電器理論基礎(chǔ)教學(xué)課件ppt作者許志紅第1章_緒論

1、復(fù)旦大學(xué)福州大學(xué)許志紅 蘇晶晶復(fù)旦大學(xué)第第1 1章章 緒論緒論1.1 1.1 電器的定義和分類電器的定義和分類1.2 1.2 典型電器的結(jié)構(gòu)原理典型電器的結(jié)構(gòu)原理1.3 1.3 電器研究的主要理論范疇電器研究的主要理論范疇1.4 1.4 電氣技術(shù)的發(fā)展與展望電氣技術(shù)的發(fā)展與展望 凡是根據(jù)外界指定信號(hào)和要求，自動(dòng)或手動(dòng)接通和斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或非電對(duì)象切換、控制、保護(hù)、檢測(cè)、變換和調(diào)節(jié)用的電氣設(shè)備都屬電器的范疇。1.1.1 電器的定義電器的定義1.1 電器的定義和分類電器的定義和分類1、對(duì)電力系統(tǒng)或者電力電路實(shí)行通、斷操作轉(zhuǎn)換和電路參數(shù)變換的器械；2、對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)行起

2、動(dòng)、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速完成控制任務(wù)的器械；3、對(duì)電路負(fù)載、電工設(shè)備或電機(jī)設(shè)備進(jìn)行過(guò)載、過(guò)壓、欠壓、短路、斷相、三相負(fù)載不平衡、接地等保護(hù)的電工器械；4、在電路中傳遞、變換、放大電的或非電的信號(hào)達(dá)到自動(dòng)檢測(cè)和參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)的電工器械等均稱之為電器。 電器的主要任務(wù)電器的主要任務(wù)1.1.2 電器的分類電器的分類低壓電器：低壓電器：在在AC1200V，DC1500V及以下及以下系統(tǒng)中用的電器系統(tǒng)中用的電器高壓電器：高壓電器：在在AC1200V，DC1500V以上以上系統(tǒng)中用的電器系統(tǒng)中用的電器1、低壓電器按照工作職能分類、低壓電器按照工作職能分類傳統(tǒng)的低壓電器傳統(tǒng)的低壓電器配電電器控制電器目前國(guó)內(nèi)

3、外目前國(guó)內(nèi)外低壓電器低壓電器配電電器控制電器終端電器1、低壓電器按照工作職能分類、低壓電器按照工作職能分類低壓斷路器低壓斷路器開關(guān)、隔離器、隔離開關(guān)、熔斷器組合電器雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)電器熔斷器（1 1）配配電電電電器器 低壓配電線路過(guò)載、短路或欠電壓過(guò)載、短路或欠電壓等保護(hù)；可作為不頻繁接通和分?jǐn)嚯娐凡活l繁接通和分?jǐn)嚯娐肥褂谩?剩余電流斷路器兼具有漏電保護(hù)漏電保護(hù)功能；主要品種：主要品種： 萬(wàn)能式斷路器、塑殼式斷路器、剩余電流斷路器、真空斷路器、智能型斷路器低壓斷路器：低壓斷路器： 主要用作配電系統(tǒng)隔離配電系統(tǒng)隔離，以保證配電系統(tǒng)中其他電器設(shè)備維修時(shí)的安全。 對(duì)開關(guān)類電器能接通、分?jǐn)囝~定電流，對(duì)熔

4、斷器組合電器還具有短路和過(guò)載保護(hù)短路和過(guò)載保護(hù)功能。主要品種：主要品種： 開關(guān)、隔離、隔離開關(guān)、開關(guān)熔斷器組、熔斷器組合電器、隔離器熔斷器組、隔離開關(guān)熔斷器組、熔斷器式開關(guān)、熔斷器式隔離器、熔斷器式隔離開關(guān)等。開關(guān)、隔離器、隔離開關(guān)、熔斷器組合電器開關(guān)、隔離器、隔離開關(guān)、熔斷器組合電器 用于兩路電源的轉(zhuǎn)換。保證重要負(fù)載連續(xù)供電。用于兩路電源的轉(zhuǎn)換。保證重要負(fù)載連續(xù)供電。在某些場(chǎng)合還需要具有過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)功能（如CB型產(chǎn)品）主要品種：主要品種： 自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)、手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)、遙控轉(zhuǎn)換開關(guān)、智能型雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)等。雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)電器雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)電器熔斷器熔斷器主要品種：主要品種： 專職人員用

