电气控制技术教程

1、济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,电气控制技术,授课人:于宏亮 济南大学控制科学与工程学院,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,自动空气断路器：,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,接触器：,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,继电器：,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,熔断器：,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,行程开关：,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,其他电器：,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,1-2 接触器,什么是接触器？ 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。（交流、直流） 接触器的基本参数：

2、主触点的额定电流（2500A）、额定电压、触点数、线圈电压、操作频率（150-1500）、动作时间、机械寿命（500-1000万）、电寿命（50-100万）,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,一、接触器的结构和原理,电磁机构； 主触点； 灭弧装置； 辅助触点； 释放弹簧或缓冲装置； 支架与底座,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,回顾：,电器的定义: 电器是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。简言之，电器就是一种能控制电的工具。 电器的分类: 按工作职能电压等级电器组合有无

3、触点使用系统作用使用场合 接触器: 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 接触器组成： 电磁机构；主触点；灭弧装置；辅助触点；释放弹簧或缓冲装置；支架与底座,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,电磁机构； 主触点； 灭弧装置； 辅助触点； 释放弹簧或缓冲装置； 支架与底座,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,第二课,一、接触器的结构和原理 1、触点 2、电弧与灭弧 3、电磁机构,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,一、触点,触点的作用及构成：接通或关断电路，由静触点和动触点构成。一般选用导电率高的金属材料构成。 1）触点的接触形式： 点接触：球面对球面、球面对平面；小容量

4、线接触：圆柱对平面、圆柱对圆柱(可自动清楚氧化膜；且工作点不易烧灼)； 中等容量 面接触：平面对平面；大容量,（a）点接触,（b）线接触,(c) 面接触,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,只有一个断口，一般多用于接触器主触点。 优点：闭合、断开过程中有滚滑运动，能自动清除表面氧化物，接触可靠；触头接触力大，电动稳定性高；触头参数较易调节。 缺点：触头开距大，从而增大了体积；触头闭合时冲击能量大，并有软连接，不利于机械寿命的提高。,线接触：,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,2）超（行）程,电接触：动、静触点完全接触并有工作电流通过。 初压力：当动静触头刚接触时，由动触头弹簧经预先压缩而

5、产生（F1）。 终压力：在运动机构作用下，弹簧进一步被压缩，运动机构停止运动时，产生 的压力为终压力（F2)。 超 程：初压力与终压力之间的距离。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,（二）电弧的产生与灭弧装置,1）电弧的产生： 触点由闭合到断开时，当电压超过1020V和电流超过80100mA，在拉开的两个触点之间将出现强烈的火花，实质是气体放电的现象，通常称之为“电弧”。 电离：撞击电离 热电子发射 热电离。 后果:烧触头、延长分断时间,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,（二）电弧的产生与灭弧装置,灭弧：加强消电离作用（正负带电离子的复合进行的，温度越低，带电质点运动越慢，越容易复合。

6、）当电离速度低于消电离速度时，电弧即逐渐熄灭。 设法降低电弧区温度和电场强度。常用的灭弧方式有拉长电弧、切断或分割电弧。 触点分断过程就是电弧形成与抑制的过程,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,2）灭弧装置,1、磁吹式灭弧：利用电弧电流本身灭弧，电弧电流愈大，吹弧能力也越强。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,2）灭弧装置,2、灭弧栅：有许多镀铜薄钢片组成，片间距离为2-3mm，安装在灭弧罩内。一般适合于交流灭弧。 3、灭弧罩：通常用耐弧陶瓷、石棉水泥或耐弧塑料制成。其作用一是分割各路电弧以防止发生短路；二是使电弧与灭弧罩的绝缘壁接触，使电弧迅速冷却而熄灭。,济南大学控制科学与工程学院

7、 ：于宏亮,4、多断点灭弧,如桥式触头。一般交流继电器和小电流接触器采用此种方法。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,双断点桥式触头,优点：a）具有两个有效灭弧区域，灭弧效果良好。小容量交流接触器或继电 器采 用这种触头时，可利用两个断点，增长了电弧长度，有利于熄弧。 b）触点开距小，使电器结构紧凑，体积小 c）触头闭合时冲击能量小，无软连接，有利于提高机械寿命 缺点：a）触头不能自动净化，触头材料必须用银或银基合金。 b）每个触头接触压力小，电动稳定性较低。 c）触头参数不易调节。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,4）几个概念,1、接触电阻：指触头接触处的电阻。其大小与触头的接触形

8、式、接触压力、触头材料电阻率、机械性能、表面状况有关。为了减少损耗、降低温升，希望接触电阻尽量小些。 2、机械振动：触头的闭合分离再闭合过程的重复。如图所示。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,4）几个概念,3、电气磨损：触头的机械振动使触头表面产生电气磨损；原因是：当触头弹跳时两触头之间产生电弧，致使触头表面有部分金属被熔化，每次接触过程中动静头之间的相对滑动或喷溅和蒸发将熔化金属带走，是触头材料越来越少。 4、熔焊现象：当触头接触表面有熔化金属时，一旦机械振动结束后，融化了的金属便因失去了电弧产生的大量热量而凝固，使动静触头粘在一起，再也不能分开。 5、防止熔焊措施：减小振动，即适当增

