机电传动控制控制电器与继电器-接触器控制系统.ppt

1、目录 第5章,第5章 控制电器与继电器-接触器控制系统 5-1 常用控制电器 5-2 生产机械电气设备的基本控制线路 5-3 生产机械的继电器-接触器控制线路 5-4 继电器-接触器控制线路的设计方法,第5章 控制电器与继电器-接触器控制系统, 熟悉各种电器的 工作原理、作用、特点、应用场所和表示符号； 掌握继电器-接触器控制电路中的 基本控制环节和常用的几种自动控制方法； 学会分析较复杂的继电器-接触器控制电路； 学会设计较简单的继电器-接触器控制电路。,5.1 常用控制电器与执行电器 5.2 继电器-接触器控制的常用基本线路 5.3 继电器-接触器控制线路举例 5.4 继电器-接触器控制线

2、路设计简介,第5章 控制电器与继电器-接触器控制系统, 掌握电磁式继电器与接触器的区别； 掌握三相异步电动机启动的控制电路及保护装置。 掌握互锁与连锁的控制方法； 掌握按行程和时间控制的控制方法。, 时间继电器的图形符号； 连锁控制的方法与技巧； 控制电路的设计。,第5章 控制电器与继电器-接触器控制系统,电磁继电器 接触器区别 三相异步电 机启动控制 互锁与连锁 的控制方法 行程和时间 的控制方法,熟悉原理特点 和表示符号 掌握基本环节 和控制方法 学会分析 较复杂的电路 学会设计 较简单的电路,第1部分 常用低压电器 第2部分 电气控制线路 的基本控制规律 第3部分 电气控制系统 分析 第

3、4部分 电气控制系统 的设计,时间继电器图形符号 连锁控制方法与技巧 控制电路设计,按行程原则 按时间原则 按电流原则 按速度原则,控制方法,内容,5.1 常用控制电器与执行电器,5.1.1 电器的功能、分类和工作原理 5.1.2 开关电器 5.1.3 熔断器 5.1.4 主令电器 5.1.5 接触器 5.1.6 继电器 5.1.7 其它控制器件,主要内容： 常用低压电器的 结构原理、图形符号、型号规格、用途,5.1.1 电器的功能、分类和工作原理,电器就是广义的电气设备 在工业意义上，电器是指： 能根据特定的信号和要求， 自动或手动地接通或断开电路， 断续或连续地改变电路参数， 实现对电路或

4、非电对象的 切换、控制、保护、检测、变换、调节的电气设备。 电器：一种能控制电路的设备 最基本的功能“通”“断”“开”“关”。,一、电器的功能,5.1.1 电器的功能、分类和工作原理,按电压等级分 高压电器、低压(交流1200V直流1500V及其以下)电器 按控制对象分 低压配电电器、低压控制电器。 按使用系统分 电力系统用电器、自动化通信系统用电器、 电力拖动及自动控制系统用电器； 按工作职能分 手动操作电器、自动控制电器(切换、控制、保护)、 其他电器(稳压与调压、起动与调速、检测与变换等) 按电器组合分 单个电器、成套电器与自动化装置； 按有无触点分 有触点电器、无触点电器、混合式电器；

5、 按使用场合分 一般工业用电器、特殊工矿用电器、农用电器、 家用电器、其他场合(如航空、船舶、热带)用电器。,二、电器的分类,5.1.1 电器的功能、分类和工作原理,在常用低压控制电器中大部分为电磁式电器 一般由两个基本部分组成：感受部分电磁机构 执行部分触头系统,三、电磁式电器的工作原理,电磁式电器结构示意图,4静铁心,3动铁心,5线圈,2动合(常开)触点,1动断(常闭)触点,电磁机构,触头系统,1、电磁式电器的基本组成,5.1.1 电器的功能、分类和工作原理,电磁机构通常采用电磁铁的形式， 由吸引线圈、铁心和衔铁三部分组成， 其结构形式按衔铁的运动方式, 一般可分为直动式和转动式(拍合式)

