電氣控制系統(tǒng)常用器.ppt

1、2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,1,第1章 電氣控制系統(tǒng)常用器件,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,2,主要內(nèi)容,電器的基本知識(shí) 接觸器 繼電器 開關(guān)電器 熔斷器 主令電器 信號(hào)電器 常用執(zhí)行器件 常用檢測(cè)儀表 常用安裝附件,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,3,電器的定義和分類 定義 電器就是根據(jù)外界施加的信號(hào)和要求，能手動(dòng)或自動(dòng)地?cái)嚅_或接通電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電或非電對(duì)象的切換、控制、檢測(cè)、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。

2、 如接觸器、各類電磁式繼電器等。 非電量控制電器是靠外力或某種非電物理量的變化而動(dòng)作的電器，如行程開關(guān)、速度繼電器等。,1.1 電器的基礎(chǔ)知識(shí),2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,4,1.1 電器的基礎(chǔ)知識(shí),2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,5,1.1 電器的基礎(chǔ)知識(shí),2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,6,1.1 電器的基礎(chǔ)知識(shí),低壓電器的其它分類 1、按用途和控制對(duì)象分：配電電器和控制電器。 （1）用于低壓電力網(wǎng)的配電電器。包括刀開關(guān)、空氣斷路器和隔離開關(guān)等。對(duì)配電電器的主要技術(shù)要求是斷流能力強(qiáng)，限流效果好，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作準(zhǔn)確，工作可靠，有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)

3、定性。 （2）用于電力拖動(dòng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制電器。包括：接觸器、啟動(dòng)器和各種繼電器等。對(duì)控制電器的主要技術(shù)要求是操作頻率高，壽命長(zhǎng)，有相應(yīng)的轉(zhuǎn)換能力。,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,7,1.1 電器的基礎(chǔ)知識(shí),2、按操作方式分：自動(dòng)電器和手動(dòng)電器。 （1）自動(dòng)電器：通過電磁（或壓縮空氣）做功來完成接通、分?jǐn)唷?dòng)、反向和停止等動(dòng)作的電器稱為自動(dòng)電器。常用的自動(dòng)電器有接觸器、繼電器等。 （2）手動(dòng)電器：通過人力做功來完成接通、分?jǐn)?、啟?dòng)、反向和停止等動(dòng)作的電器稱為手動(dòng)電器。常用的手動(dòng)電器有刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)和主令電器（按鈕、行程開關(guān)、主令開關(guān)）等。 （還有低壓保護(hù)電器：熔斷器、熱/電

4、壓/電流繼電器； 低壓執(zhí)行電器：電磁鐵、電磁離合器） 3、按工作原理分：電磁式電器和非電量控制電器。 （1）電磁式電器：是依據(jù)電磁感應(yīng)原理來工作的電器，如接觸器、各類電磁式繼電器等。 （2）非電量控制電器：是靠外力或某種非電物理量的變化而動(dòng)作的電器，如行程開關(guān)、速度繼電器等。,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,8,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(gè)主要部分組成： 觸頭(執(zhí)行部分)、滅弧裝置和電磁機(jī)構(gòu)（檢測(cè)部分）。,1.1 電器的基礎(chǔ)知識(shí),2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,9,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

5、 電器的基礎(chǔ)知識(shí),2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,10,1.1 電器的基礎(chǔ)知識(shí), 觸頭是電器的執(zhí)行部分，起接通和分?jǐn)嚯娐返淖饔谩Ｓ|頭通常用銅制成。由于銅制成的觸頭表面易產(chǎn)生氧化膜，使觸頭的接觸電阻增大，從而使觸頭的損耗也增大，因此，有些采用銀制材料，以減小接觸電阻。觸頭的接觸形式主要有點(diǎn)、線和面接觸三種形式，點(diǎn)接觸電流小、線接觸次之、面接觸電流最大。 常用的繼電器和接觸器中，觸頭多采用單斷點(diǎn)指形觸頭和雙斷點(diǎn)橋式觸頭 （1）橋式觸頭：用于大容量電器中，觸頭開距小，結(jié)構(gòu)緊湊，沖擊小、通過電流大。 （2）指形觸頭：有利于去掉氧化膜。（detail see p6）,2020/8/24,中國(guó)礦

