低壓電器及其控制系統(tǒng)課件4

1、電器原理及控制技術(shù) 聯(lián)系電話：86413623 Email: 10/16/20221第3章 低壓控制電器3.1 概述3.2 接觸器一、接觸器的用途、工作原理和分類(lèi)二、接觸器的主要技術(shù)參數(shù)三、電磁接觸器的結(jié)構(gòu)舉例四、 接觸器的選用3.3 控制按鈕3.4 行程開(kāi)關(guān)3.5 接近開(kāi)關(guān)10/16/20222第3章 低壓控制電器3.1 概述低壓控制電器是用于低壓電力拖動(dòng)系統(tǒng)或其它各種控制系統(tǒng)中，對(duì)電動(dòng)機(jī)或被控電路進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)與保護(hù)的低壓電器。依靠人力操作來(lái)完成控制的電器稱(chēng)為手動(dòng)控制電器。根據(jù)信號(hào)能自動(dòng)完成控制的電器稱(chēng)為自動(dòng)控制電器。對(duì)低壓控制電器的要求：工作準(zhǔn)確可靠操作頻率高使用壽命長(zhǎng)體積和質(zhì)量小低壓控

2、制電器能接通與分?jǐn)噙^(guò)載電流，但不能分?jǐn)喽搪冯娏鳌?0/16/20223第3章 低壓控制電器3.1 概述低壓控制電器有：接觸器控制繼電器啟動(dòng)器控制器：用于電氣傳動(dòng)設(shè)備中，按照預(yù)定順序轉(zhuǎn)換主電路或控制電路的接線以及變更電路中參數(shù)的開(kāi)關(guān)電器。主令電器：用作發(fā)布命令或作程序控制用的開(kāi)關(guān)電器。電阻器：改變電路電阻值或變電能為熱能的電器。變阻器：可在不斷開(kāi)電路的情況下，分級(jí)或平滑地改變電阻 值。操作電磁鐵：將電磁能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能來(lái)操作、牽引機(jī)械裝置 或吸持電磁鐵。10/16/202243.2 接觸器一、接觸器的用途、工作原理和分類(lèi)用途接觸器是在正常條件下，主要用作頻繁地接通或分?jǐn)嘟?、直流主電路及大容量控制?/p>

3、路且可以遠(yuǎn)距離控制的電器。接觸器的主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可以用于控制其他電力負(fù)載，如電熱器、電焊機(jī)、電容器和照明等。10/16/202253.2 接觸器一、 接觸器的用途、工作原理和分類(lèi)工作原理接觸器的觸頭系統(tǒng)可以用電磁鐵、壓縮空氣或液體壓力等來(lái)驅(qū)動(dòng)，因而分為電磁接觸器、氣動(dòng)接觸器與液壓接觸器等。近年來(lái)又出現(xiàn)了由晶閘管組成的無(wú)觸點(diǎn)接觸器，真空接觸器也得到了實(shí)際應(yīng)用。本節(jié)主要介紹電磁接觸器。電磁接觸器由主觸頭、輔助觸頭、電磁鐵、滅弧室及支架和外殼等組成。當(dāng)電磁鐵通電吸合時(shí)，常開(kāi)主觸頭和常開(kāi)輔助觸頭接通，常閉輔助觸頭分?jǐn)?，個(gè)別專(zhuān)用接觸器還具有常閉主觸頭；電磁鐵斷電釋放時(shí)則相反。接觸器的主觸頭用于

4、接通和分?jǐn)嘀麟娐?，額定電流比較大，通常為數(shù)安到數(shù)百安，甚至高達(dá)數(shù)千安。而輔助觸頭用于接通和分?jǐn)嗫刂齐娐?，額定電流只有(5-10) A。10/16/202263.2 接觸器一、接觸器的用途、工作原理和分類(lèi)電磁接觸器的分類(lèi)序號(hào)12分類(lèi)原則序號(hào)分類(lèi)名稱(chēng)分類(lèi)原則分類(lèi)名稱(chēng)按主觸頭所控制電路的種類(lèi)分按主觸頭極數(shù)分直流交流單級(jí)雙級(jí)三級(jí)多級(jí)3456按主觸頭的正常位置分按吸合線圈種類(lèi)分按滅弧介質(zhì)分按有無(wú)滅弧室分常開(kāi)式常閉式一部分開(kāi)，一部分閉交流激磁直流激磁空氣式真空式有滅弧室無(wú)滅弧室10/16/202273.2 接觸器二、接觸器的主要技術(shù)參數(shù)(1)額定電壓：接觸器銘牌上額定電壓指主觸頭的額定工作電壓。其等級(jí)有：