6、两种。,三、电磁式电器的工作原理,2、电磁机构,(1)电磁机构的组成,5.1.1 电器的功能、分类和工作原理,直动式电磁机构示意图,转动式(拍合式)电磁机构示意图,三、电磁式电器的工作原理,2、电磁机构,1衔铁 2铁心 3吸引线圈,(1)电磁机构的组成,5.1.1 电器的功能、分类和工作原理,当吸引线圈通入电流后，产生磁场； 磁通经铁心、衔铁和工作气隙形成闭合回路，产生电磁吸力； 衔铁在电磁吸力的作用下产生机械位移，被铁心吸合； 与此同时，衔铁还要受到弹簧的拉力等 与电磁吸力方向相反的反力的作用； 只有当电磁吸力大于反力时，衔铁才能可靠地被铁心吸住。 电磁机构的特性通常是指吸力特性和反力特性。

7、,三、电磁式电器的工作原理,2、电磁机构,(2)电磁机构的工作原理,5.1.1 电器的功能、分类和工作原理,交流电磁机构的吸力特性, 吸力特性,三、电磁式电器的工作原理,2、电磁机构,(2)电磁机构的工作原理,吸力特性是指 电磁吸力 F 与 工作气隙 之间的关系。,直流电磁机构的吸力特性,5.1.1 电器的功能、分类和工作原理,2拧紧释放弹簧时的反力特性 1释放弹簧不变时的反力特性 3放松释放弹簧时的反力特性,三、电磁式电器的工作原理,2、电磁机构,(2)电磁机构的工作原理,反力特性是指 弹簧反力F反与 工作气隙 之间的关系。, 反力特性,电磁机构 的反力特性,5.1.1 电器的功能、分类和工

8、作原理,吸力特性和反力特性,三、电磁式电器的工作原理,2、电磁机构,(2)电磁机构的工作原理,吸力特性和反力特性的配合,1-吸合时最小吸力特性 2-释放时允许最大吸力特性,特性的配合,5.1.1 电器的功能、分类和工作原理,1衔铁 2铁心 3线圈 4短路环,三、电磁式电器的工作原理,2、电磁机构,(2)电磁机构的工作原理,交流电磁机构短路环的作用,交流电磁铁的短路环,5.1.1 电器的功能、分类和工作原理,加短路环后的磁通和电磁吸力图,三、电磁式电器的工作原理,2、电磁机构,(2)电磁机构的工作原理,交流电磁机构短路环的作用,5.1.1 电器的功能、分类和工作原理,三、电磁式电器的工作原理,3

9、、触头系统,(1) 触头的结构形式和接触方式,触头的结构形式,桥式触头(a)(b) 指形触头(c),触头的接触方式,点接触(a) 线接触(b) 面接触(c),5.1.1 电器的功能、分类和工作原理,三、电磁式电器的工作原理,3、触头系统,(2) 电弧的产生与灭弧装置,触头分断时，在刚出现断口之际，由于两触头间距离极小，其间将形成很强的电场，使阴极中的自由电子溢出到气隙中并向阳极加速运动，这称为场致发射。 在电场作用下，大量带电粒子作定向运动形成电流，于是绝缘的气体就变成了导体，致使两个触头间出现强烈的火花，这就是所谓“电弧”。是一种气体放电现象。 常用的灭弧方法有: 双断口灭弧；磁吹灭弧；金属

10、栅片灭弧。,5.1.1 电器的功能、分类和工作原理,1动触点 2静触点 3电弧,三、电磁式电器的工作原理,3、触头系统,(2) 电弧的产生与灭弧装置,双断口灭弧 (电动力吹弧),双断口灭弧示意图,5.1.1 电器的功能、分类和工作原理,磁吹灭弧示意图,1磁吹线圈 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,三、电磁式电器的工作原理,3、触头系统,磁吹灭弧,(2) 电弧的产生与灭弧装置,5.1.1 电器的功能、分类和工作原理,金属栅片灭弧示意图,1金属栅片 2触头 3电弧,三、电磁式电器的工作原理,金属栅片灭弧,(2) 电弧的产生与灭弧装置,3、触头系统,5.1.2 开

11、关电器,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。 有时也用来控制小容量电动机的直接起动与停机。 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。 选用时主要考虑： 回路额定电压、长期工作电流、短路电流等因素。 刀开关的额定电流应大于其所控制的最大负荷电流。 用于直接起停3kW及以下的三相异步电动机时， 刀开关的额定电流必须大于电动机额定电流的3倍。,一、刀开关,5.1.2 开关电器,1、刀开关,1上胶盖 2下胶盖 3触刀座 4触刀 5瓷柄 6胶盖紧固螺帽 7出线端子 8熔丝 9触刀铰链 10瓷底座 11进线端子,1静插座 2手柄 3触刀 4

