電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù) （FX3U） 第4版 課件 第一章 常用低壓電器

第一章常用低壓電器

第一節(jié)低壓電器的基本知識(shí)第二節(jié)開關(guān)電器第三節(jié)接觸器第四節(jié)繼電器第五節(jié)熔斷器第六節(jié)主令電器本章小結(jié)第一節(jié)低壓電器的基本知識(shí)

低壓電器是指用于交流1200V及以下、直流電壓1500V及以下配電和控制系統(tǒng)中從變壓器至負(fù)載之間的電器設(shè)備，它對(duì)電能的輸送、分配與使用起接通、分?jǐn)唷⒈Ｗo(hù)、控制、調(diào)節(jié)、檢測(cè)及顯示等作用。第一節(jié)低壓電器的基本知識(shí)一、低壓電器的分類按電器的動(dòng)作性質(zhì)分：手動(dòng)電器和自動(dòng)電器按電器的性能和用途分：控制電器和保護(hù)電器按有無(wú)觸點(diǎn)分：有觸點(diǎn)電器和無(wú)觸點(diǎn)電器按工作原理分：電磁式電器和非電量控制電器。二、電磁式電器1.電磁機(jī)構(gòu)——將電磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作。

組成

原理：線圈通入電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，經(jīng)鐵芯、銜鐵和氣隙形成回路，產(chǎn)生電磁力，將銜鐵吸向鐵芯。

鐵芯銜鐵線圈第一節(jié)低壓電器的基本知識(shí)交流：硅鋼片疊加直流：整塊鑄鐵或鑄鋼直動(dòng)式轉(zhuǎn)動(dòng)式電壓線圈：并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)。電流線圈：串聯(lián)在電路中，匝數(shù)少、導(dǎo)線粗。交流線圈：短而粗，有骨架。直流線圈：細(xì)而長(zhǎng)，無(wú)骨架。二、電磁式電器第一節(jié)低壓電器的基本知識(shí)

電磁結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式a)、d)甲殼螺管型鐵心c)、f)、g)轉(zhuǎn)動(dòng)拍合式鐵心b)、e)雙E型直動(dòng)式鐵心二、電磁式電器2.短路環(huán)——減小銜鐵吸合時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音。第一節(jié)低壓電器的基本知識(shí)二、電磁式電器3.觸頭系統(tǒng)——通過(guò)觸頭的開合控制電路通、斷。

類型

材料：一般采用銅材料制成；對(duì)于小容量電器常用銀質(zhì)材料制成橋式觸頭指形觸頭第一節(jié)低壓電器的基本知識(shí)二、電磁式電器3.滅弧系統(tǒng)

電?。洪_關(guān)電器切斷電流電路時(shí)，觸頭間電壓大于

10V，電流超過(guò)80mA時(shí)，觸頭間會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色的光柱，即電弧。

電弧的危害：

延長(zhǎng)了切斷故障的時(shí)間；

高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞；

形成飛弧造成電源短路事故。

滅弧措施：吹弧、拉弧、長(zhǎng)弧割短弧、多斷口滅弧、利用介質(zhì)滅弧、改善觸頭表面材料。第一節(jié)低壓電器的基本知識(shí)第二節(jié)開關(guān)電器一、刀開關(guān)

作用：隔離電源，不頻繁通斷電路

分類：

按刀的級(jí)數(shù)分:單極、雙極和三極

按滅弧裝置分：帶滅弧裝置和不帶滅弧裝置

按刀的轉(zhuǎn)換方向分為：?jiǎn)螖S和雙擲

按接線方式分為：板前接線和板后接線

按操作方式分為：手柄操作和遠(yuǎn)距離聯(lián)桿操作

按有無(wú)熔斷器分：帶熔斷器和不帶熔斷器一、刀開關(guān)1.開啟式負(fù)荷開關(guān)（膠蓋式閘刀開關(guān)）

作用：不頻繁地手動(dòng)接通、斷開電路和隔離電源用。

外形和符號(hào)：QS第二節(jié)開關(guān)電器不帶熔斷器的刀開關(guān)帶熔斷器的刀開關(guān)帶熔斷器式刀開關(guān)用作電源開關(guān)、隔離開關(guān)和應(yīng)急開關(guān)，并作電路保護(hù)用。由刀開關(guān)和熔斷器組合成。瓷底板上裝有進(jìn)線座、靜觸頭、熔絲、出線座及刀片式動(dòng)觸頭，工作部分用膠木蓋罩住，以防電弧灼傷人手。