5、 直流接觸器：220V，440V，660V。 交流接觸器：220V，380V，500V，660V，1140V。 此外還應(yīng)規(guī)定輔助觸頭及線圈的額定電壓。 線圈的額定電壓等級(jí)有：直流線圈：24V，48V，220V；交流線圈：36V，127V，220V，380V。(2)額定電流：接觸器銘牌上額定電流指主觸頭的額定工作電流。它是在一定條件(額定電壓、使用類(lèi)別、額定工作制和操作頻率等)下規(guī)定的保證電器正常工作的電流值。 若改變使用條件，額定電流也要隨之改變。 目前生產(chǎn)的接觸器的額定電流范圍為（6-4000）A。10/16/202283.2 接觸器二、接觸器的主要技術(shù)參數(shù) (3)動(dòng)作值：指接觸器的吸合電壓

6、和釋放電壓。國(guó)家工業(yè)機(jī)械聯(lián)合會(huì)關(guān)于接觸器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：接觸器在線圈額定電壓85%及以上時(shí)，應(yīng)可靠吸合；釋放電壓不高于線圈額定電壓的70，交流接觸器釋放電壓不低于線圈額定電壓的10%，直流接觸器釋放電壓不低于5%。 (4)接通與分?jǐn)嗄芰Γ航佑|器的主觸頭在規(guī)定條件下能可靠地接通和分?jǐn)嗟碾娏髦?。在此電流值下，接通和分?jǐn)鄷r(shí)，不應(yīng)發(fā)生熔焊、飛弧和過(guò)分磨損等。在低壓電器標(biāo)準(zhǔn)(中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB等，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC)中按接觸器使用類(lèi)別，規(guī)定了它的接通與分?jǐn)嗄芰?，如?.2、3.3所示。10/16/2022910/16/2022103.2 接觸器二、接觸器的主要技術(shù)參數(shù) (5)機(jī)械壽命與電壽命：接觸器是頻

7、繁操作電器，應(yīng)有較長(zhǎng)的機(jī)械壽命與電壽命。有些接觸器的機(jī)械壽命已達(dá)107以上 。電壽命與使用類(lèi)別和負(fù)載電流的大小有關(guān)。 (6)操作頻率：每小時(shí)允許的操作次數(shù)。目前一般為300次/h、400次/h和1200次/h等。它也影響電氣壽命。 (7)額定工作制：接觸器的工作制有4種：八小時(shí)工作制、不間斷/長(zhǎng)期工作制、短時(shí)工作制及反復(fù)短時(shí)工作制。10/16/202211接觸器型號(hào)說(shuō)明10/16/202212交流接觸器外形圖及電氣符號(hào) 10/16/202213 3.2 接觸器1. CZ0 系列直流接觸器 左圖為CZ0-250A直流接觸器的結(jié)構(gòu)圖。CZ0系列直流接觸器的電磁鐵都采用直流拍合式，而且銜鐵沿棱角轉(zhuǎn)動(dòng)

8、。因?yàn)榕暮鲜诫姶盆F的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，銜鐵沿棱角轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦較小，若采用適當(dāng)?shù)膲豪庋b置，使銜鐵在棱角處不產(chǎn)生位移，其機(jī)械壽命相當(dāng)高。圖3.6中軛鐵6上裝有棱角11，銜鐵12上裝有壓板10，由壓棱彈簧9壓住壓板10，使銜鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在棱角處不會(huì)發(fā)生位移，減少了磨損。圖3.6 CZ0250A直流接觸器1一靜觸頭：2一弧角；3一磁吹線圈；4一絕緣座；5一母線；6軛鐵；7軟連接；8母線；9一壓核彈簧；10一壓板；11一棱角；12銜鐵；13釋放彈簧；14觸頭彈簧；15弧角；16一動(dòng)觸頭支架；17一動(dòng)觸頭；18一電弧；19一磁吹線圈產(chǎn)生的磁通三、電磁接觸器的結(jié)構(gòu)舉例10/16/202214常見(jiàn)的磁路結(jié)構(gòu)a)為沿棱角轉(zhuǎn)

