建筑电气控制技术(课题1).ppt

建筑电气控制技术,主讲人：辛博然,主要内容：,一.常用低压电器,二.电气控制电路的基本环节,三.电气图的绘制,四.常用施工机械的电气控制,五.楼宇常用设备电气控制,六.电气控制系统的设计、安装、调试与检修,七.可编程控制器,课题一.常用低压电器,电磁式低压电器的基本知识开关电器主令电器低压熔断器接触器电磁式继电器常用非电磁式继电器,一.电磁式低压电器的基本知识,低压电器的定义低压电器的作用低压电器的分类低压电器的基本结构及原理,电力拖动控制系统=主电路+控制电路,组成：断路器、熔断器、接触器等。,作用：控制电动机的接通和断开。,特点：流过的电流较大。,主电路,一.电磁式低压电器的基本知识,电力拖动控制系统=主电路+控制电路,组成：主令电器、接触器线圈、辅助触点、继电器等。,作用：对主电路进行控制。,特点：流过的电流较小，但低压电器种类多，线路较主电路复杂。,控制电路,一.电磁式低压电器的基本知识,（一）.低压电器的定义电器：是指能自动或手动接通和断开电路，以及对电路或非电路现象能进行切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件。低压电器：通常是指交流1500V及以下、直流1200V及以下电路中起通断、控制、保护和调节作用的电气设备。,一.电磁式低压电器的基本知识,一.电磁式低压电器的基本知识,（二）.低压电器的作用,1.控制作用:电梯轿厢的上下移动、快慢速自动切换等。,2.检测作用：电压、电流、功率、转速、温度、湿度等,3.保护作用：电机的过热保护、漏电保护。,4.转换作用：手动自动转换、市电和自备电源的切换。,5.指示作用：绝缘监测。,6.调节作用：房间的温湿度、建筑物的照度等的自动调节。,按控制作用分类执行电器：用来完成某种动作或传递功率。例如：电磁铁。控制电器：用来控制电路的通断。例如：开关、继电器。主令电器：用来控制其它自动电器的动作，以发出控制“指令”。例如：按钮、转换开关等。保护电器：用来保护电源、电路及用电设备，使它们不致在短路、过载状态下运行，免遭损坏。例如：熔断器、热继电器等。,一.电磁式低压电器的基本知识,(三）.低压电器的分类（4种分类方式）,2.按动作方式分类,一.电磁式低压电器的基本知识,3.按动作原理分类电磁式电器：它是根据电磁铁的原理工作的。例如：接触器、继电器等。非电磁式电器：它是依靠外力（人力或机械力）或某种非电量的变化而动作的电器。例如：行程开关、按钮、速度继电器、热继电器等。,(三）.低压电器的分类（4种分类方式）,自动电器：按照信号或某个物理量的变化而自动动作的电器。例如：接触器、继电器等。非自动电器：通过人力操作而动作的电器。如：开关、按钮等。,4.按触点类型分类,一.电磁式低压电器的基本知识,(三）.低压电器的分类（4种分类方式）,有触点电器：利用触点的接通和分断来切换电路，如接触器、继电器、电磁铁等。无触点电器：无可分离的触点。接近开关、电子式时间继电器、固态继电器等。,（四）.低压电器的基本结构及原理,一.电磁式低压电器的基本知识,电磁式低压电器是利用电磁现象完成电气电路或非电对象的控制、切换、检测、指示和保护等功能。,电磁式低压电器=电磁机构+触头系统+灭弧装置,电磁机构电磁机构是电器元件的感受部件，它的作用是将电磁能转换成为机械能并带动触点闭合或断开。它通常采用电磁铁的形式，由电磁线圈、静铁心（铁心）、动铁心（衔铁）等组成，其中动铁心与动触点支架相连。,一.电磁式低压电器的基本知识,电磁机构,电磁铁的示意图,电磁铁的工作原理电磁线圈通电时产生磁场，使动、静铁心磁化互相吸引，当动铁心被吸引向静铁心时，与动铁心相连的动触点也被拉向静触点，闭合接通电路。电磁线圈断电后，磁场消失，动铁心在复位弹簧作用下，回到原位，并牵动动、静触点，分断电路。,一.电磁式低压电器的基本知识,电磁机构,短路环由于交流电磁铁的磁通是交变的，线圈磁场对衔铁的吸引力也是交变的。当交流电流过零时，线圈磁通为零，对衔铁的吸引力也为零，衔铁在复位弹簧作用下将产生释放趋势，这就使动、静铁心之间的吸引力随着交流电的变化而变化，从而产生振动和噪音，加速动、静铁心接触面积的磨损，引起结合不良，严重时还会使触点烧损。为了消除这一弊端，在铁心柱面的一部分，嵌入一只铜环，称为短路环。,电磁铁的分类电磁铁按励磁电流可分为：直流电磁铁和交流电磁铁按接入电路的方式可以分为：电压线圈和电流线圈,一.电磁式低压电器的基本知识,触头系统,分类按功能可分为：主触头和辅助触头。主触头用于接通和分断主电路；辅助触头用于接通和分断二次电路，还能起互锁和联锁作用。按形状可分为：桥式触头和指形触头。桥式触头又分为点接触桥式触头和面接触桥式触头。,触头系统属于执行部件。它的作用是通过触点的开、闭来通、断电路的。,一.电磁式低压电器的基本知识,a）点接触桥式b)面接触桥式c)线接触指式,一.