第1章電氣控制系統(tǒng)常用器件

第1章電氣控制系統(tǒng)常用器件2/3/20231CopyrightbyWangYonghua()主要內(nèi)容電器的基本知識接觸器繼電器開關(guān)電器熔斷器主令電器信號電器常用執(zhí)行器件常用檢測儀表常用安裝附件

2/3/20232CopyrightbyWangYonghua()電器的定義和分類定義電器就是根據(jù)外界施加的信號和要求，能手動或自動地斷開或接通電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，以實現(xiàn)對電或非電對象的切換、控制、檢測、保護(hù)、變換和調(diào)節(jié)的電工器械。低壓電器通常指工作在交流電壓1200v、直流電壓1500v以下的電器，采用電磁原理完成上述功能的低壓電器稱為電磁式低壓電器。1.1電器的基礎(chǔ)知識2/3/20233CopyrightbyWangYonghua()1.1電器的基礎(chǔ)知識2/3/20234CopyrightbyWangYonghua()1.1電器的基礎(chǔ)知識2/3/20235CopyrightbyWangYonghua()電磁式低壓電器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理電磁式低壓電器

最常用的低壓電器結(jié)構(gòu)上，由三個主要部分組成：

觸頭、滅弧裝置和電磁機(jī)構(gòu)。1.1電器的基礎(chǔ)知識2/3/20236CopyrightbyWangYonghua()電磁式低壓電器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理觸頭形式

1.1電器的基礎(chǔ)知識2/3/20237CopyrightbyWangYonghua()電磁式低壓電器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理觸頭電弧的產(chǎn)生和滅弧電弧的產(chǎn)生和危害滅?。?/p>

把電弧拉長，把電弧變短。

1.1電器的基礎(chǔ)知識2/3/20238CopyrightbyWangYonghua()電磁式低壓電器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理電磁機(jī)構(gòu)作用：電磁機(jī)構(gòu)是電磁式低壓電器的感測部件，它的作用是將電磁能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能量，帶動觸頭動作使之閉合或斷開，從而實現(xiàn)電路的接通或分?jǐn)?。結(jié)構(gòu)：1.1電器的基礎(chǔ)知識12/3/20239CopyrightbyWangYonghua()電磁式低壓電器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理電磁機(jī)構(gòu)－工作原理吸力特性：電磁機(jī)構(gòu)使銜鐵吸合的力與氣隙的關(guān)系曲線稱為吸力特性

