继电器接触器控制系统.ppt

1、1,第八章,继电器接触器控制系统,2,第八章 继电器一接触器控制系统,本章要求熟悉各种控制电器的工作原理、作用、特点、表示符号和应用场所 掌握继电器一接触器控制线路中基本控制环节的构成和工作原理， 会分析较复杂的控制线路 会设计一些较简单的控制线路。,3,8.1 继电器一接触器控制系统,电器是所用电工机械的简称，它能对电能的产生、分配起控制和保护作用。 应用这些电器组成的自动控制系统，称为电气控制系统。根据工作电压，电器通常划分为高压电器和低压电器。 低压电器通常指工作在额定电压交流1200V、直流1500v以下电路中起保护、控制、调节、转换和通断作用的电器。,4,第八章 继电器一接触器控制系

2、统,其作用就是根据外界施加的信号和要求，自动或手动地接通与断开电路，断续或连续地改变电路参数，从而实现对电路或非电对象的切换、控制、检测、保护和调节。 低压电器种类繁多、用途广泛，其工作原理和结构组成多种多样，因而有不同的分类方法。,5,第八章 继电器一接触器控制系统,通常按其用途或控制对象分为以下几类： (1)低压配电电器 通常用于低压配电系统，主要有刀开关、组合开关、负荷开关、自动开关、熔断器等。 (2)低压控制电器通常用于电力拖动自动控制系统，主要有接触器、继电器、控制器等。,6,第八章 继电器一接触器控制系统,(3)低压保护电器 通常用于电路勺电气设备的安全保护，主要有断路器、熔断器、

3、热继电器、电压继电器、电流继电器、避雷器等。 (4)低压主令电器通常用于发送控制信号，主要有按钮、主令开关、行程开关、万能转换开关等。,7,第八章 继电器一接触器控制系统,通常按其用途或控制对象分为以下几类： (1)低压配电电器 通常用于低压配电系统，主要有刀开关、组合开关、负荷开关、自动开关、熔断器等。 (2)低压控制电器通常用于电力拖动自动控制系统，主要有接触器、继电器、控制器等。,8,第八章 继电器一接触器控制系统,(3)低压保护电器 通常用于电路勺电气设备的安全保护，主要有断路器、熔断器、热继电器、电压继电器、电流继电器、避雷器等。 (4)低压主令电器通常用于发送控制信号，主要有按钮、

4、主令开关、行程开关、万能转换开关等。,9,第八章 继电器一接触器控制系统,(5)低压执行电器通常用于传送动力、驱动负载，主要有电磁阀、电磁铁、气动阀等。 低压电器还可以按操作方式分为自动电器和手动电器，按执行功能分为有触点电器和无触点电器，按工作原理分为电磁式电器和非电量控制电器。,10,8.1 控制电器,低压控制电器通常用于电力拖动控制系统，这类电器主要有接触器、继电器、控制器等。对这类电器的要求是寿命长、体积小、重量轻，动作迅速准确、安全可靠。 一、接触器 接触器是用来接通或切断电动机或其他负载主电路的一种控制电器，它具有比工作电流大数倍乃至十几倍的接通和分断能力，通过它可以远距离频繁地接

5、通或断开交、直流主电路和大容量控制电路。,11,8.1 控制电器,接触器的主要控制对象是电动机，也可以用于控制其他电力负载，如电热设备、照明线路、电焊机、电容器组等，是电力拖动控制系统中最重要也是最常用的控制电器。 接触器按其主触点控制电路中电流的种类，分为交流接触器和直流接触器两大类。,12,8.1 控制电器,交流接触器常用于远距离、频繁地接通和分断额定电压至1140v、额定电流至630A的交流电路。 直流接触器主要用于接通和分断额定电压至440v、额定电流至630A的直流电路，可直接控制直流电动机的起动、停止、反转及反接制动。 直流接触器的结构组成、工作原理与交流接触器类似。相对而言，交流

6、接触器的用途更加广泛。,13,8.1 控制电器,(一)接触器的结构组成和工作原理 1.交流接触器的结构组成 接触器一般由下列部分组成：电磁机构、触点系统、灭弧装置、反力装置、支架与底座。,14,8.1 控制电器,1）电磁机构 电磁机构由吸引线圈、铁心及衔铁组成。它的作用是将电磁能转换成机械能，带动触点使之闭合或断开。 (2)触点系统 触点是接触器的执行元件，用来接通和断开电路。接触器触点系统包括主触点和辅助触点。主触点容量大，用于接通或断开主电路，根据其容量大小，有桥式触点和指形触点两种形式。辅助触点容量小，用于通断控制电路。,15,8.1 控制电器,(3)灭弧装置 接触器主触点分断大电流电路

7、时，在动、静触点之间往往会出现强烈火花，这实际上是一种气体放电现象，称为“电弧”。 电弧一方面会烧坏触点，另一方面会使电路切断时问延长，甚至会引起事故，因此灭弧是接触器的重点任务。,16,8.1 控制电器,对于小容量的接触器(10 A以下)，常采用双断口桥形触点以利于灭弧。容量较大(20 A以上)的接触器常采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧结构。 (4)反力装置 由反力弹簧、缓冲弹簧和触点弹簧组成。反力弹簧的作用是当吸引线圈断电时，迅速使主触点和辅助触点断开。,17,8.1 控制电器,缓冲弹簧的作用是缓冲衔铁在吸合时对铁心和外壳的冲击力。触点弹簧的作用是增大动、静触点之间的压力，使之良好接触以降低接触电