9、加触头弹簧的初压力、降低触头的接通速度,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,（三）电磁机构,作用：将电磁能转换为机械能，带动触头使之闭合或断开。 1、电磁机构的结构形式：由吸引线圈（激磁线圈）和磁路（包括铁芯、铁轭、衔铁和空气气隙）两部分组成。 1）按衔铁运动方式分为：a、衔铁沿棱角转动的拍合式铁芯。b、衔铁沿轴转动的拍合式铁芯。c、衔铁沿直线运动的直动式铁芯。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,转动式,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,（2）按磁系统形状分类：U形和E形。 （3）按激磁线圈种类：交流线圈和直流线圈。,济南大学控制科学与工程学院

10、：于宏亮,（4）按激磁线圈的连接方式：并联（电压线圈）和串（电流线圈）。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,回顾：,接触器 一、接触器的结构和原理 1、触点 2、电弧与灭弧 （磁吹式、灭弧栅、灭弧罩、多断点） 3、电磁机构： 作用 由吸引线圈（激磁线圈）和磁路（包括铁芯、铁轭、衔铁和空气气隙）两部分组成 分类,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,第三课,一、接触器的结构和原理 反力特性: 吸力特性； 短路环 二、接触器的主要技术数据 1、接触器的型号及代表意义,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,（三）电磁机构的工作原理,吸力特性： 电磁机构的吸力与气隙的关系曲线。 反力特性： 电磁机

11、构转动部分的阻力与气隙的关系曲线。 （1）反力特性：反力由利用弹簧拉力和衔铁自重两种方式产生： 弹簧反力与引起形变的位移x成正比，反力特性：F反1=K1X 自重的反力与气隙大小无关 ，反力特性：F反2=K2,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,上述二种反力特性曲线如图所示。其中1为电磁机构气隙的初始值； 2为动静触头开始接触时的气隙长度。由于初压力，反力特性在2处有一突变。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,（2）吸力特性,吸力特性：电磁吸力与气隙的关系曲线。 说明：吸力特性与线圈励磁电流种类、线圈连接方式有关。 电磁吸力公式：,当端面积S为常数时，F与 成正比,济南大学控制科学与工程学

12、院 ：于宏亮,a、直流电磁机构的吸力特性,外加电压和线圈电阻不变，则激磁电流不变，即电流不受气隙变化的影响，而： F 2 ( 1 / )2 即直流电磁机构的吸力F与气隙的平方成反比。 气隙越小，吸力越大。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,UE=4.44fN； =U/ 4.44fN 式中：U-线圈电压（V） E-线圈感应电势（V） f-线圈外加电压的频率（Hz） -气隙磁通（wb) N-线圈匝数,I,b、交流电磁机构的吸力特性,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,分析：当f、N、U为常数时- 为常数-F为常数（幅值不变）；因U与无关，所以F亦与无关,考虑到漏磁通的影响，吸力F随气隙的减小

13、略有增加。,根据磁路定律可知：交流激磁线圈的电流与气隙成正比。则： 线圈通电而衔铁未吸合瞬间电流比吸合后大得多（E型10-15；U型5-6），因此： 可靠性要求高或者动作频繁时，需使用直流接触器。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,c、剩磁的吸力特性：,由于铁磁材料有剩磁，它使电磁机构的激磁线圈失电后仍有一定的磁性吸力存在。剩磁的吸力随气隙的增大而减小。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,（3）吸力特性与反力特性的配合,电磁机构欲使衔铁吸合，吸力必须大于反力;但也不宜过大，否则会造成电器的机械寿命缩短。当衔铁释放时，其反力必须大于剩磁吸力，才能可靠释放。如图所示.,济南大学控制科学与工

14、程学院 ：于宏亮,作用：对于单相交流电磁机构由于交流磁通过零时吸力为零，吸合后的衔铁在反力作用下将被拉开；磁通过零后吸力增大，当吸力大于反力时衔铁又吸合。这样交流电每周期内线铁吸力要两次过零，使衔铁产生强烈震动和噪音，甚至使铁心松散。为此在铁心端面上装一个铜制的分磁环（短路环）,（4）短路环,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,二、接触器的主要技术数据（一）接触器的型号及代表意义:1、型号,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,例如： CJ122503: 为CJl2系列交流接触器，额定电流250A，三个主触点。 CJl2T2503: 为CJl2系列改型后的交流接触器，额定电流250A，三个主

15、触点。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,例，CZ010020: 为CZ0系列直流接触器，额定电流100A，二个常开主触点。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,交流接触器： CJ1、CJ0 CJ10、CJ12（新系列，缓冲装置、小开距、结构紧凑、布局合理） CJ20（远距离通断电路，及频繁起停控制场合） 直流接触器： CZ1、CZ3 CZ0（新系列，寿命长、体积小、工艺性好、零部件通用性强）,国内型号：,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,3TB3TF（西门子）：CJ20 B系列（BBC）：CJ0、CJ8、CJ10 A系列（ABB）、LC1系列（施耐德）等 型号样式 3TF3001-

