电磁式低压电器课件

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1、第一节 概述,电器：对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护作用，在电力输配电系统和电力拖动自动控制系统中应用广泛,可编程序控制器（PLC）是计算机技术与继电器、接触器控制技术相结合的产物，其输入、输出与低压电器密切相关。,电器元件本身朝着新的领域扩展,电器元件性能提高 新型电器元件产生 机、电、仪一体化电器元件实现 电器元件应用范围扩展,有些电器元件有其特殊性,以继电器、接触器为基础的电气控制技术具有相当重要的地位,掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握PLC应用技术必需的基础,电器元件的分类：,按工作电压等级分类: 高压电器：AC1000V、DC1200V及以上电路中的电器。

2、 低压电器：AC1000V、DC1200V以下电路中的电器。 按动作原理分类： 手动电器：通过人的操作发出动作指令的电器。 自动电器：产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器。 按用途分类： 控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。 配电电器：用于电能的输送和分配的电器。 主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令的电器。 保护电器：用于保护电路及用电设备的电器。 执行电器：用于完成某种动作或传送功能的电器。,电磁机构工作原理,a)为沿棱角转动的拍合式铁心，主要应用于直流电磁机构。 b)为沿轴转动的拍合式铁心，多用于触点容量较大的交流电磁机构。 c)为双E形直动式铁心,多用于交流接触器、继电器中

3、。,常见的磁路结构,交流电磁机构的铁心由硅钢片叠铆而成，有磁滞和涡流损耗，由于铁心和线圈都发热，所以在铁心和线圈之间设有骨架，铁心、线圈整体作成矮胖型，利于各自散热。 直流电磁机构的铁心由整块钢材或工程纯铁制成，无磁滞和涡流损耗，线圈发热铁心不发热，所以线圈直接接触铁心并通过铁心散热，铁心、线圈整体作成瘦高型。 电磁机构的吸力特性 电磁线圈通电后，铁心吸引衔铁的力，称为电磁吸力。电磁吸力的计算公式为,式中 为空气隙中的磁通，可近似看作与铁心的磁通相等，单位是韦伯（Wb）； 为空气隙的有效面积，单位是米2（m2）； 为电磁吸力，单位是牛顿（N）。,直流电磁机构的励磁电流是恒定不变的直流，其磁动势

4、 也是恒定不变的。但随着衔铁的吸合，空气隙变小，吸合后空气隙将消失，磁路的磁阻显著减小，因而磁通 要增大。由F表达式可知，吸合后的电磁力要比吸合前大得多。 交流电磁机构的励磁电流是交变的，它所产生的磁场也是交变的，因此电磁力的大小也是交变的。 设空气隙处的磁通为 将其代入F表达式中，可得交流电磁机构的电磁吸力为,式中 为电磁吸力的最大值。,交流电磁机构的电磁吸力是脉动的，电磁吸力的瞬时值曲线如左图，其平均值为,右图为吸力与空气隙的关系曲线。在交流铁心线圈、变压器及交流电动机中，有一个共同的外加电压公式： 由该式可知 因此，外加电压一定的条件下，交流磁路中主磁通的最大值基本不变。因此，交流电磁铁

5、在吸合衔铁的过程中，电磁吸力的平均值随空气隙的变化较小。又由于主磁通等于磁动势与磁阻之比，而吸合过程中磁路的磁阻显著减小，可知随着空气隙的减小，磁动势必然减小，所以交流电磁机构吸合后的励磁电流要比吸合前显著减小。也就是说，交流电磁铁吸合前的励磁电流要比吸合后的励磁电流大得多。因此，交流电磁铁在工作时衔铁和铁心之间一定要吸合好，否则，线圈中会因长期通过较大的电流而过热烧毁。 其中曲线3为弹簧的反力特性曲线。无论交流或直流电磁机构，当吸力反力时，电磁机构吸合，否则释放。,衡量电磁机构灵敏度的参数是返回系数，被定义为释放电压（电流）与吸合电压（电流）的比值。返回系数越大，灵敏度越高。 *在使用单相交

