《《电气控制与PLC应用技术》黄永红（电子课件）第一章 常用低压电器（201709）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《电气控制与PLC应用技术》黄永红（电子课件）第一章 常用低压电器（201709）（149页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2017年9月,配套教材：电气控制与PLC应用技术 机械工业出版社，2011第1版,电气控制与PLC应用技术,第一章 常用低压电器,1.1 低压电器的定义、分类 1.2 电磁式电器的组成与工作原理 1.3 接触器 1.4 继电器 1.5 主令电器 1.6 信号电器 1.7 开关电器 1.8 熔断器 1.9 电磁执行器件,第一章 常用低压电器,低压电器,结构,工作原理,用途,选用和使用原则,表示方法,学习内容：,各种低压电器包括接触器、低压断路器、继电器、各种主令电器、熔断器等。,1.1 低压电器的定义、分类,1.什么是电器,电器是一种能根据外界的信号（机械力、电动力和其它物理量），自动或手动接
2、通和断开电路，从而断续或连续地改变电路参数或状态，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测和调节用的电气元件或设备。,常用低压电器,2.电器的分类,电器的种类,按使用 场合分,按有无 触点分,按电器 组合分,按使用 系统分,按电压 等级分,按工作 职能分,其他场合（如航空、航天）用电器,农用电器,特殊工矿用电器,混合式电器,无触点电器,有触点电器,成套电器与自动化装配,单个电器,自动化通讯系统用电器,电力系统用电器,电力拖动自动控制系统用电器,高压电器,低压电器,其他电器,自动操作电器,手动操作电器,2.电器的分类,2.电器的分类,高压电器,低压电器,工作在交流额定电压1200V、直流额定
3、电压1500V及以下的电路中的电器产品,1.1 低压电器的定义、分类,1.组成,电磁机构 触点系统 灭弧系统,组成,铁芯,衔铁,电磁 线圈,复位弹簧,触点,（1）电磁机构 （检测部分）,线圈 铁芯 衔铁,组成,1.2 电磁式电器的组成与工作原理,线圈通电：磁通电磁吸力衔铁吸下 触点动作 线圈断电：失去电磁吸力衔铁被拉回原位触点复位,2.电磁机构的工作原理,电磁机构将 电能转换成为机械能,1.2 电磁式电器的组成与工作原理,气隙与漏磁通,气隙与漏磁通,3. 电磁线圈和电磁机构,电磁线圈的作用：将电能转换为磁场能量。 电磁线圈的分类： 按线圈在电路中的连接方式分：串联线圈 并联线圈 按通入电磁线圈
4、的电流种类分：直流线圈、 交流线圈 直流线圈：线圈中通入的是直流电。由直流线圈组成的电磁机构叫直流电磁机构。也叫直流电磁铁。 交流线圈：线圈中通入的是交流电。由交流线圈组成的电磁机构叫交流电磁机构。也叫交流电磁铁。,1）直流电磁机构和交流电磁机构的结构特点 直流电磁机构：铁心和衔铁用整块钢或铁做成，线圈直接绕在铁心上，绕成高而瘦的形状。 交流电磁机构：铁心和衔铁用硅钢片叠成，线圈绕在骨架上，绕成短而厚的矮胖型。 2）串联线圈和并联线圈的结构特点 串联线圈：线圈的导线粗，匝数少，阻抗小。 并联线圈：并联线圈的导线细、匝数多、阻抗大。,3. 电磁线圈和电磁机构,4. 电磁机构吸力特性与反力特性的配
5、合,(1)电磁机构的吸力特性 电磁机构的吸力特性的定义：电磁机构的电磁吸力与工作气隙之间的关系曲线称为电磁机构的吸力特性。 电磁吸力： 式中 B: 气隙中的磁感应强度T（特斯拉） S：磁极截面积m2（米2） F：电磁吸力N（牛顿）,直流电磁机构的吸力特性,交流电磁机构 的吸力特性,当截面积S一定时，电磁吸力F与磁感应强度的平方成正比。 又因为磁感应强度 所以，,因为 ，式中IN为常数，所以 ，因L= 2，所以，直流电磁机构的电磁吸力,直流电磁机构的吸力特性（恒磁势）,结论：直流电磁机构的电磁吸力，在衔铁闭合前后变化很大。线圈中的电流在衔铁闭合前后不变，为一常数。,交流电磁机构的吸力特性（恒磁通
