常用低压电气元件介绍讲述资料

,RS Tech,01,02,03,04,电路元件,气路元件,接线规范,结束,目 录,/,低压元器件,低压电器元件介绍,一、低压电器的概述,二、主令开关,三、断路器,四、继电器,五、交流接触器,六、热继电器,七、熔断器,八、开关电源,九、指示灯,电器基础知识,电器控制系统都是由用电设备、控制电器和保护电器组成的。用来控制用电设备工作状态的电器称为控制电器。用来保护电源和用电设备的电器称为保护电器。在低压供电系统中使用的电器称为低压电器。,低压电器是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电路对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。控制电器按其工作电压的高低，以交流,1200V,、直流,1500V,为界，可划分为高压控制电器和低压控制电器两大类。,一、低压电器概述,、,电器的分类,电器的用途广泛、职能多样，因而品种规格繁多，构造及工作原理各异。有各种的分类方法。,一、按总做电压高低分：,1,、高压电器,额定电压,3,及以上的电器；,2,、低压电器,交、直流电压,1200V,及以下的电器。,低压电器按它在电气线路中的地位和作用可分为低压配电电器和低压控制电器两大类。低压配电电器主要有刀开关、转换开关、熔断器和自动开关等；低压控制电器主要有接触器、继电器、主令电器和电磁铁等。,二、按执行功能分：,1,、有触点电器,有可分离的动触点和静触点，利用触点的接触和分离来实现电路的通段；,2,、无触点电器,没有触点，主要利用晶闸管的开关效应，即导通或截止来实现电路的通段。,、常用术语,1,、闭合时间：开关电器从闭合操作开始瞬间到所有极的触点都接通瞬间为止的时间间隔。,2,、断开时间：开关电器从断开操作开始瞬间到所有极的触点都分开瞬间为止的时间间隔。,3,、通断时间：从电流在开关电器一个极瞬间起到所有极的电弧最终熄灭瞬间为止的时间间隔。,4,、分断能力：电器在规定的条件下，能在给定的电压下分断的预期分断电流值。,5,、接通能力：开关电器在规定的条件下，能在给定的电压下接通的预期接通电流值。,6,、通断时间：开关电器在规定的条件下，能在给定的电压下分断的预期电流值,。,二、主令电器,作用：发送控制命令或信号的电器；,分类：控制按钮开关、转换开关、安全光栅、行程开关、接近开关、光电开关、磁性开关,1,、控制按钮,按钮是手动控制电器的一种，用来发出信号来接通或断开控制电路。,图,1,：控制按钮示意图,图,1,是按钮的结构示意图和图文符号,图,(a),中,1,、,2,是常闭,(,动断,),触点，,3,、,4,是常开,(,动合,),触点，,5,是复位弹簧，,6,是按钮帽。图,(b),为图文符号。,图,2,：按钮实例图片示例,按钮颜色要求：,(1),、“停止”和“急停”按钮常用红色；,(2),、“启动”按钮的颜色常使用绿色；,(3),、“启动”和“停止”交替动作，按钮一般使用黑色、白色或者灰色；,(4),、“点动”按钮的颜色常使用黑色；,(5),、“复位”按钮的颜色常使用黄色或蓝色；,2,、转换开关（组合开关）,功能：常用在机床的控制电路中，作为电源的引入开关或是自我控制小容量点动机的直接起动、反转、调速和停止的控制开关等。,类型：组合开关有单极、双极和多极之分；,结构：它由动触片、静触片、转轴、手柄、凸轮、绝缘杆等部件组成。当转动手柄时，每层的动触片随转轴一起转动，使动触片分别和静触片保持接通和分断。为了使组合开关在分断电流时迅速熄弧，在开关的转轴上装有弹簧，能使开关快速闭合和断开。,转换开关图形符号和文字符号：,3,、行程开关,行程开关又称限位开关，用于机械设备运动部件的位置检测，是利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制指令，以控制其运动方向或行程的主令电器。,行程开关从结构上可分为操作机构、触头系统和外壳三部分。图,2.2,为行程开关的外形及结构图，图中的单轮和径向传动杆式行程开关可自动复位，而双轮行程开关则不能自动复位。行程开关结构如图,(b),所示，当移动物体碰撞推杆或滚轮时，通过内部传动机构使微动开关触头动作，即常开、常闭触点状态发生改变，从而实现对电路的控制作用。