电磁式低压电器的基本知识,分类：触头按位置可分为：静触头和动触头。静触头固定不动，动触头能由联杆带着移动。触头按其初始位置可分为：常闭触头和常开触头。常闭触头（又称动断触头）常态时动、静触头是相互闭合的。常开触头（又称动合触头）常态时动、静触头是分开的,触头系统,灭弧装置,一.电磁式低压电器的基本知识,电弧：是指触头在闭合和断开（包括熔体在熔断时）的瞬间，都会在触头间隙中由电子流产生弧状的火花，这种由电气原因造成的火花。,电弧的危害：使电路仍然保持导通状态，延迟了电路的开断。会烧损触点，缩短电器的使用寿命。,一.电磁式低压电器的基本知识,灭弧措施,a）、b）机械性拉长电弧c）双触点灭弧d）磁吹灭弧,一.电磁式低压电器的基本知识,e）纵缝灭弧f）金属栅片灭弧g）纵缝陶土灭弧罩,灭弧措施,二.开关电器,开关是最普通、使用最早的电器。其作用是分合电路、开断电流。常用的有刀开关、隔离开关、负荷开关、转换开关(组合开关)、自动空气开关(空气断路器)等。,开关有有载运行操作、无载运行操作、选择性运行操作之分；又有正面操作、侧面操作、背面操作几种；还有不带灭弧装置和带灭弧装置之分。刀口接触有面接触和线接触两种，线接触形式，刀片容易插入，接触电阻小，制造方便。开关常采用弹簧片以保证接触良好。,二.开关电器,（一）.低压刀开关,刀开关是手动电器中结构最简单的一种，主要用作电源隔离开关，也可用来非频繁地接通和分断容量较小的低压配电线路。,二.开关电器,1.开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关）,二.开关电器,（一）.低压刀开关,2.带熔断器式刀开关,二.开关电器,（一）.低压刀开关,3.负荷开关,(2)封闭式负荷开关（铁壳开关）,二.开关电器,(1)开启式负荷开关,（一）.低压刀开关,二.开关电器,接线时应将电源线接在上端，负载接在下端，这样拉闸后刀片与电源隔离，可防止意外事故发生。刀开关安装时，手柄要向上，不得倒装或平装。安装正确，作用在电弧上的电动力和热空气的上升方向一致，就能使电弧迅速拉长而熄灭，反之，两者方向相反电弧将不易熄灭，严重时会使触头、刀片烧伤，甚至造成极间短路。另外如果倒装，手柄可能因自动下落而引起误动作合闸，将可能造成人身和设备安全事故。,刀开关安装注意事项:,二.开关电器,(二).组合开关（转换开关）结构：静触头一端固定在胶木盒内，另一端伸出盒外，与电源或负载相连。动触片套在绝缘方杆上，绝缘方轴每次作90正或反方向的转动，带动静触头通。特点：结构紧凑，安装面积小，操作方便。用途：电源的引入开关；通断小电流电路；控制以下电动机。,二.开关电器,（a）外形（b）符号（c)结构,二.开关电器,(二).组合开关（转换开关）,二.开关电器,低压断路器也称为自动空气开关，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。低压断路器具有多种保护功能(过载、短路、欠电压保护等)、动作值可调、分断能力高、操作方便、安全等优点，所以目前被广泛应用。,(三).低压断路器,二.开关电器,功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路及失压时自动分断电路。特点：操作安全，分断能力较高。分类：框架式（万能式）和塑壳式（装置式）结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。,二.开关电器,(三).低压断路器,万能式低压断路器结构图,二.开关电器,(三).低压断路器,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,二.开关电器,(三).低压断路器,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,二.开关电器,(三).低压断路器,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,远距离跳闸，对电路不起保护作用,二.开关电器,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,线路过载保护,二.开关电器,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,电动机的失压保护,二.开关电器,二.开关电器,低压断路器的选用原则,根据线路对保护的要求确定断路器的类型和保护形式，确定选用框架式、装置式或限流式等。一般而言，框架式断路器对短路电流的分断能力较装置式的大、体积也较大。