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1、教师： 杨 伟 钧,电器与可编程控制器 应用技术（第3版）,总学时：48学时；课程设计：一周。 上课学时安排： 1、常用低压电器的基本知识；（建议8学时） 2、基本电气控制线路的分析和设计； （建议10学时） 3、三菱F1系列PLC的相关知识和应用。 （建议22学时）,课程安排,电气控制与可编程序控制器应用技术 郁汉琪 编著.东南大学出版社. ,【电子课件参考资料】,第一章 低压电器,第一节：低压电器的基本知识 第二节: 接触器 第三节: 继电器 第四节: 熔断器 第五节: 低压开关与低压断路器 第六节: 主令电器 第七节: 电子继电器,了解常用低压电器的结构、功能和用途。 掌握常用低压电器的
2、工作原理。 掌握常用低压电器的电工表示符号。,本章要求：,应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。低压电器是电力拖动自动控制系统基本组成元件。,本章主要介绍几种常用低压电器的用途及电工表示符号。,主电路：由电动机、（接通、断开、控制电动机的）接触器主触点等电器元件组成。（电流大） 控制电路：由接触器线圈、继电器等电器元件组成。（电流小） 任务：根据给定的指令，依照自动控制系统的规律和具体的工艺要求对主电路进行控制。,电力拖动系统组成：,第一节 低压电器的基本知识,电器定义：一种能控制电路的设备。 低压电器：用于交流1200V、直流1500V以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。 高
3、压电器：交流1200V以上、直流1500V及以上。,1. 分类,1）按操作方式分,手动电器：通过人力操作而动作的电器。（如：刀开关、按钮、转换开关） 自动电器：按照信号或某个物理量的变化而自动动作的电器。（如：低压断路器、接触器、继电器）,2）按控制作用分,执行电器: 用来完成某种动作或传递功率。（如：电磁铁） 控制电器：用来控制电路的通断。 （如：开关、按钮、继电器、接触器） 主令电器：用来控制其它自动电器的动作，以发出控制“指令”。（如：按钮、转换开关） 保护电器：用来保护电源、电路及用电设备，使它们不致在短路、过载状态下运行，免遭损坏。（如：熔断器、热继电器）,3）按用途分,低压配电电器
4、：刀开关、低压断路器、熔断器等。 低压控制电器：接触器、继电器、启动器、按钮等。,4）按动作原理,电磁式电器： 它是根据电磁铁的原理工作的。例如：接触器、继电器等。 非电磁式电器： 它是依靠外力（人力或机械力）或某种非电量的变化而动作的电器。例如：行程开关、按钮、速度继电器、热继电器等。,2. 电磁式低压电器,低压电器一般由感测部分和执行部分组成。 在各种低压电器中，电磁式低压电器应用很多，它们结构相似，原理相同。,电磁式低压电器基本结构,（1）电磁系统 电磁系统是电磁式电器元件的感受部件，它的作用是将电磁能转换成为机械能，并带动触点闭合或断开。它通常采用电磁铁的形式，由电磁线圈、静铁心（铁心
5、）、动铁心（衔铁）等组成，其中动铁心与动触点支架相连。 （2）触点系统 触点系统属于执行部件 。它的作用是通过触点的开、闭来通、断电路的 。 （3）灭弧系统 触点在断开（包括熔体在熔断时）的瞬间，会在触头间隙中产生电弧，对电路和电器有危害，必须使电弧熄灭。,（1）电磁系统,电磁铁的示意图 电磁铁的工作原理 电磁线圈通电时产生磁场，使动、静铁心磁化互相吸引，当动铁心被吸引向静铁心时，与动铁心相连的动触点也被拉向静触点，令其闭合接通电路。电磁线圈断电后，磁场消失，动铁心在复位弹簧作用下，回到原位，并牵动动、静触点，分断电路。,（2）触点系统,触点接触形式：点接触、线接触、面接触。 接触电阻 理想情
