常用低壓電器

電氣控制及自動化第一章常用低壓電器第一節(jié)概述電器定義：凡是對電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用起控制、調(diào)節(jié)、檢測、轉(zhuǎn)換及保護(hù)作用的電工器械均可稱為電器。（一種能控制電路的設(shè)備。）低壓電器：用于交流1200V、直流1500V以下的電路中起通斷、保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)作用的電器產(chǎn)品。高壓電器：交流1200V以上、直流1500V以上。低壓電器發(fā)展很快，目前沿著體積小、重量輕、安全可靠、使用方便的方向發(fā)展。Schneider、Siemens、AB、OMRON、Fuji德力西、正泰、人民常用低壓電器第二節(jié)低壓電器的電磁機(jī)構(gòu)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)觸點(diǎn)系統(tǒng)滅弧系統(tǒng)電磁機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)感應(yīng)機(jī)構(gòu)

電磁式低壓電器在電氣控制線路中使用量很大，類型也很多，各類電磁式低壓電器在工作原理和構(gòu)造上亦基本相同。一、電磁機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)的主要作用是：將電磁能量→機(jī)械能量→觸頭動作→接通或分?jǐn)嚯娐冯姶艡C(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是電磁鐵的一種，作用就是使觸頭實(shí)現(xiàn)自動化操作。1、結(jié)構(gòu)鐵心、銜鐵和線圈等幾部分組成。直流：鐵心由整塊鑄鐵鑄成，只有線圈發(fā)熱，線圈匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)（細(xì)長型），不設(shè)線圈骨架，線圈與鐵心直接接觸，有利于線圈散熱。交流：鐵心由硅鋼片（減少鐵損）疊成，鐵心和線圈均發(fā)熱，線圈匝數(shù)少，導(dǎo)線粗（短粗型），線圈設(shè)骨架，與鐵心隔離，利于各自散熱。硅鋼片：減少鐵損（鐵心存在磁滯和渦流損耗）2、吸力特性和反力特性的配合

整個吸合過程中，吸力＞反力，但不能過大（沖擊力大，使觸點(diǎn)產(chǎn)生彈跳現(xiàn)象，引起熔焊或磨損）反映在特性圖上就是要保持吸力特性在反力特性上方且彼此靠近。δ2點(diǎn)時，動靜觸點(diǎn)接觸，觸點(diǎn)上初壓力作用在銜鐵上，反作用力驟增，曲線突變。3、單相交流電磁機(jī)構(gòu)短路環(huán)

單相交流電磁機(jī)構(gòu)的電磁吸力是一個兩倍于電源頻率的周期性變量。所以在交流電每周期內(nèi)銜鐵要兩次過零，銜鐵周而復(fù)始被吸合又拉開，產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動和噪聲。方法：在鐵心和銜鐵的端面上開槽，在槽內(nèi)安置一個銅制的短路環(huán)。注意：在短路環(huán)設(shè)計時，使φ1、φ2相差90°，并且使F1、F2近似相等，合成磁力會相當(dāng)平坦。二、觸點(diǎn)系統(tǒng)

是觸點(diǎn)電器的執(zhí)行部件，通過觸點(diǎn)的動作來接通或斷開被控制電路。動觸點(diǎn)靜觸點(diǎn)①觸點(diǎn)材料：銅質(zhì)（良好的接觸性能，易氧化，氧化銅電阻大，使觸點(diǎn)過熱），小電流電器用銀（其氧化膜的電阻率與銀相似）②結(jié)構(gòu)形式橋式：點(diǎn)接觸、面接觸（滅弧效果好）指形：線接觸，滾動摩檫，有利于去氧化膜電流不大的場合電流較大的場合觸點(diǎn)分合次數(shù)多、電流大的場合三、滅弧系統(tǒng)1、電弧的產(chǎn)生電弧的產(chǎn)生實(shí)際上是一種氣體放電的現(xiàn)象，即氣體中有大量的帶電質(zhì)點(diǎn)作定向運(yùn)動。在動靜觸點(diǎn)于通電狀態(tài)下脫離接觸的瞬間，間隙很小，電路電壓在觸點(diǎn)間形成很高的電場強(qiáng)度，觸點(diǎn)間隙中形成了炙熱的電子流即電弧。2、電弧特點(diǎn)：外部有白熾弧光，內(nèi)部有很高的溫度和密度很大的電流。

