第01讲-常用低压电器1

电气控制及PLC技术电气学院自动化2011年2月电气控制及PLC技术西门子S7-2002电气控制及PLC技术第1讲•讲解内容：•1常用低压电器•电器的基本知识•常用低压电器（一）•学习说明：•本讲是学习电气控制的基础。重点掌握：•1.基本的起、保、停继电--接触器控制及组成该线路器件:接触器和按钮。•2.自动控制开关：行程开关、接近开关；各种继电器(热继电器、时间继电器、速度继电器等）。•3.人力操作的控制开关类电器：包括控制按钮、各类手动开关、脚踏开关、转换开关和主令控制器等。•4.执行和显示电器:电磁铁、电磁阀、电磁制动器、显示电器这里主要指指示灯。•5.开关和保护器件：刀开关、隔离器和隔离开关、熔断器、低压断路器。电气控制及PLC技术西门子S7-20031常用低压电器电器的基本知识•一、低压电器的定义•定义：交流1200V以下、直流1500V以下为低压。所谓低压电器指工作在交流1200V、直流1500V额定电压以下的电路中，能根据外界信号(机械力、电动力或其他物理量)，自动或手动接通和断开电路的电器，在此电压范围内使用的电器元件，统称低压电器。•作用：是实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测和调节。•分类：低压电器可分为手动低压电器和自动低压电器。•发展方向：小体积、高可靠性、使用方便、功能可组合性方向发展。电气控制及PLC技术西门子S7-2004二、电器的分类电器的用途广泛，功能多样，种类繁多，结构各异。下面是几种常用的电器分类。1．按工作电压等级分类（1）高压电器用于交流电压1200V、直流电压1500V及以上电路中的电器。例如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。（2）低压电器用于交流50Hz(或60Hz)，额定电压为1200V以下；直流额定电压1500V及以下的电路中的电器。例如接触器、继电器等。电气控制及PLC技术西门子S7-20052．按动作原理分类（1）手动电器用手或依靠机械力进行操作的电器，如手动开关、控制按钮、行程开关等主令电器。（2）自动电器借助于电磁力或某个物理量的变化自动进行操作的电器，如接触器、各种类型的继电器、电磁阀等。3．按用途分类（1）控制电器用于各种控制电路和控制系统的电器，例如接触器、继电器、电动机起动器等。（2）主令电器用于自动控制系统中发送动作指令的电器，例如按钮、行程开关、万能转换开关等。（3）保护电器用于保护电路及用电设备的电器，如熔断器、热继电器、各种保护继电器、避雷器等。电气控制及PLC技术西门子S7-2006（4）执行电器指用于完成某种动作或传动功能的电器，如电磁铁、电磁离合器等。（5）配电电器用于电能的输送和分配的电器，例如高压断路器、隔离开关、刀开关、自动空气开关等。4．按工作原理分类（1）电磁式电器依据电磁感应原理来工作，如接触器、各种类型的电磁式继电器等。（2）非电量控制电器依靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器，如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、温度继电器等。电气控制及PLC技术西门子S7-2007作用：低压电器能够依据操作信号或外界现场信号的要求，自动或手动改变电路的状态、参数，实现对电路或被控对象的控制、保护、测量、指示、调节、转换。注意：对低压配电电器，要求是灭弧能力强、分断能力好，热稳定性能好、限流准确等。对低压控制电器，则要求其动作可靠、操作频率高、寿命长并具有一定的负载能力。三、电器的作用电气控制及PLC技术西门子S7-2008电磁式电器构成：电磁机构+执行机构+灭弧装置（一）电磁机构1.结构：固定铁心，衔铁，电磁线圈。2.原理：电磁线圈通电后，电磁吸力大于弹性力，使衔铁闭合。（二）执行机构.组成：一般由主触点及其灭弧装置组成。（三）电弧的产生与灭弧装置电弧的产生：当断路器或接触器触点切断电路时，如电路中电压超过10-20V和电流超过80-100mA，在拉开的两个触点之间将出现强烈火花，这实际上是一种气体放电的现象，通常称为“电弧”。电弧种类：交流电弧（存在交流过零点，电弧易熄灭）和直流电弧。灭弧原理：①迅速拉长电弧；②冷却和去游离法。根据上述灭弧原则。灭弧装置有：1）磁吹式灭弧装置；2）灭弧栅；3）灭弧罩；4）多断点灭弧常用低压电器电气控制及PLC技术西门子S7-2009接触器的功能作用：1.自动接通或断开大电流电路的电器。它可以频繁地接通或分断交直流电路，并可实现远距离控制。2.具有低电压释放保护功能，接触器具有控制容量大、过载能力强、寿命长、设备简单经济等特点，是电力拖动自动控制线路中使用最广泛的电器元件。控制对象：其主要控制对象是电动机，也可用于电热设备、电焊机、电容器组等其它负载。接触器的分类：接触器可分为交流接触器和直流接触器两大类。一、接触器电磁式低压电器电气控制及PLC技术西门子S7-20010触头系统：主触头、辅助触头常开触头（动合触头）常闭触头（动断触头）电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧1．结构组成一）交流接触器电气控制及PLC技术西门子S7-20011电气控制及PLC技术西门子S7-20012线圈铁芯衔铁主触点弹簧辅助触点M3~电机动作过程线圈通电衔铁被吸合触头闭合电机接通电源~380~~接触器结构电气控制及PLC技术西门子S7-20013简单的接触器控制ABCM3~刀闸起隔离作用自保持停止按钮起动按钮特点：小电流控制大电流。电气控制及PLC技术西门子S7-20014自保持KMSB2C'M3~ABCKMFUQSB'SB1起动按钮停车按钮KMPE注意：接触器KM在控制线路中的应用（画法）！电气控制及PLC技术西门子S7-200152．工作原理及演示①线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；②线圈电压消失，触头恢复常态。③为防止铁心振动，需加短路环。电气控制及PLC技术西门子S7-20016用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。