plc讲义第一章常用低压电器

手机:[phone]EMAIL:[e-mail]:249196707李国进电气控制技术课程学时课程考核第一章常用低压电器本章主要介绍常见的接触器、继电器、低压断路器、万能转换开关、熔断器等设备的基本结构、功能及工作原理。1.1电器的基本知识1.2接触器1.3继电器1.4开关电器1.6主令电器1.5熔断器1.1电器的基本知识电器是指能根据特定的信号和要求，自动/手动地接通/断开电路；断续/连续地改变电路参数；实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的电气设备。低压电器通常是指工作在直流电压1500V以下、交流电压1200V以下的电器。1.1.1电器的定义与分类电器的种类繁多，构造各异通常按以下分类方法分为几类：按电压等级分：高压电器（High-voltageApparatus）、低压电器（Low-voltageApparatus）；按所控制的对象分：低压配电电器（DistributingApparatus），用于配电系统，如刀开关、熔断器等低压控制电器（ControlApparatus），用于电力拖动自动控制系统和其他用途的设备中。按使用系统分：电力系统用电器、电力拖动及自动控制系统用电器、自动化通信系统用电器；按工作职能分：手动操作电器、自动控制电器（自动切换电器、自动控制电器、自动保护电器）其他电器（稳压与调压电器、起动与调速电器、检测与变换电器、牵引与传动电器）按电器组合分：单个电器、成套电器与自动化装置；按有无触点分：有触点电器、无触点电器、混合式电器；按使用场合分：一般工业用电器、特殊工矿用电器、农用电器、其他场合（如航空、船舶、热带、高原）用电器。常用低压电器1.1.2电磁式低压电器的基本结构及工作原理从结构上来看，电器一般都具有两个基本组成部分——感测部分、执行部分。感测部分接受外界输入的信号，并通过转换、放大、判断，作出有规律的反应，使执行部分动作，输出相应的指令，实再控制的目的。执行部分则是触头。对于有触头的电磁式电器，感测部分大都是电磁机构；对于非电磁式的自动电器，感测部分因其工作原理不同而各有差异，但执行部分仍是触头。电磁机构电磁式电器由检测部分（电磁机构）和执行部分（触点）组成。电磁机构的常用结构形式：A、直动式1.1.2电磁式低压电器的基本结构及工作原理电磁机构由吸引线圈，铁心和衔铁组成。B、拍合式1、吸引线圈作用：通入电流，并将电能转换为磁能，产生磁通，衔铁在电磁吸力下产生位移，使铁心吸合。3、吸引线圈1、衔铁2、铁心直流线圈：交流线圈：通入直流电流通入交流电流只有铜损，没有铁损既有铜损，又有铁损线圈做成无骨架，高而薄的瘦高型线圈做成有骨架的矮胖型铁心和衔铁由软钢或工程纯铁制成铁心用硅钢片叠成无短路环（分磁环）有短路环直流线圈和交流线圈的区别：铁心型式有：单E型、单U型、甲壳螺管型、双E型等2、铁心电磁机构的工作原理：当吸引线圈通入电流，产生磁场，形成电磁吸力，将衔铁吸向铁心。当电磁吸力大于弹簧反力时，衔铁可靠吸合，带动触头系统动作。电磁吸力电磁机构工作时，作用在衔铁的力。电磁吸力和反力电磁吸力由电磁机构产生：SBF27810F电磁吸力（N）；B气隙磁感应强度（T）；S磁极截面积（m2）交流线圈：当线圈通过交流电时，tBBmsin)2cos1(2sin810227tFtSBFmm式中SBFmm27810为电磁吸力的最大值电磁吸力按正弦函数平方的规律变化产生的影响：电源电压变化一周，电磁铁吸合两次，释放两次，使衔铁产生剧烈的振动和噪音。解决的方法：在铁心端面开一小槽，槽内嵌入铜制短路环短路环衔铁的反作用力包括反作用弹簧力、触点弹簧作用力、运动部分的重力等。反作用力与工作气隙的关系称为反力特性。吸力特性和反力特性电磁吸力与工作气隙的关系称为吸力特性。吸力特性如图所示。衔铁吸合时：吸力必须始终大于反力，即吸力特性处于反力特性的上方。