第1讲-常用低压电器课件.ppt
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- 常用 低压电器 课件
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1、常用电气控制技术常用电气控制技术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒2参考教材参考教材邱道尹主编,邱道尹主编,S7-300/400 PLC入门和应用入门和应用分析分析,北京:中国电力出版社,北京:中国电力出版社胡健主编,西门子胡健主编,西门子S7-300 PLC应用教程应用教程,北京:机械工业出版社北京:机械工业出版社廖常初主编,廖常初主编,S7-300/400PLC应用技术,应用技术,北京:机械工业出版社北京:机械工业出版社王永华主编,现代电气控制及王永华主编,现代电气控制及PLC应用应用技术,北京:北京航空航天大学出版社技术,北京:北
2、京航空航天大学出版社常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒3绪绪 论论目前的工业生产过程,能源以电能为目前的工业生产过程,能源以电能为主,且使用广泛。主,且使用广泛。只要用到电的地方,就有电器的存在。只要用到电的地方,就有电器的存在。生产过程的自动化意味着带有电气拖生产过程的自动化意味着带有电气拖动的许多工作枢钮间密切和可靠地组动的许多工作枢钮间密切和可靠地组合。它们间的密切联系和相互配合已合。它们间的密切联系和相互配合已不能光靠机械的装置去完成,而更多不能光靠机械的装置去完成,而更多地借助于电器。地借助于电器。常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李
3、鸿儒4绪绪 论论电器是电气控制的主要器件电器是电气控制的主要器件电气控制随处可见电气控制随处可见控制过程可以简单地分为控制过程可以简单地分为人工控制过程人工控制过程需要人工参与,使被控对象进行工作需要人工参与,使被控对象进行工作自动控制过程自动控制过程在没有人直接参与的情况下,使被控在没有人直接参与的情况下,使被控对象按照预定的生产规律工作对象按照预定的生产规律工作常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒5绪绪 论论我们身边的各种控制系统我们身边的各种控制系统宾馆的电梯宾馆的电梯中央空调中央空调罗克韦尔自动化实验室罗克韦尔自动化实验室施耐德联合电气实验室施耐德联合电气实验
4、室自动化基础实验室自动化基础实验室轧钢重点实验室轧钢重点实验室常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒6绪绪 论论电气控制技术是随技术进步和工艺需电气控制技术是随技术进步和工艺需求的变化而发展的求的变化而发展的控制方法:手动控制方法:手动自动自动控制功能:简单控制功能:简单复杂复杂操作方式:笨重操作方式:笨重灵巧灵巧实现手段:硬件实现手段:硬件软件软件常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒7绪绪 论论常用电气控制的发展常用电气控制的发展工业革命以前,手工操作工业革命以前,手工操作20世纪以前,气动控制世纪以前,气动控制1969年前,继电接触式控制系
5、统年前,继电接触式控制系统1969年到年到20世纪末期,世纪末期,PLC控制系统控制系统21世纪,现代控制技术世纪,现代控制技术以以PLC、CAD/CAM、Robot为三大支柱为三大支柱数控技术为重要分支数控技术为重要分支FCS(Fieldbus Control System)为未来发展趋)为未来发展趋势势常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒8绪绪 论论课程设置的目的课程设置的目的常用电气控制技术是一门专业基础课,常用电气控制技术是一门专业基础课,它是建立在它是建立在电子技术基础、微型机原理及电子技术基础、微型机原理及应用、电机原理及电机拖动等课程基础上应用、电机原理
6、及电机拖动等课程基础上智能化、模块化、网络化自动控制系统智能化、模块化、网络化自动控制系统的使用,只是在简化接线、降低故障、提的使用,只是在简化接线、降低故障、提高可靠性、提高产品功能的有效集成等方高可靠性、提高产品功能的有效集成等方面发挥其重要的作用,但是它的规划、使面发挥其重要的作用,但是它的规划、使用、维护等还必须有具有低压电气控制技用、维护等还必须有具有低压电气控制技术的专业人员来完成术的专业人员来完成常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒9绪绪 论论课程设置的目的(续)课程设置的目的(续)自动化自动化编程编程自动化自动化计算机计算机电气控制技术是基础电气控制技