5、螺旋式熔斷器、非熟練人員用熔斷器、半導(dǎo)體器件保護(hù)用熔斷器（快速熔斷器）。 用作低壓配電線路或設(shè)備低壓配電線路或設(shè)備的短路與過(guò)載保護(hù)短路與過(guò)載保護(hù)。1、低壓電器按照工作職能分類、低壓電器按照工作職能分類接觸器起動(dòng)器控制電路電器控制器變阻器、電阻器電磁鐵調(diào)整器（2 2）控控制制電電器器 用于頻繁接通和分?jǐn)嚯娐奉l繁接通和分?jǐn)嚯娐?，并與適當(dāng)?shù)臒崂^電器或電子式過(guò)載繼電器（電動(dòng)機(jī)保護(hù)器）組合，以保護(hù)操作中可能發(fā)生過(guò)載的電路。主要品種： 交流接觸器、直流接觸器、真空接觸器、半導(dǎo)體接觸器、智能型接觸器等接觸接觸器 用作各類交流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)控制交流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)控制。主要品種：主要品種：

6、全電壓直接起動(dòng)器、星-三角起動(dòng)器、自耦減壓起動(dòng)器、變阻式起動(dòng)器、半導(dǎo)體起動(dòng)器、軟起動(dòng)器、智能型軟起動(dòng)器等。起動(dòng)器起動(dòng)器 主要用于接通、分?jǐn)嗫刂齐娐方油?、分?jǐn)嗫刂齐娐?，以發(fā)出控制指令發(fā)出控制指令或用作程序控制?；蛴米鞒绦蚩刂?。主要品種：主要品種： 中間繼電器、時(shí)間繼電器、萬(wàn)能式轉(zhuǎn)換開關(guān)、位置開關(guān)（行程開關(guān)）、按鈕、主令控制器、接近開關(guān)等。 接近開關(guān)可作為檢測(cè)元件并輸出動(dòng)作指令。接近開關(guān)可作為檢測(cè)元件并輸出動(dòng)作指令?？刂齐娐冯娍刂齐娐冯娖?主要用于電氣控制設(shè)備中轉(zhuǎn)換主電路或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換主電路或發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路的接法勵(lì)磁回路的接法，以達(dá)到電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、換向和調(diào)速的目的。主要品種：主要品種： 凸輪控制器、平

7、面控制器?？刂破骺刂破?主要用作發(fā)電機(jī)調(diào)壓或電動(dòng)機(jī)平滑起動(dòng)、調(diào)速，發(fā)電機(jī)調(diào)壓或電動(dòng)機(jī)平滑起動(dòng)、調(diào)速，或改變電路參數(shù)或改變電路參數(shù)，變電能為熱能變電能為熱能之用。主要品種：主要品種： 勵(lì)磁變阻箱、起動(dòng)變阻器、頻敏變阻器、鐵基合金電阻等。變阻器、電阻器變阻器、電阻器 用于起重、操縱或牽引機(jī)械裝置。主要品種：主要品種： 起重電磁鐵、牽引電磁鐵、制動(dòng)電磁鐵等。電磁鐵電磁鐵 使發(fā)電機(jī)輸出電壓穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)主要品種：主要品種： 碳阻式調(diào)整器、磁放大器式調(diào)整器等。調(diào)整器調(diào)整器1、低壓電器按照工作職能分類、低壓電器按照工作職能分類家用及類似用途電器：家用及類似用途電器：模數(shù)化熔斷器組合電器：模數(shù)化熔斷器組

