第01章__常用低压电器 (2013)讲义

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1、作者：田子建,第一章 常用低压电器,第一节 低压电器基本知识 第二节 电磁式接触器 第三节 电磁式继电器 第四节 热继电器 第五节 熔断器 第六节 信号继电器 第七节 低压开关与低压断路器 第八节 常用电子式电器,作者：田子建,是指工作在直流1200V、交流1500V及以下的电路中，以实现对电路或非电对象的控制、检测、保护、变换、调节等作用的电器。 采用电磁原理构成的低压电器，称为电磁式低压电器； 利用集成电路或电子元件构成的低压电器，称为电子式低压电器； 利用现代控制原理构成的低压电器，称为自动化电器、智能化电器或可通信电器等。,第一节 低压电器基本知识,作者：田子建,一、低压电器的分类,（

2、二）低压控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。如： 接触器、控制继电器、主令电器、电阻器、电磁铁等。,（一）低压配电电器：用于供、配电系统中进行电能输送和分 配的电器。如：刀开关、低压断路器、熔断器等；,（三）低压主令电器：用于发送控制指令的电器。如：按钮、 主令 开关、行程开关、主令控制器、转换开关等。,（四）低压保护电器：用于对电路及用电设备进行保护的电器。如： 熔断器、热继电器、电压继电器、电流继电器等。,（五）低压执行电器：用于完成某种动作或传送功能的电器。如： 电磁铁、电磁离合器等。,作者：田子建,电磁式低压电器基本结构,电磁机构,电磁机构的结构型式,电磁机构：由吸引线圈、铁心

3、、衔铁组成。,图 常用电磁机构的结构形式 a) 直动式电磁机构 b) 拍合式电磁机构 1-衔铁 2-铁心 3-线圈,作者：田子建,接触器是一种用于中远距离频繁地接通与断开交直流主电路及大容量控制电路的一种自动开关电器。,第二节 电磁式接触器,6,接触器 用于频繁地接通和切断电动机电路或其 它负载主电路的一种控制器。,作者：田子建,按操作方式分有：,电磁接触器、气动接触器和电磁气动接触器；,按灭弧介质分有：,空气电磁式接触器、油浸式接触器和真空接触器等；,按主触头控制的电路种类分有：,交流接触器、直流接触器 、切换电容接触器等 ；,按电磁机构的励磁方式分有：,直流励磁操作与交流励磁操作两种 。,

4、8,接触器的基本结构和工作原理,作者：田子建,接触器的结构及工作原理,图 交流接触器结构示意图 1-动触头 2-静触头 3-衔铁 4-弹簧 5-线圈 6-铁心 7-垫毡 8-触头弹簧 9-灭弧罩 10-触头压力弹簧,10,触头和灭弧机构 接触器中两种触头的作用： 主触头：接在主电路中流过负载电流。 通过的电流大，机械磨损大，电弧烧灼。 辅助触头：在控制、信号电路中流过信号电流，电流一般都比较弱。,作者：田子建,触头系统,触头的接触形式,图 触头的接触形式 a) 点接触 b) 线接触 c) 面接触,灭弧装置 电弧的产生：各种有触点电器都是通过触点的开、闭来通、断电路的。 触点接通电路时，存在接触

5、电阻，引起触点升温；触点分断电路时，由于热电子发射和强电场的作用使气体游离，从而在分断瞬间产生电弧。 电弧的危害：开关电器在分断电路时产生的电弧，一方面使电路仍旧保持导通状态，延迟了电路的开断；另一方面会烧损触点，缩短电器的使用寿命。,灭弧措施主要有以下几种： (1)拉长电弧：依靠触点的分开， 机械地拉长电弧，如图（a）、（b）所示。 (2)磁吹灭弧：利用导电回路或特制线圈的电流在弧区产生磁场， 使电弧受力迅速移动并拉长电弧（磁吹灭弧），如图（a）、 （b）、（c）、（d）所示。 (3)分隔电弧：将电弧分隔成许多串联的短弧，如图（c）、（f）所示。 (4)冷却电弧：依靠磁场作用，将电弧驱入用耐

