绪论、第一章低压电器

1、机电传动控制多媒体课件机械工程学院 黄崇莉 制做陕西理工学院 机床电气控制技术第4版参考书：电气控制与PLC许翏 主编 机械工业出版社普通高等教育“十一五” 国家级规划教材齐占庆 王振臣 主编机械工业出版社本课程分为四大部分：讲授28课时1、低压电器元件（2学时）2、继电器-接触器控制线路（12学时）3、PLC 控制系统（8学时）4、交直流调速系统（6学时）课程内容简介 绪 论1. 电力拖动系统的发展 成组拖动 多电动机拖动 交流电动机拖动 直流电动机拖动2. 电气控制系统的发展 在控制方法上：手动操纵发展到自动控制 在控制功能上：从单一功能发展到多功能 在操作上：从紧张、繁重发展到轻巧自如一

2、、电气控制技术的发展概况二、 电力拖动自动控制的基本概念机床组成的三个基本部分 工作机构 传动机构 原动机电力拖动系统 直流拖动系统 交流拖动系统 电力拖动部分 电气控制部分第一章第一章 低压电器低压电器 作用与分类作用与分类 接触器接触器 继电器继电器 开关电器开关电器 熔断器熔断器1-1 低压电器基本知识低压电器基本知识 电器定义：一种能接通、断开电路或调节、控制电器定义：一种能接通、断开电路或调节、控制和保护电路与设备的电工器具和装置。和保护电路与设备的电工器具和装置。 低压电器：用于交流低压电器：用于交流50HZ，额定电压为，额定电压为1200V以以下、或直流下、或直流1500V级以下

3、的电路中起通断、保护、级以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。控制或调节作用的电器产品。 高压电器：交流高压电器：交流1200V以上或直流以上或直流1500V以上电以上电路中的电器。路中的电器。 1.1.1、分类、分类1、按功能分：、按功能分：2、按用途分： 低压配电电器：用于供、配电系统中电能输送和分配的电器。如刀开关、低压断路器、熔断器等。 低压控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。如按钮、转换开关、接触器、电磁阀等。 低压主令电器：发送控制指令的电器。按钮、转换开关、主令开关、行程开关等。 低压保护电器：用于对电路及用电设备进行保护的电器。 低压执行电器：用于完成某种

4、动作或传送功能的电器。如电磁铁、电磁离合器。3、按操作方式分、按操作方式分手动电器：手动电器：刀开关、按钮、转换开关刀开关、按钮、转换开关自动电器：自动电器：低压断路器、接触器、继电器低压断路器、接触器、继电器4、按使用场合分：、按使用场合分：一般工业用电器、特殊工一般工业用电器、特殊工矿用电器、航空用电器、船舶用电器、建矿用电器、航空用电器、船舶用电器、建筑用电器。筑用电器。5、按工作原理分：、按工作原理分：电磁式电器、非电量控制电磁式电器、非电量控制电器等。电器等。1.1.2、电磁式低压电器基本结构、电磁式低压电器基本结构1、 电磁机构结构型式电磁机构结构型式 电器分感测部分和执行部分。电

5、器分感测部分和执行部分。 组成：吸引线圈、铁心、衔铁、铁轭、空组成：吸引线圈、铁心、衔铁、铁轭、空气气隙。气气隙。 图1-1常见电磁机构形式 直动式和拍合式图1-1 2、触头系统、触头系统 触点接触形式：点接触、线接触、面接触触点接触形式：点接触、线接触、面接触 触点结构形式触点结构形式： 接触电阻接触电阻 理想情况下：触点闭合：接触电阻为零。理想情况下：触点闭合：接触电阻为零。 触点断开：接触电阻无穷大。触点断开：接触电阻无穷大。图图1-2 触点位置示意图触点位置示意图图1-2 3、电弧与灭弧、电弧与灭弧 电弧产生：电弧产生：在触点由闭合状态过渡到断开状在触点由闭合状态过渡到断开状态的过程中

