第11章低压控制电器与控制电路

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1、1,本章要求：,1、了解常用低压电器的结构、功能和用途。 2、掌握自锁、联锁的作用和方法。 3、掌握过载、短路和失压保护的作用和方法。 4、掌握基本控制环节的组成、作用和工作过程。 5、能读懂简单的控制电路原理图、能设计简单的 控制电路。,第十一章,2,电器定义：一种能控制电能的设备。 电器：电能的生产、输送、分配与应用中起着控制、调节、检测和保护的作用。 电器：根据外界的信号和要求，自动或手动接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电路对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。,第十一章,3,低压电器：用于交流1200V、直流1500V以下电路中起通断、保护、控

2、制或调节作用的电器。 高压电器：交流1200V以上、直流1500V以上。 电力传动系统电路的组成： 1）主电路：由电动机、（接通、分断、控制电动机）接触器主触点等电器元件所组成。（电流大） 2）控制电路：由接触器线圈、继电器等电器元件组成。（电流小）,第十一章,电力传动就是利用电动机将电能变为机械能，以驱动机器工作的传动。电力传动由电动机、传输机械能的传动机构和控制电动机运转的电气控制装置组成。电力传动可以分为交流电动机传动和直流电动机传动。电力传动所需的电能易于传输和集中生产，它本身又便于远距离自动控制。,任务：按给定的指令，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。,4,一、

3、低压电器的分类,1按使用的系统 1）低压配电电器 低压配电电器主要用于低压供电系统。当电路出现故障（过载、短路、欠压、失压、断相、漏电等）起保护作用，断开故障电路。（动动稳定性、热稳定性） 例如：低压断路器、熔断器、刀开关和转换开关等。,第十一章,2）低压控制电器 低压控制电器主要用于电力传动控制系统。能分断过载电流，但不能分断短路电流。（通断能力、操作频率、电气和机械寿命等） 例如：接触器、继电器、控制器及主令电器等。,5,2按操作方式 1）手动电器：刀开关、按钮、转换开关 2）自动电器：接触器、继电器、低压断路器,第十一章,3按工作原理 1）电磁式电器：电磁机构控制电器动作 2）非电量控制

4、电器：非电磁式控制电器动作 电磁式电器由感测和执行两部分组成。 感测部分（电磁机构）：接受外界输入的信号，使执行部分动作，实现控制的目的。 执行部分：触点系统。,6,二、电磁机构,电磁机构：通过电磁感应原理将电能转化成机械能的机构。 电磁机构输入的电信号：电压、电流 1电磁机构的结构形式 电磁机构组成：线圈、铁心(亦称静铁心)和衔铁(亦称动铁心),第十一章,7,1）E形电磁铁：多用于交流电磁系统。,2）螺管式电磁铁：多用作索引电磁机构和自动开关的操作电磁机构，少数过电流继电器也采用。 3）拍合式电磁铁：用于直流继电器和直流接触器，也用于交流继电器。,第十一章,8,2电磁机构的线圈 线圈分类：电

5、流线圈、电压线圈 1）电流线圈：串接在主电路，电流大 特点：扁铜条带或粗铜线绕制，匝数少,内阻小。 注意：a 衔铁动作与否取决于线圈中电流的大小。 b 衔铁动作不改变线圈电流。,第十一章,9,2）电压线圈：并联在电路 特点：细铜线绕制，匝数多，阻抗大，电流小，常用绝缘较好的电线绕制。 说明：衔铁动作与否取决于线圈的电压大小。 从结构上看，线圈大体可分为有骨架和无骨架两种。 交流电磁铁的线圈：有骨架式，线圈形状做成矮胖型（考虑到铁心中有磁滞损耗和涡流损耗，为便于散热之故）。 直流电磁机构的线圈：无骨架式，线圈形状做成瘦高型,第十一章,10,三、触点系统,1、触点（执行元件）作用：分断和接通电路的

