第二讲1常用电器

1、电器与可编程控制器电器与可编程控制器电器与可编程控制器电器与可编程控制器电器与可编程控制器电器与可编程控制器第一讲第一讲 常用电器元件常用电器元件 一一 按钮和它的基本功能按钮和它的基本功能 二二 接触器的结构与功能接触器的结构与功能 三三 继电器的特性与种类继电器的特性与种类 四四 熔断器的特性与选用熔断器的特性与选用 五五 低压开关与低压断路器低压开关与低压断路器 六六 主令控制器主令控制器 七七 内容小结内容小结 八八 实验与作业实验与作业按钮的基本结构按钮的三种形式 启动(常开)按钮 停止(常闭)按钮 复合按钮常见的电器控制按钮 几种常见按钮的外型 按钮可以有多组触头按钮的图形符号如如

2、上页，文字符号为SB电器控制按钮内部结构示例按钮除了可以接通电路外还可以有其他什么功能?品牌:eao按钮触头的连接电器控制按钮示例按钮除了可以接通电路外还可以有其他什么功能?电器控制按钮示例按钮除了可以接通电路外还可以有其他什么功能?用按钮实现逻辑运算 用按钮实现“与”运算 用按钮实现“或”运算 用按钮实现“非”运算用按钮实现逻辑运算 在举重比赛中有两个副裁判和一个主裁判，当主裁判和最少一个副裁判同时认为杠铃被举起就会亮灯表示举重成功， 其控制逻辑如下图。 用按钮的触头可以完成简单的组合逻辑，那么能不能用电器元件完成较复杂的时序逻辑？（例如控制状态的记忆）应该用那种电器元件？电器控制按钮示例电

3、器控制按钮示例电器控制按钮示例 常用电器元件常用电器元件 一一 按钮和它的基本功能按钮和它的基本功能 二二 接触器的结构与功能接触器的结构与功能 三三 继电器的特性与种类继电器的特性与种类 四四 熔断器的特性与选用熔断器的特性与选用 五五 低压开关与低压断路器低压开关与低压断路器 六六 主令控制器主令控制器 七七 内容小结内容小结 八八 实验与作业实验与作业接触器实物接触器的定义 接触器是电力拖动和自动控制系统中使用量大面广接触器是电力拖动和自动控制系统中使用量大面广的一种低压控制电器，的一种低压控制电器，。主要控制对象是电机，能实主要控制对象是电机，能实现远距离控制，并具有欠（零）电压保护。

4、现远距离控制，并具有欠（零）电压保护。交流接触器与直流接触器 电磁驱动系统为交流的接触器称为交流接触器，电磁驱动系统为直流的称为直流接触器。由于交流电磁机构在吸合过程中驱动电流远大于额定电流，一旦卡死会引起接触器烧毁。所以在可靠性要求高，动作频繁的场合应选用直流接触器。 交流接触器通常用来控制交流电路，直流接触器通常用来控制直流电路，有些型号的接触器也可交叉使用，这还与触头的灭弧方式有关。接触器的结构与功能 接触器由电磁系统，触头系统和灭弧装置三部分构成，其文字符号为KM。 接触器的电磁系统*接触器的电磁系统结构 接触器的电磁系统按照驱动线圈的电能种类可以分为直流电磁机构和交流电磁机构两种衔铁

5、绕棱角转动拍合衔铁绕轴转动拍合衔铁直线运动问题:直流电磁机构的铁心为何采用软磁铁,交流电磁机构铁心 采用硅钢片叠压? P4电磁系统的吸力特性*电磁系统的电磁吸力与气隙的关系曲线称为吸力特性电磁吸力可以用下式计算SBF25104F为电磁吸力 B为气隙的磁感应强度 S为铁心截面积mRIN /为气隙磁通 I 为线圈电流 N为线圈匝数Rm为气隙磁阻 为减少铁损交流电磁机构的铁心用硅钢片叠压而成。直流电磁机构的铁心没有铁损的问题所以用整块的软磁铁制作。直流电磁系统的力特性*直流电磁机构的吸力特性 直流电磁系统中因电压不变电阻也是恒定的所以线圈电流是稳定的常量。所以与Rm成反比SBF25104mRIN /