隨著電壓和電流的上升，電弧增強(qiáng)。3、危害：使電路依舊保持導(dǎo)通狀態(tài)，延遲電路開斷；燒損觸點(diǎn)。4、滅弧方法交流滅?。河凶匀贿^零點(diǎn)（正負(fù)級轉(zhuǎn)換，易被熄滅）直流滅?。翰灰诇缁≡恚貉杆僭黾与娀￠L度；使電弧與介質(zhì)相接觸。A電動力滅弧根據(jù)電磁力的作用雙斷點(diǎn)橋式觸點(diǎn)在分?jǐn)鄷r具有電動力滅弧功能，不用任何附加裝置，即可使電弧迅速熄滅。用于小容量交流接觸器。電弧長度向外拉長，加快冷卻，并被熄滅。注意：電磁感應(yīng)用右手，電磁力用左手。B磁吹力滅弧在觸點(diǎn)電流中串一個磁吹線圈，利用電弧電流本身滅弧，電流增加，吹磁能力越強(qiáng)。常用于直流接觸器。C窄縫滅弧

磁場電動力電弧拉長在由耐弧陶土、石棉、水泥等絕緣材料制成的滅弧罩窄縫中，把電弧分割，使其冷卻而迅速熄滅。用于交流接觸器。D柵片滅弧一組彼此絕緣的金屬柵片a電弧被分段每相鄰柵片間電弧壓降減小，不足維持電弧。b由于柵片的散熱作用，電弧自燃被熄滅后很難重燃。第三節(jié)接觸器用來接通或分?jǐn)嚯妱訖C(jī)主電路或其他負(fù)載電路的控制電器，可實(shí)現(xiàn)頻繁的遠(yuǎn)距離自動控制。體積較小、壽命長、價格低、維護(hù)方便、具有低壓斷路功能，是電力拖動控制系統(tǒng)中最重要也是最常用的控制電器之一，即使在先進(jìn)的PLC控制系統(tǒng)中，也一般不能被取代。1、接觸器結(jié)構(gòu)、工作原理線圈通電→線圈電流建立磁場→靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力→吸合銜鐵→帶動觸頭動作→常閉斷開，常開閉合線圈斷電→電磁力消失→反作用彈簧使銜鐵釋放→各觸頭復(fù)位（1）電磁系統(tǒng)（2）觸點(diǎn)系統(tǒng)（主觸點(diǎn)、輔助觸點(diǎn)）（3）滅弧系統(tǒng)直流接觸器和電流在20A以上的交流接觸器均裝有滅弧罩（4）其他部件反力裝置（彈簧）、傳動機(jī)構(gòu)、接線端子和外殼等1一滅弧罩2一觸點(diǎn)壓力彈簧片3一主觸點(diǎn)4一反作用彈簧5一線圈6一短路環(huán)7一靜鐵心8一彈簧9一動鐵心10一輔助常開觸點(diǎn)11一輔助常閉觸點(diǎn)

2、接觸器的主要技術(shù)參數(shù)額定電壓、電流（主觸點(diǎn)）、吸引線圈額定電壓、額定頻率吸合電壓=0.8～1.1UN，釋放電壓＜0.7UN最高操作頻率1200次/小時3、接觸器的圖形和文字符號a)線圈b)主觸點(diǎn)c)輔助觸點(diǎn)

國標(biāo)：交流CJ直流CZ根據(jù)：負(fù)載性質(zhì)、額定電壓、電流、吸引線圈的額定電壓和頻率與控制電路的選用電壓和頻率相一致。經(jīng)驗(yàn)方法：對額定電壓為380V的交流接觸器，其額定電流數(shù)值（A）約為電動機(jī)最大功率數(shù)值（KW）的2倍。如：CJ20-10380V2.2KW10ACJ20-160380V80KW160ACJ20-630380V300KW630A可根據(jù)電動機(jī)額定功率來選定交流接觸器4、接觸器的選擇第四節(jié)控制繼電器控制繼電器：根據(jù)某種輸入信號的變化，接通或斷開控制電路，實(shí)現(xiàn)

控制和保護(hù)電路的自動電器。繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器相似，兩者區(qū)別在：1.繼電器可對多種輸入量的變化作出反應(yīng)，而接觸器只有在一定的電壓作用下動作；2.繼電器用于接通和切換小電流的控制電路；3.繼電器沒有滅弧裝置，觸點(diǎn)多且無主、輔觸點(diǎn)之分等。電流繼電器電壓繼電器中間繼電器輸入—輸出特性繼電器的返回系數(shù)K=X1/X2、K值可調(diào)，不同場合對K值的要求不同，一般繼電器要求K值低些，在0.1～0.4之間，這樣繼電器吸合后，輸入量波動較大時不致引起誤動作。一、電壓、電流繼電器

