電器控制及PLC 課件第一章常用低壓電器

1、1電氣控制及電氣控制及PLCPLC 第一章 常用低壓電器2 目的目的： 掌握接觸器、繼電器、低壓斷路器、刀開關(guān)、保護(hù)及主令電器等常用低壓電器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及其主要參數(shù)、型號(hào)與圖形符號(hào)。 要求要求： 領(lǐng)會(huì)電氣元件的技術(shù)參數(shù)及其選用的主要依據(jù)，掌握電氣元件的作用和使用方法，熟記各電氣元件的文字符號(hào)與圖形符號(hào)。3 目錄 第一節(jié) 電器的定義和分類 第二節(jié) 常用控制類電器 第三節(jié) 常用保護(hù)類繼電器4第一節(jié) 電器的定義和分類定義：電器是一種能根據(jù)外界信號(hào)和要求，在電路中起接通、斷開、保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)作用的電氣設(shè)備。電器的分類： 按功能： 控制類；保護(hù)類；切換類按電壓等級(jí)：高壓；低壓按觸點(diǎn)： 有觸點(diǎn)；

2、無觸點(diǎn)按使用場(chǎng)合：一般工業(yè)電器；特殊工礦電器；航空電器5常用低壓電器重點(diǎn)重點(diǎn)：接觸器、繼電器、按鈕、開關(guān)等電器元件的結(jié)構(gòu)、原理、符號(hào)和選擇方法。難點(diǎn)難點(diǎn)：各種器件的認(rèn)識(shí)和正確的選擇、使用方法。低壓電器定義 定義：交流1200V以下、直流1500V以下為低壓，在此電壓范圍內(nèi)使用的電器元件，統(tǒng)稱低壓電器 發(fā)展方向：小體積、高可靠性、使用方便、功能可組合性方向發(fā)展。 6第二節(jié) 常用控制類電器電磁式低壓電器一、低壓開關(guān)電器二、接觸器（交流、直流）三、控制繼電器四、主令電器7電磁式低壓電器定義定義：利電磁式機(jī)構(gòu)原理工作的低壓電器。構(gòu)成構(gòu)成：電磁式電器：電磁機(jī)構(gòu)+執(zhí)行機(jī)構(gòu)+滅弧裝置 8電磁式低壓電器1 電

3、磁機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：固定鐵心，銜鐵，電磁線圈。（吸引線圈）分類：直動(dòng)式，拍合式。 外形見圖原理原理：電磁線圈通電后，電磁吸力大于彈性力，使銜鐵閉合。鐵心材料鐵心材料： 直流電工軟鐵，剩磁比較小；交流硅鋼片（端面嵌銅短路環(huán)克服交流顫抖聲）電磁吸力電磁吸力：F=4*105B2S（S為鐵心磁極截面積） 9電磁式低壓電器2 觸頭系統(tǒng) 觸點(diǎn)的形式、觸點(diǎn)的位置，見圖 結(jié)構(gòu)：見圖橋式 ：點(diǎn)接觸 面接觸 指式：線接觸，滾動(dòng)摩擦，適用于大電流。 材料：黃銅指式；銀銅合金橋式10電磁式低壓電器3 電弧和電弧的產(chǎn)生電?。弘娐冯妷撼^1012V，電流超過80100mA時(shí)，斷開瞬時(shí)，在拉開的兩個(gè)觸點(diǎn)之間將出現(xiàn)強(qiáng)烈的電火花，

4、稱為電弧。實(shí)際上是一種氣體放電現(xiàn)象。11電磁式低壓電器4 滅弧系統(tǒng)用途用途：用于熄滅觸頭分?jǐn)嘭?fù)載電流時(shí)產(chǎn)生的電弧。電弧種類電弧種類：交流電弧和直流電弧 交流電弧存在交流過零點(diǎn)，電弧易熄滅滅弧原理滅弧原理：降低電弧溫度降低電場(chǎng)強(qiáng)度12電磁式低壓電器 滅弧方法：磁吹式滅?。右淮祷【€圈，產(chǎn)生反向磁場(chǎng)。適于直流器件）滅弧柵（等電位金屬片吸附帶電粒子，分割成短電弧，適于交流接觸器）見圖滅弧罩：（陶土和石棉水泥制作，以降溫和隔?。┤纾嚎v縫陶土滅弧罩多斷點(diǎn)滅弧（采用橋式觸點(diǎn)等增加串聯(lián)接點(diǎn)，起分壓作用）13一、低壓開關(guān)電器1 低壓隔離器（刀開關(guān)） 用途：通、斷小負(fù)荷電流，電源隔離。 結(jié)構(gòu)：觸刀，觸頭插座。絕