9、動(dòng)的拍合式鐵心，主要應(yīng)用于直流電磁機(jī)構(gòu)。b)為沿軸轉(zhuǎn)動(dòng)的拍合式鐵心，多用于觸點(diǎn)容量較大的交流電磁機(jī)構(gòu)。 c)為雙E形直動(dòng)式鐵心,多用于交流接觸器、繼電器中。 10/16/2022153.2 接觸器三、電磁接觸器的結(jié)構(gòu)舉例1. CZ0 系列直流接觸器 對(duì)于大容量直流接觸器，通常采用單斷點(diǎn)觸頭，這樣可以采用銅和鎘-銅觸頭材料，并能自動(dòng)清除觸頭表面的氧化物。觸頭開(kāi)距比較大，觸頭反力比雙斷點(diǎn)觸頭小。 對(duì)于小容量直流接觸器，通常采用雙斷點(diǎn)觸頭，以提高觸頭總的極旁壓降，對(duì)滅弧有利。 CZ0系列直流接觸器采用串聯(lián)磁吹線圈和雙縱縫陶土滅弧室或橫隔板式陶土滅弧室，熄滅直流電弧能力較強(qiáng)，并適合于頻繁操作。10/1

10、6/202216CZ0系列直流接觸器技術(shù)數(shù)據(jù)10/16/202217 3.2 接觸器三、電磁接觸器的結(jié)構(gòu)舉例2CJ20系列交流接觸器 CJ20系列接觸器額定電壓交流(50Hz)380 V、660V和1140 V，額定電流范圍為(4-630)A，共分12個(gè)電流等級(jí)，其結(jié)構(gòu)采用直動(dòng)式雙斷點(diǎn)立體布置。左圖為CJ20250A接觸器的結(jié)構(gòu)圖。CJ20-250A交流接觸器1-主動(dòng)觸頭；2-主靜觸頭；3-滅弧柵片；4-壓縮彈簧；5-銜鐵；6-鐵心；7-線圈；8絕緣支架；9、11緩沖件；10緩沖硅橡膠管；12滅弧室；13輔助觸頭；14反作用彈簧；15、16弧角10/16/2022183.2 接觸器三、電磁接觸

11、器的結(jié)構(gòu)舉例2. CJ20系列交流接觸器 CJ20系列接觸器采用雙斷點(diǎn)直動(dòng)式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以立體布置，占用安裝面積小。銜鐵為直動(dòng)式，沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，動(dòng)觸頭沒(méi)有軟連接，有利于提高機(jī)械壽命。觸頭采用雙斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)，對(duì)于低壓交流電弧的熄滅很有利，從而簡(jiǎn)化了滅弧裝置。 CJ20系列接觸器采用銀-氧化鎘陶冶材料，具有較高的抗熔焊性和耐電腐蝕性。 雙斷點(diǎn)直動(dòng)式結(jié)構(gòu)在大容量接觸器中也逐漸采用。10/16/202219CJ20系列交流接觸器技術(shù)數(shù)據(jù)10/16/202220CJ20系列交流接觸器技術(shù)數(shù)據(jù)續(xù)表10/16/2022213.2 接觸器四、智能化接觸器智能化接觸器的主要特征是裝有智能化電磁系統(tǒng)，并具有數(shù)據(jù)總線及