16、0XM0 （3TF）标准型接触器 （30）电流9A （01）一常闭触点 （0X）交流线圈 （M0）交流50HZ 220V,国外型号：,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,回顾：,一、接触器的结构和原理 反力特性： 吸力特性； 短路环 二、接触器的主要技术数据 1、接触器的型号及代表意义,CJl2T2503,CZ010020:,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,2、接触器的主要技术数据 3、接触器的选型 三、接触器的发展概况 继电器 概述,电气控制技术 第四课,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,2、接触器的图形和文字符号 接触器的图形和文字符号如图所示。,济南大学控制科学与工程学院 ：

17、于宏亮,各类接触器,直流接触器,直流接触器,交流接触器,交流接触器,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,（二）接触器的主要技术数据,1、额定电压 接触器铭牌额定电压是指主触点上的额定电压。通常用的电压等级为： 直流接触器：220V、440V、660V 交流接触器：220V、380V、500V 2、额定电流 接触器铭牌额定电流指主触点的额定电流（一般指在敞开安装、触点工作不超过温升、间断-长期工作制（连续工作不超过8小时，超过，则空载开闭3次以上）条件下的额定电流）。常用的电流等级为： 直流接触器：25A、40A、60A、100A、 l 50A、250A、400A、600A。 交流接触器：5A

18、、10A、20A、40A、60A、 100A、150A、250A、400A、600A。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,3、线圈的额定电压 接触器线圈正常工作的电压 常用的等级为： 直流线圈；24V、48V、110V、220V、440V（已停产） 交流线圈：36V、127V、220V、380V 说明： 1）交流负载选用交流接触器，直流负载选用直流接触器，但交流负载频繁动作时可采用直流吸引线圈的接触器。 2）常用的额定电压是直流24v,110v，220v； 交流127v，220v，380v。 4、额定操作频率 额定操作频率是指每小时接通次数。 说明：交流接触器最高为600次h； 直流接触器

19、可高达1200次h。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,、动作值：指接触器的吸合电压和释放电压。 吸合电压：欲使接触器主触点吸合，线圈电压必须大于此值 释放电压：欲使接触器主触点释放，线圈电压必须小于此值,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,、接通与分断能力 指接触器主触头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，接通或分断时，不应发生熔焊、飞弧和过分磨损等。 、机械寿命和电气寿命 机械寿命是接触器不带电时可操作的次数,电气寿命则是带电情况下的操作次数.,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,、工作制 工作制分长期工作制、间断-长期工作制、短时工作制、反复短时工作制四种。 、

20、其它 接触器主触点的极数（单极、双极、三极、四极），主触点的形式（常开、常闭），辅助触点 的数量（常开 NO、常闭NC），辅助触点的额定电压和额定电流等。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,5、技术数据表,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,（三）接触器的选用:选择步骤,根据负载性质确定工作类别； 根据类别确定接触器系列 根据负载额定电压确定接触器额定电压 根据负载额定电流确定接触器额定电流，并根据外界条件加以修正 选定吸引线圈的额定电压 根据负载情况复核操作频率,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,（三）接触器的选用:选择原则,、接触器的额定电压 主电路额定电压。 、接触器线圈的额定

21、电压必须与接入此线圈的控制电路的额定电压相等。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,（1）按接触器设计时规定的使用类别使用时按触器的额定电流应等于或稍大于负载额定电流。 （2）按轻任务使用类别设计的接触器，用于重任务使用类别时，应降低容量使用。 （3）用于反复短时工作制的接触器，其额定电流应大于负载的等效发热电流，等效发热电流 可按下式计算； Id= 式中：Id-负载等效发热电流（A ） i-负载电流的瞬时值（A） T-每一循环的全周期（S）,、根据负载电流确定接触器的额定电流：,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,并根据外界实际条件加以修正,（1）接触器安装在箱柜内，电流要降低1020使

22、用（冷却条件变差）； （2）接触器工作于长期工作制，通电持续率不超过40时，若敞开安装，电流允许提高1025，若箱拒安装，允许提高5%10。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,（四）接触器的维护、常见故障及处理,1、应定期检查接触器的各部件，要求可动部分不卡住，紧固无松脱，零部件如损坏应及时检修。 2、触头表面应经常保持清洁。 1）触头表面因电弧作用而形成金属小球时及时铲除。 2）触头严重磨损后，超程应及时调整，当厚度只剩下13时，应及时调换触头。 、原本有灭弧罩的接触器的一定要带灭弧罩使用，以免发生短路事故。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,三、交直流接触器的发展趋势（一）发展现状

