-第章-低压电器-电气控制技术课件资料.ppt
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1、第第1章章 常用低压电器常用低压电器第第2章章 基本电气控制线路基本电气控制线路第第3章章 电动机调速控制线路电动机调速控制线路第第4章章 典典型生产机械设备的电气控制型生产机械设备的电气控制第第1 1章章 常用低压电器常用低压电器低压电器:低压电器:就是根据外界特定的信号和要求,能自动或手动就是根据外界特定的信号和要求,能自动或手动地接通和断开在交流地接通和断开在交流1200V或直流或直流1500V以下的电路;以下的电路;断续或连续地改变电路参数;实现对电路或非电对象断续或连续地改变电路参数;实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测和调节的电工器械。的切换、控制、保护、检测和调节的电工器
2、械。1.1.1 低压电器的分类低压电器的分类按用途或控制对象分,低压电器有如下两类:按用途或控制对象分,低压电器有如下两类:r 低压配电电器低压配电电器 主要用于低压供电系统,实现电能的输送、分主要用于低压供电系统,实现电能的输送、分配和保护,包括刀开关、断路器、熔断器等。配和保护,包括刀开关、断路器、熔断器等。r 低压控制电器低压控制电器 主要用于电气传动控制系统主要用于电气传动控制系统,包括接触器包括接触器、继继电器、按钮、行程开关等。电器、按钮、行程开关等。第第1章章 常用低压电器常用低压电器还可按动作方式、有无触点、触发信号进行分类。还可按动作方式、有无触点、触发信号进行分类。M3 3
3、KM1FR1M1QSFUM3 3KM2FR2M2L L1 1 L L2 2 L L3 3F FR R1 1F FR R2 2K KM M1 1K KM M1 1K KM M2 2K KM M2 2K KM M1 1S SB B1 1S SB B2 2S SB B3 3S SB B4 4(a)电动机按顺序工作的控制线路 1.1.1 低压电器的分类低压电器的分类按按动作原理动作原理分分:手动电器手动电器需人工直接操作才能完成指令任务需人工直接操作才能完成指令任务自动电器自动电器按照电的或非电的信号自动完成指令任务按照电的或非电的信号自动完成指令任务 按按工作原理工作原理分分:电磁式电器电磁式电器依
4、据电磁感应原理工作依据电磁感应原理工作 非电量控制电器非电量控制电器靠外力或某种非电物理量的变化而靠外力或某种非电物理量的变化而动作动作 第第1章章 常用低压电器常用低压电器控制电器的分类及作用控制电器的分类及作用中间继电器中间继电器继电器继电器热继电器热继电器熔丝熔丝交流接触器交流接触器主令开关主令开关行程开关行程开关压力继电器压力继电器接近开关开关接近开关开关空气开关空气开关123456123465主控器件主控器件保护器件保护器件控制器件控制器件发信器件发信器件信号器件信号器件辅助器件辅助器件变压器变压器指示灯指示灯1按钮 控制按钮是一种结构简单、使用广泛的手动主令电器,它可以与接触器或继
5、电器配合,对电动机实现远距离的自动控制。是一种短时间接通或断开小电流电路的手动控制指令电器。按钮的触点形式:动合按钮(常开触点)动断按钮(常闭触点)复合按钮 按钮的结构 按钮实物图按钮实物图 按钮结构图按钮结构图 1-1-按钮帽按钮帽 2-2-复位弹簧复位弹簧 3-3-常闭触点常闭触点 4-4-常开触点常开触点 2023-1-179控制按钮y作用:在控制电路中用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器等。y工作原理x注意常开触点未闭合而常闭触点已分离的瞬间。常闭触点常闭触点常开触点常开触点 (1)结构与工作原理 由吸引线圈、铁芯、衔铁等几部分组成.它的主要作用是将电磁能量转换为机械能量并带动触点