6、 从上式可以看出F与B2成正比也就是与气隙磁通 2成正比。22/1/1FRFm特点:在吸和过程中电磁线圈电流不变,电磁吸力随气隙的减小 而增大.交流电磁系统的力特性*交流电磁机构的吸力特性NfEU44. 4fNU44. 4 交流电磁线圈的磁通与外加电压的关系如下式； 可见是一个常量F也是常量,但是由于漏磁通的影响F随气隙的增加略有下降mRIN /mRI特点:在吸和过程中电磁吸力基本不变,电磁线圈的电流在吸 和初期远大于额定值,并随气隙的减小而减小.吸力特性与反力特性的配合*电磁机构的吸力特性与反力特性的配合 通常电磁机构的选用主要看电源取用的方便。但在可靠性要求较高或操作频繁的场合,一般不采用

7、交流电磁机构而采用直流电磁机构。 为保证接触器可靠的吸合电磁吸力应始终大于弹簧和触头的反力之和。 要合理的选择吸力与弹性反力的配合关系。吸力太小不能保证可靠吸合，吸力太大会使衔铁与铁心接触时的冲击力过大同时会引起触头的弹跳而损坏触头。交流电磁机构的短路环* 交流电磁线圈的磁通随交变电源的变化而变化，当交流电源过零时交流电磁机构的吸力为零。如果不采取措施会引起机构的剧烈震动。 短路环上感应的磁场其相位滞后与铁心中的磁场，这样就可以保证两个电磁力的合力始终不为零。如何合理选择两种电磁机构?二 接触器的触头系统触头按其结构形式可分为桥型触头和指型触头指型触头小容量指型触头 桥型触头触头的接触形式触头

8、按其接触形式可分为点触头，线触头和面触头三 接触器的灭弧装置*电弧的产生 在电器控制回路中将直接驱动负载的大功率部分称为主电路， 将完成控制逻辑的小功率部分称为控制电路，主电路需要灭弧装置而控制电路一般不需要灭弧装置（如图所示分别用接触器的主触头和辅助触头）各种灭弧装置*桥型触头的灭弧原理桥型触头的灭弧原理 由于电器控制主回路电压高电流大，在触头短开的瞬间，触头间距离极小，将产生极强的电磁场。在电磁场作用下触头间产生大量炽热的电子流称为电弧。 电弧的出现既妨碍电路的正常分短又会使触头受到严重腐蚀，所以必须采取措施灭弧。交流电有过零点所以交流电弧较直流电弧容易熄灭。 桥型触头的电弧由两个电弧串联

9、降低了单个电弧的电场强度有利与电弧的熄灭，同时两端的电弧将产生相斥的电磁力将电弧拉长促使电弧冷却熄灭。灭弧罩与灭弧栅*灭弧罩灭弧罩灭弧栅灭弧栅 灭弧罩由耐弧材料制作，用来分隔各路电弧防止短路，同时由于灭弧罩与电弧接触有冷却电弧的作用，有利于电弧熄灭。常用于交流电路的灭弧。灭弧栅常用于熄灭交流电弧磁吹灭弧与多纵缝灭弧装置*磁吹灭弧装置磁吹灭弧装置 磁吹灭弧装置广泛应用于直流电弧的灭弧多纵缝灭弧装置多纵缝灭弧装置 多纵缝灭弧装置与弧角或磁吹灭弧装置配合使用可达到良好的灭弧目的，用于直流电弧的灭弧。交流接触器CJ20接触器直流接触器接触器实物接触器工作原理M3电机动作过程线圈通电衔铁被吸合触点闭合电

10、机接通电源线圈辅助触点铁心衔铁主触点常闭常开弹簧接触器选用原则1、额定电压：接触器的额定电压是指主触头的额定电压，应等于负载的额定电压。 2、额定电流：接触器的额定电流是指主触头的额定电流，应等于或稍大于负载的额定电流。 3、电磁线圈的额定电压：电磁线圈的额定电压等于控制回路的电源电压，使用时，一般交流负载用交流接触器，直流负载用直流接触器，但对于频繁动作的交流负载，可选用带直流电磁线圈的交流接触器。4、触头数目：接触器的触头数目应能满足控制线路的要求。各种类型的接触器触头数目不同。接触器的触头一般有主触头和辅助触头的区别。5、额定操作频率：接触器额定操作频率是指每小时允许的最多接通次数。通常