6、業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,11,電磁式低壓電器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 觸頭電弧產(chǎn)生的危害 在大氣中分?jǐn)嚯娐窌r(shí)，由于電場(chǎng)的存在，觸頭表面的大量電子溢出在高熱和強(qiáng)電場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生電弧。電弧一經(jīng)產(chǎn)生，就會(huì)產(chǎn)生大量熱能。電弧的存在既燒蝕了觸頭的金屬表面，降低了電器的使用壽命，又延長(zhǎng)了電路的分?jǐn)鄷r(shí)間，所以必須迅速把電弧熄滅。 滅弧： 把電弧拉長(zhǎng)，把電弧變短，冷卻滅弧。為使電弧熄滅，可采用將電弧拉長(zhǎng)、使弧柱冷卻、把電弧分成若干短弧等方法。滅弧裝置就是基于這些原理來設(shè)計(jì)的。 電動(dòng)力滅弧 根據(jù)左手定則，電弧電流要受到一個(gè)指向外側(cè)的電動(dòng)力F的作用，使電弧向外運(yùn)動(dòng)并拉長(zhǎng)，同時(shí)也使電弧溫度降低，有助于熄滅電弧。（stop1）,

7、1.1 電器的基礎(chǔ)知識(shí),2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,12,圖1-5 雙斷點(diǎn)觸頭的電動(dòng)力滅弧,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,13,1.1 電器的基礎(chǔ)知識(shí),這種滅弧方法簡(jiǎn)單，無(wú)需專門的滅弧裝置，一般用于接觸器等交流小容量電器。 2、磁吹滅弧 磁吹滅弧的原理如圖1-6所示。在觸頭電路中串入一個(gè)磁吹線圈，該線圈產(chǎn)生的磁通經(jīng)過導(dǎo)磁夾板引向觸頭周圍。在弧柱下方，兩個(gè)磁通是相加的，而在弧柱上方是彼此相減的，因此，在下強(qiáng)上弱的磁場(chǎng)作用下，電弧被拉長(zhǎng)并吹入滅弧罩中。引弧角與靜觸頭相連接，其作用是引導(dǎo)電弧向上運(yùn)動(dòng)，將熱量傳遞給罩壁，使電弧冷卻熄滅。 這種滅弧裝置是利用電弧電流本身滅弧的，

8、因而電弧電流越大，吹弧能力也越強(qiáng)。它廣泛應(yīng)用于直流接觸器中。,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,14,圖1-6磁吹滅弧示意圖,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,15,1.1 電器的基礎(chǔ)知識(shí),3、金屬柵片滅弧 圖1-7所示為金屬柵片滅弧裝置示意圖。滅弧柵是由多片鍍銅薄鋼片（稱為柵片）組成的，它們安放在電器觸頭上方的滅弧柵內(nèi)，彼此之間絕緣。當(dāng)電器的觸頭分離時(shí)，所產(chǎn)生的電弧在吹磁電動(dòng)力作用下被推向滅弧柵內(nèi)。當(dāng)電弧進(jìn)入柵片后被分割成一段段串聯(lián)的短弧，而柵片就是這些短弧的電極。每?jī)善瑴缁牌g都有150250V的絕緣強(qiáng)度，使整個(gè)滅弧柵的絕緣強(qiáng)度大大加強(qiáng)，以致外加電壓無(wú)法維持，電弧迅速熄

