电气控制技术chap1常用低压电器.ppt

2 2 2主令电器 主令电器是一种专门发布命令 直接或通过电磁式电器间接作用于控制电路的电器 常用来控制电力拖动系统中电动机的起动 停车 调速及制动等 2 2 2 1控制按钮2 2 2 2行程开关2 2 2 3接近开关2 2 2 4万能转换开关 2 2 2 1控制按钮 控制按钮由按钮帽1 复位弹簧2 桥式触头3 4 5和外壳等组成 通常做成复合式 即具有动合触点和动断触点 其结构示意图见下图所示 2 2 2 1控制按钮 控制铵钮的种类很多 指示灯式按钮内可装入信号灯显示信号 紧急式按钮装有蘑菇形钮帽 以便于紧急操作 旋钮式按钮用于扭动旋钮来进行操作 常见按钮的外形如下图所示 2 2 2 1控制按钮 控制按钮的型号含义和电气符号如下图所示 1型号含义 2电气符号 2 2 2 2行程开关 行程开关实物图 行程开关结构图 行程开关又称位置开关或限位开关 它的作用与按钮相同 只是其触点的动作不是靠手动操作 而是利用生产机械某些运动部件上的挡铁碰撞其滚轮使触头动作来实现接通或分断电路的 行程开关的结构分为3个部分 操作机构 触头系统和外壳 行程开关的外形及结构如下图所示 2 2 2 2行程开关 行程开关的型号含义和电气符号如下图所示 型号含义 电气符号 2 2 2 3接近开关 接近式位置开关是一种非接触式的位置开关 简称接近开关 它由感应头 高频振荡器 放大器和外壳组成 当运动部件与接近开关的感应头接近时 就使其输出一个电信号 接近开关包括电感式和电容式两种 电感式接近开关的感应头是一个具有铁氧体磁心的电感线圈 只能用于检测金属体 振荡器在感应头表面产生一个交变磁场 当金属块接近感应头时 金属中产生的涡流吸收了振荡的能量 使振荡减弱以至停振 因而存在振荡和停振两种信号 经整形放大器转换成二进制的开关信号 从而起到 开 关 的控制作用 2 2 2 3接近开关 接近开关外形图 常用的电感式接近开关型号有LJ1 LJ2等系列 电容式接近开关型号有LXJ15 TC等系列产品 接近开关的电气符号 2 2 2 4万能转换开关 万能转换开关是一种多档式 控制多回路的主令电器 一般可作为多种配电装置的远距离控制 也可作为电压表 电流表的换相开关 还可作为小容量电动机的起动 制动 调速及正反向转换的控制 其触头档数多 换接线路多 用途广泛 故有 万能 之称 转换开关实物图如下 2 2 2 4万能转换开关 万能转换开关主要由操作机构 面板 手柄及数个触点座等部件组成 并用螺栓组装成为一个整体 如下图所示 万能转换开关的图形符号及文字符号如下图所示 图中水平方向的数字1 3表示触点编号 垂直方向的数字及文字 左 0 右 表示手柄的操作位置 档位 虚线表示手柄操作的联动线 在不同的操作位置 各对触点的通 断状态的表示方法为 在触点的下方与虚线相交位置有黑色圆点表示在对应操作位置时触点接通 没涂黑色圆点表示在该操作位置不通 2 2 3接触器 2 2 3 1接触器的结构及工作原理2 2 3 2接触器的主要技术参数及型号 接触器主要用于频繁接通或分断交 直流主电路和大容量的控制电路 可远距离操作 配合继电器可以实现定时操作 联锁控制及各种定量控制和失压及欠压保护 2 2 3 1接触器的结构及工作原理 如图所示 交流接触器主要由电磁机构 包括电磁线圈1 铁心2和衔铁3 触头系统 主触头4和辅助触头5 灭弧装置 图中未画出 及其他部分组成 2 2 3 2接触器的主要技术参数及型号 各种接触器的实物图 1 接触器的主要技术参数有 1 额定电压 2 额定电流 3 吸引线圈额定电压 4 通断能力 5 电气寿命和机械寿命 6 额定操作频率 次 h 2 2 3 2接触器的主要技术参数及型号 2 接触器的型号常见接触器有CJ20系列 3TH和CJX1 3TB 系列 其中CJ20系列是较新的产品 而3TH和CJX1 3TB 系列是从德国西门子公司引进制造的新型接触器 接触器的型号含义及电气符号如下所示 2 2 4继电器 2 2 4 1电磁式继电器的结构及工作原理2 2 4 2电流继电器2 2 4 3电压继电器 中间继电器 2 2 4 4时间继电器2 2 4 5热继电器2 2 4 6速度继电器 继电器是根据一定的信号 如电流 电压 时间和速度等物理量 的变化来接通或分断小电流电路和电器的自动控制电器 2 2 4 1电磁式继电器的结构及工作原理 1 结构及工作原理继电器一般也包括检测机构和执行机构 低压控制系统中的控制继电器大多为电磁式结构 由电磁机构和触头系统两个主要部分组成 