《可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)》01-常用低壓電器

1、n 本章主要通過介紹電氣控制領(lǐng)域中常用低壓電器的工作原理、用途、型號(hào)、規(guī)格及符號(hào)等知識(shí)，為后繼章節(jié)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。 用于交流電壓1200V、直流電壓1500V及以上電路中的電器。例如高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)、高壓熔斷器等。 用于交流50Hz(或60Hz)，額定電壓為1200V以下；直流額定電壓1500V及以下的電路中的電器。例如接觸器、繼電器等。n 低壓電器能夠依據(jù)操作信號(hào)或外界現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的要求，自動(dòng)或手動(dòng)地改變電路的狀態(tài)、參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或被控對(duì)象的控制、保護(hù)、測(cè)量、指示、調(diào)節(jié)。n 低壓電器的作用有：控制作用、保護(hù)作用、測(cè)量作用、調(diào)節(jié)作用、指示作用、轉(zhuǎn)換作用等n 低壓電器作用遠(yuǎn)不止這些，隨著科

2、學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新功能、新設(shè)備會(huì)不斷出現(xiàn)。用手或依靠機(jī)械力進(jìn)行操作的電器，如手動(dòng)開關(guān)、控制按鈕、行程開關(guān)等主令電器。借助于電磁力或某個(gè)物理量的變化自動(dòng)進(jìn)行操作的電器，如接觸器、各種類型的繼電器、電磁閥等。 依據(jù)電磁感應(yīng)原理來工作，如接觸器、各種類型的電磁式繼電器等。 依靠外力或某種非電物理量的變化而動(dòng)作的電器，如刀開關(guān)、行程開關(guān)、按鈕、速度繼電器、溫度繼電器等。 用于電能的輸送和分配的電器，例如斷路器、隔離開關(guān)、刀開關(guān)、自動(dòng)空氣開關(guān)等。對(duì)低壓配電電器要求是滅弧能力強(qiáng)、分?jǐn)嗄芰?，熱穩(wěn)定性能好、限流準(zhǔn)確等。對(duì)低壓控制電器，則要求其動(dòng)作可靠、操作頻率高、壽命長并具有一定的負(fù)載能力。 用于電力拖動(dòng)和自

3、動(dòng)控制系統(tǒng)的電器，例如接觸器、繼電器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等。 常用低壓電器的主要種類和用途如表1-1所示。n 開關(guān)是最普通、使用最早的電器。其作用是分合電路、開斷電流。常用的有刀開關(guān)、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)(組合開關(guān))、自動(dòng)空氣開關(guān)(空氣斷路器)等。n 分類：有載運(yùn)行操作、無載運(yùn)行操作、選擇性運(yùn)行操作； 正面操作、側(cè)面操作、背面操作； 不帶滅弧裝置和帶滅弧裝置 刀口接觸有面接觸和線接觸兩種n 常用的刀開關(guān)的圖形和文字符號(hào)如圖所示。 n 刀開關(guān)是手動(dòng)電器中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，主要用作電源隔離開關(guān)，也可用來非頻繁地接通和分?jǐn)嗳萘枯^小的低壓配電線路。接線時(shí)應(yīng)將電源線接在上端，負(fù)載接在下端，這樣拉閘后刀

4、片與電源隔離，可防止意外事故發(fā)生。n 刀開關(guān)的主要類型有：大電流刀開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、熔斷器式刀開關(guān)。常用的產(chǎn)品有：HD11HDl4(開啟式單投，即一開一關(guān))和HS11HS13 (開啟式雙投，即兩開一關(guān))系列刀開關(guān)。 n 刀開關(guān)選擇時(shí)應(yīng)考慮以下兩個(gè)方面：n 結(jié)構(gòu)形式的選擇 應(yīng)根據(jù)刀開關(guān)的作用和裝置的安裝形式來選擇如是否帶滅弧裝置，若分?jǐn)嘭?fù)載電流時(shí)，應(yīng)選擇帶滅弧裝置的刀開關(guān)。根據(jù)裝置的安裝形式來選擇，是否是正面、背面或側(cè)面操作形式，是直接操作還是杠桿傳動(dòng)，是板前接線還是板后接線的結(jié)構(gòu)形式n 額定電流的選擇 一般應(yīng)等于或大于所分?jǐn)嚯娐分懈鱾€(gè)負(fù)載額定電流的總和。對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載，應(yīng)考慮其啟動(dòng)電流，所以應(yīng)選