7、术是基础工业现场还有大量的电气控制装置在运工业现场还有大量的电气控制装置在运行行必须进行各种电气控制线路功能、结构必须进行各种电气控制线路功能、结构的设计和规划的设计和规划常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒10绪绪 论论课程的教学方法课程的教学方法 电气控制部分多记电气控制部分多记 PLC部分多理解(结合微机原理)部分多理解(结合微机原理)常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒111 常用低压电器常用低压电器1.1 电器的基本知识电器的基本知识1.2接触器接触器1.3 继电器继电器1.4 开关开关1.5 主令电器主令电器常常用用电电气气控控制
8、制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒121.1 电器的基本知识电器的基本知识1.1.1 控制电器的定义和分类控制电器的定义和分类1.1.2 电磁式低压电器的基本结构和工作电磁式低压电器的基本结构和工作原理原理常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒131.1.1 控制电器的定义和分类控制电器的定义和分类1.1.1 控制电器的定义和分类控制电器的定义和分类(1)电器的定义)电器的定义(2)控制电器的定义)控制电器的定义(3)控制电器的分类)控制电器的分类(4)常用低压电器)常用低压电器常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒14(1)电器的定义)电
9、器的定义电器是一种能够根据外界的信号(如电器是一种能够根据外界的信号(如机械力、电动力等)和要求,自动或机械力、电动力等)和要求,自动或手动地接通或断开电路,从而断续或手动地接通或断开电路,从而断续或连续地改变电路参数,实现对电路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、检测非电对象的切换、控制、保护、检测和调节的电气元件和设备的总称和调节的电气元件和设备的总称常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒15(2)控制电器的定义控制电器的定义能够按照外界指定信号手动或自动地能够按照外界指定信号手动或自动地接通和断开电路,实现对电路控制的接通和断开电路,实现
10、对电路控制的电器称为控制电器电器称为控制电器常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒16(2)控制电器的定义(续控制电器的定义(续1)熔断器、开关等即为控制电器。熔断器、开关等即为控制电器。控制电器的功能是接通或断开电路,控制电器的功能是接通或断开电路,与外界指定的讯号有关与外界指定的讯号有关外界指定讯号对控制电器的作用即为外界指定讯号对控制电器的作用即为控制电器的输入控制电器的输入控制电器对电路的通、断功能即为控控制电器对电路的通、断功能即为控制电器的输出制电器的输出 常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒17(2)控制电器的定义(续控制电器的定
11、义(续2)控制电器是一种双态元件控制电器是一种双态元件因为控制电器的输出只有通断二种状态,因为控制电器的输出只有通断二种状态,其输入也只能有二种状态。其输入也只能有二种状态。控制电器可以被看成为一种逻辑元件。控制电器可以被看成为一种逻辑元件。把控制电器接通电路的状态记作输出置把控制电器接通电路的状态记作输出置“l”状态,断开电路记作输出置状态,断开电路记作输出置“0”状状态态常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒18(3)控制电器的分类)控制电器的分类工作电压工作电压输出形式(接触点形式)输出形式(接触点形式)用途用途在电器控制系统中的作用在电器控制系统中的作用常常用用
12、电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒19(3)控制电器的分类(续)控制电器的分类(续1)按照工作电压分(以交流按照工作电压分(以交流1000V、直流、直流1200V为界)为界)高压控制电器高压控制电器低压控制电器低压控制电器 常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒20(3)控制电器的分类(续)控制电器的分类(续2)按照输出形式(接触点形式)分按照输出形式(接触点形式)分有触点控制电器有触点控制电器电器通断电路的功电器通断电路的功能由触点来实现,如刀开关、接触器等能由触点来实现,如刀开关、接触器等无触点控制电器无触点控制电器电器通断电路的功电器通断电路的
