机电一体化1ppt课件

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1、2020/9/13,.,1,电器与可编程控制器应用技术,主讲：李鑫 电气与自动化工程学院自动化系,2020/9/13,.,2,课程介绍,教学大纲 教学内容 教学日历 实验内容 对今后学习、工作的重要性,2020/9/13,.,3,第一篇 电器控制技术,第一章：常用低压控制电器 第二章：电器控制线路的基本环节 第三章：生产机械的电气控制,2020/9/13,.,4,第一章： 常用低压控制电器,概述 接触器 继电器 熔断器 低压开关和低压断路器 主令电器 智能继电器,2020/9/13,.,5,1.1概述,教室照片： 实验室照片： 工厂照片： 常用低压电器的照片：,2020/9/13,.,6,1.

2、2 电器的分类定义,电器的定义： 接通和断开电路或调节、控制和保护电路及电气设备用的电工器具。,2020/9/13,.,7,1.2 电器的分类按电压分类,（一）按工作电压等级分 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，例如高压断路器、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、直流额定电压为1500V及以下的电路内起通断、保护、控制或调节作用的电器(简称电器)，例如接触器、继电器等。,2020/9/13,.,8,1.2 电器的分类按动作原理分类,（二）按动作原理分 1手动电器 人手操作发出动作指令的电器。

3、例如：刀开关、按钮等。 2自动电器 产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器。 例如：接触器、继电器、电磁阀等。,2020/9/13,.,9,1.2电器的分类按用途,1控制电器 用于各种控制电路相控制系统的电器，例如接触器、继电器、电动机起动。 2配电电器 用于电能的输送和分配的电器，例如高压断路器。 3主令电器 用于自动控制系统中发送动作指令的电器，例如按钮、转换开关等。 4保护电器 用于保护电路及用电设备的电器，例如熔断器、热继电器等。 5执行电器 用于完成某种动作或传送功能的电器，例如电磁铁、电磁离合器等。,2020/9/13,.,10,1.3 常用的低压控制电器1,接触器：交流接触器 直流

4、接触器 继电器：电磁式继电器：电压继电器 电流继电器 中间继电器 时间继电器： 直流电磁式 空气阻尼式 半导体式 热继电器 干簧继电器 速度继电器,2020/9/13,.,11,1.3 常用的低压控制电器2,熔断器： 瓷插式 螺旋式 快速熔断器 有、无填料封闭管式 低压断路器：框架式 塑料外壳式 快速直流断路器 限流式 位置开关： 直动式 波动式 微动式 按钮 刀开关,2020/9/13,.,12,1.4 我国低压控制电器的发展概况,第一代：20世纪6070年代 17个系列 第二代：20世纪7080年代 适应成套设备需要 第三代：20世纪90年代 跟踪国外先进技术 现代低压电气的特征： 微处理

5、器； 带有通信接口； 采用标准化结构；保护功能齐全；具有外部故障记录显示、参数测量显示内部故障自诊断等。,2020/9/13,.,13,2.1 接触器作用,作用：用来频繁地接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路。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。,2020/9/13,.,14,2.1 接触器结构,主要结构： 电磁系统 触点系统 灭弧装置,2020/9/13,.,15,2.1 接触器应用举例,2020/9/13,.,16,2.1 接触器电磁系统,作用： 将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作。 组成： 铁心(衔铁)、静铁心和电磁线圈,2020/9/13,.

6、,17,2.1 接触器电磁系统吸力特性,吸力特性： 电磁系统的电磁吸力与气隙的关系曲线称为吸力持性。,电磁吸力,气隙磁感应强度,铁心截面积,2020/9/13,.,18,2.1 接触器电磁系统吸力特性1,交流吸力特性,2020/9/13,.,19,2.1 接触器电磁系统吸力特性2,直流吸力特性,2020/9/13,.,20,2.1 接触器电磁系统吸力特性3,交流与直流吸力特性的比较：,可靠性高，频繁操作,2020/9/13,.,21,2.1 接触器电磁系统 反力特性,电磁系统的反作用力与气隙的关系； 反作用力包括：弹簧力，衔铁自重，摩擦阻力,2020/9/13,.,22,触点是接触器的执行元件