6、动作,完成电路接通和分断。当线圈通过工作电流时,产生足够的磁动势,在磁路中形成磁通,使衔铁获得足够的电磁力,克服反作用力与铁芯吸合,由连接机构带动相应的触点动作。1.1.21.1.2电磁式电器的工作原理与结构特点电磁式电器的工作原理与结构特点第第1章章 常用低压电器常用低压电器低压电器一般都由感受机构(电磁系统、操作手柄低压电器一般都由感受机构(电磁系统、操作手柄等)和执行机构(触点系统)组成。等)和执行机构(触点系统)组成。电磁机构由铁心、衔铁和线圈组成。电磁机构由铁心、衔铁和线圈组成。按通入电流的不同,可分为直流线圈和交流线圈;按通入电流的不同,可分为直流线圈和交流线圈;按在电路中接法的不
7、同,可分为串联(电流)线圈按在电路中接法的不同,可分为串联(电流)线圈和并联(电压)线圈。和并联(电压)线圈。第第1章章 常用低压电器常用低压电器当线圈通入电流时,衔当线圈通入电流时,衔铁在电磁力作用下产生位移,铁在电磁力作用下产生位移,使铁心吸合。断电时,复位使铁心吸合。断电时,复位弹簧将衔铁拉回原位。弹簧将衔铁拉回原位。电磁机构由铁心、衔铁和线圈组成。电磁机构由铁心、衔铁和线圈组成。按通入电流的不同,可分为直流线圈和交流线圈;按通入电流的不同,可分为直流线圈和交流线圈;按在电路中接法的不同,可分为串联(电流)线圈按在电路中接法的不同,可分为串联(电流)线圈和并联(电压)线圈。和并联(电压)
8、线圈。第第1章章 常用低压电器常用低压电器当线圈通入电流时,衔铁当线圈通入电流时,衔铁在电磁力作用下产生位移,使在电磁力作用下产生位移,使铁心吸合。断电时,复位弹簧铁心吸合。断电时,复位弹簧将衔铁拉回原位。将衔铁拉回原位。电磁机构由铁心、衔铁和线圈组成。电磁机构由铁心、衔铁和线圈组成。(2)吸力特性与反力特性z衔铁是否能够正常工作,是由电磁机构的吸力特性与反力特性决定的。z电磁机构使衔铁吸合的力与气隙长度的关系曲线称为吸力特性。它随励磁电流种类(交流或直流)、线圈连接方式(串联或并联)的不同而有所差异。z电磁机构使衔铁释放(复位)的力与气隙长度的关系曲线称为反力特性。反力的大小与作用弹簧、摩擦
9、阻力以及衔铁质量有关。1)吸力特性 SBSBF2720810212F ,为气隙磁通密度,为气隙磁通密度,为吸力处的铁芯截面积。为吸力处的铁芯截面积。当当 为常数时,为常数时,F F与与 成正比,也可认为与成正比,也可认为与气隙磁通的平方成正比,即气隙磁通的平方成正比,即mH/10470BSS2B 直流电磁机构的吸力特性直流电磁机构的吸力特性SINSINRINm00)/(2221 BF直流电磁机构的吸力直流电磁机构的吸力与气隙的平方成反比与气隙的平方成反比 当频率f、匝数N和电压U均为常数时,为常数,F亦为常数,说明F与大小无关。(实际上由于漏磁通的存在,F随着的减小略有增加)NfEU44.4
10、交流电磁机构的吸力特性交流电磁机构的吸力特性 NfU44.42)反力特性电磁机构使衔铁释放的力主要是弹簧的反力 3)反力特性与吸力特性的配合第第1章章 常用低压电器常用低压电器 低压电器通过触点的动作,执行接通或切断电路的低压电器通过触点的动作,执行接通或切断电路的任务。任务。触点可分为常开(动合)触点和常闭(动断)触点。触点可分为常开(动合)触点和常闭(动断)触点。z触点是电器的执行部分,用于接通和分断电路。z触点主要由动触点和静触点组成z工作原理:当电磁机构中的衔铁与铁芯吸合时,动触点在连动机构的带动下动作,动触点和静触点闭合或断开。触点的结构形式触点的结构形式 触点的接触形式:点接触、线