23、,1、转动式交流接触器（大中容量、重负荷工作条件） 2、直动式交流接触器（中小容量） 3、直流接触器（旋转式、交流派生式）,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,(二）、交直流接触器的发展趋势,1、提高工作可靠性：近年来工作可靠性一跃而居众所关注的重要地位，可靠性的研究就成为当前的主要研究课题。目前世界各生产厂家及研究单位围绕接触器的可靠性问题做了以下工作： 降低其动作电压值； 降低其释放电压上限和提高释放电压下限； 提高其在恶劣条件下的可靠性； 提高其对倾斜、冲击、振动的耐受能力； 提高其绝缘能力； 提高其承受短路电流的能力等等。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,通断能力是交直流接触器

24、的重要技术指标之一. 在AC4工作制时为810倍额定电流，在AC3工作制时为1012倍额定电流。实际上各制造厂家为保证运行可靠，其产品的通断能力远远超出上述规定。,2、提高通断能力：,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,3、提高使用寿命：提高使用寿命无疑对系统或装置的效益有着直接关系。lEC标准规定交流接触器的机械寿命最高为1000万次，至于电寿命迄今尚无明确规定。 4、小型化：经过长期改进，交流接触器的安装面积减小了约25。减小触头开距、采用高导磁材料、采用优质灭弧材料等。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,5、品种派生：为了扩大交流接触器基本系列产品的适应性许多国家的制造厂大力发展派

25、生品种，以最大限度地满足各种不同的使用要求。 6、提高交流接触器的额定电压：许多工业先进国家。如德国、美国和法国从经济合理及技术可能性的观点出发，把工业电网的配电电压从380V提高到660V，因而交流接触器的额定电压相应提高.,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,7、标准化：由于交流接触器的产量很大、品种繁多，要进一步发展产品，必须加强标准化工作 8、新材料的应用及材料的节约：随着塑料工业和冶金工业的发展为电工产品（包括交直流接触器）提供了许多物美价廉的新颖材料,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,9、发展中的几种接触器：如无触点接触器，混合式接触器，同步接触器, 低真空接触器。 10、安

26、装和装配：交直流接触器一旦发生故障，应能迅速的进行更换，因此要求易于装卸、国外小容量接触器的安装已普遍采用卡轨，大容量产品仍采用螺钉。在装配部件上各国仍在改进。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,（三）研究方向,1、可靠性研究 2、触点多点接触的理论及触点材料的研究 3、电弧理论及电磁力理论的研究 4、磁系统的最佳设计和计算方法及磁系统参数对控制回路工作可靠性影响的研究 5、采用电子计算机研究磁系统,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,（三）研究方向,6、短路环的计算和最优化设计 7、节约能源与节约材料的研究 8、广泛采用机器人 9、标准化,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,继电器概

27、述,继 电 器：是一种根据特定形式输入信号而动作的自动控制电器，主要用于反应控制，触点通常接在控制电路。其种类和分类方法很多。 按输入量的物理性质分：电压、电流、功率、时间、温度 按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、热、电子式 按动作时间分：快速、延时、一般 按用途分：电器控制系统用、电力系统用,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,回顾：,2、接触器的主要技术数据： 额定电压额定电流线圈额定电压操作频率接通分断能力动作值机械寿命电气寿命工作制其他 3、接触器的选型 根据负载性质确定工作类别；根据类别确定接触器系列；根据负载额定电压确定接触器额定电压；根据负载额定电流确定接触器额定电流，并根

28、据外界条件加以修正；选定吸引线圈的额定电压；根据负载情况复核操作频率 三、接触器的发展概况 1提高工作可靠性提高通断能力提高使用寿命小型化品种派生提高额定电压标准化材料新类型安装与装配 继电器： 是一种根据特定形式输入信号而动作的自动控制电器，主要用于反应控制，触点通常接在控制电路。其种类和分类方法很多。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,继电器 概述 一、电磁式继电器 二、磁电式继电器 三、舌簧继电器 四、时间继电器,电气控制技术 第五课继电器,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,输入输出特性,动作值：继电器吸合值、继电器释放值 如：吸合电压、释放电压 当输入量大于吸合值时，继电器由释

29、放状态开始动作（吸合）。 当输入量小于释放值时，继电器由吸合状态开始动作。 释放电压小于吸合电压，矩形的特性曲线称为继电特性曲线。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,重要参数,1返回系数K 返回系数K=X1/X2是继电器输入量的释放值x1与吸合值x2 的比值，也称为继电器的恢复系数。K 1。 用途不同，对继电器返回系数的要求也各不相同，所以继电器的返回系数都可调，以适应不同用途的需要。 一般继电器要求低返回系数， K值在0.1-0.4之间这样，当继电路吸合后，即使输入量有较大波动也不致引起误动作。 欠电压继电器要求高返回系数，K 0.6.,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,重要参数,例

30、1，一般中间继电器的K= 0.4，吸合值x2 = 0.8 xe .则x1 = X2* K = 0.32 Xe （当此中间继电器动作后，即使因电网电压的波动或其他干扰使线圈电压下降为额定值的50%；但因0.5 Xe 0.32 Xe，该中间继电器电磁机构仍不会释放） 例2，欠电压继电器的K= 0.66，吸合值X2 = 0.9 Xe .则X1 = ？ X1=X2* K = 0.6 Xe （此继电器在电压低于额定电压的60%时即释放，起到欠电压 保护作用）,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,重要参数,2吸合时间与释放时间 吸合时间：从线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需得时间。 释放时间：从线圈失电到

