01低压电器及其控制技术

第1章常用低压电器主讲人：苗锋第1章常用低压电器§1.1低压电器简介•电器定义：一种能控制电路的设备。•低压电器：用于交流1200V、直流1500V级以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。•高压电器：交流1200V以上、直流1500V以上。按操作方式分•手动电器：刀开关、按钮、转换开关•自动电器：低压断路器、接触器、继电器按用途分•低压配电电器：刀开关、低压断路器、熔断器等。•低压控制电器：接触器、继电器、控制器、按钮等。低压电器配电电器控制电器开关熔断器低压断路器……主令电器接触器继电器中间继电器时间继电器热继电器速度继电器§1.1低压电器简介控制按钮行程开关转换开关主令控制器常用低压电器的基本问题电磁机构低压电器的基本结构触头系统灭弧装置一、电磁机构（一）电磁机构的结构形式电磁线圈电磁机构铁心衔铁1．按衔铁的运动方式分根据由铁心和衔铁构成的磁路形状及衔铁运动方式的不同，以及线圈接入电路的方式不同，电磁机构可分为多种形式。1）衔铁绕棱角转动拍合式：在该方式中，衔铁绕磁轭的棱角转动，铁心用电工软铁制成，适用于直流接触器和继电器，如图5-2.2）衔铁绕轴转动拍合式：铁心用硅钢片叠成，适用于中小容量交流接触器和继电器，如图5-2e.3）衔铁直线运动式：衔铁在线圈内作直线运动，多用于中小容量交流接触器和继电器，如图5-2a、b、c。2．按磁路形式分：有U型（如图5-2a、c、d所示)和E型（如图5-2b、e所示)。3．按线圈的连接方式分1）串联电磁机构：电磁线圈串联于电路中。按电流种类又分为直流串联电磁机构和交流串联电磁机构。该结构的特点是匝数少，线径粗，衔铁动作与否取决于线圈中电流的大小，故又称为电流线圈。2）并联电磁机构：电磁线圈并联于电路中。按电流种类又分为直流并联电磁机构和交流并联电磁机构。该结构的特点是匝数多，线径细，衔铁动作与否取决于线圈中电压的大小，故又称为电压线圈。4．按电磁线圈的种类分：直流线圈和交流线圈。（二）电磁机构的工作特性1．吸力特性1）交流电磁机构的吸力特性交流电磁机构的电流I与电磁气隙δ成正比，故当线圈未吸合时，电流可达吸合后电流的5～6倍，如果衔铁卡住，或频繁动作，线圈可能烧毁，所以在可靠性要求高或操作频繁时，一般不采用交流电磁结构。2）直流电磁机构的吸力特性直流电磁机构的电流与气隙大小无关，而电磁吸力与气隙的平方成反比，所以直流电磁机构适用于动作频繁的场合，且吸合后电磁吸力较大，工作可靠。但是当直流电磁机构的电磁线圈断电时，由于磁通急剧变化，在线圈中会感应出很大的反电动势，其值可达线圈额定电压的10倍以上，很容易使线圈损坏，因此，一般在电磁线圈两端并联一个放电回路。如图5-6所示。图5-6直流线圈断电放电回路2．单相交流电磁机构中短路环的作用在交流电磁机构中，一般在铁心端面上安装一个铜制短路环以便保证电磁机构正常工作。二、触头系统（一）触头的接触形式触头的作用：触头是电磁式电器的执行元件，起接通和分断电路的作用。点接触：用于小电流接触器中。线接触：用于通电次数多，电流大的场合。面接触：允许通过较大电流。（二）触头的种类主触头：用于接通和断开主电路，允许通过较大电流。辅助触头：用于接通和断开控制电路，允许通过较小电流。按触头控制的电路分：按触头原始状态分：常开触头：电磁线圈未通电时，断开的触头。常闭触头：电磁线圈未通电时，闭合的触头。•接触电阻理想情况下：触点闭合：接触电阻为零。触点断开：接触电阻无穷大。三、电弧的产生和常用的灭弧方法（一）电弧的产生当触头分断电路时，若触头间的电压达12V～20V、电流达0.25～1A，触头间隙就会产生电弧。电弧会使触头烧蚀，并使电路切断时间延长，甚至不能断开，造成事故，为此，必须采取灭弧措施，加速并可靠的熄灭电弧。（二）常用的灭弧方法1．双断口灭弧2．磁吹灭弧3．柵片灭弧4．灭弧罩灭弧灭弧方法•电动力灭弧•图1。2。13•灭弧栅灭弧•图1。2。14•磁吹式灭弧装置•灭弧罩灭弧•图1。2。15低压电器控制系统组成•主电路：由电动机、（接通、断开、控制电动机的）接触器主触点等电器元件组成。（电流大）•控制电路：由接触器线圈、继电器等电器元件组成。（电流小）•任务：根据给定的指令，依照自动控制系统的规律和具体的工艺要求对主电路进行控制。1.1.1刀闸开关控制对象：380V，5.5kW以下小电机考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应如下选择：（3~5)*异步电机额定电流配电电器电路符号QS1.1.2熔断器作用：用于短路保护。电路符号FU熔体额定电流的选择：FIstFII21~6.113.频繁起动的电机stFII31~5.21异步电机的起动电流Ist=(5~7)×额定电流。2.一般电机LFII（稍大）1.无冲击电流的场合（如电灯、电炉）安秒特性It1.1.3低压断路器作用：用于过载、短路、失压保护。电路符号1.1.4控制按钮常开(动合)按钮电路符号SB常闭(动断)按钮电路符号SB控制电器复合按钮复合按钮：常开按钮和常闭按钮做在一起。电路符号SB1.1.5行程开关用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。