11、接触和面接触 低压电器通过触点的动作,执行接通或切断电路的低压电器通过触点的动作,执行接通或切断电路的任务。任务。触点可分为常开(动合)触点和常闭(动断)触点。触点可分为常开(动合)触点和常闭(动断)触点。第第1章章 常用低压电器常用低压电器z电弧产生:在触点由闭合状态过渡到断开电弧产生:在触点由闭合状态过渡到断开状态的过程中产生的电弧。气体自持放电状态的过程中产生的电弧。气体自持放电形式之一,是一种带电质点的急流。形式之一,是一种带电质点的急流。z电弧特点:外部有白炽弧光,内部有很高电弧特点:外部有白炽弧光,内部有很高的温度和密度很大的电流。的温度和密度很大的电流。第第1章章 常用低压电器常
12、用低压电器灭弧方法灭弧方法迅速增加电弧长度,使迅速增加电弧长度,使得单位长度内维持电弧得单位长度内维持电弧燃烧的电场强度不足而燃烧的电场强度不足而使电弧熄灭。使电弧熄灭。*.电弧的产生和灭弧方法电弧的产生和灭弧方法 电弧是触点间气体在强电场作用下产生的放电现象。当动静触点在通电状态下分开的瞬间,动静触点的间隙很小,于是在触点间形成很强的电场(E=U/S,其中S为间隙)。在高热和强电场作用下,金属内部的自由电子从阴极表面电离出来,向阳极加速移动,这些自由电子在运动中撞击中性气体分子,使它们产生正离子和电子。于是,在触点间隙产生大量的带电粒子,使气体导电,形成了炽热的电子流,绝缘的气体变成了导体。
13、电路通过这个游离区时消耗的电能转换为热能和光能,发出光和热的效应,产生高温并发出强光,即电弧。(1)电弧产生的条件 当被分断电路的电流超过0.251 A,分断后加在触点间隙两端的电压超过1220 V(根据触点材质的不同取值)时,在触点间隙中会产生电弧。(2)电弧的危害 延长电路的分断时间;将触点烧坏;严重时,会引起电器和周围设备的损坏,甚至造成火灾(3)灭弧方法 1)机械性拉弧:分断触点时,迅速增加电弧长度,使单位长度内维持电弧燃烧的电场强度不够而熄弧 2)双断口灭弧 效果较弱,一般多用于小功率的电器中效果较弱,一般多用于小功率的电器中 3)磁吹灭弧 电弧电流越大,灭弧能力越强。它广泛用于直流
14、灭弧装置中 4)灭弧栅灭弧 这种灭弧装置常用于交流灭弧这种灭弧装置常用于交流灭弧 5)利用有机固体介质的狭缝灭弧6)利用真空灭弧 第第1章章 常用低压电器常用低压电器线圈铁心衔铁主触点释放弹簧辅助触点M3第第1章章 常用低压电器常用低压电器)使用类别使用类别交流控制电器触点的标准使用类别交流控制电器触点的标准使用类别:触点类型触点类型使用类别使用类别典型用途典型用途主触点主触点AC-1电阻性负载AC-2绕线转子异步电动机AC-3笼型异步电动机的起、停运行AC-4笼型异步电动机的点动、可逆运行、反接制动辅助触点辅助触点AC-11控制交流电磁铁AC-14控制容量72VA的电磁铁负载AC-15控制容
15、量 72VA的电磁铁负载第第1章章 常用低压电器常用低压电器)额定电压和额定电流额定电压和额定电流 一般均指触点的额定值。对于电磁式低压电器,一般均指触点的额定值。对于电磁式低压电器,还规定了线圈的额定电压。还规定了线圈的额定电压。)通断能力通断能力 在规定的非正常负载时所能接通和断开的电流值。在规定的非正常负载时所能接通和断开的电流值。主要受限于触点熔焊和灭弧能力。主要受限于触点熔焊和灭弧能力。)工作寿命工作寿命 包括包括机械寿命机械寿命(空载情况下机械部件的操作次数)(空载情况下机械部件的操作次数)和和电气寿命电气寿命(额定负载下电气部件的操作次数)。(额定负载下电气部件的操作次数)。20
