精品课件-电机拖动与控制(刘保录)-第9章

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第9章 继电器接触器控制系统
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第9章 继电器接触器控制系统
9.1 常用低压电器 9.2 电气图及电气控制线路的分析 9.3 基本控制环节和典型控制电路 思考题与习题
第9章 继电器接触器控制系统
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9.1 常用低压电器
1.
按工作电压不同,电器可分为高压电器和低压电器。
(1) 高压电器:用于交流电压1200 V、直流电压1500 V及以 上电路中的电器, 如高压断路器、 高压隔离开关、 高压熔断 器等。
接触器的图形和文字符号如图9.1.2所示。
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图9.1.2 (a) 线圈; (b) 常开触头; (c) 常闭触头
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2. 交、
1)
交流接触器线圈通以交流电, 主触头接通、 分断交流主电 路。
当交变磁通穿过铁心时,将产生涡流和磁滞损耗,使铁心发 热。为减少铁损耗,铁心用硅钢片冲压而成。为便于散热,线圈 做成短而粗的圆筒状绕在骨架上。为防止交变磁通使衔铁产生强 烈振动和噪声,交流接触器铁心端面上都安装了一个铜制的短路 环。
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图9.1.6 JR19系列热继电器结构原理图
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2)
热继电器的主要参数有:热继电器额定电流、相数、热元件 额定电流、整定电流及调节范围等。 热继电器的额定电流是指热 继电器中可以安装的热元件的最大整定电流值。
交流接触器的灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。
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2)
直流接触器线圈通以直流电流,主触头接通、切断直流主 电路。
直流接触器铁心中不产生涡流和磁滞损耗,因此不发热, 铁心可用整块钢制成。为散热良好,通常将线圈绕制成长而薄 的圆筒状。直流接触器灭弧较难,一般采用灭弧能力较强的磁 吹灭弧装置。
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3.
(1) 控制电器:用于各种控制电路和控制系统的电器,如接 触器、继电器、电动机起动器等。
(2) 配电电器:用于电能的输送和分配的电器,如高压断路 器。
(3) 主令电器:用于自动控制系统中发送动作指令的电器, 如按钮、转换开关等。
(4) 保护电器:用于保护电路及用电设备的电器,如熔断器、 热继电器等。
控制继电器种类繁多,常用的有电流继电器、电压继电器、 中间继电器、时间继电器、热继电器,以及温度、压力、 计数、 频率继电器,等等。
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电压、电流继电器和中间继电器属于电磁式继电器。 其结 构、工作原理与接触器相似,由电磁系统、触头系统和释放弹簧 等组成。由于继电器用于控制电路,流过触头的电流小,故不需 要灭弧装置。
时间继电器的图形和文字符号如图9.1.5所示。
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图9.1.5 (a) 线圈; (b) 延时闭合的动合触头;(c) 延时断开的动 断触头; (d) 延时闭合的动断触头; (e) 延时断开的动
合触头
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4.
(thermal overload relay) 是专门用来对连续运 行的电动机进行过载及断相保护,以防止电动机过热而烧毁的保 护电器。
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新型中间继电器触头闭合过程中,动、静触头间有一段滑 擦、滚压过程,可以有效地清除触头表面的各种生成膜及尘埃, 减小了接触电阻,提高了接触可靠性。有的中间继电器还装了 防尘罩或采用密封结构,这也是为了提高可靠性。 有些中间继 电器安装在插座上,插座有多种形式可供选择; 有些中间继电 器可直接安装在导轨上,安装和拆卸均很方便。 常用的中间继 电器还有JZ18、 MA、 K、 HH5、 RT11等系列。
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3.