8、阻，避免因触点接触不良而产生的故障现象。 (5)支架与底座 用于接触器的固定和安装。,18,8.1 控制电器,2. 交流接触器的工作原理 交流接触器的工作原理如下：当电磁线圈通电后，铁心被磁化产生磁通。由此在衔铁气隙处产生电磁力将衔铁吸合，主触点在衔铁的带动下闭合，接通主电路。 同时衔铁还带动辅助触点动作，动断辅助触点首先断开，接着动合辅助触点闭合。在反力弹簧的作用下衔铁释放，主触点、辅助触点又恢复到原来的状态。,19,8.1 控制电器,直流接触器的工作原理与交流接触器基本相同。在结构上也是由电磁结构、触点系统、灭弧装置等部分组成。不同之处在于，两者的线圈形式、铁心结构、触点形状和数量、灭弧方

9、式以及吸力特性等方面有所区别。 (二)接触器的主要技术参数 接触器的主要技术参数有额定电压、额定电流、操作频率、接通与分断能力、电气与机械寿命等。,20,8.1 控制电器,1. 额定电压 接触器铭牌上标注的额定电压是指主触点的额定工作电压。其电压等级如下： 交流接触器为36V、127V、220V、380V、500V、660V(特殊场合可高达1140V)； 直流接触器为24V、48V、110V、220V、440V。 如某负载是380 V的三相异步电动机，则应选择额定电压为380V的交流接触器。,21,8.1 控制电器,2. 额定电流 接触器铭牌上标注的额定电流是指主触点的额定工作电流，它是在规定

10、条件下(额定工作电压、使用类别和操作频率等)保证电器正常工作的电流值。目前常用的电流等级为6.3800 A。具体如下： 交流接触器为 6.3 A、10 A、16 A、25 A、40 A、60 A、100 A、160 A、250 A、400 A、630 A、800 A： 直流接触器为 10 A、25 A、40 A、60 A、100 A、150 A、250 A、400 A、600 A。,22,8.1 控制电器,上述电流值是指接触器安装在敞开式控制屏上，触点工作不超过额定温升，负载为间断一长期工作制时的电流值(间断长期工作制指接触器长期工作时间一般不超过8小时)。 若使用条件发生变化，选择时要相应修

11、正接触器的电流值，具体如下： 接触器安装在控制柜(箱)内，因散热条件差，电流值需降低1020选用。 接触器处于长期工作制、敞开式安装时，电流值需降低2025，柜内安装电流值降低2535。,23,8.1 控制电器,3. 线圈的额定电压 一般交流负载采用交流接触器，直流负载采用直流接触器，交流负载若频繁动作可采用直流线圈的接触器。接触器线圈的常用电压等级如下： 交流接触器为36V、127V、220V、380V： 直流接触器为 24V、48V、110V、220V、440V。,24,8.1 控制电器,4. 额定操作频率 接触器额定操作频率是指接触器每小时允许的接通次数。一般为300次小时、600次小时

12、和1200次小时。 5. 机械与电气寿命 接触器是频繁动作的电器，机械与电气寿命是其重要的技术指标。接触器的机械寿命一般为数百万次乃至一千万次，电气寿命一般为机械寿命的520。,25,8.1 控制电器,6. 接通和分断能力 接触器的接通和分断能力是指接触器的主触点在规定条件下，能可靠地接通和分断的电流值。在此电流值下，接通时主触点不应发生熔焊，分断时应能可靠灭弧。 接触器用途广泛，使用场合的电压等级或工作电流、电路的通断频繁程度、负载的工作性质等因素，决定了接触器有不同的使用类别。,26,8.1 控制电器,27,8.1 控制电器,使用类别不同，对接触器主触点接通和分断能力的要求也不一样。 (三

13、)接触器的常用型号及电气符号 1.交流接触器 常用的交流接触器有如下一些型号： CJl0、CJl2系列为早期全国统一设计产品，目前仍在使用。,28,8.1 控制电器,CJ20系列为全国统一设计的新产品。该产品结构紧凑，用途广泛，可与热继电器或电子保护装置组成电磁启动器。 (3)CJXI、3TB、3TF系列交流接触器是引进德国西门子公司技术生产的。3TB(32A及以下)、3TF(45A及以上)为国外产品型号，国内定型为CJXI。,29,8.1 控制电器,(4)CJX2系列交流接触器是引进法国TE公司LCl系列产品的技术生产的。可加装LA系列辅助触头、空气延时头、机械连锁机构等附件。 (5)B系列

14、交流接触器和K型辅助接触器是引进德国ABB公司技术生产的。该系列产品具有通用部件多、附件多的特点，可装配的附件有辅助触点(最多有8对)、气囊式延时器、机械连锁机构以及自锁继电器等。,30,8.1 控制电器,交流接触器的型号说明如图所示。 2. 直流接触器 常用的直流接触器主要有CZ0、CZl6、CZl8、CZ21、CZ22系列等产品。其中CZl8是CZ0的更新替代产品，在结构形式、触点系统、灭弧装置等方面都有所改进。,31,8.1 控制电器,32,8.1 控制电器,直流接触器的型号说明如图所示。 3. 接触器的图形符号和文字符号 根据GB4728电气图用图形符号和GB7159电气技术中的文字符

15、号，接触器的图形符号和文字符号如下图所示。,33,8.1 控制电器,(四)接触器的选用原则 接触器是一种控制功能强、用途广泛的控制电器。在不同的使用场合，其操作条件存在很大的差异，接触器的额定工作电流或额定控制功率是随使用条件(如额定工作电压、使用类别、操作频率、工作制等的不同而变化的。,34,8.1 控制电器,为了保证接触器可靠动作、控制系统正常运行、必须正确、经济地选择接触器，使其技术参数满足使用要求。 接触器的选择一般按以下步骤进行： 根据负载性质确定使用类别，再按照使用类别选择相应系列的接触器。 根据负载额定电压确定接触器的电压等级。接触器主触点的额定电压应不小于负载的额定电压。,35