,图,2.2,：行程开关及结构示意图,(a),外形；,(b),结构；,图,2.4,：行程开关的图形和文字符号,(a),常开触点；,(b),常闭触点；,4,、接近开关,接近开关又称无触点行程开关，它是一种非接触型的检测装置。,作用：可以代替行程开关完成传动装置的位移控制和限位保护，还广泛用于检测零件尺寸，测速和快速自动计数以及加工程序的自动衔接等。,它能在一定的距离（几毫米到几十毫米）内检测有无物体靠近，当物体与其接近到设定的距离时，就可以发出“动作”信号,。,特点：工作可靠、寿命长、功耗低、重复定位精度高、灵敏度高、频率响应快以及适应恶劣的工作环境等。,分类：按工作原理分为高频振荡型、电容型、永久磁铁型、霍尔效应型。,接近开关外形图片：,输出状态：,常开,/,常闭型接近开关,当无检测物体时，对常开型接近开关而言，由于接近开关内部的输出三极管截止，所接的负载不工作（失电）；当检测到物体时，内部的输出三极管导通，负载得电工作。,对常闭型接近开关而言，当未检测到物体是，三极管反而处于导通状态，负载得电工作；反之则失电。,常用的输出形式有：,NPN,型二线，,NPN,型三线，,NPN,型四线，,PNP,型二线，,PNP,型三线，,PNP,型四线，,DC,二线，,AC,二线等具体用法可以参照其说明书和其接线电路图。,接近开关的接线方法举例：以,NPN,、常开型为例来说明接线方法；,OUT,端与,GND,端的压降,Uces,约为,0.3V,，流过,KA,的电流,IkA=(Vcc-0.3)/RkA,。若,IKA,大于,KA,的额定吸合电流，则,KA,能够可靠吸合。,图,2.5,：接近开关接线示意图；,5,、光电开关,U,型光电开关，槽型对射式观点开关，是一款红外线感应光电产品，由红外线发射管和红外线接收管组合而成。,U,型 光电开关示意图：,图,2.5,：光电开关工作示意图；,U,型光电的工作原理：,发射器和接收器于一体的光电传感器，其发射器和接收器分别位于,U,型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过,U,型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关信号。槽式光电开关比较安全可靠，适合检测高速变化，分辨透明与半透明物体，并且可以调节灵敏度。,图,2.6,：光电开关接线图,6,、安全光栅,光电安全装置通过发射红外线，产生保护,光幕,，当光幕被遮挡时，装置发出遮光信号，控制具有潜在危险的机械设备停止工作，避免发生安全事故。安装光电安全保护装置，可以有效地避免安全事故的发生，避免操作工人及第三方的危险，减少事故综合成本，有利于公司自身、操作工人及社会,接线方法见电路图纸,P24,。,7,、磁性开关,磁性开关的工作原理,磁性开关是用来检测气缸活塞位置的：即检测活塞的运动行程的。它可分为有接点型和无接点型两种。,当随气缸移动的磁环靠近感应开关时，感应开关的两根磁簧片被磁化而使触点闭合，产生电信号；当磁环离开磁性开关后，舌簧片失磁，触点断开，电信号消失。这样可以检测到气缸的活塞位置从而控制相应的电磁阀动作。,无接点式感应开关从结构和原理上与有接点式感应开关都有本质的区别，它是通过对内部晶体管的控制，来发出控制信号。当磁环靠近感应开关时，晶体管导通，产生电信号；当磁环离开磁性开关后，晶体管关断，电信号消失。最大感应点如左图。,无接点电晶体型,NPN,、,PNP,型,无接点,NPN,型,无接点,PNP,型,只能用于直流电源，多为三线式；,NPN,和,PNP,在继电器回路使用时应注意接线的差异；,配合,PLC,使用时应注意正确地选型。,三、断路器,1,、断路器,(Circuit Breaker),又称空气开关或自动开关。在功能上，对电路进行过载、短路、欠电压保护，用于不频繁分、合电路。典型的低压短路器结构原理。它主要由触头系统、灭弧装置、保护系统和操作机构组成。,图,3.1,：塑壳式低压断路器,图,3.2,：万能式低压断路器结构图,2,、,断路器工作原理,：主触头,2,为常开触头，用于接通和分断主电路，串联在三相回路中，右图所示为主触头处于闭合位置，此时，传动杆,3,由锁扣,4,钩住，分断弹簧,1,被拉伸，过电流脱扣器,5,串联于主电路，在主电路电流为正常值时，过电流脱扣器的衔铁出去打开位置，当主电路电流超过规定值时衔铁被吸合，顶杆向上将锁扣顶开分断弹簧,1,使主触头断开。