7、，用来接通或 断开被控电路。 分类1： 主触点： 控制主回路，允许通过大电流 辅助触点： 控制回路，允许通过小电流 分类2： 常开触点NO：初始状态触点断开，线圈通电后闭合 常闭触点NC：初始状态触点闭合，线圈通电后断开,2.1 接触器触点系统,2020/9/13,.,23,2.1 接触器触点系统,触点形状：桥型触点、指型触点 触点接触形式：点接触、线接触、面接触,2020/9/13,.,24,2.1 接触器灭弧装置,电弧： 当触点断开瞬间，触点间距离极小，电场强度极大，触点间产生大量的带电粒子，形成炽热的电子流，产生弧光放电现象，称为电弧。 危害： 妨碍电路的正常分断，又会使触点受到严重腐蚀

8、。 方法： 要使电弧熄灭，应设法降低电弧的温度和电场强度。常用的灭弧装置有灭弧罩、灭弧栅和磁吹灭弧装置。,2020/9/13,.,25,2.1 接触器灭弧装置,灭弧罩：多用于交流接触器中 灭弧栅：多用于交流接触器中 磁吹灭弧装置：应用于直流接触器中,2020/9/13,.,26,2.1 接触器工作原理及画法,工作原理： 初始状态： 线圈断电、弹簧力作用大 NC闭合，NO断开 工作状态： 线圈通电、吸力作用大 NC断开，NO闭合,画法：,2020/9/13,.,27,2.2 交流接触器,接触器按线圈工作电压分： 交流接触器和直流接触器,2020/9/13,.,28,2.2 交流接触器,电磁系统,

9、2020/9/13,.,29,2.3 直流接触器,交流接触器： 线圈：短而粗的圆筒状 线圈工作电压为：交流，铁芯配有短路环装置 灭弧装置：灭弧罩，灭弧栅等 直流接触器： 线圈：长而薄的圆筒状 线圈工作电压为：直流,2020/9/13,.,30,2.4 主要技术数据及选用原则1,型号：,2020/9/13,.,31,2.4 主要技术数据及选用原则2,接触器选用原则： 额定电压：主触点的工作电压 应等于负载的额定电压 额定电流：主触点的工作电流 电磁线圈的额定电压：为控制回路电压 触点数目：2对，3对，4对，6对 额定操作频率：交流600次/h，直流1200次/h,2020/9/13,.,32,3

10、.1.1继电器,用途： 用于控制与保护电路或作信号转换用。当输入量变化到某一定值时，继电器动作，其触点接通或断开交、直流小容量的控制回路。,2020/9/13,.,33,3.1.2继电器分类,按动作原理： 电磁式，感应式，电动式，电子式，热元件 按用途： 控制继电器，保护继电器 按输入信号： 电压，电流，时间，速度,2020/9/13,.,34,3.2.1电磁式继电器结构,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 结构：电磁系统、触点系统和释放弹簧,2020/9/13,.,35,3.2.2电磁式继电器特性,继电特性： 定义： K=X1/X2 其中： X1：释放值 X2：吸合值 K

11、： 返回系数,2020/9/13,.,36,3.2.2电磁式继电器特性举例1,例1：,2020/9/13,.,37,3.2.2电磁式继电器特性举例2,例1：,2020/9/13,.,38,3.2.2电磁式继电器特性举例3,例1：,2020/9/13,.,39,3.2.3电压继电器,电压继电器反映的是电压信号，常用的有欠（零）压继电器，过电压继电器。,2020/9/13,.,40,3.2.3电流继电器,电流继电器反映的是电流信号，常用的有欠电流继电器，过电流继电器。,2020/9/13,.,41,3.3.1干簧继电器,可以反映电压、电流、功率以及电流极性等信号。 结构：,2020/9/13,.,

