电气控制与PLC-PPT-(1)[118页]课件.ppt
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1、Date:2022-7-23 Page:1CH1CH1常用低压电器常用低压电器电气控制与PLC 第1章 常用低压电器 Date:2022-7-23 Page:2CH1CH1常用低压电器常用低压电器第1章 常用低压电器 Date:2022-7-23 Page:3CH1CH1常用低压电器常用低压电器1.1.1 1.1.1 低压电器的定义低压电器的定义 低压电器低压电器:额定电压交流额定电压交流1200V、直流、直流1500V以下的电气线路以下的电气线路中起通断、保护、控制或调节作用的电器。中起通断、保护、控制或调节作用的电器。Date:2022-7-23 Page:4CH1CH1常用低压电器常用低
2、压电器1.1.2 1.1.2 低压电器的分类低压电器的分类 按用途分:按用途分:l 配电电器:配电电器:用于配电系统,进行电能的输送和分配,如熔断器、刀开关等用于配电系统,进行电能的输送和分配,如熔断器、刀开关等。l 控制电器:控制电器:用于自动控制系统和用电设备中,如接触器、继电器等。用于自动控制系统和用电设备中,如接触器、继电器等。按动作方式分:按动作方式分:l 自动操作电器:自动操作电器:依靠外部信号的作用或本身参数的变化自动完成通断的电依靠外部信号的作用或本身参数的变化自动完成通断的电器,如器,如 接触器、继电器等。接触器、继电器等。l 手动操作电器:手动操作电器:用手直接进行操作的电
3、器,如按钮、刀开关、转换开关等用手直接进行操作的电器,如按钮、刀开关、转换开关等。按执行机构分:按执行机构分:l 有触点电器:有触点电器:利用触点的接通和分断来通断电路,如接触器、低压断路器利用触点的接通和分断来通断电路,如接触器、低压断路器等。等。l 无触点电器:无触点电器:利用电子电路发出检测信号或执行指令,达到控制电路的目利用电子电路发出检测信号或执行指令,达到控制电路的目的,如接近开关、光电开关、电子式时间继电器等。的,如接近开关、光电开关、电子式时间继电器等。Date:2022-7-23 Page:5CH1CH1常用低压电器常用低压电器电磁机构触点系统1.2 电磁式电器的组成与工作原
4、理电磁式电器的组成与工作原理 电磁式电器在电路中使用最多,类型也很多。Date:2022-7-23 Page:6CH1CH1常用低压电器常用低压电器1.1.电磁机构的结构形式及工作原理电磁机构的结构形式及工作原理 电磁机构是电磁式电器的信号检测部分。作用是将电磁能转换为机械能并带动触头动作电磁机构是电磁式电器的信号检测部分。作用是将电磁能转换为机械能并带动触头动作,从而完成电路的通断。,从而完成电路的通断。v组成组成 v原理:线圈通入电流,产生磁场,经铁芯、衔铁和气原理:线圈通入电流,产生磁场,经铁芯、衔铁和气 隙形成回路,产生电磁力,将衔铁吸向铁芯。隙形成回路,产生电磁力,将衔铁吸向铁芯。铁
5、芯铁芯衔铁衔铁线圈线圈交流交流:硅钢片叠成:硅钢片叠成直流直流:整块铸铁或铸钢:整块铸铁或铸钢直动式直动式转动式转动式电压线圈电压线圈:并联在电路中,匝数多、导线细。:并联在电路中,匝数多、导线细。电流线圈电流线圈:串联在电路中,匝数少、导线粗。:串联在电路中,匝数少、导线粗。交流线圈交流线圈:短而粗,有骨架。:短而粗,有骨架。直流线圈直流线圈:细而长,无骨架。:细而长,无骨架。Date:2022-7-23 Page:7CH1CH1常用低压电器常用低压电器衔铁沿棱角转动的拍合式铁心,如图(衔铁沿棱角转动的拍合式铁心,如图(a a)所示,其衔铁绕铁轭的棱)所示,其衔铁绕铁轭的棱角转动,磨损较小,