16、,8.1 控制电器,根据负载工作电流确定接触器的额定电流。对于电动机负载，应按照使用类别进行选择：用于AC1、AC3类别时，可按电动机的满载电流选择相应额定工作电流的接触器；用于AC-2或AC-4类别时，可以用降低控制容量的办法来增加电寿命。 对于非电动机负载(如电阻炉、电容器、电焊机、照明设备等)，应考虑使用时可能出现的过电流，宜选用AC-4类的接触器。,36,8.1 控制电器,交流接触器吸引线圈的额定电压一般直接选用380V或220V。如果控制线路比较复杂，为安全起见，线圈的额定电压可选低一些(如127 V、36 V等)。直流接触器线圈的额定电压一般与其所控制的直流电路的电压一致。 根据操

17、作次数校验接触器所允许的操作频率，即接触器的接通次数应在额定范围之内。,37,8.1 控制电器,二、继电器 继电器是一种在输入信号的作用下接通或断开控制电路的控制电器。 这种输入信号可以是电量信号(电流、电压等)，也可以是非电量信号(温度、压力、时间、转速等)。与接触器不同，继电器主要用于控制小电流电路，触点额定电流不大于5 A，通常接在控制回路中。,38,8.1 控制电器,继电器应用广泛、种类繁多，有很多分类方法。按工作原理分为电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器和热继电器等， 按输入信号分为电流继电器、电压继电器、温度继电器、压力继电器、时间继电器、速度继电器和功率(中间

18、)继电器等， 按输出形式分为有触点继电器和无触点继电器，按动作时问分为瞬时继电器(动作时间小于0.05s)和延时继电器(动作时间大于0.15 s)，按用途分为控制继电器和保护继电器。,39,8.1 控制电器,在机电传动控制系统中，用的最多的是电磁式继电器。常用的电压继电器、电流继电器和中间继电器都属于电磁式继电器。本节主要介绍电磁式继电器。 (一)电磁式继电器的结构组成和动作原理 电磁式继电器的结构和工作原理与电磁式接触器相似，也是由电磁机构、触点系统和释放弹簧等部分组成。,40,8.1 控制电器,电流继电器与电压继电器在结构上的区别主要是线圈不同。电流继电器的线圈匝数少、导线粗，与负载串联以

19、反映电路电流的变化。 电压继电器的线圈匝数多、导线细，与负载并联以反映其两端的电压。 中间继电器实际上也是一种电压继电器，只是它具有数量较多、容量较大的触点，起到中间放大的作用。,41,8.1 控制电器,42,8.1 控制电器,1.电流继电器 电流继电器是根据输入电流信号的大小而动作的继电器。电流继电器的线圈串接在被测量电路中，从而反映电路电流的变化。 按性能电流继电器分为欠电流继电器和过电流继电器，按线圈的电流种类分为交流继电器和直流继电器。,43,8.1 控制电器,当线圈电流低于整定值时动作的继电器称为欠电流继电器。欠电流继电器线圈的吸合电流为线圈额定电流的3065，释放电流为额定电流的1

20、020。 欠电流继电器用于电路的欠电流保护或控制，使用时一般将其动合触点串接在接触器的线圈电路中。 正常工作时，电路的负载电流高于继电器的吸合电流，衔铁处于吸合状态。,44,8.1 控制电器,当电路的负载电流降低至释放电流时，衔铁释放，其动合触点回到断开状态，使接触器线圈失电，从而切断电气设备的电源，起到保护作用。 线圈电流高于整定值时动作的继电器称为过电流继电器。交流过电流继电器整定值的范围为额定电流的110400，直流过电流继电器为额定电流的70300。,45,8.1 控制电器,过电流继电器用于电路的过电流保护和控制，使用时一般将其动断触点串接在接触器的线圈电路中。 正常工作时衔铁不吸合，

21、当电流超过某一整定值时，衔铁吸合带动其动断触点断开，接触器线圈失电，从而切断电气设备的电源，起到保护作用。,46,8.1 控制电器,2. 电压继电器 电压继电器是根据输入电压信号的大小而动作的继电器。按其性能，电压继电器分为过电压继电器、欠电压继电器和零电压继电器。 线圈电压高于整定值时动作的继电器称为过电压继电器。过电压继电器整定值的范围为额定电压的105120。过电压继电器用于电路的超压保护，使用时将其动断触点串接在接触器的线圈电路中。,47,8.1 控制电器,继电器线圈在额定电压时衔铁不吸合，当电压超过某一整定值时，衔铁吸合，其动断触点断开，使接触器线圈失电，切断电气设备的电源。 当线圈

22、电压低于整定值时动作的继电器称为欠电压继电器。欠电压继电器线圈吸合电压的整定范围一般为额定电压的2050，释放电压整定范围为额定电压的720。,48,8.1 控制电器,欠电压继电器用于电路的欠压保护，使用时一般将其动合触点串接在接触器的线圈电路中。继电器线圈在额定电压时衔铁处于吸合状态。当电路电压降低至释放电压时，衔铁释放带动动合触点回到断开状态，从而控制接触器及时切断电气设备的电源。 零电压继电器用于电路的零压保护，当电压降低至额定电压的525时，继电器动作。,49,8.1 控制电器,3. 中间继电器 中间继电器实质上是一种电压继电器，其触点数量多，触点容量大(额定电流510 A)。当一个输

23、入信号需变成多个输出信号或信号容量需放大时，可通过继电器来扩大信号的数量和容量。,50,8.1 控制电器,(二)电磁式继电器的主要技术参数 1. 继电特性 继电器的主要特性是输入一输出特性，如图所示，这一矩形曲线通称为继电特性。,51,8.1 控制电器,在图中，当继电器输入量x由零增至x1之前，输出量y为零。当输入量增至x2时，继电器吸合，输出量为y1。继续增大输入量x，输出y1值不变。当输入量减小至x1时，继电器释放，输出量x1降至零，若输入量继续减小，y1值仍为零。图中： x2称为继电器的吸合值，欲使继电器动作，输入量必须大于此值。,52,8.1 控制电器,x1称为继电器的释放值，欲使继电