結(jié)構(gòu)：?jiǎn)蜗嚯p極和三相三極兩種選用原則：1）結(jié)構(gòu)選擇①根據(jù)刀開關(guān)的作用和在配電裝置中的安裝、操作方式來(lái)選擇它。若用于分?jǐn)嘭?fù)載，要選帶有滅弧裝置的刀開關(guān)。若只用于隔離電源，可選無(wú)滅弧裝置的刀開關(guān)②根據(jù)是正面操作還是側(cè)面操作，是直接操作還是杠桿操作，是板前接線還是板后接線選擇。2）型號(hào)選擇：①根據(jù)使用場(chǎng)合，選擇刀開關(guān)的類型、極數(shù)及操作方式。②刀開關(guān)額定電壓應(yīng)大于或等于線路電壓。③刀開關(guān)額定電流應(yīng)等于或大于線路的額定電流。對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載，開啟式刀開關(guān)額定電流可取電動(dòng)機(jī)額定電流的3倍；封閉式刀開關(guān)額定電流可取電動(dòng)機(jī)額定電流的1.5倍。安裝：?jiǎn)蜗嚯p極和三相三極兩種1）安裝方向：絕緣底板應(yīng)垂直于地面安裝，刀開關(guān)也應(yīng)垂直安裝，最大傾斜度不要超過(guò)45。，刀開關(guān)合閘位置在上方，并使動(dòng)觸點(diǎn)在靜觸點(diǎn)下方。不允許橫裝或倒裝，更不允許將開關(guān)放在地上使用。2）接線方式：進(jìn)、出線不能接反。接線時(shí)，應(yīng)把電源進(jìn)線接在開關(guān)上方的進(jìn)線座端頭上，用電設(shè)備的引線接到下方的出線座上，保證更換熔絲時(shí)的安全。接線時(shí)應(yīng)把螺釘擰緊，如接線端孔眼較大，而導(dǎo)線較細(xì)，可把線頭的塞入部分彎成雙根，用鉗子夾攏后塞人孔內(nèi)再擰緊螺釘。如連接處松動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生高溫而過(guò)熱。3）接觸面：安裝后應(yīng)檢查刀片和夾座是否成直線接觸，若刀片和夾座歪扭或夾座壓力不足，應(yīng)及時(shí)修復(fù)。刀片與固定觸點(diǎn)間的接觸應(yīng)牢靠，大電流觸點(diǎn)或刀片可適量加一些潤(rùn)滑油（脂）。雙投刀開關(guān)在分閘位置時(shí)，刀片應(yīng)可靠地固定。4）操作動(dòng)作：有消弧觸點(diǎn)的刀開關(guān)，各相的分閘動(dòng)作要一致。5）熔絲更換：在刀閘斷開的情況才能更換熔絲。熔絲只能用原熔絲規(guī)格相同的，嚴(yán)禁用鋁絲、銅絲代替。分閘狀態(tài)合閘狀態(tài)接線示意圖檢測(cè)：進(jìn)線端電壓值出線端電壓值1）刀開關(guān)裝配后，用手輕輕晃動(dòng)刀開關(guān)，檢查是否有安裝不牢固，有松動(dòng)現(xiàn)象；2）用手輕輕拉動(dòng)電源出線，檢查接線端子是否連接完好，是否有脫落現(xiàn)象；3）如果上述現(xiàn)象沒(méi)有，如安裝有熔絲，用萬(wàn)用表電阻檔或通斷檔檢查熔絲是否有熔斷現(xiàn)象；4）通電測(cè)試。合上電源開關(guān)前，用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)試刀開關(guān)進(jìn)線端的電壓，紀(jì)律當(dāng)前電壓值；如果是單相為220V，三相為380V；5）合上刀開關(guān)手柄，保持刀開關(guān)為接通狀態(tài)，測(cè)試出線端電壓值，應(yīng)和進(jìn)線端的電壓值一致；6）如果電壓值不一致，可能有接觸不良，或漏接顯現(xiàn)，斷電后再排查。2.封閉式負(fù)荷開關(guān)（鐵殼開關(guān)）

作用：手動(dòng)通斷電路及短路保護(hù)。第二節(jié)開關(guān)電器二、組合開關(guān)（轉(zhuǎn)換開關(guān)）第二節(jié)開關(guān)電器