6、况下：触点闭合：接触电阻为零。 触点断开：接触电阻无穷大。,触点分类：,按功能可分为：主触点和辅助触点。主触点用于接通和分断主电路；辅助触点用于接通和分断二次电路，还能起互锁和联锁作用。 按形状可分为：桥式触点和指形触点 。桥式触点又分为点接触桥式触点和面接触桥式触点。 按位置可分为：静触点和动触点。静触点固定不动，动触点能由联杆带着移动 。 按其初始位置可分为：常闭触点和常开触点。常闭触点（又称动断触点）常态时动、静触点是相互闭合的。常开触点（又称动合触点）常态时动、静触点是分开的。,（3）灭弧系统,电弧产生：在触点由闭合状态过渡到断开状态的过程中，会在触头间隙中由电子流产生弧状的火花，这种
7、由电气原因造成的火花称为电弧。是气体自持放电形式之一，是一种带电质点的急流。 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。 电弧的危害： 使电路仍然保持导通状态，延迟了电路的开断。 会烧损触点，缩短电器的使用寿命。,灭弧方法（P6）,灭弧栅灭弧 磁吹式灭弧装置 灭弧罩灭弧,第二节 接触器,定义：用来自动地接通或断开大电流电路的电器。 分类：按控制电流性质不同，通常分为交流接触器和直流接触器两大类 。 交流接触器 特点：交流线圈、有短路环、采用双断口触头 直流接触器 特点：直流线圈、滚动指型触头,短路环,由于交流电磁铁的磁通是交变的，线圈磁场对衔铁的吸引力也是交变的。当交流电流过
8、零时，线圈磁通为零，对衔铁的吸引力也为零，衔铁在复位弹簧作用下将产生释放趋势，这就使动、静铁心之间的吸引力随着交流电的变化而变化，从而产生振动和噪音，加速动、静铁心接触面积的磨损，引起结合不良，严重时还会使触点烧蚀。为了消除这一弊端，在铁心柱面的一部分，嵌入一只铜环，名为短路环 。,交流接触器的外形与结构：,(a) 外形,(b) 结构,交流接触器的主要部分是：电磁系统、触点系统、灭弧装置。,图形符号及文字符号:,属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示,用于主电路 流过的大电流 (需加灭弧装置),用于控制电路 流过的小电流 (无需加灭弧装置),线圈,辅助 触点,铁心,衔铁,主触点,常闭,常开,
9、弹簧,电源,工作原理,交流接触器有两种工作状态：得电状态（动作状态）和失电状态（释放状态）。接触器主触点的动触头装在与衔铁相连的绝缘连杆上，其静触点则固定在壳体上。当线圈得电后，线圈产生磁场，使静铁心产生电磁吸力，将衔铁吸合。衔铁带动动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，分断或接通相关电路。当线圈失电时，电磁吸力消失，衔铁在反作用弹簧的作用下释放，各触点随之复位。,简单的接触器控制,A,B,C,M 3,刀开关起隔离作用,自保持,停止 按钮,起动 按钮,特点：小电流控 制大电流,接触器主要技术参数,（1）额定电压：指主触头的额定工作电压。 直流有：24V、48V、110V、220V、440V
10、 交流有：36V、127V、220V、380V （2）额定电流：主触头的额定工作电流。 （3）机械寿命（1000万次以上）与 电气寿命（100万次以上）。 （4）操作频率：每小时的操作次数 一般：300次/h、 600次/h、 1200次/h,型号、含义,型号、含义,接触器的选用,类型的选择：根据负载的性质选用直流或交流接触器。 主触头额定电压的选择：大于等于主电路工作电压。 主触头额定电流的选择：大于等于被控电路额定电流。 吸引线圈的额定电压与频率：与所控制电路的选用电压、频率相一致。,第三节 继电器,定义：继电器是一种根据电量（电流、电压）或非电量（时间、速度、温度、压力等）的变化自动接通
11、和断开控制电路，以完成控制或保护任务的电器。 继电器和接触器的结构和工作原理大致相同 与接触器的主要区别在于：,区别,接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装置， 一 般只能在一定的电压作用下动作。,继电器：用于控制电路，电流小（继电器触头 容头量较小，不大于5A ），无灭弧 装置，可在各种电量或非电量的作用 下动作。,继电器分类,按用途分：控制继电器、保护继电器、中间 继电器。 按原理分：电磁式、感应式、热继电器等。 按参数分：电流、电压、速度、压力继电器。 按动作时间分：瞬时继电器、延时继电器。 按输出形式分：有触点、无触点继电器。 常用继电器,常用继电器,1、电磁式继电器 2、时间继电器 3