12、铰链支座 5绝缘底板,2、开起式负荷开关 （胶壳开关）,一、刀开关,开起式负荷开关示意图,刀开关结构示意图,5.1.2 开关电器,3、封闭式负荷开关 （铁壳开关）,负荷开关 外形图,熔断器式刀开关结构示意图,4、熔断器式刀开关,一、刀开关,5.1.2 开关电器,一、刀开关,5.1.2 开关电器,二、组合开关,组合开关又叫转换开关，是一种转动式的闸刀开关。 主要用于： 接通或切断电路、换接电源； 控制小型鼠笼式三相异步电动机的起动、停止、正反转； 控制局部照明； 有若干个分别装于数层绝缘件内的动触片和静触片： 静触片固定在绝缘垫板上； 动触片装在转轴上，随转轴旋转而变更通、断位置。,5.1.2

13、开关电器,1触头座 2隔弧板 3静触头 4动触头 5方轴,组合开关示意图,二、组合开关,组合开关的触头系统,5.1.2 开关电器,二、组合开关,5.1.2 开关电器,低压断路器又叫自动空气开关或自动开关。 特点 当电路发生短路、过载、欠电压等故障时， 能够自动切断电路，起到保护作用。 结构 主要由触点系统、操作机构和保护元件三部分组成。 原理 主触点靠操作机构（手动或电动）来闭合。 电磁脱扣器起短路保护和过流保护的作用。 欠压脱扣器起欠压保护作用。 热脱扣器起过载保护的作用。,三、低压断路器,1弹簧 9弹簧 2主触点 3传动杆 4锁扣 5轴 7杠杆 6电磁脱扣器 8衔铁 10衔铁 11欠压脱扣

14、器 12双金属片 13发热元件,5.1.2 开关电器,三、低压断路器,欠压脱扣器 正常时， 衔铁是吸住的；欠压时， 衔铁释放往上而顶开锁扣。,低压断路器 结构示意图,热脱扣器 正常时， 双金属片不弯曲； 过载时， 双金属片往上而顶开锁扣。,电磁脱扣器 正常时， 衔铁是释放的；短路时， 衔铁往上吸而顶开锁扣。,5.1.2 开关电器,三、低压断路器,5.1.2 开关电器,刀开关的图形符号,低压断路器的 图形符号,组合开关的图形符号,四、开关的图形符号,5.1.3 熔断器,熔断器是一种利用物质过热熔化的性质制作的保护电器。 熔断器主要由熔体和安装熔体的熔管或熔座两部分组成。 当电路正常即电流为熔体的

15、额定电流时，熔体长期不熔断； 当电路发生短路时，熔体能在瞬间熔断。 当电路发生严重过载时，熔体在较短时间内熔断；,一、熔断器的结构及工作原理,熔断器的安秒特性,电流与熔断时间的关系曲线称为安秒特性。 流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。 Ir为熔体的额定电流即熔体长期不熔断电流。,5.1.3 熔断器,1熔丝 2动触头 3瓷盖 4石棉带 5静触头 6瓷座,瓷插式熔断器,1瓷帽 2金属管 3指示器 4熔管 5瓷套 6下接线端 7上接线端 8瓷座,螺旋式 熔断器, RC1A系列瓷插式熔断器 RL6系列螺旋式熔断器 RM10系列无填料封闭管式熔断器 RT12系列有填料封闭管式熔断器 RLS2系列螺

16、旋式快速熔断器,二、常用的熔断器,5.1.3 熔断器,二、常用的熔断器,瓷插式熔断器,螺旋式熔断器,有填料式熔断器,无填料密封式熔断器,5.1.3 熔断器,二、常用的熔断器,快速熔断器,自恢复熔断器,5.1.3 熔断器,照明等线路： 一台电动机： 多台电动机：,4. 熔断器额定电流的选择 熔断器额定电流熔体额定电流,1. 类型选择 2. 额定电压的选择 3. 熔体额定电流的选择,三、熔断器的选择,四、熔断器的符号,5.1.4 主令电器,按钮是发出控制指令和信号的电器开关，是一种手动且一般自动复位的主令电器。,按钮结构示意图,1按钮帽 2复位弹簧 3动触头 4常闭触头 5常开触头,一、按钮,按钮

