電氣控制與可編程控制技術(shù)-3次課

電氣控制與可編程控制技術(shù)03000230電氣專業(yè)必修課，其他專業(yè)任選課繼電器的定義由特定形式的輸入（電量或非電量）自動(dòng)控制開閉的小開關(guān)。繼電器與接觸器的區(qū)別繼電器只有輔助觸點(diǎn)，切斷小電流（控制回路）輸入（控制量）可以是電量也可以是非電量接觸器有主、輔觸點(diǎn)之分，主觸點(diǎn)可用于主電路控制量為電量繼電器的結(jié)構(gòu)及原理電磁式繼電器1-底座2-反力彈簧3、4-調(diào)節(jié)螺釘

5-非磁性墊片6-銜鐵7-鐵心8-極靴9-電磁線圈10-觸頭系統(tǒng)

圖

電磁式繼電器的典型結(jié)構(gòu)電磁式繼電器型號(hào)標(biāo)識(shí)繼電器的特性輸入-輸出特性：對(duì)繼電器來說，是輸入線圈電流與觸點(diǎn)狀態(tài)間的關(guān)系繼電器特性：滯環(huán)繼電器輸入量x由零增至x2以前，輸出量y為零。當(dāng)輸入量x增加到x2時(shí)，繼電器吸合，輸出量為y1

；若x再增大，y1值保持不變。當(dāng)x減小到小于等于x1時(shí)，繼電器觸點(diǎn)釋放，輸出量由y1降至零。動(dòng)作值（吸合值）-x2返回值（釋放值）-x1返回系數(shù)：k=x1/x2一般控制：K=0.1～0.4，動(dòng)作可靠，但不夠靈敏；保護(hù)：0.6<K<1，動(dòng)作靈敏，但易誤動(dòng)作，不可靠；繼電器觸點(diǎn)的種類常開觸點(diǎn)（動(dòng)合）常閉觸點(diǎn)（動(dòng)斷）圖像符號(hào)：按照電器的自然狀態(tài)（不受激、不工作）時(shí)繪制延時(shí)觸點(diǎn)觸點(diǎn)

(d)(e)(f)(g)(h)(i)(d)延時(shí)閉合常開觸頭(e)

延時(shí)斷開常閉觸頭(f)

延時(shí)斷開常開觸頭(g)

延時(shí)閉合常閉觸頭(h)

瞬動(dòng)常開觸頭(i)瞬動(dòng)常閉觸頭磁電式繼電器舌簧繼電器時(shí)間繼電器電動(dòng)機(jī)式時(shí)間繼電器電動(dòng)機(jī)式時(shí)間繼電器是用微型同步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速齒輪系獲得延時(shí)的，分為通電延時(shí)和斷電延時(shí)型兩種。它由微型同步電動(dòng)機(jī)、電磁離合系統(tǒng)、減速齒輪機(jī)構(gòu)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。就延時(shí)范圍和準(zhǔn)確度而言，是電磁式、空氣阻尼式、晶體管式時(shí)間繼電器無法比擬的。電動(dòng)機(jī)式的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、壽命低、價(jià)格貴、準(zhǔn)確度受電源頻率的影響等。所以，這種時(shí)間繼電器不宜輕易選用，只有在要求延時(shí)范圍較寬和精度較高的場(chǎng)合才選用。半導(dǎo)體式速度繼電器速度繼電器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的，常用于籠型異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制線路中，也稱反接制動(dòng)繼電器。是一種利用速度原則對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制的自動(dòng)電器。它主要由轉(zhuǎn)子、定子和觸頭組成。轉(zhuǎn)子是一個(gè)圓柱形永久磁鐵，定子是一個(gè)籠型空心圓環(huán)，由硅鋼片疊成，并裝有籠型的繞組。其結(jié)構(gòu)原理如圖1-28所示。當(dāng)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)速下降到一定值時(shí)，由速度繼電器切斷電動(dòng)機(jī)控制電路。速度繼電器的轉(zhuǎn)軸應(yīng)與被控電動(dòng)機(jī)的軸相聯(lián)接，當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的轉(zhuǎn)子隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣定子圓環(huán)內(nèi)的繞組便切割轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，產(chǎn)生使圓環(huán)偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩。偏轉(zhuǎn)角度與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)速使定子偏轉(zhuǎn)到一定角度時(shí)，與定子圓環(huán)連接的擺錘推動(dòng)觸頭，使常閉觸頭分?jǐn)啵?dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步升高后，擺錘的繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，使動(dòng)觸頭與靜觸頭的常開觸頭閉合。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，圓環(huán)偏轉(zhuǎn)角度隨之下降，動(dòng)觸頭在簧片作用下復(fù)位（常開觸頭斷開，常閉觸頭閉合）。1-轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)子3-定子4-繞組