12、、热继电器 4、速度继电器,1、电磁式继电器,（1）电流继电器 根据输入电流大小而动作的继电器，可用于过载或过载保护。 （2）电压继电器 根据输入电压大小而动作的继电器，主要作为欠压、失压保护。 （3）中间继电器 将一个信号变成多个输出信号或将信号放大，起到信号中转作用，通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。,中间继电器外形与符号,中间继电器触头容量小，触头数目多，用于控制线路。10A以下电路中可替代接触器控制。,(b) 符号,(a) 外形,2、时间继电器,定义：从线圈通电或断电起，其触头经过一段时间延时后才动作的继电器。（文字符号：KT）。适用
13、于定时控制 常用的时间继电器：电磁式、阻尼式、电子式（晶体管、数字式）。 延时方式：通电延时和断电延时。,直流电磁式结构图,阻尼铜套,衔铁,工作原理：当衔铁未吸合时，磁路气隙大，线圈电感小，通电后激磁电流很快建立，将衔铁吸合，继电器触头立即改变状态。而当线圈断电时，铁心中的磁通将衰减，磁通的变化将在铜套中产生感应电动势，并产生感应电流，阻止磁通衰减，当磁通下降到一定程度时，衔铁才能释放，触头改变状态。 因此继电器吸合时是瞬时动作，而释放时是延时的，故称为断电延时。,（1）直流电磁式 时间继电器,延时继电器的外形与结构,（2） 空气式延时继电器,时间继电器触头类型符号,断 电 式,常闭触头 断电
14、后 延时闭合,常开触头 断电后 延时断开,通 电 式,瞬 时 动 作,延 时 动 作,常闭触头,常开触头,常开触头 通电后 延时闭合,常闭触头 通电后 延时断开,KT,KT,KT,KT,微动开关2,微动开关1,线圈通电 衔铁向下吸合 连杆动作 触头动作,工作原理,(a)通电延时的空气式时间继电器结构示意图,连杆,常闭触头 延时闭合,常开触头 延时断开,常开触头,常闭触头,空气式时间继电 器的延时范围大 (有 0.4 60 s 和 0.4 180s两种)。 结构简单，但准 确度较低。,(b)断电延时的空气式时间继电器结构示意图,JS20系列晶体管式型号,3、热继电器,长期过载、频繁启动、欠电压、
15、断相运行均会引起过电流。 热继电器用途：热继电器是利用电流的热效应原理工作的保护电器，在电路中用作电动机的过载保护和断相保护。,热继电器的外形与结构,(a) 外形,(b) 结构,发热元件接入电机主电路，当电机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片弯曲，但还不足以使继电器动作。若长时间过载，双金属片被过量烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，其常闭触头断开。,发热元件,杠杆,热继电器种类很多，应用最广泛的是基于双金属片的热继电器，其结构原理如图所示：主要由热元件、双金属片和触头三部分组成。,工作原理：,双金属片,常闭触头,结构原理图：,热继电器的图形符号,热元件,串联在主电路中,串联在控制电路中,热继电器接入电动机定子电路方式,电动机定子绕组星形接法: 带断相保护和不带断相保护的热继电器均可接在线电路中。 电动机定子绕组三角形接法: *带断相保护接在线电路中。 *不带断相保护热继电器的热元件必须串接在 电动机每相绕组上。,热继电器接入电动机定子电路方式,4、速度继电器,用途 速度继电器主要用于笼型异步电动机的反接制动控制。 结构及工作原理 符号,a）外形 b）结构图,第四节 熔断器,用途： 主要用作短路保护。 结构： 熔断器主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管两