8、合電器：終端組合電器：終端組合電器： 終端配電系統(tǒng)導(dǎo)線和家用電器過(guò)載和短路保護(hù)、漏電及人身觸電保護(hù)。主要品種：主要品種：小型斷路器、模數(shù)化剩余電流斷路器等。主要品種：主要品種：模數(shù)化熔斷器式隔離器、模數(shù)化開關(guān)熔斷器、熔斷體。終端配電系統(tǒng)過(guò)載和短路保護(hù) 終端用電系統(tǒng)配電、保護(hù)、控制，可不頻繁接通與分?jǐn)嚯娐?。主要品種：主要品種：非熟練人員用終端電器、熟練人員用終端組合電器等 （3 3） 終終 端端 電電 器器2、低壓電器的其他分類方法、低壓電器的其他分類方法（1）按標(biāo)準(zhǔn)體系分類）按標(biāo)準(zhǔn)體系分類1 1）低壓開關(guān)設(shè)備與控制設(shè)備：）低壓開關(guān)設(shè)備與控制設(shè)備： 低壓斷路器，低壓開關(guān)、隔離器、隔離開關(guān)及熔斷器

9、組合電器，機(jī)電式接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器，機(jī)電式控制電路電器，交流半導(dǎo)體電動(dòng)機(jī)控制器和起動(dòng)器，控制與保護(hù)開關(guān)電器，接近開關(guān)，轉(zhuǎn)換開關(guān)，設(shè)備用斷路器等2 2）家用和類似用途電器）家用和類似用途電器 家用和類似場(chǎng)所用過(guò)電流保護(hù)斷路器（小型斷路器），家用和類似用途的剩余電流斷路器，家用和類似用途的帶過(guò)電流的剩余電流斷路器等3 3）低壓熔斷器）低壓熔斷器 專職人員使用的熔斷器，非熟練人員使用的熔斷器，半導(dǎo)體設(shè)備保護(hù)用熔斷器。4 4）低壓浪涌保護(hù)器）低壓浪涌保護(hù)器（1）按標(biāo)準(zhǔn)體系分類）按標(biāo)準(zhǔn)體系分類（2）按動(dòng)作方式分類）按動(dòng)作方式分類機(jī)械動(dòng)作電器：機(jī)械動(dòng)作電器：有觸點(diǎn)電器有觸點(diǎn)電器自動(dòng)切換電器非自動(dòng)切換電器

10、非機(jī)械動(dòng)作電器：非機(jī)械動(dòng)作電器：無(wú)無(wú)觸點(diǎn)電器觸點(diǎn)電器（各種開關(guān)管、電（各種開關(guān)管、電力電子器件）力電子器件）混合式電器：混合式電器：有觸點(diǎn)與無(wú)觸點(diǎn)相結(jié)合組成的電器（3）按滅弧介質(zhì)分類）按滅弧介質(zhì)分類空氣式電器：空氣式電器：滅弧介質(zhì)為空氣真空電器：真空電器：滅弧介質(zhì)為真空（4）按功能分類）按功能分類標(biāo)準(zhǔn)型標(biāo)準(zhǔn)型智能型（含有通信模式和無(wú)通信模式）智能型（含有通信模式和無(wú)通信模式）多功能型多功能型3、高壓電器的分類、高壓電器的分類開關(guān)電器：開關(guān)電器：限制電器：限制電器：變換電器變換電器: :組合電器組合電器: :用來(lái)關(guān)合和開斷電路高壓斷路器高壓隔離開關(guān)高壓熔斷器高壓負(fù)荷開關(guān)限制電路中電壓和電流接地開