6、）,因为， 所以， 因此电磁吸力F与无关，为一常数。,结论:交流电磁机构的电磁吸力在衔铁闭合前后几乎不变。交流线圈中的电流在衔铁闭合前后变化很大。,1直流电磁铁吸力特性 2交流电磁铁吸力特性 3反力特性,在衔铁吸合过程中，其吸力特性必须始终处于反力特性上方，即吸力要大于反力； 反之衔铁释放时，吸力特性必须位于反力特性下方，即反力要大于吸力（此时的吸力是由剩磁产生的）。 在吸合过程中还须注意吸力特性位于反力特性上方不能太高，否则会影响到电磁机构寿命。,吸力特性与反力特性的配合,反力特性：是指反作用力Fr与气隙的关系曲线(由释放弹簧和触点弹簧构成）。,1.为什么在可靠性要求高或操作频繁的场合，一般
7、不采用交流电磁机构？,交流电磁线圈的电流I与气隙 成正比。一般E型交流电磁机构，线圈通电而衔铁尚未动作时， 最大，其电流可达到吸合后额定电流的1015倍。如果衔铁卡住不能吸合或者频繁动作，交流线圈很可能烧毁，所以，在可靠性要求高或操作频繁的场合，一般不采用交流电磁机构。,思考题,1.交流电磁机构的可靠性高还是直流电磁结构的可靠性高？ 2.线圈电压为220V的交流接触器，误接入220V直流电源上；或线圈电压为220V直流接触器，误接入220V交流电源上，会产生什么后果 ？为什么？ 3.带有交流电磁铁的电器如果衔铁吸合不好（或出现卡阻）会产生什么问题？为什么？ 4.把一台50Hz 380V的交流电
8、磁铁接在50Hz 220V的电源上，会发现什么问题?怎样来解决?,课后思考题,5.单相交流电磁机构短路环的作用,短路环的作用：消除振动和噪音， 保证电磁机构可靠的工作。,1. 为什么单相交流电磁机构要加短路环？三相的要加吗？ 2. 把一台50Hz 380V的交流电磁铁接在50Hz 220V的电源上，会发现什么问题?怎样来解决?,思考题,2.解：要使电磁铁机构工作正常，就要使在220V电源下所产生的磁通与磁铁在380V电压下所产生的磁通值相等，从而保证它们吸力相同。即,将 ， 代入上式，则得：,上式说明，如果电磁铁所加电压减小的同时，也减少励磁线圈的匝数，就能保持电磁吸力不变。,思考题解答,作用
9、：触点是电器的执行机构，它在衔铁的带动下起接通和分断电路的作用。 组成：动触点、静触点。,控制电路,6. 触点系统,触点的结构形式 触点的接触形式：点接触、面接触、线接触,桥式触点 指形触点,桥式触点,指形触点,6. 触点系统,点接触是由两个半球或一个半球与一个平面形触点构成。这种结构容易提高单位面积的压力，减小接触电阻。由于接触区域是一个点或面积很小的面，允许通过电流很小，所以它常用于电流较小的电器中，如继电器的触点和接触器的辅助触点。,线接触由两个圆柱面形的触点构成，又称为指形触点。它的接触区域是一条直线或一条窄面，允许通过的电流较大，常用于中等容量接触器的主触点。由于这种接触形式在通断过
10、程中是滑动接触，如图接通时，接触点由ABC变化；断开时，接触点则由CBA变化。这样可以自动清除触点表面的氧化膜，同时，长期工作的位置不是在易烧灼的A点而在C点从而更好地保证触点的良好接触。,面接触是两个平面形触点相接触，由于接触区域有一定的面积，可以通过很大的电流，同时这种触头一般在接触表面上镶有合金，以减小触头的接触电阻，以提高触头的抗熔焊、抗磨损能力，常用于大容量的接触器中，做主触点用。,6. 触点系统,触点的分类,按触点的职能： 主触点 辅助触点 按触点运动的情况： 动触点 静触点 按触点的状态： 常开触点（动合触点） 常闭触点（动断触点）,触点动作：触点先断后合,6. 触点系统,触点的
11、状态 “常开”和“常闭”是指电器在没有通电和没有外力作用时的触点状态.,1,2,4,6. 触点系统,常闭 触点,常开 触点,电弧：电弧是一种气体放电现象。 气体放电：气体中有大量的带电质点作定向运动。 电弧产生的原因：高电场发射、撞击电离、热电子发射、热游离。 电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流。 电弧的危害：烧损触点表面，降低电器的使用寿命,同时延长了电路的分断时间。,7.灭弧系统,电弧,如何熄灭电弧：根据上述电弧产生的物理过程可知，欲使电弧熄灭，应设法降低电弧温度和电场强度，以加强消电离作用。当电离速度低于消电离速度，则电弧熄灭。 灭弧装置用途：用于熄灭触头分断负载