5-擺錘6、9-簧片7、8-靜觸點(diǎn)

圖1-28速度繼電器結(jié)構(gòu)原理圖

熱繼電器熱繼電器就是利用電流的熱效應(yīng)原理，在出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不能承受的過載時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)電路，為電動(dòng)機(jī)提供過載保護(hù)的保護(hù)電器。熱繼電器可以根據(jù)過載電流的大小自動(dòng)調(diào)整動(dòng)作時(shí)間，具有反時(shí)限保護(hù)特性，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的工作電流為額定電流時(shí)；熱繼電器應(yīng)長(zhǎng)期不動(dòng)作。1-熱元件2-雙金屬片3-導(dǎo)板4-觸頭圖

熱繼電器工作原理示意圖

(a)通電以前(b)三相通有額定電流

(c)三相均衡過載(d)電動(dòng)機(jī)發(fā)生一相斷線故障圖

差動(dòng)式斷相保護(hù)裝置動(dòng)作原理圖

交流固態(tài)繼電器教材熔斷器熔斷器是一種利用熔化作用而切斷電路的保護(hù)電器。在使用時(shí)，熔斷器中的熔體(也稱為保險(xiǎn)絲)串聯(lián)在被保護(hù)的電路中，當(dāng)該電路發(fā)生過載或短路故障時(shí)，如果通過熔體的電流達(dá)到或超過了某一值，則在熔體上產(chǎn)生的熱量便會(huì)使其溫度升高到熔體的熔點(diǎn)，導(dǎo)致熔體自行熔斷，達(dá)到保護(hù)的目的。熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉的保護(hù)電器，廣泛用于供電線路和電氣設(shè)備的短路保護(hù)。熔斷器由熔體和安裝熔體的熔斷管（或座）等部分組成。熔體是熔斷器的核心，通常用低熔點(diǎn)的鉛錫合金、鋅、銅、銀的絲狀或片狀材料制成，新型的熔體通常設(shè)計(jì)成滅弧柵狀和具有變截面片狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)通過熔斷器的電流超過一定數(shù)值并經(jīng)過一定的時(shí)間后，電流在熔體上產(chǎn)生的熱量使熔體某處熔化而分?jǐn)嚯娐?，從而保護(hù)了電路和設(shè)備。

熔斷器熔體熔斷的電流值與熔斷時(shí)間的關(guān)系稱為熔斷器的保護(hù)特性曲線，也稱為熔斷器的安-秒特性，如圖1-15所示。由特性曲線可以看出，流過熔體的電流越大，熔斷所需的時(shí)間越短。熔體的額定電流IfN是熔體長(zhǎng)期工作而不致熔斷的電流。圖1-15

熔斷器的安-秒特性熔斷器熔體中的電流為熔體的額定電流時(shí)，熔體長(zhǎng)期不熔斷；當(dāng)電路發(fā)生嚴(yán)重過載時(shí)，熔體在較短時(shí)間內(nèi)熔斷；當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，熔體能在瞬間熔斷。熔體的這個(gè)特性稱為反時(shí)限保護(hù)特性，即電流為額定值時(shí)長(zhǎng)期不熔斷，過載電流或短路電流越大，熔斷時(shí)間越短。電流與熔斷時(shí)間的關(guān)系曲線稱為安秒特性。因此：由于熔斷器對(duì)過載反應(yīng)不靈敏，不宜用于過載保護(hù)，主要用于短路保護(hù)。確定熔體電流是選擇熔斷器的主要任務(wù)，具體來說有下列幾條原則：對(duì)于照明線路或電阻爐等電阻性負(fù)載，熔體的額定電流應(yīng)大于或等于電路的工作電流，即

