第一章 控制电器

工作过程：
欠电流继电器 过电流继电器
吸引电流:(30%--65%)IN
吸合电流:(110%--400%)IN
释放电流:(10%--20%)IN
（2）、电压继电器：根据输入电压大小而动作的继电器，主要作为欠压、失压保护。
反映电压变化的控制电器 。 电压继电器的线圈匝数多、导线细、阻抗大，使用时线圈被控电路并联。 根据用途可分为过电压继电器和欠电压继电器。
• 通电延时：接受输入信号(通电)后延时一 定的时间，输出信号才发生变化； •当输入信号消失(断电)后，输出瞬时复原。 •断电延时：接受输入信号(通电)时，瞬时产 生相应的输出信号； •当输入信号消失(断电)后，延迟一定的时间， 输出才复原。
(a)通电延时的空气式时间继电器结构示意图
进气孔 排气孔 橡皮膜 连杆 托板 微 动 开 关 常开触点 1 常闭触点 调节螺丝
电源 弹簧
~ ~
动作过程
常开
线圈通电
常闭
线圈
衔铁被吸合 触点闭合 电机接通 电源
辅助 触点
铁心
衔铁
电机
M 3~
主触点
工作原理
交流接触器有两种工作状态：得电状态 （动作状态）和失电状态（释放状态）。接触 器主触点的动触头装在与衔铁相连的绝缘连杆 上，其静触点则固定在壳体上。当线圈得电后， 线圈产生磁场，使静铁心产生电磁吸力，将衔 铁吸合。衔铁带动动触点动作，使常闭触点断 开，常开触点闭合，分断或接通相关电路。当 线圈失电时，电磁吸力消失，衔铁在反作用弹 簧的作用下释放，各触点随之复位。
触点分类：
按功能可分为：主触点和辅助触点。主触点用于接通和 分断主电路；辅助触点用于接通和分断二次电路，还能 起互锁和联锁作用。 按形状可分为：桥式触点和指形触点 。桥式触点又分为 点接触桥式触点和面接触桥式触点。 按位置可分为：静触点和动触点。静触点固定不动，动 触点能由联杆带着移动 。 按其初始位置可分为：常闭触点和常开触点。常闭触点 （又称动断触点）——常态时动、静触点是相互闭合的。 常开触点（又称动合触点）——常态时动、静触点是分 开的。
2. 电磁式低压电器
• 低压电器一般由感测部分和执行部分组成。 • 在各种低压电器中，电磁式低压电器应用很 多，它们结构相似，原理相同。
电磁式低压电器基本结构
（1）电磁系统
电磁系统是电磁式电器元件的感受部件，它的作用是 将电磁能转换成为机械能，并带动触点闭合或断开。它通 常采用电磁铁的形式，由电磁线圈、静铁心（铁心）、动 铁心（衔铁）等组成，其中动铁心与动触点支架相连。
通电迅速动作，断电迅速复位
3、热继电器
长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行 均会引起过电流。 • ，在电路中用作 电动机的过载保护和断相保护。
KA
常闭触点：
(a) 外形 (b) 符号
中间继电器触点容量小，触点数目多，用于控制 线路。10A以下电路中可替代接触器控制。
（2）功能：
a.当电压或电流继电器触头容量不够时，可借助中间继电器来控 制，此时它作为执行元件被当作一级放大器使用。 b.当其他继电器或接触器触头数量不够时,可利用中间继电器来 切换多条电路。 c.对于电动机额定电流不超过 5A 的电气控制系统，可以由中间 继电器代替接触器来实现控制。
（2）触点系统
触点系统属于执行部件 。它的作用是通过触点的开、 闭来通、断电路的 。
（3）灭弧系统
触点在断开（包括熔体在熔断时）的瞬间，会在触头 间隙中产生电弧，对电路和电器有危害，必须使电弧熄灭。
（1）电磁系统
• 电磁铁的示意图
动触点 静触点 复位弹簧 动铁心 电磁线圈 静铁心
• 电磁铁的工作原理
灭弧方法（P4）
• 灭弧栅灭弧 • 磁吹式灭弧装置 • 灭弧罩灭弧
第二节
接触器
• 定义：用来自动地接通或断开大电流电路的电器。
• 分类：按控制电流性质不同，通常分为交流接触器 和直流接触器两大类 。
交流接触器
特点：交流线圈、有短路环、采用双断口触头
直流接触器
特点：直流线圈、滚动指型触头
短路环
常用继电器
常用继电器
• 1、电磁式继电器
• 2、时间继电器
• 3、热继电器
• 4、速度继电器
1、电磁式继电器
• （1）电流继电器 • （2）电压继电器 （3）中间继电器
(1)、电流继电器：根据输入电流大小而动作的继电器，可用于过载或过流保护。
反映电流变化的控制电器 。 电流继电器的线圈匝数少、导线粗、阻抗小，使用时线圈被控电路串联。 根据用途可分为过电流继电器和欠电流继电器。
交流接触器的外形与结构：
(a) 外形
(b) 结构
交流接触器的主要部分是：电磁系统、触点系统、灭弧装置。
图形符号及文字符号:
KM
线圈
常开(动合)主触点
KM
用于主电路 流过的大电流 (需加灭弧装置)
常开(动合)辅助触点
KM
用于控制电路 流过的小电流 (无需加灭弧装置)
常闭(动断)辅助触点
KM
属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示
课程安排
总学时：56学时；课程设计：一周。
上课学时安排： 1、常用低压电器的基本知识；（建议8学时） 2、基本电气控制线路的分析和设计；（建议10学时） 3、西门子系列PLC的相关知识和应用； （建议22学时）
4、PLC的网络通信以及可视化监控 ； （建议8学时）
【电子课件参考资料】
1. 《电气控制与可编程序控制器应用技术》 郁汉琪 编著. 东南大学出版社.