9、滅。除此之外，柵片還能吸收電弧熱量，使電弧冷卻。基于上述原因，電弧進(jìn)入柵片后就會(huì)很快熄滅。由于柵片滅弧裝置的滅弧效果在交流時(shí)要比直流時(shí)強(qiáng)得多，因此在交流電器中常采用柵片滅弧。,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,16,圖1-7金屬柵片滅弧示意圖,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,17,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(cè)部件，線圈通電后激勵(lì)磁場(chǎng)，銜鐵在磁場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)，它的作用是將電磁能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能量，帶動(dòng)觸頭動(dòng)作使之閉合或斷開，從而實(shí)現(xiàn)電路的接通或分?jǐn)啵ǔｉ_觸頭：動(dòng)合；常閉觸頭：動(dòng)斷） 。 結(jié)構(gòu)：,1.1 電器的基礎(chǔ)知識(shí),1,1.銜

10、鐵 2.鐵芯 3.線圈,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,18,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，反力主要由彈簧提供，與彈性位移成正比。 交流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性：F與氣隙無(wú)關(guān) 直流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性：F與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(shí),2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,19,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（見p8-11,自學(xué)） 吸力特性和反力特性,1.1

11、電器的基礎(chǔ)知識(shí), 常用低壓電器,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,20,1.1 電器的基礎(chǔ)知識(shí),說明： 按吸引線圈所通電流性質(zhì)的不同，電磁鐵可分為直流電磁鐵和交流電磁鐵。 直流電磁鐵由于通入的是直流電，其鐵心不發(fā)熱，只有線圈發(fā)熱，因此，線圈與鐵心接觸有利于散熱。 交流電磁鐵由于通入的是交流電，鐵心中存在磁滯損耗和渦流損耗，這樣會(huì)使線圈和鐵心都發(fā)熱。,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,21,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(dòng)的產(chǎn)生：對(duì)于單相交流電磁機(jī)構(gòu)，電磁吸力是一個(gè)兩倍于電源頻率的周期變量。在交流磁通過零時(shí)電磁吸力也為零，則銜鐵在反

12、力作用下被拉開，但隨后電磁力又會(huì)增大，銜鐵又會(huì)被拉回，周而復(fù)始，從而在成振動(dòng)，產(chǎn)生噪聲。 解決辦法：加短路環(huán),1.1 電器的基礎(chǔ)知識(shí),2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,22,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(shí),在鐵芯端面開一小槽，在槽內(nèi)嵌入銅質(zhì)短路環(huán)，這樣端面磁通被分為大小基本接近、相位相差90的兩相磁通。因?yàn)閮上啻磐ú粫?huì)同時(shí)過零，且合成后的磁通相對(duì)比較平坦，故而產(chǎn)生的電磁力始終大于反力，使鐵心牢牢吸合，消除了出點(diǎn)振動(dòng)和噪聲。一般短路環(huán)包圍2/3的鐵芯端面。,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,

13、23,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(shí),X1釋放，x2吸合,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,24,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(shí)質(zhì),1.1 電器的基礎(chǔ)知識(shí),2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,25,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?dòng)機(jī)主電路或其他負(fù)載電路的自動(dòng)控制電器。 用途 控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)和調(diào)速等 。 控制電動(dòng)機(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,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信

14、電學(xué)院,26,1.2 電磁式接觸器,電磁式接觸器是一種應(yīng)用廣泛的開關(guān)電器。它主要用于頻繁接通或分?jǐn)嘟?、直流主電路和大容量的控制電路。它可遠(yuǎn)距離操作，配合繼電器實(shí)現(xiàn)定時(shí)操作，聯(lián)鎖控制及各種定量控制和失壓保護(hù)，被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中。其主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可用于控制其他電力負(fù)載，如電熱器、電焊機(jī)、電容器組等。 接觸器按流過接觸器主觸頭的電流的性質(zhì)分為直流接觸器和交流接觸器。按主觸點(diǎn)的極數(shù)可分為單極、雙極、三極、四極、五極等幾種，單極、雙極多為直流接觸器。 電磁式交流接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理 1、結(jié)構(gòu) 如圖1-18所示，接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)（圖中未畫出）及其他部分組成。,2

