机电传动控制课件-第二章 常用低压电器.ppt

第二章 常用低压电器 （电气元件：结构、工作原理、选用、图形及文字符号）,第一节 概述,第二节 常用控制类电器,第三节 常用保护类电器,刀开关 接触器 控制继电器 主令电器,熔断器 保护继电器,电器定义：凡是自动或手动接通和断开电路，以及能实现对电路或非电 对象切换、控制、保护、检测、变换和调节目的的元件统称为电器。 低压电器：用于交流1200v、直流1500v级以下的电路中起通断、保护、 控制或调节作用的电器产品。,第一节 概 述,一、低压电器的分类 按电器的动作方式分：手动电器和自动电器 按电器的性能和用途分：控制电器和保护电器 按有无触点分：有触点电器和无触点电器 按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器 按控制对象分：低压配电电器和低压控制电器,二、电磁式电器 是电气控制线路中应用最多的电器，由电磁机构和触头系统组成。 1.电磁机构将电磁能转换为机械能并带动触头动作，从而完成接 通或分断电路。 组成,铁芯,衔铁,线圈,直动式 转动式,原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。,交流：硅钢片叠加 直流：整块铸铁或铸钢,交流线圈：短而粗，有骨架。 直流线圈：细而长，无骨架。,交流电磁铁的短路环减小衔铁吸合时产生的振动和 噪音,2.触头系统通过触头的开合控制电路通、断。 类型 材料 要求触头具有良好的导电、导热性能，其结构还要考虑到适当的灭 弧能力。 一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银质材料制成 。,桥式触头,指形触头,3.灭弧系统 电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于 10v，电流超过80ma时，触头间会产生强烈的 火花或电弧。(高温高热气体的放电现象） 电弧的危害 ： 延长了切断故障的时间； 高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏； 形成飞弧造成电源短路事故。 灭弧方法： 机械灭弧：开关电器 磁吹灭弧：直流电器 窄缝灭弧：交流电器 栅片灭弧：交流电器,第二节 常用控制类电器 控制类电器在电气控制系统中主要起控制、调节作用。 主要包括：开关电器、接触器、控制继电器、主令电器等,一、低压开关电器 低压隔离器：手动 低压断路器：自动 （一）低压隔离器 作用：电源切除后，将线路与电源明显隔开， 保证人员的安全。 1、刀开关 作用：隔离电源，不频繁通断电路。 板用刀开关 开启式负荷开关 熔断器组合电器,按刀的级数分:单极、双极和三极 按刀的转换方向分为：单投（hd系列)和双投(hs系列),（1）板用刀开关（不带熔断器式刀开关） 作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。 触点为常开 结构图和符号 ： 图形符号,(2)开启式负荷开关（闸刀开关） 由刀开关和熔断器组成。（hk系列） 用途：一般的照明电路和功率小于5.5kw 的异步电动机的控制电路。 不宜带负荷操作 逐渐被塑料外壳式低压断路器取代 图形符号,（3）熔断器组合电器 刀开关、隔离器与熔断器组合而成的各类电器总称。 封闭式负荷开关（铁壳开关） 常用hh系列 作用：同开启式的，但可不频繁地接通或断开带负荷电路。,文字符号及图形符号,2、组合开关（转换开关） 它的动、静触头分别叠装于数层绝缘壳内，当转动手柄时，每层的动触头 随方形转轴一起转动，使动、静触头接通或断开 。（ hz系列） 特点：结构紧凑，多触点、多位置，操作方便。 用途：电源的引入开关；通断小电流电路； 控制5.5kw以下电动机。,（a）外形 （b）符号 （c) 结构,（二）低压断路器（空气开关、自动开关） 作用：当电路正常工作时，接通或分断正常负载电路;当线路发生严重 的过载、短路及欠电压等故障时，能及时自动切断电路。 分类： 万能式：容量大，配电电路 塑壳式：容量小，控制开关,由三个基本部分组成： 触头和灭弧系统 各种脱扣器：电流脱扣器 失压脱扣器 热脱扣器 分励脱扣器 操作机构和自由脱扣机构,1主触头 2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4分励脱扣器 5热脱扣器 6失压脱扣器 7按钮,文字符号：qf 图形符号：,万能式低压断路器结构图,断路器技术参数 ：p17,塑壳式低压断路器原理图,1主触头 2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4分励脱扣器 5热脱扣器 6失压脱扣器 7按钮,线路短路或严重过载保护,远距离跳闸，对电路不起保护作用,线路过载保护,电动机的失压保护,漏电保护断路器：当人身触电或设备漏电时，迅速切断故障电路从而 避免人身或设备受到伤害。