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单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第一章,继电器接触器控制系统基础,MECHANICAL ELECTRICAL,AND MECHANICAL,在PLC出现之前，继电器控制在工业控制领域里占主导地位，它的优点是简单易懂、价格低、使用方便等，但缺点也很明显，通用性和灵活性差。随着电子技术、自动控制技术及计算机技术的迅速发展，计算机控制系统已得到了广泛的应用，可编程控制器已成为实现工业电气换控制系统的主要装置。可编程控制器（Programmable Logic Controller）将继电器控制系统的优点和计算机功能完善、灵活、通用性好的优点结合起来，将继电接触器硬件接线逻辑变为计算机的存储逻辑来编程。因此在PLC的逻辑控制中，很多编程思想和基本概念都都来源于继电器控制系统。另外在PLC在电气控制中仍需要通过输入设备输入信息，并通过电器执行元件执行控制命令。本章简单介绍基本的常用低压电器和继电器线路的常用基本环节。,背景,1.1,常用低压电器,电动机拖动生产机械运行，就需要一套控制装置，即各类电器，用以实现各种工艺要求。电器就是控制电的器具，即凡是用来分、合电路，能够实现对电路或非电路对象切换、控制、保护、检测、变换和调节目的的元件称为电器。,电器按其工作电压等级可分为高压电器和低压电器。低压电器通常指工作于交流频率50Hz或60Hz，交流电压1200V及其以下或直流电压1500V及其以下电路中的电器；高压电器是指工作于交流电压1200V及以上或直流电压1500V及以上电路中的电器。,SUBTITLE,低压电器分类,SUBTITLE,类别,用途,举例,按用途分类,控制电器,用于控制各种电路和控制系统,接触器、继电器、按钮等,配电电器,用于电能的传送和分配,刀开关、熔断器、断路器等,执行电器,用于完成某种动作或传送功能,电磁铁、电磁离合器等,其他电器,变频调速器、可编程控制器、软起动器等,按电气传动控制系统常用低压电器分类,刀开关,用于不频繁手动通断交直流电路,开启式负荷开关、组合开关等,熔断器,用于短路或严重过载保护,插入式、螺旋式、有（无）填料式等,断路器,用于手动或自动通断电路，短路、严重过载或欠电压保护,万能框架式、装置式、模数化、智能化等,接触器,用于频繁自动通断交直流电路,交（直）流接触器、真空接触器等,继电器,用于自动控制和保护电力拖动装置,电磁式、电子式、双金属片式、特种继电器等,主令电器,用于向控制系统发号施令,按钮、行程及接近开关、主令控制器等,安装附件,插头插座、接线端子、行线槽等,低压隔离电器,1.刀开关,刀开关是一种结构简单，应用十分广泛的手动电器，主要供无负载通断电路用，即在不分断负载电流或分断时各极两触点间不会出现明显极间电压的条件下接通或分断电路用。有时也可用来通断较小工作电流，作为照明设备或小容量电动机作不频繁操作的电源开关用。根据工作条件和用途的不同。,2.低压断路器,断路器俗称自动空气开关，是低压配电网络和电力拖动系统中的主要电器开关之一，它集控制功能和多种保护功能于一身，当电路中发生短路、欠电压、过载等非正常现象时，能自动切断电路，也可用在不频繁操作的低压配电线路或开关柜（箱）中作为电源开关使用。断路器的优点：操作安全，安装简单方便，工作可靠，分断能力较高，具有多种保护功至，动作值可调，动作后不需要更换元件，因此应用十分广泛。,刀开关的结构 刀开关的结构形式也不同（如开启式刀开关、开启式负荷开关、封闭式负荷开关、组合开关等），但工作原理基本相似。刀开关按极数可分为单极、双极、三极和四极刀开关；按切换功能可分为单投和双投刀开关；按灭弧罩可分有、无灭弧罩；按操纵方式分为中央手柄式和带杠杆机构操纵式等。下面仅介绍开启式的刀开关,。,开启式刀开关由手柄、动触刀、静插座、铰链支座、绝缘底板和灭弧罩等组成，一般在额定电压交流380V、直流440V，额定电流1500A的配电设,备中作电源隔离用，依靠手动实现动触刀插入插座与脱离插座的控制。