12、42,3.3.2干簧继电器特点,吸合功率小 灵敏度高 寿命长，动作快 体积小，结构简单 过载能力低 触点易抖动,2020/9/13,.,43,3.4.1小型继电器,用于电子线路，计算机接口等，通常作为信号指示用。 特点： 结构小巧，采用封闭式 功耗低，动作响应快 分类：交流、直流电压型 直流电流型,2020/9/13,.,44,3.4.1小型继电器举例,图例：,2020/9/13,.,45,3.5.1热继电器,利用电流的热效应进行工作的电器，广泛用于对电动机的长期过载保护。 常与接触器配对使用 图例与画法：,2020/9/13,.,46,3.5.2结构与工作原理,主要有热元件，双金属片和触点组

13、成； 有自复位和手动复位功能。,2020/9/13,.,47,3.5.3断相保护热继电器,两相结构的热继电器的缺点： 定子三角型接法带来的问题： 带断相保护的结构：,2020/9/13,.,48,3.6.1时间继电器,线圈从得到输入信号(通电或断电)开始。经过一定的延时后触点才闭合或断开的继电器，称为时间继电器。时间继电器的延时方式有两种： 通电延时，断电延时 分类：按工作机理分 电磁式，空气阻尼式，半导体式等 图例,2020/9/13,.,49,3.6.1时间继电器的延时方式,通电延时： 线圈通电，触点延时动作 断电延时： 线圈失电，触点延时动作 如右图：,断电延时 常开触点延时断开,通电延

14、时 常开触点延时闭合,2020/9/13,.,50,3.6.1时间继电器的画法,时间继电器的画法：,2020/9/13,.,51,3.6.2直流电磁式时间继电器,工作原理：其铁心上配置一个阻尼铜套，在继电器通电、断电时该铜套内将感生涡流，阻碍穿过铜套内的磁通变化，从而对磁通起阻尼作用。当继电器断电时，这种阻尼作用较大。,特点：1）断电延时用； 2）延时打开常开触点， 延时闭合常闭触点； 3）延时时间较短，5s左右， 精度不高；,2020/9/13,.,52,3.6.3空气阻尼式时间继电器,工作原理： 利用空气阻尼作用而达到延时，其时间的长短通过调节进气孔气隙大小来决定。 特点： 延时范围大：0

15、.4180s; 通电延时，断电延时; 防尘效果差，精度不高。,2020/9/13,.,53,3.6.4半导体式时间继电器,工作原理： 利用RC电路电容器充电来实现延时，通过调节电位器来改变延时的长短。 特点： 延时范围大：0.2300s; 体积小，精度高; 触点容量大，可靠性好。,2020/9/13,.,54,3.7.1速度继电器工作原理,工作原理： 速度继电器由定子，转子，触点构成。待测物体转动时，带动其转子转动，从而在定子上产生转矩；定子在转矩的作用下使触点闭合或断开。,2020/9/13,.,55,3.7.2速度继电器画法,2020/9/13,.,56,4.1熔断器作用,熔断器是一种简单

16、而有效的保护电器。在电路中主要起短路保护作用。,2020/9/13,.,57,4.2熔断器结构,熔断器主要由熔体和安装熔体的绝缘管(绝缘座)组成。 使用时，熔体串接于被保护的电路中，当电路发生短路故障时，熔体被瞬时熔断而分断电路，起到保护作用。,2020/9/13,.,58,4.3.1熔断器特性1,安秒特性： 它表示熔断时间t与通过熔体的电流I的关系;熔断器的安秒特性为反时限特性，即短路电流值越大，熔断器时间越短。,最小熔断电流,2020/9/13,.,59,4.3.1熔断器特性2,极限分断能力：通常是指在额定电压及一定的功率因数(或时间常数)下切断短路电流的极限能力，常用极限断开电流值(周期分量的有效值）来表示。 熔断器的极限分断能力必须大于线路中可能出现的最大短路电流。,2020/9/13,.,60,4.4熔断器分类,插入式熔断器 螺旋式熔断器 无填料密闭管式