16、23-1-17低压电器分类331.2 1.2 常用低压电器常用低压电器2023-1-17开关电器34z作用和分类y作用x开关电器广泛用于配电系统和电力拖动控制系统,用作电源的隔离、电气设备的保护和控制。y分类x手动开关和自动开关1.2.1 1.2.1 开关电器开关电器1.2 常用低压电器 1.2.1 开关电器1.刀开关与组合开关手柄操作式单级开手柄操作式单级开关示意图关示意图1-1-手柄手柄 2-2-刀夹座刀夹座(静触点)(静触点)3-3-闸刀(动触点)闸刀(动触点)4-4-铰链支座铰链支座 5-5-接线端子接线端子 6-6-绝缘底板绝缘底板2023-1-17361.刀开关y作用x刀开关俗称闸
17、刀开关,是一种结构最简单、应用最广泛的一种手动电器。主要用于接通和切断长期工作设备的电源及不经常起动及制动、容量小于7.5KW的异步电动机。y分类x按刀数可分为单极、双极和三极 z注意事项 刀开关安装时,瓷底应与地面垂直,手柄向上,易于灭弧,不得倒装或平装。倒装时手柄可能因自重落下而引起误合闸,危及人身和设备安全。x刀开关现在已较少使用1.2.1 1.2.1 开关电器开关电器胶盖瓷底刀开关的结构1出线盒 2熔丝 3动触头 4手柄 5静触头 6电源进线座 7瓷座 8胶盖 9接用电器(1)HD型单投刀开关和HS型双投刀开关 HKHK系列胶盖瓷底刀开关结构图系列胶盖瓷底刀开关结构图 胶盖瓷底刀开关实
18、物图胶盖瓷底刀开关实物图1-1-熔丝接头熔丝接头 2-2-瓷底瓷底 3-3-静触点静触点 4-4-瓷柄瓷柄 5-5-动触点动触点 6-6-胶盖胶盖(2)HK型开启式负荷开关型开启式负荷开关HHHH系列封闭式负荷开关实物图系列封闭式负荷开关实物图 HHHH系列封闭式系列封闭式 负荷开关结构图负荷开关结构图1-1-手柄手柄2-2-速断弹簧速断弹簧3-3-熔断器熔断器4-4-灭弧罩灭弧罩5-5-闸刀闸刀(3)HH系列封闭式负荷开关系列封闭式负荷开关(4)HZ型组合开关 组合开关结构图 1-静触片 2-动触3-绝缘垫板 4-凸轮 5-弹簧 6-转轴 7-手柄 8-绝缘杆 9-接线柱(5)熔断器式刀开关
19、zHR3熔断器式刀开关、具有刀开关和熔断器的双重功能z在正常运行时,熔断器不脱扣,当线路发生故障时,其熔断体熔断z采用这种开关电器可以简化配电装置结构,作为导线及电气设备的过载和短路保护,以及用于在电网正常馈电的情况下,不频繁地接通或分断电路。刀开关的型号及含义刀开关的型号及含义刀开关的图形和文字符号 第第1章章 常用低压电器常用低压电器三极刀开关三极刀开关电路符号电路符号QS刀开关刀开关用作电源开关和小容量电动机的操作开关。用作电源开关和小容量电动机的操作开关。自动开关自动开关(低压断路器低压断路器)低压断路器俗称自动空气开关,是低压配电低压断路器俗称自动空气开关,是低压配电网中的主要开关电
20、器之一,它不仅可以接通网中的主要开关电器之一,它不仅可以接通和分断正常负载电流、电动机工作电流和过和分断正常负载电流、电动机工作电流和过载电流,而且可以接通和分断短路电流。它载电流,而且可以接通和分断短路电流。它相当于相当于和和欠电压继电器欠电压继电器的组合,是一种既有的组合,是一种既有手动开关作用又能自动进行手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过欠压、失压、过载和短路保护载和短路保护的电器。它对线路、电器设备的电器。它对线路、电器设备及电动机实行保护。是低压配电网中的一种及电动机实行保护。是低压配电网中的一种重要保护电器。重要保护电器。(1)低压断路器的结构和工作原理 主要由触点系统、灭弧系
