电气控制系统常用器件.ppt

2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),1,第1章 电气控制系统常用器件,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),2,主要内容,电器的基本知识 接触器 继电器 开关电器 熔断器 主令电器 信号电器 常用执行器件 常用检测仪表 常用安装附件,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),3,电器的定义和分类 定义 电器就是根据外界施加的信号和要求，能手动或自动地断开或接通电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电或非电对象的切换、控制、检测、保护、变换和调节的电工器械。 低压电器通常指工作在交流电压1200v、直流电压1500v以下的电器，采用电磁原理完成上述功能的低压电器称为电磁式低压电器。,1.1 电器的基础知识,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),4,1.1 电器的基础知识,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),5,1.1 电器的基础知识,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),6,电磁式低压电器的基本结构和工作原理 电磁式低压电器 最常用的低压电器 结构上，由三个主要部分组成： 触头、灭弧装置和电磁机构。,1.1 电器的基础知识,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),7,电磁式低压电器的基本结构和工作原理 触头 形式,1.1 电器的基础知识,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),8,电磁式低压电器的基本结构和工作原理 触头 结构形式,1.1 电器的基础知识,单断点指形触头,双断点桥式触头,触点的初压力、终压力、超程,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),9,电磁式低压电器的基本结构和工作原理 灭弧装置 电弧的产生和灭弧 电弧的产生和危害 灭弧： 把电弧拉长，把电弧变短。,1.1 电器的基础知识,（1）多断点灭弧（2）磁吹式灭弧（3）灭弧栅（4）灭弧罩,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),10,电磁式低压电器的基本结构和工作原理 电磁机构 作用：电磁机构是电磁式低压电器的感测部件，它的作用是将电磁能量转换成机械能量，带动触头动作使之闭合或断开，从而实现电路的接通或分断。 结构：,1.1 电器的基础知识,1,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),11,电磁式低压电器的基本结构和工作原理 电磁机构 工作原理 吸力特性：电磁机构使衔铁吸合的力与气隙的关系曲线称为吸力特性 。 反力特性：电磁机构使衔铁释放（复位）的力与气隙的关系曲线称为反力特性。 交流电磁机构的吸力特性：F与无关 直流电磁机构的吸力特性：F与的平方成反比双曲线 吸力和反力的配合：吸力大于反力,1.1 电器的基础知识,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),12,电磁式低压电器的基本结构和工作原理 电磁机构 工作原理 吸力特性和反力特性,1.1 电器的基础知识, 常用低压电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),13,电磁式低压电器的基本结构和工作原理 电磁机构 单相交流电磁机构的特性 噪声和振动的产生 解决办法：加短路环,1.1 电器的基础知识,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),14,电磁式低压电器的基本结构和工作原理 电磁机构 单相交流电磁机构的特性 加短路环后的电磁吸力特性：,1.1 电器的基础知识,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),15,电磁式低压电器的基本结构和工作原理 电磁机构 输入/输出特性：继电器特性（回环特性）,1.1 电器的基础知识,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),16,电磁式低压电器的基本结构和工作原理 电磁机构工作原理的实质,1.1 电器的基础知识,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),17,接触器的用途和分类 定义 接触器是用来频繁地、远距离地接通或分断电动机主电路或其他负载电路的自动控制电器。 用途 控制电动机的起动、反转、制动和调速等 。 控制电动机主电路和大电流电路的通断的开关电器。 分类 交流接触器、直流接触器,1.2 接触器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),18,接触器的组成和工作原理 组成 电磁机构、主触点和灭弧系统、辅助触点、反力装置、支架和底座。 工作原理 实质：使用电磁机构,1.2 接触器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),19,接触器的组成和工作原理 图形和文字符号,1.2 接触器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),20,接触器的技术参数 额定电压：主触点的额定电压 额定电流：主触点的额定电流 线圈额定电压 接通和分断能力：负载类型,1.2 接触器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),21,接触器的选择 根据负载类型选接触器 根据负载大小选额定电流 选择额定电压 选择交流接触器的经验法,1.2 接触器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),22,继电器的定义和分类 定义 继电器是根据某种输入信号来接通或断开小电流控制电路，实现远距离控制和保护的自动控电器。