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，安裝面積小，操作方便。

用途：電源的引入開關(guān)；通斷小電流電路；控制５ＫＷ以下電動(dòng)機(jī)。靜觸頭一端固定在膠木盒內(nèi)，另一端伸出盒外，與電源或負(fù)載相連。動(dòng)觸片套在絕緣方桿上，絕緣方軸每次作90°正或反方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)靜觸頭通。結(jié)構(gòu)：a)外形b)結(jié)構(gòu)c)符號(hào)三、低壓斷路器第二節(jié)開關(guān)電器

功能：不頻繁通斷電路，并能在電路過(guò)載、短路及失壓時(shí)自動(dòng)分?jǐn)嚯娐贰?/p>

特點(diǎn)：操作安全，分?jǐn)嗄芰^高。

分類：框架式（萬(wàn)能式）和塑殼式（裝置式）

結(jié)構(gòu)：觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、脫扣機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。萬(wàn)能式低壓斷路器結(jié)構(gòu)圖塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過(guò)電流脫扣器

4．分勵(lì)脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器

7．按鈕符號(hào)塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過(guò)電流脫扣器4．分勵(lì)脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕線路短路或嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過(guò)電流脫扣器4．分勵(lì)脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕遠(yuǎn)距離跳閘，對(duì)電路不起保護(hù)作用塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過(guò)電流脫扣器4．分勵(lì)脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕線路過(guò)載保護(hù)塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過(guò)電流脫扣器4．分勵(lì)脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器

7．按鈕電動(dòng)機(jī)的失壓保護(hù)選用原則：①斷路器的額定電壓和額定電流應(yīng)不小于電路的正常工作電壓和工作電流。②熱脫扣器的整定電流應(yīng)與所控制的電動(dòng)機(jī)的額定電流或負(fù)載額定電流一致。③電磁脫扣器瞬時(shí)脫扣整定電流應(yīng)大于負(fù)載電路正常工作時(shí)的尖峰電流，對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載來(lái)說(shuō)，DZ型自動(dòng)開關(guān)應(yīng)按下式計(jì)算：

IZ≥KIq

（1.1）式中Ｋ為安全系數(shù)，可取1.5～1.7，Ｉq為電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流。第三節(jié)接觸器功能：遠(yuǎn)距離頻繁接通或斷開交直流主電路和大容量控制電路。特點(diǎn)：操作方便、動(dòng)作迅速、操作頻率高、滅弧性能好遠(yuǎn)距離操作和自動(dòng)控制分類：交流接觸器直流接觸器觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭

常開觸頭（動(dòng)合觸頭）常閉觸頭（動(dòng)斷觸頭）電磁系統(tǒng)：動(dòng)、靜鐵芯，吸引線圈和反作用彈簧滅弧系統(tǒng)：滅弧罩及滅弧柵片滅弧第三節(jié)接觸器1．結(jié)構(gòu)

一、交流接觸器

交流接觸器結(jié)構(gòu)圖主觸頭常閉輔助觸頭常開輔助觸頭靜鐵心動(dòng)鐵心吸引線圈滅弧裝置2．工作原理

線圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；線圈電壓消失，觸頭恢復(fù)常態(tài)。為防止鐵心振動(dòng)，需加短路環(huán)。用途：遠(yuǎn)距離通斷直流電路或控制直流電動(dòng)機(jī)的頻繁起停。結(jié)構(gòu)：電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置。工作原理：與交流接觸器基本相同。二、直流接觸器

常閉輔助觸點(diǎn)線圈主觸點(diǎn)KM常開輔助觸點(diǎn)三、接觸器的符號(hào)

額定電壓

交流接觸器：127、220、380、500V直流接觸器：110、220、440V交流接觸器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A

直流接觸器：40、80、100、150、250、400、600A額定電流

吸引線圈額定電壓交流接觸器：36、110（127）、220、380V直流接觸器：24、48、220、440V四、接觸器的主要技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類選擇接觸器的類型；接觸器的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的額定電壓；吸引線圈的額定電壓應(yīng)與所接控制電路的額定電壓等級(jí)一致；額定電流應(yīng)大于或等于被控主回路的額定電流。五、接觸器的選用原則

六、接觸器的安裝與使用接觸器應(yīng)垂直安裝在開關(guān)板上，安裝地點(diǎn)避免劇烈振動(dòng)，以免造成誤動(dòng)作。接觸器還可作為失壓保護(hù)，其吸引線圈在額定電壓的85～105％范圍內(nèi)保證電磁鐵的吸合，當(dāng)電壓降至額定電壓的50％以下時(shí)，銜鐵吸力不足，自動(dòng)釋放而斷開電源，以防電動(dòng)機(jī)過(guò)載。帶滅弧罩的接觸器不允許不帶滅弧罩使用，以防短路事故。陶土滅弧罩質(zhì)脆易碎，應(yīng)避免碰撞，若有碎裂，應(yīng)及時(shí)更換。七、接觸器的接線與校驗(yàn)接觸器實(shí)物接線圖接觸器主觸點(diǎn)接線原理圖