6、流电源的电磁机构中，由于电磁吸力的瞬时值是脉动的，且有过零点，吸合后会出现震颤和噪声，影响受控电路稳定通电。因此对单相交流电磁机构，可在铁心端面上，取一部分截面嵌入一个闭合的短路环。利用该短路环的感生电流建立的磁场（比原磁场滞后）与原磁场共同作用，克服磁场过零点，才能保持足够的电磁吸力，使电磁机构工作稳定。,触头系统与灭弧方法 （1）触头系统 触头系统由主触头和辅助触头组成。主触头接在控制对象的主回路中（常常串在低压断路器之后）控制其通断，辅助触头一般容量较小，用来切换控制电路。每对触头均由静触头和动触头共同组成，动触头与电磁机构的衔铁相连，当接触器的电磁线圈得电时，衔铁带动动触头动作，使接触

7、器的常开触头闭合，常闭触头断开。 触头有点接触、面接触、线接触三种，接触面越大则通电电流越大。触头材料有铜和银，银质触头更好。,电接触及灭弧原理,为了消除触头在接触时的振动，减小接触电阻，在触头上装有接触弹簧，该弹簧在触头刚闭合时产生较小的压力，闭合后压力增大。 （2）电弧的产生与灭弧 当一个较大电流的电路突然断电时，如触头间的电压超过一定数值，触头间空气在强电场的作用下会产生电离放电现象，在触头间隙产生大量带电粒子，形成炽热的电子流，被称为电弧。电弧伴随高温、高热和强光，可能造成电路不能正常切断、烧毁触头、引起火灾等其它事故，因此对切换较大电流的触头系统必须采取灭弧措施。 常用的灭弧装置有：

8、灭弧罩、灭弧栅和磁吹灭弧装置。主要用于熄灭触头在分断电流的瞬间动静触头间产生的电弧，以防止电弧的高温烧坏触头或出现其它事故。 直流接触器工作原理与交流接触器基本相同，在结构上也由电磁机构、主触头、辅助触头、灭弧装置等组成，但在铁心结构、线圈形状、触头形状和数量、灭弧方式等方面也有所不同。,第二节 接触器,电力拖动和自动控制系统中使用量大，涉及面广的一种低压自动控制电器，用来频繁地接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路。,1-主触点 2-常闭辅助触点 3-常开辅助触点 4-动铁心 5-线圈 6-静铁心 7-灭弧罩 8-弹簧,电磁接触器结构示意图,电磁机构：将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动

9、触点动作.,触点：接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。,灭弧装置：熄灭触点分断电流瞬间触点之间气隙中产生的电弧。,其它：包括释放弹簧机构、支架与底座等。,动铁心（衔铁） 静铁心 电磁线圈,按所控制电路 主触点 辅助触点 按原始状态 常开触点 常闭触点,灭弧罩 灭弧栅 磁吹灭弧装置,接触器根据电磁原理工作： 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，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，即常开触点断开，常闭触点闭合。,电磁接触器工作原理,接触器分类及特点： 交流接触器：线圈通以

10、交流电，主触点接通、切断交流主电路。 交变磁通穿过铁心，产生涡流和磁滞损耗，使铁心发热。 铁心用硅钢片冲压而成以减少铁损。 线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上以便于散热。 铁心端面上安装铜制的短路环，以防止交变磁通使衔铁产生强烈 振动和噪声。 灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。 直流接触器：线圈通以直流电，主触点接通、切断直流主电路。 不产生涡流和磁滞损耗，铁心不发热。 铁心用整块钢制成。 线圈制成长而薄的圆筒状。 250A以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。 灭弧装置通常采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。,接触器型号说明,如CJ12T-250，该型号的意义为CJ12T系列交流接触器，额定电流250

11、A，主触头为三极。 CZ0-100/20为CZ0系列直流接触器，额定电流100A，双极动合主触头。,交流接触器外形图、原理图及电气符号,1额定电压 接触器铭牌上额定电压是指主触头的额定工作电压，其等级有： 直流接触器：220V，440V，660V。 交流接触器：220V，380V，500V，660V，1140V。,2额定电流 接触器铭牌上额定电流是指在正常工作条件下主触头中允许通过的长期工作电流，一般按下面等级制造： 直流接触器：25A，40A，60A，100A，150A，250，400A，600A。 交流接触器：10，15，25，40，60，100，150，250，400，600A。 3线圈