6、作用。,2、触点接触形式：点接触、线接触和面接触。 点接触：小电流的触点 线接触：中等容量的触点 面接触：大容量的触点,（a）点接触,（b）线接触,(c) 面接触,第十一章,11,四、电弧的产生和灭弧装置,1电弧的产生及危害 1）电弧的产生 触点由闭合到断开时，当电压超过1020V和电流超过80100mA，在拉开的两个触点之间将出现强烈的火花，实质是气体放电的现象，通常称之为“电弧”。 撞击电离 热电子发射 热电离 形成电弧 2）电弧的危害 A、烧灼触点，降低电器的寿命和电器工作的可靠性。 B、使触点的分断时间延长，严重的会产生事故。,第十一章,12,2、灭弧装置 灭弧措施：降低电弧温度和电场

7、强度。 常用的灭弧方法有：拉长电弧、冷却电弧和电弧分段 常用的灭弧装置： 1）磁吹式灭弧装置（广泛应用于直流接触器中） 磁吹灭弧装置：利用电弧电流本身灭弧，电弧电流愈大，吹弧能力也越强。 2）灭弧栅 （常用作交流灭弧装置） 3）灭弧罩 （用于交流和直流灭弧。） 采用一个用陶土和石棉水泥做的雨高温的灭弧罩，用以降温和隔弧。,第十一章,13,11.1 常用低压控制电器 11.2 异步电动机的控制与保护电路 11.3 电动机的减压启动控制电路,第十一章,14,11.1 常用低压控制电器,应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制和保护，称为继电接触控制。,本

8、章主要介绍几种常用的低压电器及其基本的控制环节和保护环节的典型线路。,继电接触控制系统,实现继电接触控制的电气设备，统称为控制电器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。下面介绍常用控制电器的用途及电工表示符号。,15,11.1 常用低压控制电器,11.1.1 交流接触器 11.1.2 按钮 11.1.3 行程开关 11.1.4 继电器,16,11.1.1 接触器,11.1 常用低压控制电器,利用电磁铁对衔铁的吸力使闸刀闭合和断开。 闸刀开关和电磁铁结合在一起就构成了一种新的控制电器电磁开关，或者叫做： 接触器。,17,接触器: 频繁地接通或切断电动机或其它负载主电路的一种电磁式控制电器。 特点：频

9、繁操作和远距离控制。 接触器按主触点通过的电流种类可分为：交流接触器、直流接触器。,(a) 外形,(b) 结构,11.1 常用低压控制电器,18,接触器：,用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。,线圈,辅助触点,铁芯,衔铁,电源,电机,主触点,常闭,常开,弹簧,11.1 常用低压控制电器,19,符号,用于主电路 流过的电流大 (需加灭弧 装置),用于控制电路 流过的电流小 (无需加灭弧装置),属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示,接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。,常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ20等系列。,11.1 常用低压控制电器,例如，CJl22503为

10、CJl2系列交流接触器，额定电流250A，三个主触点。 CJl2T2503为CJl2系列改型后的交流接触器，额定电流250A，三个主触点。,20,主触点和灭弧装置 主触点：通断较大电流的主电路。 1）按主触点的容量大小有桥式触点和指形触点 2）直流接触器、电流20A以上的交流接触器均装有灭弧罩（或带有栅片或磁吹的灭弧装置）。 注意：不能将交直流接触器的主触点互换使用，否则使灭弧发生困难。 辅助触点 通断较小电流的控制电路。 特点： 桥式触点、触点的容量较小。,1）辅助触点可分为：常开触点、常闭触点 2）辅助触点的作用：控制电路中起联锁、逻辑运算； 3）辅助触点没有灭弧装置，一般不能用来分断主电

