常用低压电器知识分享

《常用低压电器知识分享》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常用低压电器知识分享（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、电气控制技术及可编程控制器,目 录,第一篇 电器控制（20学时） 第一章 常用低压控制电器（6学时） 第二章 电气控制线路的基本原则和基本环节（10学时） 第三章 生产机械的电气控制（4学时） 第二篇 可编程控制器原理及应用（20学时） 第四章 可编程控制器的一般结构及基本工作原理（3学时） 第五章 西门子系列PLC的规格及系统构成（3学时） 第六章 SIEMENS PLC的指令系统及编程方法（10学时） 第八章 应用举例（4学时）,主要参考书： 1、工厂电气控制技术 方承远主编 机械工业出版社 2、可编程序控制器原理及应用系统设计技术 （三菱F系列及西门子S7系列） 宋德玉主编 冶金工业出版

2、社 3、可编程序控制器及系统（三菱及欧姆龙系列 ） 邹金慧主编 重庆大学出版社 4、可编程序控制器网络通信及应用 邱公伟主编 清华大学出版社 相关杂志：自动化仪表 自动化与仪表 工业自动 化仪表 中国仪器仪表电气自动化,可编程序控制器的发展及工控特点,一、可编程序控制器的发展概况,第一代PLC： 一位机开发，磁芯存储器存储，单一的逻辑控制功能； 第二代PLC： 8位微处理器及半导体存储器，系列化产品； 第三代PLC： 高性能微处理器及位片式CPU，具有多功能及联网通信； 第四代PLC： 16位、32位微处理器，高性能位片式微处理器，RISC；具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数据处

3、理功能、联网通信功能。,二、PLC及其网络是现代工业自动化的支柱,现代工业自动化三大支柱 ：PLC、机器人、CAD/DAM,1、 PLC集三电于一体 工业自动化系统通常分成三类：第一类是控制开关量的逻辑控制系统，第二类是控制慢连续量的过程控制系统，第三类是控制快连续量的运动控制系统。以上三种控制系统传统上分别对应于不同的控制装置：逻辑控制用电控装置（电气控制装置即继电器接触器控制柜），过程控制用电仪装置（电动单元组合仪表），运动控制用电传装置（电气传动控制装置）。所谓三电指的就是电控、电仪、电传。,两种实现三电一体化的思路： 一种是在网络一级实现三电一体化，把逻辑控制装置、过程控制装置、运动控

4、制装置连入同一网络，则网络就成了三电统一的载体，在网络一级实现了三电一体化。 另一种是在控制装置一级实现三电一体化，使一台控制装置既有逻辑控制功能，又有过程控制功能，还有运动控制功能。 集散控制系统即DCS(distributed control system)系统沿着前一种思路发展三电一体化，它花费较大，适合于大型自动化系统。PLC则沿着后一种思路发展三电一体化，它灵活机动，三电一体集成度高，适合于各种规模的自动化系统。,2、 PLC网络的性能价格比高 DCS系统普遍对通信网络采用了1：1冗余措施； PLC一般在网络级不采用1：1网络冗余，仅在关键部位选用冗余结构的PLC。,三、PLC产品概

5、览,1、PLC的几种流派 PLC产品按地域大体可以分成三个流派：一个流派是美国产品，一个流派是欧洲产品，还有一个流派是日本产品。,西门子S7系列PLC,欧姆龙C200H系列PLC,松下FP0系列PLC,2、三种流派的三类代表产品,表1 三种流派的代表产品及网络结构,可编程序控制器的应用领域,中央空调 电梯控制 运动系统 纺织机械 木工机械 污水处理 包装机械,通用机械 汽车制造 立体仓库 磨床 印刷机械 橡胶化工机械,第一章 常用低压控制电器,第一节 概述 第二节 接触器 第三节 继电器 第四节 熔断器 第五节 低压开关和低压断路器 第六节 主令电器,第一节 概述,一、电器的分类 （一）按工作