6、铁心一般用电工软铁制成,适用于直流继电器和角转动,磨损较小,铁心一般用电工软铁制成,适用于直流继电器和接触器。接触器。衔铁沿轴转动的拍合式铁心,如图(衔铁沿轴转动的拍合式铁心,如图(b b)所示,其衔铁绕轴转动,铁)所示,其衔铁绕轴转动,铁心一般用硅钢片叠成,常用于较大容量交流接触器。心一般用硅钢片叠成,常用于较大容量交流接触器。衔铁作直线运动的双衔铁作直线运动的双E E型直动式铁心,如图(型直动式铁心,如图(c c)所示,衔铁在线圈内)所示,衔铁在线圈内成直线运动,较多用于中小容量交流接触器和继电器中。成直线运动,较多用于中小容量交流接触器和继电器中。(a)(b)(c)Date:2022-7
7、-23 Page:8CH1CH1常用低压电器常用低压电器2.电磁机构的吸力特性与反力特性电磁机构的吸力特性与反力特性电磁机构工作时,线圈产生的磁通作用于衔铁,产生电磁吸力,电磁机构工作时,线圈产生的磁通作用于衔铁,产生电磁吸力,并使衔铁产生机械位移,衔铁在复位弹簧的作用下复位。作用在并使衔铁产生机械位移,衔铁在复位弹簧的作用下复位。作用在衔铁上有两个力:电磁吸力由电磁机构产生,反力由复位弹簧和衔铁上有两个力:电磁吸力由电磁机构产生,反力由复位弹簧和触点弹簧产生。铁心吸合时要求电磁吸力大于反力,即衔铁位移触点弹簧产生。铁心吸合时要求电磁吸力大于反力,即衔铁位移方向与电磁吸力方向相同;衔铁复位时要
8、求反力大于电磁吸力。方向与电磁吸力方向相同;衔铁复位时要求反力大于电磁吸力。直流电磁铁的电磁吸力公式为:直流电磁铁的电磁吸力公式为:式中式中 B B气隙磁感应强度气隙磁感应强度(T)(T);S S气隙的截面积气隙的截面积()();真空磁导率真空磁导率 H/m;F Fatat电磁吸力电磁吸力(N)(N)。当截面积当截面积S S为常数时,吸力为常数时,吸力F Fat与磁通密度与磁通密度 成正比,即成正比,即F Fat与磁与磁通通 成正比,反比于截面积成正比,反比于截面积S S,即,即2m22BS8108SB102272702SBFat0-70104/S2atFDate:2022-7-23 Page
9、:9CH1CH1常用低压电器常用低压电器Date:2022-7-23 Page:10CH1CH1常用低压电器常用低压电器通过触点的开合控制电路通、断。通过触点的开合控制电路通、断。v 类型类型v 材料:一般采用铜、银、镍材料制成;对于小容量电材料:一般采用铜、银、镍材料制成;对于小容量电器常用银质材料制成。器常用银质材料制成。桥式触点桥式触点指形触点指形触点 点接触 面接触 Date:2022-7-23 Page:11CH1CH1常用低压电器常用低压电器 触点按其原始状态可分为触点按其原始状态可分为常开触点和常闭触点。常开触点和常闭触点。原始原始状态时(即线圈未通电)断开,线圈通电后闭合的触状
10、态时(即线圈未通电)断开,线圈通电后闭合的触点叫点叫常开触点常开触点。原始状态闭合,线圈通电后断开的触。原始状态闭合,线圈通电后断开的触点叫点叫常闭触点常闭触点。线圈断电后所有触点复原。按触点控。线圈断电后所有触点复原。按触点控制的电路可分制的电路可分为主触点和辅助触点为主触点和辅助触点。主触点用于接通。主触点用于接通或断开主电路,允许通过较大的电流,辅助触点用于或断开主电路,允许通过较大的电流,辅助触点用于接通或断开控制电路,只能通过较小的电流。接通或断开控制电路,只能通过较小的电流。)a最终断开位置 b)刚刚接触位置 c最终闭合位置Date:2022-7-23 Page:12CH1CH1常
