电气控制与PLC实训教程 教学课件 ppt 作者 阮友德 1_ 第一章(G)

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1、电气控制与PLC实训教程 第1章 常用的低压电器 概述概述 1.11.1 电磁式低压电器的结构和工作原理电磁式低压电器的结构和工作原理 1.21.2 配 电 电 器配 电 电 器 1.31.3 控 制 电 器控 制 电 器 1.41.4 继电器继电器 1. 51. 5 无触点电器无触点电器 1.61.6 电动机电动机 1.71.7 1.1 概述 电器：电器：electrical equipmentelectrical equipment用来作为电气装置一部分或与电气 装置有关的仪器、器件、附器、配件等;电能的生产、输送、 分配与应用起着控制、调节、检测和保护的作用。 根据外界的信号和要求，自

2、动或手动接通或断开电路，断续 或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电路对象的切换 、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。 电气: Electrical:电气: Electrical: 电的, 有关电的 ,电气：各种电技 术总称，范围比电器广，主要针对技术范畴;以电能、电气 设备和电气技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环 境的一门科学 电器的范围要狭隘一些,而电气更为宽泛,与电有关的一切相关事物都可用 电气表述,而电器一般是指保证用电设备与电网接通或关断的开关器件.这 与我们平时所说的电器有一定差异! ?低压电器的分类 ?1按用途分 ?低压电器按它在电路中所处的地位和 作用可分为低压

3、控制电器和低压配电电器 两大类。 1)低压配电电器1)低压配电电器 用于低压供电系统。电路出现故障（过载、短路、欠压 、失压、断相、漏电等）起保护作用，断开故障电路。（ 动动稳定性、热稳定性） 例如：低压断路器、熔断器、刀开关和转换开关等。 低压电器：用于交流1200V、直流1500V以下电路的器件 高压电器：用于交流1200V、直流1500V以上电路的电器 2)低压控制电器2)低压控制电器 用于电力传动控制系统。能分断过载电流，但不能分断 短路电流。（通断能力、操作频率、电气和机械寿命等 ） 例如：接触器、继电器、控制器及主令电器等。 ?2按动作方式分按动作方式分 ?低压电器按它的动作方式可

4、分为自动 切换电器和非自动切换电器(手动电器)。 ?1）手动电器）手动电器：刀开关、按钮、转换开关 ?2）自动电器）自动电器：低压断路器、接触器、继电器 ?3按执行机理分按执行机理分 ?低压电器按它有无触点可分为有触点电器和无触点 电器两大类。 4.按工作原理4.按工作原理 1）电磁式电器：1）电磁式电器：电磁机构控制电器动作 2）非电量控制电器2）非电量控制电器：非电磁式控制电器动作 ?低压电器的主要技术数据 ?1）额定电流 ?2）额定电压 ?3) 操作频率及通电持续率 ?4) 机械寿命和电气寿命 ?选择低压电器的注意事项 ?在选择时首先考虑安全原则，其次是经济 性，另外，在选择低压电器时还

5、应注意以下几 点。 ?（1）了解电器的正常工作条件如温度、湿度、海拔高度、振 动、防御有害气体能力。 ?（2）了解电器的主要技术性能如用途、种类、通断能力、使 用寿命。 ?（3）明确控制对象及使用环境 ?（4）明确相关的技术数据如额定电压、额定功率、操作特 性、启动电流及工作制度。 ?低压电器的型号表示法 ?国产常用低压电器的全型号组成形式如下： 特殊环境条件派生代号，用字母表示 辅助规格代号，用字母表示 派生代号，用一个字母表示 基本规格代号，用字母表示 特殊派生代号，用一个字母表示 设计代号，用数字表示 类组代号，最多三个字母 1.2 电磁式低压电器的结构和 工作原理 1.2 电磁式低压电

6、器的结构和 工作原理 ?电磁机构 ?1组成 ?电磁式电器由感测和执行两部分组成。 ?感测部分（电磁机构）：接受外界输入的信 号，使执行部分动作，实现控制的目的。 ?执行部分：触点系统。 ? 电磁机构的结构形式电磁机构的结构形式 电磁机构组成：电磁机构组成：线圈、铁心(亦称静铁心)和衔铁(亦称动 铁心) 1）E形电磁铁1）E形电磁铁：多用于交流电磁系统。 2）螺管式电磁铁：2）螺管式电磁铁：多用作索引电磁机构和自动开关的操作电磁机 构，少数过电流继电器也采用。 3）拍合式电磁铁：3）拍合式电磁铁：用于直流继电器和直流接触器，也用于交流继 电器。 2）电压线圈：并联在电路 特点： 2）电压线圈：并