15、020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,27,圖1-18 接觸器結(jié)構(gòu)示意圖,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,28,接觸器工作原理,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,29,1.2 電磁式接觸器, 電磁系統(tǒng)：包括電磁線圈、鐵心和銜鐵，是接觸器的重要組成部分，依靠它帶動(dòng)觸點(diǎn)的閉合與斷開。 觸頭系統(tǒng)：觸頭系統(tǒng)是接觸器的執(zhí)行部分，它包括主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)。 滅弧系統(tǒng)：滅弧裝置用來保證在觸點(diǎn)斷開電路時(shí)，產(chǎn)生的電弧能可靠地熄滅，減少電弧對(duì)觸點(diǎn)的損傷。 其他部分：包括絕緣外殼、彈簧、短路環(huán)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。 2、工作原理 交流接觸器 如圖1-18所示，當(dāng)接觸器線圈通電后，線圈電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使鐵心產(chǎn)

16、生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作：常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵在自重和釋放彈簧的作用下，使觸點(diǎn)復(fù)原：常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合。接觸器的觸點(diǎn)數(shù)目應(yīng)能滿足控制線路的要求。,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,30,1.2 電磁式接觸器,直流接觸器 直流接觸器的結(jié)構(gòu)與工作原理基本上與交流接觸器相同，即由線圈、鐵心、銜鐵、觸頭、滅弧裝置組成。所不同的是除觸頭電流和線圈電壓為直流外，其觸頭大都采用滾動(dòng)接觸的指形觸頭。鐵心由整塊鋼或鑄鐵制成，線圈則制成長(zhǎng)而薄的圓筒形。為保證銜鐵可靠地釋放，常在鐵心與銜鐵之間墊有非磁性墊片。 由于直流電弧不象交流電弧那

17、樣有自然過零點(diǎn)，更難熄滅，因此，直流接觸器常用磁吹式滅弧裝置。 3 接觸器的主要技術(shù)參數(shù)和選擇 主要技術(shù)參數(shù) 額定電壓：是指主觸頭的額定電壓，交流有127V，220V，380V，500V，660V；直流有：110V，220V，440V，660V。,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,31,1.2 電磁式接觸器, 額定電流：是指主觸頭的額定電流。有5A，10A，20A，40A，60A，100A，150A，250A，400A，600A等。 吸引線圈額定電壓：交流有：36V，110V，127V，220V，380V；直流有：24V，48V，220V，440V。 電氣壽命和機(jī)械壽命：接觸器的電氣壽

18、命是在規(guī)定使用類別的正常操作條件下，不需修理或更換零件的負(fù)載操作次數(shù)，其數(shù)值應(yīng)小于機(jī)械壽命的1/20。 操作頻率：額定操作頻率（次/h）即允許的每小時(shí)接通的最多次數(shù)。交流接觸器最高為600次/h ，直流接觸器可高達(dá)1200次/h。 常見接觸器有CJ10系列、CJ20系列、3TH和CJX1（3TB）系列等。,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,32,1.2 電磁式接觸器,4、接觸器的選擇 接觸器類型選擇：根據(jù)負(fù)載電流的類型和負(fù)載的輕重來選擇，即是交流負(fù)載還是直流負(fù)載，是輕載、一般負(fù)載還是重負(fù)載。 主觸頭額定電流的選擇。接觸器的額定電流應(yīng)大于或等于被控回路的額定電流。 對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載，可根據(jù)

19、下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：,式中：INC接觸器主觸頭電流（A）； PNM電動(dòng)機(jī)的額定功率（W）； UNM電動(dòng)機(jī)的額定電壓（V）。,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,33,1.2 電磁式接觸器,若接觸器控制的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)或正反轉(zhuǎn)頻繁，一般要將接觸器主觸頭的額定電流降一級(jí)使用（如CJ20-25作為CJ20-16用）。 額定電壓的選擇：接觸器主觸頭的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的電壓。 吸引線圈額定電壓的選擇：一般為380V或220V。 接觸器的觸頭數(shù)量、種類選擇。其觸頭數(shù)量和種類應(yīng)滿足主電路和控制線路的要求。 6、 真空交流接觸器 真空接觸器以真空為滅弧介質(zhì)，其主觸頭密封在特制的真空滅弧管內(nèi)。