衔铁释放时：吸力必须始终小于反力，即吸力特性处于反力特性的下方。在吸力特性与反力特性曲线之间有一块面积，代表衔铁在运动过程中积聚的能量。电接触触点在闭合状态下动、静触点完全接触，并有工作电流通过时，称为电接触。电接触将影响触点的可靠性和使用寿命。主要因素：接触电阻，接触电阻与接触形式，接触压力，材料及表面状况有关。电接触及灭弧工作原理1、触点的接触形式：点接触，线接触，面接触三种。2、接触电阻：过渡区域：当动、静触点闭合后，不可能全部紧密接触，而只在一些突出的凸起点存在着有效接触，造成从一个导体到另外一个导体的过渡区域。由于动、静触点闭合时在过渡区域所形成的电阻，成为接触电阻。接触电阻的影响：电压损失，造成触点温升超过允许值。实际中应采取措施来减少接触电阻。3、影响接触电阻的因素和相应措施（1）接触压力增加接触压力，可减少接触阻力。在动触点安装一个触点弹簧。（2）触点材料材料的电阻系数越小，接触电阻越小。常在铜基触点上镀银或嵌银。（3）触点表面状况一般金属氧化物的电阻系数比金属大的多。一旦接触表面生产氧化物后，接触电阻增大。大容量电器可采用指形触点小容量电器可采用银或镀银接触头触点的表面尘埃也会使接触电阻增大，当触点聚集了尘埃后，应用无水乙醇或四氯化碳擦干净。触头的工作状态触头是电器的执行部件，电器通过触头的动作来接通与分断电路。触头的工作状态：闭合状态闭合过程分断过程1、闭合运行的触头触头闭合时，由于接触表面凹凸不平，表面氧化，使接触电阻加大，致使损耗增大，温度升高，同时温度升高反而加剧触头表面氧化，因此，对触头的容许温升一般都有要求。2、载流情况下触头的闭合触头闭合过程中往往发生运动部件的弹跳，使触头表面发生电气磨损，严重时发生熔焊。A增大触头弹簧的初压力B、减小触头的质量C、降低触头的接触速度D、采用指式触头可采用如下措施来改善触头的闭合：3、载流情况下触头的分断主要的问题是产生电弧。电弧的产生：当触头间刚出现断口时，两触头间距很小，电场强度很大，在高热和强电场作用下，金属内部自由电子从阴极表面逸出，奔向阳极，运动过程中撞击中性气体分子，使之激励和游离，产生正离子和电子，因此，在触头间隙产生大量的带电粒子，使气体导电形成灼热的电子流即电弧。灭弧工作原理触点在通电状态下动、静触点脱离接触时，由于电场的作用，使触点表面的自由电子大量溢出产生电弧。必须迅速消除。1、常用的灭弧方法（2）冷却使电弧与冷却介质接触，带走电弧热量，使复合运动加强，电弧熄灭。电弧长度增加，使触点间隙增加，电场强度降低，同时散热面积增大，降低电弧温度，因而电弧容易熄灭。（1）迅速增大电弧长度2、常用的灭弧装置（1）电动力吹弧该方法多用于小容量交流接触器，其触头系统应是桥式双断口结构（2）磁吹灭弧该方法多用于直流接触器中。（3）栅片灭弧可用于交、直流电器，但交流电器效果较好。接触器的作用与分类作用：远距离频繁地接通与断开交直流主电路及大容量控制电路最主要的用途是控制电动机的启动，反转，制动和转速。分类：1.按主触点控制的电流种类分：直流接触器和交流接触器2.按主触点的极数分：直流接触器有单极和双极两种交流接触器有三极、四极和五极三种1.2接触器工作原理：当交流接触器线圈通电后，铁心产生磁通，在衔铁气隙处产生吸力，使衔铁产生闭合动作，接通了主电路及辅助触点动作。当线圈断电或电压显著降低时，吸力消失或减弱，衔铁在释放弹簧作用下打开，主、副触点恢复到原来状态。3.按线圈的励磁方式分：直流励磁方式和交流励磁方式接触器的结构和工作原理交流接触器由五个部分组成：1、电磁机构。由线圈、铁心和衔铁组成，采用双E型铁心，直动式电磁机构，有的采用绕轴转动的拍合式电磁机构。2、触点和灭弧系统。有桥式触点和指形触点，直流接触器和电流20A以上的交流接触器装有灭弧罩。3、辅助触点。有常开和常闭辅助触点，桥式双断口结构，无灭弧装置。目的：在控制电路中起联动作用。4、反力装置。由释放弹簧和触点弹簧组成，不能调节弹簧松紧5、支架和底座。