时间继电器是一种用来实现触点延时接通或断开的控制电器, 按其动作原理与结构不同,可分为空气阻尼式、电动式、 电子 式等多种类型。
1) 空气阻尼式时间继电器
它由电磁机构、工作触头及气室三部分组成, 其延时是靠 空气的阻尼作用来实现的。空气阻尼式时间继电器常见的型号有 JS7—A系列,按其控制原理分为通电延时和断电延时两种类型。 图9.1.4所示为JS7—A型空气阻尼式时间继电器的工作原理图。
1)
由图9.1.6所示的JR19系列热继电器结构原理图可知,它主 要由双金属片、加热元件、动作机构、触点系统、整定调整装置 及手动复位装置等组成。双金属片作为温度检测元件, 由两种 膨胀系数不同的金属片压焊而成,它被加热元件加热后, 因两 层金属片伸长率不同而弯曲。
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加热元件串接在电动机定子绕组中,当电动机正常运行时, 热元件产生的热量不会使触点系统动作;当电动机过载时, 流 过热元件的电流加大,经过一定的时间,热元件产生的热量使双 金属片的弯曲程度超过一定值,通过导板推动热继电器的触点动 作(常开触点闭合,常闭触点断开)。 通常用热继电器串接在接 触器线圈电路的常闭触点来切断线圈电流,使电动机主电路失电。 故障排除后,按手动复位按钮, 热继电器触点复位, 可以重新 接通控制电路。
(2) 低压电器:用于交流50 Hz(或60 Hz)、额定电压1200 V 以下及直流额定电压1500 V以下的电路中,起通断、保护、 控 制或调节作用的电器(简称电器), 如接触器、 继电器等。
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2. 按动作原理可将电器分为手动电器和自动电器。 (1) 手动电器:人手操作发出动作指令的电器,如刀开关、 按钮等。 (2) 自动电器:产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器, 如接触器、继电器、电磁阀等。
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(2) 触头系统。
触头又称为触点,是接触器的执行元件,用来接通或断开 被控制电路。触头的结构形式很多,按其所控制的电路可分为 主触头和辅助触头。主触头用于接通或断开主电路,允许通过 较大的电流;辅助触头用于接通或断开控制电路, 只能通过较 小的电流。触头按其原始状态可分为常开触头(动合触点)和常 闭触头(动断触点)。 原始状态(即线圈未通电)时断开,线圈通 电后闭合的触头叫常开触头(normally open contact); 原始 状 态 时 闭 合 , 线 圈 通 电 后 断 开 的 触 头 叫 常 闭 触 头 (normally closed contact)。线圈断电后所有触头复位, 即回复到原始 状态。
1.
1)
接触器主要由电磁系统、触头系统和灭弧装置组成,其结 构简图如图9.1.1所示。
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图9.1.1 接触器结构简图
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(1) 电磁系统。
电磁系统包括动铁心(衔铁)、静铁心和电磁线圈三部分, 其作用是将电磁能转换成机械能,产生电磁吸力带动触头动作。
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3.
选择接触器时应从工作条件出发, 主要考虑下列因素: (1) 控制交流负载应选用交流接触器; 控制直流负载则 选用直流接触器。
(2) 接触器的类别应与负载性质相一致。
(3) 主触头的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。
(4) 主触头的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。 还要注意的是,接触器主触头的额定工作电流是在规定条件(额 定工作电压、使用类别、操作频率等)下能够正常工作的电流值, 当实际使用条件不同时,这个电流值也将随之改变。
电磁式继电器的图形和文字符号如图9.1.3所示。
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图9.1.3 (a) 线圈; (b) 常开触头; (c) 常闭触头
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1. 电压、
根据输入(线圈)电流大小而动作的继电器称为电流继电器, 按用途不同还可分为过电流继电器和欠电流继电器。过电流继电器 的任务是当电路发生短路及过流时立即将电路切断。当过流继电器 线圈通过的电流小于整定电流时,继电器不动作; 只有超过整定 电流时,继电器才动作。过电流继电器的动作电流整定范围对交流 电为(110%~350%)IN,对直流电为(70%~300%)IN。欠电流继电 器的任务是当电路电流过低时立即将电路切断。当欠电流继电器线 圈通过的电流大于或等于整定电流时,继电器吸合;只有电流低于 整定电流时,继电器才释放。 欠电流继电器的动作电流整定范围: 吸合电流为(30%~50%)IN,释放电流为(10%~20%) IN 。欠电 流继电器一般是自动复位的。
