常用低壓控制電器

常用低壓控制電器第1頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月電器控制與PLC技術授課內容：分為6個部分第1部分：常用低壓電器及選用（教材第一章）第2部分：電器控制基本線路及原理（教材第一章）第3部分：PLC基礎知識（教材第二章）第4部分：小型PLC及其指令系統(tǒng)(FX系列)

（教材第三章、第四章(自學)）第5部分：PLC程序設計（教材第五章）第6部分：PLC應用系統(tǒng)設計（教材第六章、第七章(實踐））第2頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月電器控制基礎福建工程學院第3頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電器的概念二、電器的分類三、電器的作用四、常用的低壓控制電器五、我國低壓控制電器的發(fā)展情況六、低壓電器基本組成第一節(jié)概述第4頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電器的概念電器是接通和斷開電路或調節(jié)、控制和保護電路及電氣設備用的電工器具。完成由控制電器組成的自動控制系統(tǒng)，稱為繼電器—接觸器控制系統(tǒng)，簡稱電器控制系統(tǒng)。第5頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月

1．按工作電壓等級分類

2．按動作原理分類

3．按用途分類

4．按工作原理分類二、電器的分類第6頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月

1．按工作電壓等級分類（1）高壓電器用于交流電壓1200V、直流電壓1500V及以上電路中的電器。例如高壓斷路器、高壓隔離開關、高壓熔斷器等。（2）低壓電器用于交流50Hz(或60Hz)，額定電壓為1200V以下；直流額定電壓1500V及以下的電路中的電器。例如接觸器、繼電器等。第7頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月2．按動作原理分類1）手動電器用手或依靠機械力進行操作的電器，如手動開關、控制按鈕、行程開關等主令電器。2）自動電器借助于電磁力或某個物理量的變化自動進行操作的電器，如接觸器、各種類型的繼電器、電磁閥等。第8頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3．按用途分類（1）控制電器用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器，例如接觸器、繼電器、電動機起動器等。（2）主令電器用于自動控制系統(tǒng)中發(fā)送動作指令的電器，例如按鈕、行程開關、萬能轉換開關等。第9頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）保護電器用于保護電路及用電設備的電器，如熔斷器、熱繼電器、各種保護繼電器、避雷器等。（4）執(zhí)行電器指用于完成某種動作或傳動功能的電器，如電磁鐵、電磁離合器等。（5）配電電器用于電能的輸送和分配的電器，例如高壓斷路器、隔離開關、刀開關、自動空氣開關等。3．按用途分類第10頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月4．按工作原理分類1）電磁式電器依據(jù)電磁感應原理來工作，如接觸器、各種類型的電磁式繼電器等。2）非電量控制電器依靠外力或某種非電物理量的變化而動作的電器，如刀開關、行程開關、按鈕、速度繼電器、溫度繼電器等。第11頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電器的作用低壓電器能夠依據(jù)操作信號或外界現(xiàn)場信號的要求，自動或手動地改變電路的狀態(tài)、參數(shù)，實現(xiàn)對電路或被控對象的控制、保護、測量、指示、調節(jié)。低壓電器的作用有：（1）控制作用（4）調節(jié)作用（2）保護作用（5）指示作用（3）測量作用（6）轉換作用第12頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月四、常用的低壓控制電器及用途序號類別主要品種用途1斷路器塑料外殼式斷路器主要用于電路的過負荷保護、短路、欠電壓、漏電壓保護，也可用于不頻繁接通和斷開的電路框架式斷路器限流式斷路器漏電保護式斷路器直流快速斷路器2刀開關開關板用刀開關主要用于電路的隔離，有時也能分斷負荷負荷開關熔斷器式刀開關3轉換開關組合開關主要用于電源切換，也可用于負荷通斷或電路的切換換向開關第13頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月4主令電器按鈕主要用于發(fā)布命令或程序控制限位開關微動開關接近開關萬能轉換開關5接觸器交流接觸器主要用于遠距離頻繁控制負荷，切斷帶負荷電路直流接觸器6起動器磁力起動器主要用于電動機的起動星三起動器自耦減壓起動器7控制器凸輪控制器主要用于控制回路的切換平面控制器第14頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月8繼電器電流繼電器主要用于控制電路中，將被控量轉換成控制電路所需電量或開關信號電壓繼電器時間繼電器中間繼電器溫度繼電器熱繼電器9熔斷器有填料熔斷器主要用于電路短路保護，也用于電路的過載保護無填料熔斷器半封閉插入式熔斷器快速熔斷器自復熔斷器10電磁鐵制動電磁鐵主要用于起重、牽引、制動等地方起重電磁鐵牽引電磁鐵第15頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月五、我國低壓控制電器的發(fā)展情況解放后（1953-1957）：試制成功低壓斷路器、接觸器等十二大類；改革開放以來：低壓電器制造工業(yè)得到迅猛發(fā)展，大量引進國外先進技術，基本實現(xiàn)了國產(chǎn)化，有的產(chǎn)品還返銷到國外；當前的發(fā)展方向：小體積、高可靠性、使用方便、功能可組合性方向發(fā)展。第16頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月感受部分執(zhí)行部分例：閘刀開關------最簡單的電器手柄：感受觸點（觸頭）：執(zhí)行六、低壓控制電器的基本組成第17頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)低壓電器的電磁機構及執(zhí)行機構

