现代电器及其应用技术(第一次课20110308).ppt

现代电器及其应用技术,第1章 常用低压电器,第2章 国内外最新低压电器简介,第3章 基本电气控制线路,第4章 继电器控制与可编程序控制器、微机 等的区别与联系,HK系列刀开关 带熔断器刀开关 带熔断器刀开关,三相刀开关 三相刀开关 防爆刀开关,低压电器图片,自动电源转换开关 万能转换开关 可逆转换开关,各种类型按钮 带灯普通按钮,微动开关 各种类型行程开关,接近开关 各种接近开关,单元件断路器 单相断路器 三相断路器 带漏电保护断路器,RL1系列螺旋式熔断器 RT0系列有填料封闭管式熔断器 瓷插式熔断器,RO,RT系列熔断芯子 慢溶保险丝 高分子PTC自复保险丝,CFC36系列交流接触器 CKC1（CJ40）系列接触器,中间继电器 中间继电器 热继电器 热继电器,空气囊时间继电器 空气囊时间继电器 电子式时间继电器,AR-731F2 AR-731F3 JSS1P1-时间继电器 DH11S-S-时间继电器,装用单只喇叭时，喇叭电流通常是直接由按钮控制的。 汽车上装有两个喇叭时，由于消耗的电流过大，如果直接用喇叭按钮操纵，按钮容易烧坏，为此采用了喇叭继电器。,喇叭继电器电路,喇叭继电器电路,喇叭,电池,喇叭继电器,按钮,喇叭继电器电路由继电器和喇叭、电池、按钮等组成。,电路组成,课程要求： 1）了解接触器、继电器、熔断器、刀开关和断路器等常用 低压电器的基本结构和工作原理。 2）了解接触器、继电器、熔断器、刀开关和断路器等常用 低压电器在基本控制电路中的使用 3）了解继电器控制与可编程序控制器、微机等的区别与联 系,现代电器及其应用技术,课程考核： 1）平时成绩（30%）： 考勤 （无故旷课一次扣5分，迟到和早退10分钟以上者扣3分） 2）课程任务（70%）：课程论文及其他任务 任课教师：高瑞荣 邮箱：103711021,现代电器及其应用技术,课程意义： 1）电工证的部分理论和实操。 2）开拓视野，了解日常生活中接触器、继电器、熔断器、 刀开关和断路器等常用低压电器的使用，学以致用。 3）了解 基本电气控制线路的工作过程。 4）了解国内外常用低压电器的发展现状和趋势。,现代电器及其应用技术,第1章 常用低压电器,1.1 概述 1.2 低压开关与断路器 1.3 熔断器 1.4 接触器 1.5 继电器 1.6 主令电器 1.7 常用其它低压电器,M 3,L1,L2,L3,U11,U11,V11,W11,FU1,U12,V12,W12,KM1,KM2,U13,V13,W13,U,V,W,PE,FR,FR,SB3,SB1,KM1,KM2,KM1,SB2,KM1,KM2,KM2,短路保护,过载保护,欠压或失压保护,QF,步骤： 1.合上QF 2.正转:按下SB1 3.反转：按下SB2 4.停止：按下SB3,机械连锁,电气连锁,FU2,1.1概述,低压电器的定义： 根据使用要求及控制信号，通过一个或多个器件组合，能手动或自动分合，额定电压在直流电压1500V、交流电压1200V及以下的电路中，以实现电路中被控制对象的控制、调节、变换、检测、保护等作用的基本件称为低压电器。,111 常用低压电器的分类 （1）按用途和所控制的对象分类 控制电器 主要用于电力拖动及自动控制系统的控制电器，包括接触器、启动器、主令电器、及各种控制继电器等。对控制电器的主要技术要求是操作频率高、使用寿命长以及有相应的转换能力。 配电电器 主要用于低压电力网的配电电器，包括刀开关、转换开关、熔断器和低压断路器等。对配电电器的主要技术要求是断流能力强，限流效果佳，在系统发生故障时确保动作准确，工作可靠，有足够的热稳定性和动稳定性。 低压控制电器中的主令电器 主要用来闭合或断开控制电路，以发布命令或用作程序控制，包括有控制按钮、行程开关、万能转换开关和主令控制器等。正是因为主令电器在控制电路中是一种专门发布命令的电器，所以称为主令电器，但主令电器不允许分合主电路。