6、弧材料制成的狭缝中， 以加快电弧的冷却，如图e）、（g）所示。 (5)气体吹弧：在封闭的灭弧室中，利用电弧自身能量分解固体材料产生气体， 提高灭弧室中的压力， 或利用产生的气体进行吹弧。 （6）其他,图 灭弧措施,15,接触器的主要技术参数和选用方法 表征接触器的技术参数 (1) 额定电压 (2) 额定电流 (3) 接通与分断能力 (4) 操作频率 每小时允许的操作次数 (5) 机械寿命和电寿命 正常工作操作次数 (6) 额定工作制 长期、间断、反复短时,16,选用接触器步骤 （1）根据工作任务类别，使用场所、环境特点，负载性质确定接触器的系列。 （2）根据负载的额定电压确定接触器的额定电压。

7、 （3）根据实际负载电流确定接触器的额定电流。 （4）按所承担的任务确定接触器常闭触头和常开触头的数量。,17,真空接触器 在有爆炸或火灾危险的场合，不宜使用前述的各种接触器。真空接触器具有特殊的防爆结构，适合于这些场所。 真空接触器的动静触头均封装在玻璃或陶瓷制成的外壳中。由于真空，触头间隙不容易被击穿。 屏蔽罩的作用是分断电流时有效地凝结从触头间隙扩散出来的金属蒸汽，有利于电弧熄灭。 真空接触器具有较高的分断能力。 与交流接触器相比，真空接触器体积小，重量轻，噪音小，真空部件不需维修。,18,19,继电器,继电器是自动控制系统中常用的电器，它用于接通和断开电路，用以发布控制命令和反映设备状

8、态，以构成自动控制和远程控制电路。各个领域的自动控制无一不采用继电器。继电器的动作的可靠性直接影响到信号系统的可靠性和安全性。,作者：田子建,继电器是一种利用各种物理量的变化，将电量或非电量信号转化为电磁力或使输出状态发生阶跃变化，从而通过其触头或突变量促使在同一电路或另一电路中的其它器件或装置动作的一种控制元件。,21,继电器的输入输出特性 输入量增加： 输入量X=XX时，Y=YC; 输入量减小： XXF时，输出量Y= YC; X=XF时，输出量Y=0。 XX称为继电器的吸合值，XF称为继电器的释放值。 两者之比称为继电器的返回系数：,Y,X,XF,XX,YC,图 继电特性,22,该值反应继

9、电器的灵敏性，该值愈接近1，则继电器就愈灵敏，但是灵敏度太高的继电器很多时候是不适用的，所以继电保护对继电器的返回系数有专门的要求，既不能过高也不能过低。 低的KF值意味着当继电器吸合后，输入量有较大的波动时不会引起误动作。,23,表征继电器技术性能的参数： （1）吸合时间：从线圈接受吸合信号到衔铁完全吸合所需的时间； （2）释放时间：从线圈接受释放信号到衔铁完全释放所需的时间； （3）额定电压：电压继电器的线圈电压； （4）额定电流：电流继电器的线圈电流； （5）整定值：按控制系统要求，将继电器的吸合值或释放值调整到某一值； （6）灵敏度：使继电器动作所需的最小功率。,作者：田子建,常用的继

10、电器按动作原理分有电磁式、磁电式、感应式、电动式、光电式、压电式、热继电器与时间继电器等。按激励量不同分为交流、直流、电压、电流、中间、时间、速度、温度、压力、脉冲继电器等。,25,电磁继电器是控制系统中用得最多的一种继电 器。用于小功率信号系统。 电磁继电器反映的是电信号，其检测元件是线 圈。可以反映电流信号，也可以反映电压信号。 反映电流信号的继电器，电流线圈：阻抗小。 反映电压信号的继电器，电压线圈：阻抗大。,电流继电器 根据线圈中电流大小而动作的继电器称为电流继电器。其线圈与被测电路串联，反映电路电流的变化。其线圈匝数少，导线粗，阻抗小。 ,欠电压（或零压）继电器在电压低于规定值时动作