1電磁機構----將電能轉化為機械能①結構：固定鐵心，銜鐵，電磁線圈。（吸引線圈）②分類：直動式，拍合式。外形見圖③原理：電磁線圈通電后，電磁吸力大于彈性力，使銜鐵閉合。④鐵心材料：直流—電工軟鐵； 交流—硅鋼片（端面嵌銅短路環(huán)克服交流顫抖聲）第18頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月磁路結構第19頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月電磁鐵特點根據(jù)吸引線圈通電電流的性質分類，電磁鐵分為直流電磁鐵和交流電磁鐵。通常采用短路環(huán)來解決交流電磁鐵的振動問題。短路環(huán)的示意圖如圖1.3所示，其中1為短路環(huán)，2為鐵心。短路環(huán)起到磁通分相的作用，把極面上的交變磁通分成兩個交變磁通，并且使這兩個磁通之間產(chǎn)生相位差，那么它們所產(chǎn)生的吸力間也有一個相位差，這樣，兩部分吸力就不會同時達到零值，當然合成后的吸力就不會有零值的時刻，如果使合成后的吸力在任一時刻都大于彈簧拉力，就消除了振動。第20頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月短路環(huán)圖1.3短路環(huán)第21頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月2觸頭系統(tǒng)（執(zhí)行機構）

結構：圖

橋式：點接觸 面接觸指式：線接觸，滾動摩擦，適用于大電流。材料：黃銅—指式；銀銅合金—橋式第22頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3滅弧系統(tǒng)電弧產(chǎn)生：在觸點由閉合狀態(tài)過渡到斷開狀態(tài)的過程中產(chǎn)生的電弧。氣體自持放電形式之一，是一種帶電質點的急流。電弧特點：外部有白熾弧光，內部有很高的溫度和密度很大的電流。第24頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3滅弧系統(tǒng)電弧種類：交流電弧和直流電弧交流電弧存在交流過零點，電弧易熄滅滅弧原理：①迅速拉長電?、诶鋮s和去游離法用途：用于熄滅觸頭分斷負載電流時產(chǎn)生的電弧。第25頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月滅弧方法：①機械滅弧法：利用彈性力、迅速拉長電?、诳v縫滅弧法：分割電弧，并有冷卻作用。如：縱縫陶土滅弧罩③柵片滅弧法：金屬柵片分割電弧見圖④磁吹滅弧法：電磁吸力的作用下迅速拉長電弧使用于熄滅直流電弧。圖第26頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月柵片滅弧第27頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月磁吹滅弧第28頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)接觸器用途：自動接通和斷開大電流負荷電路按照所控制電路的種類，接觸器可分為交流接觸器和直流接觸器兩大類。第29頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月交流接觸器1、交流接觸器結構與工作原理構成：電磁機構+觸頭+滅弧罩圖工作原理：線圈通電后，在鐵芯中產(chǎn)生磁通及電磁吸力。此電磁吸力克服彈簧反力使得銜鐵吸合，帶動觸點機構動作，常閉觸點打開，常開觸點閉合，互鎖或接通線路。線圈失電或線圈兩端電壓顯著降低時，電磁吸力小于彈簧反力，使得銜鐵釋放，觸點機構復位，斷開線路或解除互鎖。