21、统、各种脱扣器和开关机构等组成。脱扣器包括过电流脱扣器、失压(欠压)脱扣器、热脱扣器、分励脱扣器和自由脱扣结构。1-1-主触点主触点 2-2-自由脱扣机构自由脱扣机构 3-3-过电流脱扣器过电流脱扣器 4-4-分励脱扣器分励脱扣器 5-5-热脱扣器热脱扣器 6-6-失压脱扣器失压脱扣器 7-7-按钮按钮 图1-4 自动开关的原理图1、9弹簧 23锁键 4搭钩 5轴 6过电流脱扣器 7杠杆 8、10衔铁 11触点欠电压脱扣器 12双金属片 13电阻丝(2)低压断路器典型产品 1)装置式断路器 2)框架式低压断路器 3)智能化断路器 4)漏电保护断路器(3)断路器的主要技术参数1)额定电压:低压断
22、路器长时间运行所能承受的工作电压,称额定电压。2)额定电流:低压断路器长时间运行时的允许持续电流。3)分断能力:是指在规定条件下能够接通和分断的短路电流值。通常采用额定极限短路分断能力和额定运行短路分断能力两种表示法。4)限流能力:限流式低压断路器,当电路出现故障时,动触点受短路电流产生的电动斥力的作用快速打开,动作速度快,约在810ms内全部断开,要求限流电器的固有动作时间不大于3ms。一般要求限流系数K(限流系数K指实际分断电流峰值与预期短路电流峰值之比)在0.30.6之间。5)动作时间 从网络出现短路的瞬间开始至触点分离后电弧熄灭,电路完全分断所需的时间,称全分断时间或动作时间。框架式和
23、塑壳式低压断路器的动作时间一般为3060ms;限流式和快速低压断路器一般小于20ms。2023-1-1750y选择x主要是选择额定电流、额定电压x对单台设备:IZKIq 式中,k为安全系数,可取1.51.7;Iq 电动机的起动电流。x对多台电动机:IZK(Iqmax+电路中其它的工作电流)式中,k也可取1.51.7;Iqmax 为最大一台电动机的起动电流。(5)低压断路器的型号意义(6 6)断路器的图形及文字符号)断路器的图形及文字符号2023-1-17533.低压断路器y产品图片熔断器熔断器z熔断器(俗称保险丝)担负的主要任熔断器(俗称保险丝)担负的主要任务是为电线电缆作务是为电线电缆作短路
24、保护短路保护(有时也(有时也作过载保护),不论短路电流值有多作过载保护),不论短路电流值有多高,它都能切断。其次,也适宜用作高,它都能切断。其次,也适宜用作设备和电器的保护设备和电器的保护2023-1-1755z 熔断器的作用、结构和分类y产品熔断器熔断器1.2.2熔断器 低压熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统中,主要起严重过载和短路保护作用,同时也是单台电器设备的重要保护元件之一。1.熔断器的结构和工作原理z熔断器结构上一般由熔断管(或座)、熔断体、填料及导电部件等部分组成。z使用时熔体与被它保护的线路及电气设备串联,当通过熔体的电流为正常工作电流时,熔体的温度低于材料的熔点,熔体不熔化
25、;当电路中发生过载或短路故障时,通过熔体的电流增加,熔体的电阻损耗增加,使其温度上升,达到熔体金属的熔点,于是熔体自行熔断,故障电路被分断,完成保护任务。2.熔断器分类(1)螺旋式熔断器 常用于机床电气控制设备中 1-1-底座底座 2-2-熔体熔体 3-3-瓷帽瓷帽 (2)有填料密封管式熔断器 常用于大容量的配电线路中 1-1-瓷底座瓷底座2-2-弹簧片弹簧片3-3-管体管体4-4-绝缘手柄绝缘手柄5-5-熔体熔体(3)无填料管式熔断器 常用于低压电力线路或成套配电设备中的连续过载和短路保护。1-1-铜圈铜圈 2-2-熔断管熔断管 3-3-管帽管帽 4-4-插座插座5-5-特殊垫圈特殊垫圈 6
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