,（2） 按动作方式分类 自动切换电器：它依靠电器本身参数变化或外来信号（如电流、电压、温度、压力、速度、热量等）自动完成接通、分断或使电机启动、反向及停止等动作。常用的有自动开关、接触器、 继电器等。 手控电器：它依靠外力（人力）直接操作来完成接通、分断、启动、反向及停止等动作。常用的有控制按钮、刀开关、转换开关等。 （3）按工作环境分类 一般用途低压电器 是指用于海拔高度不超过2000m，周围环境温度在-2540之间，空气相对湿度为90，安装倾斜度不大于5，无爆炸危险的介质及无显著摇动和冲击振动的场合的电器。 特殊用途电器 是指在特殊环境和工作条件下使用的各类低压电器，通常是在一般用途低压电器的基础上派生而成的，如防爆电器、船舶电器、化工电器、热带电器、高原电器以及牵引电器等。 （4）电器按工作原理分类还可分为电磁式电器和非电量控制电器、 按其执行机能还可分为有触点电器和无触点电器。,112 我国低压电器的发展概况 我国低压电器产品大致可分为四代： 第一代产品： 20世纪60年代至70年代初 主要产品为DW10，DZ10，CJ10等系列产品为代表的17个系列产品，性能水平相当于国外50年代水平，其性能指标低、体积大、耗材、耗能、保护特性单一、规格及品种少。 现市场占有率为20一30(以产品台数计算)。 第二代产品：20世纪70年代末至80年代 主要产品为DWl5，DZ20，CJ20为代表，共56个系列。技术引进产品以3TB、B系列为代表共34个系列。达标攻关产品40个系列，技术指标明显提高，保护特性较完善，体积缩小，结构上适应成套装置要求。 现有市场占有率为50一60。 第三代产品： 20世纪90年代 主要产品为DW45，S，CJ45(CJ40)等系列产品第三代电器产品具有高性能、小型化、电子化、智能化、模块化、组合化、多功能化等待征。但受制于通信能力的限制，不能很好地发挥智能产品的作用。 现有市场占有率：5一10，如智能断路器、软起动器等。,112 我国低压电器的发展概况 第四代产品： 20世纪90年代末至今 不断开发现场总线低压电器产品。这种产品除了具有第三代低压电器产品的特征外，其主要技术特征是可通信，能与现场总线系统连接。 第四代低压电器产品的技术特征： 第四代低压电器产品必须有完整的体系 带有通信接口，能方便地与现场总线连 整个体系产品强调标准化。 可通信电器产品母体应是高性能、小型化、模块化、组合化。 我国从90年代起开发的第三代产品已带有智能化功能，但是单一智能化电器在传统的低压配电、控制系统中很难发挥其优越性，产品价格相对较高，难以全面推广。 预计今后510年内，随着通信电器的开发利用，我国第三代、第四代高档次低压电器产品市场占有率将从目前的5增加到30以上，从而大大促进我国低压电器总体水平的提高。,113国内外低压电器的发展趋势 下面主要介绍低压电器相关新技术的发展与应用，低压电器产品与标准发展动向 1、相关新技术的发展与应用： （1）现代设计技术 三维计算机辅助设计系统的应用与发展 低压电器专用计算机应用软件开发 （2）微处理机技术和计算机技术的引入及计算机网络技术和信息通信技术的应用 （3）可靠性技术 当前，国内外可靠性研究工作的重点主要为以下几个方面： 可靠性物理研究，即产品失效机理研究。 低压电器可靠性指标及考核方法研究。 低压电器可靠性试验装置研制。 提高可靠性的研究。,113国内外低压电器的发展趋势 2、我国主要低压电器产品总体发展方向： （1）可通信低压电器 对可通信电器基本要求包括：带有通信接口；通信规约标准化；可以直接挂在总线上；符合相关低压电器标准及有关EMC要求。 随着网络技术的发展和普及，将需要许许多多新的可通信电器，并要求有各种新的功能，这对我国低压电器行业摆脱低水平重复与竞争，无疑是一次新的机遇。 （2）传统低压电器的发展方向 高性能、高可靠、小型化。 模块化和组合化。 电子化和智能化。 目前，智能化电器的发展主要在万能式断路器、塑壳式断路器以及电动机控制、保护器等产品上进行。