。反力特性：電磁機(jī)構(gòu)使銜鐵釋放（復(fù)位）的力與氣隙的關(guān)系曲線稱為反力特性。交流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性：F與δ無關(guān)直流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性：F與δ的平方成反比－雙曲線吸力和反力的配合：吸力大于反力1.1電器的基礎(chǔ)知識2/3/202310CopyrightbyWangYonghua()電磁式低壓電器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理電磁機(jī)構(gòu)－工作原理吸力特性和反力特性1.1電器的基礎(chǔ)知識●常用低壓電器2/3/202311CopyrightbyWangYonghua()電磁式低壓電器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理電磁機(jī)構(gòu)單相交流電磁機(jī)構(gòu)的特性噪聲和振動的產(chǎn)生解決辦法：加短路環(huán)1.1電器的基礎(chǔ)知識2/3/202312CopyrightbyWangYonghua()電磁式低壓電器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理電磁機(jī)構(gòu)單相交流電磁機(jī)構(gòu)的特性加短路環(huán)后的電磁吸力特性：1.1電器的基礎(chǔ)知識2/3/202313CopyrightbyWangYonghua()電磁式低壓電器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理電磁機(jī)構(gòu)輸入/輸出特性：繼電器特性（回環(huán)特性）1.1電器的基礎(chǔ)知識2/3/202314CopyrightbyWangYonghua()電磁式低壓電器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理電磁機(jī)構(gòu)工作原理的實質(zhì)1.1電器的基礎(chǔ)知識2/3/202315CopyrightbyWangYonghua()接觸器的用途和分類定義接觸器是用來頻繁地、遠(yuǎn)距離地接通或分?jǐn)嚯妱訖C(jī)主電路或其他負(fù)載電路的自動控制電器。用途控制電動機(jī)的起動、反轉(zhuǎn)、制動和調(diào)速等?？刂齐妱訖C(jī)主電路和大電流電路的通斷的開關(guān)電器。分類交流接觸器、直流接觸器1.2接觸器2/3/202316CopyrightbyWangYonghua()接觸器的組成和工作原理組成電磁機(jī)構(gòu)、主觸點(diǎn)和滅弧系統(tǒng)、輔助觸點(diǎn)、反力裝置、支架和底座。工作原理實質(zhì)：使用電磁機(jī)構(gòu)1.2接觸器CJ20接觸器2/3/202317CopyrightbyWangYonghua()接觸器的組成和工作原理結(jié)構(gòu)及工作原理圖1.2接觸器常閉觸點(diǎn)線圈電源常開觸點(diǎn)2/3/202318CopyrightbyWangYonghua()接觸器的組成和工作原理圖形和文字符號1.2接觸器2/3/202319CopyrightbyWangYonghua()接觸器的技術(shù)參數(shù)額定電壓：主觸點(diǎn)的額定電壓額定電流：主觸點(diǎn)的額定電流線圈額定電壓接通和分?jǐn)嗄芰Γ贺?fù)載類型1.2接觸器2/3/202320CopyrightbyWangYonghua()接觸器的選擇根據(jù)負(fù)載類型選接觸器根據(jù)負(fù)載大小選額定電流選擇額定電壓選擇交流接觸器的經(jīng)驗法1.2接觸器2/3/202321CopyrightbyWangYonghua()繼電器的定義和分類定義 繼電器是根據(jù)某種輸入信號來接通或斷開小電流控制電路，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和保護(hù)的自動控電器。其輸入量可以是電流、電壓等電量，也可以是溫度、時間、速度、壓力等非電量，而輸出則是觸頭的動作或者是電路參數(shù)的變化。1.3繼電器2/3/202322CopyrightbyWangYonghua()繼電器的定義和分類分類

按輸入信號的性質(zhì)分為：電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、溫度繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等。按工作原理分為：電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動式繼電器、熱繼電器和電子式繼電器等。按輸出形式分為：有觸點(diǎn)和無觸點(diǎn)兩類。按用途分為：控制用和保護(hù)用繼電器等。1.3繼電器2/3/202323CopyrightbyWangYonghua()電磁式繼電器 電壓繼電器：過電壓和欠電壓繼電器電流繼電器：過電流和欠電流繼電器中間繼電器：是一種電壓繼電器表示符號1.3繼電器

中間繼電器2/3/202324CopyrightbyWangYonghua()電磁式繼電器中間繼電器和接觸器的區(qū)別：相同點(diǎn)：輸入信號都是電壓，都是利用電磁機(jī)構(gòu)的工作原理進(jìn)行工作的。不同點(diǎn)：中間繼電器用于小電流的控制電路，在控制電路中起信號傳遞、放大、翻轉(zhuǎn)和分路等作用，主要用來擴(kuò)展觸點(diǎn)數(shù)量，實現(xiàn)邏輯控制。接觸器用于頻繁地、遠(yuǎn)距離地接通或分?jǐn)嚯妱訖C(jī)主電路或其他負(fù)載電路。它是一種執(zhí)行電器。它的觸點(diǎn)分為主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)，大部分情況下它還帶有滅弧裝置。1.3繼電器2/3/202325CopyrightbyWangYonghua()熱繼電器熱繼電器的作用和分類作用當(dāng)三相交流電動機(jī)出現(xiàn)長期帶負(fù)荷欠電壓運(yùn)行、長期過載運(yùn)行以及長期單相運(yùn)行等不正常情況時，會導(dǎo)致電動機(jī)繞組嚴(yán)重過熱乃至燒壞。 用于電動機(jī)的過載保護(hù)分類單相、兩相和三相式共三種類型，其中三相式熱繼電器常用于三相交流電動機(jī)做過載保護(hù)。按功能來分，三相式熱繼電器又有不帶斷相保護(hù)和帶斷相保護(hù)兩種類型。1.3繼電器2/3/202326CopyrightbyWangYonghua()熱繼電器電動機(jī)的過載特性和熱繼電器的保護(hù)特性反時限特性1.3繼電器過載特性保護(hù)特性2/3/202327CopyrightbyWangYonghua()熱繼電器工作原理熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片、觸頭系統(tǒng)等組成。

