基本工业电气系统

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1、,基本工业电气系统,孙立坤(机电一体化专业实训楼216),绪 论,课程概述 学习课程的要求,课程的主要内容： （1）电器元件的识别（第1章） （2）电气系统图的读识（第1、2章） （3）基本控制环节的原理分析与应用 （第2、3章） （4）简单继电接触控制系统的设计应用 （第2、4章）,第一篇 电气控制技术,时间继电器,熔断器,热继电器,接触器,刀开关,低压断路器,第一篇 电气控制技术,第1章 常用低压电器元件,一、基本概念 、电器 、低压电器(定义3) 、低压电器的分类(3),二、各种常用低压电器介绍,功能,元件符号,工作原理,使用与参数,第一篇 电气控制技术,二、各种常用低压电器介绍,（一）

2、低压配电电器 、功能 、常用的元件（） 、元件符号 、工作原理,元件符号,低压断路器,熔断器,刀开关,刀开关：用于配电设备作隔离电源用，有时也用于小容量不频繁起动停止的电动机直接起动控制用。,闸刀开关,封闭式负荷开关,（入线在上，出线在下）,闸刀开关,封闭式负荷开关,正确,错误,错误,返回,低压断路器：又称自动空气断路器或称自动空气开关。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,低压断路器（自动空气开关）内部结构,主触点接线,低压断路器的工作原理,低压断路器的主要技术参数,额定电压 断路器长期工作时的允许电压。 额定电流 脱扣器允许长期通过的电流。如果电路中通过的电流

3、大于额定电流一定数量时，脱扣器动作，断开主触点。 壳架等级额定电流 壳架中能安装的最大脱扣器的额定电流。 通断能力 能够接通和分断短路电流的能力。 保护特性 断路器动作时间与动作电流的函数曲线。,返回,熔断器：一种用于过载与短路保护的电器。熔断器是线路中人为设置的“薄弱环节”，要求它能承受额定电流，而当短路发生的瞬间，则要求其充分显示出薄弱性来，首先熔断，从而保护电器设备的安全。,按结构分有：半封闭瓷插式、螺旋式、无填料封闭管式和有填料封闭管式熔断器。,瓷插式熔断器,螺旋式熔断器,有填料封闭管式熔断器,熔断器的分类：,螺旋式熔断器结构示意图 1-瓷帽 2-金属螺管 3-指示器 4-熔管 5-瓷

4、套 6-下接线端 7-上接线端 8-瓷座,RL6、RL7螺旋式 熔 断器结构示意图：,熔断器的主要技术参数,额定电压 熔断器长期工作时能够正常工作的电压。 额定电流 熔断器长期工作时允许通过的最大电流。熔断器一般是起保护作用的，负载正常工作时，电流是基本不变的，熔断器的熔体要根据负载的额定电流进行选择，只有选择合适的熔体，才能起到保护电路的作用。 极限分断能力 熔断器在规定的额定电压下能够分断的最大电流值。它取决于熔断器的灭弧能力，与熔体的额定电流无关。,返回,第一篇 电气控制技术,二、各种常用低压电器介绍,（二）低压控制电器 、功能(P7) 、常用的元件（接触器、热继电器、中间继电器、时间继

5、电器、速度继电器） 、元件符号 、工作原理,电磁式低压电器,电磁式结构基本工作原理,结构: 电磁机构、触头系统、灭弧,工作原理：当线圈得电时，铁芯线圈产生电磁吸力，将铁芯吸合，带动触头运动；当线圈断电时，吸力消失，依靠弹簧作用力，带动触头运动，控制电路通断。,电磁机构：线圈、铁心、衔铁组成。,触头的接触形式：,c-面接触,a-点接触,b-线接触,（4）高温游离,（1）强电场放射,（2）撞击电离,（3）热电子发射,电弧的产生,灭弧方法,（1）拉长电弧，从而降低电场强度；,（2）用电磁力使电弧在冷却介质中运动，降低弧柱周围的温度；,（3）将电弧挤入绝缘壁组成的窄缝中以冷却电弧；,（4）将电弧分成许