11、路。,11.1 常用低压控制电器,21,接触器视频,11.1 常用低压控制电器,22,11.1.2 按钮(手动切换电器),(b) 结构,按钮常用于接通和断开控制电路。,按钮的外形图和结构如图所示。,按钮开关的外形和结构,(a) 外形图,11.1 常用低压控制电器,23,结构图,符号,常闭触点,11.1 常用低压控制电器,24,4,SB,SB,SB,结,构,符,号,名,称,常闭按钮,(停止按钮),常开按钮,(起动按钮),复合按钮,1,2,3,4,1,2,3,11.1 常用低压控制电器,25,用于自动往复控制或限位保护等。,11.1.3 行程开关(限位开关),(b)示意图,结构与按钮类似，但其动作

12、要有机械撞击。,(a)外形图,行程开关的外形及符号,11.1 常用低压控制电器,26,1继电器: 根据外界输入信号(电量或非电量)的变化来接通或断开被控电路,以实现控制和保护作用的自动电器。 输入信号：电量（电流、电压） 非电量（转速、时间、温度） 输出：触点的动作或电量的变化。 2继电器分类： 1）用途分：控制继电器、保护继电器、中间继电器。 2）原理分：电磁式、感应式、热继电器等 3）参数分：电流、电压、速度、压力继电器,11.1.4. 继电器,4）动作时间分：瞬时继电器、延时继电器 5）输出形式分：有触点、无触点继电器,11.1 常用低压控制电器,27,11.1.4. 继电器,电磁式继电

13、器和接触器的结构和工作原理大致相同。 主要区别在于： 接触器：有灭弧装置，触点容量大，用于主电路，一般只能在电压作用下动作。 继电器：没有灭弧装置，触点容量小，用于控制电路，可在电量或非电量的作用下动作。继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。故继电器一般用于控制电路中。常见的有电压继电器、电流继电器、中间继电器等,11.1 常用低压控制电器,28,1电压继电器：触点的动作与线圈中的电压大小有关。（电压线圈与负载并联）。 1）作用：电压保护和控制。,2）分类 过电压继电器：Ux = (1.05 1.2)UN （正常时触点不动作） 欠电压继电器：直流欠电压继电器： UX = (0

14、.3 0.5)UN （正常时触点动作） Uf= (0.07 0.2)UN 交流欠电压继电器：UX = (0.6 0.85)UN Uf= (0.1 0.35)UN。 注意：直流电路一般不会产生波动较大的过电压现象，所以在产品中没有直流过电压继电器。,11.1 常用低压控制电器,29,3）电压继电器的图形和文字符号,11.1 常用低压控制电器,30,2.电流继电器：触点的动作与线圈中的电流大小有关。（电流线圈与负载串联）。 1）作用：电流保护和控制。,2）分类 过电流继电器：IX = (1.1 3.5)IN 正常时触点不动作 欠电流继电器： Ix(0.3 0.65)IN 正常时触点动作 If =(

15、0.1 0.2)IN 3）电流继电器的 图形和文字符号,11.1 常用低压控制电器,31,3.中间继电器（一种电压继电器）,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。,(a) 外形,11.1 常用低压控制电器,1）特点：触点多(六对甚至更多)，触点电流大(5 10A)，动作灵敏(小于0.05s),2）作用：放大触点容量、数量。,将一个输入信号变成一个或多个输出信号,32,4、时间继电器,时间继电器：感受部分在感测到外界信号变化后，经过一段时间（延时时间）执行机构才动作的继电器。 分类： 按动作原理：电磁阻尼式，空气阻尼式、电动机式、电子式 按延时方式：通电延时型；断电延时型 通电延时继电器： 线圈得电后要延时一段时间，触点才发生变化； 线圈失电后，触点瞬时恢复。 断电延时继电器： 线圈得电后，触点瞬时动作； 线圈失电后，要延时一段时间触点才动作。,11.1 常用低压控制电器,33,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，线圈电感小，通电后激磁电流很快建立，将衔铁吸合，继电器触点立即改变状态。而