5、用額定電流大一級(jí)的刀開關(guān)。若再考慮電路出現(xiàn)的短路電流，還應(yīng)選用額定電流更大一級(jí)的刀開關(guān)。n 組合開關(guān)又叫轉(zhuǎn)換開關(guān)，是一種轉(zhuǎn)動(dòng)式的閘刀開關(guān)，主要用于接通或切斷電路、轉(zhuǎn)換電源、控制小型鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)。n 組合開關(guān)有若干個(gè)動(dòng)觸頭和靜觸頭。n 光電開關(guān)是利用被測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無。n 光電開關(guān)由發(fā)射器、接收器和檢測(cè)電路三部分組成。 n 檢測(cè)方式：反射式、對(duì)射式、鏡面反射式n 放大器分離型、放大器內(nèi)藏型、電源內(nèi)藏型n 低壓斷路器也稱為自動(dòng)空氣開關(guān)，可用來接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路，也可用來控制不頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。它功能相當(dāng)于閘刀開關(guān)、過電流繼電器

6、、失壓繼電器、熱繼電器及漏電保護(hù)器等電器部分或全部的功能總和，是低壓配電網(wǎng)中一種重要的保護(hù)電器。n 低壓斷路器具有多種保護(hù)功能(過載、短路、欠電壓保護(hù)等)、動(dòng)作值可調(diào)、分?jǐn)嗄芰Ω?、操作方便、安全等?yōu)點(diǎn)，所以目前被廣泛應(yīng)用。 n 低壓斷路器由操作機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)、保護(hù)裝置(各種脫扣器)、滅弧系統(tǒng)等組成。低壓斷路器工作原理圖如圖所示。 主要依據(jù)負(fù)載的保護(hù)特性和短路電流的大小選擇熔斷器的類型。對(duì)于容量小的電動(dòng)機(jī)和照明支線，常采用熔斷器作為過載及短路保護(hù)，因而希望熔體的熔化系數(shù)適當(dāng)小些。通常選用鉛錫合金熔體的RQA系列熔斷器。對(duì)于較大容量的電動(dòng)機(jī)和照明干線，則應(yīng)著重考慮短路保護(hù)和分?jǐn)嗄芰?。通常選用具有較高分

7、斷能力的RM10和RL1系列的熔斷器；當(dāng)短路電流很大時(shí)，宜采用具有限流作用的RT0(填料封裝)和RTl2(螺栓連接)系列的熔斷器n 保護(hù)無起動(dòng)過程的平穩(wěn)負(fù)載如照明線路、電阻、電爐等時(shí)，熔體額定電流略大于或等于負(fù)荷電路中的額定電流。n 保護(hù)單臺(tái)長期工作的電機(jī)熔體電流可按最大起動(dòng)電流選取，也可按下式選?。?IRN (1.52.5)IN n 保護(hù)多臺(tái)長期工作的電機(jī)（供電干線） IRN (1.52.5)IN max+IN n 交流接觸器結(jié)構(gòu)與工作原理如圖所示： 電磁機(jī)構(gòu)由線圈、動(dòng)鐵心(銜鐵)和靜鐵心組成，其作用是將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，產(chǎn)生電磁吸力帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作。 包括主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)。主觸點(diǎn)用于通斷主電

8、路，通常為三對(duì)常開觸點(diǎn)。輔助觸點(diǎn)用于控制電路，起電氣聯(lián)鎖作用，故又稱聯(lián)鎖觸點(diǎn)，一般常開、常閉各兩對(duì)。 容量在10A以上的接觸器都有滅弧裝置，對(duì)于小容量的接觸器，常采用雙斷口觸點(diǎn)滅弧、電動(dòng)力滅弧、相間弧板隔弧及陶土滅弧罩滅弧。對(duì)于大容量的接觸器，采用縱縫滅弧罩及柵片滅弧。 包括反作用彈簧、緩沖彈簧、觸點(diǎn)壓力彈簧、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及外殼等。指主觸點(diǎn)額定工作電壓。常用的額定電壓值為220V、380V、660V等指主觸點(diǎn)在額定工作條件下的電流值。常用額定電流等級(jí)為10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A。 接觸器正常工作時(shí)，吸引線圈上所加的電壓值。 目前接觸器的機(jī)械壽命