6、多串联的短弧，增加维持电弧所需的临极电压降,（电动力吹弧）,（磁吹灭弧）,（栅片灭弧）,（窄缝灭弧）,、接触器的结构及工作原理,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,一、接触器,2、接触器的符号,3、接触器的主要技术参数,接触器的主要技术参数有极数和电流种类，额定工作电压、额定工作电流（或额定控制功率），额定通断能力，线圈额定电压，允许操作频率，机械寿命和电寿命，接触器线圈的起动功率和吸持功率，使用类别等。,常用的交流接触器有CJ20、CJX2、CJ12和CJ10、CJ0等系列，直流接触器有CZ18、CZ21、C

7、Z22和CZ10、CZ2等系列。,4、常用典型交流接触器简介,空气电磁式交流接触器,典型产品有：CJ20、CJ21、CJ26、CJ35、CJ40、NC、B、LC1-D、3TB、STF系列交流接触器等。,CJ20系列型号含义：,B系列型号含义：,切换电容器接触器,真空交流接触器,专用于低压无功补偿设备中投入或切除并联电容器组，以调整用电系统的功率因素。,常用产品有：CJ16、CJ19、CJ41、CJX2A、LC1-D、6C系列等。,以真空为灭弧介质，其主触头密封在真空开关管内。适用于条件恶劣的危险环境中。,常用的真空交流接触器有：CKJ和EVS系列,直流接触器,应用于直流电力线路中，供远距离接通

8、与分断电路及直流电动机的频繁起动、停止、反转或反接制动控制，以及CD系列电磁操作机构合闸线圈或频繁接通和断开电磁铁、电磁阀、离合器和电磁线圈等。,常用直流接触器有：CZ18、CZ21、CZ22和CZ0系列等。,CZ18系列接触器型号含义：,5、接触器的选用,1接触器极数和电流种类的确定,2根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器。,3根据负载功率和操作情况来确定接触器主触头的电流等级。,6接触器触头数和种类应满足主电路和控制电路的要求。,4根据接触器主触头接通与分断主电路电压等级来决定接触器的额定电压。,5接触器吸引线圈的额定电压应由所接控制电路电压确定。,返回,二、热继电器,

9、热继电器是电流通过发热元件加热使双金属片弯曲，推动执行机构动作的电器。主要用来保护电动机或其它负载免于过载以及作为三相电动机的断相保护,1、电气控制对热继电器性能的要求,热继电器保护特性与电动机过载特性的配合 -电动机的过载特性 2-热继电器的保护特性,应具有合理可靠的保护特性,具有一定的温度补偿,具有手动复位与自动复位功能,热继电器动作电流可以方便地调节,2、双金属片热继电器的结构及工作原理,双金属片式热继电器结构原理图 1-主双金属片 2-电阻丝 3-导板 4-补偿双金属片 5-螺钉 6-推杆 7-静触头 8-动触头 9-复位按钮 10-调节凸轮 11-弹簧,具有断相保护的热继电器,电动机

10、三角形联结时U相断线时的电流分析,差动式断相保护机构及工作原理 a) 通电前 b) 三相正常电流 c) 三相均匀过载 d) W相断路 1-上导板 2-下导板 3-杠杆 4-顶头 5-补偿双金属片 6-主双金属片,3、热继电器的符号,4、热继电器典型产品及主要技术参数,常用的热继电器有：JR20、JRS1、JR36、JR21、3UA5、3UA6、LR1-D、T系列等,JR20系列型号含义:,5、热继电器的选用,1）热继电器有三种安装方式，应按实际安装情况选择其安装型式。,2）原则上热继电器的额定电流应按电动机的额定电流选择。,3）在不频繁起动的场合，要保证热继电器在电动机起动过程中不产生误动作。