11、直流接触器的额定操作频率要高于交流接触器。性能指标1 主触点的额定电流2 主触点允许切断电流3 触头数目4 线圈电压5 动作频率6 动作时间7 机械寿命8 电寿命 P10接触器的性能指标接触器的基本控制逻辑 线圈 常开触头 常闭触头 接触器的这种记忆电路称为自锁电路它与RS触发器的功能近似接触器的应用自锁SB1?SB2?继电器特性。 继电器的主要特性是输入输出特性，又称继电持性，继电特性曲线如图所示。 称为继电器的返回系数当 时继电器特性变为开关特性。继电器特性也就是带滞环的开关特性。21/ xxk 1k各种继电器 只要某一装置其输入输出关系满足继电特性就可以认为其是一种继电器，电磁继电器只是

12、其中一种。以下例举几种其他类型的继电器。速度继电器速度继电器各种继电器 只要某一装置其输入输出关系满足继电特性就可以认为其是一种继电器，电磁继电器只是其中一种。以下例举几种其他类型的继电器。速度继电器工作原理动画演示电工基础 2010-08-21 17:11:40 阅读71 评论0 字号：大中小 订阅 a）外形 b）结构图压力继电器流量继电器流量继电器压力继电器压力继电器我们的课程以学习电磁继电器的逻辑控制为主继电特性的控制效果温度继电控制实例电阻炉温度控制系统电阻炉温度控制系统自动控制用小型电磁继电器电磁式继电器KA电压继电器 欠电压继电器欠电压继电器 电路正常工作时欠电压继电器吸合，当电路

13、电压减小到30 50UN时欠电压继电器释放对电路实现欠电压保护。 电压继电器反映的是电压信号，使用时，电压继电器的线圈与负载并联，其线圈匝数多而线径细。常用的有欠（零）电压继电器和过电压继电器两种。 零电压继电器零电压继电器 当电路电压减小到5 25UN时零电压继电器释放对电路实现零电压保护。 中间继电器中间继电器 中间继电器外型如左图所示它的特点是触头数量，多可用来扩充触头。电流容量可增大，起到中间放大的作用。 过电压继电器过电压继电器 电路正常工作时过电压继电器不动作，当电路电压超过105 120UN时过电压继电器吸合对电路实现过电压保护。电压继电器KVKVKVKVKVKVMA B C主电

14、路主电路KMKVANSB1KM控制电路控制电路SB2KMKV电流继电器 电流继电器反映的是电流信号，在使用时电流继电器的线圈与负载串联，其线圈匝数少而线径粗，线圈上的压降小不会影响负载电路的电流，常用的有欠电流继电器和过电流继电器两种。 欠电流继电器欠电流继电器 电路正常工作时欠电流继电器吸合，当电流减小到某一设定值以下（30 50LN）时欠电流继电器释放对电路实现欠电流保护。 过电流继电器过电流继电器 电路正常工作时过电流继电器释放，当电流增大到某一设定值以上（105 120LN）时过电流继电器吸合对电路实现过电流保护。电流继电器KVKVKVKVKVKV干簧继电器干簧继电器的特点干簧继电器的

15、特点3 结构简单体积小。1 吸合功率小灵敏度高。一般舌簧继电器吸合与释放时间均在0.52ms以内。2 触头密封，不受尘埃、潮气及有害气体污染，动片质量小动程小，触头电寿命长，一般可达108次左右。动作速度快。5 不足之处是过载能力低容易被冷焊粘住,开距小耐压低,断开时容易震动。 4 价格低廉维修方便。时间继电器 在时序控制逻辑中经常要遇到定时的问题，例如红绿灯的控制等。在模拟电路和数字电路中分别都有延迟时间的方法那么在电器控制中如何完成这个问题呢？可以使用时间继电器空气阻尼时间继电器空气阻尼时间继电器时间继电器时间继电器的功能延时触头延时触头KT时间继电器 空气阻尼时间继电器结构简单结构低廉，