9、已達(dá)一千萬次以上，電氣壽命約是機(jī)械壽命的5%20。 一般為每小時(shí)允許操作次數(shù)的最大值。 可分為吸合電壓和釋放電壓。 可分為最大接通電流和最大分?jǐn)嚯娏?。一般通斷能力是額定電流的510倍 一個(gè)與觸頭串聯(lián)的磁吹線因產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下，電弧受電磁力的作用而拉長，被吹入由固體介質(zhì)構(gòu)成的滅弧罩內(nèi)，與固體介質(zhì)相接觸，電弧被冷卻。 n 能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的（輸入部分）；n 能對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的（輸出部分）；n 對(duì)輸入量進(jìn)行耦合隔離，功能處理和對(duì)輸出部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的（驅(qū)動(dòng)部分）；n 用較小的電流控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”多觸點(diǎn)繼電器用一個(gè)

10、很微小的控制量控制很大功率的電流；多繞組繼電器；組成程序控制線路n 繼電器是根據(jù)某種輸入信號(hào)的變化，接通或斷開控制電路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和保護(hù)電力裝置的自動(dòng)電器。電壓繼電器、電流繼電器、時(shí)間繼電器、溫度繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等；電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動(dòng)式繼電器、熱繼電器和電子式繼電器等；有觸點(diǎn)和無觸點(diǎn)兩類，控制用與保護(hù)用繼電器等。 n 電磁系統(tǒng)，感應(yīng)機(jī)構(gòu)n 接觸系統(tǒng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)n 傳動(dòng)和復(fù)原機(jī)構(gòu)n 繼電器的主要特性是輸入-輸出特性，又稱繼電特性，繼電特性曲線如圖所示。n 觸點(diǎn)多，容量?。ㄓ|點(diǎn)多，容量?。?10A）n 邏輯轉(zhuǎn)換和狀態(tài)記憶，擴(kuò)展觸點(diǎn)數(shù)量，調(diào)節(jié)動(dòng)作時(shí)間邏輯轉(zhuǎn)換和狀態(tài)記憶，擴(kuò)

11、展觸點(diǎn)數(shù)量，調(diào)節(jié)動(dòng)作時(shí)間 沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)；全部由固態(tài)電子元件組成；它利用電子元器件的電、磁和光特性來完成輸入與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管、功率場(chǎng)效應(yīng)管、單項(xiàng)可控硅和雙向可控硅等開關(guān)特性，來達(dá)到無觸點(diǎn)、無火花地接通和斷開被控電路。輸入電路、隔離（耦合）電路、輸出電路輸入電路、隔離（耦合）電路、輸出電路（1）高壽命、高可靠；（）高壽命、高可靠；（2）靈敏度高，控制功率）靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好；（小，電磁兼容性好；（3）快速轉(zhuǎn)換；（）快速轉(zhuǎn)換；（4）電磁干擾少）電磁干擾少。 （1）管壓降大；（）管壓降大；（2）漏電流；（）漏電流；（3）功耗大；（）功耗大；（4）抗干擾和耐輻射弱；（）抗干擾和耐輻射弱；（5）過載敏感。）過載敏感。 其結(jié)構(gòu)原理如圖所示，其動(dòng)作原理與按鈕開關(guān)相同，但其觸點(diǎn)的分合速度取決于生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)行速度，不宜用于速度低于0.4mmin的場(chǎng)所。 其結(jié)構(gòu)原理如圖所示，當(dāng)被控機(jī)械上的撞塊撞擊帶有滾輪的撞桿時(shí)，撞桿轉(zhuǎn)向右邊，帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，頂下推桿，使微動(dòng)開關(guān)中的