电器控制常用低压电器

1、电器控制常用低压电器第一页，共59页。 本章主要介绍几种常用的低压电器，实现电路或非电路对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节作用的电气设备。如刀闸、按钮、继电器、接触器等。 基本的控制环节和保护环节的典型线路。第5章 机电传动系统电器控制 第二页，共59页。 电器的定义：电器是所有电工器械的简称根据外界特定的信号和要求，自动或手动接通和断开电路，断续或连续改变电路参数，实现对电路或非电现象的切换、控制、保护、检测和调节的电气设备。第三页，共59页。 是指工作在直流1200V、交流1500V及以下的电路中，以实现对电路或非电对象的控制、检测、保护、变换、调节等作用的电器。 采用电磁原理构成的

2、低压电器，称为电磁式低压电器； 利用集成电路或电子元件构成的低压电器，称为电子式低压电器； 利用现代控制原理构成的低压电器，称为自动化电器、智能化电器或可通信电器等。低压电器：第四页，共59页。 1）控制系统 生产机械的运动需要电动机的拖动，即电动机是拖动生产机械的主体。但电动机的启动、调速、正反转、制动等的控制，则需要另一套装置，即控制系统； 2）继电器接触器控制系统 用继电器、接触器、按钮、行程开关等电器元件，按一定的接线方式组成的机电传动（电力拖动）控制系统继电器接触器控制系统。 3)目的和任务 实现机电传动系统的起动、调速、反转、制动等运行性能的控制和保护，从而实现生产机械各种生产工艺

3、的要求。 4)继电器接触器控制系统的优点 结构简单，价格便宜，能满足一般生产工艺要求。继电器接触器控制系统第五页，共59页。第六页，共59页。电器元件分类按工作电压等级按动作性质按用途高压电器：用于1200V,-1500V及以上电路中的电器低压电器：用于1200V（50HZ)以下,-1500V以下电路中的电器非自动电器：无动力机构，靠人力或外力来接通或切断电路自动电器：有电磁铁等动力机构，按照信号指令或参数变化而自动动作控制电器：控制电动机的各种动作，如接触器、控制继电器保护电器：用来保护电动机，使其安全运行，以及保护生产机械使其不受损坏，如熔断器、热继电器、电压继电器等执行电器：用来操纵带动

4、生产机械和支撑与保持机械装置在固定位置上的一种执行元件，如：电磁铁、电磁离合器等配电电器：用于电能的输送与分配，刀开关、低压断路器主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令的电器。如：按钮、 行程开关、常用低压控制电器第七页，共59页。 一、刀开关刀开关又叫闸刀开关，一般用于不频繁操作的低压电路中，用作接通和切断电源，或用来将电路与电源隔离，有时也用来控制小容量电动机的直接起动与停机。刀开关由闸刀（动触点）、静插座（静触点）、手柄和绝缘底板等组成。第八页，共59页。刀开关种类很多。按极数分为单极、双极和三极；按操作方式分为直接手柄操作式、杠杆操作机构式和电动操作机构式；按转换方向分为单投和双投等

5、。刀开关一般与熔断器串联使用，以便在短路或过负荷时熔断器熔断而自动切断电路。刀开关额定电压通常为250V和500V额定电流在1500A下。 一、刀开关第九页，共59页。二、 组合开关 组合开关又称转换开关，由数层动、静触片组装在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，用手柄转动转轴使动触片与静触片接通与断开。可实现多条线路、不同联接方式的转换。第十页，共59页。 转换开关中的弹簧可使动、静触片快速断开，利于熄灭电弧。 转换开关的触片通流能力有限，一般用于交流380V、直流220V，电流100A以下的电路中做电源开关。二、 组合开关第十一页，共59页。三、按钮(手动切换电器)(b) 结构按钮常用于接通和