20、當(dāng)操作線圈通電時(shí)，銜鐵吸合，在觸點(diǎn)彈簧和真空管自閉力的作用下觸點(diǎn)閉合；操作線圈斷電時(shí)，反力彈簧克服真空管自閉力使銜鐵釋放，觸點(diǎn)斷開。接觸器分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)，觸點(diǎn)間隙中會(huì)形成由金屬蒸汽和其他帶電粒子組成的真空電弧。因真空介質(zhì)具有很高的絕緣強(qiáng)度，且介質(zhì)恢復(fù)速度很快，所以真空中的燃弧時(shí)間一般小于10ms。,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,34,圖1-19 接觸器的型號(hào)含義及電氣符號(hào)（注：早期符號(hào)） (a) 型號(hào)含義； (b) 電氣符號(hào),真空接觸器具有以下特點(diǎn)： 分?jǐn)嗄芰?qiáng)：分?jǐn)嚯娏骺蛇_(dá)額定電流的1020倍。 壽命長(zhǎng)：電壽命達(dá)數(shù)十萬(wàn)次，機(jī)械壽命可達(dá)百萬(wàn)次。 體積小，重量輕，安全可靠。 維修簡(jiǎn)便，主

21、觸點(diǎn)無(wú)需維修，運(yùn)行噪聲小，運(yùn)行不受惡劣環(huán)境影響。 可頻繁操作。 接觸器的型號(hào)含義及電氣符號(hào)如圖1-19所示。,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,35,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,36,接觸器的組成和工作原理 圖形和文字符號(hào),1.2 接觸器,常見接觸器類別及其典型應(yīng)用場(chǎng)合 交流 AC1 無(wú)感或微感負(fù)載 如電阻爐 AC2 繞線電機(jī)啟/停 AC3 鼠籠電機(jī)啟/停 AC4 鼠籠電機(jī)啟/停，帶反接制動(dòng)、反轉(zhuǎn)或點(diǎn)動(dòng) 直流 DC1 無(wú)感或微感負(fù)載 如電阻爐 DC3 并勵(lì)電動(dòng)機(jī)啟/停，帶反接制動(dòng)、反轉(zhuǎn)或點(diǎn)動(dòng) DC5 串勵(lì)電動(dòng)機(jī)啟/停，帶反接制動(dòng)、反轉(zhuǎn)或點(diǎn)動(dòng),2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大

22、學(xué)信電學(xué)院,37,繼電器的定義和分類 定義 繼電器是根據(jù)某種輸入信號(hào)來接通或斷開小電流控制電路，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和保護(hù)的自動(dòng)控電器。其輸入量可以是電流、電壓等電量，也可以是溫度、時(shí)間、速度、壓力等非電量，而輸出則是觸頭的動(dòng)作或者是電路參數(shù)的變化。 繼電器是根據(jù)一定的信號(hào)（如電流、電壓、時(shí)間和速度等物理量）的變化來接通或分?jǐn)嘈‰娏麟娐泛碗娖鞯淖詣?dòng)控制電器。 繼電器實(shí)質(zhì)上是一種傳遞信號(hào)的電器，它根據(jù)特定形式的輸入信號(hào)而動(dòng)作，從而達(dá)到控制的目的。繼電器一般不用來直接控制主電路，而是通過接觸器或其他電器來對(duì)主電路進(jìn)行控制，因此同接觸器相比較，繼電器的觸頭通常接在控制電路中，觸頭斷流容量較小，一般不需要滅

23、弧裝置，但對(duì)繼電器動(dòng)作的準(zhǔn)確性則要求較高。,1.3 繼電器,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,38,繼電器的定義和分類 分類 按輸入信號(hào)的性質(zhì)分為：電壓繼電器、電流繼電器、時(shí)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(dòng)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(wú)觸點(diǎn)(半導(dǎo)體式)兩類 按用途分為： 控制用和保護(hù)用繼電器等。,1.3 繼電器,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,39,1.3 電磁式繼電器,電磁式電流、電壓及中間繼電器 低壓控制系統(tǒng)中的控制繼電器大部分為電磁式結(jié)構(gòu)。 工作原理及特性 圖1-20為