IfN≥I

式中IfN為熔體的額定電流，I為電路的工作電流。保護(hù)一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，考慮電動(dòng)機(jī)沖擊電流的影響，熔體的額定電流按下式計(jì)算:

IfN≥（1.5～2.5）IN

式中，IN為電動(dòng)機(jī)的額定電流。保護(hù)多臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，若各臺(tái)電動(dòng)機(jī)不同時(shí)起動(dòng)，則應(yīng)按下式計(jì)算：

IfN≥（1.5～2.5）INmax+∑IN

式中，INmax為容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流，ΣIN為其余電動(dòng)機(jī)額定電流的總和。為防止發(fā)生越級(jí)熔斷，上、下級(jí)（即供電干、支線）熔斷器間應(yīng)有良好的協(xié)調(diào)配合，為此，應(yīng)使上一級(jí)（供電干線）熔斷器的熔體額定電流比下一級(jí)（供電支線）大1～2個(gè)級(jí)差。主令電器主令電器是用來發(fā)布命令、改變控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的電器，它可以直接作用于控制電路，也可以通過電磁式電器的轉(zhuǎn)換對(duì)主電路實(shí)現(xiàn)控制，其主要類型有按鈕、行程開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令控制器、腳踏開關(guān)等。按鈕的圖像和文字符號(hào)(a)常開按鈕(b)常閉按鈕(c)復(fù)合按鈕圖1-31按鈕的圖形、文字符號(hào)

刀開關(guān)的圖形、文字符號(hào)(a)單極(b)雙極(c)三極

圖1-13刀開關(guān)的圖形、文字符號(hào)轉(zhuǎn)換開關(guān)(凸輪控制器)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種具有多個(gè)操作位置和觸點(diǎn)、能進(jìn)行多個(gè)電路的換接的手動(dòng)控制電器。它可用于配電裝置的遠(yuǎn)距離控制、電氣控制線路的換接、電氣測(cè)量?jī)x表的開關(guān)轉(zhuǎn)換以及小容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速和換向的控制，用途廣泛，故稱為萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)（a）畫“?”標(biāo)記表示（b）接通表表示

組合開關(guān)的結(jié)構(gòu)和圖形、文字符號(hào)圖1-14組合開關(guān)結(jié)構(gòu)和圖形、文字符號(hào)行程開關(guān)行程開關(guān)主要用于檢測(cè)工作機(jī)械的位置，發(fā)出命令以控制其運(yùn)動(dòng)方向或行程長(zhǎng)短。行程開關(guān)也稱位置開關(guān)。行程開關(guān)按結(jié)構(gòu)分為機(jī)械結(jié)構(gòu)的接觸式有觸點(diǎn)行程開關(guān)和電氣結(jié)構(gòu)的非接觸式接近開關(guān)。接觸式行程開關(guān)靠運(yùn)動(dòng)物體碰撞行程開關(guān)的頂桿而使行程開關(guān)的常開觸頭接通和常閉觸頭分?jǐn)?，從而?shí)現(xiàn)對(duì)電路的控制作用，其結(jié)構(gòu)如圖1-32所示。(a)直動(dòng)式(b)滾輪式(c)微動(dòng)式

1-頂桿2-彈簧1-滾輪2-上轉(zhuǎn)臂3-3,5,11-彈簧1-推桿2-彎形片狀彈簧

3-常閉觸頭6-套架6,9-壓板7-觸頭3-常開觸頭4-常閉觸頭

4-觸頭彈簧8-觸頭推桿10-小滑輪5-恢復(fù)彈簧

5-常開觸頭圖1-32行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖低壓斷路器低壓斷路器又稱自動(dòng)空氣開關(guān)或自動(dòng)開關(guān)。可實(shí)現(xiàn)多種電器的組合功能，是一種自動(dòng)切斷電路故障用的保護(hù)電器。功能：刀閘開關(guān)、熔斷器、熱繼電器、欠電壓繼電器。分類：框架式（萬能式）—大容量；塑殼式結(jié)構(gòu)：觸頭+保護(hù)元件+操作結(jié)構(gòu)主要由觸頭、滅弧系統(tǒng)、各種脫扣和操作結(jié)構(gòu)等組成脫扣：電磁脫扣—電壓、電流（過流和短路時(shí)）熱