電器理論基礎教學課件ppt作者許志紅第1章_緒論

1、復旦大學福州大學許志紅 蘇晶晶復旦大學第第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)外界指定信號和要求，自動或手動接通和斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，以實現(xiàn)對電路或非電對象切換、控制、保護、檢測、變換和調(diào)節(jié)用的電氣設備都屬電器的范疇。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、對電力系統(tǒng)或者電力電路實行通、斷操作轉(zhuǎn)換和電路參數(shù)變換的器械；2、對電動機實行起

2、動、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速完成控制任務的器械；3、對電路負載、電工設備或電機設備進行過載、過壓、欠壓、短路、斷相、三相負載不平衡、接地等保護的電工器械；4、在電路中傳遞、變換、放大電的或非電的信號達到自動檢測和參數(shù)自動調(diào)節(jié)的電工器械等均稱之為電器。 電器的主要任務電器的主要任務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內(nèi)

3、外目前國內(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 低壓配電線路過載、短路或欠電壓過載、短路或欠電壓等保護；可作為不頻繁接通和分斷電路不頻繁接通和分斷電路使用。 剩余電流斷路器兼具有漏電保護漏電保護功能；主要品種：主要品種： 萬能式斷路器、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)中其他電器設備維修時的安全。 對開關(guān)類電器能接通、分斷額定電流，對熔

4、斷器組合電器還具有短路和過載保護短路和過載保護功能。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。保證重要負載連續(xù)供電。用于兩路電源的轉(zhuǎn)換。保證重要負載連續(xù)供電。在某些場合還需要具有過電流保護過電流保護功能（如CB型產(chǎn)品）主要品種：主要品種： 自動轉(zhuǎn)換開關(guān)、手動轉(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、半導體器件保護用熔斷器（快速熔斷器）。 用作低壓配電線路或設備低壓配電線路或設備的短路與過載保護短路與過載保護。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 用于頻繁接通和分斷電路頻繁接通和分斷電路，并與適當?shù)臒崂^電器或電子式過載繼電器（電動機保護器）組合，以保護操作中可能發(fā)生過載的電路。主要品種： 交流接觸器、直流接觸器、真空接觸器、半導體接觸器、智能型接觸器等接觸接觸器 用作各類交流電動機起動、停止、正反轉(zhuǎn)控制交流電動機起動、停止、正反轉(zhuǎn)控制。主要品種：主要品種：

6、全電壓直接起動器、星-三角起動器、自耦減壓起動器、變阻式起動器、半導體起動器、軟起動器、智能型軟起動器等。起動器起動器 主要用于接通、分斷控制電路接通、分斷控制電路，以發(fā)出控制指令發(fā)出控制指令或用作程序控制?；蛴米鞒绦蚩刂啤Ｖ饕贩N：主要品種： 中間繼電器、時間繼電器、萬能式轉(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)可作為檢測元件并輸出動作指令。接近開關(guān)可作為檢測元件并輸出動作指令?？刂齐娐冯娍刂齐娐冯娖?主要用于電氣控制設備中轉(zhuǎn)換主電路或發(fā)電機轉(zhuǎn)換主電路或發(fā)電機勵磁回路的接法勵磁回路的接法，以達到電動機起動、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。控制器控制器 主要用作發(fā)電機調(diào)壓或電動機平滑起動、調(diào)速，發(fā)電機調(diào)壓或電動機平滑起動、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： 勵磁變阻箱、起動變阻器、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、操縱或牽引機械裝置。主要品種：主要品種： 起重電磁鐵、牽引電磁鐵、制動電磁鐵等。電磁鐵電磁鐵 使發(fā)電機輸出電壓穩(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)導線和家用電器過載和短路保護、漏電及人身觸電保護。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)過載和短路保護 終端用電系統(tǒng)配電、保護、控制，可不頻繁接通與分斷電路。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）按標準體系分類）按標準體系分類1 1）低壓開關(guān)設備與控制設備：）低壓開關(guān)設備與控制設備： 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，機電式接觸器和電動機起動器，機電式控制電路電器，交流半導體電動機控制器和起動器，控制與保護開關(guān)電器，接近開關(guān)，轉(zhuǎn)換開關(guān)，設備用斷路器等2 2）家用和類似用途電器）家用和類似用途電器 家用和類似場所用過電流保護斷路器（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，半導體設備保護用熔斷器。4 4）低壓浪涌保護器）低壓浪涌保護器（1）按標準體系分類）按標準體系分類（2）按動作方式分類）按動作方式分類機械動作電器：機械動作電器：有觸點電器有觸點電器自動切換電器非自動切換電器