第30頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月CJ20交流接觸器第31頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月2．交流接觸器的分類按主觸點極數(shù)分：分為單極、雙極、三極、四極和五極接觸器。按滅弧介質分：分為空氣式接觸器、真空式接觸器等按有無觸點分：可分為有觸點接觸器和無觸點接觸器。第32頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3．交流接觸器的基本參數(shù)額定電壓：指主觸點的額定工作電壓。直流有：24V、48V、110V、220V、440V交流有：36V、127V、220V、380V額定電流：主觸點的額定電流。機械壽命（1000萬次以上）與電氣壽命（100萬次以上）操作頻率：每小時的操作次數(shù)一般：300次/h、600次/h、1200次/h第33頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月接通與分斷能力：可靠接通和分斷的電流值。接通時：主觸點不應發(fā)生熔焊。分斷時：主觸點不應發(fā)生長時間燃弧。第34頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月2、直流接觸器直流接觸器的結構和工作原理基本上與交流接觸器相同。在結構上也是由電磁機構、觸點系統(tǒng)和滅弧裝置等部分組成。由于直流電弧比交流電弧難以熄滅，直流接觸器常采用磁吹式滅弧裝置滅弧。第35頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3、接觸器的符號與型號說明圖形符號：圖1-2接觸器的圖形符號

a)線圈b)主觸點c)輔助觸點文字符號：KM第36頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月接觸器的型號說明第37頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月4、接觸器的選用交流接觸器的選用，應根據(jù)負荷的類型和工作參數(shù)合理選用。具體分為以下步驟：1）．選擇接觸器的類型2）．選擇接觸器的額定參數(shù)第38頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)繼電器用途：根據(jù)信號變化，接通或斷開電路構成：傳感器+輸出觸點繼電器分類：用途分：控制繼電器、保護繼電器、中間繼電器。原理分：電磁式、感應式、熱繼電器等輸入信號的性質分：電壓、電流、時間、溫度、速度、壓力等

動作時間分：瞬時繼電器、延時繼電器輸出形式分：有觸點、無觸點繼電器第39頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月繼電器和接觸器的異同繼電器和接觸器的結構和工作原理大致相同。主要區(qū)別在于：繼電器：用于控制電路，體積和觸點容量小，觸點數(shù)目多，只能通過小電流，沒有滅弧裝置，可在電量或非電量的作用下動作。接觸器：用于主電路、電流大，有滅弧裝置，一般只能在電壓作用下動作。第40頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月常見的繼電器1電壓、電流繼電器2中間繼電器3時間繼電器4熱繼電器5速度繼電器

6固態(tài)繼電器第41頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月1、電流、電壓繼電器1、定義：依據(jù)線圈的電流或電壓的變化而輸出觸點動作的控制電器。2、分類：過流（壓）：過流（壓）時觸點動作。欠流（壓）：欠流（壓）時觸點復位。3、符號：圖第42頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月電流、電壓繼電器電氣圖形及文字符號第43頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月2、中間繼電器用途（功能）：增加控制點數(shù)或信號放大。分類：交流、直流結構：電磁機構+觸頭系統(tǒng)符號第44頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月常用中間繼電器和小型繼電器JZ7系列中間繼電器第45頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3、時間繼電器定義：按時間原則工作的繼電器。用途：用于時間控制，又稱定時器。延時類型：通電延時型、斷電延時型。結構分類：空氣式、電子式、電動式等。

