第1章电气控制系统常用器件1

1、 1.1 电器的基础知识 1.2 接触器 1.3 继电器 1.4 开关电器 1.5 熔断器 1.6 主令电器 1.7 信号电器 1.8 常用执行器件 1.9 常用检测仪表及安装附件第一章 电气控制系统常用器件11、电器的定义和分类电器 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。电器的基础知识21电电器器的的定定义义和和分分类类123456789电器的基础知识3

2、1电电器器的的定定义义和和分分类类1234567892、电磁式低压电器的基本结构电磁式电磁式低压电器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。触头触头触头是一切有触点电器的执行部件，它的作用是接通和分断电路。4电器的基础知识2电电磁磁式式低低压压电电器器的的基基本本结结构构触点的三种接触形式1234567895电器的基础知识2电电磁磁式式低低压压电电器器的的基基本本结结构构按其所控制的电路可分为主触头和辅助触头：主触头用于接通或断开主电路允许通过较大的电流；辅助触头用于接通或断开控制电路，只能通过较小的电流。触头按其原始状态可分为常开触头和常闭触头：原始状态

3、时（即线圈未通电）断开，线圈通电后闭合的触头叫常开触头；原始状态闭合，线圈通电后断开的触头叫常闭触头。（线圈断电后所有触头复原）1234567896电器的基础知识2电电磁磁式式低低压压电电器器的的基基本本结结构构123456789电弧的产生和灭弧电弧的产生和灭弧电弧电弧：电弧是一种气体放电现象。：电弧是一种气体放电现象。气体放电气体放电：气体中有大量的带电质点作定向运动。：气体中有大量的带电质点作定向运动。电弧产生的原因电弧产生的原因：高电场发射、撞击电离、热电子：高电场发射、撞击电离、热电子 发射、热游离。发射、热游离。电弧特点电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密：外部有白炽弧光，

4、内部有很高的温度和密 度很大的电流。度很大的电流。电弧的危害电弧的危害：烧损触点表面，降低电器的使用寿命：烧损触点表面，降低电器的使用寿命, ,同同时延长了电路的分断时间。时延长了电路的分断时间。如何熄灭电弧如何熄灭电弧：根据上述电弧产生的物理过程可知，：根据上述电弧产生的物理过程可知，欲使电弧熄灭，应设法降低电弧温度和电场强度，欲使电弧熄灭，应设法降低电弧温度和电场强度，以加强消电离作用。当电离速度低于消电离速度，以加强消电离作用。当电离速度低于消电离速度，则电弧熄灭。则电弧熄灭。7电器的基础知识2电电磁磁式式低低压压电电器器的的基基本本结结构构123456789灭弧装置用途：用于熄灭触头分

5、断负载电流时产生的电弧。灭弧原理：迅速拉长电弧；冷却和去游离法。根据上述灭弧原则，常用的灭弧装置有多断点灭弧、灭弧栅、磁吹式灭弧和灭弧罩四种。 多断点灭弧 应用于一般交流电器中。在交流接触器和继电器中常采用桥式触头。交流电压过零后，若一对断点处电弧重燃需要150250V电压，则两对断点就需要300500V电压。8电器的基础知识2电电磁磁式式低低压压电电器器的的基基本本结结构构123456789 灭弧栅 应用于高压交流电器中。9电器的基础知识2电电磁磁式式低低压压电电器器的的基基本本结结构构123FII灭弧栅片触点电弧123456789 磁吹式灭弧 应用于直流电器中。10电器的基础知识2电电磁磁

6、式式低低压压电电器器的的基基本本结结构构 321 4 5 6781吹弧线圈2绝缘套3铁心4引弧角5导磁夹板6灭弧罩7动触头8静触头 I123456789 灭弧罩磁吹式灭弧和灭弧栅都带有灭弧罩，它通常是由耐弧陶土、石棉水泥或耐弧塑料制成。其作用为：（1）分隔各路电弧，防止发生短路。（2）使电弧与灭弧罩的绝缘壁接触，使电弧迅速冷却而熄灭。11电器的基础知识3电电磁磁式式低低压压电电器器的的基基本本原原理理3、电磁式低压电器的基本原理123456789电磁机构电磁机构 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。

7、12电器的基础知识3电电磁磁式式低低压压电电器器的的基基本本原原理理123456789电器的基础知识133电电磁磁式式低低压压电电器器的的基基本本原原理理励磁线圈激磁线圈的作用：将电能转换为磁场能量。激磁线圈的分类：按线圈在电路中的连接方式分：串联线圈 并联线圈按通入激磁线圈的电流种类分：直流线圈 交流线圈直流线圈：线圈中通入的是直流电。由直流线圈组成的电磁机构叫直流电磁机构。也叫直流电磁铁。交流线圈：线圈中通入的是交流电。由交流线圈组成的电磁机构叫交流电磁机构。也叫交流电磁铁。123456789结构：14电器的基础知识3电电磁磁式式低低压压电电器器的的基基本本原原理理11、衔铁 ； 2、铁心