24、電磁式繼電器的典型結(jié)構(gòu)示意圖。電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理與電磁式接觸器相似，是由電磁機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)兩個(gè)主要部分組成的。電磁結(jié)構(gòu)由線圈1、鐵心2、銜鐵7組成。它的觸點(diǎn)一般為橋式觸點(diǎn)，有常開和常閉兩種形式。,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,40,圖1-20 電磁式繼電器結(jié)構(gòu)示意圖,9,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,41,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(hào),1.3 繼電器,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,42,電磁式電流繼電器電流繼電器是因電路中電流變化而動(dòng)作的繼電器，主要用于

25、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)或其他負(fù)載的故障及短路保護(hù)，直流電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)控制或失磁保護(hù)等。電流繼電器的線圈串于被測(cè)量電路中，其線圈匝數(shù)少、導(dǎo)線粗、阻抗小。電流繼電器有過電流和欠電流繼電器兩種。在電路正常工作時(shí)，過電流繼電器的銜鐵是釋放的；一旦電路發(fā)生過載或短路故障時(shí)，銜鐵才吸合，帶動(dòng)相應(yīng)的觸點(diǎn)動(dòng)作，即常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。在電路正常工作時(shí)，欠電流繼電器的銜鐵是吸合的，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開；一旦線圈中的電流降至額定電流的10%20%以下時(shí)，銜鐵釋放，發(fā)出信號(hào)，從而改變電路的狀態(tài)。,1.3 電磁式繼電器,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,43,1.3 電磁式繼電器,電磁式電壓繼電器 電壓繼電

26、器反映的是電壓信號(hào)。它的線圈并聯(lián)在被測(cè)電路的兩端，所以匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)、阻抗大。 電壓繼電器按動(dòng)作電壓值的不同，分為過電壓和欠電壓繼電器兩種。 在電路電壓正常時(shí)，過電壓繼電器的銜鐵釋放，一旦電路電壓升高至額定電壓的110115%以上時(shí)，銜鐵吸合，帶動(dòng)相應(yīng)的觸點(diǎn)動(dòng)作；在電路電壓正常時(shí)，欠電壓繼電器的銜鐵吸合，一旦電路電壓降至 額定電壓的5%25%以下時(shí)，銜鐵釋放，輸出信號(hào)。 電磁式中間繼電器 中間繼電器實(shí)質(zhì)上也是一種電壓繼電器，只是它的觸點(diǎn)對(duì)數(shù)較多，容量較大，動(dòng)作靈活，主要起擴(kuò)展控制范圍或傳遞信號(hào)的中間轉(zhuǎn)換作用。,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,44,電磁式繼電器 中間繼電器和接觸器的區(qū)

27、別： 相同點(diǎn)：輸入信號(hào)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(hào)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(shí)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?dòng)機(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,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,45,熱繼電器 熱繼電器的作用和分類 作用 當(dāng)三相交流電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)長(zhǎng)期帶負(fù)荷欠電壓運(yùn)行、長(zhǎng)期過載運(yùn)行以及長(zhǎng)期單相運(yùn)行等不正常情況時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)繞組嚴(yán)重過熱乃至燒壞。 用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)(但不能做

28、瞬時(shí)過載，更不能用于短路保護(hù)，不能代替電流繼電器和熔斷器) 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(dòng)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,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,46,關(guān)于電動(dòng)機(jī)斷相保護(hù)問題,缺相是導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)被燒毀的主要原因。 電動(dòng)機(jī)Y接法：電動(dòng)機(jī)發(fā)生一相斷電時(shí)，另兩相電流會(huì)顯著增加，但由于線電流等于相電流，所以流過電動(dòng)機(jī)繞組的電流和流過熱繼電器的電流是一致的，因此普通兩相或三相熱繼電器可以對(duì)此作出保護(hù)。 電動(dòng)機(jī)接法：電動(dòng)機(jī)發(fā)生一相斷電時(shí)，由于線電流不等于相電流，所以流過電動(dòng)機(jī)繞組的電