用于接触器的固定和安装B系列交流接触器（1）“正装式”结构触头系统在上面，电磁系统在下面（靠近安装面）。（2）“倒装式”结构触头系统在下面，电磁系统在上面。特点：1）更换线圈方便；2）接线距离缩短，接线方便；3）便于安装多种附件，扩大使用功能。接触器的主要技术参数及型号含义1、技术参数（1）额定电压：指示触点的额定电压（2）额定电流：指示主触点的额定电流直流接触器交流接触器额定电压/V110，220，440，660127，220，380，500，660额定电流/A5，10，20，40，60，100，150，250，400，6005，10，20，40，60，100，150，250，400，600（3）线圈的额定电压直流线圈交流线圈24，48，440，220，44036，110，127，220，380指主触点在规定条件下能可靠的接通和分断的电流值。接通时触点不熔焊，分断时不发生长时间燃弧（4）接通和分断能力：AC接触器：AC1无感或微感负载，电阻炉AC2绕线式电动机的启动和中断AC3笼型电动机的启动和中断AC4笼型电动机的启动、反接制动、反向和点动。AC1允许接通和分断额定电流；AC2允许接通和分断4倍的额定电流；AC3允许接通6倍的额定电流和分断额定电流；AC4允许接通和分断6倍的额定电流。常见接触器使用类别及典型用途DC接触器：DC1无感或微感负载，电阻炉DC3并励电动机的启动、反接制动、反向和点动DC5串励电动机的启动、反接制动、反向和点动DC1允许接通和分断额定电流；DC3、DC5允许接通和分断4倍的额定电流；（5）额定操作频率：指每小时的操作次数：交流600次/h,直流1200次/h2、型号含义（1）交流接触器CJ20－□□/□□接触器交流设计代号有TH表示热带额定电压电压代号03-380V,06-660V,11-1140V用K表示组成矿用启动器的接触器额定工作电流（380VAC3时）（2）直流接触器CZ20－□/□□接触器直流设计代号常闭触点数额定工作电流常开触点数接触器的电气符号(a)线圈(b)主触点(c)常开辅助触点(d)常闭辅助触点QAQAQAQA接触器符号接触器的选用1、交流接触器我国常用的交流接触器主要有：CJ20、CJX1、CJX2、CJ12、B、3TB等（1）根据接触器所控制负载的工作任务选择相应的使用类别工作任务：轻任务、一般任务、重任务A、一般任务（中小容量的笼型电动机），采用AC3B、负载属于重任务类，选用AC4C、一般任务与重任务混合的情况，根据实际情况选用AC3或AC4D、AC2类的接触器一般不宜用来控制AC3或AC4类的负载。（2）根据电动机的功率和操作次数来确定主触点的电流等级A、接触器的使用类型与所控制负载的工作任务相对应时，Ic≥IN。（Ic为接触器的额定电流，IN为负载的额定电流）Ic=Pe/（K*Ue）K=1-1.4(对电机）B、接触器的使用类型与所控制负载的工作任务不相对应时，要降级使用。C、控制电容器或白炽灯时，宜选用AC4类接触器。（3）根据控制电路来选择线圈的电流种类和电压等级。（4）根据主电路和控制线路的路数来确定触点数量和种类。2、直流接触器：选用方法和交流接触器相同我国常用的直流接触器主要有：CZ0、CZ18、CZ21、CZ22等交流接触器CJ20系列-1CJ20系列交流接触器用于交流50Hz，额定电压至660V(个别等级至1140V)，电流至630A的电力线路中供远距离频繁接通和分断电路以及控制交流电动机，并适宜于与热继电器或电子保护装置组成电磁起动器，以保护电路或交流电动机可能发生的过负荷及断相。交流接触器CJ20系列-2结构特点●CJ20系列交流接触器为直动式、双断点，立体布置，结构简单紧凑，外形安装尺寸较CJ10、CJ8等系列接触器老产品大大缩小。●CJ20-10、CJ20-16、CJ2-25为不带灭弧罩的三层二段式结构，上段为热固性塑料躯壳固定着辅助触头、主