16、延时时间0.4180s，但延时时间的准确程度低。一些新型电子时间继电器体积小而且定时精度高。时间继电器时间继电器符号断 电 式常闭触头断电后延时闭合常开触头断电后延时断开通 电 式瞬时动作延延时时动动作作常闭触头常开触头常开触头通电后延时闭合常闭触头通电后延时断开电子式时间继电器输入输出电容电压数显时间继电器热继电器为什么使用热继电器为什么使用热继电器 图中所示电器元件FR就是热继电器，它根据电流的热效应工作，它可以对负载的长期过载进行保护。 热继电器长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行均会引起过电流。均会引起过电流。热继电器是利用电流的热热继电器是利用电流

17、的热效应原理工作的保护电器，在电路中用作效应原理工作的保护电器，在电路中用作电动机的电动机的过载保护过载保护和和断相保护断相保护。热继电器长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行均会引起过电流。均会引起过电流。热继电器是利用电流的热热继电器是利用电流的热效应原理工作的保护电器，在电路中用作效应原理工作的保护电器，在电路中用作电动机的电动机的过载保护过载保护和和断相保护断相保护。热继电器的原理双金属片双金属片热继电器的符号热元件串联在主电路中串联在控制电路中常闭触头FRFR热继电器的特性图1-16 热继电器保护特性与电动机过载特性的配合-电动机的过载特性 2-热继

18、电器的保护特性应具有合理可靠的保护特性具有一定的温度补偿具有手动复位与自动复位 功能热继电器动作电流可以方 便地调节热继电器的符号热元件串联在主电路中串联在控制电路中常闭触头FRFR热继电器实物 热继电器的动作电流是可调整的，并且可以设定动作后是自动复位还是手动复位。 热继电器实物热继电器实物-电子式热继电器继电器是一种根据继电器是一种根据电量电量（电流、电压（电流、电压）或）或非电量非电量（时间、速度、温度、压力等）（时间、速度、温度、压力等）的变化自动接通和断开控制电路，以完成控的变化自动接通和断开控制电路，以完成控制或保护任务的电器。制或保护任务的电器。 电器与可编程控制器电器与可编程控

19、制器电器与可编程控制器电器与可编程控制器电器与可编程控制器电器与可编程控制器 常用电器元件常用电器元件 一一 按钮和它的基本功能按钮和它的基本功能 二二 接触器的结构与功能接触器的结构与功能 三三 继电器的特性与种类继电器的特性与种类 四四 熔断器的特性与选用熔断器的特性与选用 五五 低压开关与低压断路器低压开关与低压断路器 六六 主令控制器主令控制器 七七 内容小结内容小结 八八 实验与作业实验与作业 熔断器是一种简单有效的保护电器，在电路中主要起短路保护作用，常用的熔断器如下。熔断器的主要特性是安秒特性。1 安秒特性 熔断器的安秒特性是熔断时间t与通过熔体的电流I之间的关系 熔断器的熔体与

20、被保护的电路串联，当电路正常工作时，熔体允许通过熔断器的熔体与被保护的电路串联，当电路正常工作时，熔体允许通过一定大小的电流而不熔断。当电路发生短路或严重过载时，熔体中流过一定大小的电流而不熔断。当电路发生短路或严重过载时，熔体中流过很大的故障电流，很大的故障电流，。常用熔断器2 极限分断能力是指在额定电压和一定的功率因数下切断短路电流的极限流量。1 插入式熔断器常用熔断器常用熔断器熔断器的表示方法熔断器的表示方法FU螺旋式熔断器2 螺旋式熔断器 螺旋管式熔断器上端有一个熔断指示器,一旦熔体熔断指示器就会弹出,可以通过上部的玻璃孔观察到指示器。 无填料密封管式熔断器 3 无填料密封管式熔断器有

21、填料密封管式熔断器 4 有填料密封管式熔断器特殊熔断器5 快速熔断器 6 自恢复熔断器 自恢复熔断器采用金属钠作熔体在常温下具有高电导率。当电路发生短路故障时短路电流产生高温使钠迅速汽化，汽态钠呈现高阻态，从而限制了短路电流。当短路电流消失后温度下降，金属钠恢复原来的良好导电性能。自复熔断器只能限制短路电流，不能真正分断电路。其优点是不必更换熔体能重复使用。 快速熔断器主要用来对半导体整流元件和半导体整流装置进行保护。由于半导体元件的过载能力很低只能在极短的时间内承受较大的过载电流因此要求短路保护具有快速熔断的能力。它的结构和有填料密封式熔断器相同但是熔体的材料和形状不同。熔断器的选用方法 对