12、的额定电压 其等级有： 直流线圈：24V，48V，220V。 交流线圈：36V，127V，220V，380V。,接触器的主要技术参数,4动作值 是指接触器的吸合电压与释放电压。部颁标准规定接触器在额定电压85%以上时，应可靠吸合。释放电压不高于线圈额定电压的70%。 5接通与分断能力 指接触器的主触头在规定的条件下能可靠地接通和分断的电流值，而不应该发生熔焊，飞弧和过分磨损等。 6机械寿命和电气寿命 接触器是频繁操作电器，应有较长的机械寿命和电器寿命。目前有些接触器的机械寿命已达一千万次以上；电气寿命是机械寿命的5%20%。 7操作频率 是指每小时接通的次数。交流接触器最高为600次/h；直流

13、接触器可高达1200次/h。,1接触器的选用 交流负载应使用交流接触器，直流负载使用直流接触器；如果控制系统中主要是交流电动机，而直流电机或直流负载的容量比较小时，也可以选用交流接触器进行控制，但触头的额定电流应选大些。 接触器主触头的额定电压：其值应大于或等于负载回路的额定电压。 接触器主触头的额定电流：按手册或说明书上规定的使用类别使用接触器时，接触器主触头的额定电流应等于或稍大于实际负载额定电流。在实际使用中还应考虑环境因素的影响，如柜内安装或高温条件时应适当增大接触器额定电流。 接触器吸引线圈的电压 一般从人身和设备安全角度考虑，该电压值可以选择低一些；但当控制线路比较简单，用电不多时

14、，为了节省变压器，则选用220V、380V。 接触器的触头数量、种类等应满足控制线路的要求。,接触器的选用、安装与维护,2接触器的安装与维护 接触器的使用寿命的长短，不仅取决于产品本身的技术性能，而且与产品的使用维护是否符合要求有关。在安装、调整及使用接触器时应注意以下各点： 安装前：应检查产品的铭牌及线圈上的技术数据（如额定电压、电流、操作频率和通电持续率等）是否符合实际使用要求；用手分合接触器的活动部分，要求产品动作灵活无卡住现象；将铁心极面上的防锈油擦净，以免油垢粘滞而造成接触器断电不能可靠释放；检查与调整触头的工作参数（开距、超程、初压力和终压力等），并使各极触头动作同步。 安装与调整

15、：安装时应将螺钉拧紧，以防振动松脱；检查接线正确无误后，应在主触头不带电情况下，先使吸引线圈通电分合数次，检查产品动作是否可靠，然后才能投入使用。,第三节 电磁式继电器,用于控制与保护电路中作信号转换用的电器。具有输入电路（感应元件）和输出电路（执行元件），当感应元件中的输入量（如电流、电压、温度、压力等）变化到某一定值时继电器动作，执行元件便接通和断开控制回路。继电器用于控制电路，流过触点的电流小，一般不需要灭弧装置。,继电特性曲线：,继电器的重要参数： 返回系数：kx1/ x2 释放弹簧的松紧程度 铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄 吸合时间： 线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需的时间 释放时间：

16、 线圈失电到衔铁完全释放所需的时间,x2：继电器吸合值 x1：继电器释放值,常用继电器：电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器以及温度、压力、计数、频率继电器等。,电流继电器： 根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器 过电流继电器：当电路发生短路及过流时立即将电路切断 线圈电流小于整定电流时，继电器不动作 线圈电流超过整定电流时，继电器才动作 动作电流整定范围：交流为(110400)IN，直流为(70350)IN 欠电流继电器：当电路电流过低时立即将电路切断 线圈电流大于或等于整定电流时，继电器吸合 线圈电流低于整定电流时，继电器释放 动作电流整定范围：吸合电流为(3065)IN 释放电流为(1020)IN 一般自动复位,电压继电器： 根据输入（线圈）电压大小而动作的继电器 过电压继电器：动作电压整定范围为(105120)UN 欠电压继电器：直流：吸合电压调整范围为(3050)UN 释放电压调整