11、，对电路进行欠电压（或零压）保护。,电压为1.1倍额定电压以上时动作，以对电路进行过电压保护,电压继电器 根据线圈两端电压大小而动作的继电器。,欠电压继电器,过电压继电器,UUd,UUd,图 电压继电器的符号,中间继电器 中间继电器本质上是电压继电器，它是用来远距离传输或转换控制信号的中间元件。,输入,线圈,通电 断电,输出,接通 断开,触点,用途：,增加控制信号的数目,因为触头的额定电流大于线圈的额定电流， 故还可用来放大信号。,图 中间继电器的图形符号,32,信号继电器,用于检测非电量，并按要求输出开关信息。 热继电器 一种能反映发热状况的继电器。 热继电器中常用的热传感器为双金属片由两种

12、热膨胀系数不同的金属片压合在一起构成。,热继电器的符号,33,热继电器的构成,作者：田子建,速度继电器,速度继电器是根据电磁感应原理制成的，它的套有永久磁铁的轴与被控电动机的轴相联，用以接受转速信号。,图 速度继电器结构原理图 1-调节螺钉 2-反力弹簧 3-常闭触头 4-动触头 5-常开触头 6-返回杠杆 7-杠杆 8-定子导条 9-定子 10-转轴 11-转子,图 速度继电器的结构原理和图形符号 (a) 速度继电器结构原理； (b) 速度继电器的图形符号,作者：田子建,温度继电器,温度继电器是对电动机进行过载保护用的电器。它埋设在电动机定子槽内，或绕组端部等发热部位。 有双金属片式与热敏电

13、阻式温度继电器两种,图 PTC热敏电阻的电阻温度特性,作者：田子建,液位继电器,图 液位继电器结构原理图,液位继电器是根据液体液面高低来使触头动作的继电器,38,时间继电器,当开关信息在传递过程中需要延时，可用时间继电器。 时间继电器有电气式和机械式两种。 电气式有：电磁阻尼式，电动式，晶体管延时电路。 机械式有：气体阻尼式，水银式，钟表延时机构。,作者：田子建,第五节 熔断器,熔断器是一种当电流超过规定值一定时间后,以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器.广泛应用于低压配电系统及用电设备中作短路和过电流保护.,一、熔断器结构及工作原理,作者：田子建,熔断器的保护特性,图 熔断器的保护特

14、性,作者：田子建,熔断器的主要技术参数,熔断器的主要技术参数,1额定电压 2额定电流 3极限分断能力 4熔断电流,熔断器的型号及意义为,作者：田子建,第七节 低压开关与低压断路器,一、低压开关,低压开关又称低压隔离器，是低压电器中结构比较简单、应用广泛的一类手动电器。主要有刀开关、组合开关、以及用刀与熔断器组合成的胶盖瓷底刀开关和熔断器式刀开关，还有转换开关等。,作者：田子建,二、低压断路器,低压断路器又称自动开关或空气开关。它相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。,作者：田子建,三、主令电器,主令电器主要用来接

15、通或断开控制电路，以发布命令或信号，改变控制系统工作状况的电器。常用的主令电器有控制按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器等。,（一）控制按钮,图1-35 控制按钮结构示意图 1-按钮 2-复位弹簧 3-常闭静触头 4-动触头 5-常开静触头,主令电器,按钮 按钮是一种短时接通或断开小电流电路的手动电器，常用于控制电路中发出启动或停止等指令，以控制接触器、继电器等电器的线圈电流的接通或断开，再由它们去接通或断开主电路。 结构：按钮由按钮帽、复位弹簧、桥式动触头、静触头和外壳等组成,按钮的外形和结构原理 (a) 外形； (b) 结构原理； (c) 图形符号,作者：田子建,行程开关,行程开关又称限位开关，能将机械位移转变为电信号，以控制机械运动。种类按运动形式分为直动式、转动式；按结构分为直动式、滚动式、微动式。,1、直动式行程开关,作者：田子建,2、滚轮旋转式行程开关,图 滚轮式行程开关,