通常，支线负荷采用非选择型二段式保护(过载延时和短路瞬时保护)，多选用装置式断路器；支干线选用过载延时和短路短延时保护，可采用非选择型二段式，也可采用选择型三段式保护，视其级间配合要求而定；干线(电源首端)的保护为主保护，应本着减少故障范围和保护动作可靠的原则选用主断路器。,二.开关电器,控制系统中，主令电器是一种专门发布命令、直接或通过电磁式电器间接作用于控制电路的电器，常用来控制电力拖动系统中电动机的起动、停车、调速及制动等。常用的主令电器有：控制按钮、行程开关、接近开关，万能转换开关、主令控制器及其它主令电器如脚踏开关、倒顺开关、紧急开关、钮子开关等。,三.主令电器,(一).控制按钮,控制按钮是一种结构简单、使用广泛的手动主令电器，它可以与接触器或继电器配合，对电动机实现远距离的自动控制，用于实现控制线路的电气联锁。,1.按钮帽2.复位弹簧3.动触头4.常闭静触头5.常开静触头,三.主令电器,三.主令电器,三.主令电器,一个按钮既可作常开按钮，也可作常闭按钮。常开按钮作起动按钮，绿色或黑色。常闭按钮作停止按钮，红色。一般有触点电器的触点动作顺序均为：“先断后合”。,三.主令电器,(二).行程开关,行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。行程开关可分为直动式、滚轮式、微动式和组合式。,三.主令电器,按钮式1.推杆2.弹簧3.动断触头4.动合触头,三.主令电器,滚轮式1.滚轮2.上转臂3、5、11.弹簧4.套架6.滑轮7.压板8、9触头10横板,三.主令电器,微动式1.推杆2.弹簧3.压缩弹簧4.动断触头5.动合触头,三.主令电器,行程开关,三.主令电器,(三).万能转换开关,万能转换开关是一种多档式、控制多回路的主令电器。万能转换开关主要用于各种控制线路的转换、电压表、电流表的换相测量控制、配电装置线路的转换和遥控等。万能转换开关还可以用于直接控制小容量电动机的起动、调速和换向。,三.主令电器,万能转换开关,三.主令电器,三.主令电器,三.主令电器,a)外形图b)结构原理图1-凸轮块2-动触点3-静触点4-接线端子5-支杆6-转动轴7-凸轮块8-小轮,三.主令电器,四.熔断器,熔断器是一种简单而有效的保护电器。在电路中主要起短路保护作用。熔断器主要由熔体和安装熔体的绝缘管(绝缘座)组成。使用时，熔体串接于被保护的电路中，当电路发生短路故障时，熔体被瞬时熔断而分断电路，起到保护作用。,瓷插式熔断器,四.熔断器,螺旋式熔断器,四.熔断器,有填料式熔断器,四.熔断器,无填料密封式熔断器,四.熔断器,快速熔断器,四.熔断器,自恢复熔断器,四.熔断器,熔断器的安秒特性熔断器的动作是靠熔体的熔断来实现的，当电流较大时，熔体熔断所需的时间就较短。而电流较小时，熔体熔断所需用的时间就较长，甚至不会熔断。因此对熔体来说，其动作电流一动作时间特性即安一秒特性为一反时限特性，如图1-33所示。,熔断器特性,四.熔断器,熔断器只能起到短路保护作用，不能起过载保护作用。如确需在过载保护中使用，必须降低其使用的额定电流，如8A的熔体用于10A的电路中，作短路保护兼作过载保护用，但此时的过载保护特性并不理想。熔断器的选择,主要依据负载的保护特性和短路电流的大小选择熔断器的类型。对于容量小的电动机和照明支线，常采用熔断器作为过载及短路保护。,四.熔断器,1.保护无起动过程的平稳负载如照明线路、电阻、电炉等时，熔体额定电流略大于或等于负荷电路中的额定电流。,2.保护单台长期工作的电机熔体电流可按最大起动电流选取，也可按下式选取：IRN(1.52.5)IN式中IRN-熔体额定电流；IN-电动机额定电流。如果电动机频繁起动，式中系数可适当加大至33.5，具体应根据实际情况而定。,四.熔断器,3.保护多台长期工作的电机（供电干线）IRN(1.52.5)INmax+ININmax-容量最大单台电机的额定电流。IN其余.电动机额定电流之和。,4.熔断器的级间配合为防止发生越级熔断、扩大事故范围，上、下级(即供电干、支线)线路的熔断器间应有良好配合。选用时，应使上级(供电干线)熔断器的熔体额定电流比下级(供电支线)的大12个级差。,四.熔断器,五.接触器,接触器，是一种用来自动接通或断开大电流电路的电器。它可以频繁地接通或分断交直流电路，并可实现远距离控制。其主要控制对象是电动机，也可用于电热设备、电焊机、电容器组等其它负载。它还具有低电压释放保护功能，接触器具有控制容量大、过载能力强、寿命长、设备简单经济等特点，是电力拖动自动控制线路中使用最广泛的电器元件。,触头系统：主触头、辅助触头常开触头（动合触头）常闭触头（动断触头）电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧,1.结构,交流接触器,五.接触器,1一灭弧罩2一触头压力弹簧片3一主触头4一反作用弹簧5一线圈6一短路环7一静铁心8一弹簧9一动铁心10一辅助常开触头11一辅助常闭触头,五.