其输入量可以是电流、电压等电量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电量，而输出则是触头的动作或者是电路参数的变化。,1.3 继电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),23,继电器的定义和分类 分类 按输入信号的性质分为：电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、压力继电器等。 按工作原理分为：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器和电子式继电器等。 按输出形式分为：有触点和无触点两类。 按用途分为：控制用和保护用继电器等。,1.3 继电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),24,电磁式继电器 电压继电器：过电压和欠电压继电器 电流继电器：过电流和欠电流继电器 中间继电器：是一种电压继电器 表示符号,1.3 继电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),25,电磁式继电器 中间继电器和接触器的区别： 相同点：输入信号都是电压，都是利用电磁机构的工作原理进行工作的。 不同点：中间继电器用于小电流的控制电路，在控制电路中起信号传递、放大、翻转和分路等作用，主要用来扩展触点数量，实现逻辑控制。 接触器用于频繁地、远距离地接通或分断电动机主电路或其他负载电路。 它是一种执行电器。它的触点分为主触点和辅助触点，大部分情况下它还带有灭弧装置。,1.3 继电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),26,热继电器 热继电器的作用和分类 作用 当三相交流电动机出现长期带负荷欠电压运行、长期过载运行以及长期单相运行等不正常情况时，会导致电动机绕组严重过热乃至烧坏。 用于电动机的过载保护 分类 单相、两相和三相式共三种类型，其中三相式热继电器常用于三相交流电动机做过载保护。 按功能来分，三相式热继电器又有不带断相保护和带断相保护两种类型。,1.3 继电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),27,热继电器 电动机的过载特性和热继电器的保护特性 反时限特性,1.3 继电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),28,热继电器 工作原理 热继电器主要由热元件、双金属片、触头系统等组成。,1.3 继电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),29,热继电器 带断相保护的热继电器,1.3 继电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),30,热继电器 表示符号 控制电路中最常用的是热继电器的常闭触点，热继电器是怎样保护电机的？,1.3 继电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),31,热继电器 产品 一般和接触器配合使用，连接方便。 选用 额定电流：比电动机的额定电流稍微大一些。 动作电流：约为电动机额定电流的80%左右。 由于热继电器的保护特性为反时限特性，所以对于可逆运行和频繁通断的电动机，不宜采用热继电器保护，必要时可以选用装入电动机内部的温度继电器。,1.3 继电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),32,时间继电器 最为常用的一种控制电器。 作用 分类：通电延时型、断电延时型。 按工作原理分类，有电磁式、电动机式、空气阻尼式、电子式等。最常用的是电子式时间继电器，其他产品已基本淘汰。 表示符号：,1.3 继电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),33,速度继电器 作用：主要应用于三相笼型异步电动机的反接制动中，因此又称为反接制动控制器。 组成：主要由定子、转子和触点三部分组成 。 工作原理：感生电流产生力矩 P20图1-20 表示符号,1.3 继电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),34,温度继电器 作用：主要应用于温度检测和保护。应用于精度要求不高的场合。 组成和工作原理,1.3 继电器,埋在发热部位,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),35,液位继电器 作用：用于液位检测。应用于精度要求不高的场合。 高精度的液位传感器有差压式等产品。,1.3 继电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),36,压力继电器 作用： 通过检测各种气体和液体压力的变化，压力继电器可以发出信号，实现对压力的检测和控制。 分类 工作原理,1.3 继电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),37,固态继电器 什么是固态继电器？ 特点和使用场合 表示符号,1.3 继电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),38,固态继电器 种类 优点和缺点 选用,1.3 继电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),39,作用和分类 作用 开关电器广泛用于配电系统和电力拖动控制系统，用作电源的隔离、电气设备的保护和控制。 分类 手动开关和自动开关,1.4 开关电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),40,刀开关 作用 刀开关俗称闸刀开关，是一种结构最简单、应用最广泛的一种手动电器。主要用于接通和切断长期工作设备的电源及不经常起动及制动、容量小于7.5KW的异步电动机。 分类 按刀数可分为单极、双极和三极 安装：刀口在上面，以防断电时由于重力而闭合。 