13、功能不是通过接触,而是根据输出信号的高能不是通过接触,而是根据输出信号的高低电平来实现的,如可控硅的导通与截止低电平来实现的,如可控硅的导通与截止等等混合式控制电器混合式控制电器常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒21(3)控制电器的分类(续)控制电器的分类(续3)按照用途分按照用途分控制电器控制电器用于各种控制电路和控制系统的用于各种控制电路和控制系统的电器,如接触器和继电器等电器,如接触器和继电器等配电电器配电电器用于电能的输送和分配的电器,用于电能的输送和分配的电器,如断路器等如断路器等主令电器主令电器用于自动控制系统中发送动作指用于自动控制系统中发送动作指令的
14、电器,如按钮、开关等令的电器,如按钮、开关等保护电器保护电器用于保护电路及用电设备的电器,用于保护电路及用电设备的电器,如熔断器、热继电器等如熔断器、热继电器等执行电器执行电器用于完成某一类动作或传递动能用于完成某一类动作或传递动能的电器,如电磁铁、电磁离合器等的电器,如电磁铁、电磁离合器等 常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒22(3)控制电器的分类(续)控制电器的分类(续4)按照控制电器在电器控制系统中的作按照控制电器在电器控制系统中的作用分用分信号元件信号元件把非电量(如机械位移、把非电量(如机械位移、压力、温度等)的变化转换为电信号。这压力、温度等)的变化转换
15、为电信号。这类元件有按钮、行程开关、热继电器、速类元件有按钮、行程开关、热继电器、速度继电器等度继电器等控制元件控制元件是一种电器逻辑门。常见是一种电器逻辑门。常见的为的为“是门是门”和和“非门非门”,其输入和输出,其输入和输出都是电信号。这类元件有电磁式继电器、都是电信号。这类元件有电磁式继电器、接触器等。接触器等。常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒23(4)常用低压电器常用低压电器接触器接触器继电器继电器开关电器开关电器行程开关行程开关熔断器熔断器主令电器主令电器常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒241.1.2 电磁式控制电器电磁式控
16、制电器的基本结构和工作原理的基本结构和工作原理基本组成基本组成触点触点灭弧装置灭弧装置电磁机构电磁机构灭弧装置灭弧装置 主触点主触点 辅助触点辅助触点 电磁机构电磁机构常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒25(1)触点)触点触点又称触头触点又称触头触点是一切有触点电器的执行单元触点是一切有触点电器的执行单元有触点电器通过触点的动作来接通有触点电器通过触点的动作来接通/断断开控制电路开控制电路触点由动触点和静触点组成触点由动触点和静触点组成常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒26(a)触点的接触形式)触点的接触形式点接触点接触线接触线接触面接触
17、面接触常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒27(a)触点的接触形式(续)触点的接触形式(续1)点接触点接触球面对球面、球面对平面等,球面对球面、球面对平面等,适合于小电流电适合于小电流电器,如接触器的辅助触点器,如接触器的辅助触点ABCa)b)c)常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒28(a)触点的接触形式(续)触点的接触形式(续2)线接触线接触圆柱对平面、圆柱对圆柱等圆柱对平面、圆柱对圆柱等,适合于中,适合于中等电流电器,如等电流电器,如接触器的主触点接触器的主触点ABCa)b)c)常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李
18、鸿儒29(a)触点的接触形式(续)触点的接触形式(续3)面接触面接触适合于大电流电器适合于大电流电器ABCa)b)c)常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒30(b)触点的结构形式)触点的结构形式 单断点指形触点单断点指形触点 双断点桥式触点双断点桥式触点常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒31(b)触点的结构形式)触点的结构形式 单断点指形触点单断点指形触点只有一个断口只有一个断口适合于做适合于做接触器的主触点接触器的主触点其优点为其优点为 闭合、断开过程中能自动清除表闭合、断开过程中能自动清除表面的氧化物面的氧化物 触点接触压力大,电动稳定