刀开关的图形符合文字符号如上图所示，刀开关的结构如下图所示。,SUBITLE,断路器由动触点、静触点、灭弧室、热脱扣器、过电流脱扣器、欠电压脱扣器、手动脱操作装置及外壳等部分组成，其外形及结构如图所示。,图中2为断路器的三对主触点，串联在被保护的三主电路中。当按下接通按钮时，主电路中三对主触点2由锁链3钩住搭钩4，克服弹簧l拉力使触点保持在闭合状态。搭钩4可以绕轴5转动。,当线路正常工作时，过电流脱扣器6的线圈所产生的吸力不能将它的衔铁8吸合。,如果线路发生短路和产生很大过电流，过电流脱扣器的吸力增加，将衔铁8吸合，并撞击杠杆7，把搭钩4顶上去，切断动触点与静触点接通的线路。,如果线路上的电压下降或失去电压，欠电压脱扣器11的吸力减小或失去吸力，衔铁10被弹簧9拉开，撞击杠杆7，把搭钩4顶上去，切断动触点与静触点接通的线路。,SUBITLE,如果线路发生过载时，过载电流流过发热元 件 13使双金属片12受热弯曲，撞击杠杆7，把搭 钩4顶上去，切断动触点与静触点接通的线路。下图是低压断路器外形和符号。,低压断路器的主要技术参数及选用原则,1)额定电压。指长时间运行时能够承受的工作电压，低压断路器的额定电压应大于被保护,2)额定电流。指长时间运行时的允许持续电流。低压断路器的额定电流应大于被保护电的总电流。,3)分断能力。它是指在规定条件下能够接通和分断的负载短路时的电流值。低压断路器极限分断能力应大于电路中最大短路电流的有效值。,SUBTITLE,熔断器,熔断器在电路中主要起短路保护作用。熔断器的熔体串接于被保护的电路中，在电路发短路或过载时，熔断器以其自身产生的热量使熔体熔断，从而自动切断电路，实现短路保护过载保护。熔断器具有结构简单、体积小、重量轻、使用维护方便、价格低廉、分断能力较以及限流能力良好等优点，因此在电路中得到了广泛应用。,必须注意，熔断器对过载反应是很不灵敏的，例如，当电气设备发生轻度过载时，熔断将持续很长时间才熔断，有时甚至不熔断。因此，除在照明电路中外，熔断器一般不宜用作载保护，主要用作短路保护。,SUBTITLE,熔断器的结构,熔断器主要由熔断器感座、熔断体（熔体）组成,。,SUBTITLE,熔体额定电流选用原则,(1)对电流较为平稳的负载（如照明、信号、热电电路等），熔体额定电流应大于或等于它的额定电流。,(2)对于起动电流较大的电路（如电动机），熔体额定电流的选取原则上应适当增大。单台电动机：熔体额定电流=(1.52.5)电动机额定电流。,多台电动机：熔体额定电流=(1.52.5)功率最大的电动机额定电流+其余电动机定电流之和。,SUBTITLE,接触器,接触器是利用电磁吸力的作用来自动接通或断开大电流电路的电器。具有控制容量大、过载能力强、寿命长、设备简单经济等特点，是电力拖利动控制线路中使用最广泛的电器元件之一。,接触器可以频繁地接通或分断大电流交直流电路，并可实现远距离控制。其主要控制对象是电动机，也可用于电热设备、电焊机以及电容器组等其他负载的控制，它还具有低电压释放保护功能。接触器可分为交流接触器和直流接触器两种，本节仅介绍交流接触器。,SUBTITLE,交流接触器结构和工作原理,接触器的主要组成部分为电磁系统和触点系统。电磁系统是感测部分，由铁芯、衔铁和吸引线圈构成。触点系统分为主触点和辅助触点两部分，的主触点用于通断主电路，工作时，需经常接通和分断额定电流或更大的电流，所以常有电弧产生，为一般情况下都装有灭弧装置。只有额定电流很小的接触器可以不设灭弧装置。辅助触点用于控制电路，起电气联锁作用，故又称联锁触点，一般有常开触点、常闭触点各两组。辅助常开、常闭触点一般用来实现电路自锁或提供指示灯控制开关。交流接触器的结构和符号如图所示。,SUBTITLE,交流接触器的工作原理，线圈得电以后，产生的磁场将铁心磁化，吸引衔铁，克服反作用弹簧的弹力，使它向着静铁心运动，拖动触点系统运动，使得动合触点闭合，动断触点断开。