常用电器控制技术(含PLC)第一章第二节.ppt

常用电器控制技术（含PLC） 朱立达 先进制造与自动化技术研究所 机械工程与自动化学院 东北大学朱立达 1 第一章 常用低压电器 第一节 低压电器的作用、分类及发展概况 第二节 接触器 第三节 继电器 第四节 低压熔断器 第五节 主令电器 第六节 低压断路器 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 接触器实际是一个能频繁通断的由电磁铁带动的 负荷开关。 与其他开关相比，它可以频繁通断主电路的 正常工作电流，但不能分断主电路的短路电流。 短路电流通常用断路器或熔断器来分断。 接触器常用于电路的频繁通断和电器设备（ 如电动机）的近、远距离的控制及程序控制等。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （一）、结构 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （一）、结构 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （一）、结构 1.触点形式 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （一）、结构 2.触点种类 （1）主触点：主触点容量大，用于通断高电压、 大电流电路。 （2）辅助触点：辅助触点容量小，用于通断低电压 、 小电流电路。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （一）、结构 3.接触器的动作过程 当线圈通电时 当线圈断电时 衔铁吸合 主常开触点闭合 辅助常开触点闭合 辅助常闭触点断开 衔铁释放 主常开触点打开 辅助常开触点打开 辅助常闭触点闭合 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （一）、结构 3.接触器的动作过程 接触器的触点是最容易损坏的部件。其损坏的原 因主要是磨损，其中电弧烧损最为严重。 为了保护触点、提高触点的分断能力，就必须加 灭弧装置。接触器能分断电流的大小与灭弧装置的 灭弧能力的大小有直接关系。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （二）、电弧的产生与灭弧装置 1.电弧的产生 当接触器触点的分断电路时，如果电路中电压超 过10-12V和电流超过80-100mA，即：功率约1W，在 拉开的两个触点之间将出现强烈的火花。 当电流越大时，电火花越强烈。当电流大到一定 强度时，电火花就会变成“电弧”，这实际上是一 种气体放电现象。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （二）、电弧的产生与灭弧装置 2.灭弧装置 接触器中的灭弧装置只能熄灭正常工作电流产生 的电弧，不能熄灭短路电流产生的电弧，故接触器 不能用来分断短路电流，其常与熔断器配合使用。 接触器用来分断正常的工作电流，靠熔断器来分断 短路电流。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （二）、电弧的产生与灭弧装置 2.灭弧装置 接触器中常用以下3种灭弧装置： 磁吹式灭弧装置（吹弧线圈+灭弧罩）-灭弧 能力最强，多用于直流接触器。 带灭弧栅的灭弧装置（灭弧栅+灭弧罩）-灭 弧能力强，多用于交流接触器。 灭弧罩（由陶土和石棉水泥制成）-灭弧能 力差，用于小容量的交、直流接触器。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （二）、电弧的产生与灭弧装置 2.灭弧原理 （1）灭弧罩的灭弧原理。灭弧罩是最为简单的 灭弧装置，主要通过冷却降温来灭弧，同时也起隔 弧的作用，防止电弧飞溅。 （2）带灭弧栅的灭弧原理。当出现电弧时，电 弧周围的磁场将灭弧栅片磁化，于是灭弧栅片将电 弧吸入其中，将原来的长电弧分割成短电弧。当交 流电流过量时，电弧自然熄灭。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （二）、电弧的产生与灭弧装置 2.灭弧原理 当加在栅片间的电压达到150-250V时，电弧才可 能重燃。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （二）、电弧的产生与灭弧装置 2.灭弧原理 （3）磁吹式灭弧装置 带铁心的吹弧线圈 与主电路串联，吹弧线圈 里的电流就是负荷电流。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （二）、电弧的产生与灭弧装置 2.灭弧原理 采用多断口触点(如桥式触点)可以使电弧长度及 触点分断速度成倍提高，有利于灭弧。接触器的辅 助触点常采用桥式触点正是这个道理。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （三）、电磁机构 1.电磁机构的组成与形成 电磁机构由吸引线圈和磁路两部分组成。 磁路包括铁心、衔铁、空气隙等。 衔铁绕棱角转动-适用于直流接触器； 衔铁绕轴转动-多用于大功率的交流接触器 衔铁直线运动-多用于中、小功率的交流接触器。 东北大学朱立达 1 东北大学朱立达 1 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （三）、电磁机构 2.电磁机构的工作特性 电磁机构把电磁能转换成机械能，使衔铁运动，即 衔铁吸合与释放。电磁机构的工作特性常用吸力特性 与阻力特性来表征。 (1)吸力特性：电磁机构的吸力F与气隙之间的关 系，称为吸力特性，即F=f()。它随励磁电流种类( 交流或直流)、线圈的连接方式（串联或并联）而有所 差异。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （三）、电磁机构 2.电磁机构的工作特性 电磁机构的吸力可按下式近似计算： F=4X105B2S (1-1) 式中 F-吸力，N； B-磁通密度，单位为T； S-吸力处的铁心截面积，单位为m2。