11、,4）对于三角形接法电动机，应选用带断相保护装置的热继电器,5）当电动机工作于重复短时工作制时，要注意确定热继电器的允许操作频率。,三、中间继电器,中间继电器实质上是一种电磁继电器，它的触点数量较多，容量较大，起到中间扩展（触点数量和容量）作用。,2、中间继电器的符号,3、常用典型电磁式继电器简介,直流电磁式通用继电器 常用的有JT3、JT9、JT10、 JT18等系列,电磁式中间继电器 常用的有JZ7、JDZ2、JZ14 等系列,3电磁式交、直流电流继电器 常用的有JL3、JL14、 JL15等系列,4继电器返回系数的调节,5、电磁式继电器的选用,1使用类别的选用,2额定工作电流与额定工作电

12、压的选用,3工作制的选用,四、时间继电器,继电器输入信号输入后，经一定的延时，才有输出信号的继电器称为时间继电器。 对于电磁式时间继电器，当电磁线圈通电或断电后，经一段时间，延时触都头状态才发生变化，即延时触头才动作。,分类：空气式、电动式、晶体管式及直流电磁式,延时方式：通电延时和断电延时两种。,a-通电延时型 b-断电延时型 1-线圈 2-铁心 3-衔铁 4-反力弹簧 5-推板 6-活塞杆 7-塔形弹簧 8-弱弹簧 9-橡皮膜 10-空气室壁 11-调节螺钉 12-进气孔 13-活塞 14、16-微动开关 15-杠杆,1、时间继电器的结构及工作原理,2、时间继电器的符号,五、速度继电器,速

13、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。,1、速度继电器的结构和工作原理,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,转轴与电动机的轴相连接，而定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子（永久磁铁）随之转动，在空间产生旋转磁场，切割定子绕组，而在其中感应出电流。此电流又在旋转的转子磁场作用下产生转矩，使定子随转子转动方向而旋转，和定子装在一起的摆锤推动动触头动作，使常闭触点断开，常开触点闭合。当电动机转速低于某一值时

14、，定子产生的转矩减小，动触头复位。 一般速度继电器的动作转速为120r/min，触头的复位转速在100r/min以下，转速在30003600r/min以下能可靠工作。,速度继电器的工作原理,2、速度继电器的符号,交流电机,熔断器,交流接触器,热继电器,空气开关,二、各种常用低压电器介绍,（三）低压主令电器 、功能（P24） 、常用的元件（控制按钮、万能转换开关、组合开关、行程开关、接近开关 ） 、元件符号 、工作原理,一、控制按钮,控制按钮是一种接通或分断小电流电路的主令电器，其结构简单应用广泛。触头允许通过的电流较小一般不超过5A，主要用在低压控制电路中手动发出控制信号。,1-按钮 2-复位

15、弹簧 3-常闭静触头 4-动触头 5-常开静触头,控制按钮由按钮帽，复位弹簧，桥式动、静触头和外壳等组成。一般为复合式即同时具有常开、常闭触头。按下时常闭触头先断开，然后常干)f触头闭合。去掉外力后在复恢弹簧的作用下，常开触头断开，常闭秒久头复位,1、控制按钮的结构和原理,2、控制按钮的符号,二、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,2、滚轮旋转式行程开关,3、微动开关,行程开关的符号,三、接近开关,应用于限位，检测，计数，测速，液面控制，自动保护等，可连接计算机，可编

16、程序控制器等作传感头,、接近开关的结构框图,、接近开关的电路结构,、接近开关的符号,3、接近开关特点与分类,常用的接近开关有电涡流式（俗称电感接近开关，以下仅以电感接近开关称呼之）、电容式、磁性干簧开关、霍尔式、光电式、微波式 、超声波式等。,接近开关与被测物不接触、不会产生机械磨损和疲劳损伤、工作寿命长、响应快、无触点、无火花、无噪声、防潮、防尘、防爆性能较好、输出信号负载能力强、体积小、安装、调整方便； 缺点是 触点容量较小、输出短路时易烧毁。,1.动作（检测）距离: 动作距离是指检测体按一定方式移动时，从基准位置（接近开关的感应表面）到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距离。额定动作距离是指接近开关动作距离的标称值。 2.设定距离：指接近开关在实际工作中的整定距离，一般为额定动作距离的0.8倍。被测物与接近开关之间的安装距离一般等于额定动作距离，以保证工作可靠。安装后还须通过调试，然后紧固。 3.复位距离：接近