1.3繼電器2/3/202328CopyrightbyWangYonghua()熱繼電器表示符號控制電路中最常用的是熱繼電器的常閉觸點(diǎn)，熱繼電器是怎樣保護(hù)電機(jī)的？1.3繼電器2/3/202329CopyrightbyWangYonghua()熱繼電器產(chǎn)品一般和接觸器配合使用，連接方便。選用額定電流：比電動機(jī)的額定電流稍微大一些。動作電流：約為電動機(jī)額定電流的80%左右。由于熱繼電器的保護(hù)特性為反時限特性，所以對于可逆運(yùn)行和頻繁通斷的電動機(jī)，不宜采用熱繼電器保護(hù)，必要時可以選用裝入電動機(jī)內(nèi)部的溫度繼電器。1.3繼電器2/3/202330CopyrightbyWangYonghua()時間繼電器

最為常用的一種控制電器。作用分類：通電延時型、斷電延時型。

按工作原理分類，有電磁式、電動機(jī)式、空氣阻尼式、電子式等。最常用的是電子式時間繼電器，其他產(chǎn)品已基本淘汰。表示符號：1.3繼電器2/3/202331CopyrightbyWangYonghua()時間繼電器

1.3繼電器2/3/202332CopyrightbyWangYonghua()速度繼電器作用：主要應(yīng)用于三相籠型異步電動機(jī)的反接制動中，因此又稱為反接制動控制器。

組成：主要由定子、轉(zhuǎn)子和觸點(diǎn)三部分組成。工作原理：感生電流產(chǎn)生力矩P20圖1-20表示符號1.3繼電器2/3/202333CopyrightbyWangYonghua()溫度繼電器作用：主要應(yīng)用于溫度檢測和保護(hù)。應(yīng)用于精度要求不高的場合。

組成和工作原理1.3繼電器2/3/202334CopyrightbyWangYonghua()液位繼電器作用：用于液位檢測。應(yīng)用于精度要求不高的場合。高精度的液位傳感器有差壓式等產(chǎn)品。1.3繼電器2/3/202335CopyrightbyWangYonghua()壓力繼電器作用：通過檢測各種氣體和液體壓力的變化，壓力繼電器可以發(fā)出信號，實現(xiàn)對壓力的檢測和控制。分類工作原理1.3繼電器2/3/202336CopyrightbyWangYonghua()固態(tài)繼電器什么是固態(tài)繼電器？特點(diǎn)和使用場合表示符號1.3繼電器2/3/202337CopyrightbyWangYonghua()固態(tài)繼電器種類優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)選用1.3繼電器2/3/202338CopyrightbyWangYonghua()作用和分類作用開關(guān)電器廣泛用于配電系統(tǒng)和電力拖動控制系統(tǒng)，用作電源的隔離、電氣設(shè)備的保護(hù)和控制。分類手動開關(guān)和自動開關(guān)1.4開關(guān)電器2/3/202339CopyrightbyWangYonghua()刀開關(guān)作用刀開關(guān)俗稱閘刀開關(guān)，是一種結(jié)構(gòu)最簡單、應(yīng)用最廣泛的一種手動電器。主要用于接通和切斷長期工作設(shè)備的電源及不經(jīng)常起動及制動、容量小于7.5KW的異步電動機(jī)。分類按刀數(shù)可分為單極、雙極和三極安裝：刀口在上面，以防斷電時由于重力而閉合。刀開關(guān)現(xiàn)在已較少使用1.4開關(guān)電器2/3/202340CopyrightbyWangYonghua()低壓斷路器俗稱空氣開關(guān)，是一種自動開關(guān)。作用用于分配電能、不頻繁地啟動異步電動機(jī)以及對電源線路及電動機(jī)等的保護(hù)。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重的過載、短路或欠電壓等故障時能自動切斷電路。是低壓配電線路應(yīng)用非常廣泛的一種保護(hù)電器。結(jié)構(gòu)和工作原理組成：觸頭、滅弧系統(tǒng)和各種脫扣器