6、断开控制电路。按钮的外形图和结构如图所示。按钮开关的外形和符号(a) 外形图常闭触点常开触点第十二页，共59页。复位弹簧支柱连杆常闭静触头桥式静触头常开静触头外壳4SBSBSB结构符号名称常闭按钮(停止按钮)常开按钮(起动按钮)复合按钮1234123按钮帽三、按钮(手动切换电器)第十三页，共59页。交流接触器的外形与结构四、交流接触器定义：用来自动地接通或断开大电流电路的电器。分类：交流接触器、直流接触器。组成：触点系统、电磁机构、灭弧装置。(a) 外形(b) 结构第十四页，共59页。四、交流接触器第十五页，共59页。M3线圈辅助触点铁心衔铁电源电机主触点常闭常开弹簧四、交流接触器第十六页，共

7、59页。四、交流接触器第十七页，共59页。线圈通电时产生电磁吸引力将衔铁吸下，使常开触点闭合，常闭触点断开。线圈断电后电磁吸引力消失，依靠弹簧使触点恢复到原来的状态。四、交流接触器第十八页，共59页。符号线圈KM 用于主电路 流过的大电流 (需加灭弧 装置)用于控制电路流过的小电流 (无需加灭弧装置)KM动合(常开)辅助触点动断(常闭)辅助触点KM属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示动合(常开)主触点KM四、交流接触器第十九页，共59页。 根据用途不同，交流接触器的触点分主触点和辅助触点两种。主触点一般比较大，接触电阻较小，用于接通或分断较大的电流，常接在主电路中；辅助触点一般比较小，接触

8、电阻较大，用于接通或分断较小的电流，常接在控制电路（或称辅助电路）中。 有时为了接通和分断较大的电流，在主触点上装有灭弧装置，以熄灭由于主触点断开而产生的电弧，防止烧坏触点。四、交流接触器第二十页，共59页。 接触器是电力拖动中最主要的控制电器。在设计它的触点时已考虑到接通负荷时的起动电流问题，因此，选用接触器时主要应根据负荷的额定电流来确定。 如一台Y112M-4三相异步电动机，额定功率4kW，额定电流为8.8A，选用主触点额定电流为10A的交流接触器即可。除电流之外，还应满足接触器的额定电压不小于主电路额定电压。四、交流接触器第二十一页，共59页。接触器主要技术参数额定电压：指主触点的额定

9、工作电压。直流有：24V、48V、110V、220V、440V交流有：24V、36V、110V、220V、380V额定电流：主触点的额定电流。机械寿命（1000万次以上）与电气寿命（100万次以上）操作频率：每小时的操作次数一般：300次/h、 600次/h、 1200次/h四、交流接触器第二十二页，共59页。五、 继电器 继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。主要区别在于： 接触器的主触点可以通过大电流； 继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以，继电器一般用于控制电路中。第二十三页，共59页。 继电器将电量或非电量信号转化为电磁力或使输出状态发生阶跃变化，从而通过其触

10、头或突变量促使在同一电路或另一电路中的其它器件或装置动作，是一种控制元件。它用于各种控制电路中进行信号传递、放大、转换、联锁等，控制主电路和辅助电路中的器件或设备按预定的动作程序进行工作，实现自动控制和保护的目的。 常用的继电器按动作原理分有电磁式、磁电式、感应式、电动式、光电式、压电式、热继电器与时间继电器等。按激励量不同分为交流、直流、电压、电流、中间、时间、速度、温度、压力、脉冲继电器等。 五、 继电器第二十四页，共59页。（一）电磁式继电器电磁机构触头系统调节装置电磁式继电器的典型结构1-底座 2-铁心 3-释放弹簧 4-调节螺母 5-调节螺母6-衔铁 7-非磁性垫片 8-极靴 9-触

11、头系统 10-线圈五、 继电器第二十五页，共59页。电磁式继电器的分类按用途不同分有：控制继电器、保护继电器、通讯继电器和安全继电器等电磁式继电器按输入信号不同分有：电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器和中间继电器按线圈电流种类不同分有：交流继电器和直流继电器五、 继电器第二十六页，共59页。 电压继电器是反映电压变化的控制电器。线圈与负载并联，以反映负载电压，其线圈匝数多而导线细。分：过电压、欠电压、零电压继电器。1、电磁式电压继电器 主要作为欠压、失压保护。五、 继电器第二十七页，共59页。1）过电压继电器 在电路中用于过电压保护，由于直流电路一般不会出现过电压，所以产品中没有直