24、器释放，输入量必须小于此值。 K=x1x2称为继电器的返回系数，这是继电器的重要参数之一。一般K值越大，继电器灵敏度越好，K值越小，灵敏度越差。K值可以调节，不同场合对K值的要求不同。,53,8.1 控制电器,例如一般继电器要求低返回系数，K值在0.10.4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。 2. 额定电压和额定电流 对于电压继电器，线圈的额定电压为该继电器的额定电压。 对于电流继电器，线圈的额定电流为该继电器的额定电流。,54,8.1 控制电器,3. 吸合电压和释放电压、吸合电流和释放电流 对于电压继电器，使衔铁开始运动时线圈的电压称为吸合电压，使衔铁开始释放时线圈的

25、电压称为释放电压。 对于电流继电器，使衔铁开始运动时线圈的电流称为吸合电流，使衔铁开始释放时线圈的电流称为释放电流。,55,8.1 控制电器,4. 吸合时间和释放时间 吸合时间是从线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需要的时间，释放时间是从线圈失电到衔铁完全释放所需要的时间。一般继电器的吸合与返回时间为0.05S0.15 s，快速继电器为0.005S0.05 s，该值的大小影响着继电器的操作频率。,56,8.1 控制电器,(三)电磁式继电器的常用型号及电气符号 电磁式继电器品种繁多，目前常用的有：JL18系列电流继电器、JT18系列通用继电器，具有体积小、动作可靠、通用性强等特点，可取代JL3、JT

26、3、JT4等系列老产品。 JDZl、JZl5、JZl8系列中间继电器应用较多。JZC2(3TH) JZC3、K系列为引进定型生产产品，具有动作灵敏、触点容量大、体积小、寿命长等特点，目前已得到广泛应用。,57,8.1 控制电器,下列各表分别列出了JLl8、JZl5、JTl8系列继电器的技术数据。 根据GB4728电气图用图形符号和GB7159电气技术中的文字符号，电磁式继电器的图形符号和文字符号分别如下图所示。,58,8.1 控制电器,59,8.1 控制电器,60,61,62,8.1 控制电器,(四)继电器的选用原则 继电器是组成电气控制系统的基础元件，选用时应综合考虑继电器的功能特点、使用条

27、件、额定工作电压和额定工作电流等因素，合理选择，从而保证控制系统正常工作。主要选用原则如下： 继电器线圈电压或电流应满足控制电路的要求。 按用途区别选择欠电压继电器、过电压继电器、欠电流继电器、过电流继电器及中间继电器等。,63,8.1 控制电器,按电流类别选用交流继电器和直流继电器。 根据控制电路的要求选择触点的数量和类型(常开或常闭)。 三、时间继电器 时间继电器是一种根据电磁原理或机械动作原理，实现触点延时接通或断开的控制电器。,64,8.1 控制电器,时间继电器在控制系统中用来控制动作时间，有两种延时方式：通电延时和断电延时。 通电延时即从继电器线圈通电开始，延迟一定时问后触点闭合或断

28、开，当线圈断电时，触点立即回到初始状态。 断电延时即当继电器线圈通电时，触点立即闭合或断开，从线圈断电开始，延时一定时间后触点回到初始状态。,65,8.1 控制电器,(一)时间继电器的结构组成和工作原理 时间继电器种类很多，按其结构组成和工作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式与电子式时间继电器。,66,8.1 控制电器,1. 直流电磁式时间继电器 电磁式时间继电器一般用于直流电气控制电路。它的结构组成与电磁式继电器一样，仅在U形铁心上增加了一个阻尼铜套。 直流电磁式时间继电器是利用电磁系统在线圈通电后磁通延缓变化的原理工作的。当继电线圈通电时，由于衔铁处于释放位置，因而磁路的气隙大、磁阻大、

29、磁通小，铜套阻尼作用不明显，一般可忽略不计。,67,8.1 控制电器,当线圈断电时，磁通变化量大，铜套阻尼作用显然也增大，使衔铁延时释放，从而达到延时的目的。 直流电磁式时继电器延时时间的调节，是通过改变铁心与衔铁问非磁性垫片的厚度(粗调)或改变释放弹簧的松紧(细调)来实现的。因垫片的厚度具有阶梯性，故用于粗调，垫片越厚延时越短，反之越长。而弹簧的松紧可连续调节，故用于细调，弹簧越紧则延时越短，反之越长。 电磁式时间继电器的优点是结构简单、运行可靠、寿命长，缺点是延时时间短(最长不超过5s)。,68,8.1 控制电器,2. 空气阻尼式时间继电器 空气阻尼式时间继电器又称为气囊式时间继电器，它利

30、用空气阻尼原理获得延时。 它的延时范围宽(0.4s180s)，可用作断电延时，也可以方便地改变电磁机构位置获得通电延时。 空气阻尼式时间继电器由电磁机构、延时机构和触点系统三部分组成。JS23系列为通电延时型时间继电器，现以此为例介绍时间继电器的工作原理。,69,8.1 控制电器,JS23系列时间继电器由一个具有四个瞬动触点的中间继电器，加上一个延时机构组成。延时机构包括波纹状气囊、排气阀门、具有细长环形槽的延时片、调时旋钮及动作弹簧等。 当电磁线圈断电时，衔铁释放，阀杆上移，压缩波纹状气囊与阀门弹簧，使阀门打开，推出气囊内空气，为延时作准备。,70,71,8.1 控制电器,当线圈通电后，衔铁