8、； 3、线圈工作原理工作原理吸力特性：电磁机构使衔铁吸合的力（F）与气隙长度（）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（F）与气隙长度（）的关系曲线称为反力特性。123456789电器的基础知识153电电磁磁式式低低压压电电器器的的基基本本原原理理1、直流电磁机构的吸力特性：F与的平方成反比双曲线。2、交流电磁机构的吸力特性：F与无关。3、反力特性：吸力大于反力时（ 2处），反力陡增。电磁机构使衔铁释放的力主要是弹簧的反力。1 1为电磁机构气隙的初始值。2为动、静触头开始接触时的气隙长度。反力特性在2处有一突变。123456789电器的基础知识163电电磁磁式式低低

9、压压电电器器的的基基本本原原理理单相交流电磁机构短路环的作用单相交流电磁机构短路环的作用噪声和振动的产生：电磁机构在工作中始终受到反力的作用。由于交流磁通过零时吸力也为零，吸合后的衔铁在反力作用下被拉开。磁通过零后吸力增大，当吸力大于反力时衔铁又被吸合。如此周而复始，使衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁心松散。解决办法：加短路环。1-1-衔铁衔铁2-2-铁心铁心3-3-线圈线圈 4-4-短路环短路环1 1为不穿过短路环的磁通。为不穿过短路环的磁通。2 2为原磁通与短路环中感应电流产生为原磁通与短路环中感应电流产生的磁通的叠加，且相位上的磁通的叠加，且相位上2 2滞后滞后1 1。123456

10、789电器的基础知识173电电磁磁式式低低压压电电器器的的基基本本原原理理电磁机构的吸力F为1产生的吸力F1和2产生的吸力F2的叠加。此时合力始终大于反力Fr。123456789电器的基础知识183电电磁磁式式低低压压电电器器的的基基本本原原理理电磁机构的输入输出特性电磁机构的输入输出特性电磁机构激磁线圈的电压（或电流）为其输入量x，衔铁的位置为其输出量y，x与y的关系称为输入输出特性。x2为使吸力特性处于反力特性上方的最小输入量。电磁式电器工作原理的实质电磁式电器工作原理的实质x1为为使吸力特性处于反力特性下方的最大输入量。合上开关SF后，线圈通电衔铁吸合，从而带动触点动作，使得指示灯PG通

11、电点亮。123456789n 定义定义：接触器是利用电磁吸力频繁的远距离接通或分断电动机电路或其他负载主电路的电磁式自动控制电器。 n 用途用途接触器最主要的用途是控制电动机的启动、反转、制动和调速等。它具有低电压释放保护功能，具有比工作电流大数倍乃至几十倍的接通和分断能力，但不能分断短路电流。它是一种执行电器。n 分类分类接触器种类很多，按驱动力不同可分为电磁式、气动式和液压式。按接触器主触点控制的电路中电流种类分为交流接触器和直流接触器两种。按其主触点的极数（即主触点的个数）来分有单极、双极、三极、四极和五极等多种。 19接触器1234567891接接触触器器的的定定义义用用途途和和分分类

12、类接触器的结构接触器的结构如图示为交流接触器的结构示意图，它由以下五个部分组成。 电磁机构其作用是将电磁能转换成机械能，带动触点使之闭合或断开。电磁机构由电磁线圈、（静）铁心、衔铁（动铁心）三部分组成。 灭弧装置直流接触器和电流在20A以上的交流接触器均装有灭弧罩，有的还带有栅片或磁吹灭弧装置。20接触器1234567892接接触触器器的的结结构构和和工工作作原原理理 主触点和辅助触点 主触点的作用主触点的作用：用来接通或分断电动机电路或其他负载主电路。 辅助触点的作用辅助触点的作用：在控制电路中起联动作用，控制其它电器工作。 反力装置该装置由释放弹簧和触点弹簧组成。 支架和底座它用于接触器的

13、固定和安装。21接触器1234567892接接触触器器的的结结构构和和工工作作原原理理接触器的工作原理接触器的工作原理当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：常闭触头断开，常开触头闭合，两者是联动的；当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放使触头复原：常开触头断开，常闭触头闭合。22接触器1234567892接接触触器器的的结结构构和和工工作作原原理理KM为接触器的旧国标，在新国标中已将接触器和断路器的文字符号统一为QA23接触器1234567893接接触触器器的的图图形形和和文文字字符符号号KMKM常闭辅助触点常闭辅助触点线圈线圈KMK

14、M主触点主触点KMKM常开辅助触点常开辅助触点KMKM(QA)(QA)(QA)(QA)(QA)(QA)(QA)(QA)24接触器1234567893接接触触器器的的图图形形和和文文字字符符号号接触器的型号与含义25接触器1234567894接接触触器器的的技技术术参参数数交流接触器： 220、380、660V直流接触器： 110、220、440V 交流接触器：5、10、20、40、60、100、 150、250、400、600A直流接触器：同交流接触器交流接触器：36、110（127）、220、380V 直流接触器：24、48、220、440V 26接触器1234567894接接触触器器的的技