31、衔铁完全释放时所需得时间。 一般继电器：0.05-0.15S 快速继电器：0.005-0.05S,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,电磁式继电器:原理与接触器类同。 由触点、电磁机构（铁心、衔铁、线圈、） 、释放弹簧、底座等构成,一、电磁式继电器（一）结构与原理,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,分类,电压继电器:与负载并联以反应负载电压，线圈匝多,线细,有过压和欠压继电器之分. 电流继电器:与负载串联以反应负载电流，线圈匝少,线粗,有过流和欠流继电器之分. 中间继电器:实质就是电压继电器,作用:1.容量放大;2.增加触头. 时间继电器:作用:产生延时,有通电延时和断电延时之分.,济南

32、大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,返回系数的调节,返回系数的调节通过调节释放弹簧松紧程度实现，也可调整铁心与衔铁间得非磁垫片得厚薄实现。 释放弹簧拧紧(压缩)，K增大 释放弹簧放松(压缩)，K减小,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,（二）主要技术数据,1、型号命名规则：,主要系列：JL3；JT3;JZ1 JZ1-41,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,JL3；直流继电器 JL3-。J交流继电器 JL3- 。S表示有两个线圈： 吸引线圈 保持或释放线圈 保持线圈：继电器通电吸合后，它也通电保持衔铁不动，避免振动引起误动作。 释放线圈：使继电器释放。衔铁吸合后，吸引线圈断电，靠锁扣扣住衔铁

33、。要释放时，先接通释放线圈，打开锁扣，衔铁考弹簧作用而释放复位。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,继电器的选型因素,1地理位置气候作用要素 ：主要指海拔高度、环境温度、湿度、和电磁干扰等要素。 2 机械作用要素 ：主要指振动、冲击、碰撞等应力作用要素。 3激励线圈输入参量要素 ：主要是指过激、欠激、电磁干扰激励等参量要素。 4触点输出(换接电路)参量要素 ：主要是指触点负载性质、触点负载量值(开路电压量值、闭路电流量值) 等。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,2、JZ4型中间继电器,交流通用继电器：电流电压,3、JZ7型中间继电器,JZ7型中间继电器，其衔铁为直动式结构，躯壳由塑料

34、制成开启式，考虑到额定电流较小，继电器不设灭孤罩，仅借躯壳上的相隔板将各对触点隔开，以防止因飞弧而发生短路事故。触头采用桥式双断点结构，上下两层各有四对，下层触头只能是常开的，上层触头则常开、常闭均可，所以整个触点系统可按8常开、6常开2常闭以及4常开4常闭的方式组合。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,二、磁电式继电器,结构原理与与磁电式电表类似，只是在指针上附加了触点。外磁式、内磁式。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,性能特点,灵敏度高、功率小 能反应输入信号极性 有足够稳定性，但不能承受冲击负载 常用于微弱信号得检测与传送 类型举例：JC-2F,济南大学控制科学与工程学院 ：于

35、宏亮,三、舌簧继电器,具有密封接点的继电器。 按不同的密封接点分为干簧、湿簧、剩磁式继电器。 干簧继电器由干簧管、线圈、屏蔽罩和引线等组成。,干簧管中的簧片用铁镍合金做成，接点端部镀以贵金属。它既是导磁体又是导电体。当线圈通电后，簧片被磁化，两簧片自由端部分别呈现出N、S极性而相互吸引，使两簧片自由端部的接点接通，从而接通被控电路。线圈断电后，簧片在本身弹力作用下分开，被控电路分断。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,性能特点,吸合功率小，灵敏度高；触点密封，寿命长；结构简单，体积小；结构低廉 容易冷焊，过载能力低，触点开距小，耐压低，断开瞬间易抖动,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,

36、四、时间继电器,定义：从得到输入信号起到执行元件动作产生相应的输出（如触点的通断等），有一个符合一定准确度的延时过程的继电器被称作时间继电器。它在电路中起控制动作时间的作用。 此延时时间与固有动作时间概念不同。 延时类型：通电延时型、断电延时型。 电磁式、空气阻尼、电动机式、半导体式,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,（一）直流电磁式时间继电器,与直流电磁式电压继电器类似，只是多了一个阻尼铜（铝）套。铜套在继电器通断电时感生涡流，它反对穿过铜套得磁通变化，产生阻尼作用。 只在断电时作用明显，故仅用作断电延时。延时较短，不超过5S，且准确度不高。 JT3、JS3,济南大学控制科学与工程学院