12、流过电压继电器。交流过电压继电器吸合电压调节范围为U0=（1.051.2）UN。 2）欠电压继电器 在电路中用于欠电压保护，一般直流欠电压继电器吸合电压U0=（0.30.5）UN，释放电压Ur=（0.070.2）UN。交流欠电压继电器的吸合电压与释放电压的调节范围分别为U0=（0.60.85）UN，Ur=（0.10.35）UN。 五、 继电器第二十八页，共59页。2、电磁式电流继电器1）过电流继电器 通常，交流过电流继电器的吸合电流Io=（1.13.5）IN，直流过电流继电器的吸合电流Io=（0.753）IN。由于过电流继电器在出现过电流时衔铁吸合动作，其触头来切断电路，故过电流继电器无释放电

13、流值。电流继电器：可用于过载或过载保护五、 继电器第二十九页，共59页。直流欠电流继电器的 吸合电流调节范围为Io=（0.30.65）IN； 释放电流调节范围为Ir=（0.10.2）IN。2）欠电流继电器 正常工作时，继电器线圈流过负载额定电流，衔铁吸合动作；当负载电流降低至继电器释放电流时，衔铁释放，带动触头动作。欠电流继电器在电路中起欠电流保护作用。五、 继电器第三十页，共59页。3、电磁式中间继电器 中间继电器实质上是一种电压继电器，但它的触点数量较多，容量较大，起到中间放大（触点数量和容量）作用。五、 继电器第三十一页，共59页。 通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可直接用它来控制

14、小容量电动机或其他电气执行元件。(b) 符号KA线圈常开触头KA常闭触头KA(a) 外形中间继电器外形与符号五、 继电器第三十二页，共59页。（二）、热继电器用于电动机的过载保护。热继电器外形与结构(a) 外形(b) 结构五、 继电器第三十三页，共59页。 热继电器原理是电流通过发热元件加热使双金属片弯曲，推动执行机构动作。主要用来保护电动机或其它负载免于过载以及作为三相电动机的断相保护 五、 继电器第三十四页，共59页。 发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。发热元件杠杆 工作原理结构原理图双金属片常闭触

15、头 五、 继电器第三十五页，共59页。双金属片热继电器的结构及工作原理双金属片式热继电器结构原理图1-主双金属片 2-电阻丝 3-导板 4-补偿双金属片 5-螺钉 6-推杆7-静触头 8-动触头 9-复位按钮 10-调节凸轮 11-弹簧五、 继电器第三十六页，共59页。电气控制对热继电器性能的要求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 便地调节五、 继电器第三十七页，共59页。热继电器的符号发热元件串联在主电路中串联在控制电路中常闭触头KHKH五、 继电器第三

16、十八页，共59页。热继电器的选用1）热继电器应按实际安装情况 选择其安装型式。2）原则上热继电器的额定电流应按电动机的额定 电流选择。3）在不频繁起动的场合，要保证热继电器在电动 机起动过程中不产生误动作。4）当电动机工作于重复短时工作制时，要注意确 定热继电器的允许操作频率。五、 继电器第三十九页，共59页。继电器输入信号输入后，经一定的延时，才有输出信号的继电器称为时间继电器。对于电磁式时间继电器，当电磁线圈通电或断电后，经一段时间，延时触都头状态才发生变化，即延时触头才动作。分类：空气式、电动式、晶体管式及直流电磁式等几大类。延时方式：通电延时和断电延时两种。（三） 时间继电器五、 继电