,图,3.3,：低压短路器的工作原理图,1,分段弹簧；,2,主触头；,3,传动杆；,4,锁扣；,5,过电流脱扣器；,6,欠电压脱扣器；,7,分励脱扣器；,欠电压脱扣器,6,并联于主电路，在主电路电压正常时，其衔铁吸合，,当电路电压低于规定值时，其衔铁释放，顶杆也将锁扣,4,顶开，使主电路,断开。,分励脱扣器,7,由控制电源供电，它可以根据操作人员的命令或其他信,号使线圈通电，衔铁吸合，顶杆向上将锁扣,4,顶开，使主触头断开。,3,、低压断路器型号及其含义,图,3.4,：低压断路器型号及其含义,四、继电器,中间继电器图片实例,图,4.1,：中间继电器,中间继电器的结构和工作原理,中间继电器就是个继电器，它的原理和交流接触器一样，都是由,固定铁芯、动铁芯、弹簧、动触点、静触点、线圈、接线端子和外壳,组成。线圈通电，动铁芯在电磁力作用下动作吸合，带动动触点动作,，使常闭触点分开，常开触点闭合；线圈断电，动铁芯在弹簧的作用,下带动动触点复位,中间继电器文字符号：,KA,（,K,）；,中间继电器图形符号：,图,4.2,：继电器图形符号；,中间继电器的用途：,(1),、代替小型接触器，中间继电器的触点具有一定的带负荷能力，当负载容量比较小时，可以用来替代小型接触器使用，比如电动卷闸门和一些小家电的控制。,(2),、增加接点数量，这是中间继电器最常见的用法，例如，在电路控制系统中一个接触器的接点需要控制多个接触器或其他元件时而是在线路中增加一个中间继电器。,(3),、增加接点容量，我们知道，中间继电器的接点容量虽然不是很大，但也具有一定的带负载能力，同时其驱动所需要的电流又很小，因此可以用中间继电器来扩大接点容量。比如一般不能直接用感应开关、三极管的输出去控制负载比较大的电器元件。而是在控制线路中使用中间继电器，通过中间继电器来控制其他负载，达到扩大控制容量的目的。,(4),、转换接点类型，在工业控制线路中，常常会出现这样的情况，,控制要求需要使用接触器的常闭接点才能达到控制目的，但是接触器本身所带的常闭接点已经用完，无法完成控制任务。这时可以将一个中间继电器与原来的接触器线圈并联，用中间继电器的常闭接点去控制相应的元件，转换一下接点类型，达到所需要的控制目的。,固态继电器,固态继电器是一种具有类似电磁式继电器功能，输入回路与输出回路隔离，无机械运动机构的继电器，由于是无触点结构，因此称为固态继电器。由半导体器件或电子电路功能块与电磁式继电器组成的继电器称为混合式固态继电器。固态继电器与电磁式相比有明显的优点。,固态继电器的优点：,1,、无运动零件，因此动作速度快，接触可靠，抗震动、冲击性能好，无动作噪声。,2,、无燃弧触点，对其他电路干扰小，没有因火花而引起爆炸的危险。,3,、输入功率小，灵敏度高。,4,、容易做成多功能继电器。,5,、使用寿命长。,五、交流接触器,1,、交流接触器图片,图,5.1,：交流接触器图实例,图,5.2,接触器工作原理图；,3,、交流接触器文字符号：,KM,4,、交流接触器图形符号：,图,5.3,交流接触器图形符号,接触器主触头,-,用于主电路（流过的电流大，需加灭弧装置）,接触器辅助触头,-,用于控制电路（流过的电流小，无需加灭弧装置）,接触器线圈,-,连接于控制电路,六、热继电器,1,、热继电器图例,图,6.1,：热继电器图例,2,、热继电器工作原理,发热元件接入电机主回路，若长时间过载，双金属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。起到过载保护的作用。,3,、热继电器结构由双金属片、热元件、动作机构、触头系统、整定调整装置和手动复位装置组成。示意图如图,6.2.,图,6.2,热继电器结构,图,6.3,热继电器符号,4,、热继电器图形符号，其中图,(a),是热元件，串联在主回路当中，图（,b,）是常闭触点，串联于控制回路中。,七、熔断器,熔断器是一种在短路或严重过载时利用熔化作用而切断电路的保护电器，它主要由熔体和熔断管组成。其中熔体既是敏感元件又是执行元件。由易熔金属制成，熔断管用瓷、玻璃或硬制纤维制成。