空氣式時間繼電器電子式時間繼電器電動式時間繼電器第46頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月空氣式時間繼電器構成：電磁機構+觸頭+汽缸（活塞）原理：利用空氣阻尼的原理工作。

圖a通電延時型、b斷電延時型主要參數(shù)：延時類型及觸點吸引線圈電壓延時范圍0.4~60S或0.4~180S電氣符號：圖特點：價低、延時范圍大、結構簡單，但準確度較低。第47頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月空氣式時間繼電器第48頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月通電延時的空氣式時間繼電器結構示意圖常開觸頭延時閉合常閉觸頭延時打開延時觸點順動觸點常開觸頭常閉觸頭線圈通電

銜鐵向下吸合連桿動作觸頭動作工作原理調節(jié)螺絲進氣孔托板線圈動鐵心恢復彈簧擋塊釋放彈簧活塞桿橡皮膜排氣孔第49頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月時間繼電器的電氣圖形及文字符號第50頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月電動式時間繼電器構成：同步機+減速器+執(zhí)行結構（觸頭）優(yōu)：延時時間長、精度高。缺：結構復雜、體積大。第51頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月電子式時間繼電器分類：晶體管式（阻容式）：利用充放電原理延時工作，小型繼電器觸點輸出。數(shù)字式：脈沖+計數(shù)+執(zhí)行機構。第52頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月4、熱繼電器具有過載保護特性的過電流繼電器。(長期過載、頻繁啟動、欠電壓、斷相運行均會引起過電流)用于：電動機或其他設備的過載保護和斷相保護。分類：雙金屬片式—常用、電子式結構：熱元件+觸頭+動作機構+整定裝置+復位裝置圖原理：由雙金屬片的變形，通過導板，分斷觸點。復位：故障排除后，手動復位整定：通常整定在電動機的額定電流上。符號：圖第53頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月熱繼電器結構原理圖第54頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月斷相保護第55頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月型號、圖形符號第56頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月熱繼電器接入電動機定子電路方式第57頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月5、速度繼電器用途：檢測轉速的過零點。多用于反接制動時，切除反相序電源。結構：轉子（磁極）+籠型空心繞組+觸頭圖原理：電磁感應與鼠籠式異步機相似。轉動時，籠型繞組感生電勢，形成電流后受力而擺動，擺錘撥動觸頭系統(tǒng)工作。停轉時（N=0），擺錘垂立，觸頭復位。符號：圖第58頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月速度繼電器結構速度繼電器結構原理圖1-電動機轉軸

2-永磁轉子3-定子4-繞組5-擺桿6、7-靜觸點8、9-動觸點8-簧片第59頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月速度繼電器圖文符號第60頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月6、固態(tài)繼電器構成：由電力開關器件組成，由輸入信號電壓，控制輸出電子器件導通。用途：為無觸點繼電器，無火花。廣泛應用在數(shù)字電路和計控系統(tǒng)。分類：交流輸出和直流輸出兩大類。（AC—SSR、DC—SSR）分別用來通斷交/直流負載。主要參數(shù)：輸入信號電壓范圍輸出額定電壓/電流耐壓強度第61頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)熔斷器熔斷器是最簡便且有效的短路保護電器。其中的熔片或熔絲俗稱保險絲，常為電阻率較高的易熔合金或用截面積很小的良導體制成。線路在正常工作時，熔斷器不應熔斷；而當線路發(fā)生短路或嚴重過載時，熔斷器應立即熔斷。