接触器,交流接触器结构图,灭弧装置,五.接触器,2工作原理,线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。为防止铁心振动，需加短路环。,五.接触器,3.接触器的符号,五.接触器,额定电压,127、220、380、500V,5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A,额定电流,吸引线圈额定电压,36、110（127）、220、380V,4.交流接触器的主要技术指标,五.接触器,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。,5.接触器的使用选择原则,五.接触器,六.电磁式继电器,继电器是根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力拖动装置的自动电器。,继电器的种类很多，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；按工作原理可分为：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；按输出形式可分为：有触点和无触点两类；按用途可分为：控制用与保护用继电器等。,1.继电器分类,六.电磁式继电器,2.电磁式继电器的结构与工作原理,继电器是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动控制电器。继电器的结构与接触器类似。与接触器不同的是，继电器用于通断控制电路，因此触头容量小，无灭弧系统；其动作参数可改变（调节），全部触头接于控制电路。工作原理也与接触器类似。,六.电磁式继电器,1-铁心2-旋转棱角3-释放弹簧4-调节螺母5-衔铁6-动触头7-静触头8-非磁性垫片9-线圈,六.电磁式继电器,3.特性及主要参数,1）特性输入-输出特性（继电器特性曲线）,X输入量Y输出量,六.电磁式继电器,X2-继电器吸合值，欲使继电器动作，输入量需大于此值。X1-继电器释放值，欲使继电器释放，输入量需小于此值。,继电器符号,六.电磁式继电器,2）技术参数,返回系数-继电器释放值与吸合值的比值，即：,可调整,一般继电器是低，主要是避免误动作。,欠电压继电器,六.电磁式继电器,继电器的另一个重要参数是：动作时间（吸合时间及释放时间），一般继电器的吸合时间与释放时间为0.050.15s，快速继电器为0.0050.05s，它的大小影响继电器的操作频率。,六.电磁式继电器,4.几种常用继电器,1）电压继电器过电压继电器-吸合整定值为保护线路额定电压的1.051.2倍，利用其常闭触点切断控制电路。欠电压继电器-释放整定值为线路额定电压的0.10.6倍，利用其常开触点切断控制电路。,线圈并联接入主电路线圈匝数多，线径细，阻抗大,欠电压继电器,过电压继电器,符号,六.电磁式继电器,2.电流继电器过电流继电器-吸合整定值：直流（1.14）Ie，交流（1.13.5）Ie，利用其常闭触点切断控制电路。欠电流继电器-释放整定值：（0.10.2）Ie，利用其常开触点切断控制电路。欠电流继电器只有直流产品。,线圈串联接入主电路线圈匝数少，线径粗，阻抗小,欠电流继电器,过电流继电器,符号,六.电磁式继电器,电流与电压继电器的区别：主要是线圈N。电压继电器(KA)多导线细检测负载电压并联接入电路。电流继电器(KI)少导线粗检测负载电流串联接入电路。,六.电磁式继电器,3.中间继电器中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量。另外其触头的额定电流较大。,继电器的触点最多有四对。,六.电磁式继电器,4.时间继电器凡是感测元件通电或断电后，其触点要延迟一段时间才动作的电器叫做时间继电器。时间继电器在电路中起着控制时间的作用，用于继电接触控制系统中按时间参量变化规律进行控制。,常用的时间继电器的种类有：电磁式、空气阻力式、电动机式、半导体式以及最新的数字式。,六.电磁式继电器,(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,延时继电器符号,六.电磁式继电器,图示是通电延时继电器；线圈位置调换180度，就是断电延时继电器。,六.电磁式继电器,六.电磁式继电器,六.电磁式继电器,半导体时间继电器,六.电磁式继电器,数字式（单片机控制的时间继电器）,六.电磁式继电器,七.常用非电磁类继电器,非电磁类继电器的感测元件接受非电量信号(如：温度、转速、位移及机械力等)。常用的非电磁类继电器有：热继电器、速度继电器、干簧继电器、永磁感应继电器等。,1.热继电器(FR),热继电器主要用于电力拖动系统中电动机负载的过载保护。继电器结构与工作原理,七.常用非电磁类继