6、电压等级分 1、高压电器 用于交流电压1200V、直流电压1500V及以上电路中的电器，如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。 2、低压电器 用于交流50Hz（或60Hz ）额定电压为1200V以下、直流额定电压1500V及以下电路内起通断、保护、控制或调节作用的各种电器，如接触器、继电器等。,（二）按动作原理分 1、手动电器； 2、自动电器 （三）按用途分 1、控制电器 用于控制电路和控制系统，如接触器、继电器 2、配电电器 用于电能的输送和分配，如高压断路器 3、主令电器 用于控制系统中发送动作指令，如按钮、转换开关 4、保护电器 用于电路及电器设备的保护，如熔断器、热继电器 5、执行

7、电器 用于完成某种动作或传送功能，如电磁铁,二、自动控制系统中常用的低压控制电器,接触器,交流接触器,强力小接触器,继电器,电子时间继电器,热过载继电器,中间继电器,熔断器,低压熔断器,低压断路器,剩余电流保护断路器,小型断路器,位置开关,按钮及主控开关,主控和急停开关 转换开关,第二节 接触器,接触器是用来频繁地接通和分断交直流主回路和大容量控制电路。其主要控制对象是电动机，能实现远距离控制，并具有欠（零）电压保护。接触器按其主触头所控制主电路电流的种类可分为交流接触器和直流接触器两种。,一、接触器的结构和工作原理 主要由电磁系统、触头系统和灭弧装置组成，如图所示：,（一）电磁系统 电磁系统

8、的作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触头动作。,1、电磁系统的结构形式 如下图所示，根据铁心形状和衔铁运动方式，可分为三种：,图a 适用于直流接触器； 图b 其铁心形状有E形和U形两种，多用于触点容量较大的交流接触器； 图c 衔铁和铁心均为双E形， 用于交流接触器、继电器,2、电磁线圈 电磁线圈的作用是将电能转换成磁场能量。按通入电流种类的不同，分为直流线圈和交流线圈两种。 对于直流电磁铁 因其铁心不发热 只有线圈发热，所以直流电磁铁的电磁线圈做成高而薄的瘦长型 而不设线圈骨架，使线圈与铁心直接接触 易于散热。 对于交流电磁铁 ，因其铁心存在磁滞和涡流损耗， 这样线圈和铁心都发热，所

9、以交流电磁铁的电磁线圈设有骨架 ，使铁心与线圈隔离并将线圈制成短而厚的矮胖型，这样做有利于铁心和线圈的散热。,3、电磁系统的吸力特性和反力特性 （1）吸力特性 电磁吸力与气隙的关系曲线称为吸力特性。近似地表示为：,式中，F为电磁吸力；B为气隙磁感应强度；S为铁心截面积 当S为常数时，,交流电磁机构的吸力特性 当线圈外加电压U不变，交流电磁线圈的阻抗主要取决于线圈的电抗（电阻相对很小），则,E线圈感应电势（V） f线圈外加电压的频率（Hz） 气隙磁通（Wb） N线圈匝数,当f、N和U为常数时，由上式可知，为常数，则电磁吸力F为常数，即F与气隙大小无关。 实际上，考虑到漏磁通的影响，F随气隙的减少

10、略有增加。其吸力特性如右图。,直流电磁机构的吸力特性 根据磁路欧姆定律得：,当外加电压U和线圈电阻不变时，I为常数，,则,即电磁吸力F与气隙的平方成反比。其特性曲线如上图。 在一些要求可靠性较高或操作频繁的场合，一般宜采用直流电磁机构。,（2）反力特性 电磁机构使衔铁释放的力一般有两种：一种是利用弹簧的反力；一种是利用衔铁的自身重力。其特性如右图曲线3。,（3）反力特性与吸力特性的配合 电磁机构欲使衔铁吸合，在整个吸合过程中，吸力都必须大于反力；反之，则反力必须大于吸力。如上图。 （4）电磁机构的输入输出特性 设电磁机构励磁线圈的电压（或电流）为输入量x，衔铁的位置为输出量y，则衔铁位置与励磁

11、线圈的电压（或电流）的关系称为电磁机构的输入输出特性，通常称为“继电特性”。如图下所示 若将衔铁处于吸合位置记作y=1，释放位置记作y=0。若使吸力特性处于反力特性上方的最小输入量以xc表示，一般称其为电磁机构的动作值；使吸力特性处于反力特性下方的最大输入量以xf表示，一般称其为电磁机构的返回值。一般要求额定输入量xc大于xf 。,当输入量xxc时衔铁不动作，其S输出量y=0；当x=xc时，衔铁吸合，输出量y从“0”跃变为“1”；再进一步增大输入量使xxc，则输出量仍为y=1。当输入量x从xc减小的时候，在xxf的过程中虽然吸力特性向下降低但因衔铁吸合状态下的吸力仍比反力大 ，所以衔铁不会释放