刀开关现在已较少使用,1.4 开关电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),41,低压断路器 俗称空气开关，是一种自动开关。 作用 用于分配电能、不频繁地启动异步电动机以及对电源线路及电动机等的保护。当发生严重的过载、短路或欠电压等故障时能自动切断电路。是低压配电线路应用非常广泛的一种保护电器。 结构和工作原理 组成：触头、灭弧系统和各种脱扣器,1.4 开关电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),42,低压断路器 结构和工作原理 过电流脱扣器 失压脱扣器 热脱扣器 远程控制脱扣器,1.4 开关电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),43,低压断路器 表示符号 主要参数：额定电压、额定电流、通断能力 产品类型介绍 从小到大、从简单的到智能化负载的产品,1.4 开关电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),44,低压断路器 选择 主要是选择额定电流、额定电压 对单台设备： IZKIq 式中，k为安全系数，可取1.51.7；Iq 电动机的起动电流。 对多台电动机：IZK(Iqmax+ 电路中其它的工作电流) 式中，k也可取1.51.7；Iqmax 为最大一台电动机的起动电流。,1.4 开关电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),45,熔断器的作用、结构和分类 作用 熔断器基于电流热效应原理和发热元件热熔断原理设计，具有一定的瞬动特性，用于电路的短路保护和严重过载保护。 结构：熔断器在结构上主要由熔断管（或盖、座）、熔体及导电部件等部分组成。其中熔体是主要部分，它既是感测元件又是执行元件。 工作原理 熔断器串接于被保护电路，当电路发生短路或过载故障时，通过熔体的电流使其发热，当达到熔化温度时熔体自行熔断，从而分断故障电路，保护设备和人身安全。 分类,1.5 熔断器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),46,熔断器的保护特性 熔断器的保护特性亦称安秒特性，是指熔体的熔化电流与熔化时间之间的关系，它和热继电器的保护特性一样，也具有反时限特性。,1.5 熔断器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),47,表示符号 熔断器的技术参数 额定电压 额定电流 极限分断能力,1.5 熔断器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),48,熔断器的选择 类型选择 溶体额定电流的选择 对阻性负载：IreIe 对单台电动机：Ire(1.52.5)Ie 对单台频繁启动的电动机：Ire(33.5)Ie 对多台电动机：Ire(1.52.5)Iemax+Ie,1.5 熔断器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),49,熔断器和热继电器的区别 相同点：都属于电流保护电器，都具有反时限特性。 不同点： 熔断器主要用于短路保护，热继电器用于过载保护； 熔断器利用的是热熔断原理，要求溶体有较高的熔断系数；热继电器利用的是热膨胀原理，要求双金属片有较高的膨胀系数； 热继电器保护有较大的延迟性，而短路保护要求熔断器的动作必须具有瞬时性。,1.5 熔断器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),50,主令电器的定义和作用 定义：主令电器是自动控制系统中用于发送和转换控制命令的电器。 作用：主令电器用于控制电路，不能直接分合主电路。,1.6 主令电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),51,控制按钮 作用：在控制电路中用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器等。 工作原理,1.6 主令电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),52,控制按钮 表示符号 产品介绍,1.6 主令电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),53,转换开关 作用转换开关是一种多档式、控制多回路的主令电器。广泛应用于各种配电装置的电源隔离、电路转换、电动机远距离控制等，也常作为电压表、电流表的换相开关，还可用于控制小容量的电动机。 结构示意图见P31图1-34 表示符号 转换开关在实际工作中的妙用,1.6 主令电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),54,行程开关 作用用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一种自动控制器件。 表示符号 由于机械触点易磨损，反应速度慢，所以在重要场合已不再使用有触点的行程开关了。,1.6 主令电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),55,接近开关 特点非接触、无触点。 作用不仅用于行程控制和限位保护，还用于高速计数、测速、液面控制、检测金属体的存在、零件尺寸以及无触点按钮等。既使用于一般行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命和对恶劣环境的适应能力也优于一般机械式行程开关。 产品类型测量金属物体和非金属物体的产品。 缺点测量距离短，抗电磁干扰能力差。,1.6 主令电器,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),56,光电开关 特点非接触、无触点，测量距离长，能方便地检测非金属材料。它具有体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以及抗电磁干扰能力强等优点。 作用可非接触、无损伤地检测和控制各种固体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。目前，光电开关已