37、：于宏亮,（二）空气阻尼式（气囊式）时间继电器,构成：电磁机构+触头+汽缸（活塞） 原理：利用空气阻尼的原理工作。延时范围宽（0.4-180S)可通电延时，也可断电延时。 JS7、JS7-A,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,（三）电动式时间继电器,工作原理：当继电器内的同步电机通电后，通过减速齿轮带动动触点经一定延时与静触点闭合，并送出信号。 构成：同步机+减速器+执行结构（触头） 优：延时时间长(几S到几h)、精度高。 缺：结构复杂、体积大。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,系列：JS10、JS11、DSJ-A,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,（四）半导体时间继电器,利用充

38、放电原理延时工作，小型继电器触点输出。 常用系列：JSJ、JSB 特点：体积小、重量轻、延时精度高、寿命长、工作稳定可靠、安装维护方便、触点输出容量打和产品规格全。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,工作原理图,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,回顾：,继电器 概述：特性曲线/返回系数/动作时间 一、电磁式继电器 二、磁电式继电器 三、舌（干）簧继电器 四、时间继电器,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,继电器 五、速度继电器 六、热继电器 熔断器 行程开关 自动空气断路器,电气控制技术 第六课继电器及其他,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,五、 速度继电器,用途：检测转速的过零

39、点。多用于反接制动时，切除反相序电源。 结构：转子（磁极）+笼型空心绕组+触头 原理：电磁感应与鼠笼式异步机相似。转动时，笼型绕组感生电势，形成电流后受力而摆动，摆锤拨动触头系统工作。 停转时（N=0），摆锤垂立，触头复位。 型号：JY1、JFZ0,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,六、热继电器,热继电器是一种能间接反映被控用电设备发热状况的继电器。它主要用来保护电动机或其它负载免于过载和三相电动机断相保护。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,六、热继电器,感热元件是由膨胀系数不同的两种金属片压轧而成上层又称主动采用膨胀系数较高的钢获铜镍铬合金制成，下层又称被动层，采用膨胀系数低的铁镍

40、合金制成。它处于发热元件的附近，使用时将发热元件串联在被保护电路中，当负载电流超过允许值时，发热元件将双金属片加热超过一定温度，双金属片向下弯曲，压下压动螺钉，扣钩脱开，在弹簧作用下断开触点. JR1JR2,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,六、热继电器,继电器动作后一般不能自动复位，要等双金属片冷却后，按下复位按钮复位. 调节压动螺钉，可以调节动作电流。 它的主要缺点是双金属片靠发热元件间接加热，热耦合较差双金属片的弯曲程度受环境温度影响不能正确反映保护对象的发热特性，容易引起误动作。 新系列产品如JR 0型继电器采用了双金属片与加热元件同时串联在负载电路中的所谓复合加热方式和温度补偿元

41、件，上述缺点便得以克服 当电流超过20额定电流时，热继电器20分钟内动作；超过50%额定电流时，小于2分钟动作、 JR0型热继电器可用于交流500V以下的电路中。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,断相保护热继电器,普通热继电器用作感应电动机均衡过载时的保护，但不适用于感应电动机定子为形接法的断相保护。因为相电流小于线电流。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,热继电器的型号,JR 0 - / 热继电器 设计序号 额定电流 相数 有断相保护的加D JR0-20/3,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,熔断器,熔断器是一种利用熔化作用而切断电路的保护

42、电器。在使用时，熔断器中的熔体(也称为保险丝)串联在被保护的电路中，当该电路发生过载或短路故障时，如果通过熔体的电流达到或超过了某一值，则在熔体上产生的热量便会使其温度升高到熔体的熔点，导致熔体自行熔断，达到保护的目的。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,熔断器的结构与工作原理,熔断器主要由熔体和安装熔体的熔（断）管或熔座两部分组成。 熔体由熔点铰低的材料如铅、锌、锡及铅锡台金做成丝状、片状或笼状。 按热惯性分：无、大、小 熔管是熔体的保护外壳，由陶瓷、绝缘钢纸或玻璃纤维制成，在熔体熔断时兼起灭狐作用。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,安秒特性,熔断器熔体中的电流为熔体的额定电流时，

43、熔体长期不熔断；当电路发生严重过载时，熔体在较短时间内熔断；当电路发生短路时，熔体能在瞬间熔断。 熔体的这个特性称为反时限保护特性，即电流为额定值时长期不熔断，过载电流或短路电流越大，熔断时间越短。 电流与熔断时间的关系曲线称为安秒特性。 因此：由于熔断器对过载反应不灵敏，不宜用于过载保护，主要用于短路保护。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,熔断器表示符号,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,熔断器的选择,熔断器的选择主要是选择熔断器的种类、额定电压、额定电流等。确定熔体电流是选择熔断器的主要任务，具体有下列几条原则。 ()对于照明线路或电阻炉等没有冲击件电流的负载，熔体的额定电流应大

44、于或等于电路的工作电流。 ()保护一台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响熔体的额定电流按下式计算： （）保护频繁启动的电动机： （4）保护多台异步电动机时，若各台电动机不同时起动，则应按下式计算 式中 容量最大的一台电动机的额定电流 其余电动机额定电流的总和。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,熔断器外形结构,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,熔断器外形结构,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,行程开关一、普通行程开关,行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器。它将机械信号转变为电信号。 行程开关分直动式、滚轮式和微动式。 一般来说，凡是新设计的产品，其触点都是瞬动型