17、器第四十页，共59页。（1）直流电磁式时间继电器直流电磁式时间继电器1-阻尼套筒 2-释放弹簧 3-调节螺母 4-调节螺钉 5-衔铁 6-非磁性垫片 7-电磁线圈五、 继电器第四十一页，共59页。+直流电磁式结构图阻尼铜套衔铁当衔铁未吸合时，磁路气隙大，线圈电感小，通电后激磁电流很快建立，将衔铁吸合，继电器触点立即改变状态。而当线圈断电时，铁心中的磁通将衰减，磁通的变化将在铜套中产生感应电动势，并产生感应电流，阻止磁通衰减，当磁通下降到一定程度时，衔铁才能释放，触头改变状态。因此继电器吸合时是瞬时动作，而释放时是延时的，故称为断电延时。直流电磁式时间继电器工作原理：五、 继电器第四十二页，共5

18、9页。（2）空气阻尼式时间继电器 1、空气阻尼式时间继电器结构与工作原理组成：电磁系统、延时机构、触头系统延时方式：通电延时、断电延时空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼的原理制成的 五、 继电器第四十三页，共59页。空气阻尼式时间继电器结构原理图a-通电延时型 b-断电延时型1-线圈 2-铁心 3-衔铁 4-反力弹簧 5-推板 6-活塞杆 7-塔形弹簧 8-弱弹簧9-橡皮膜 10-空气室壁 11-调节螺钉 12-进气孔 13-活塞 14、 16-微动开关 15-杠杆五、 继电器第四十四页，共59页。空气阻尼式时间继电器的选用1）线圈电压值的选择：按控制电路电流种类和电压等 级来选择线圈电压值2

19、）延时方式的选择：按控制电路的控制要求来选择通 电延时型还是断电延时型3）触头延时状态的选择：按控制要求选择触头是延时 闭合还是延时断开4）延时触头数量和瞬动触头数量是否满足控制电路的 要求 五、 继电器第四十五页，共59页。（3）、电动机式时间继电器： 结构：同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统、执行机构。当控制信号输入电磁铁绕组时，离合器闭合，同步电动机带动齿轮装置，旋转到一定位置，推动相应触点，使之启闭，从而完成延时作用。它适用于各种机械、电信或电气设备中作为自动控制系统的定时元件。 特点：延时时间可达数小时、精度高、结构复杂五、 继电器第四十六页，共59页。（4）、电子式时间继电器：

20、 结构（数字式）：脉冲发生器、计数器、显示器等 特点：延时时间长、精度高、调节方便五、 继电器第四十七页，共59页。（四）、速度继电器 速度继电器是根据电磁感应原理制成的，它的套有永久磁铁的轴与被控电动机的轴相联，用以接受转速信号。速度继电器结构原理图1-调节螺钉 2-反力弹簧 3-常闭触头 4-动触头 5-常开触头6-返回杠杆 7-杠杆 8-定子导条 9-定子 10-转轴 11-转子五、 继电器第四十八页，共59页。 行程开关又称限位开关，能将机械位移转变为电信号，以控制机械运动。种类按运动形式分为直动式、转动式；按结构分为直动式、滚动式、微动式。 1、直动式行程开关六、行程开关第四十九页，

21、共59页。2、滚轮旋转式行程开关 滚轮式行程开关六、行程开关第五十页，共59页。用于自动往复控制或限位保护等。(b)示意图直动式结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。未撞击撞击(a)外形图ST常开触点常闭触点ST(c) 符号行程开关的外形符号六、行程开关第五十一页，共59页。3、接 近 开 关 的 种 类接近开关的种类很多，主要有电感式、电容式、霍尔式、遥测遥感式、红外线感测式、交直流探测式等类型。接近开关是由工作电源、信号发生器(感测机构)、振荡器、检波器、鉴幅器和输出电路等基本部份组成。感测机构的作用是将物理量变换成电量，再通过输出电路实现由非电量向电量的转换。六、行程开关第五十二页，共59页。接近开关是一种开关型传感器。它既有行程开关、微动开关的特性，同时又具有传感器的性能。特点：动作可靠、性能稳定、频率响应快、使用寿命长，抗干扰能力强；而且具有防水、防震、耐腐蚀等。应用：不但有行程控制方式，而且根据其特点，还可以用于计数、测速