,电磁式电流动作型的漏电保护自动开关原理图,触头系统： 主触头：大电流 （主电路） 常开触头（动合触头） 辅助触头：小电流（控制电路） 常闭触头（动断触头） 电磁系统：铁芯、衔铁、吸引线圈和反作用弹簧 灭弧系统（in 10a）：灭弧罩及灭弧栅片灭弧,1结构,二、接触器,（一）交流接触器,作用：是一种用来频繁地接通或断开交直流主电路的自动切换电器。 具有失压保护功能。,根据通过主触头电流的种类，分为： 交流接触器 直流接触器,交流接触器结构图,灭弧装置,为防止铁芯振动，需加短路环。,2工作原理,线圈通电衔铁吸合触头动作（常开闭和、常闭断开） 线圈断电衔铁释放触头复位（常开断开、 常闭闭和）,辅助触点,主触点,用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。 结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。 工作原理：与交流接触器基本相同。,（二）直流接触器,（三）接触器的符号,（四）接触器的主要技术指标,型号、含义,ac-3：使用类别代号,根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型； 接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压； 吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级一致； 额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。,（五）接触器的使用选择原则,分类： 按用途分 控制继电器：中间、时间、速度继电器等 保护继电器：过（欠）电流、过（欠）电压、热继电器等 按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式 按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力 按动作时间分：瞬时、延时继电器 特点：额定电流不大于5a,三、控制继电器,继电器：是一种根据某种输入信号（电流、电压、时间、速度等）的变化 而接通或断开控制电路，实现自动控制和保护功能的自动电器。 用于控制电路，在控制系统中实现控制功能转换（控制、放大和保护）。,结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数量较多，由若干对常开与常闭触点组成；另外其触头的额定电流较小。,1、中间继电器,作用：在控制电路中传输或转换信号的一种电器 元件，用于控制电路中触头容量与数量的 扩展。,作用：在控制电路中用于延时接通或断开电路。 分类： 按构成原理分：电磁式、空气阻尼式、晶体管式、数字式 按延时方式分：通电延时型、断电延时型,2、时间继电器,触点系统：由通电延时、断电延时、瞬动三类触点组成；,工作过程：接通驱动系统，实现延时控制，驱动触点动作，接通和断开 电路。,时间继电器kt触点的动作时序,s,s,线圈通断电,瞬动触点,通电延时触点,断电延时触点,结束,(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h),(a) 线圈一般符号 (b) 通电延时线圈 (c) 断电延时线圈 (d) 通电延时闭合动合（常开）触点 (e) 通电延时断开动断（常闭）触点 （f）断电延时断开动合（常开）触点 （g）断电延时闭合动断（常闭）触点（h）瞬动触点,文字符号：kt 图形符号,作用：用来反映转速和转向变化的继电器，用于电动机的反接制动电路中。 结构：定子、转子和触点等,3、速度继电器,定子-由硅钢片迭成笼型空心圆环套在转子上，装有鼠笼型短路绕组。,文字符号：sr 图形符号,转子-圆柱形永久磁铁，与电动机同轴连接。,原理：与异步电动机类似 参数：动作转速：120rpm 复位转速：100rpm,压力继电器,光电继电器,温度继电器,4、其它继电器,四、主令电器,常用的有：控制按钮、位置开关、万能转换开关等,作用：用来发布命令、改变控制系统工作状态的控制电器。可以直接作 用于控制电路，也可以通过电磁式电器的转换对电路实现控制。,1、控制按钮 作用：短时接通或断开小电流控制电路 的开关。,文字符号：sb 图形符号,按钮结构形式： 教材p23 按钮颜色规定： “停止”和“急停”按钮必须是红色。 “启动”按钮的颜色是绿色。 “点动”按钮必须是黑色。 “启动”与“停止”交替动作的按钮必须是黑白、白色或灰色。 “复位”按钮必须是蓝色。复位按钮兼有停止的作用时，则必须是红色。,急停按钮应用：特殊结构适应特殊应用,2、位置开关 作用：检测工作机械的位置，发出命令以控制运动方向或行程长短。 接触式行程开关（有触点、机械结构） 非接触式接近开关（无触点、电气结构）,行程开关：又称限位开关，是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来 发出控制指令的主令电器。,动触点,静触点,文字符号：sq 图形符号,其他类型的行程开关：,接近开关: 非接触式的检测装置，当运动着的物体接近它到一定距 离时，它就能发出信号，从而进行相应的操作。 按原理有： 电感式：金属导体 电容式：固体、液体等各种材料 超声波式：固体、液体或粉末 光电式:不透光,作用：对电气设备进行短路和严重过载保护 应用：串接于被保护电路的首端 结构：熔体+熔体座（保险丝+安装座）,第三节 常用保护类电器 ！,一、熔断器,熔体：熔断器的核心，通常用低熔点的铅锡合金、锌、铜、银的丝状 或片状材料制成。当通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间 后，电流在熔体上产生的热量使熔体某处熔化而切断电路，从而保护了 电路和设备。,熔断器的保护特性（安秒）曲线,流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。 熔体的额定电流ifn是熔体长期工作而不致熔断的电流。,瓷插式熔断器,熔断器的分类：,螺旋式熔断器,有填料式熔断器,无填料密封式熔断器,型号含义：,熔断器的选择： 种类选择：由电控系统整体设计确定。 额定电压：大于或等于实际电路的工作电压。 额定电流（熔断器、熔体）：大于或等于实际电路的工作电流。 如rl6-25 额定电压 500v 额定电流 熔断器 25a 熔断体 2，4，6，10，20，25a 其中熔体电流的选择是关键 熔体电流： 电路上、下两级都装设熔断器时，为使两级保护相互配合良好，两级 熔体额定电流的比值不小于1.6:1。 对于照明线路或电阻炉等没有冲击性电流的负载，熔体的额定电流应 大于或等于电路的工作电流，即ifni1，式中ifn为熔体的额定电流， i1为电路的工作电流。 保护一台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电 流ifn(1.52.5)in，式中，in为电动机额定电流。 保护多台异步电动机时，若各台电动机不同时启动，则 ifn(1.52.5)inmax+in， 式中：inmax为容量最大的一台电动机的额定电流， in为其余电动机额定电流的总和。,作用：对连续运行的电动机进行过载、断相保护，防止电动机过热而烧毁。,利用双金属片受热弯曲去推动杠杆使触头动作,利用电阻值随温度变化而变化的特性制成,利用过载电流发热使易熔合金熔化而使继电器动作,1、热继电器,二、保护继电器,型式：双金属片式,热敏电阻式,易熔合金式,结构：由发热元件、双金属片、 触头及动作机构等部分 组成 。,工作原理：利用电流的热效应，检测机构由电阻丝与双金属片构成， 当设备过载引起电阻丝发热，从而使双金属片产生弯曲；双金属片弯曲 推动常闭触点动作，切断电路，实现过载保护功能。（自动或手动复位）,接线：热元件串接于主电路中，动断触头串接于控制电路中。！,文字符号：fr 图形符号 热继电器的主要性能参数：,热继电器额定电流 热元件额定电流 整定电流,额定整定电流 10a 电流调节范围 0.1-11.6a,如jr20-10：,使用：只能用于电动机的过载保护，不能用于短路保护。 在电动机的控制电路中 过载保护：热继电器 短路保护：熔断器,热继电器接入电动机定子绕组的方式： 星形接法: 带断相保护和不带断相保护的热继电器均可接在线电路中。 三角形接法: *带断相保护接在线电路中。 *不带断相保护热继电器的热元件必须串接在电动机每相绕组上。,2、电流继电器,作用：根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器 分类：过电流继电器、欠电流继电器（动作电流值的不同）,过电流继电器：当电路发生短路及过流时立即将电路切断 线圈电流小于整定电流时，继电器不动作 线圈电流超过整定电流时，继电器才动作 动作电流整定范围：交流为(110350)in，直流为(70300)in 欠电流继电器：当电路电流过低时立即将电路切断 线圈电流大于或等于整定电流时，继电器吸合 线圈电流低于整定电流时，继电器释放 动作电流整定范围：吸合电流为(3050)in 释放电流为(1020)in 一般自动复位,过流电流继电器,欠流电