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1、电气控制与PLC技术,第1章 电气控制基本知识,1.1 低压电器简介,一、概念 低压电器通常是指工作在交流50Hz（60Hz）、额定电压小于1 200V和直流额定电压小于1 500V的电路中，起通断、保护、控制或调节作用的电器。,1.1.1 低压电器的分类 低压电器的分类方法很多，按照不同的分类方式有不同的类型。 1按照用途分类 （1）控制电器 （2）配电电器,2按照工作条件分类 （1）一般工业电器 （2）矿用电器 （3）航空电器 （4）船用电器 （5）化工电器 （6）牵引电器,3按照操作方法分类 （1）自动电器 （2）手动电器,4按照工作原理分类 （1）电磁式电器 （2）非电量控制电器 此外
2、，还有其他的分类方法。,1.1.2 低压电器的常用技术术语、参数及技术性能 1一般术语 动（操）作：电器的活动部件从一个位置转换到另一个相邻的位置。例如，把电风扇的调速器的风速挡位从“1挡”旋转到“2挡”就是一个动作。, 闭合：使电器的动、静触头在规定的位置上建立电接触的过程。 断开：使电器的动、静触头在规定的位置上解除电接触的过程。, 接通：由于电器的闭合，而使电路内电流导通的操作。 分断：由于电器的断开，而使电路内电流被截止的操作。, 控制：使电器设备的工作状态适应于变化运动要求。, 使用类别：与开关电器或熔断器完成功能条件有关的、表示使用特点的若干规定要求。对于开关电器而言，是指有关工作
3、条件的组合，通常用额定电流和额定电压的倍数，相应的功率因素和时间常数，表征电器额定接通和分断能力的类别。, 可逆转化：通过电器触头的转化改变电动机回路上的电源相序（对于直流电动机则为电源极性），以实现电动机反向运转的过程。,2参数 额定工作电流：在规定的条件下，保证电器正常工作的电流。 约定发热电流：在规定的条件下实验，电器在8小时工作制下，各部件的温升不超过极限数值时所承载的最大电流。, 分断电流：在分断过程中，产生电弧的瞬间所流过电器的电流数值。 短路电流：由于电路的故障或者连接错误造成的短路而引起的过电流。, 约定熔断电流：在约定时间内能使熔断器的熔断体熔断的规定电流数值。 约定脱扣电流
4、：在约定时间内能使继电器或脱扣器动作的规定电流数值。, 约定不脱扣电流：在约定时间内能使继电器或脱扣器能承受不动作的规定电流数值。, 最小分断电流：在规定的使用和性能条件下，熔断体能分断规定电压下的预期最低值。, 电流整定值：继电器或者脱扣器所调整到的动作电流值，这个值与动作特性有关，并按照此值确定了继电器或脱扣器动作的主电路电流值。, 额定工作电压：在规定条件下，保证电器正常工作的工作电压值。,3技术性能 机械寿命：机械电器在需要修理或者更换机械零件前所承受的无载操作循环次数。 电（气）寿命：在规定的正常工作条件下，机械电器不需要修理或者更换零件前所承受的负载操作循环次数。,1.1.3 低压
5、电器的发展历程与趋势 1低压电器的发展历程 我国的低压电器产品大致可分为如下四代。,第一代产品：20世纪60年代至70年代初。 第二代产品：20世纪70年代末至80年代。 第三代产品：20世纪90年代。 第四代产品：20世纪90年代末至今。,2低压电器的发展趋势 （1）智能化 （2）电子化 （3）产品的模块化和组合化 （4）产品的质量和可靠性明显提高,1.2 电 气 安 全,1.2.1 电气事故 1电气事故的分类, 按照事故发生的形式分类，可以分为人身事故、设备事故、电气火灾和爆炸事故等。, 按照发生事故时的电路状况分类，可以分为短路事故、断线事故、接地事故、漏电事故等。, 按照事故的严重程度
6、分类，可以分为特大事故、重大事故和一般事故。, 按照事故的基本原因分类，可以分为以下几类。 触电事故。 雷电和静电事故。 射频伤害。 电路故障。,2触电事故 （1）常见触电事故的主要原因 常见触电事故的主要原因有以下几个。, 电气线路、设备检修中措施不落实。 电气线路、设备安装不符合安全要求。 非电工任意处理电气事务，接线错误。 现场临时用电管理不善。, 操作漏电的机器设备或使用漏电的电动工具（包括设备、工具无接地和接零保护措施）。 设备、工具已有的保护线中断。, 移动长、高金属物体触碰高压线，在高位作业（天车、塔、架、梯等）误碰带电体或误送电触电。, 电焊作业者穿背心、短裤，不穿绝缘鞋，汗水
7、浸透手套，焊钳误碰自身，湿手操作机器按钮等。, 水泥搅拌机等机械的电机受潮，打夯机等机械的电源线磨损。 暴风雨、雷击等自然灾害。,（2）防止触电事故的措施 防止触电事故，既要有技术措施，又要有组织管理措施，归纳起来有以下几个方面。, 防止接触带电部件 常见的安全措施有绝缘、屏护和安全间距。, 绝缘：即用不导电的绝缘材料把带电体封闭起来，这是防止直接触电的基本保持措施。, 屏护：即采用遮拦、护罩、护盖、箱闸等把带电体同外界隔离开来。, 间距：为防止身体触及或接近带电体，防止车辆等物体碰撞或过分接近带电体，在带电体与带电体、带电体与地面、带电体与其他设备以及设施之间，皆应保持一定的安全距离。, 防
