输入信号消失后即诙复原态;后者则获得输入信号后先输出控制信号,输入信号消失后延时再诙复原态.电子式时间继电器延时原理：线圈断电时，磁通从稳态值下降至释放磁通（此时吸力等于弹簧反力）时是需要时间的，而且从吸合位恢复至释放位时也会产生释放运动时间（该部分一般忽略），这两部分时间构成了电磁式时间继电器的延时时间。（见本教案27页电磁机构示意图）延时时间调整方法法一、在衔铁和铁心的接触处加非磁性垫片，垫片越厚，延时越短。法二、改变弹簧反力的大小，反力越小，释放磁通越小，延时越长。法三、在磁路中加阻尼筒，通过改变阻尼筒的电阻来改变线