12、與其他設(shè)備之間互相通信的功能，其本身還具有對(duì)運(yùn)行工況自動(dòng)識(shí)別、控制和執(zhí)行的能力。 (1)智能化電磁系統(tǒng)智能化接觸器的核心是具有智能化控制的電磁系統(tǒng)，對(duì)接觸器的電磁系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。智能化接觸器是對(duì)接觸器的整個(gè)動(dòng)態(tài)工作過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，根據(jù)動(dòng)作過(guò)程中檢測(cè)到的電磁系統(tǒng)的參數(shù)，如線圈電流、電磁吸力、運(yùn)動(dòng)位移、速度和加速度、正常吸合門(mén)檻電壓和釋放電壓參數(shù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，并依此選取事先存儲(chǔ)在控制芯片中的相應(yīng)控制方案以實(shí)現(xiàn)“確定”的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)同步吸合、保持和分?jǐn)?個(gè)過(guò)程，保證觸頭開(kāi)斷過(guò)程的電弧能量最小，實(shí)現(xiàn)3個(gè)過(guò)程的最佳實(shí)時(shí)控制。(2)雙向通信與控制接口10/16/2022223.2 接觸器五、

13、接觸器的選用 對(duì)于沒(méi)有提供按使用類(lèi)別的電壽命電流曲線的接觸器，按下述原則選用：(1)接觸器的額定電壓主電路額定電壓。(2)接觸器線圈的額定電壓必須與接入此線圈的控制電路的額定電 壓相等。(3)接觸器的額定電流等級(jí)應(yīng)按下列方法選擇：按接觸器設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定的使用類(lèi)別使用時(shí)，接觸器的額定電流應(yīng)等于或稍大于負(fù)載額定電流。按輕任務(wù)使用類(lèi)別設(shè)計(jì)的接觸器，用于重任務(wù)使用類(lèi)別時(shí)，應(yīng)降低容量使用，如按使用類(lèi)別AC-3設(shè)計(jì)的控制4kW電動(dòng)機(jī)的接觸器，用于使用類(lèi)別AC-4時(shí)，則應(yīng)降低一個(gè)容量等級(jí)，只能控制2.2kW的電動(dòng)機(jī)。用于反復(fù)短時(shí)工作制的接觸器，其額定電流應(yīng)大于負(fù)載的等效發(fā)熱電流。10/16/2022233.2

14、接觸器五、接觸器的選用反復(fù)短時(shí)工作制下負(fù)載等效發(fā)熱電流計(jì)算：式中負(fù)載等效發(fā)熱電流(A);電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流(A);電動(dòng)機(jī)額定電流(A);每一循環(huán)的全周期(s);電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間(s);圖3.14 反復(fù)短時(shí)工作制負(fù)載電流圖10/16/2022243.2 接觸器五、接觸器的選用例1 設(shè)有一個(gè)反復(fù)短時(shí)工作制的交流接觸器，操作頻率為300次/h，通電持續(xù)率TD=40，用于控制一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)，使用類(lèi)別為AC-3，Ic=120 A、Iz20 A 、tc2s，求負(fù)載等效發(fā)熱電流Id，如何選擇接觸器的額定電流?10/16/202225解 ： 先計(jì)算電動(dòng)機(jī)工作一循環(huán)的全周期計(jì)算電流為Iz時(shí)的通電時(shí)間tZ將T、Iz 代

15、入式（3.1），計(jì)算等效發(fā)熱電流Id，則接觸器的額定電流應(yīng)選60A，稍大于負(fù)載等效發(fā)熱電流五、接觸器的選用10/16/2022263.2 接觸器五、接觸器的選用 (4)選擇接觸器的型號(hào)。各系列接觸器是按一定使用類(lèi)別設(shè)計(jì)的，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的情況選用。此外，還應(yīng)注意負(fù)載的工作制，用于長(zhǎng)期工作時(shí)，應(yīng)盡量選用銀或銀基合金觸頭的接觸器，如CJ20系列等。 用戶(hù)可根據(jù)所要求的分?jǐn)嚯娏骱碗妷勖螖?shù)，按接觸器負(fù)載-電壽命曲線選用合適的接觸器，其具體方法如下： 判斷負(fù)載的使用類(lèi)別，根據(jù)使用類(lèi)別選擇合適的圖像，在橫軸上找到負(fù)載額定電流值對(duì)應(yīng)點(diǎn)，過(guò)此點(diǎn)作垂線，與相應(yīng)的接觸器電壽命曲線相交于一點(diǎn)，根據(jù)交點(diǎn)在縱軸上讀出接觸