31、吸合，松开阀杆，阀门弹簧复原、阀门被关闭，气囊在动作弹簧的作用下有伸长的趋势，此时外界空气在气囊内外压力差的作用下经过滤气片及延时片的延时环形槽渐渐进入气囊，当气囊伸长到能触动脱扣机构时，触点动作。 从继电器线圈通电，至触点动作的这段时间即为延时时间。延时时间的调节通过转动调时旋钮改变空气流经延时片上环形槽长度来实现，铭牌上的刻度线能粗略地指示出整定的延时值。,72,8.1 控制电器,空气阻尼式时间继电器的优点是延时范围大、结构简单、寿命长、价格低，缺点是延时精度较低(1020)，在要求延时精度高的场合不宜采用。 目前常用的空气阻尼式时间继电器有JS23系列以及JS7一A系列。,73,8.1

32、控制电器,3. 电动式时间继电器 电动式时间继电器由微型同步电动机、离合电磁铁、减速齿轮组、差动轮系、复位游丝、触点系统、脱扣机构和延时整定装置等部分组成。 其工作原理是当继电器内的同步电动机得电后，通过减速齿轮带动动触点经一定延时与静触点闭合，从而获得延时动作。电动式时间继电器也分为通电延时和断电延时两种类型。 常用的电动式时间继电器有JS11系列,74,75,76,8.1 控制电器,当同步电动机接通电源后，经减速齿轮，带动齿轮z1、z2 ，绕轴空转，但轴并不转动。当电磁线圈通电时，离合电磁铁动作将齿轮z3刹住，齿轮z2继续转动，同时沿着齿轮的伞形齿作圆周运动，当固定在轴上的凸轮随轴转动到适

33、当位置(即预选延时位置)时，推动脱扣机构使延时触点动作，同时切断同步电动机电源。 当线圈断电时，所有的机构都在复位游丝的作用下立即回到初始状态，触点复位。,77,8.1 控制电器,电动式时间继电器延时时间的设定，通过改变整定装置中定位指针的位置即改变凸轮的初始位置来实现。需注意的是，整定时离合电磁铁的线圈应处于断电状态。 电动式时间继电器具有延时范围宽、延时直观、延时整定偏差和重复偏差小、延时值不受电源电压波动及环境温度变化影响等优点，缺点是结构复杂、成本高、不适宜频繁操作、延时误差易受电源频率的影响。,78,8.1 控制电器,目前常用的电动式时间继电器有JS11系列以及从德国引进的7PR系列

34、。 4. 电子式时间继电器 电子式时间继电器按其构成分为晶体管时间继电器和数字式时间继电器，按输出形式分为有触点型和无触点型。,79,80,8.1 控制电器,JS20系列晶体管时间继电器由稳压电源、RC充放电电路、电压鉴别电路、输出电路和指示电路等部分组成。 接通电源后，通过稳压二极管VD提供的稳压电压，经波段开关选择的串联电阻R10、RPI、R2向电容C2充电，C2上的电压由零按规律上升，当此电压大于晶体管V6上的峰点电压UP时，晶体管V6导通，输出脉冲电压触发晶闸管VT使其导通，同时执行继电器KA动作。从时间继电器接通电源到KA动作为止的这段时间即为通电延时动作时间。,81,8.1 控制电

35、器,电子式时间继电器具有体积小、机械结构简单、延时范围长、调节范围宽、精度高、使用寿命长等优点。随着电子技术的飞速发展，电子式时间继电器将得到广泛的应用。,82,83,8.1 控制电器,目前常用的电子式时间继电器有。JS20系列、JSS系列以及引进的ST3P系列、SCF系列等。其中JS20系列是全国统一设计产品，下表所列为JS20系列电子式时间继电器的技术数据。,84,8.1 控制电器,(二)时间继电器的常用型号及电气符号 1.时间继电器的常用型号及含义、图形符号及文字符号如下图所示。 (三)时间继电器的选用原则 每一种时间继电器都有其各自的特点，应根据控制要求合理选用。具体如下： 根据控制电

36、路对延时触点的要求选择延时方式，即通电延时型或断电延时型。 根据延时范围和延时精度要求选用合适的时问继电器。,85,86,8.1 控制电器,根据工作条件选择时间继电器的类型。如环境温度变化大的场合不宜选用空气阻尼式和电子式时间继电器，电源频率不稳定的场合不宜选用电动式时间继电器，电源电压波动大的场合可选用空气阻尼式或电动式时间继电器。 四、速度继电器 (一)速度继电器的结构组成和工作原理 速度继电器是一种当转速达到规定值时动作的继电器。它是根据电磁感应原理制成的，主要用作笼型异步电动机的反接制动，故又称为反接制动继电器。,87,8.1 控制电器,88,8.1 控制电器,速度继电器主要由转子、定

37、子和触点三部分组成。转子是一个圆柱形永久磁铁。定子是一个空的笼型圆环，由硅钢片叠成，并在其中装有笼型绕组。 速度继电器的工作原理与鼠笼式异步电动机相似。它的转子是一块永久磁铁，与电动机或机械转轴连在一起，随轴转动。,89,8.1 控制电器,它的外边有一个可以转动一定角度的外环，装有鼠笼型绕组。当转轴带动永久磁铁旋转时，定子外环中的笼型绕组因切割磁力线而产生感应电动势和感应电流，该电流在转子磁场作用下产生电磁转矩，使定子外环跟随转动一个角度。 如果永久磁铁逆时针方向转动，则定子外环带着摆杆向右边，使右边的动断触点断开，动合触点接通。,90,8.1 控制电器,当永久磁铁顺时针方向旋转时，使左边的触

38、点改变状态。当电动机转速较低(如小于100 rmin)时，触点复位。 (二)速度继电器的常用型号及电气符号 目前常用的速度继电器有JY1型和JFZ0型两种。JY1型在3000r/min以下能可靠工作，JF0-1型适用于3001000r/min，JFZ0-2型适用于10003600r/min。,91,8.1 控制电器,速度继电器一般具有两对常开、常闭触点，触点额定 电压380V，额定电流为2A。通常速度继电器动作转速 为130 r/min，复位转速在100 r/min以下。 速度继电器主要根据被控电动机的额定转速进行选择。,92,8.1 控制电器,五、其他继电器 继电器种类很多，除前面介绍的几种