电电空 直 子动气 流 式式阻 电 尼 磁 式 式
1）按操作方式分
• 手动电器：通过人力操作而动作的电器。
（如：刀开关、按钮、转换开关）
• 自动电器：按照信号或某个物理量的变化
而自动动作的电器。（如：低压断路器、 接触器、继电器）
2）按控制作用分
• 执行电器 : 用来 完成某 种动作 或传递功率 。 （如：电磁铁） • 控制电器：用来控制电路的通断。 （如：开关、按钮、继电器、接触器） • 主令电器：用来控制其它自动电器的动作，以 发出控制“指令”。（如：按钮、转换开关） • 保护电器：用来保护电源、电路及用电设备， 使它们不致在短路、过载状态下运行，免遭损 坏。（如：熔断器、热继电器）
（3）灭弧系统
• 电弧产生：在触点由闭合状态过渡到断开状态的 过程中，会在触头间隙中由电子流产生弧状的火 花，这种由电气原因造成的火花称为电弧。是气 体自持放电形式之一，是一种带电质点的急流。
• 电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度 和密度很大的电流。
• 电弧的危害：
使电路仍然保持导通状态，延迟了电路的开断。 会烧损触点，缩短电器的使用寿命。
简单的接触器控制
A
B
C
停止 按钮 起动 按钮
刀开关起隔离作用
特点：小电流控 制大电流
M 3~
自保持
接触器主要技术参数
（1）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 （2）额定电流：主触点的额定工作电流。 （3）机械寿命（1000万次以上）与 电气寿命（100万次以上）。 （4）操作频率：每小时的操作次数 一般：300次/h、 600次/h、 1200次/h
与接触器的主要区别在于：
区别
接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装置， 一 般只能在一定的电压作用下动作。 继电器：用于控制电路，电流小（继电器触头 容头量较小，不大于5A ），无灭弧 装置，可在各种电量或非电量的作用 下动作。
继电器分类
按用途分：控制继电器、保护继电器、中间 继电器。 按原理分：电磁式、感应式、热继电器等。 按参数分：电流、电压、速度、压力继电器。 按动作时间分：瞬时继电器、延时继电器。 按输出形式分：有触点、无触点继电器。
型号、含义
型号、含义
接触器的选用
• 类型的选择：根据负载的性质选用直流或交流接触器。
• 主触点额定电压的选择：大于等于主电路工作电压。
• 主触点额定电流的选择：大于等于被控电路额定电流。
• 吸引线圈的额定电压与频率：与所控制电路的选用电压 频率相一致。
第三节 继电器
定义：继电器是一种根据电量（电流、电压 ）或非电量（时间、速度、温度、压力等） 的变化自动接通和断开控制电路，以完成控 制或保护任务的电器。 继电器和接触器的结构和工作原理大致相同
工作过程：
欠电压继电器 过电压继电器
释放电压:(40%--70%)UN
吸合电压:(110%--115%)UN
（3)中间继电器
将一个信号变成多个输出信号或将信号放大，起到信号中转作用， 通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可直接用它来控制小 容量电动机或其他电气执行元件。
KA 线圈：
常开触点：
KA
电磁线圈通电时产生磁场，使动、静铁心磁化互相吸 引，当动铁心被吸引向静铁心时，与动铁心相连的动触点 也被拉向静触点，令其闭合接通电路。电磁线圈断电后， 磁场消失，动铁心在复位弹簧作用下，回到原位，并牵动 动、静触点，分断电路。
（2）触点系统
• 触点接触形式：点接触、线接触、面接触。 • 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。
(3) 型号:
⁠ - ⁠ ⁠ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ 继电器 ┘ ∣ ∣ ∣ └ 常闭触头数 中间 -─┘ ∣ ∣ 设计序号----─┘ └─- 常开触头数
J Z
2、时间继电器
• 定义：从线圈通电或断电起，其触点经过一段时 间延时后才动作的继电器。（文字符号：KT）。 适用于定时控制 • 常用的时间继电器：电磁式、阻尼式、电子式 （晶体管、数字式）。
3）按用途分