6、产生的电弧。气体自持放电形式态的过程中产生的电弧。气体自持放电形式之一，是一种带电质点的急流之一，是一种带电质点的急流。 电弧产生的原因：四个物理过程电弧产生的原因：四个物理过程 强电场放射、撞击电离、热电子发射、高温强电场放射、撞击电离、热电子发射、高温游离。游离。 电弧特点：电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流。温度和密度很大的电流。 灭弧基本方法：灭弧基本方法：拉长电弧；降低弧柱温度；拉长电弧；降低弧柱温度；增加维持电弧所需的临极电压降。增加维持电弧所需的临极电压降。常用灭弧装置常用灭弧装置 电动力灭弧电动力灭弧 图1。2。13图1-3

7、磁吹式灭弧装置磁吹式灭弧装置 图1。2。15图1-4 灭弧栅灭弧灭弧栅灭弧 图1。2。14图1-5 窄缝灭弧：窄缝灭弧：图1-6 1-2 接触器接触器 功能：功能：用来频繁地接通或断开交、直流大用来频繁地接通或断开交、直流大电流电路的自动切换电器。电流电路的自动切换电器。 主要控制：主要控制：电动机、电热设备、电焊机、电动机、电热设备、电焊机、电容器组。电容器组。 分：分：交流接触器、直流接触器交流接触器、直流接触器。 组成：组成：触点系统、电磁机构、灭弧装置触点系统、电磁机构、灭弧装置。1.2.1、接触器结构、接触器结构图1-7交流接触器主要有四部分组成：交流接触器主要有四部分组成： 电磁机

8、构：线圈、衔铁、铁心短路环的作用：消除交流电磁铁在吸合时可能产生的衔铁振动和噪音。l触头系统：主触头和辅助触头。l灭弧罩：20A以上装陶瓷灭弧罩。其作用：迅速切断触头在分断时所产生的电弧，以避免发生触头烧毛或熔焊。l其他部分：反力弹簧、触头压力簧片、缓冲弹簧、底座、接线柱和短路环。图1-8 交流接触器工作原理交流接触器工作原理 直流接触器直流接触器用途：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。 直流接触直流接触器结构器结构 用于额定用于额定电压至电压至440V、电、电流至流至1600A的的直流电力直流电力线路中。线路中。

9、 图1。7。2 图图1-91-9两者结构的区别： 直流铁心是整体结构，交流铁心是用硅钢片叠加而成； 直流接触器的吸引线圈匝数多、做成长而薄的圆筒状，且不设线圈骨架； 主触头一般为单极或双极；触头形式为滚滑接触的指形触头。 灭弧装置为磁吹灭弧装置。1.2.2、接触器主要技术参数、接触器主要技术参数 级数和电流种类级数和电流种类：两极、三极、四极；直流和交流。：两极、三极、四极；直流和交流。 额定电压额定电压：指主触点的额定工作电压。：指主触点的额定工作电压。直流有：直流有：24V、48V、110V、220V、440V交流有：交流有：36V、127V、220V、380V 额定电流额定电流：主触点的

10、额定电流。：主触点的额定电流。直流有：直流有：40A、80A、100A、150A、250A、400A、600A；交流有：交流有：10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A。 机械寿命机械寿命（1000万次以上）与电气寿命（万次以上）与电气寿命（100万次以上）万次以上） 操作频率操作频率：每小时的操作次数：每小时的操作次数一般：一般：300次次/h、 600次次/h、 1200次次/h 接通与分断能力接通与分断能力：主触头可靠接通和分断：主触头可靠接通和分断的电流值。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