17、的图形符号及文字符号,5.1.4 主令电器,一、按钮,LA2、LA4系列按钮开关,LA19系列按钮开关,LA18系列按钮开关,5.1.4 主令电器,1顶杆 2弹簧 3常闭触点 4触点弹簧 5常开触点,位置开关主要用于将机械位移变为电信号，以实现对机械运动的电气控制。,二、位置开关,直动式行程开关示意图,行程开关的符号,1、行程开关,5.1.4 主令电器,二、位置开关,1、行程开关,5.1.4 主令电器,LJ2系列晶体管 接近开关电路原理图,二、位置开关,2、接近开关,接近开关的符号,5.1.4 主令电器,二、位置开关,2、接近开关,5.1.4 主令电器,三、万能转换开关,万能转换开关示意图,万

18、能转换开关是由多组相同结构的开关元件叠装而成，用以控制多回路的一种主令电器。 由凸轮机构、触头系统和定位装置等部分组成。,5.1.4 主令电器,三、万能转换开关,5.1.4 主令电器,主令控制器用于较为频繁地切换复杂的多回路控制电路。 主令控制器的符号与万能转换开关相似。,四、主令控制器,1、7凸轮块； 2接线柱； 3静触点； 4动触点； 5支杆； 6转动轴； 8小轮； 9复位弹簧,主令控制器 结构示意图,5.1.4 主令电器,四、主令控制器,5.1.4 主令电器,凸轮控制器用于起重设备和其它电力拖动装置中， 直接控制中小型绕线式异步电动机的各种工作状态。 凸轮控制器的符号与万能转换开关相似。

19、,五、凸轮控制器,1-静触点； 2-动触点； 3-触头弹簧； 4-复位弹簧； 5-滚子； 6-绝缘方轴； 7-凸轮,5.1.4 主令电器,五、凸轮控制器,5.1.4 主令电器,5.1.4 主令电器,主令电器应用举例,SA2(主钩控制)触点状态表, 20/5t桥式起重机控制电路,5.1.4 主令电器,主令电器应用举例, 20/5t桥式起重机控制电路,注意：QM SA,QM1(副钩控制)触点状态表,5.1.4 主令电器,主令电器应用举例, 20/5t桥式起重机控制电路,注意：QM SA,QM2(小车控制)触点状态表,5.1.4 主令电器,主令电器应用举例, 20/5t桥式起重机控制电路,注意：QM

20、 SA,QM3(大车控制)触点状态表,5.1.4 主令电器,主令电器应用举例, 20/5t桥式起重机控制电路,QM1(副钩控制)触点状态表,注意： QM SA,5.1.4 主令电器,主令电器应用举例, 10t桥式起重机控制电路,注意 图中存在什么问题？,5.1.4 主令电器, 10t桥式起重机控制电路,凸轮控制器状态表,注意 图中存在什么问题？,主令电器应用举例,5.1.5 接触器,接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载 的主电路，实现远距离自动控制的电器元件。 接触器还具有失压（或欠压）保护功能。 交流接触器的组成： 电磁机构 由线圈、动铁心(衔铁)和静铁心组成。 触头系统 包括主触头和辅

21、助触头。 主触头用于主电路的负载通断； 辅助触头用于控制电路的电气连锁或控制。 灭弧装置 根据容量大小采用不同的结构。 其他部件 包括反作用弹簧、缓冲弹簧、 触头压力弹簧、传动机构及外壳等。,一、交流接触器,5.1.5 接触器,CJ10-20型交流接触器,1灭弧罩 2触头压力弹簧片 3主触头 4反作用弹簧 5线圈 6短路环 7静铁心 8弹簧 9动铁心 10辅助常开触头 11辅助常闭触头,一、交流接触器,5.1.5 接触器,1主触点(三对或四对常开) 2辅助常闭触点(两对) 3辅助常开触点(两对) 4吸引线圈 5动铁心 6静铁心,一、交流接触器,交流接触器结构示意图,5.1.5 接触器,一、交流

22、接触器,5.1.5 接触器,二、直流接触器,直流接触器的工作原理与交流接触器相同； 直流接触器的结构与交流接触器基本相同。 相同之处：由四部分组成：电磁机构；触头系统； 灭弧装置；其他部件。 不同之处：各部分的具体结构与交流接触器有区别。 如：CZ0系列直流接触器 150A及其以下电流等级的为立体布置的整体式结构， 250A及其以上电流等级的为平面布置的整体式结构， 它们均采用U形转动式的电磁机构， 且铁心和衔铁均采用电工软铁制成。,5.1.5 接触器,二、直流接触器,5.1.5 接触器,三、接触器的主要技术数据,1、额定电压（指主触点上的额定电压） 2、额定电流（指主触点上的额定电流） 3、