39、继电器外，还有固态继电器、干簧继电器、相序继电器、温度继电器、压力继电器、综合继电器等。本节简单介绍近年来迅速发展的固态继电器和干簧继电器。,93,8.1 控制电器,1. 固态继电器 固态继电器简称SSR，是一种新型无触点继电器。与电磁继电器相比，它具有体积小、重量轻、工作可靠、寿命长、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快、使用方便等一系列优点。 固态继电器采用整体封装的结构，能够防潮、抗震、耐腐蚀，,94,8.1 控制电器,这一特点使其在一些要求耐震、耐潮、耐腐蚀、防爆的特殊装置和恶劣环境中，与电磁继电器相比具有无可比拟的优越性。 目前固态继电器在许多领域有着广泛的应用，

40、在某些领域有逐步取代传统的电磁继电器的趋势。 固态继电器有两个输入端、两个输出端，中间采用隔离元件使输人、输出隔离。固态继电器种类较多，按负载电源类型分为直流型和交流型。,95,8.1 控制电器,按隔离方式不同可分为光电耦合隔离、磁隔离。按控制触发信号分为过零型和非过零型，有源触发型和无源触发型。 目前常用的有DJ系列固态继电器，它采用无源触发方式，是利用脉冲控制技术研制的新型固态继电器。,96,8.1 控制电器,2.干簧继电器 干簧继电器是近年来迅速发展起来的一种新型密封触点继电器。它克服了普通继电器动作速度不快、触点接触不可靠、对信号的反映不够灵敏等缺点，具备动作迅速、稳定可靠、灵敏度高、

41、结构小巧等优点，目前广泛应用于自动控制装置和通信设备中。 干簧继电器的主要部分是干簧管，它由一组或几组导磁簧片装在密封的玻璃管内组成开关元件，玻璃管内充有纯净干燥的惰性气体，以防止触点表面氧化。,97,8.1 控制电器,导磁簧片兼作接触簧片，兼有普通电磁继电器的触点和磁路系统的双重作用。在干簧管外面套上励磁线圈就构成了一只干簧继电器。 当线圈通电时，在线圈的轴向产生磁场，该磁场使密封管内的干簧片被磁化，两根干簧片触点产生极性相反的两种磁极，它们相互吸引使触点闭合。,98,8.2 保护电器,当线圈断电时，磁场消失，干簧片也失去磁性，依靠其自身的弹性恢复原位，触点断开。 目前国产的干簧继电器主要有

42、JAG-2-1型、JAG-4型、JAG-5型等。,99,8.2 保护电器,第二节 保护电器 低压保护电器通常用于电路与电气设备的安全保护，主要有断路器、熔断器、热继电器、电压继电器、电流继电器、避雷器等。要求其反应灵敏、可靠性高。 一、断路器 低压断路器又称为自动空气开关或自动开关。它相当于刀闸开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器的组合，是一种自动切断电路故障的保护电器。,100,8.2 保护电器,断路器集控制和多种保护于一身，具有操作安全、使用方便、工作可靠、安装简单、分断能力高等优点，是低压配电系统和电力拖动控制系统中的重要电器。 与接触器不同，断路器能够切断短路电流，但允许的操作次数较低

43、。,101,8.2 保护电器,(一)断路器的结构组成和工作原理 低压断路器主要由触点系统、操作机构和脱扣器等部分组成。主触点由耐弧合金制成，采用灭弧栅片灭弧，操作机构主要有直接手柄操作、杠杆操作、电磁铁操作和电动机驱动四种形式，脱扣器分为电磁脱扣器、热脱扣器、复式脱扣器、欠压脱扣器、分励脱扣器五种。,102,8.2 保护电器,103,8.2 保护电器,断路器的主触点由操作机构手动或电动合闸，并通过自动脱扣机构锁定在合闸位置。当电路发生故障时，自动脱扣机构在相关脱扣器的推动下动作，钩子脱开，主触点在弹簧的作用下迅速分断。 图中过电流脱扣器的线圈和过载脱扣器的线圈与主电路串联，欠压脱扣器的线圈与主

44、电路并联。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁被吸合，使自动脱扣机构动作。,104,8.2 保护电器,当电路过载时，过载脱扣器的热元件产生的热量增加，使双金属片向上弯曲，推动自动脱扣机构动作。 当电路失压时，失压脱扣器的衔铁释放，自动脱扣机构动作。分励脱扣器一般作为远距离分断电路使用，按操作指令或信号控制脱扣机构动作，从而使断路器跳闸。 选用断路器时，应根据不同的用途配置相应的脱扣器。,105,8.2 保护电器,(二)断路器的主要技术参数 1. 额定电压 断路器额定电压包括额定工作电压、额定绝缘电压和额定脉冲电压。 断路器的额定工作电压取决于电网的额定电压等级，我国电网的标准电压为交

45、流220V、380V、660V、1140V以及直流220V、440V等。同一断路器可以在几种额定电压下工作，但相应的通断能力不一样。 断路器的额定绝缘电压是断路器的设计电压值，一般为断路器的最大额定工作电压。,106,8.2 保护电器,断路器工作时要承受系统中所产生的过电压，额定脉冲电压应大于或等于系统中出现的最大过电压峰值。 额定绝缘电压和额定脉冲电压决定了断路器的绝缘水平。 2. 额定电流 断路器额定电流指额定持续电流，即脱扣器能长期通过的电流，对可调式脱扣器则为可长期通过的最大电流。,107,8.2 保护电器,3. 通断能力 通断能力也称作额定短路通断能力，指断路器在给定电压下接通和分断