电磁机构由线圈 铁心 衔铁组成 由于其触点都接在控制电路中电流小 故不装灭弧装置 触点一般为桥式触点 有动合和动断两种形式 另外 为实现继电器动作参数的改变 一般还安装反作用调节螺钉 以改变弹簧松紧和衔铁打开后气隙大小 当通过电流线圈的电流超过某值 电磁吸力大于反作用弹簧力 衔铁吸合并带动绝缘支架动作 使动断触点断开 动合触点闭合 通过调节螺钉来调节反作用力的大小 即调节继电器的动作参数值 2 2 4 1电磁式继电器的结构及工作原理 2 继电特性继电器的主要特性是输入 输出特性 又称继电特性 继电特性曲线如下图所示 当继电器输入量X由零增至X 以前 继电器输出量Y为零 当输入量X增加到X 时 继电器吸合 输出量为Y 若X继续增大 Y保持不变 当X减小到Xr时 继电器释放 输出量由Y 变为零 若X继续减小 Y值均为零 2 2 4 2电流继电器 电流继电器主要用于过载及短路保护 其线圈串联接入主电路 线圈匝数少 导线粗 阻抗小 用来感测主电路的电流 触点接于控制电路 为执行元件 它反映的是电流信号 主要有欠电流继电器和过电流继电器两种 欠电流继电器用于欠电流保护 在电路正常工作时 欠电流继电器的衔铁是吸合的 其动合触点闭合 动断触点断开 只有当电流降低到某一整定值时 衔铁释放 控制电路失电 从而控制接触器及时分断电路 过电流继电器在电路正常工作时不动作 整定范围通常为额定电流的1 1 3 5倍 当被保护线路的电流高于额定值 并达到过电流继电器的整定值时 衔铁吸合 触点机构动作 控制电路失电 从而控制接触器及时分断电路 对电路起过流保护作用 2 2 4 2电流继电器 过电流继电器实物图 欠电流继电器实物图 2 2 4 3电压继电器 电压继电器反映的是电压信号 用于电力拖动系统的电压保护和控制 它的线圈并联在被测电路的两端 感测主电路的电压 故匝数多 导线细 阻抗大 触点接于控制电路 为执行元件 按吸合电压的大小 可分为过电压继电器和欠电压继电器 过电压继电器用于线路的过电压保护 当被保护的电路电压正常时衔铁不动作 当被保护电路的电压高于额定值 达到过电压继电器的整定值时 衔铁吸合 触点机构动作 控制电路失电 控制接触器及时分断被保护电路 欠电压继电器用于电路的欠电压保护 其释放整定值为电路额定电压的0 1 0 6倍 当被保护电路电压正常时衔铁可靠吸合 当被保护电路电压降至欠电压继电器的释放整定值时衔铁释放 触点机构复位 控制接触器及时分断被保护电路 2 2 4 3中间继电器 中间继电器实质上是一种电压继电器 它的特点是触点数目较多 电流容量可增大 起到中间放大 触点数目和电流容量 的作用 型号含义 电气符号 中间继电器实物图 2 2 4 4时间继电器 在自动控制系统中 有时需要继电器得到信号后不立即动作 而是顺延一段时间后再动作并输出控制信号 以达到按时间顺序进行控制的目的 时间继电器按工作原理分可分为 电磁式 空气阻尼式 气囊式 晶体管式 单片机控制式等 2 2 4 4时间继电器 按延时方式可分为通电延时型时间继电器和断电延时型时间继电器 通电延时型在线圈得电时 延时动合触点延时一段时间才闭合 延时动断触点延时一段时间才断开 在线圈失电时 其延时动合触点迅速断开 延时动断触点迅速闭合 断电延时型在线圈得电时 延时动合触点迅速闭合 延时动断触点迅速断开 在线圈失电时 延时动合触点延时一段时间再断开 延时动断触点延时一段时间再闭合 时间继电器的图形符号及文字符号 2 2 4 4时间继电器 空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼原理获得延时的 空气阻尼时间继电器是电磁式电器 左图为断电延时型 线圈通电后 使上方微动开关触头迅速转换 微动开关的延时常开触点马上闭合 常闭触点马上断开 当线圈断电时 在空气室内与橡皮膜相连的活塞杆在弹簧作用下向上移动 由于橡皮膜下方的空气稀薄形成负压 起到空气阻尼的作用 因此活塞杆只能缓慢向上移动 可通过调节螺钉调整 经过一段延时后 使其常开触点延时断开 常闭触点延时闭合 2 2 4 5热继电器 热继电器的形式有多种 其中以双金属片式应用最多 双金属片式热继电器主要由发热元件 主双金属片和触点三部分组成 主双金属片是热继电器的感测元件 由两种膨胀系数不同的金属片辗压而成 当串联在电动机定子绕组中的热元件有电流流过时 热元件产生的热量使双金属片伸长 由于膨胀系数不同 致使双金属片发生弯曲 电动机正常运行时 双金属片的弯曲程度不足以使热继电器动作 但是当电动机过载时 