12、，输出量y=1。当x=xf l时，因吸力小于反力，衔铁才释放，输出量由“1”突变为”0；再减小输量，输出量仍为“0”。可见，电磁机构的输入 输出特性或“继电特性”为一矩形曲线。,（二）触头系统 触头是接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。 1、触头的结构形式 按其所控制的电路可分为主触头和辅助触头。 主触头：用于接通或断开主电路，允许通过较大的电流； 辅助触头：用于接通或断开控制电路，只能通过较小的电流。 按其原始状态可分为常开触头和常闭触头。 常开触头：原始状态时（即线圈未通电）断开，线圈通电后闭合的触头叫常开触头； 常闭触头：原始状态闭合，线图通电后断开的触头叫常闭触头（线圈断电后所

13、有触头复原）。,2、 触头的分类 （1）按结构形式可分为桥型触头和指型触头，如图所示。 （2）按接触形式可分为点接触、线接触和面接触三种，如图所示。,（三）灭弧装置 1、电弧的概念：P6 2、常用的灭弧装置：灭弧罩、灭弧栅、磁吹灭弧装置和多纵缝灭弧装置。 （四）接触器的工作原理 当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：常闭触头断开；常开触头闭合，二者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原：常开触头断开，常闭触头闭合。,二、交流接触器 交流接触器的结构如图所示，它主要用于分断和接通交流主电路。,交流接触器中噪声的产生

14、及消除,1、产生的原因 交流电磁机构实际吸力曲线如右图。电磁机构在工作中，衔铁始终受到反作用弹簧、触头 弹簧等反作用力Fr的作用。尽管电磁吸力的平均值F0大于，但在某些时候Fat仍将小于Fr。当Fat Fr时，衔铁开始释放；当Fat Fr时，衔铁又开始吸合，从而使衔铁产生振动，发出噪声。 2、消除的方法 在铁心端部开一个槽，槽内嵌入称为短路环的铜环。P8,三、直流接触器 P9 四、接触器的主要技术数据有选用原则 （一）接触器的型号及代表意义 P9P11 （二）接触器选用原则 1、额定电压 2、额定电流 3、电磁线圈的额定电压 4、触头数目 5、额定操作频率,第三节 继电器,继电器主要用于控制与

15、保护电路或作信号转换用。当输入量变化到某一定值的 继电器动作，其触头接通或断开交、直流小容量的控制问路。 继电器的种类很多 常用的分类方法有： 按用途分：有控制继电器和保护继电器。 按动作原理分：有电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器和热继电器。 按输入信号的不同来分：有电压继电器、中间继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器等。,一、电磁式继电器,常用的电磁式继电器有电压继电器、中间继电器和电流继电器。 （一）电磁式继电器的结构与工作原理 1、结构及工作原理,2、图形及文字符号,（二）电磁式继电器的特性 1、继电器的输入输出特性又称继电特性。如下图,继电器吸合值,继电器释

16、放值,2、主要参数 （1）继电器的返回系数,K值一般要求在0.10.4之间，以防继电器误动作；欠电压继电器的k值在0.6以上，可以起到欠电压保护作用。 （2）吸合时间和释放时间 吸合时间：从线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需的时间 释放时间：从线圈失电到衔铁完全释放所需的时间。 一般继电器的吸合时间与释放时间为0.050.15s，快速继电器为0.0050.05s。,1、通过调节释放弹簧的松紧程度,2、调整铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄,称为继电器的返回系数，其值的改变有两种方法：,（三）电压继电器（P14表1-5） 电压继电器反映的是电压信号，使用时，电压继电器的线国与负载并联。常用的有欠（零）电压继电器和过电压继电器两种。 欠电压继电器：电路正常工作时， 欠电压继电器吸合， 当电路电压减小到某一整定值以下时（为 3050 UN），欠电压继电器释放 ，对电路实现欠电压保护。