常用低壓電器

電氣控制及自動(dòng)化第一章常用低壓電器第一節(jié)概述電器定義：凡是對(duì)電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用起控制、調(diào)節(jié)、檢測(cè)、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(dòng)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(dòng)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(zhǎng)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(gè)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(shí)，動(dòng)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(gè)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(dòng)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(gè)銅制的短路環(huán)。注意：在短路環(huán)設(shè)計(jì)時(shí)，使φ1、φ2相差90°，并且使F1、F2近似相等，合成磁力會(huì)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(dòng)作來(lái)接通或斷開被控制電路。動(dòng)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(dòng)摩檫，有利于去氧化膜電流不大的場(chǎng)合電流較大的場(chǎng)合觸點(diǎn)分合次數(shù)多、電流大的場(chǎng)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(dòng)。在動(dòng)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(chǎng)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(jí)轉(zhuǎn)換，易被熄滅）直流滅?。翰灰诇缁≡恚貉杆僭黾与娀￠L(zhǎng)度；使電弧與介質(zhì)相接觸。A電動(dòng)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(shí)具有電動(dòng)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(zhǎng)度向外拉長(zhǎng)，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(gè)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(chǎng)電動(dòng)力電弧拉長(zhǎng)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(lái)接通或分?jǐn)嚯妱?dòng)機(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(dòng)控制。體積較小、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低、維護(hù)方便、具有低壓斷路功能，是電力拖動(dòng)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(chǎng)→靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力→吸合銜鐵→帶動(dòng)觸頭動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)3、接觸器的圖形和文字符號(hào)a)線圈b)主觸點(diǎn)c)輔助觸點(diǎn)

國(guó)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(duì)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(dòng)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(dòng)機(jī)額定功率來(lái)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(hào)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(dòng)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(duì)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(dòng)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(wú)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(chǎng)合對(duì)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(dòng)較大時(shí)不致引起誤動(dòng)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(dòng)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(shí)要注意線圈電流的種類和等級(jí)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(dòng)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(shí)，線圈電流的種類和電壓等級(jí)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(gè)輸入信號(hào)

多個(gè)輸出信號(hào)或放大信號(hào)

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(hào)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(shí)注意電流種類和電壓等級(jí)與控制電路一致，以及觸點(diǎn)數(shù)量、形式。三、時(shí)間繼電器從得到輸入信號(hào)（線圈的通電或斷電）開始，經(jīng)過一定的延時(shí)后才輸出信號(hào)（觸點(diǎn)的閉合或斷開）的繼電器。分類按動(dòng)作原理：電磁式、空氣阻尼式、電動(dòng)式、電子式按延時(shí)方式：通電延時(shí)、斷電延時(shí)1、電磁式僅適合于在直流電路中作斷電延時(shí)。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(duì)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(shí)的延時(shí)不顯著，可忽略不計(jì)。2、空氣阻尼式時(shí)間繼電器延時(shí)時(shí)間的調(diào)節(jié)是通過轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺釘，改變進(jìn)氣孔的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，延時(shí)范圍大，壽命長(zhǎng)，價(jià)格低廉，且不受電源電壓及頻率波動(dòng)的影響，但延時(shí)精度較低。3、符號(hào)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(lái)切斷電路的保護(hù)電器，如果過載情況嚴(yán)重，時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)加速電動(dòng)機(jī)絕緣的老化，甚至燒毀電動(dòng)機(jī)，熱繼電器用于對(duì)連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)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(dòng)機(jī)控制電路冷卻后—自動(dòng)復(fù)位，也可手動(dòng)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(cè)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(dòng)機(jī)發(fā)生斷路故障時(shí)，若線I達(dá)到額定電流，則在電動(dòng)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(hào)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(zhǎng)期通過又不致引起繼電器動(dòng)作的最大電流值。在不頻繁啟動(dòng)的場(chǎng)合，要保證熱繼電器在電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程中不產(chǎn)生誤動(dòng)作。通常，當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流不超過額定電流的6倍以及啟動(dòng)時(shí)間不超過6S時(shí)，就可按電動(dòng)機(jī)的額定電流選取熱繼電器。對(duì)于短時(shí)重復(fù)工作的電動(dòng)機(jī)（起重機(jī)），熱繼電器雙金屬片的溫升跟不上電動(dòng)機(jī)繞組的溫升，電動(dòng)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(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制（又稱反接制動(dòng)繼電器），它是靠電磁感應(yīng)的原理實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)動(dòng)作的。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)→速度繼電器的轉(zhuǎn)子隨之轉(zhuǎn)動(dòng)（使永久磁鐵的磁場(chǎng)變成了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)）→定子內(nèi)的短路籠形導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)→感應(yīng)電勢(shì)并產(chǎn)生電流→電流與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩→定子轉(zhuǎn)動(dòng)→至一定角度→擺錘推動(dòng)簧片動(dòng)作→觸頭動(dòng)作。一般速度繼電器有2個(gè)常開，常閉觸點(diǎn)，一個(gè)用于正轉(zhuǎn)動(dòng)作，另一個(gè)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(dòng)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(jì)，具有一定的瞬動(dòng)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(wú)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(shí)，熔體允許通過一定的電流；當(dāng)電路發(fā)生短路故障時(shí)，熔體被瞬時(shí)熔斷而分?jǐn)嚯娐?，起到保護(hù)作用。FU電氣符號(hào)：熔斷器的選擇：電路上下兩級(jí)都裝設(shè)熔斷器時(shí)，兩級(jí)熔體額定電流的比值不小于1.6:1對(duì)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(tái)異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，熔體的額定電流計(jì)算：IfN≥(1.5~2.5)IN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)啟動(dòng)，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(jiǎn)單，應(yīng)用、最廣泛的手控電器。用于、低壓電路不頻繁動(dòng)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(shí)，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(dòng)作和合閘，接線時(shí)，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(hào)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(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載，小電機(jī)直接啟動(dòng)，刀開關(guān)額定電流可取電動(dòng)機(jī)額定電流的3倍，大電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)，刀開關(guān)額定電流可取電動(dòng)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(dòng)機(jī)的遠(yuǎn)距離控制等。

電氣符號(hào)第七節(jié)低壓斷路器自動(dòng)開關(guān)（自動(dòng)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(shí)，能自動(dòng)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(dòng)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(hào)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(dòng)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(dòng)發(fā)出控制信號(hào)。橋式觸點(diǎn)：觸點(diǎn)額定電流5A以下，注意：按下時(shí)，常閉先開，常開后合；復(fù)位時(shí)，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(dòng)黑、白或灰－起動(dòng)、停止交替黑色－點(diǎn)動(dòng)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(dòng)部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路