,熔断器种类：常见有，插入式、螺旋式、封闭管式和自复 式。,熔断器文字符号：,FU,熔断器图形符号：,熔断器图片,八、开关电源,开关电源图片,图,8.1,：开关电源图片,开关电源工作原理,1,、定义：开关电源就是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等），通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现,DC/AC,、,DC/DC,电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。,开关电源组成：大致由输入电路、变换器、控制电路、输出电路四个主体组成,如果细致划分，它包括：输入滤波、输入整流、开关电路、采样、基准电源、比较放大、震荡器、,V/F,转换、基极驱动、输出整流、输出滤波电路等。实际的开关电源还要有保护电路、功率因素校正电路、同步整流驱动电路及其它一些辅助电路等。,开关电源图形符号,：,九、指示灯,指示灯图片,图,9.1,：指示灯图片,指示灯作用：红绿指示灯的作用有三,一是指示电气设备的运行与停止状态；二是监视控制电路的电源是否正常；三是利用红灯监视跳闸回路是否正常，用绿灯监视合闸回路是否正常。,气路常用元件介绍,一、调压阀、油路器,二、电磁阀,三、真空发生器,四、真空压力表,一、空气过滤减压阀,减压阀工作原理：,顺时针旋转调节螺丝，调节弹簧受力并向下压膜片，于此相连的阀芯和底盘向下移动，这时阀芯底盘上方形成通路，气源压力通过出口输出。当出口压力上升到设定压力大小时，通过出口压力感应孔传达到膜片底部，和弹簧压力保持平衡，并维持设定压力。当出口压力大于设定压力，通过出口压力感应孔传达到膜片底部，膜片和底盘间的孔开启，出口压力通过这个孔传达到弹簧室内并向大气排出，维持设定压力。,使用方法,1,、向空气过滤减压阀供气之前将调节螺拴逆时针方向充分旋转到弹簧不受力为止。,2,、在压力表接口或排出二次压力的端口安装压力表。,3,、把出口端口和压力表端口用堵塞堵住后供给一次压力。,4,、观看设置在出口端的压力表,把调节螺拴按顺时针方向慢慢旋转,这时二次压力开始上升。,5,、当二次压力上升到所需压力时旋转锁定螺母直到调节螺拴不能旋转为止。,二、电磁阀,单线圈电磁阀,双线圈电磁阀,电磁阀的工作原理,电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。,电磁阀分类,国内外的电磁阀从原理上分为三大类（即：直动式、分步直动式、先导式），而从阀瓣结构和材料上的不同与原理上的区别又分为六个分支小类（直动膜片结构、分步重片结构、先导膜式结构、直动活塞结构、分步直动活塞结构、先导活塞结构,),，按照气路数分为,2,位,2,通，,2,位,3,通，,2,位,4,通，,2,位,5,通。电磁阀分为单电控和双电控，指的是电磁线圈的个数，单线圈的称为单电控，双线圈的称为双电控，,2,位,2,通，,2,位,3,通一般时是单电控（单线圈），,2,位,4,通，,2,位,5,通可以是单电控（单线圈），也可以是双电控（双线圈）。,A-,电磁阀进气口,B,、,C-,电磁阀出气口,D,、,E-,电磁阀排气口,F-,电磁阀阀体,G,电磁阀线圈,H-,电磁阀阀芯,I-,气缸前进气口,J-,气缸后进气口,在电气上来说，两位三通电磁阀一般为单电控,(,即单线圈,),，两位五通电磁阀一般为双电控,(,即双线圈,),。线圈电压等级一般采用,DC24V,、,AC220V,等。两位三通电磁阀分为常闭型和常开型两种，常闭型指线圈没通电时气路是断的，常开型指线圈没通电时气路是通的。常闭型两位三通电磁阀动作原理：给线圈通电，气路接通，线圈一旦断电，气路就会断开，这相当于“点动”。常开型两位三通单电控电磁阀动作原理：给线圈通电，气路断开，线圈一旦断电，气路就会接通，这也是“点动”。,两位五通双电控电磁阀动作原理：给正动作线圈通电，则正动作气路接通,(,正动作出气孔有气,),，即使给正动作线圈断电后正动作气路仍然是接通的，将会一直维持到给反动作线圈通电为止。给反动作线圈通电，则反动作气路接通,(,反动作出气孔有气,),，即使给反动作线圈断电后反动作气路仍然是接通的，将会一直维持到给正动作线圈通电为止。