常开（动合）触头电路符号SQ常闭（动断）触头电路符号SQ•转换开关由凸轮机构、触头系统和定位装置等部分组成。1.1.6转换开关•转换开关的触点分合状态与操作手柄位置关系的图形符号表示如图1.34所示图1.34转换开关的图形符号常用的转换开关有LW5和LW6两个系列。1.1.7主令控制器接触器与继电器1.1.8接触器•定义：用来自动地接通或断开大电流电路的电器。•分：交流接触器、直流接触器。•组成：触点系统、电磁机构、灭弧装置。接触器结构~~~线圈铁芯衔铁主触头弹簧辅助触头M3~电机接触器动作过程线圈通电衔铁被吸合触头闭合电机接通电源•交流接触器•直流接触器接触器主要技术参数•额定电压：指主触点的额定工作电压。直流有：24V、48V、110V、220V、440V交流有：36V、127V、220V、380V额定电流：主触点的额定电流。机械寿命（1000万次以上）与电气寿命（100万次以上）操作频率：每小时的操作次数一般：300次/h、600次/h、1200次/h接通与分断能力：可靠接通和分断的电流值。接通时：主触点不应发生熔焊。分断时：主触点不应发生长时间燃弧。型号、含义•P26CJ20型号、含义图P28CZ接触器有关符号：接触器线圈接触器主触头－－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）接触器控制对象：电动机及其它电力负载接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。图形符号及文字符号•图1。7。3接触器的选用•类型的选择：直流或交流接触器•主触点额定电压的选择：大于等于负载额定电压。•主触点额定电流的选择：额定电流大于计算值。•线圈电压：交流：直流：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。继电器继电器分类：按用途：控制继电器、保护继电器、中间继电器。按原理：电磁式、感应式、热继电器等按参数：电流、电压、速度、压力继电器按动作时间：瞬时继电器、延时继电器按输出形式：有触点、无触点继电器区别继电器：用于控制电路、电流小，没有灭弧装置，可在电量或非电量的作用下动作。接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装置，一般只能在电压作用下动作。1.1.9继电器继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于，接触器的主触头可以通过大电流，而继电器的触头只能通过小电流。所以，继电器只能用于控制电路中。中间继电器电压继电器电流继电器时间继电器（具有延时功能）热继电器（做过载保护）…...继电器类型：•具有过载保护特性的过电流继电器。•长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行均会引起过电流。•用途：电动机或其他设备的过载保护和断相保护。1.1.9.1热继电器发热元件功能：过载保护热继电器结构：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。扣板断相保护热继电器的断相保护功能是由内、外推杆组成的差动放大机构提供的。当电动机正常工作时，通过热继电器热元件的电流正常，内外两推杆均向前移至适当位置。当出现电源一相断线而造成缺相时，该相电流为零，该相的双金属片冷却复位，使内推杆向右移动，另两相的双金属片因电流增大而弯曲程度增大，使外推杆更向左移动，由于差动放大作用，在出现断相故障后很短的时间内就推动常闭触头使其断开，使交流接触器释放，电动机断电停车而得到保护。型号，图形符号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热继电器接入电动机定子电路方式•电动机定子绕组星形接法:带断相保护和不带断相保护的热继电器均可接在线电路中。•电动机定子绕组三角形接法:*带断相保护接在线电路中。*不带断相保护热继电器的热元件必须串接在电动机每相绕组上。热继电器接入电动机定子电路方式•1.1.9.2时间继电器•时间继电器定义：----当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定延时再动作的继电器。符号:KT•(1)时间继电器的类型•时间继电器的延时方法及其类型很多，概括起来，可分为电气式和机械式两大类。•(2)常用典型时间继电器•1)JS3系列电磁阻尼式时间继电器•该系列时间继电器的型号含义，延时范围，原理，特点及用途和主要技术参数如表1.25和表1.26所示。•2)JS7—A空气阻尼式时间继电器•该系列时间继电器的延时范围，原理，特点及用途和主要技术参数如表1.27和表1.28所示。•3)JS10，JS11，JS17系列电动式时间继电器•这几个系列时间继电器的延时范围、原理、特点及用途如表1.29所示。•4)JS11S(或JSS11)电子式时间继电器•该系列时间继电器的型号含义，延时范围，原理，特点及用途如表1.31所示，主要技术参数如表1.32所示，延时范围其代号如表1.33所示。