46、的最大电流值。 4. 分断时间,108,8.2 保护电器,分断时间指切断故障电流所需要的时间，包括固有的断开时间和燃弧时间。 (三)断路器的常用型号及电气符号 低压断路器型号繁多、品种复杂，按其用途和结构形式分为框架式和塑壳式两大类。,109,8.2 保护电器,1.框架式断路器 框架式断路器又称万能式断路器，它将所有构件组装在具有绝缘底衬的框架结构底座上。 框架式断路器用于在配电网络中分配电能，并承担线路及电源设备的过载保护、欠压保护和短路保护。也能用于不频繁起动的40100kW电动机回路中，作为过载、欠压和短路保护设备。,110,8.2 保护电器,我国生产的框架式低压断路器有DW10系列、D

47、W15系列。其中DW10系列由于其技术指标较低，现已逐渐被淘汰。 目前常用的框架式断路器还有引进国外技术制造的ME、3WE、AE、AH等系列产品。,111,8.2 保护电器,2. 塑壳式断路器 塑壳式断路器又称装置式断路器，它将所有构件组装在用模压绝缘材料制成的封闭型外壳内。塑壳式断路器按性能分为配电用和电动机保护用两种。 配电用塑壳断路器在配电网络中用来分配电能，且作为线路、电源设备的过负荷、欠电压和短路保护。电动机保护用塑壳断路器用于鼠笼型电动机的过负荷、欠电压和短路保护。,112,8.2 保护电器,目前国产的塑壳式断路器主要有DZ5、DZl0、DZl5、DZ20、DZl5L以及DZXl0

48、、DZXl9等系列产品。 其中DZXl0、DZXl9系列为限流式断路器，它利用短路电流所产生的电动力使触点在810ms内迅速断开，从而限制了电路中可能出现的最大短路电流。 DZl5L系列为漏电保护断路器，当电路或设备出现对地漏电或人身触电时，能迅速自动断开电路，从而有效地保证人身和线路安全。,113,8.2 保护电器,常用的塑壳断路器还有引进国外技术制造的H、C45N(C65N)、S060、TH、AMl、3VE等系列产品。 下表所示为DWl5系列断路器的技术数据。,114,8.2 保护电器,115,8.2 保护电器,国产的塑壳式断路器主要有DZ5、DZl0、DZl5、DZ20、DZl5L以及D

49、ZXl0、DZXl9等系列产品。其中DZXl0、DZXl9系列为限流式断路器，它利用短路电流所产生的电动力使触点在810ms内迅速断开，从而限制了电路中可能出现的最大短路电流。DZl5L系列为漏电保护断路器，当电路或设备出现对地漏电或人身触电时，能迅速自动断开电路，从而有效地保证人身和线路安全。 常用的塑壳断路器还有引进国外技术制造的H、C45N(C65N)、S060、TH、AMl、3VE等系列产品。,116,8.2 保护电器,117,8.2 保护电器,(四)断路器的选用原则 应根据使用场合和保护要求选择断路器的类型。一般选用塑壳式断路器，额定电流较大或有选择性保护要求时采用框架式断路器，短路

50、电流较大时选用限流型断路器。 断路器额定电压、额定电流应大于或等于线路、设备的正常工作电压、工作电流。 断路器的极限通断能力应大于或等于电路的最大短 路电流。,118,8.2 保护电器,过电流脱扣器的额定电流应大于或等于线路的最大负载电流。 欠电压脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压。,119,8.2 保护电器,二、熔断器 熔断器是一种利用熔化作用而切断电路的保护电器，在低压配电系统和机床电气控制系统中主要起过载和短路保护作用。使用时熔断器串接在被保护的电路中，在正常情况下，它相当于一根导线。当流过它的电流超过规定值时，熔体产生的热量使自身熔化而切断电路。 熔体是用低熔点的金属丝或金属薄片做成

51、的。 熔断器具有结构简单、价格低廉、使用方便、可靠性高等优点，其应用极为广泛。,120,8.2 保护电器,(一)熔断器的结构组成和工作原理 熔断器主要由熔体和绝缘底座组成。熔体材料基本上分为两类：一类由铅、锌、锡及锡铅合金等低熔点金属制成，主要用于小电流电路；另一类由银或铜等较高熔点金属制成，用于大电流电路。 熔断器种类很多，常用的有：无填料瓷插式熔断器、无填料封闭管式熔断器、有填料螺旋式熔断器和快速熔断器等。,121,8.2 保护电器,1. 瓷插式熔断器 瓷插式熔断器又名插入式熔断器，由瓷盖、瓷底座、静 触头、动触头和熔体组成。RClA系列为瓷插式熔断器，它是一种最常见的结构简单的熔断器，熔

52、体更换方便、价格低廉。主要用于低压分支电路的保护，因其分断能力较小，常用于照明回路中。,122,8.2 保护电器,123,8.2 保护电器,2. 螺旋式熔断器 螺旋式熔断器由瓷帽、熔管、瓷套以及瓷座等部分组成。 RL1为螺旋式熔断器，该系列熔断器的熔管内装有熔体和石英砂，熔体的两端焊在熔管两端的导电金属盖上，其上端盖中间有一熔断指示器，熔体熔断时指示器马上弹出，可通过瓷帽上的玻璃孔观察到。 装在熔管内的石英砂具有很大的热惯性与较高的绝缘性能，能大量吸收电弧的能量，使电弧很快冷却，加快电弧熄灭过程，从而增强了熔断器的灭弧能力。,124,8.2 保护电器,螺旋式熔断器具有体积小、灭弧能力强、有熔断