29、流和流過熱繼電器的電流增加是不一致的，線電流可能還沒有達(dá)到額定電流，而電機(jī)內(nèi)部繞組電流可能超過額定電流了，由此產(chǎn)生燒毀電機(jī)的危險(xiǎn)， 接法必須采用帶斷相保護(hù)的熱繼電器。,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,47,熱繼電器 電動(dòng)機(jī)的過載特性和熱繼電器的保護(hù)特性 反時(shí)限特性,1.3 繼電器,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,48,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,3 .熱元件，串于電機(jī)繞組中 2.雙金屬片 4.導(dǎo)板 5.補(bǔ)償雙金屬片 14.推桿 10.復(fù)位按鈕 11.調(diào)節(jié)旋鈕，改變4與5的接觸 距離，可以整定動(dòng)作電流,2.雙金屬片 3

30、 .熱元件，串于電機(jī)繞組中 4.導(dǎo)板 5.補(bǔ)償雙金屬片 10.復(fù)位按鈕 11.調(diào)節(jié)旋鈕，改變4與5的接觸 距離，可以整定動(dòng)作電流 14.推桿,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,49,熱繼電器 表示符號(hào) 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,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,50,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(dòng)機(jī)的額定電流稍微大一些。 動(dòng)作電流：約為電動(dòng)機(jī)額定電流的80%左右,當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)、拖動(dòng)沖擊負(fù)載或不允許停車時(shí)，可將熱元件整定電流調(diào)節(jié)到電動(dòng)機(jī)額定電流的1.1-1.15倍。 。 由

31、于熱繼電器的保護(hù)特性為反時(shí)限特性，所以對(duì)于可逆運(yùn)行和頻繁通斷的電動(dòng)機(jī)，不宜采用熱繼電器保護(hù)，必要時(shí)可以選用裝入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的溫度繼電器。,1.3 繼電器,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,51,參考知識(shí)：,熱繼電器出線端的連接導(dǎo)線一般采用銅芯導(dǎo)線。若選用鋁芯導(dǎo)線，則導(dǎo)線截面積應(yīng)增大1.8 倍，并且導(dǎo)線端頭應(yīng)掛錫。 連接導(dǎo)線截面選擇參照表：,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,52,JR36,JR28,JR20,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,53,時(shí)間繼電器 最為常用的一種控制電器。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，有時(shí)需要繼電器得到信號(hào)后不立即動(dòng)作，而是要順延一段時(shí)間后在動(dòng)作，并輸出控

32、制信號(hào)，以達(dá)到按時(shí)間順序進(jìn)行控制的目的，時(shí)間繼電器就可以滿足這種要求。 時(shí)間繼電器按工作原理可分為電磁式、空氣阻尼式（氣囊式）、晶體管式、電動(dòng)式等幾種，按延時(shí)方式可分為通電延時(shí)型、斷電延時(shí)型和通、斷電延時(shí)型等類型。 通電延時(shí)：線圈通電后延遲一定的時(shí)間，輸出信號(hào)（觸點(diǎn)）才有變化，線圈失電后，輸出（觸點(diǎn)）立即復(fù)原。 斷電延時(shí)：線圈通電后，觸點(diǎn)立即動(dòng)作。線圈失電后，延遲一定的時(shí)間，輸出信號(hào)（觸點(diǎn)）才復(fù)原。,1.3 繼電器,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,54,時(shí)間繼電器 表示符號(hào)：,1.3 繼電器,a.通電延時(shí)線圈；b.斷電延時(shí)線圈；c.瞬動(dòng)觸點(diǎn)；d.通電延時(shí)閉合常開觸點(diǎn)；e. f.斷電延