(5) 执行电器:用于完成某种动作或传送功能的电器,如 电磁铁、 电磁离合器等。
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9.1.1
接触器(contactor)是电力拖动和自动控制系统中使用量 大、涉及面广的一种低压控制电器,用来频繁地接通和分断交、 直流主回路和大容量控制电路。接触器的主要控制对象是电动 机,能实现远距离控制,并具有欠(零)电压保护功能。
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(3) 灭弧装置。触头在分断电流瞬间,在触头间的气隙中 会产生电弧,电弧的高温能将触头烧损,并可能造成其他事故, 因此,应采用适当措施迅速熄灭电弧。常用的灭弧装置有灭弧罩、 灭弧栅和磁吹灭弧装置。
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2)
接触器根据电磁原理工作。电磁线圈通电后, 线电流产 生磁场,使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁,并带动触头动作, 使常闭触头断开, 常开触头闭合,两者是联动的。当线圈断电 时,电磁力消失,衔铁在释放弹簧的作用下释放, 使触头复原, 即常开触头断开,常闭触头闭合。
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(5) 吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致, 接触器在线圈额定电压85%及以上时应能可靠地吸合。
(6) 主触头和辅助触头的数量应能满足控制系统的需 要。
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9.1.2
继电器(relay)主要用于控制与保护电路中,可进行信号转 换。 继电器具有输入电路(又称感应元件)和输出电路(又称执行 元件),当感应元件中的输入量(如电流、电压、温度、 压力等) 变化到某一定值时继电器动作,执行元件便接通和断开控制回路。
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通电延时型时间继电器电磁铁线圈1通电后,将衔铁4吸下, 于是顶杆6与衔铁间出现一个空隙。当与顶杆6相连的活塞12在弹 簧7作用下由上向下移动时,在橡皮膜9上面形成空气稀薄的空间 (气室),空气由进气孔11逐渐进入气室,活塞12因受到空气的阻 力,不能迅速下降。当降到一定位置时,杠杆15使延时触头14动 作(常开触点闭合,常闭触点断开)。线圈断电时, 弹簧8使衔铁 和活塞等复位,空气经橡皮膜与顶杆6之间推开的气隙迅速排出, 触点瞬时复位。
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图9.1.4 JS7—A (a) 通电延时型; (b) 断电延时型
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断电延时型时间继电器与通电延时型时间继电器的原理与结 构均相同,只是将其电磁机构翻转180°安装。
空气阻尼式时间继电器的延时时间有0.4~180s和0.4~90 s 两种,具有延时范围较宽,结构简单,工作可靠,价格低廉, 寿命长等优点,是机床交流控制线路中常用的时间继电器。
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电压继电器是根据输入电压大小而动作的继电器。过电压继 电器的动作电压整定范围为(105%~120%)UN;欠电压继电器的 吸合电压调整范围为(30%~50%) UN,释放电压调整范围为(7 %~20%) UN 。电流、电压继电器的文字符号分别为KI和KV。
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2.
中间继电器实质上是电压继电器的一种,它的触点数多, 触点电流容量大,动作灵敏。中间继电器的主要用途是当其它继 电器的触点数或触点容量不够时,可借助中间继电器来扩大它们 的触点数或触点容量,从而起到中间转换的作用。
常用的中间继电器有JZ7系列。以JZ7—92为例,JZ为中间继 电器的代号,7为序号,有9对常开触头,2对常闭触头。
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2)
早期时间继电器多是阻容式的,近期开发的产品多为数字 式, 又称计数式时间继电器,由脉冲发生器、计数器、 数字 显示器、放大器及执行机构组成,具有延时时间长、调节方便、 精度高等优点, 有的还带有数字显示。电子式时间继电器应用 很广,可取代阻容式、空气式、电动式等类型的时间继电器。
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