11、用低压电器常用低压电器v 电弧:开关电器切断电流电路时,触头间电压大于电弧:开关电器切断电流电路时,触头间电压大于 121220V20V,电流超过,电流超过0.250.251A1A时,触头间会产生时,触头间会产生蓝色的光柱,即电弧。蓝色的光柱,即电弧。v 四个物理过程:四个物理过程:强电场放射、撞击电离、热电子发射、高温游离强电场放射、撞击电离、热电子发射、高温游离v 电弧的危害电弧的危害 :延长了切断故障的时间;延长了切断故障的时间;高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏;高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏;形成飞弧造成电源短路事故。形成飞弧造成电源短路事故。v 灭弧措施:吹弧、拉弧、长弧割短弧、多
12、断口灭弧灭弧措施:吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料、利用介质灭弧、改善触头表面材料 。Date:2022-7-23 Page:13CH1CH1常用低压电器常用低压电器 1.1.拉长灭弧拉长灭弧 下图是一种桥式结构双断口触头系统。当触头打开时,在断下图是一种桥式结构双断口触头系统。当触头打开时,在断口中产生电弧。电弧电流在两电弧之间产生如图所示的磁场。根口中产生电弧。电弧电流在两电弧之间产生如图所示的磁场。根据左手定则,电弧电流要受到一个指向外侧的电动力据左手定则,电弧电流要受到一个指向外侧的电动力F F的作用,的作用,使电孤向外运动并拉长,使其迅速穿越冷却介质
13、,从而加快电弧使电孤向外运动并拉长,使其迅速穿越冷却介质,从而加快电弧冷却并熄灭。交流接触器通常采用这种灭弧方法。冷却并熄灭。交流接触器通常采用这种灭弧方法。1 2 桥式触头灭弧原理 1一动触头;2一静触头Date:2022-7-23 Page:14CH1CH1常用低压电器常用低压电器 2.2.栅片灭弧栅片灭弧 灭弧栅一般是由多片镀铜薄钢片灭弧栅一般是由多片镀铜薄钢片(称为栅片称为栅片)和石棉绝缘板组成、它们通常和石棉绝缘板组成、它们通常在电器触头上方的灭孤室内,彼此之间互相绝缘。当触头分断电路时,在在电器触头上方的灭孤室内,彼此之间互相绝缘。当触头分断电路时,在触头之间产生电弧,电弧电流产生
14、磁场,由于钢片磁阻比空气磁阻小得多触头之间产生电弧,电弧电流产生磁场,由于钢片磁阻比空气磁阻小得多,因此,电弧上方的磁通非常稀疏,而下方的磁通却非常密集,这种上疏,因此,电弧上方的磁通非常稀疏,而下方的磁通却非常密集,这种上疏下密的磁场将电弧拉入灭弧罩中,当电弧进入灭弧栅后,被分割成数段串下密的磁场将电弧拉入灭弧罩中,当电弧进入灭弧栅后,被分割成数段串联的短弧。这样每两片灭弧栅片可以看做一对电极,而每对电极间都有联的短弧。这样每两片灭弧栅片可以看做一对电极,而每对电极间都有150-250V150-250V的绝缘强度,使整个灭弧栅的绝缘强度大大加强,而每个栅片间的绝缘强度,使整个灭弧栅的绝缘强度
15、大大加强,而每个栅片间的电压不足以达到电弧燃烧电压,同时栅片吸收电弧热量,使电弧迅速冷的电压不足以达到电弧燃烧电压,同时栅片吸收电弧热量,使电弧迅速冷却而很快熄灭。却而很快熄灭。灭弧栅片 触头 电弧 Date:2022-7-23 Page:15CH1CH1常用低压电器常用低压电器 3.3.磁吹灭弧磁吹灭弧 在触头电路中串入吹弧线圈,该线圈产生的磁通经过导磁夹片引在触头电路中串入吹弧线圈,该线圈产生的磁通经过导磁夹片引向触头周围,在弧柱下方,两个磁通是相加的,而在弧柱上方是向触头周围,在弧柱下方,两个磁通是相加的,而在弧柱上方是彼此相减的,在下强上弱的磁场作用下电弧被拉长并吹入灭弧罩彼此相减的,