（常用的電磁式繼電器）電流繼電器：根據(jù)輸入（線圈）電流的大小而動作的繼電器。電流繼電器的線圈串入電路中，以反映電路電流的變化，其線圈匝數(shù)少，導(dǎo)線粗，阻抗小。電流繼電器選用時要注意線圈電流的種類和等級應(yīng)與負(fù)載電路一致。分為：過電流繼電器欠電流繼電器電壓繼電器：根據(jù)輸入電壓的大小而動作的繼電器。電壓繼電器的線圈與負(fù)載并聯(lián)，其線圈匝數(shù)多，線徑細(xì)，阻抗大，選用時，線圈電流的種類和電壓等級與控制電路相一致。分為：過電壓繼電器欠電壓繼電器二、中間繼電器一個輸入信號

多個輸出信號或放大信號

中間繼電器實(shí)質(zhì)上為電壓繼電器。在控制電路中起信號傳遞、放大和分路等中繼作用，它屬于電壓繼電器的一種，主要用于擴(kuò)展觸點(diǎn)數(shù)量，實(shí)現(xiàn)邏輯控制。

選用時注意電流種類和電壓等級與控制電路一致，以及觸點(diǎn)數(shù)量、形式。三、時間繼電器從得到輸入信號（線圈的通電或斷電）開始，經(jīng)過一定的延時后才輸出信號（觸點(diǎn)的閉合或斷開）的繼電器。分類按動作原理：電磁式、空氣阻尼式、電動式、電子式按延時方式：通電延時、斷電延時1、電磁式僅適合于在直流電路中作斷電延時。在繼電器線圈斷電過程中，銅套內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流，此感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通阻礙穿過銅套內(nèi)的原磁通的變化，因而對原磁通起阻尼作用；而吸合過程中，氣隙大、磁阻大、磁通小，銅套阻尼作用小，因而鐵心吸合時的延時不顯著，可忽略不計。2、空氣阻尼式時間繼電器延時時間的調(diào)節(jié)是通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺釘，改變進(jìn)氣孔的大小來實(shí)現(xiàn)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，延時范圍大，壽命長，價格低廉，且不受電源電壓及頻率波動的影響，但延時精度較低。3、符號線圈觸點(diǎn)四、熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理來切斷電路的保護(hù)電器，如果過載情況嚴(yán)重，時間長，會加速電動機(jī)絕緣的老化，甚至燒毀電動機(jī)，熱繼電器用于對連續(xù)運(yùn)行的電動機(jī)實(shí)現(xiàn)過載和斷相保護(hù)。1、結(jié)構(gòu)及工作原理過載—切斷電動機(jī)控制電路冷卻后—自動復(fù)位，也可手動復(fù)位加熱元件——串接于定子繞組中

熱繼電器雙金屬片——溫度檢測元件

觸頭2、帶斷相保護(hù)的熱繼電器Δ形接法必須采用帶斷相保護(hù)的熱繼電器Y形相I=線IΔ形若Δ形接法的電動機(jī)發(fā)生斷路故障時，若線I達(dá)到額定電流，則在電動機(jī)繞組內(nèi)部，電流較大的那一相的相I將超過額定相電流。3、電氣符號4、主要技術(shù)參數(shù)和選用原則熱繼電器整定電流是指熱繼電器的熱元件允許長期通過又不致引起繼電器動作的最大電流值。在不頻繁啟動的場合，要保證熱繼電器在電動機(jī)的啟動過程中不產(chǎn)生誤動作。通常，當(dāng)電動機(jī)啟動電流不超過額定電流的6倍以及啟動時間不超過6S時，就可按電動機(jī)的額定電流選取熱繼電器。對于短時重復(fù)工作的電動機(jī)（起重機(jī)），熱繼電器雙金屬片的溫升跟不上電動機(jī)繞組的溫升，電動機(jī)得不到可靠的過載保護(hù)，應(yīng)選用過電流繼電器或溫度繼電器。五、速度繼電器

轉(zhuǎn)子——圓柱型永久磁鐵速度繼電器定子——籠型空心圓環(huán)，硅鋼片疊成，裝有籠型繞組觸頭用于籠型異步電動機(jī)的反接制動控制（又稱反接制動繼電器），它是靠電磁感應(yīng)的原理實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)動作的。電動機(jī)轉(zhuǎn)動→速度繼電器的轉(zhuǎn)子隨之轉(zhuǎn)動（使永久磁鐵的磁場變成了旋轉(zhuǎn)磁場）→定子內(nèi)的短路籠形導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場→感應(yīng)電勢并產(chǎn)生電流→電流與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩→定子轉(zhuǎn)動→至一定角度→擺錘推動簧片動作→觸頭動作。一般速度繼電器有2個常開，常閉觸點(diǎn)，一個用于正轉(zhuǎn)動作，另一個用于反轉(zhuǎn)，觸點(diǎn)額定電壓380V，額定電流2A，通常速度繼電器動作速度130r/min，復(fù)位轉(zhuǎn)速100r/min以下。第五節(jié)熔斷器基于電流效應(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)。1.結(jié)構(gòu)原理①熔體鉛、鋅、錫——低熔點(diǎn)金屬的熔體，不易滅弧，多用于小電流電路銅、銀——高熔點(diǎn)金屬，易于滅弧，多用于大電流電路②熔管（絕緣底座）