45、的，触点的动作速度与操作速度无关，提高了检测精度和分断能力，这是老产品所不能及的。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,其工作原理是：当外界机械碰压顶杆，使它向下移动压迫弹簧；当项杆下端低于动触头桥面时，在弹簧力作用下动触头向上跳，与静触头分开而与另一静触头接触、当外力消除以后，在复位弹簧的作用下顶杆上升，当顶杆的下端升至高于动触头桥面时，动触头向下跳恢复原位，实现了触点的瞬时通、断 LX19行程开关：,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,二、接近开关,接近开关是一种非接触型的行程开关 接近开关按其作用原理分，有高频振荡型、电容型、感应电桥型、永久磁铁型和霍尔效 应型等类型。其中，以高额振

46、荡型最常用。其工作原理是当有金属物体进入稳定振荡的高频 振荡器磁场时，由于该金属体要产生涡流损耗使振荡器回路等效电阻增大，能量损耗增大， 以致振荡停止。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,自动空气断路器,低压断路器 又称自动空气开关或自动开关。可实现多种电器的组合功能，是一种自动切断电路故障用的保护电器。 功能：刀闸开关、熔断器、热继电器、欠电压继电器。 分类：框架式（万能式）大容量；塑壳式 结构：触头+保护元件+操作结构,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,自动空气断路器,脱扣： 电磁脱扣电压、电流（过流和短路时） 热脱扣 实验脱扣 特点：脱扣，排除故障后可重合闸（不换部件）。 主要型

47、号： DW10、15系列万能式断路器（低压） DZ10、20系列塑壳式断容器,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,低压断路器工作原理图,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,型号示意：,DZ10-250/330 DZ10系列装置式自动开关，额定电流250A，3极，复式脱扣器，不带附件,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,低压断路器符号,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,DW16系列万能式断路器,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,塑壳式断路器,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,回顾：,继电器 六、速度继电器 七、热继电器 熔断器 行程开关 自动空气断路器,济南大学控制科学与工程学

48、院 ：于宏亮,回顾：,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,其他 刀开关 转换开关 小节 第二章 电器控制线路 电器控制线路的绘制,电气控制技术 第七课,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,其他低压电器,刀开关 转换开关,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,刀开关,刀开关又称闸刀开关，是结构最简单、应用最广泛的一种手控电器。刀开关在低压电路中用于不频繁地接通和分断电路，或用于隔离电路与电源，故又称“隔离开关”。 刀开关由绝缘底板、静插座、手柄、触刀和铰链支应等组成。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,刀开关结构及图形符号,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,转换开关,万能转换开关是一

49、种具有多个操作位置和触点、能进行多个电路的换接的手动控制电器。 它可用于配电装置的远距离控制、电气控制线路的换接、电气测量仪表的开关转换以及小容量电动机的起动、制动、调速和换向的控制，用途广泛，故称为万能转换开关。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,万能转换开关主要由操作机构、面板、手柄及数个触点座等部件组成，并用螺栓组装成为一个整体，如下图所示。万能转换开关的图形符号及文字符号如下图所示。图中水平方向的数字 13 表示触点编号，垂直方向的数字及文字“I”、“ 0 ”、“II”表示手柄的操作位置（档位），虚线表示手柄操作的联动线。在不同的操作位置，各对触点的通、断状态的表示方法为：在触点的

50、下方与虚线相交位置有黑色圆点表示在对应操作位置时触点接通，没涂黑色圆点表示在该操作位置不通。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,转换开关,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,小节,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,小节,电器： 电器是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。简言之，电器就是一种能控制电的工具。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,小节,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。 主要组成部分

51、：主触点；电磁机构；灭弧装置；释放弹簧或缓冲装置；辅助触点；支架与底座 灭弧装置：磁吹式、灭弧栅，灭弧罩，多断点灭弧,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,小节,电磁机构：铁心、衔铁、铁轭和空气隙 。 吸力、反力特性 CZ0-100/20 CJ12T-250/3 接触器的选择步骤 根据负载性质确定工作类别； 根据类别确定接触器系列 根据负载额定电压确定接触器额定电压 根据负载额定电流确定接触器额定电流，并根据外界条件加以修正 选定吸引线圈的额定电压 根据负载情况复核操作频率,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,小节,继电器： 是一种根据特定形式输入信号而动作的自动控制电器，主要用于反应控制，

52、触点通常接在控制电路。 释放电压小于吸合电压，矩形的特性曲线称为继电特性曲线。 返回系数 是继电器输入量的释放值x1与吸合值x2 的比值，也称为继电器的恢复系数。K 1。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,小节：,电磁式继电器 磁电式继电器 舌（干）簧继电器 时间继电器 速度继电器 热继电器 熔断器断路器行程开关刀开关转换开关,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,第二章：电器控制线路：变频调速原理图,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,第二章：电器控制线路 2.1电器控制线路的绘制原则、图形及文字符号,电器控制线路：是用导线将电机、电器、仪表等电气元件联结起来并实现某种要求的电器线路。