5、緣電板，操縱手柄。（大容量滅弧罩） 主要類型：帶熔斷器、帶滅弧裝置、鐵殼負(fù)荷開關(guān)、膠蓋開關(guān)等。 符號(hào)：見圖 14 2 組合開關(guān) 結(jié)構(gòu)：帶彈簧儲(chǔ)能功能，旋轉(zhuǎn)操作，三層結(jié)構(gòu)的刀式開關(guān) 見圖 型號(hào)舉例：HZ10條列，主要參數(shù)：IN（10A、25A、60A）；極數(shù)（1、2、3、4）；UN=380V 符號(hào)：見圖 組合開關(guān)外形15 3 低壓斷路器 又稱自動(dòng)空氣開關(guān) 功能：不頻繁接通、斷開負(fù)載電路，并具有故障自動(dòng)跳閘功能。 分類：框架式（萬能式）大容量；塑殼式 結(jié)構(gòu)：觸頭+滅弧裝置+脫扣機(jī)構(gòu)+操作結(jié)構(gòu) 脫扣：電磁脫扣電壓（欠壓）、電流（過流和短路時(shí)）熱脫扣 實(shí)驗(yàn)脫扣 見圖特點(diǎn)：脫扣，排除故障后可重合閘（不換

6、部件）。 主要參數(shù)：DW15系列萬能式斷路器（低壓）DZ20系列塑殼式斷容器 符號(hào)：見圖 常用低壓斷路器外形16二、接觸器（交流、直流） 用途用途：自動(dòng)接通和斷開大電流負(fù)荷電路 構(gòu)成構(gòu)成：電磁機(jī)構(gòu)+觸頭+滅弧罩 見圖 選擇的主要參數(shù)選擇的主要參數(shù)： 主觸點(diǎn)額定電流：根據(jù)負(fù)載確定 吸引線圈額定電壓：=36、220、380 電氣符號(hào)電氣符號(hào)：圖形及文字 見圖17直流電磁機(jī)構(gòu) 吸合過程中電流不變從1 2 ， F吸F反 。 氣隙越小，吸力越大。保持時(shí)，F(xiàn)吸-F反較大，吸合牢固，但功耗大。18交流電磁機(jī)構(gòu) 吸合時(shí)，起動(dòng)電流大，F(xiàn)吸大，動(dòng)作快。吸合后，保持電流小，功耗小，但F吸-F反較小，容易受振動(dòng)等影響

7、。19問題問題 快速頻繁動(dòng)作的回路中應(yīng)選用直流電磁機(jī)構(gòu)還是交流電磁機(jī)構(gòu)？20三、控制繼電器 用途：根據(jù)特定形式的輸入信號(hào)而動(dòng)作的控制元件，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換、傳輸、放大等功能。（壓力、速度、時(shí)間、溫度、電流、電壓等） 分類：控制繼電器主要起控制、放大作用； 保護(hù)繼電器主要起保護(hù)作用 中間、電流（過、欠）、電壓（過、欠）、 時(shí)間、熱繼電器、速度、壓力、溫度等 1 中間繼電器2 時(shí)間繼電器3 速度繼電器 211 中間繼電器 用途（功能）：增加控制點(diǎn)數(shù)或信號(hào)放大及隔離。 分類：交流、直流（電子電路常用） 結(jié)構(gòu)：電磁結(jié)構(gòu)（電壓線圈）+觸頭系統(tǒng) 型號(hào)舉例：JZ7-44 符號(hào)：見圖 主要參數(shù)： 觸點(diǎn)形式、個(gè)數(shù)