第62頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月熔斷器

1、構成：外殼+熔體（芯）。材料：低熔點、鋁錫合金、銅等金屬2、保護（熔斷）特性： 熔體電流超過IfN,熔斷。熔斷時間與熔體電流成反比。熔體電流小于等于IfN時，不會熔斷、可以長期工作。3、分類：插入式、螺旋式、管式（無填料封閉管式、填料封閉管式）、導軌式、速熔式。第63頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月符號FU熔斷器額定電流IF的選擇(1)電燈、電爐等電阻性負載IF>IL(3)頻繁起動的電機(2)單臺電機熔斷器第64頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)開關與斷路器開關是最普通、使用最早的電器。其作用是分合電路、開斷電流。常用的有刀開關、隔離開關、負荷開關、轉換開關(組合開關)、自動空氣開關(空氣斷路器)等。第65頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月1刀開關刀開關是手動電器中結構最簡單的一種，主要用作電源隔離開關，也可用來非頻繁地接通和分斷容量較小的低壓配電線路。接線時應將電源線接在上端，負載接在下端，這樣拉閘后刀片與電源隔離，可防止意外事故發(fā)生。第66頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月常用刀開關的外形a）HD系列刀開關；b)HS系列刀開關第67頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月單極Q雙極Q三極Q刀開關符號QS組合開關符號QSFU閘刀開關圖形符號圖文符號第68頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月2低壓斷路器低壓斷路器也稱為自動空氣開關，可用來接通和分斷負載電路，也可用來控制不頻繁起動的電動機。它的功能相當于閘刀開關、過電流繼電器、失壓繼電器、熱繼電器及漏電保護器等電器部分或全部的功能總和，是低壓配電網(wǎng)中一種重要的保護電器。低壓斷路器具有多種保護功能(過載、短路、欠電壓保護等)、動作值可調，有分斷能力高、操作方便、安全等優(yōu)點，所以目前被廣泛應用。第69頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月可實現(xiàn)短路、過載、失壓保護。鎖鉤主觸點手動閉合過流脫扣器欠壓脫扣器銜鐵釋放自動空氣斷路器原理圖連桿裝置釋放彈簧自動空氣斷路器原理圖第70頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月自動空氣斷路器欠壓過流脫扣器F主觸點釋放拉簧脫扣連桿鎖鉤連桿第71頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月低壓斷路器的選用原則1）根據(jù)線路對保護的要求確定斷路器的類型和保護形式確定選用框架式、裝置式或限流式等。2）斷路器的額定電壓UN應等于或大于被保護線路的額定電壓。3）斷路器欠壓脫扣器額定電壓應等于被保護線路的額定電壓。4）斷路器的額定電流及過流脫扣器的額定電流應大于或等于被保護線路的計算電流。5）斷路器的極限分斷能力應大于線路的最大短路電流的有效值。6）配電線路中的上、下級斷路器的保護特性應協(xié)調配合，下級的保護特性應位于上級保護特性的下方且不相交。7）斷路器的長延時脫扣電流應小于導線允許的持續(xù)電流。第72頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)主令電器控制系統(tǒng)中，主令電器是一種專門發(fā)布命令、直接或通過電磁式電器間接作用于控制電路的電器。常用來控制電力拖動系統(tǒng)中電動機的起動、停車、調速及制動等。常用的主令電器有：控制按鈕、行程開關、接近開關，萬能轉換開關、主令控制器及其它主令電器如腳踏開關、倒順開關、緊急開關、鈕子開關等。本節(jié)僅介紹幾種常用的主令電器。第73頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月1控制按鈕控制按鈕是一種結構簡單、使用廣泛的手動主令電器，它可以與接觸器或繼電器配合，對電動機實現(xiàn)遠距離的自動控制，用于實現(xiàn)控制線路的電氣聯(lián)鎖。第74頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月按鈕開關結構示意圖及圖文符號第75頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月復位彈簧支柱連桿常閉靜觸頭橋式靜觸頭常開靜觸頭外殼4SBSBSB結構符號名稱常閉按鈕(停止按鈕)常開按鈕(起動按鈕)復合按鈕1234123按鈕帽第76頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月(b)結構按鈕的外形圖和結構如圖所示。按鈕開關的外形和符號(a)外形圖常閉觸點常開觸點按鈕(手動切換電器)第77頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月2行