10、非機械動作電器：非機械動作電器：無無觸點電器觸點電器（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：有觸點與無觸點相結(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）按功能分類標準型標準型智能型（含有通信模式和無通信模式）智能型（含有通信模式和無通信模式）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（電網(wǎng)系統(tǒng)或自動化拖動系統(tǒng)）：系統(tǒng)的觀點（電網(wǎng)系統(tǒng)或自動化拖動系統(tǒng)）：電器（高低壓電器，成套電器等） 線路中的一個元件。控制角度：控制角度： 感測器官感測器官接受信號，作出判斷，發(fā)出指令；接受信號，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，實現(xiàn)控制目的。輸出指令信號，實現(xiàn)控制目的。 連動機構(gòu)連動機構(gòu)聯(lián)系感測器官和執(zhí)行器官的部分。聯(lián)系感測器官和執(zhí)行器官的部分。如：傳統(tǒng)有觸點自動電器中，感測部分大部分為電磁機構(gòu)

12、。如：傳統(tǒng)有觸點自動電器中，執(zhí)行部分大部分為觸頭機構(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)中遠距遠距離控制、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控制開關(guān)電器。應用最廣泛的是空氣電磁式接觸器，通常簡稱交流應用最廣泛的是空氣電磁式接觸器，通常簡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、遞信號具有跳躍輸出特性傳遞信號的電器，廣泛應用于控制和通信控制和通信領域。感測部件中間部件執(zhí)行部件（感測各種物理量）（比較，輸出信號） （接通或分斷電路）電壓、電流、時間、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-動鐵心，6-軛鐵，7-靜鐵心，8-極靴，9-線圈，10-觸頭系統(tǒng)當勵磁線圈通電以后，磁路磁化產(chǎn)生電磁吸力，當電磁吸力大于彈簧反力以后，銜鐵運動，帶動觸頭運動，完成電路通斷任務，此繼電器具有一對常開觸頭和一對常閉觸頭。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)（恢復系數(shù)）返回系數(shù)（恢復系數(shù)）動作值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)：繼電器觸點的控制功率PC（即觸點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)定負載條件下的最小動作功率P0。5 5）吸合時間）吸合時間繼電器從獲得輸入信號起到觸頭完成動作止的時間6 6）釋放時間）釋放時間繼電器從斷開輸入信號起到觸頭完成動作止的時間 電器的工作原理是

15、多種多樣的。電器在運行中存在著電、磁、光、熱、機械、力等復雜的物理、化學過程。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構(gòu)理論電接觸理論電弧理論發(fā)熱、電動力理論 電器研究的理論范疇有下列幾個方面：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)展與展望我國低壓電器的發(fā)展大致可分為以下三個階段：我國低壓電器的發(fā)展大致可分為以下三個階段：1、六十七十年代初在模仿基礎上設計開發(fā)的第一代統(tǒng)一設計產(chǎn)品。以CJ10、DW10、DZ10、JR1B為代表，約29個系列產(chǎn)品。目前市場占有率大約在20%30%左右。特點：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸大，材料消耗多、性能指

16、標不理想、品種規(guī)格不夠齊全。相當于國外50年代產(chǎn)品水平。2、七十年代末八十年代更新?lián)Q代和引進國外先進技術(shù)制造的第二代產(chǎn)品。 以CJ20、DW15、DZ2為代表，共56個系列。目前市場占有率大約在50%60%左右，是我國低壓電器的支柱產(chǎn)品。 特點：引進國外技術(shù)制造的產(chǎn)品以ME、AE、3WE、AH、B、3TB、LC1-D等為代表，共34個系列。技術(shù)指標明顯提高，保護特性較完善，體積縮小，結(jié)構(gòu)上適應成套裝置要求?？傮w技術(shù)性能相當于國外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 代表的十多個系列產(chǎn)品，與國外公司合資生產(chǎn)的產(chǎn)品如M、F、3TF約30個系列產(chǎn)品。目前市場占有率大約在5%10%左右。 特點：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)性能達到或接近國外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90年代以后，低壓配電系統(tǒng)和電動機控制中心已形成智能監(jiān)控、保護與信息網(wǎng)絡系統(tǒng)，由以下部分構(gòu)成：智能化開關(guān)設備，監(jiān)控器，中央計算機和可編程序控制器（PLC），網(wǎng)絡元件。 智能化的斷路器、智能化的電動機保護器、智能智能化的斷路器、智能化的電動機保護器、智能化的接觸器是低壓開關(guān)柜和電動機控制中心實現(xiàn)化的接觸器是低壓開關(guān)柜和電動機控制中心實現(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