15、技术术参参数数 机械寿命机械寿命（10001000万次以上）万次以上）与电气寿命与电气寿命（100100万万次以上）次以上） 操作频率：每小时的操作次数操作频率：每小时的操作次数一般：一般：300300次次/h/h、 600600次次/h/h（交流）、（交流）、 12001200次次/h/h（直流）（直流） 接通与分断能力：可靠接通和分断的电流值。接通与分断能力：可靠接通和分断的电流值。接通时：主触点不应发生熔焊。接通时：主触点不应发生熔焊。分断时：主触点不应发生长时间燃弧。分断时：主触点不应发生长时间燃弧。27接触器1234567895接接触触器器的的使使用用类类别别交流接触器使用类别：AC

16、1：接通和分断额定电流；AC2：接通和分断4倍的额定电流；AC3：接通6倍的额定电流；分断额定电流；AC4：接通和分断6倍的额定电流。直流接触器使用类别：DC1：接通和分断额定电流；DC3：接通和分断4倍的额定电流；DC5：接通和分断4倍的额定电流。类型的选择：直流或交流接触器主触点额定电压的选择：大于等于负载额定电压。主触点额定电流的选择：大于等于负载额定电流。28接触器1234567896接接触触器器的的选选择择 根据电路中选择接触器的使用类别；是直流还是交流接触器。 接触器的应大于或等于负载回路的额定电压； 应大于或等于被控主回路的额定电流。 激磁线圈的应与所接控制电路的额定电压等级一致

17、；29继电器1234567891继继电电器器的的定定义义与与分分类类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制电器。感测机构、输出执行机构。按用途分按用途分 ：控制继电器和保护继电器控制继电器和保护继电器按动作原理分：按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式、热继电器子式、机械式、热继电器 按输入量分：按输入量分：电流、电压、电流、电压、压力、压力按动作时间分：按动作时间分： 30继电器1234567892电电磁磁式式继继电电器器 电磁式继电器电磁式继电器的定义的定义: :以电磁力为驱动力的继电以电磁力为驱动力的继电

18、器称为电磁式继电器器称为电磁式继电器。 电磁式继电器电磁式继电器的组成的组成：电磁结构、触点电磁结构、触点 。 电磁式继电器与接触器的区别电磁式继电器与接触器的区别： 1 1）电磁机构：与接触器完全相同）电磁机构：与接触器完全相同 2 2）触点）触点电磁式继电器的触点容量小、且容量均相同，无主触点和辅助触点之分无,也没有灭弧装置。触点容量大接触器有主触点和辅助触点之分，有灭弧装置。31继电器1234567892电电磁磁式式继继电电器器 电磁式继电器的特性电磁式继电器的特性继电器特性曲线：就是继电器输入与输出关系的曲线。称为继电器特性曲线。表示继电器特征的主要物理量： x1 1 ：继电器的释放值

19、。 x2 ：继电器的吸合值。 K=x1/x2 ：继电器的返回系数一般继电器k应较小为0.1 0.4之间，这样当继电器吸合后，输入量波动较大时，不致引起误动作；欠电压继电器则要求较高的k值,k0.6。32继电器1234567892电电磁磁式式继继电电器器例某继电器k=0.66,吸合电压为额定电压90%，则电压低于额定电压的0.6690%60%时继电器释放，起到欠电压保护作用。继电器另一参数是动作时间，它包括吸合时间、释放时间。吸合时间：指从线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需时间。释放时间：指从线圈失电到衔铁完全释放所需时间。一般继电器的动作时间为0.05 0.15s,快速继电器为0.005 0.0

20、5s，它的大小影响着继电器的操作频率。33继电器123456789常用的三种电磁式继电器常用的三种电磁式继电器（一）电压继电器（一）电压继电器：即触点的动作与线圈电压大小有关的继电器称为电压继电器。使用时电压继电器的线圈与负载并联。按线圈电流的种类可分为交流和直流电压继电器，按吸合电压大小又可分为过电压和欠（零）电压继电器两种。2电电磁磁式式继继电电器器34继电器123456789(1)过电压继电器：线圈在额定电压时，衔铁不产生吸合动作，只有当线圈电压高于其额定电压的某一值时，衔铁才产生吸合动作，对电路实现过电压保护。（注意：产品中没有直流过电压继电器）(2)欠（零）电压继电器： 当线圈电压低于其额定电压的某一值时，衔铁产生释放动作，实现对电路欠（零）电压保护。2电电磁磁式式继继电电器器35继电器123456789电压继电器的选用：首先要注意线圈电流的种类和电压等级应与控制电路一致；另外，根据在控制电路中的作用选型；最后，要按控制电路的要求选触点的类型和数量。电压继电器的图形文字符号如图：2电电磁磁式式继继电电器器36继电器123456789（二）电流继电器：（二）电流继电器：