16、在下强上弱的磁场作用下电弧被拉长并吹入灭弧罩中,电弧被拉长并受到冷却而很快被熄灭。它广泛应用于直流灭中,电弧被拉长并受到冷却而很快被熄灭。它广泛应用于直流灭弧装置中(如直流接触器中)。弧装置中(如直流接触器中)。4 5 6 1 2 3 FI 7 8 磁吹式灭弧装置1铁心 2绝缘管 3吹弧线圈 4导磁夹片5灭弧罩6引弧角 7静触点 8动触点Date:2022-7-23 Page:16CH1CH1常用低压电器常用低压电器4.4.窄缝灭弧窄缝灭弧在电弧形成的磁场电动力的作用下,可使电弧拉长并进入灭弧罩的在电弧形成的磁场电动力的作用下,可使电弧拉长并进入灭弧罩的窄缝中,几条纵缝可将电弧分割成数段且与固
17、体介质相接触,电弧窄缝中,几条纵缝可将电弧分割成数段且与固体介质相接触,电弧便迅速熄灭,这种结构多用于交流接触器中。便迅速熄灭,这种结构多用于交流接触器中。Date:2022-7-23 Page:17CH1CH1常用低压电器常用低压电器 1.3 接触器接触器 电力拖动和自动控制系统中使用量大,涉及面广的一种电力拖动和自动控制系统中使用量大,涉及面广的一种低压自动控制低压自动控制电器电器,用来频繁地,用来频繁地接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路。主要控。主要控制对象是电动机,能实现远距离控制,并具有欠压保护。制对象是电动机,能实现远距离控制,并具有欠
18、压保护。Date:2022-7-23 Page:18CH1CH1常用低压电器常用低压电器 1-主触点主触点 2-常闭辅助触点常闭辅助触点 3-常开辅助触点常开辅助触点 4-动铁心动铁心 5-线圈线圈 6-静铁心静铁心 7-灭弧罩灭弧罩 8-弹簧弹簧 电磁接触器结构示意图电磁接触器结构示意图 电磁机构电磁机构:将电磁能转换将电磁能转换成机械能,产生电磁吸力成机械能,产生电磁吸力带动触点动作带动触点动作.触点系统:触点系统:接触器的执行接触器的执行元件,用来接通或断开被元件,用来接通或断开被控制电路。控制电路。灭弧装置:灭弧装置:熄灭触点分断熄灭触点分断电流瞬间触点之间气隙中电流瞬间触点之间气隙中
19、产生的电弧。产生的电弧。其它:其它:包括包括释放弹簧机构、释放弹簧机构、支架与底座等。支架与底座等。动铁心(衔铁)动铁心(衔铁)静铁心静铁心电磁线圈电磁线圈按按所控制电路所控制电路 主触点主触点 辅助触点辅助触点按原始状态按原始状态 常开触点常开触点 常闭触点常闭触点灭弧罩灭弧罩灭弧栅灭弧栅磁吹灭弧装置磁吹灭弧装置1.3.1 1.3.1 接触器的组成及工作原理接触器的组成及工作原理 Date:2022-7-23 Page:19CH1CH1常用低压电器常用低压电器 工作工作原理:原理:当当电磁线圈通电电磁线圈通电后,线圈电流产生后,线圈电流产生磁场磁场,使,使静铁心产生电静铁心产生电磁吸力吸引衔
20、铁磁吸力吸引衔铁,并,并带动触点动作带动触点动作,使,使常闭触点断开常闭触点断开,常开触常开触点闭合点闭合,两者是联动的。当,两者是联动的。当线圈断电线圈断电时,时,电磁力消失电磁力消失,衔铁衔铁在在释放弹簧的作用下释放弹簧的作用下释放释放,使,使触点复原触点复原,即,即常开触点断开常开触点断开,常闭常闭触点闭合触点闭合。电磁接触器工作原理电磁接触器工作原理Date:2022-7-23 Page:20CH1CH1常用低压电器常用低压电器CJ 20 /交流交流 设计设计 额定电流额定电流 用用K表示矿用表示矿用 额定工作电压额定工作电压(03380V)TH(湿热带产湿热带产品品)接触器接触器 序
21、号序号 (AC3,380V)启动器的接触器启动器的接触器 (06660V;111140V)CZ 16 /直流直流 设计设计 额定电流额定电流 常开主触点数常开主触点数 常闭主触点数常闭主触点数接触器接触器 序号序号 1.交流接触器:交流接触器:2.直流接触器:直流接触器:Date:2022-7-23 Page:21CH1CH1常用低压电器常用低压电器 1.3.2 1.3.2 接触器分类:接触器分类:交流接触器交流接触器:线圈通以交流电,主触点接通、切断交流主电路线圈通以交流电,主触点接通、切断交流主电路。交变磁通穿过铁心,产全涡流和磁滞损耗,使铁心发热。交变磁通穿过铁心,产全涡流和磁滞损耗,使