7、联在电路 特点：细铜线绕制，匝数多，阻抗大，电流小，常用绝缘 较好的电线绕制。 线圈分类：电流线圈电流线圈、电压线圈 1）电流线圈：串接在主电路， 特点： 电压线圈 1）电流线圈：串接在主电路， 特点：扁铜条带或粗铜线绕制，匝数少,内阻小。 短路环 1）单相交流电磁机构存在的问题 短路环 1）单相交流电磁机构存在的问题 磁通是交变：衔铁产生强烈的振动和噪音，易使电器结构 松散、寿命降低，同时使触头接触不良，易于熔焊与烧毁。 2）短路环的作用2）短路环的作用 短路环：磁通分相的作用，使合成后的吸力在任一时刻都 大于反力，消除振动和噪声。 1 2 短路环的示意图： （a）最终拉开位置（b） 刚接触

8、位置（c） 最终闭合位置 触点系统 触点（执行元件）作用： 触点系统 触点（执行元件）作用：分断和接通电路的作用。 触点接触形式：触点接触形式：点接触、线接触和面接触。 点接触：小电流的触点 线接触：中等容量的触点 面接触：大容量的触点 电接触（接触电阻） 动、静触点完全接触并有工作电流通过，触点的接触过程： ?电弧的产生 ?当触点分开的瞬间，两触头间距极小，电场强度极 大，在高热及强电场作用下，金属内部的自由电子从阴极 表面溢出，奔向阳极，这些自由电子在电场中运动时撞击 中性气体分子，使之激励和游离，产生正离子和电子，这 些电子在强电场的作用下继续向阳极移动，同时撞击其他 中性分子，因此，在

9、触头间缝中产生了大量的带电离子， 使气体导电形成帜热的电子流即为电弧。 电弧的产生和灭弧装置 1 电弧的产生条件及危害 1）电弧的产生 电弧的产生和灭弧装置 1 电弧的产生条件及危害 1）电弧的产生 触点由闭合到断开时，当电压超过1020V和电流超过80100mA ，在拉开的两个触点之间将出现强烈的火花，实质是气体放点的 现象，通常称之为“电弧”。 2）电弧的危害2）电弧的危害 a烧灼触点，降低电器的寿命和电器工作的可靠性。 b使触点的分断时间延长，严重的会产生事故。 ?2 电弧的分类 ?电弧分直流电弧和交流电弧，交流电弧有自然过零 点，故其电弧较易熄灭。 ?3 灭弧的方法 ?1）机械灭弧：通

10、过机械将电弧迅速拉长，用于 开关电路。 ?2）磁吹灭弧：在一个与触头串联的磁吹线圈产 生的磁力作用下，电弧被拉长且被吹入由固体介 质构成的灭弧罩内，电弧被冷却熄灭。 ?3）窄缝灭弧：在电弧形成的磁场、电场力的作 用下，将电弧拉长进入灭弧罩的窄缝中，使其分 成数段并迅速熄灭，如下图所示，该方式主要用 于交流接触器中。 ?4）栅片灭弧：当触头分开时，产生的电弧在电场力 的作用下被推入一组金属栅片而被分成数段，彼此 绝缘的金属片相当电极，因而就有许多阴阳极压 降，对交流电弧来说，在电弧过零时使电弧无法维 持而熄灭，如下图所示，交流电器常用栅片灭弧。 窄缝灭弧室的断面窄缝灭弧室的断面窄缝灭弧室的断面窄

11、缝灭弧室的断面金属栅片灭弧示意图金属栅片灭弧示意图金属栅片灭弧示意图金属栅片灭弧示意图 灭弧栅实物图 1.3 配 电 电 器 ?1刀开关及负荷开关 ?刀开关只用于手动控制容量较小、起动不频繁的电 动机，可分为瓷底开启式负荷开关和封闭式负荷开关。 ?负荷开关可以接通和切断额定电流和环流，有简单的 灭弧装置，用于不频繁启动的场合。 作用：作用：1）不频繁地手动接通 / 断开交、直流电路； 2）作隔离开关用 结构：结构：操作手柄、触刀、静插座和底板 正确安装：正确安装：1）合闸时手柄应向上； 2）电源进线接在刀开关上端，负载接在下端。 刀开关的选用刀开关的选用 1）额定电压应等于或大于电路的额定电压