11、时间燃弧。分断时：主触点不应发生长时间燃弧。 线圈额度工作电压线圈额度工作电压：交流有：交流有：127V、220V、380V；直流有：；直流有：110V、220V、440V。 线圈起动功率和吸持功率线圈起动功率和吸持功率： 使用类别使用类别：使用条件不同：使用条件不同1.2.3、型号、含义、型号、含义 P32 CJ20u型号、含义型号、含义 图P32 CZu图形符号及文字符号图形符号及文字符号 图1。7。3 图图1-101.2.4、接触器的选用、接触器的选用 类型和级数的选择类型和级数的选择：直流或交流接触器；三极或四极。：直流或交流接触器；三极或四极。 主触点额定电压的选择主触点额定电压的选

12、择：大于等于负载额定电压。：大于等于负载额定电压。 主触点额定电流的选择主触点额定电流的选择：按负载电流值来决定。：按负载电流值来决定。 线圈电压线圈电压：根据控制电路电压确定。：根据控制电路电压确定。 辅助触头数和种类辅助触头数和种类：满足主电路和控制电路的要求。：满足主电路和控制电路的要求。 MNMNNKMNCNKMNKUPIIUU3101-3、 电磁式继电器电磁式继电器1.3.1、继电器分类：、继电器分类：用途分用途分：控制继电器、保护继电器、中间：控制继电器、保护继电器、中间 继电器。继电器。原理分原理分：电磁式、感应式、热继电器等：电磁式、感应式、热继电器等参数分参数分：电流、电压、

13、速度、压力继电器：电流、电压、速度、压力继电器动作时间分动作时间分：瞬时继电器、延时继电器：瞬时继电器、延时继电器输出形式分输出形式分：有触点、无触点继电器：有触点、无触点继电器区别区别继电器：继电器：用于控制电路、电流小，没有灭用于控制电路、电流小，没有灭 弧装置，可在电量或非电量的作弧装置，可在电量或非电量的作 用下动作。用下动作。接触器：接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装用于主电路、电流大，有灭弧装 置，一置，一 般只能在电压作用下动般只能在电压作用下动 作。作。1.3.2、电磁式继电器、电磁式继电器1、基本结构、基本结构 2。2。1图图1-11 1-11 电磁式继电器的典型结构电磁式

14、继电器的典型结构2、特性及主要参数 继电特性 主要参数：（1）额定参数：线圈和触头额定电压值和电流值。（2）动作值：即吸合值和释放值。（3）整定值：（4）返回值：释放值与吸合值之比，用K表示。（5）动作时间：吸合时间和释放时间。1.3.3、 中间继电器中间继电器结构与交流接触器类似，用在控制线路中 增加了触点的数量，扩大控制范围； 扩大信号的传递，提高控制容量； 当电动机额定电流小于5A时，可直接由中间继电器控制。型号、图形符号型号、图形符号KA P41KAKAKA图图1-12 1-12 电磁式继电器的图形符号电磁式继电器的图形符号中间继电器选用（1）使用类别：负载时交流还是直流的；（2）额定

15、工作电压和电流：注意：电压线圈的电压种类和等级应与控制系统电压的种类、等级一致。（3）工作制选用：额定操作频率（4）返回系数调节：1.3.4、电压继电器与电流继电器、电压继电器与电流继电器（1）电压继电器：并接在电路电压上，用于反映电路电压大小，起电压保护和控制作用。过电压继电器：U0=1.051.2UN；欠电压继电器：直流：吸合值U0=0.30.5UN，释放值Ur=0.070.2UN；交流：吸合值U0=0.60.85UN，释放值Ur=0.10.35UN；零压继电器：图形符号KV欠电压继电器KVU U KVKVKVKV欠电压继电器KVU KV（2）电流继电器：串联在电路中，反映电路电流的大小。

16、过电流继电器：吸合值：交流I0=1.13.5IN；直流i0=0.753UN；欠电流继电器：直流电路中。吸合电流I0=0.30.65IN，释放值Ir=0.10.2IN；过流继电器 欠流继电器图形 符号欠电流继电器KII I KIKIKI主要技术指标：主要技术指标： 动作电流动作电流q ：使电流继电器开始动作所：使电流继电器开始动作所需的电流值；需的电流值； 返回电流返回电流f ：电流继电器动作后返回原状：电流继电器动作后返回原状态时的电流值；态时的电流值； 返回系数返回系数f ：返回值与动作值之比，：返回值与动作值之比，ff /q 。1.3.5、时间继电器、时间继电器 时间继电器时间继电器定义：