33、時(shí)斷開常開觸點(diǎn)； g.,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,55,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,56,空氣阻尼式時(shí)間繼電器（JS7系列）,晶體管式時(shí)間繼電器（JS14）,數(shù)字式時(shí)間繼電器（JSS14）,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,57,速度繼電器 作用：主要應(yīng)用于三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)中，因此又稱為反接制動(dòng)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(hào),1.3 繼電器,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,58,溫度繼電器 作用：主要應(yīng)用于溫度檢測(cè)和保護(hù)。應(yīng)用于精度要求不高的場(chǎng)合。 組成和工

34、作原理,1.3 繼電器,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,59,液位繼電器 作用：用于液位檢測(cè)。應(yīng)用于精度要求不高的場(chǎng)合。 高精度的液位傳感器有差壓式等產(chǎn)品。,1.3 繼電器,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,60,壓力繼電器 作用： 通過檢測(cè)各種氣體和液體壓力的變化，壓力繼電器可以發(fā)出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的檢測(cè)和控制。 分類 工作原理 ：P22圖1-26,1.3 繼電器,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,61,固態(tài)繼電器（see p23） 什么是固態(tài)繼電器（SSR）？ 特點(diǎn)和使用場(chǎng)合 表示符號(hào),1.3 繼電器,電力電子功率器件組成的無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。 用隔離器件實(shí)現(xiàn)了控制端與負(fù)

35、載端的隔離。 固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號(hào)， 達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載。,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,62,固態(tài)繼電器 種類 優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 選用,1.3 繼電器,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,63,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(dòng)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(dòng)開關(guān)和自動(dòng)開關(guān),1.4 開關(guān)電器（換課件）,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,64,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(jiǎn)單、應(yīng)用最廣泛的一種手動(dòng)電器。主要用于接通和切斷長(zhǎng)期工作設(shè)備的電源及不經(jīng)常起動(dòng)及制動(dòng)、容量小于7.5KW的異步電動(dòng)機(jī)。 分

36、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(shí)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,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,65,低壓斷路器 俗稱空氣開關(guān)，是一種自動(dòng)開關(guān)。 作用 用于分配電能、不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)以及對(duì)電源線路及電動(dòng)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(shí)能自動(dòng)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,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,66,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

37、020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,67,低壓斷路器 表示符號(hào) 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(jiǎn)單的到智能化負(fù)載的產(chǎn)品,1.4 開關(guān)電器,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,68,低壓斷路器 選擇 主要是選擇額定電流、額定電壓 對(duì)單臺(tái)設(shè)備： IZKIq 式中，k為安全系數(shù)，可取1.51.7；Iq 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流。 對(duì)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)：IZK(Iqmax+ 電路中其它的工作電流) 式中，k也可取1.51.7；Iqmax 為最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流。,1.4 開關(guān)電器,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,69,熔斷器的作用、結(jié)構(gòu)和分類 作用 熔斷器基

38、于電流熱效應(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)。 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(cè)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(shí)，通過熔體的電流使其發(fā)熱，當(dāng)達(dá)到熔化溫度時(shí)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,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,70,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(shí)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(shí)限特性。,1.5 熔斷器,2

39、020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,71,表示符號(hào) 熔斷器的技術(shù)參數(shù) 額定電壓 額定電流 極限分?jǐn)嗄芰?1.5 熔斷器,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,72,熔斷器的選擇 類型選擇 溶體額定電流的選擇 對(duì)阻性負(fù)載：IreIe 對(duì)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)：Ire(1.52.5)Ie 對(duì)單臺(tái)頻繁啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)：Ire(33.5)Ie 對(duì)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)：Ire(1.52.5)Iemax+Ie,1.5 熔斷器,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,73,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(shí)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(dòng)作必須具有瞬時(shí)性。,1.5 熔斷器,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,74,主令電器的定義和作用 定義：主令電器是自動(dòng)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,2020/8/24,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,75,控制按鈕 作用：在控制電路中用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)以控制接觸器、繼電器等。 工作原理,1.6 主令電器,2020/8/24