8、及電流吸引線圈的電壓等級(jí) 交流：12.36.127.220.380 直流：5.6.9.12.18.24.36.48.60.110 常用中間繼電器和小型繼電器外形 222 時(shí)間繼電器 定義：按時(shí)間原則工作的繼電器。 用途：用于時(shí)間控制，又稱定時(shí)器。 延時(shí)類型：通電延時(shí)型、斷電延時(shí)型、通斷電延時(shí)。 結(jié)構(gòu)分類：空氣式、電子式（數(shù)字式）、電動(dòng)式等。 電氣符號(hào)：見圖 空氣式時(shí)間繼電器 電子式時(shí)間繼電器 電動(dòng)式時(shí)間繼電器23空氣式時(shí)間繼電器 構(gòu)成：電磁機(jī)構(gòu)+觸頭+汽缸（活塞） 原理：利用空氣阻尼的原理工作。 見圖 主要參數(shù)： 延時(shí)類型及觸點(diǎn) 吸引線圈電壓， 延時(shí)范圍 0.460S或0.4180S 特點(diǎn)：價(jià)

9、低、可靠、定時(shí)精度差24電動(dòng)式時(shí)間繼電器 構(gòu)成：同步機(jī)+減速器+執(zhí)行結(jié)構(gòu)（觸頭） 優(yōu)點(diǎn)：延時(shí)時(shí)間長、精度高。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大。 型號(hào)舉例：JS10系列 7PR系列 25電子式時(shí)間繼電器 分類： 晶體管式（阻容式）：利用充放電原理延時(shí)工作，小型繼電器觸點(diǎn)輸出。 數(shù)字式：脈沖+計(jì)數(shù)+執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 型號(hào)： 晶體管式：JS14、ST3P系列 數(shù)字式：JSS14系列 常用時(shí)間繼電器外形263 速度繼電器 用途：檢測(cè)轉(zhuǎn)速的過零點(diǎn)。多用于反接制動(dòng)時(shí)，切除反相序電源。 結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子（磁極）+籠型空心繞組+觸頭 見圖 原理：電磁感應(yīng)與鼠籠式異步機(jī)相似。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，籠型繞組感生電勢(shì)，形成電流后受力而擺動(dòng)，擺錘撥動(dòng)

10、觸頭系統(tǒng)工作。 停轉(zhuǎn)時(shí)（N=0），擺錘垂立，觸頭復(fù)位。 型號(hào)：JY1（復(fù)位轉(zhuǎn)速100r/min）、JFZ0 符號(hào)：見圖27四、主令電器 主令電器的用途：發(fā)布控制信號(hào)或指令 類別：按鈕、執(zhí)行開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令控制器等1 按鈕和指示燈2 位置開關(guān)3 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)4 凸輪控制器281 按鈕和指示燈1、按鈕的構(gòu)成：靜觸點(diǎn)、動(dòng)觸點(diǎn)、復(fù)位彈簧、按鈕帽外殼。見圖2、分類：結(jié)構(gòu)形式（組合式、指示燈式）、 操作方式（帶鎖定按動(dòng)式（無自動(dòng)復(fù)位功能）、不帶鎖定按動(dòng)式、旋轉(zhuǎn)式 ）。3、工作原理：按下時(shí)，動(dòng)靜橋下移、常閉點(diǎn)（3、4）斷開常開點(diǎn)（1、2）閉合按鈕松開時(shí)，彈性力使觸橋復(fù)位，觸點(diǎn)狀態(tài)復(fù)原。295、選用考

11、慮：額定電壓、電流（）、結(jié)構(gòu)形式、操作方式、觸點(diǎn)對(duì)數(shù)、按鈕顏色、有無指示燈及帽形（急停式）。6、符號(hào)：見圖7、指示燈：氖泡、燈泡、半導(dǎo)體發(fā)光器件等。主要參數(shù)及選擇： 額定電壓、. 發(fā)光器件、顏色。型號(hào)舉例：ND16-22按鈕和指示燈外形302 位置開關(guān)用途：用于運(yùn)部部件的位置或行程的檢測(cè)和控制。 主要包括行程開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)等。（1）行程開關(guān)1、行程開關(guān)構(gòu)成：靜觸頭、動(dòng)靜橋、壓動(dòng)桿。 工作原理與按鈕相似，但操作形式為擋鐵壓動(dòng)式。見圖2、分類：（操作頭型式） 直桿式、單輪式、雙輪式等 （按復(fù)位方式為自動(dòng)復(fù)位式和非自動(dòng)復(fù)位式）。3、型號(hào)舉例： 行程開關(guān)外形31 （2）接近開關(guān) 分