11、關(guān)電抗器避雷器變換電路中的電壓和電流使之便于檢測(cè)電流互感器電壓互感器 將上述幾種電器，按一定的線路裝配成一個(gè)整體的電器1.2 1.2 典型電器的結(jié)構(gòu)原理典型電器的結(jié)構(gòu)原理系統(tǒng)的觀點(diǎn)（電網(wǎng)系統(tǒng)或自動(dòng)化拖動(dòng)系統(tǒng)）：系統(tǒng)的觀點(diǎn)（電網(wǎng)系統(tǒng)或自動(dòng)化拖動(dòng)系統(tǒng)）：電器（高低壓電器，成套電器等） 線路中的一個(gè)元件?？刂平嵌龋嚎刂平嵌龋?感測(cè)器官感測(cè)器官接受信號(hào)，作出判斷，發(fā)出指令；接受信號(hào)，作出判斷，發(fā)出指令； 執(zhí)行器官執(zhí)行器官輸出指令信號(hào)，實(shí)現(xiàn)控制目的。輸出指令信號(hào)，實(shí)現(xiàn)控制目的。 連動(dòng)機(jī)構(gòu)連動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)系感測(cè)器官和執(zhí)行器官的部分。聯(lián)系感測(cè)器官和執(zhí)行器官的部分。如：傳統(tǒng)有觸點(diǎn)自動(dòng)電器中，感測(cè)部分大部分為電磁機(jī)構(gòu)

12、。如：傳統(tǒng)有觸點(diǎn)自動(dòng)電器中，執(zhí)行部分大部分為觸頭機(jī)構(gòu)。斷路器斷路器 接觸器是一種適用于在低壓配電系統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)中遠(yuǎn)距遠(yuǎn)距離控制、頻繁的接通和斷開離控制、頻繁的接通和斷開交直流主電路及大容量控制電路的自動(dòng)控制開關(guān)電器。應(yīng)用最廣泛的是空氣電磁式接觸器，通常簡(jiǎn)稱交流應(yīng)用最廣泛的是空氣電磁式接觸器，通常簡(jiǎn)稱交流接觸器和直流接觸器。接觸器和直流接觸器。 電磁式接觸器的結(jié)構(gòu)：電磁式接觸器的結(jié)構(gòu)： 電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、釋放彈簧機(jī)構(gòu)、輔助觸頭和基座。1.2.2 接觸器接觸器常用交流接觸器常用交流接觸器直流接觸器直流接觸器繼電器是電器的典型產(chǎn)品之一。1.2.3 繼電器繼電器它是一種具有跳躍輸出特性傳

13、遞信號(hào)具有跳躍輸出特性傳遞信號(hào)的電器，廣泛應(yīng)用于控制和通信控制和通信領(lǐng)域。感測(cè)部件中間部件執(zhí)行部件（感測(cè)各種物理量）（比較，輸出信號(hào)） （接通或分?jǐn)嚯娐罚╇妷?、電流、時(shí)間、溫度等）1.2.3 繼電器繼電器電磁式繼電器的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理電磁式繼電器的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理1-磁軛，2-反力彈簧，3-反力調(diào)節(jié)螺釘，4-開距調(diào)節(jié)螺釘，5-動(dòng)鐵心，6-軛鐵，7-靜鐵心，8-極靴，9-線圈，10-觸頭系統(tǒng)當(dāng)勵(lì)磁線圈通電以后，磁路磁化產(chǎn)生電磁吸力，當(dāng)電磁吸力大于彈簧反力以后，銜鐵運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)，完成電路通斷任務(wù)，此繼電器具有一對(duì)常開觸頭和一對(duì)常閉觸頭。繼電器主要參數(shù)繼電器主要參數(shù)1 1）繼電特性）繼

14、電特性: :反映繼電器的輸出輸入關(guān)系的特性。x0 xrxy10繼電器繼電器xy繼電器主要參數(shù)繼電器主要參數(shù)2）返回系數(shù)（恢復(fù)系數(shù)）返回系數(shù)（恢復(fù)系數(shù)）動(dòng)作值xr與x0的比0rfhxxK一般繼電器的返回系數(shù)都小于13）控制系數(shù)）控制系數(shù)：繼電器觸點(diǎn)的控制功率PC（即觸點(diǎn)的工作電壓乘以允許的最大通斷電流）和線圈吸取的最小動(dòng)作功率P0之比。0CczPPK繼電器主要參數(shù)繼電器主要參數(shù)4 4）靈敏度）靈敏度繼電器在規(guī)定負(fù)載條件下的最小動(dòng)作功率P0。5 5）吸合時(shí)間）吸合時(shí)間繼電器從獲得輸入信號(hào)起到觸頭完成動(dòng)作止的時(shí)間6 6）釋放時(shí)間）釋放時(shí)間繼電器從斷開輸入信號(hào)起到觸頭完成動(dòng)作止的時(shí)間 電器的工作原理是