一旦电源电压消失或者显著降低，以致电磁线圈没有励磁或励磁不足，衔铁就会因电磁吸力消失或过小而在反作用弹簧的弹力作用下释放，使得动触点与静触点脱离，触点恢复线圈未通电时的状态。,交流接触器的主要参数和选用原则,1)额定电压。指主触点额定工作电压，该电压应等于负载的额定电压。一只接触器规定几个额定电压，同时列出相应的额定电流或控制功率。通常，最大工作电压即为额定电压常用的额定电压值为220V、380V及660V等。,2)额定电流。接触器触点在额定工作条件下的电流值。额定电流一般应大于所分断路中的负载最大电流的总和。电动机作为负载时，应以其起动电流（为电动机额定工作流的57倍）来计算。380V三相电动机控制电路中，额定工作电流可近似等于功率电路中电流的两倍。常用额定电流等级为5A、10A、20A、40A、.60A、100A、150A、250A、400 及600A。,3)通断能力。可分为最大接通电流和最大分断电流。最大接通电流是指触点闭合时不会造成触点熔焊的最大电流值；最大分断电流是指触点断开时能可靠灭弧的最大电流。一般通断能力是额定电流的510倍。当然，这一数值与开断电路的电压等级有关，电压越高，通断力越小。,4)动作值。可分为吸合电压和释放电压。吸合电压是指接触器吸合前，缓慢增加吸合线圈两端的电压，接触器可以吸合时的最小电压。释放电压是指接触器吸合后，缓慢降低吸合线圈的电压，接触器释放时的最大电压。一般规定，吸合电压不低于线圈额定电压的85%，释放电压不高于线圈额定电压的70%。,5)吸引线圈额定电压。接触器正常工作时，吸引线圈上所加的电压值。一般该电压数值以及线圈的匝数、线径等数据均标于线包上，而不是标于接触器外壳铭牌上。,继电器,中间继电器,中间继电器是用来转换控制信号的中间元件，将一个输入信号变换成一个或多个输出信号，其输入信号为线圈的通电或断电，输出信号为触点的动作。,热继电器,热继电器器是利用电流的热效应来推动动作机构使触点系统闭合或分断的保护电器。其用途是作为电动机的过载、断相、三相电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的,。,SUBTITLE,中间继电器由吸引线圈、静铁心、衔铁、触点系统、反作用弹簧和复位弹簧等组成。它的触点较多，一般有8对，可组成4对动合、4对动断；6对动合、2对动断或8对动合三种形式，多用于交流控制电路。中间继电器的动作原理与接触器完全相同，只是中间继电器的触点对数较多，且没主、辅之分，各对触点允许通过的电流大小相同，其额定电流多为5A，对于额定电流不超过5A的电动机也可以用中间继电器代替接触器使用。中间继电器的符号如下图所示。,SUBTITLE,在选择中间继电器时，要保证线圈的电压或电流满足电路的要求，触点的数量与额定电预定电流满足被控制电路的要求，电源也应满足控制电路的要求。,中间继电器有两种用途：,（1）当电压或电流继电器的触点容量不够时，可借助中间继电器来控制，用中间继电器丸行元件；,（2）当其他继电器触点数量不够时，可利用中间继电器来切换复杂电路。,热继电器的外形及结构如图1-8所示，它由热元件、触点系统、动作机构、复位机构和电流整定装置等几部分组成。1)热元件共有三片，是热继电器的主要部分，是由双金属片及围绕在双金属片外面的电阻丝组成的。双金属片是由两种热膨胀系数不同的金属片复合而成的，如铁镍铬合金和铁镍合金。电阻丝一般用康铜、镍铬合金等材料做成，使用时，将电阻丝直接串联在异步电霉机的电路中。2)动作机构是利用杠杆传递及弹簧跳跃式机构完成触点动作的。触点多为单断点弹簧跳跃式动作，一般为一个触点动断、一个触点动合。3)复位机构有手动和自动两种形式，可根据使用要求自行选择调整。4)电流整定装置是通过旋钮和偏心轮来调节整定电流值的。,当电动机过载时，过载电流通过串联在定子电路中的电阻丝元件使其发热，双金属片受热膨胀，因右侧金属的膨胀系数较大，所以双金属片向左弯曲，通过导板推动温度补偿片，使推杆绕轴转动，又推动动触点，使动断触点断开该动断
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