22、铁心发热。铁心用硅钢片冲压而成以减少铁损。铁心用硅钢片冲压而成以减少铁损。线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上以便于散热。线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上以便于散热。铁心端面上安装铜制的短路环,以防止交变磁通使衔铁产生强烈铁心端面上安装铜制的短路环,以防止交变磁通使衔铁产生强烈 振动和噪声。振动和噪声。灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。直流接触器:直流接触器:线圈通以直流电,主触点接通、切断直流主电路线圈通以直流电,主触点接通、切断直流主电路。不产全涡流和磁滞损耗,铁心不发热。不产全涡流和磁滞损耗,铁心不发热。铁心用整块钢制成。铁心用整块钢制成。线圈制成长而薄的圆筒状
23、。线圈制成长而薄的圆筒状。250A以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。灭弧装置通常采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。灭弧装置通常采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。Date:2022-7-23 Page:22CH1CH1常用低压电器常用低压电器短路环的作用Date:2022-7-23 Page:23CH1CH1常用低压电器常用低压电器1.3.3 接触器的主要技术参数:接触器的主要技术参数:接触器极数:接触器极数:单极、双极、三极、四极单极、双极、三极、四极 额定电压:额定电压:指主触点的额定工作电压指主触点的额定工作电压交流有:交流有:127V、220V、380V
24、、660V直流有:直流有:110V、220V、440V、660V 额定电流:额定电流:指主触点的额定工作电流指主触点的额定工作电流交流接触器:交流接触器:5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A直流接触器:直流接触器:40、80、100、150、250、400、600A 线圈的额定电压:线圈的额定电压:吸引线圈正常工作的电压值吸引线圈正常工作的电压值交流接触器:交流接触器:36、110、127、220、380V直流接触器:直流接触器:24、48、110V、220、440VDate:2022-7-23 Page:24CH1CH1常用低压电器常用低压电器 主触点的接通和
25、分断能力主触点的接通和分断能力:主触点在规定条件:主触点在规定条件下能可靠地接通和分断的电流值。下能可靠地接通和分断的电流值。额定操作频率:每小时允许的操作次数。额定操作频率:每小时允许的操作次数。一般一般为为300次次/h,600次次/h,1200次次/h。机械寿命机械寿命(1000万次以上)与万次以上)与电气寿命电气寿命(100万次以上)万次以上)动作值:指接触器的吸合电压和释放电压。动作值:指接触器的吸合电压和释放电压。规规定吸合电压大于线圈额定电压的定吸合电压大于线圈额定电压的85%时应可靠时应可靠吸合,释放电压不高于线圈额定电压的吸合,释放电压不高于线圈额定电压的70%Date:20
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