流过热元件的电流增大 加上时间效应 就会加大双金属片的弯曲程度 最终使双金属片推动导板使热继电器的触点动作 切断电动机的控制电路 热继电器主要用于过载 缺相及三相电流不平衡的保护 2 2 4 5热继电器 JR0 JRl JR2和JRl5系列的热继电器均为两相结构 是双热元件热继电器 可用作三相异步电动机的均衡过载保护和定子绕组为Y联结的三相异步电动机的断相保护 但不能用作定子绕组为 联结的三相异步电动机的断相保护 2 2 4 5热继电器 JRl6和JR20系列热继电器均为带断相保护的热继电器 具有差动式断相保护机构 选择时主要根据电动机定子绕组的联结方式来确定热继电器的型号 在三相异步电动机电路中 对Y联结的电动机可选用两相或三相结构的热继电器 一般采用两相结构 即在两相主电路中串接热元件 但对于定子绕组为 联结的电动机必须采用带断相保护的热继电器 2 2 4 6速度继电器 速度继电器是利用转轴的转速来切换电路的自动电器 它主要用作鼠笼式异步电动机的反接制动控制中 故也称为反接制动继电器 速度继电器主要由定子 转子和触点三部分组成 其轴与电动机的轴相连接 转子固定在轴上 定子与轴同心 当电动机转动时 速度继电器的转子随之转动 绕组切割磁场产生感应电动势和电流 此电流和永久磁铁的磁场作用产生转矩 使定子向轴的转动方向偏摆 通过摆锤拨动触点 使常闭触点断开 常开触点闭合 当电动机转速下降到接近零时 转矩减小 摆锤在弹簧力的作用下恢复原位 触点也复位 2 2 5其他电器 2 2 5 1刀开关2 2 5 2熔断器2 2 5 3断路器 2 2 5 1刀开关 1 刀开关的结构和安装刀开关是一种结构较为简单的手动电器 主要由手柄 触刀 静插座和绝缘底板等组成 刀开关在切断电源时会产生电弧 因此在安装刀开关时手柄必须朝上 不得倒装或平装 线时应将电源线接在上端 负载接在下端 这样拉闸后刀片与电源隔离 可防止意外发生 刀开关是一种手动电器 在低压电路中用于不频繁地接通和分断电路 或用于隔离电源 故又称 隔离开关 2 2 5 1刀开关 2 常用刀开关常用刀开关有HD系列及HS系列板用刀开关 HK系列开启式负荷开关和HH系列封闭式负荷开关 HD系列及HS系列刀开关 2 HK系列开启式负荷开关 3 HH系列封闭式负荷开关 2 2 5 1刀开关 3 刀开关的型号含义和电气符号 2 2 5 2熔断器 1 熔断器的结构和工作原理熔断器主要由熔体 俗称保险丝 和安装熔体的熔管 或熔座 组成 熔断器的熔体与被保护的电路串联 当电路正常工作时 熔体允许通过一定大小的电流而不熔断 当电路发生短路或严重过载时 熔体中流过很大的故障电流 当电流产生的热量使熔体温度升高达到熔点时 熔体熔断并切断电路 从而达到保护的目的 熔断器是一种结构简单 使用方便 价格低廉 控制有效的短路保护电器 2 2 5 2熔断器 螺旋式熔断器 圆筒形帽熔断器 螺栓连接熔断器 2 熔断器的分类熔断器的类型很多 按结构形式可分为插入式熔断器 螺旋式熔断器 封闭管式熔断器 快速熔断器和自复式熔断器等 熔断器的外形如右图所示 2 2 5 2熔断器 3 熔断器的型号含义和电气符号如下图所示 型号含义 电气符号 2 2 5 3断路器 1 结构和工作原理低压断路器主要由触头 灭弧装置 操动机构和保护装置等组成 断路器的保护装置由各种脱扣器来实现 断路器的脱扣器形式有 欠压脱扣器 过电流脱扣器 分励脱扣器等 低压断路器 也称自动开关 是一种既可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流 又可以接通和分断短路电流的开关电器 低压断路器在电路中除起控制作用外 还具有一定的保护功能 如过负荷 短路 过载 欠压和漏电保护等 2 2 5 3断路器 2 断路器的分类低压断路器的分类方式很多 按结构形式分有DW15 DW16 CW系列万能式 又称框架式 和DZ5系列 DZ15系列 DZ20系列 DZ25系列塑壳式断路器 按灭弧介质分有空气式和真空式 目前国产多为空气式 按操作方式分有手动操作 电动操作和弹簧储能机械操作 按极数分有单极式 二极式 三极式和四极式 按安装方式分有固定式 插入式 抽屉式和嵌入式等 低压断路器容量范围很大 最小为4A 而最大可达5000A 2 2 5 3断路器 1 灭弧罩2 开关本体3 抽屉座4 合闸按钮5 分闸按钮6 智能脱扣器7 摇匀柄插入位置8 连接 试验 分励指示 断路器的安装示意图 2 2 5 3断路器 断路器的实物图 3 断路器的型号含义和电气符号