8、止电气设备漏电伤人 保护接地和保护接零，是防止间接触电的基本技术措施。 保护接地 保护接零, 采用安全电压 使用漏电保护装置 合理使用防护用具 安全用电组织措施,3用电安全要素 （1）电气绝缘 （2）安全距离 （3）安全载流量 （4）标志,1.2.2 电工安全操作距离,1.2.3 接地 1接地的分类 按照接地的目的可将接地分为如下几类。,为了电路或者设备达到运行需要的接地，称为工作接地。 保护接地，也称安全接地。, 为了消除过电压危险而设的接地，称为过电压保护接地。 为了防止静电危险影响而设的接地，称为防静电接地。,2保护接地的形式 （1）TT系统,图1-1 TT系统的字母含义及接线方法,（2
9、）TN系统 TN-S系统 TN-C-S系统 TN-C系统。,图1-2 TN-S系统的接线方法,图1-3 TN-C-S系统的接线方法,图1-4 TN-C系统的接线方法,3接地极的制作方法和接地电阻 （1）接地装置的选择 接地体或自然接地体的对地电阻的总和称为接地的接地电阻。接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地体流入大地中电流的比值。,埋设在地下的金属管道（但不包括有可燃或有爆炸物质的管道）、金属井管，与大地有可靠连接的建筑物的金属结构，水工构筑物及其类似的构筑物的金属管、桩等都可以作为接地装置。但要注意，自来水管作为接地装置是不安全的，因为接入自来水管道的故障电流可能对自来水管的使用和管
10、道维修人员造成危害。,（2）接地装置的制作 选择地势较低、较为潮湿的地方将金属棒打入或者埋入地下。往往要使用多个金属棒并联构成接地电阻小于4的接地极，金属棒的一段加工成尖形，以便打入地下，棒长为2.5m，如图1-5所示。,图1-5 金属棒做接地装置,采用金属板做接地装置时，埋入深度不少于2.5m，金属板的面积不小于0.5m2，厚度不小于5mm，以铜板为佳，如图1-6所示。在填土之前要在铜板附近撒2kg5kg盐。,图1-6 金属板做接地装置,4保护接地的要点 电气设备都应有专门的保护导线接线端子（保护接线端子），并用“ ”符号标记，也可用黄绿色标记。不允许用螺丝在外壳、底盘等代替保护接地端子。,
11、 保护接地线用粗而短的黄绿线连接到保护接地端子排上，接地排要接入大地，接地电阻要小于4。, 保护接地不允许形成环路，正确接法如图1-7所示，错误的接法如图1-8所示。,图1-7 正确的保护接地,图1-8 错误的保护接地, 设备的金属外壳良好接地，是抑制放电干扰的最主要措施。 设备外壳接地，起到屏蔽作用，减少与其他设备的相互电磁干扰。,5工作接地 （1）工作接地的方式 浮地。 单点接地。 多点接地。,图1-10 单点串联接地,图1-11 单点并联接地,（2）工作接地注意事项 设备的接地不能布置成环形，一定要有开口，保护接地也遵循这一原则。, 采用光电隔离、隔离变压器、继电器等隔离方法，切断设备或
12、电路间的地线环路，抑制地线环路引起的共阻抗耦合干扰。, 设备内的数字地和模拟地都应该设置独立的地线，最后汇总到一起，如图1-12所示。,图1-12 设备的数字地和模拟地的接法, 工作地浮地方式只适用于小规模设备和工作速度较低的电路，而对于规模较大的复杂电路或者设备不应该采用浮地方式。, 电柜中的工作地线、保护地线和屏蔽地线一般都接至电柜中的中心接地点，然后连接大地，这种接法可使柜体、设备、屏蔽地和工作地保持在同一电位上（见图1-9），保护地和屏蔽地最终都连在一起后又与大地连通。,1.2.4 电磁防护 1电磁辐射 随着电子技术的飞速发展，电子设备的应用更加广泛，遍及工业、农业、军事、交通、医疗、
13、教育和文艺等许多领域。,可以说，各行各业都离不开电子设备，尤其是使用频率较高的通信、雷达、电视、广播、导航等设备，为了得到较大的覆盖范围，需要向空间辐射能量很强的电磁波。,2电磁辐射的危害 （1）对人体的危害 （2）对电气、电子设备和系统的危害 （3）对电器元件的危害,3电磁屏蔽 电磁屏蔽是防止电磁辐射的主要措施。,（1）电磁屏蔽工作原理 高频电磁屏蔽装置由铜、铝或钢制成，当电磁波进入金属内部时，产生能量损耗，一部分电磁能转变为热能。,随着进入导体表面的深度增加，能量逐渐减小，电磁场逐渐减弱。显然，导体表面场强最大；越进入内部，场强越小。这些现象就是电磁辐射的集肤效应。电磁屏蔽就是利用这一效应进行工作的。,（2）屏蔽方式 主动屏蔽 被动场屏蔽。,（3）屏蔽材料 用于高频防护的板状屏蔽和网状屏蔽均可用铜、铝或钢（铁）制成。必要时可考虑双层屏蔽。,