17、定义： -当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定延时再动作的继电器。符号延时再动作的继电器。符号:KT 电磁式电磁式 阻尼式阻尼式 电子式电子式(晶体管、数字式晶体管、数字式)（1）空气阻尼式时间继电器）空气阻尼式时间继电器 图图1-13技术参数技术参数 表2。3。1 表表1-1JS20系列型号含义系列型号含义 P47图形符号图形符号 2。3。3 图图1-14时间继电器的选择（1）按控制电路电流种类和电压等级来选择时间继电器线圈电压值；（2）按控制要求选通电型或断电型；（3）根据使用场合、工作环境、延时范围和精度要求选类型；（4）选择延时触头类型和数量；（5）

18、选择瞬时触头数量和类型。（2）电子式时间继电器 通电延时型，只有延时触头 。1-4、 热继电器热继电器 具有过载保护特性的过电流继电器。具有过载保护特性的过电流继电器。 长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行均长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行均会引起过电流。会引起过电流。 不能用于瞬时保护。不能用于瞬时保护。l应用：电动机或其他设备的过载保护和断相保应用：电动机或其他设备的过载保护和断相保护。护。l要求：合理可靠的保护特性；一定温度补偿；要求：合理可靠的保护特性；一定温度补偿；动作电流可以方便调节；具有手动和自动复位功动作电流可以方便调节；具有手动和自动复位功能。能。 图图1-151.4.1

19、、结构原理图、结构原理图 图图1-161-161.4.2、断相保护断相保护 图图1-171-17 图图1-171-171.4.3、型号，图形符号、型号，图形符号1.4.4、热继电器接入电动机定子电路方式、热继电器接入电动机定子电路方式 电动机定子绕组星形接法电动机定子绕组星形接法: 带断电保护和不带断电保护的热继电器均可接在带断电保护和不带断电保护的热继电器均可接在线电路中。线电路中。 电动机定子绕组三角形接法电动机定子绕组三角形接法: *带断电保护接在线电路中。带断电保护接在线电路中。 *不带断电保护热继电器的热元件必须串接在不带断电保护热继电器的热元件必须串接在 电动机每相绕组上。电动机每

20、相绕组上。热继电器接入电动机定子电路方式热继电器接入电动机定子电路方式 2。4。4图图1-18 1-18 热继电器接入电路的方式热继电器接入电路的方式1.4.5、热继电器的选用、热继电器的选用 安装方式：独立安装式、导轨安装式和插接安装式； 额定电流应按电动机的额定电流选择； 不频繁起动场合，在电机起动时热继电器应不动作。当电机起动时间较长，不宜采用热继电器，应采用过电流继电器； 对三角形接法的电动机，应采用带断相保护装置的热继电器； 对重复短时工作制电机，注意热继电器的操作频率；对频繁正反转和频繁通断的电机，不宜采用热继电器，应选用埋入电机绕组的温度继电器或热敏电阻来保护。1-5 熔断器熔断

21、器 是电路中的短路保护装置，俗称保险。1.5.1、结构及工作原理见图1-191.5.2、保护特性：FU熔断电流1.25-1.3IN1.6IN2IN2.5IN2IN2IN熔断时间1h40s8s4.5s2.5s 图图1-191.5.3、主要技术参数和典型产品、主要技术参数和典型产品额定电压；额定电流；熔体额定电流；熔体熔断电流；极限分断能力。表1-2；表1-3(参考书P 9) R熔断器结构形式C-瓷插式L-螺旋式T-有填料封闭管式设计序号熔壳额定电流A熔体额定电流A1.5.4、选用 类型选择； 额定电压选择； 熔体、熔断器额度电流选择； 熔断器额度电流的校验。具体可按下列原则选择：（1）额定电压电