53、 电器控制线路应该根据简明易懂的原则，用规定的方法和符号进行绘制。应该可以读图，并设计图纸。例：两个开关如何同时控制一个电灯？,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,第二章：电器控制线路 2.1电器控制线路的绘制原则、图形及文字符号,电器控制线路根据通过电流的大小可分为主电路和控制电路。属于前者的是流过大电流的电路；属于后者的是流过较小电流的电路。 电器控制线路表示方法有几种：原理图、布置图、接线图,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,它是指表示该设备电气工作原理的图样，所以反映的是用图形符号和元件代号表示的电路中各电器之间连接关系的图形。电气原理图一般绘制电器未通电时的状态，机械开关置于循

54、环开始前的状态；图形上主电路、控制电路和信号电路可以分开绘出。,电气原理图,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,它是表示电气控制系统中各电器元件的实际安装位置的图样。在图中应详细绘制出电气设备零件安装位置，图中各电器代号应与电气原理图、安装接线图及电器元件明细表中代号相同。在布置图中应为以后修改留有余地，一般留有 10的备用面积及导管线(槽)的位置。,电气布置图（电气位置图）,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,它是按电气原理图及各电气元件安装的位置来绘制的。电气接线图是安装电气设备或检查线路故障的依据。在电气接线图里要表示出各电气元器件的相对位置及各元器件之间的相互接线关系。所以接线图中

55、各电气元器件的相对位置与电器位置图中的位置一致，并且与电气原理图不同的是同一个电器的元件必须画在一起，而且各电气元器件的文字符号与原理图一致。电气安装图中对外部的接线应通过端子板进行，并注明外部接线的去向。,电气接线图,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,原理图绘制原则：,在绘制电器控制原形图时，一般应遵循以下原则： 1表示导线、信号通路、连接线等的图线都应是交叉和折弯最少的直线。 2 电路或元件应按功能布置，并尽可能按其工作顺序排列，对因果次序清楚的简图，尤其是电路图和逻辑图，其布局顺序应该是从左到右和从上到下。 3为了突出或区分某些电路、功能等，导线符号、信号通路、连接线等可采用粗细不同

56、的线条来表示。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,原理图绘制原则：,4 元件、器什和设备的可动部分通常应表示在非激励或不工作的状态或位置。 5所用图形符号应符合GB 4728电气图用图形符号的规定。当GB 4728给出几种形式时，选择符号应遵循以下原则： (1)应尽可能采用优选形式； (2)在满足需要的前提下，尽量采用最简单的形式； (3)在单一图号的图中使用同一种形式。 6同一电器元件的不同部分如线圈和触点均采用同一文字符号说明。(文字符号的国标为GB 7159-87).,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,常用符号：,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,常用符号：,济南大学控制科学

57、与工程学院 ：于宏亮,常用符号：,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,接触器电气图形符号及文字符号,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,中间继电器符号,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,电流、电压继电器电气图形及文字符号,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,时间继电器的电气图形及文字符号,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,热继电器符号,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,速度继电器的电气符号,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,熔断器的电气符号,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,行程开关及接近开关的电气符号,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,低压断路器符号,济南大学控

58、制科学与工程学院 ：于宏亮,刀开关和组合开关电气图形符号及文字符号,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,按钮和指示灯电气符号,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,回顾：,刀开关 转换开关 小节 第二章 电器控制线路 2.1电器控制线路的绘制原则、图形及文字符号 主电路控制电路 原理图布置图接线图 绘制原则:123456,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,回顾：常用符号,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,两个开关控制,单刀双掷开关,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,2.2鼠笼电动机简单的起、停电器控制线路 2.3 组成电器控制线路的基本规律

59、一、按联锁关系控制的规律 （一）正反向接触器的联锁控制 （二）实现按顺序工作时的联锁控制（三）正常工作与点动的联锁控制 二、按控制过程的变化参量进行控制的规律 （一）自动循环（二）无进给切削（三）快速停车,电气控制技术 第八课,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,2.2鼠笼电动机简单的起、停电器控制线路,功能：实现对电动机起动、停止的自动控制远距离控制频繁操作，并具有必要的保护加短路、过载、零压等。,在电器控制线路中，交流电机和由其拖动的机械运动系统为控制对象，通过由接触器、熔断器、热继电器和按钮所组成控制装置，对控制对象进行控制控制装置根据生产工艺过程对控制对象所提出的基本要求实现其控制作用。,济南大学控制科学与工程学院 ：于宏亮,2.2鼠笼电动机简单的起、停电器控制线路,起动电动机，合上刀闸开关S，按起动按钮SB2，接触器KM的吸线圈带电，其主触点KM吸合电动机起动。由于接触器的辅助触点KM并接于起动按钮，因此当松手断开起动按钮后，吸引