这相当于“自锁”。基于两位五通双电控电磁阀的这种特性，在设计机电控制回路或编制,PLC,程序的时候，可以让电磁阀线圈动作,12,秒就可以了，这样可以保护电磁阀线圈不容易损坏。,三、真空发生器,真空发生器介绍：,真空发生器就是利用正压气源产生负压的一种新型、高效、清洁、经济、小型的真空元器件，这使得在有压缩空气的地方，或在一个气动系统中同时需要正负压的地方获得负压变得十分容易和方便。空发生器广泛应用在工业自动化中机械、电子、包装、印刷、塑料及机器人等领域,.,真空发生器的传统用途是吸盘配合，进行各种物料的吸附、搬运、尤其适合于吸附易碎、柔软、薄的非铁、非金属材料或球型物体、在这类应用中，一个共同特点是所需的抽气量小，真空度要求不高且为间歇工作。,上图所示为真空发生器的工作原理图，它由喷嘴、接收室、混合室和扩散室组成。压缩空气通过收缩的喷射后，从喷嘴内喷射出来的一束流体的流动称为射流。射流能卷吸周围的静止流体和它一起向前流动，这称为射流的卷吸作用。而自由射流在接收室内的流动，将限制了射流与外界的接触，但从喷嘴流出的主射流还是要卷吸一部分周围的流体向前运动，于是在射流的周围形成一个低压区，接收室内的流体便被吸进来，与主射流混合后，经接收室另一端流出。这种利用一束高速流体将另一束流体（静止或低速流）吸进来，想互混合后一超流出的现象称为引射现象。若在喷嘴两端的压差达到一定值时，气流达声速或亚声速流动，于是在喷嘴出口处，即接收室内可获得一定的负压。,真空发生器工作原理：,四、真空压力表,电子元件的吸附确认,确认基准压力,气体泄漏测试,真空压力表的用途：,真空压力表的接线图：,电气接线规范,组装前首先看明图纸及技术要求,检查产品型号、元器件型号、规格、数量等与图纸是否相符,检查元器件有无损坏,必须按图安装,(,如果有图）,元器件组装顺序应从板前视，由左至右，由上至下。,1,、元器件安装,组装产品应符合以下条件：,操作方便。元器件在操作时，不应受到空间的防碍，不应有触及带电体的可 能。,维修容易。能够较方便地更换元器件及维修连线。,各种电气元件和装置的电气间隙、爬电距离应符合,4.4,条的规定。,保证一、二次线的安装距离,。,组装所用紧固件及金属零部件均应有防护层，对螺钉过孔、边缘及表面的毛刺、尖锋应打磨平整后再涂敷导电膏。,对于螺栓的紧固应选择适当的工具，不得破坏紧固件的防护层，并注意相应的扭距。,主回路上面的元器件，一般电抗器，变压器需要接地，断路器不需要接地，下图中为电抗器接地。,对于发热元件,(,例如管形电阻、散热片等,),的安装应考虑其散热情况，安装距离应符合元件规定。额定功率为,75W,及以上的管形电阻器应横装，不得垂直地面竖向安装。下图为错误接法,所有电器元件及附件，均应固定安装在支架或底板上，不得悬吊在电器及连线 上。,接线面每个元件的附近有标牌，标注应与图纸相符。除元件本身附有供填写的 标志牌外，标志牌不得固定在元件本体上。,a),端子的标识,标号应完整、清晰、牢固。标号粘贴位置应明确、醒目,b),双重的标识,安装于面板、门板上的元件、其标号应粘贴于面板及门板背面元件下方，如下方无位置时可贴于左方，但粘贴位置尽可能一致，,c),门上的器件,2.1,基本要求：,按图施工、连线正确。,二次线的连接（包括螺栓连接、插接、焊接等）均应牢固可靠，线束应横平 竖直，配置坚牢，层次分明，整齐美观。同一合同的相同元件走线方式应一致。,2,二次回路布线,二次线截面积要求：,单股导线 不小于,1.5mm2,多股导线 不小于,1.0mm2,弱电回路 不小于,0.5mm2,电流回路 不小于,2.5mm2,保护接地线 不小于,2.5mm2,所有连接导线中间不应有接头,每个电器元件的接点最多允许接,2,根线。,每个端子的接线点一般不宜接二根导线，特殊情况时如果必须接两根导线，则连接必须可靠。,二次线应远离飞弧元件，并不得防碍电器的操作。,电流表与分流器的连线之间不得经过端子，其线长不得超过,3,米。,电流表与电流互感器之间的连线必须经过试验端子。,END,人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,有许多书籍还能培养我们的道德情操，,给我们巨大的精神力量，,鼓舞我们前进,。,