12、類：電感式、電容式、霍爾式 用途：非接觸式，能檢測(cè)金屬物體的接近狀態(tài)。32 （3）光電開關(guān) 工作原理：利用紅外發(fā)射和接收的原理檢測(cè)物體的到來。 主要類型：對(duì)射式發(fā)射和接收分開設(shè)置，物體經(jīng)過時(shí)，阻斷光源。反射式發(fā)射和接收裝在一起，利用被撿物體的反射工作。 符號(hào)：見圖333 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：多擋住、多段式。可同時(shí)控制多回路，故稱萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)。（園盤操作） W型的一層結(jié)構(gòu)原理見圖。 觸頭座，凸輪、手柄、定位機(jī)構(gòu)等組成用途：多用于儀表切換。常用型號(hào)：、系列 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)外形344 凸輪控制器結(jié)構(gòu)特征：大電流的多擋住、多觸頭手動(dòng)操作的開關(guān)電器。觸頭的結(jié)構(gòu)示意見圖，由插式觸頭、手柄、轉(zhuǎn)軸、凸輪、滅弧

13、罩、定位機(jī)構(gòu)的組成。用途：用于起重機(jī)繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)控制。型號(hào)：、系列主要參數(shù)：觸點(diǎn)的額定電流（、或、）符號(hào)：（萬能、主令，凸輪）見圖35第三節(jié) 常用保護(hù)類繼電器 用途：要起保護(hù)作用 分類：熔斷器、熱繼電器、電流（過、欠）、電壓（過、欠）、壓力、溫度等 一、 熔斷器二、 保護(hù)繼電器36一、熔斷器熔斷器利用金屬的熔化作用，切斷電路的保護(hù)電器。用途：用于低壓電路的短路保護(hù)。1.5.1 保護(hù)持性及參數(shù)1、構(gòu)成：外殼+熔體（芯） 。 材料：低熔點(diǎn)、鋁錫合金、銅等金屬2 、保護(hù)（熔斷）特性：見圖熔體電流超過IfN,熔斷。 熔斷時(shí)間與熔體電流成反比。 熔體電流小于等于IfN時(shí)，不會(huì)熔斷、

14、可以長期工作。3、 分類：插入式、螺旋式、管式（無填料封閉管式、填料封閉管式）、導(dǎo)軌式、速熔式。374、 主要參數(shù)： 熔斷器額定電流（外殼） 熔體額定電流（熔體）5、符號(hào)：見圖 熔斷器外形LIFNILIFNI38二、保護(hù)繼電器1 熱繼電器熱繼電器用途：用于三相交流異步電動(dòng)機(jī)（籠型）的過載保護(hù)和缺相保護(hù)。分類：雙金屬片式常用 電子式結(jié)構(gòu)：熱元件+觸頭+動(dòng)作機(jī)構(gòu)+整定裝置+復(fù)位裝置 見圖原理：由雙金屬片的變形，通過導(dǎo)板，分?jǐn)嘤|點(diǎn)。 復(fù)位：故障排除后，手動(dòng)復(fù)位 整定：通常整定在電動(dòng)機(jī)的額定電流上。型號(hào)：JR1620，JR36參數(shù)： 額定電流 熱元件額定電流及整定范圍。符號(hào)：見圖 常用的熱繼電器及其他