22、于不同特性的负载在选用熔断器时有不同的标准。对于电炉、照明等电阻性负载的短路保护，熔体的额定电流等于或稍大于电路的额定工作电流IN。对于容性或感性负载的短路保护，熔体的额定电流要留有较大的余量，例如对电机的保护。1 熔断器类型的选用2 熔断器额定电压的选择3 熔断器额定电流的选择 保护单台电动机时，考虑到电动机受起动电流的冲击，熔断器的额定电流应按下式计算：NRNII)5 . 25 . 1 (比例系数需要根据电机起动的工况确定熔断器的选用保护多台电动机时，熔断器的额定电流可按下式计算NNRNIIImax)5 . 25 . 1 (4 快速熔断器额定电流的选择 快速熔断器用于半导体装置的保护。由于

23、半导体整流电路形式多种多样，且熔断器接入的位置又有多种方式，因此熔断器额定电流的计算方法也有多种。5 多级熔断器额定电流的选择 在配电系统中，通常有多级熔断器保护，发生短路故障时，远离电源端的前级熔断器应先熔断。所以一般后级熔体的额定电流比前一级熔体的额定电流至少大一个等级。以防止熔断器越级熔断而扩大停电范围。刀开关刀开关低压开关与低压断路器刀开关刀开关低压开关与低压断路器刀开关刀开关刀开关的使用刀开关的刀开关的表示方法表示方法QK 只有设计了完善保护功能的电器控制线路才能在生产实际中使用。常见刀开关 低压断路器具有过载，短路及欠电压三多种保护功能。它具有分断能力高，操作方便、安全等优点所以目

24、前被广泛采用。QF组合电器组合电器低压断路器低压断路器低压断路器 低压断路器具有过载，短路及欠电压三多种保护功能。QF家用漏电保家用漏电保护断路器护断路器电子式电子式常用大型断路器 HR5系列熔断器式刀开关常用中型断路器 DZ20系列塑壳空气断路器常用小型断路器 DZ47(C45) 高分断小型断路器常用断路器常用断路器断路器的应用 断路器可以同时替代刀开关和熔断器的功能同时还增加了其他保护功能使用方便可靠。断路器的选择各种开关按钮各种开关按钮 主令控制器用于向控制电路发出控制信号切换电路的功能。 EKW-5A系列脚踏开关位置开关（行程开关）各种位置开关各种位置开关位置开关（行程开关）各种位置开

25、关各种位置开关转换开关转换开关转换开关转换开关的结构与符号SA其他开关其他开关接近开关接近开关光电开关光电开关 常用电器元件常用电器元件 一一 按钮和它的基本功能按钮和它的基本功能 二二 接触器的结构与功能接触器的结构与功能 三三 继电器的特性与种类继电器的特性与种类 四四 熔断器的特性与选用熔断器的特性与选用 五五 低压开关与低压断路器低压开关与低压断路器 六六 主令控制器主令控制器 七七 内容小结内容小结 八八 实验与作业实验与作业本章小结本章小结1 按钮 SB2 接触器 KM3 继电器 K电器元件绘制方法4时间继电器KT5熔断器FUQFQS6刀开关与空气开关电器元件绘制方法8转换开关SA7位置开关SQ电器元件绘制方法8热继电器FR9灯EL照明 HL信号基本电器控制逻辑1 与2 或3 自锁基本逻辑4 非4 互锁定义与分类 电器的定义电器的定义: 电器是接通和断开电路或调节控制和保护电路及电气设备用的电工器具。 电器的分类：电器的分类： 一、按工作电压等级分一、按工作电压等级分 1.高压电器(交流1200V,直流1500V及以上) 2.低压电器(交流1200V,直流1500V以下) 二、按动作原理分二、按动作原理分 1.手动电器 2.自动电器 三、按用途分三、按用途分 1.控制电器 2.配电电器 3.主令电器 4.保护电器 5.执行电器常用低压电器接