1.4開關(guān)電器2/3/202341CopyrightbyWangYonghua()低壓斷路器結(jié)構(gòu)和工作原理過電流脫扣器失壓脫扣器熱脫扣器遠(yuǎn)程控制脫扣器1.4開關(guān)電器2/3/202342CopyrightbyWangYonghua()低壓斷路器表示符號主要參數(shù)：額定電壓、額定電流、通斷能力產(chǎn)品類型介紹從小到大、從簡單的到智能化負(fù)載的產(chǎn)品1.4開關(guān)電器2/3/202343CopyrightbyWangYonghua()低壓斷路器產(chǎn)品圖片1.4開關(guān)電器2/3/202344CopyrightbyWangYonghua()低壓斷路器選擇主要是選擇額定電流、額定電壓對單臺設(shè)備：IZ≥KIq

式中，k為安全系數(shù)，可取1.5～1.7；Iq

電動機(jī)的起動電流。對多臺電動機(jī)：IZ≥K(Iqmax+電路中其它的工作電流)

式中，k也可取1.5～1.7；Iqmax

為最大一臺電動機(jī)的起動電流。1.4開關(guān)電器2/3/202345CopyrightbyWangYonghua()熔斷器的作用、結(jié)構(gòu)和分類作用熔斷器基于電流熱效應(yīng)原理和發(fā)熱元件熱熔斷原理設(shè)計，具有一定的瞬動特性，用于電路的短路保護(hù)和嚴(yán)重過載保護(hù)。結(jié)構(gòu)：熔斷器在結(jié)構(gòu)上主要由熔斷管（或蓋、座）、熔體及導(dǎo)電部件等部分組成。其中熔體是主要部分，它既是感測元件又是執(zhí)行元件。

工作原理熔斷器串接于被保護(hù)電路，當(dāng)電路發(fā)生短路或過載故障時，通過熔體的電流使其發(fā)熱，當(dāng)達(dá)到熔化溫度時熔體自行熔斷，從而分?jǐn)喙收想娐?，保護(hù)設(shè)備和人身安全。分類1.5熔斷器2/3/202346CopyrightbyWangYonghua()熔斷器的作用、結(jié)構(gòu)和分類產(chǎn)品1.5熔斷器2/3/202347CopyrightbyWangYonghua()熔斷器的保護(hù)特性熔斷器的保護(hù)特性亦稱安秒特性，是指熔體的熔化電流與熔化時間之間的關(guān)系，它和熱繼電器的保護(hù)特性一樣，也具有反時限特性。1.5熔斷器2/3/202348CopyrightbyWangYonghua()表示符號

熔斷器的技術(shù)參數(shù)額定電壓額定電流極限分?jǐn)嗄芰?.5熔斷器2/3/202349CopyrightbyWangYonghua()熔斷器的選擇類型選擇溶體額定電流的選擇對阻性負(fù)載：Ire≥Ie