15、控制器39過載保護(hù)過載保護(hù)：當(dāng)電動(dòng)機(jī)長時(shí)間過載時(shí)，切斷電源以保護(hù)電動(dòng)機(jī)不被燒壞的措施。 熱元件串接在電機(jī)定子繞組中。當(dāng)電機(jī)正常工作時(shí)，產(chǎn)生的熱量使雙金屬片彎曲，但不足以使觸點(diǎn)動(dòng)作，當(dāng)電機(jī)過載時(shí)，熱元件產(chǎn)生的熱量增加，使雙金屬片彎曲位移增大，經(jīng)過一定時(shí)間，引發(fā)觸點(diǎn)動(dòng)作，切斷電動(dòng)機(jī)電源，達(dá)到保護(hù)目的。*熱繼電器能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，由于熱慣性，在電機(jī)起動(dòng)或短時(shí)過載時(shí)不動(dòng)作。 40缺相保護(hù)缺相保護(hù)：（帶缺相保護(hù)功能）三角形接法：假定C缺相時(shí)：電機(jī)繼續(xù)拖動(dòng)負(fù)載，則 而熱繼電器是按Il整定的，需增加到 熱繼電器才能動(dòng)作，容易燒壞電機(jī)。所以三角形接法的三相交流異步機(jī)必須施加缺相保護(hù)。帶缺相保護(hù)功能的熱

16、繼電器，三相上都有熱元件檢測(cè)，一旦某相缺相，相應(yīng)兩相線電流突然變小，其雙金屬片彎曲位移減小，形成扭矩，推動(dòng)導(dǎo)板，引發(fā)觸點(diǎn)動(dòng)作，達(dá)到保護(hù)目的。412電流、電壓繼電器1) 結(jié)構(gòu)：電磁機(jī)構(gòu)+觸點(diǎn)2 ) 定義：依據(jù)線圈的電流或電壓（輸入）大小而輸出觸點(diǎn)動(dòng)作的電器。3 ) 分類：過流（壓）：過流（壓）后時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作。 欠流（壓）：欠流（壓）后時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作。4 ) 常用型號(hào)：電流JL14 、JT3等例 電壓DJ1005 ) 符號(hào)：見圖 常用電壓、電流繼電器及互感器42其它電器43接線端子 接線端子型號(hào)和外形44第一章 小結(jié) 本章主要介紹了接觸器、繼電器、低壓斷路器、刀開關(guān)、保護(hù)及主令電器等常用低壓電器。重點(diǎn)介

17、紹了電氣元件的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及其主要參數(shù)、型號(hào)與圖形符號(hào)。 電氣元件的技術(shù)參數(shù)是選用的主要依據(jù)，需要時(shí)可查閱產(chǎn)品樣本和電工手冊(cè)。 45圖1.1.1 磁路結(jié)構(gòu)46圖1.1.2 觸頭結(jié)構(gòu)示意圖47圖1.2.2 接觸器電氣圖形符號(hào)及文字符號(hào)48圖1.1.3 柵片滅弧49圖1.2.1 CJ20交流接觸器50圖1.3.1 組合開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖51圖 1.3.2刀開關(guān)和組合開關(guān)電氣圖形符號(hào)及文字符號(hào)52圖1.3.3 低壓斷路器工作原理圖53圖1.3.4 低壓斷路器符號(hào)54圖1.4.1 中間繼電器符號(hào)55圖1.4.2 電流、電壓繼電器電氣圖形及文字符號(hào)56圖1.4.3 時(shí)間繼電器的電氣圖形及文字符號(hào)57圖

18、1.4.4 空氣阻尼式時(shí)間繼電器58圖1.4.5 熱繼電器結(jié)構(gòu)原理59圖1.4.6 熱繼電器符號(hào)60圖1.4.7 速度繼電器原理61圖1.4.8 速度繼電器的電氣符號(hào)62圖1.5.1熔斷器的保護(hù)特性63圖1.5.2 熔斷器的電氣符號(hào)64圖1.6.1 按鈕結(jié)構(gòu)圖651.6.2 按鈕和指示燈電氣符號(hào)66圖1.6.3 行程開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖67圖1.6.4 行程開關(guān)及接近開關(guān)的電氣符號(hào)68圖1.6.5 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)69圖1.6.6 凸輪控制器結(jié)構(gòu)示意 70圖1.6.7 凸輪控制器圖形文字符號(hào)71觸點(diǎn)的形式和位置72CJ20 技術(shù)規(guī)格與型號(hào)表示法73DZ20系列低壓斷路器型號(hào)意義74LX19行程開關(guān)型號(hào)75DW16系列萬能式斷路器76NCF8輔助觸頭組（接觸器）77CJTI系列交流接觸