12、电流时产生的电弧。 灭弧原理：迅速拉长电弧；冷却和去游离法。根据上述灭弧原则，常用的灭弧装置有如下几种。 1）电动力灭弧 2）灭弧栅灭弧 3）磁吹式灭弧 4）灭弧罩,灭弧措施,双断点也就是桥式结构的触点，当触点分断时，在左右两个弧隙中产生两个彼此串联的电弧，在电动力F的作用下，向两侧方向运动，使电弧受到拉长，在拉长过程中电弧受到空气迅速冷却而很快熄灭。 应用 一般交流电器中。,桥式触点灭弧示意图,电动力灭弧,灭弧栅由多个镀铜薄钢片组成，彼此之间互相绝缘，片间距离为23 mm，这些金属片称为栅片，安放在触点上方的灭弧罩(图中未画出)内。一旦产生电弧，电弧周围产生磁场，导磁的钢片将电弧吸入栅片，电
13、弧被栅片分割成许多串联的短电弧，而栅片就是这些短电弧的电极。栅片的作用在于：栅片具有冷却作用，能导出电弧的热量；由于电弧被分割成许多段，而每一栅片又相当于一个电极，那么也就要有许多个阳极压降和阴极压降，从而使每段电弧上的电压都达不到燃弧电压，有利于电弧的熄灭。尤其对于交流而言，交流电压过零时，电弧自然熄灭，电弧要重燃，两栅片间必须要有150250V电弧压降，所以电弧熄灭后很难重燃。 这是一种很常用的交流灭弧装置。,灭弧栅灭弧,磁吹式灭弧示意图 1吹弧线圈 2绝缘套 3铁心 4引弧角 5导磁夹板 6灭弧罩7动触头 8静触头,磁吹式灭弧,借助电弧与弧隙磁场相互作用而产生的电磁力实现灭弧的装置，称为
14、磁吹式灭弧装置。如图1.2.15所示。在触点电路中串人一个具有铁心的吹弧线圈3，它产生的磁通通过导磁夹片4引向触点周围，其方向如图中“X符号所示。电弧产生后，其磁通方向如图中“X”和“.”符号所示。产生的电弧可看成是一个载流导体，电流方向由静触点流向动触点。这时，根据左手定则可确定出电弧在磁场中所受电磁力F的方向是向上的：由于电弧向上运动，它一方面被拉长，另一方面又被冷却，促使电弧很快熄灭。熄弧角除了有引导电弧运动的作用外，还能把电弧从触点处引开，从而起到保护触点的作用。 由于磁吹线圈串接于主电路中，所以作用于电弧的磁场力随电弧电流的大小而改变，电弧电流越大，灭弧能力越强。而且磁吹力的方向与电
15、流方向无关。所以，磁吹灭弧装置适用于交、直流控制电器中。,灭弧罩的作用： 第一点：用于降低电弧温度； 第二点：隔离各项电弧，防止因 电弧而发生相间短路。,灭弧罩灭弧,定义：是用于频繁的接通或分断交直流主电路及大容量控制电路的自动控制电器。 除了自动切换功能外，还有远距离操作功能和欠（失）压保护功能。 1.交、直流主电路 电动机 电热设备 电焊机 电容器组 2.大容量控制电路,1.3 接触器（Contactor ）,1.组成和工作原理,与电磁式电器相同 电磁机构 触点系统 灭弧系统,组 成,1.3 接触器,功能：自动切换 失压、欠压保护,接触器的触点,主触点： 用于主电路 三对常开触点 辅助触点
16、： 用于控制电路,1.3 接触器,1.组成和工作原理,按流过接触器主触点电流性质：,交流接触器 用于交流电路中 直流接触器 用于直流电路中,1.3 接触器,触头系统：主触点、辅助触点 常开触点（动合触点） 常闭触点（动断触点） 电磁机构：铁心、衔铁，吸引线圈和反作用弹簧 灭弧装置：灭弧罩、灭弧栅灭弧、桥式触点灭弧 用途：远距离地频繁地通断交流电路或控制交流电动机的频繁起停。,结构,2.交流接触器,用途：远距离地通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。 结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。,3.直流接触器,额定电流,4. 接触器的主要技术参数,接触器铭牌上的额定电压是指主触头的额定电压。,接触器铭牌上的额定电流是指主触头的额定电流。,接触器