對單臺電動機(jī)：Ire≥(1.5～2.5)Ie對單臺頻繁啟動的電動機(jī)：Ire≥(3～3.5)Ie對多臺電動機(jī)：Ire≥(1.5～2.5)Iemax+ΣIe1.5熔斷器2/3/202350CopyrightbyWangYonghua()熔斷器和熱繼電器的區(qū)別相同點(diǎn)：都屬于電流保護(hù)電器，都具有反時限特性。不同點(diǎn)：熔斷器主要用于短路保護(hù)，熱繼電器用于過載保護(hù)；

熔斷器利用的是熱熔斷原理，要求溶體有較高的熔斷系數(shù)；熱繼電器利用的是熱膨脹原理，要求雙金屬片有較高的膨脹系數(shù)；

熱繼電器保護(hù)有較大的延遲性，而短路保護(hù)要求熔斷器的動作必須具有瞬時性。

1.5熔斷器2/3/202351CopyrightbyWangYonghua()主令電器的定義和作用定義：主令電器是自動控制系統(tǒng)中用于發(fā)送和轉(zhuǎn)換控制命令的電器。作用：主令電器用于控制電路，不能直接分合主電路。

1.6主令電器2/3/202352CopyrightbyWangYonghua()控制按鈕作用：在控制電路中用于手動發(fā)出控制信號以控制接觸器、繼電器等。

工作原理注意常開觸點(diǎn)未閉合而常閉觸點(diǎn)已分離的瞬間。1.6主令電器常閉觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)2/3/202353CopyrightbyWangYonghua()控制按鈕表示符號產(chǎn)品介紹

1.6主令電器2/3/202354CopyrightbyWangYonghua()轉(zhuǎn)換開關(guān)作用－轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多檔式、控制多回路的主令電器。廣泛應(yīng)用于各種配電裝置的電源隔離、電路轉(zhuǎn)換、電動機(jī)遠(yuǎn)距離控制等，也常作為電壓表、電流表的換相開關(guān)，還可用于控制小容量的電動機(jī)。結(jié)構(gòu)示意圖－見P31圖1-34表示符號轉(zhuǎn)換開關(guān)在實際工作中的妙用1.6主令電器2/3/202355CopyrightbyWangYonghua()行程開關(guān)作用－用于控制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動方向、速度、行程大小或位置的一種自動控制器件。表示符號由于機(jī)械觸點(diǎn)易磨損，反應(yīng)速度慢，所以在重要場合已不再使用有觸點(diǎn)的行程開關(guān)了。1.6主令電器2/3/202356CopyrightbyWangYonghua()接近開關(guān)特點(diǎn)－非接觸、無觸點(diǎn)。作用－不僅用于行程控制和限位保護(hù)，還用于高速計數(shù)、測速、液面控制、檢測金屬體的存在、零件尺寸以及無觸點(diǎn)按鈕等。既使用于一般行程控制，其定位精度、操作頻率、使用壽命和對惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力也優(yōu)于一般機(jī)械式行程開關(guān)。產(chǎn)品類型－測量金屬物體和非金屬物體的產(chǎn)品。缺點(diǎn)－測量距離短，抗電磁干擾能力差。1.6主令電器2/3/202357CopyrightbyWangYonghua()接近開關(guān)1.6主令電器2/3/202358CopyrightbyWangYonghua()光電開關(guān)特點(diǎn)－非接觸、無觸點(diǎn)，測量距離長，能方便地檢測非金屬材料。它具有體積小、功能多、壽命長、精度高、響應(yīng)速度快、檢測距離遠(yuǎn)以及抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。作用－可非接觸、無損傷地檢測和控制各種固體、液體、透明體、黑體、柔軟體和煙霧等物質(zhì)的狀態(tài)和動作。目前，光電開關(guān)已被用作物位檢測、液位控制、產(chǎn)品計數(shù)、寬度判別、速度檢測、定長剪切、孔洞識別、信號延時、自動門傳感、色標(biāo)檢出以及安全防護(hù)等諸多領(lǐng)域。產(chǎn)品類型－對射式、反射式等。缺點(diǎn)－對周圍的雜散光的干擾有一定要求。工作原理