接觸器線圈接線原理圖線路接好后，選擇電流表、電壓表量程并調(diào)零，將調(diào)壓變壓器輸出置于零位。合上QS1和QS2，均勻調(diào)節(jié)調(diào)壓變壓器，使電壓上升到接觸器鐵心吸合為止，此時(shí)電壓表的指示值即為接觸器的動(dòng)作電壓值（小于或等于85％吸引線圈的額定電壓）。保持吸合電源值，分、合開關(guān)QS2做兩次沖擊合閘試驗(yàn)，以校驗(yàn)動(dòng)作的可靠性。均勻地降低調(diào)壓變壓器的輸出電壓直至銜鐵分離，此時(shí)電壓表的指示值即為接觸器的釋放電壓（應(yīng)大于50％吸引線圈的額定電壓）。將調(diào)壓變壓器的輸出電壓調(diào)至接觸器線圈的額定電壓，觀察銜鐵有無(wú)振動(dòng)和噪聲，從指示燈的明暗可判斷主觸頭的接觸情況。作用：控制、放大、聯(lián)鎖、保護(hù)和調(diào)節(jié)分類：按用途分：控制和保護(hù)繼電器按動(dòng)作原理分：電磁式、感應(yīng)式、電動(dòng)式、電子式、機(jī)械式按輸入量分：電流、電壓、時(shí)間、速度、壓力按動(dòng)作時(shí)間分：瞬時(shí)、延時(shí)繼電器特點(diǎn)：額定電流不大于5A第四節(jié)

繼電器一、電流繼電器特點(diǎn)：線圈串接于電路中，導(dǎo)線粗、匝數(shù)少、阻抗小。分類：過(guò)電流繼電器、欠電流繼電器過(guò)流電流繼電器欠流電流繼電器第四節(jié)

繼電器欠電流繼電器KAI<KAKA過(guò)電流繼電器>IKAKAKA一、電流繼電器第四節(jié)

繼電器動(dòng)作電流Ｉq：使電流繼電器開始動(dòng)作所需的電流值；返回電流Ｉf：電流繼電器動(dòng)作后返回原狀態(tài)時(shí)的電流值；返回系數(shù)Ｋf：返回值與動(dòng)作值之比，Ｋf＝Ｉf/Ｉq。電流繼電器主要技術(shù)指標(biāo)：特點(diǎn)：線圈并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)分類：過(guò)電壓繼電器和欠電壓繼電器結(jié)構(gòu)原理：與電流繼電器類似欠電壓繼電器KAU<KAKA過(guò)電壓繼電器>UKAKAKA二、電壓繼電器第四節(jié)

繼電器

中間繼電器實(shí)質(zhì)上是一種電壓繼電器，結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器相同。但它的觸點(diǎn)數(shù)量較多，在電路中主要是擴(kuò)展觸點(diǎn)的數(shù)量。另外其觸頭的額定電流較大。

三、中間繼電器第四節(jié)

繼電器作用：電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)型式：雙金屬片式熱敏電阻式易熔合金式結(jié)構(gòu)：由發(fā)熱元件、雙金屬片和觸頭及動(dòng)作機(jī)構(gòu)等部分組成。利用雙金屬片受熱彎曲去推動(dòng)杠桿使觸頭動(dòng)作利用電阻值隨溫度變化而變化的特性制成利用過(guò)載電流發(fā)熱使易熔合金熔化而使繼電器動(dòng)作四、熱繼電器第四節(jié)

繼電器四、熱繼電器第四節(jié)

繼電器a）

外形

b）結(jié)構(gòu)圖

1-電流整定裝置2-主電路接線柱3-復(fù)位按鈕

4-常閉觸頭5-動(dòng)作機(jī)構(gòu)6-熱元件31-常閉觸頭接線柱32-公共動(dòng)觸頭接線柱33-常開觸頭接線柱

雙金屬片式熱繼電器1-1.接線端子2-主雙金屬片3-熱元件4-推動(dòng)導(dǎo)板5-補(bǔ)償雙金屬片

6-常閉觸頭7-常開觸頭8-復(fù)位調(diào)節(jié)螺釘9-動(dòng)觸頭

110-復(fù)位按鈕11-偏心輪12-支撐件13-彈簧

四、熱繼電器第四節(jié)