12、。 2）额定电流应等于或稍大于电路工作电流。 注意：注意：若用刀开关来控制电动机，则必须考虑电动机的起 动电流比较大，应选用比额定电流大一级的刀开关。 图形和文字符号：图形和文字符号： 刀开关实物图 负荷开关实物图 ?刀开关实物图 刀开关实物图 ?2 低压断路器 ?低压断路器（又称为自动开关）可用 来分配电能、不频繁地起动电动机、对供 电线路及电动机等进行保护，当它们发生 严重的过载或短路及欠压等故障时能自动 切断电路。 低压短路器的结构 1触点 2锁键 3搭钩 4转轴 5杠杆 6弹簧 7衔铁 8欠电压脱扣器 9加热电阻丝 10热脱扣器双金属片 11衔铁 12过电流脱扣器 13弹簧 作用：作用

13、：刀开关、熔断器、热继电器及欠压继电器的组合。 注意：注意：低压断路器允许切断短路电流，但允许操作的次数 较低 。 低压断路器的结构和基本工作原理 1）结构： 低压断路器的结构和基本工作原理 1）结构：触点（用于通断主电路）、灭弧装置（灭弧栅片）、 脱扣器、操作机构 2）工作原理）工作原理 a正常状态通/断电路：由操作机构手动、电动（分励脱扣器 ）合/分闸。 b保护功能： 短路（过流）保护短路（过流）保护 过电流脱扣器（12） 短路电流过流脱扣器线圈12的衔铁吸合自由脱扣机 构3上移触点动作 失压（欠压）保护失压（欠压）保护 失压脱扣器（8） 失压失压脱扣器F F反 8的衔铁释放自由脱扣机构3

14、 上移触点动作 脱扣器脱扣器 分励脱扣器：用于远距离分闸的脱扣器（分闸时线圈有电， 而分闸后线圈应断电）。 失压脱扣器过流脱扣器过载脱扣器 并非每种类型的断路器均具有上述四种脱扣器，根据断路器 使用场合而定。 主要技术参数 额定电压 主要技术参数 额定电压：断路器长期工作的允许电压，通常，等于或大于 电路的额定电压。 额定电流额定电流指断路器在电路中长期工作时的允许持续电流。 通断能力通断能力断路器在规定的电压、频率以及规定的线路参数( 交流电路为功率因数，直流电路为时间常数)下，所能接通和分 断的短路电流值。 分断时间分断时间指切断故障电流所需的时间，包括固有断开时间 和燃孤时间。 图形和文

15、字符号图形和文字符号 ?3)低压断路器分类：低压断路器分类： ?低压断路器按用途分有配电（照明）、限 流、灭磁、漏电保护等几种；按动作时间 分有一般型和快速型；按结构分有框架式 （万能式DW系列）和塑料外壳式（装置式 DZ系列）。 框架式 ?3漏电保护开关3漏电保护开关 ?漏电保护开关是一种最常用的漏电保 护电器。它既能控制电路的通与断，又能 保证其控制的线路或设备发生漏电或人身 触电时迅速自动掉闸，切断电源，从而保 证线路或设备的正常运行及人身安全。 漏电保护开关实物图 ?4 低压熔断器 ?熔断器由熔体（熔丝或熔片）和安装 熔体的外壳两部分组成，起保护作用的是 熔体，其外形结构和图形符号如图

16、1-11所 示。低压熔断器按形状可分为管式、插入 式、螺旋式和羊角保险等；按结构可分为 半封闭插入式、无填料封闭管式和有填料 封闭管式等。 熔断器外形结构及图形符号熔断器外形结构及图形符号熔断器外形结构及图形符号熔断器外形结构及图形符号 熔断器作用熔断器作用： 在电路中主要起短路保护，由熔体和安装熔体的熔管或熔座等部 分组成。 1）电流保护形式1）电流保护形式：过载延时保护、短路瞬时保护。 过载一般是指l.5倍额定电流以下的过电流; 短路则是指超过几倍额定电流以上的过电流。 2）熔体：2）熔体：既是感测元件又是执行元件，安装在被保护的电路中 熔体是有低熔点的金属材料（铅、锡、铜、银及其合金）丝状、 带壮、片壮。 3）熔管：3）熔管：安装熔体和在熔体熔断时灭弧。 熔断器的分类：熔断器的分类： 1）按发热时间常数(热惯性)：无热惯性、大热惯性、小热惯性无热惯性、大热惯性、小热惯性 2）按熔体形状：丝状、片状、带状丝状、片状、带状； 3）按支架结构：螺旋塞