,1.1.4 电磁式低压电器基本结构及灭弧 1 电磁机构 1） 结构形式 电磁机构通常采用电磁铁的形式，由吸引线圈、铁心（又称静铁心或磁轭）和衔铁（也称动铁心）三部分组成，其工作原理如下：当线圈通入电流后，磁通通过铁心。 衔铁和工作气隙形成闭合回路，因衔铁受到电磁力，便吸向铁心。,图1-1 电磁机构示意图,2） 交流电磁铁的分磁环 分磁环（也称短路环）：对单相交流电磁机构，一般在铁心端面上安置一个铜制的分磁环，以便改善工作状况. 短路环工作原理：电磁机构的磁通是交变的，而电磁吸力与磁通的平方成正比，当磁通为零时，吸力也为零，这时衔铁在弹簧反力作用下被拉开，磁通大于零后，吸力增大，当吸力大于反力时， 衔铁又吸合，衔铁会产生强烈的振动和噪声。振动会使电器寿命缩短。所以为了消除振动，单相交流电磁机构必须加装分磁环。,2. 灭弧装置 1)电弧的产生：各种有触点电器都是通过触点的开、闭来通、断电路的。 触点接通电路时，存在接触电阻，引起触点升温；触点分断电路时，由于热电子发射和强电场的作用使气体游离，从而在分断瞬间产生电弧。 2)电弧的危害：开关电器在分断电路时产生的电弧，一方面使电路仍旧保持导通状态，延迟了电路的开断；另一方面会烧损触点，缩短电器的使用寿命。,灭弧措施主要有以下几种： 拉长电弧：依靠触点的分开， 机械地拉长电弧，如图1-4（a）、（b）、（c）、（d）所示。 磁吹灭弧：利用导电回路或特制线圈的电流在弧区产生磁场， 使电弧受力迅速移动并拉长电弧（磁吹灭弧），电弧被吹入由固体介质构成的灭弧罩内，与固体介质接触而被冷却熄灭。如图1-4(e)所示。 分隔电弧：将电弧分隔成许多串联的短弧，如图（f）所示。 冷却电弧：依靠磁场作用，将电弧驱入用耐弧材料制成的狭缝中， 以加快电弧的冷却，如图1-4（e）、（g）所示。 气体吹弧：在封闭的灭弧室中，利用电弧自身能量分解固体材料产生气体， 提高灭弧室中的压力， 或利用产生的气体进行吹弧。 其他,图 1-4 灭弧措施,1.2 低压开关与断路器,1.2.1 刀开关,1 胶盖刀开关 胶盖刀开关又称开启式负荷开关，由瓷底座、静触头、触刀、瓷柄、熔丝和胶盖等构成。其结构简单，价格低廉，常用作照明电路的电源开关，也可用来控制5.5 kW以下异步电动机的启动与停止。因其无专门的灭弧装置，故不宜频繁分、 合电路。,图 1-5 HK系列负荷开关 (a) 内部结构； (b) 图形符号,对于照明和电热负载，可选用额定电压220V或250 V， 额定电流大于所有负载额定电流的开关。对于电动机的控制，可选用额定电流大于电动机额定电流倍的开关。 胶盖刀开关的型号(HK 2/)含义为,安装和使用胶盖开关时应注意下列事项： (1)电源进线应接在静触头一边的进线端（进线座应在上方），用电设备应接在动触头一边的出线端。这样，当开关断开时，闸刀和熔丝均不带电，以保证更换熔体时的安全。（上进下出） (2)安装时，刀开关在合闸状态下手柄应该向上，不能倒装和平装，以防止闸刀松动落下时误合闸。,1.2.2 组合开关 组合开关又称转换开关，由分别装在多层绝缘件内的动、 静触片组成。动触片装在附有手柄的绝缘方轴上，手柄沿任一方向每转动90，触片便轮流接通或分断。为了使开关在切断电路时能迅速灭弧，在开关转轴上装有扭簧储能机构，使开关能快速接通与断开，从而提高了开关的通断能力。图1-6所示为HZ10系列转换开关的外形和内部结构。 这种开关适用于交流50Hz、电压380V以下和直流电压220V以下的电路中，供手动不频繁地接通和断开电源，以及控制5kW以下异步电动机的直接启动、停止和正反转。,图1-6 HZ1010/3型组合开关,HZ系列转换开关型号及含义为,组合开关的图形符号如图1-7所示。,图1-7 组合开关的图形符号 (a) 单极； (b) 三极,1.2.3 空气断路器 空气断路器又叫自动空气开关或低压断路器，相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器和欠压继电器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、 过载和短路保护的电器。 