繼電器雙金屬片式熱繼電器原理圖與符號(hào)四、熱繼電器第四節(jié)

繼電器熱繼電器的使用與選擇使用：作為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)，注意與熔斷器的配合。選擇：ＩeR≥Ｉed

ＩeR：熱繼電器熱元件的額定電流；Ｉed：電動(dòng)機(jī)的額定電流。作用：按整定時(shí)間長(zhǎng)短通斷電路分類：按構(gòu)成原理分：電磁式電動(dòng)式空氣阻尼式晶體管式數(shù)字式按延時(shí)方式分：通電延時(shí)型斷電延時(shí)型

四、時(shí)間繼電器(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(a)線圈一般符號(hào)(b)通電延時(shí)線圈(c)斷電延時(shí)線圈(d)通電延時(shí)閉合動(dòng)合（常開）觸點(diǎn)(e)通電延時(shí)斷開動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)（f）斷電延時(shí)斷開動(dòng)合（常開）觸點(diǎn)（g）斷電延時(shí)閉合動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)（h）瞬動(dòng)觸點(diǎn)四、時(shí)間繼電器符號(hào)四、時(shí)間繼電器四、時(shí)間繼電器作用：根據(jù)速度的大小通斷電路結(jié)構(gòu)：定子、轉(zhuǎn)子和觸頭原理：與異步電動(dòng)機(jī)類似參數(shù)：動(dòng)作轉(zhuǎn)速：>120rpm

復(fù)位轉(zhuǎn)速：<100rpm五、速度繼電器定子---由硅鋼片迭成籠型空心圓環(huán)套在轉(zhuǎn)子上，裝有鼠籠型短路繞組。符號(hào)五、速度繼電器轉(zhuǎn)子---圓柱形永久磁鐵，與電動(dòng)機(jī)同軸連接。五、速度繼電器壓力繼電器光電繼電器溫度繼電器六、其它繼電器作用：短路和嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)應(yīng)用：串接于被保護(hù)電路的首端優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，價(jià)格便宜，體小量輕分類：

第五節(jié)熔斷器瓷插式RC螺旋式RL有填料式RT無(wú)填料密封式RM快速熔斷器RS自恢復(fù)熔斷器瓷插式熔斷器第五節(jié)熔斷器螺旋式熔斷器有填料式熔斷器無(wú)填料封閉式熔斷器快速熔斷器自回復(fù)熔斷器結(jié)構(gòu)：

第五節(jié)熔斷器特性：反時(shí)限保護(hù)特性

技術(shù)參數(shù)：

第五節(jié)熔斷器（1）額定電壓：指保證熔斷器長(zhǎng)期正常工作的電壓。

熔斷器的額定電壓不能小于電網(wǎng)的額定電壓。（2）額定電流：指保證熔斷器能長(zhǎng)期工作，各部件溫升不超過(guò)允許值時(shí)所允許通過(guò)的最大電流。熔斷器的額定電流和熔體的額定電流是兩個(gè)不同的參數(shù)。熔斷器的額定電流不能小于熔體的額定電流。熔斷器的額定電流是指載流部分和接觸部分所允許長(zhǎng)期工作的電流；熔體的額定電流是指長(zhǎng)期通過(guò)熔體而熔體不會(huì)熔斷的最大電流。在同一個(gè)熔斷器內(nèi)，可裝入不同額定電流的熔體，但熔體的額定電流不能超過(guò)熔斷器的額定電流。例如，RL1－60型螺旋式熔斷器，額定電流為60A，額定電壓500V，則15、20、30、35、60A的熔體都可裝入此熔斷器使用。（3）極限分?jǐn)嗄芰Γ褐溉蹟嗥髟陬~定電壓下所能斷開的最大短路電流。它代表熔斷器的滅弧能力，而與熔體的額定電流大小無(wú)關(guān)。熔斷器的選擇：

第五節(jié)熔斷器(1)在無(wú)沖擊電流（啟動(dòng)電流）的電路中，熔體的額定電流等于或稍大于線路正常工作電流，即Ｉｕｅ≥Ｉｆｚ。(2)對(duì)于有沖擊電流的電路，如電動(dòng)機(jī)電路，為了保證電動(dòng)機(jī)即能啟動(dòng)又能發(fā)揮熔體的保護(hù)作用，熔體的額定電流可按下式計(jì)算：

Iue≥（1.5～2.5）Ｉ