插入式熔斷器螺旋式熔斷器無填料封閉式熔斷器有填料封閉管式熔斷器

工作原理：熔體與被保護(hù)的電路串聯(lián)。正常時，熔體允許通過一定的電流；當(dāng)電路發(fā)生短路故障時，熔體被瞬時熔斷而分?jǐn)嚯娐?，起到保護(hù)作用。FU電氣符號：熔斷器的選擇：電路上下兩級都裝設(shè)熔斷器時，兩級熔體額定電流的比值不小于1.6:1對于沒有沖擊性電流的負(fù)載，熔體的額定電流應(yīng)大于或等于電路的工作電流。保護(hù)一臺異步電動機(jī)時，熔體的額定電流計算：IfN≥(1.5~2.5)IN保護(hù)多臺異步電動機(jī)時，若各臺電動機(jī)不同時啟動，則：IfN≥(1.5~2.5)INmax+∑IN第六節(jié)低壓隔離器一、刀開關(guān)——結(jié)構(gòu)最簡單，應(yīng)用、最廣泛的手控電器。用于、低壓電路不頻繁動作。常用的有HD、HS系列，膠殼HK、鐵殼HH系列，以及帶熔斷器的HG系列。

刀開關(guān)在安裝時，手柄要向上（開啟位置），不得倒裝或平裝，避免由于重力自由下落，引起誤動作和合閘，接線時，應(yīng)將電源線接在上端，負(fù)載線接在下端，這樣拉閘后刀開關(guān)的刀片與電源隔離，既便于更換熔絲，又防止可能發(fā)生的意外事故。電氣符號選用原則刀開關(guān)額定電壓應(yīng)大于或等于線路電壓。刀開關(guān)額定電流應(yīng)大于或等于線路額定電流，對于電動機(jī)負(fù)載，小電機(jī)直接啟動，刀開關(guān)額定電流可取電動機(jī)額定電流的3倍，大電機(jī)降壓啟動，刀開關(guān)額定電流可取電動機(jī)額定電流的1.5倍。二、組合開關(guān)（轉(zhuǎn)換開關(guān)）

一種多檔式、控制多回路的主令電器，廣泛用于各種配電裝置的電源隔離、電路轉(zhuǎn)換、電動機(jī)的遠(yuǎn)距離控制等。

電氣符號第七節(jié)低壓斷路器自動開關(guān)（自動空氣斷路器，空氣開關(guān)）——低壓電路中常用的具有保護(hù)環(huán)節(jié)的斷合電器。當(dāng)電路發(fā)生嚴(yán)重過載、短路以及失壓等故障時，能自動切斷故障電路，保護(hù)串接其后的電氣設(shè)備；正常情況下，也可用于不頻繁地接通和斷開電路及控制電動機(jī)。相當(dāng)于刀開關(guān)、熔斷器、熱繼電器和欠壓繼電器的組合。1.結(jié)構(gòu)和工作原理刀開關(guān)電磁脫扣器——短路保護(hù)欠壓脫扣器——欠壓保護(hù)雙金屬片——過載保護(hù)2.電氣符號3.選用原則

塑殼式常用，額定電壓、電流略大于或等于線路、設(shè)備的正常工作電壓、電流。第八節(jié)主令電器自動控制系統(tǒng)中用于發(fā)送和轉(zhuǎn)換命令的電器，用于控制電路，不能直接分合主電路。一、控制按鈕——低壓控制電路中，手動發(fā)出控制信號。橋式觸點(diǎn)：觸點(diǎn)額定電流5A以下，注意：按下時，常閉先開，常開后合；復(fù)位時，常開觸點(diǎn)先斷開，常閉觸點(diǎn)后閉合。紅色－停止或急停綠色－起動黑、白或灰－起動、停止交替黑色－點(diǎn)動藍(lán)色－復(fù)位二、行程開關(guān)（限位開關(guān)）——又稱限位開關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動作，實(shí)現(xiàn)電路