15、多種多樣的。電器在運(yùn)行中存在著電、磁、光、熱、機(jī)械、力等復(fù)雜的物理、化學(xué)過(guò)程。1.3 1.3 電器研究的主要理論范疇電器研究的主要理論范疇電磁機(jī)構(gòu)理論電接觸理論電弧理論發(fā)熱、電動(dòng)力理論 電器研究的理論范疇有下列幾個(gè)方面：低壓電器產(chǎn)品的發(fā)展低壓電器產(chǎn)品的發(fā)展1.4 1.4 電器技術(shù)的發(fā)展與展望電器技術(shù)的發(fā)展與展望我國(guó)低壓電器的發(fā)展大致可分為以下三個(gè)階段：我國(guó)低壓電器的發(fā)展大致可分為以下三個(gè)階段：1、六十七十年代初在模仿基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)的第一代統(tǒng)一設(shè)計(jì)產(chǎn)品。以CJ10、DW10、DZ10、JR1B為代表，約29個(gè)系列產(chǎn)品。目前市場(chǎng)占有率大約在20%30%左右。特點(diǎn)：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸大，材料消耗多、性能指

16、標(biāo)不理想、品種規(guī)格不夠齊全。相當(dāng)于國(guó)外50年代產(chǎn)品水平。2、七十年代末八十年代更新?lián)Q代和引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)制造的第二代產(chǎn)品。 以CJ20、DW15、DZ2為代表，共56個(gè)系列。目前市場(chǎng)占有率大約在50%60%左右，是我國(guó)低壓電器的支柱產(chǎn)品。 特點(diǎn)：引進(jìn)國(guó)外技術(shù)制造的產(chǎn)品以ME、AE、3WE、AH、B、3TB、LC1-D等為代表，共34個(gè)系列。技術(shù)指標(biāo)明顯提高，保護(hù)特性較完善，體積縮小，結(jié)構(gòu)上適應(yīng)成套裝置要求。總體技術(shù)性能相當(dāng)于國(guó)外70年代末80年代初水平。1.4.1 1.4.1 電器技術(shù)的發(fā)展電器技術(shù)的發(fā)展3、九十年代至今跟蹤國(guó)外新技術(shù)新產(chǎn)品自行開發(fā)研制了第三代的新產(chǎn)品。 以DW40、DW45、

17、DZ40、S、CJ40等為 代表的十多個(gè)系列產(chǎn)品，與國(guó)外公司合資生產(chǎn)的產(chǎn)品如M、F、3TF約30個(gè)系列產(chǎn)品。目前市場(chǎng)占有率大約在5%10%左右。 特點(diǎn)：產(chǎn)品性能優(yōu)良、工作可靠、體積小、電子化、智能化、組合化、模塊化、多功能化，總體技術(shù)性能達(dá)到或接近國(guó)外80年代末90年代初水平。1.4.1 1.4.1 電器技術(shù)的發(fā)展電器技術(shù)的發(fā)展1 1、電器的智能化控制技術(shù)、電器的智能化控制技術(shù) 20世紀(jì)90年代以后，低壓配電系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)控制中心已形成智能監(jiān)控、保護(hù)與信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由以下部分構(gòu)成：智能化開關(guān)設(shè)備，監(jiān)控器，中央計(jì)算機(jī)和可編程序控制器（PLC），網(wǎng)絡(luò)元件。 智能化的斷路器、智能化的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器、智能智能化的斷路器、智能化的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器、智能化的接觸器是低壓開關(guān)柜和電動(dòng)機(jī)控制中心實(shí)現(xiàn)化的接觸器是低壓開關(guān)柜和電動(dòng)機(jī)控制中心實(shí)現(xiàn)智能化的主要電器元件。智能化的主要電器元件。1.4.2 1.4.2 電器的智能化與智能化電