53、指示和防振等特点，在配电及机电设备中大量使用。 3. 封闭管式熔断器 封闭管式熔断器分为无填料管式、有填料管式和快速熔断器三种，,125,8.2 保护电器,常用的无填料封闭管式熔断器为RMl0系列，它由熔断管、熔体和静插座等部分组成。该种熔断器使用于经常发生过载或短路故障的场合，作为低压配电线路或成套配电装置的连续过载及短路保护。 有填料封闭管式熔断器有RTl2、RTl3、RTl4等系列产品，填料为石英砂，用来冷却和熄灭电弧，常用于大容量配电网络或配电装置中。,126,8.2 保护电器,快速熔断器主要用于半导体功率元件和变流装置的短路保护。 因为半导体功率元件的过载能力差，只能在极短的一段时间

54、内承受过载电流(例如70 A晶闸管元件能承受6倍额定电流的时间仅为10 ms)，所以要求熔断器具有快速熔断的特性。 螺旋式快速熔断器的结构与螺旋式普通熔断器相同，不同的是快速熔断器的熔体具有快速熔断的特性。,127,8.2 保护电器,常用的快速熔断器有RS和RLS系列。使用时应当注意，快速熔断器的熔体不能用普通的熔体代替，因为普通的熔体不具有快速熔断的特性。 (二)熔断器的主要技术参数 1. 额定电压 熔断器的额定电压是指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压，其值一般等于或大于电气设备的额定电压。,128,8.2 保护电器,2. 额定电流 熔断器的额定电流是指保证熔断器能长期正常工作的电流，

55、即长期通过熔体不使其熔断的最大电流。熔断器的额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流。 3. 极限分断电流 熔断器的极限分断电流是指熔断器在额定电压下能可靠分断的最大短路电流。它取决于熔断器的灭弧能力，与熔体额定电流无关。,129,8.2 保护电器,130,8.2 保护电器,(三)熔断器的型号及电气符号 熔断器的型号及含义如图所示： 熔断器的图形符号和文字符号用“FU”表示。,131,8.2 保护电器,(四)熔断器的选用原则 选择熔断器时应从以下几个方面考虑： 1. 熔断器类型的选择 根据负载的保护特性和短路电流的大小，选择熔断器的类型。例如，负载为照明或容量较小的电动机，一般考虑线路的过载保护

56、，宜采用熔断器熔化系数较小的RClA系列熔断器；,132,8.2 保护电器,用于低压配电线路的保护熔断器，一般是考虑短路时的分断能力，当短路电流较大时宜采用具有高分断能力的RLl系列熔断器，当短路电流很大时，宜采用具有限流作用的RT0及RT12系列熔断器。 2. 熔体额定电流的选择,133,8.2 保护电器,对于电炉和照明等电阻性负载，熔断器用作过载保护和短路保护，熔体的额定电流应略大于或等于负载的额定电流。 对于电容器设备等容性负载，熔体的额定电流应大于负载额定电流的1.6倍。 对于电动机负载，因其起动电流很大，熔断器只宜作短路保护而不能作过载保护。熔体的额定电流计算如下：,134,8.2

57、保护电器,对于单台电动机，熔体的额定电流应不小于电动机额定电流的1.52.5倍，即： Ier(1.52.5)Ie。轻载起动或起动时间较短时，系数可取1.5，带负载起动、起动时间较长或起动较频繁时，系数可取2.5。,135,8.2 保护电器,对于多台电动机的短路保护，熔体的额定电流(Ier)应不小于最大一台电动机的额定电流 (Iemax)的1.52.5倍，加上同时使用的其他电动机额定电流之和(Ie)，即：Ier(1.52.5)Iemax+Ie 3. 熔断器的额定电压和额定电流 熔断器的额定电压和额定电流应不小于线路的额定电压和所装熔体的额定电流 。,136,8.2 保护电器,4. 额定分断能力

58、熔断器的额定分断能力必须大于电路中可能出现的最大短路电流。 5. 熔断器的上、下级配合,137,8.2 保护电器,为防止越级熔断，上、下级(即供电干、支线)熔断器之间应有良好的协调配合。为此，要求上、下级熔断器的熔体额定电流的比值不小于1.6:1。 三、热继电器 热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器，广泛应用于电动机或其他负载的过载保护。,138,8.2 保护电器,电动机在运行过程中，常会遇到频繁起动、长期过载、欠电压运行或断相运行等情况，这都有可能使电动机的电流超过它的额定值。 如果超过的量不大，熔断器在这种情况下不会熔断，但时间长了会引起电动机过热，从而损坏绕组的绝缘，缩短电

59、动机的使用寿命，甚至烧坏电动机。,139,8.2 保护电器,热继电器就是专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护，以防电动机因过热而烧毁的一种保护电器。 (一)热继电器的结构组成和工作原理,140,8.2 保护电器,(一)热继电器的结构组成和工作原理 热继电器主要由双金属片、加热元件、动作机构、触点系统、整定调整装置及温度补偿元件等组成。 双金属片由两种膨胀系数不同的金属碾压而成，当双金属片受热膨胀时会弯曲变形。,141,8.2 保护电器,实际应用时，将双金属片与发热元件串接在电动机的主电路中，动触点与静触点串接于电动机的控制电路中。 当负载电流超过整定电流值并经过一定时间后，发热元件所产生的热量使双金属片受热弯曲，带动动触点与静触点分断，切断电动机的控制回路，使接触器线圈断电释放，从而断开主电路，实现对电动机的过载保护。,142,8.2 保护电器,电源切断后，电流消失，双金属片逐渐冷却，经过一段时间后恢复原状，动触点在失去作用力的情况下，靠自身弹簧的弹性自动复位。 热继电器也可采用手动复位，将螺钉向外调节到一定位置，使动触点弹簧的转动超过一定角度失去反弹性，在此情况下，即使双金属片冷却复原，动触点也不能自动复位，必须按下复位按钮才能使动触点弹簧恢复到具有弹性的角度，使之与静触点闭合。 这在某些要求故障未被消除时