16、器的大致電壽命，選擇出接觸器。10/16/202227 控制按鈕簡(jiǎn)稱(chēng)按鈕，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單使用廣泛的手動(dòng)主令電器，在控制電路中作遠(yuǎn)距離手動(dòng)控制電磁式電器用，也可以用來(lái)轉(zhuǎn)換各種信號(hào)電路和電器聯(lián)鎖電路等。 控制按鈕一般由按鈕、復(fù)位彈簧、觸點(diǎn)和外殼等部分組成 。 控制按鈕可以做成單式（一個(gè)按鈕）、復(fù)式（兩個(gè)按鈕）和三聯(lián)式（有三個(gè)按鈕）的形式。 為便于識(shí)別各個(gè)按鈕的作用，避免誤操作，通常在按鈕上作出不同標(biāo)志或涂以不同顏色，一般紅色表示停止按鈕，綠色或黑色表示啟動(dòng)按鈕。 控制按鈕在結(jié)構(gòu)上有按鈕式、緊急式、鑰匙式、旋鈕式和保護(hù)式5種，可根據(jù)使用場(chǎng)合和具體用途來(lái)選用。 3.3 控制按鈕10/16/202228

17、控制按鈕結(jié)構(gòu)1按鈕帽 2復(fù)位彈簧 3動(dòng)觸頭 4常閉觸頭 5常開(kāi)觸頭3.3 控制按鈕10/16/202229按鈕開(kāi)關(guān)的符號(hào)3.3 控制按鈕10/16/2022303.4 行程開(kāi)關(guān) 依照生產(chǎn)機(jī)械的行程發(fā)出命令以控制其運(yùn)行方向或行程長(zhǎng)短的主令電器，稱(chēng)為行程開(kāi)關(guān)。若將行程開(kāi)關(guān)安裝于生產(chǎn)機(jī)械行程終點(diǎn)處，以限制其行程，則稱(chēng)為限位開(kāi)關(guān)或終點(diǎn)開(kāi)關(guān)。 行程開(kāi)關(guān)廣泛應(yīng)用于各類(lèi)機(jī)床和起重機(jī)械的控制，以限制這些機(jī)械的行程。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)到某一預(yù)定位置時(shí)，行程開(kāi)關(guān)就通過(guò)機(jī)械可動(dòng)部分的動(dòng)作，將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的控制，限制它們的動(dòng)作或位置，借此對(duì)生產(chǎn)機(jī)械予以必要的保護(hù)。 行程開(kāi)關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動(dòng)式和

18、旋轉(zhuǎn)式兩種。10/16/2022313.4 行程開(kāi)關(guān)直動(dòng)式行程開(kāi)關(guān)1頂桿 2彈簧 3動(dòng)斷觸頭 4觸頭彈簧 5動(dòng)合觸頭10/16/202232圖 滾輪旋轉(zhuǎn)式行程開(kāi)關(guān)3.4 行程開(kāi)關(guān)10/16/202233行程開(kāi)關(guān)的符號(hào)3.4 行程開(kāi)關(guān)10/16/202234近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體元件的出現(xiàn)，產(chǎn)生了一種非接觸式的行程開(kāi)關(guān)，這就是接近開(kāi)關(guān)。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械接近它到一定距離范圍之內(nèi)時(shí)，它就能發(fā)出信號(hào)，以控制生產(chǎn)機(jī)械的位置或進(jìn)行計(jì)數(shù)。從原理上看，接近開(kāi)關(guān)有高頻振蕩型、感應(yīng)電橋型、霍爾效應(yīng)型、光電型、永磁及磁敏元件型、電容型和超聲波型等多種形式，其中以高額振蕩型為最常用。高額振蕩型接近開(kāi)關(guān)包括感應(yīng)頭、振蕩器、開(kāi)關(guān)器、輸出器和穩(wěn)壓器等幾部分。工作原理是當(dāng)有金屬物體進(jìn)