工作原理：与交流接触器基本相同。二）直流接触器电气控制及PLC技术西门子S7-20017KM常闭辅助触点线圈KM主触点KM常开辅助触点KM三）接触器的符号接触器主触点：用于主电路流过的电流大，需加灭弧装置）接触器辅助触点：用于控制电路（流过的电流小，无需加灭弧装置）电气控制及PLC技术西门子S7-20018额定电压交流接触器：127v、220v、380v、500V直流接触器：110v、220v、440V交流接触器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A直流接触器：40、80、100、150、250、400、600A额定电流吸引线圈额定电压交流接触器：36v、110（127）v、220v、380V直流接触器：24v、48v、220v、440V四）接触器的主要技术指标电气控制及PLC技术西门子S7-20019根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型；接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压；吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级一致；额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。五）接触器的使用选择原则电气控制及PLC技术西门子S7-20020作用：根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力装置的自动电器。（主要：控制、放大、联锁、保护和调节作用）分类：按用途分：控制和保护继电器（如：热继电器）按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力按动作时间分：瞬时、延时继电器特点：额定电流不大于5A二、继电器电气控制及PLC技术西门子S7-20021继电器接触器继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于，接触器的主触点可以通过大电流，而继电器的触点只能通过小电流。所以，继电器只能用于控制电路中。•相同点：触点用来控制电路的通断•区别：–控制场合–输入信号不同–功能不同•应正确选用继电器或接触器接触器：用来控制大电流的电路负载主电路大容量控制电路继电器：用于控制电路中（小电流控制）不能直接带负载不设灭弧装置接触器：*在一定的电压信号下动作继电器：*对各种物理量作出反应*作为保护电器接触器：大电流的开关电器继电器：用于反映控制信号进行信号的传递、转换、放大控制触点数量较多电气控制及PLC技术西门子S7-20022一）电流继电器特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。分类：过电流继电器、欠电流继电器过流电流继电器欠流电流继电器欠电流继电器KAIKAKA过电流继电器IKAKAKA电气控制及PLC技术西门子S7-20023注意：KA在控制线路中的应用（画法）！横粱自动夹紧控制线路电气控制及PLC技术西门子S7-20024特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细分类：过电压继电器和欠电压继电器结构原理：与电流继电器类似欠电压继电器KUUKUKU过电压继电器UKUKUKU二）电压继电器电气控制及PLC技术西门子S7-20025中间继电器实质上是一种电压继电器；结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量。另外其触头的额定电流较大。三）中间继电器电气控制及PLC技术西门子S7-20026特点：触头多、触点承受的电流较大(额定电流5A～10A)、动作灵敏(动作时间小于0.05s)等。第一，用作中间传递信号；中间继电器本质上是电压继电器用途:第二，用作同时控制多条线路。符号：线圈K触点KK电气控制及PLC技术西门子S7-20027注意：K在控制线路中的应用（画法）！电气控制及PLC技术西门子S7-20028作用：电动机的过载保护利用双金属片受热弯曲去推动杠杆使触头动作利用电阻值随温度变化而变化的特性制成利用过载电流发热使易熔合金熔化而使继电器动作四）热继电器型式：双金属片式热敏电阻式易熔合金式结构：由发热元件、双金属片和触头及动作机构等部分组成。电气控制及PLC技术西门子S7-20029发热元件功能：过载保护结构：I常闭触头双金属片工作原理：发热元件接入电机主电路，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。扣板热继电器的结构原理电气控制及PLC技术西门子S7-20030热继电器的符号发热元件串联在主电路中串联在控制电路中常闭触头FRFR注意：热继电器有热惯性，大电流出现时它不能立即动作，不能用作短路保护。电气控制及PLC技术西门子S7-20031过载保护KMSB1KMSB2FR电机工作时，若因负载过重而使电流增大，但又比短路电流小。此时熔断器起不了保护作用，应加热继电器，进行过载保护。M3~ABCKMFUQSFR热继电器的热元件热继电器触头注意：在控制线路中的应用（画法）！电气控制及PLC技术西门子S7-20032四）热继电器（续）电气控制及PLC技术西门子S7-20033使用与选择使用：作为电动机的过载保护，注意与熔断器的配合。选择：ＩeR≥ＩedＩeR：热继电器热元件的额定电流；Ｉed：电动机的额定电流。四）热继电器（续）电气控制及PLC技术西门子S7-20034小结：通过本讲的学习，重点掌握控制电器：接触器、按钮、行程开关、各种继电器(热继电器、时间继电器、速度继电器等）。作业:1.常用电器有哪些？各自如何工作？2.常用电器工作原理？本讲学习要求电气控制及PLC技术西门子S7-20035征求意见•对本课程的教学有何看法？有何建议？•本课程采用多媒体教学，与传统的教学手段相比有什么优缺点？•本多媒体课件有何优缺点？如何改进？有何建议？