22、路工作电压；（2）电路上下两极设熔断器保护时，上下级熔体电流大小之比1.6：1；（3）电阻性负载，可作过载和短路保护。熔体电流负载额定电流；（4）感性负载，只作短路保护，不能做过载保护；（5）单台电机，熔体电流（1.52.5）电机额定电流；多台电机熔体电流 （1.52.5）最大电机额定电流+其余电机额定电流之和1-6 低压开关电器与主令电器1.6.1、低压开关：低压隔离器(一)刀开关 1、功能： 在电源切断后，将线路与电源明显地隔开，以保证检修人员的安全. 熔断器式刀开关具有电源隔离和电路保护的功能，可分断一定负载电流。2、类型： 图图1-20 图图1-213、图形符号、型号含义：例：HD13

23、-400/31刀开关代号HD单投向开关HS双投向开关手柄操作位置12侧面正向操作11中间手柄13中央杠杆操作14侧面手柄额定电流极 数特征代号0不带灭弧罩1带灭弧罩8板前接线9板后接线QK1.6.2、组合开关 叠装式结构，其层数由动触头数量决定，动触头装在操作手柄的转轴上，随转轴旋转而改变各对触头的通断状态。 用于不频繁接通、分断及转换交、直流电阻性负载；降低容量使用可直接起动和分断小型异步电机。 图图1-22 图图1-231.6.3、负荷开关1、开启式负荷开关、开启式负荷开关 图图1-24 图图1-252、封闭式负荷开关、封闭式负荷开关1.6.4、低压断路器（自动开关） 分配电能； 不频繁起

24、停电机； 对电源线路及电机等实行保护（过载、短路、欠压等）1、结构和工作原理： 结构型式有框架式（万能式）和塑壳式（装置式）。框架式为敞开式结构，用于大容量配电装置；塑壳式外壳用绝缘材料做成，具有良好的安全性，广泛用于电气控制设备及建筑物内作电源线路保护以及对电动机进行过载、短路保护。 图图1-26 低压断路器由主触头、灭弧装置、各种脱扣器、自动脱扣机构和操作机构组成。 工作原理： 图图1-272、主要参数和产品、主要参数和产品 额定工作电压、壳架额定电流等级、极数、脱扣器类型及额定电流、短路分断能力等。 典型产品：国产DZ20系列、DZL25系列；引进3VE系列、C45N系列等。 型号含义：

25、DZ 20塑壳式断路器设计代号额定短路通断能力代号C-经济型；Y-一般型；J-较高型；G- 最高型极数脱扣其方式及附件代号用途代号：配电用无代号；2电动机保护用壳架等级额定电流操作方式：手柄操作无代号；P电动机操作；Z转动手柄操作3、选用原则 额定电压等于或大于线路额定电压； 额定电流等于或大于线路或设备额定电流； 通断能力等于或大于线路中可能出现的最大短路电流； 欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压； 分励脱扣器额定电压等于控制电源电压； 长延时电流整定值等于电动机额定电流； 瞬时整定电流：对笼型异步电机（8-15）IdN；对对绕线型异步电机（3-6）IdN； 6倍延时电流整定值得可返回时间等于或大于电动机实际起动时间。1-7 主令电器主令电器 用来接通或断开控制电路，以发布命令或信号，改变控制系统工作状态的电器。1.7.1、按钮、按钮用于远距离操作具有电磁线圈的电器；在控制系统中发布命令和执行电气联锁。 按钮、复位弹簧、触头和外壳组成； 类型：保护形式分开启式、保护式、防水式、防腐式；结构形式分嵌压式、紧急式、钥匙式、带指示灯式等；按颜色分红、绿、黄、黑等。 主要参数：额定电压、电流、结构形式、