23、线圈的额定电压 4、额定操作频率（指每小时接通次数） 5、电寿命和机械寿命 6、接触器的图形符号和文字符号,5.1.6 继电器,继电器是一种当输入量变化到某一定值时，其触头(或电路)即接通或分断交直流小容量控制回路的自动控制电器。 继电器种类繁多，可以按输入信号、输出形式、工作原理或用途进行区分。 几种常用的继电器,继电特性曲线,一、继电器的特性及种类,电磁式继电器 时间继电器 热继电器 速度继电器 温度继电器 压力继电器 液位继电器,吸合值x2 释放值x1 返回系数: kx1/x2,5.1.6 继电器,电磁式继电器的结构和原理与接触器基本相同； 两者的主要区别 继电器：用于控制电路、电流小，

24、没有灭弧装置， 可以在电量或非电量的作用下动作。 接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装置， 一般只能在电压作用下动作。 常用的电磁式继电器 电流继电器：过电流继电器、欠电流继电器 电压继电器：过电压继电器、欠(零)电压继电器 中间继电器,二、电磁式继电器,5.1.6 继电器,电磁式继电器典型结构,1底座 2反力弹簧 3、4调节螺钉 5非磁性垫片 6衔铁 7铁心 8极靴 9电磁线圈 10触头系统,二、电磁式继电器,5.1.6 继电器,电流继电器线圈串联在被测电路中，线圈阻抗小。 过电流继电器：线圈电流高于整定值时动作的继电器 当正常工作时，衔铁是释放的； 当电路发生过载或短路故障时， 衔铁立即吸

25、合，实现保护。 欠电流继电器：线圈电流低于整定值时动作的继电器 当正常工作时，衔铁是吸合的； 当电路发生电流过低现象时， 衔铁立即释放，实现保护。,二、电磁式继电器,1、电流继电器,5.1.6 继电器,二、电磁式继电器,2、电压继电器,电压继电器线圈并联在被测电路中，线圈阻抗大。 过电压继电器：线圈电压高于整定值时动作的继电器 当电路正常工作时，衔铁是释放的； 当电路发生过电压故障时， 衔铁立即吸合，实现保护。 欠(零)电压继电器：线圈电压低于整定值时动作的继电器 当电路正常工作时，衔铁是吸合的； 当电路发生电压过低现象时， 衔铁立即释放，实现保护。,5.1.6 继电器,中间继电器在结构上是电

26、压继电器， 但触点数多，触点容量比电压继电器大。 中间继电器与交流接触器的主要区别是 触点数目多，且触点容量小，只允许通过小电流。 中间继电器通常用来传递信号和同时控制多个电路， 也可用来直接控制小容量电动机或其他电气执行元件。 在选用中间继电器时，主要考虑电压等级和触点数目。,二、电磁式继电器,3、中间继电器,5.1.6 继电器,二、电磁式继电器,3、中间继电器,1、电流继电器,2、电压继电器,5.1.6 继电器,中间继电器符号,二、电磁式继电器,4、电磁式 继电器 的符号,5.1.6 继电器,三、时间继电器,时间继电器是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。 延时方式

27、： 通电延时型 断电延时型 原理分类： 直流电磁式 利用电磁阻尼作用获得延时 空气阻尼式 利用空气阻尼作用获得延时 电子式(晶体管式和数字式) 利用电子电路工作特点获得延时 电动机式 利用微型同步电动机带动减速齿轮系获得延时,5.1.6 继电器,三、时间继电器,(a) 线圈一般符号 (b) 通电延时线圈 (c) 断电延时线圈 (d) 延时闭合常开触头 (e) 延时断开常闭触头 (f) 延时断开常开触头 (g) 延时闭合常闭触头 (h) 瞬动常开触头 (i) 瞬动常闭触头,时间继电器的图形符号,时间继电器的文字符号：KT,5.1.6 继电器,三、时间继电器,时间继电器结构分类动作表,5.1.6 继电器,三、时间继电器,直流电磁式时间继电器只能直流断电延时。,1、直流电磁式时间继电器,1阻尼铜套 2电磁线圈,阻尼铜套工作原理示意图,5.1.6 继电器,三、时间继电器,2、空气阻尼式时间继电器,JS7-A系列时间继