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （三）、电磁机构 1)直流电磁机构的吸力特性：对直流电磁机构的电 压线圈，当外加电压和线圈电阻不变时，流过线圈的 电流为一常数，与气隙大小无关，即无电感效应。 电流 I=f()=C(常数) 因为磁通=IN/Rm 式中 Rm-磁路的磁阻； IN-磁势（I为线圈的电流，N为线圈匝数 ） Rm与成正比；另外F与1/Rm2成正比；所以F与 1/2成正比。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （三）、电磁机构 具有如下特点： 1）衔铁吸合前后吸力变化很大； 2）线圈电流与气隙大小无关，为一常数。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 一、接触器的结构与工作原理 （三）、电磁机构 1)交流电磁机构的吸力特性：对交流电磁机构的电 压线圈，当外加电压不变时，交流吸引线圈的阻抗主 要决定于线圈的电抗，电阻可以忽略。线圈电流与线 圈电抗成反比，即有电感效应。 U=E=4.44f.N F与2成正比,所以吸力F=f()=C(常数) I=f()为一直线。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 交流电磁机构具有一下特点： 1）交流电磁机构的吸力与气隙大小无关; 2）衔铁吸合后电流很小，即不需多大电流就能维 持衔铁吸合; 3）衔铁吸合前后线圈电流变化很大。 如果衔铁卡住不能吸合或 频繁动作，线圈可能被烧坏， 故交流接触器不宜频繁动作。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 （2）阻力特性及其与吸力特性的配合 电磁机构转动部分静阻力与气隙的关系，称为 阻力特性。阻力的大小与反力弹簧、摩擦阻力以及 衔铁重量有关。 吸力大于阻力 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 二、交、直流接触器的特点对比 1. 直流接触器 主触点控制直流电路，且线圈也须通入直流电 进行控制；主触点用磁吹灭弧；衔铁吸合前后，线 圈电流不变，适合于频繁动作。但主触点断开时会 产生较高的过电压，故工作电压不允许过高（440V ） 2. 交流接触器 主触点控制交流电路，且线圈也须通过交流电 进行控制，也有用直流控制的，但须在线圈里串入 电阻限流；主触点灭弧删灭弧；衔铁吸合前后，线 圈电流变化很大，可能差10-15倍，当衔铁卡住或频 繁动作时线圈易烧坏，不适合频繁动作。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 二、交、直流接触器的特点对比 3. 交流接触器的短路环的作用 短路环的作用是防止交流单相电磁机构的衔铁 抖动，以减小噪音，并防止触点抖动、电弧烧坏触 点。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 三、接触器的主要技术数据 （1）额定电压：指主触点的工作电压，不是指线圈的 。 （2）额定电流：指接触器安装在敞开式控制屏上，触 点工作不超过额定温升，负荷为间断长期工作制时 的电流值。 （3）间断-长期工作制：接触器连续通电时间不超过 8h的工作制。若超过8h，须空载开闭触点三次以上， 以消除触点表面氧化膜。 （4）直流接触器断开时会产生较高的过电压。过电压 倍数可高达10-20倍。故不宜采用高电压等级。 （5）额定操作频率：即每小时接通的次数。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 四、智能接触器 （一）智能化电磁系统 智能化接触器的核心是具有智能化控制的电磁系 统，它对接触器的电磁系统进行动态控制。 （二）双向通信与控制接口 智能化接触器能够通过通信接口直接与自动控制 系统的通信网络相连接，通过数据总线可输出工作状 态参数、负荷数据和报警信息等。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 五、接触器的主要技术参数 （1）额定电压：指接触器主触点上的额定电压。 交流接触器：127V、220V、380V、500V等。 直流接触器：110V、220V、440V、660V等。 （2）额定电流：指接触器主触点上的额定电流。 交流接触器：10A、20A、40A、60A、100A等。 直流接触器：25A、40A、60A、100A、250A等。 （3）线圈额定电压：接触器线圈两端所加额定电压 。 交流线圈：12V、24V、36V、127V、220V、380V。 直流线圈：12V、24V、48V、220、440V。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 五、接触器的主要技术参数 （4）接通与分断能力。指接触器的主触点在规定的 条件下能可靠地接通和分断的电流值，而不应该发生 熔焊、飞狐和过分磨损等。 （5）额定操作频率。指每小时接通的次数。交流接 触器最高为600次/h;直流接触器可高达1200次/h。 （6）动作值：指接触器的吸合电压与释放电压。国 家标准规定接触器在额定电压85%以上时，应可靠吸合 ，释放电压不高于额定电压的70%。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 六、接触器的图文符号及型号含义 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 六、接触器的选用 （1）根据控制对象所用电源类型选择接触器类型 ： 一般交流负载用交流接触器，直流负载用直流接触器 。 （2）所选接触器主触点的额定电压应不小于被控 制对象线路的额定电压。 （3）应根据控制对象和使用场合，合理选择接触 器主触点的额定电流。 控制电阻性负载时，主触点的额定电流应等于负 载额定电流。控制电动机时，主触点的额定电流应稍 大于电动机额定电流。当接触器使用在频繁启动、制 动时，主触点的额定电流应选用高一个等级。 东北大学朱立达 1 第二节 接触器 六、接触器的选用 （4）接触器线圈电压的选择。当控制线路简单并 且使用电器较少时，应根据电源等级选用380V或220V 的电压。当线路复杂时，从人身和设