空气断路器主要由触头系统、操作机构和保护元件三部分组成。其主要参数是额定电压、额定电流和允许切断的极限电流。选择时空气断路器的允许切断极限电流应略大于线路最大短路电流。,单元件断路器 单相断路器,带漏电保护断路器 三相断路器,DZ520型低压断路器结构,空气断路器的工作原理：电磁脱扣器3的线圈和热脱扣器5的热元件电阻丝与电路串联，分离脱扣器4和失压脱扣器6的线圈与电路并联。 保护功能： 1、短路保护：当电路发生短路或较大过电流时，磁力增加将衔铁吸合，撞击杠杆，搭钩松开，触头分断。 2、欠压保护：当电路电压下降较多或失去电压时，欠压脱扣器磁力减小或失去，其衔铁被弹簧拉开，撞击杠杆，顶上搭钩，触头分断。 3、过载保护：当电路发生过载时，双金属片发生弯曲， 撞击杠杆， 顶开搭钩， 触头分断。,低压断路器原理图,低压断路器图形符号,空气断路器的型号含义如下：,1.3 熔 断 器,1.3.1 常用熔断器 1 熔断器的分类和结构原理 熔断器按结构可分为开启式、半封闭式和封闭式。封闭式熔断器又分为有填料、无填料管式和有填料螺旋式等。按用途分有工业用熔断器、保护半导体器件熔断器、具有两段保护特性的快慢动作熔断器、自复式熔断器等。,图1-8 熔断器的图形符号,2 熔断器的主要技术参数 选择熔断器时，应考虑以下几个主要技术参数： （1） 额定电压：这是从灭弧角度出发， 保证熔断器能长期正常工作的电压。如果熔断器的实际工作电压超过额定电压，则一旦熔体熔断，可能发生电弧不能及时熄灭的现象。 （2） 熔体额定电流：是指在规定的工作条件下，电流长时间通过熔体而熔体不熔断的最大电流。,（3） 熔断器额定电流：是指保证熔断器能长期正常工作的电流，是由熔断器各部分长期工作时所允许的温升决定的。该额定电流应不小于所选熔体的额定电流， 且在额定电流范围内不同规格的熔体可装入同一熔壳内。 （4） 极限分断能力：指熔断器在额定电压下所能分断的最大短路电流值。,熔断器的型号及意义为,3 常用熔断器 (1） 瓷插式熔断器： 常用的瓷插式熔断器为RC1A系列，它由瓷盖、瓷底座、 静触头、动触头和熔体组成，动触头在瓷盖两端，熔体沿凸起部分跨接在两个动触头上。瓷插式熔断器一般用于交流50Hz，额定电压380V及以下、额定电流200 A以下的电路末端，用于电气设备的短路保护和照明电路的保护。,图1-9 瓷插式熔断器,（2） 有填料螺旋式熔断器：它由瓷帽、熔管、瓷套及瓷座等组成。熔管是一个瓷管，内装熔体和灭弧介质石英砂， 熔体的两端焊在熔管两端的金属盖上，其一端标有不同颜色的熔断指示器，当熔体熔断时指示器弹出，便于发现并更换同型号的熔管。有填料螺旋式熔断器外形结构如图1-10所示。,图1-10 有填料螺旋式熔断器 (a) 外型； (b) 结构,这种熔断器的特点是其熔管内充满了石英砂填料，以增强熔断器的灭弧能力。因为石英砂具有很大的热惯性与较高的绝缘性能，且它为颗粒状，同电弧接触面大，能大量吸收电弧的能量，使电弧很快冷却，从而加快电弧熄灭过程。 ,（3） 无填料封闭管式熔断器：这种熔断器由熔管、熔体和插座组成，熔体被封闭在不充填料的熔管内，其外形结构如图1-11所示。15A以上熔断器的熔管由钢纸管、黄铜套管和黄铜帽等构成， 新产品中熔管已用耐电弧的玻璃钢制成。 常用的无填料封闭管式熔断器有RM7和RM10系列。,图1-11 无填料封闭式熔断器 (a) 外型； (b) 结构,这种结构熔断器有两个特点：一是采用变截面锌片作熔体。 当电路过载或短路时，变截面锌片狭窄部分的温度急剧升高并首先熔断，特别是在短路时， 熔体的几个狭窄部分同时熔断，形成较大空隙，灭弧更容易；二是采用钢纸管或三聚氰胺玻璃作熔管，当熔体熔断时，熔管在电弧作用下，分解大量气体，使管内压力迅速增大，促使电弧迅速熄灭。 这种熔断器的优点是灭弧力强，熔体更换方便，被广泛用于发电厂、 变电所和电动机的保护。,（4） 新型熔断器：自复式熔断器是应用非线性电阻元件（金属钠等）在高温下电