19、性高触点接触压力大,电动稳定性高触点参数较易调节触点参数较易调节其缺点是其缺点是触点开距大,从而增大了电器体触点开距大,从而增大了电器体积积触点闭合时冲击能量大,并有软触点闭合时冲击能量大,并有软连接,不利于机械寿命的提高连接,不利于机械寿命的提高ABCa)b)c)常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒32(b)触点的结构形式)触点的结构形式 双断点指形触点双断点指形触点其优点是其优点是具有两个有效灭弧区域,灭弧效具有两个有效灭弧区域,灭弧效果很好果很好触点开距小,使电器结构紧凑,触点开距小,使电器结构紧凑,体积小体积小触点闭合时冲击能量小,有利于触点闭合时冲击能量小,
20、有利于提高机械寿命。提高机械寿命。其缺点是其缺点是触点不能自动净化,触点材料用触点不能自动净化,触点材料用银或银基合金银或银基合金 每个触点的接触压力小,电动稳每个触点的接触压力小,电动稳定性较低定性较低触点参数不易调节触点参数不易调节 适合于作继电器适合于作继电器的触点及小电流接触器的主触点的触点及小电流接触器的主触点常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒33(2)电弧的产生及灭弧方法)电弧的产生及灭弧方法电弧的产生电弧的产生触点接通过程及电接触原理触点接通过程及电接触原理灭弧原理灭弧原理灭弧装置灭弧装置常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒3
21、4(a)电弧的产生)电弧的产生在通电状态下,触点分开瞬间,当被在通电状态下,触点分开瞬间,当被分断的电流超过某一数值(与触点材分断的电流超过某一数值(与触点材料有关,料有关,0.20.21A1A)或分段后加在触点)或分段后加在触点间隙两端的电压超过某一数值(间隙两端的电压超过某一数值(121220V20V)时,触点间产生电弧)时,触点间产生电弧电弧的实质是触点间气体在强电场下电弧的实质是触点间气体在强电场下产生的气体放电现象,产生高温并发产生的气体放电现象,产生高温并发出火花出火花常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒35(b)触点接通过程)触点接通过程及电接触原理及电
22、接触原理触点一般都选用导电率高的金属材料做成,触点一般都选用导电率高的金属材料做成,如银、银铜合金等如银、银铜合金等触点接触处的电阻为接触电阻触点接触处的电阻为接触电阻触点的接触面积越大,触点的接触电阻越小,触点的接触面积越大,触点的接触电阻越小,触点接通电路的性能越好触点接通电路的性能越好金属在空气中氧化或硫化,使得触点接触处金属在空气中氧化或硫化,使得触点接触处的电阻增大的电阻增大两个金属接触面总是凹凸不平的,只有少数两个金属接触面总是凹凸不平的,只有少数的点才真正接触上的。因此,当触点接通电的点才真正接触上的。因此,当触点接通电路时,触点实际上通电截面很小路时,触点实际上通电截面很小常常
23、用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒36(b)触点接通过程)触点接通过程及电接触原理(续及电接触原理(续1)接触电阻的大小与触点的接触形式、接触电阻的大小与触点的接触形式、接触压力、触点材料电阻率、机械性接触压力、触点材料电阻率、机械性能、表面状况有关能、表面状况有关常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院 李鸿儒李鸿儒37(b)触点接通过程)触点接通过程及电接触原理(续及电接触原理(续2)触点在从分离到闭合的接通过程中,经触点在从分离到闭合的接通过程中,经常发生机械振动常发生机械振动 触点是通过弹簧机构来保证有一定的接触触点是通过弹簧机构来保证有一定的接触压力,
24、使接触可靠。在触点闭合瞬间,动压力,使接触可靠。在触点闭合瞬间,动触点弹簧被压缩。一旦弹簧的张力大于该触点弹簧被压缩。一旦弹簧的张力大于该反作用力,动触点又被推向与静触点接触。反作用力,动触点又被推向与静触点接触。这样,动静触点又碰撞、反弹这样,动静触点又碰撞、反弹触点电流仅从两触点间少数触点流过,形触点电流仅从两触点间少数触点流过,形成收缩状电流线,触点间的收缩电流产生成收缩状电流线,触点间的收缩电流产生的电动力也能导致触点振动,特别是当接的电动力也能导致触点振动,特别是当接通较大电流时,电动力的影响更加显著通较大电流时,电动力的影响更加显著常常用用电电气气控控制制技技术术信息学院信息学院
25、李鸿儒李鸿儒38(b)触点接通过程)触点接通过程及电接触原理(续及电接触原理(续3)触点的电气磨损触点的电气磨损触点的机械振动会使触点表面产生电气触点的机械振动会使触点表面产生电气磨损。即触点弹跳时两触点间形成电弧,磨损。即触点弹跳时两触点间形成电弧,致使触点表面有部分金属被熔化,每次接致使触点表面有部分金属被熔化,每次接触过程中动静触点间的相对滑动将熔化的触过程中动静触点间的相对滑动将熔化的金属带走;此外,熔化了的金属还可能喷金属带走;此外,熔化了的金属还可能喷溅或蒸发,而金属蒸气有可能被气流或磁溅或蒸发,而金属蒸气有可能被气流或磁吹作用所冲走,使触点材料越来越少,形吹作用所冲走,使触点材料
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