01 第1章 常用低压控制电器(1-3)-2012

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第一章 常用低压控制电器
• 概述 • 接触器 • 继电器 • 熔断器 • 低压开关和低压断路器 • 主令电器
本章要点：掌握常用低压控制电器的结构、工作
原理、电路中的符号文字及其选择。
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第一节 概 述
一、定义
电器：对电能的生产、输送、分配和应用起控 制、调节、检测及保护等作用的工具总称。各类 电器开关、熔断器、变压器等都属电器。
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符号：
参数及选择： 额定工作转速：有300－1000r/min;1000－3000r/min 两种。根据被检测电机的转速选择。 动作转速：>120r/min 复位转速：<100r/min
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四、电磁式继电器
（一）结构及工作原理 1．电磁系统 2．触头系统 3．释放弹簧
1-底座 2-铁心 3-释放弹簧 4-调节螺母 5-调节螺母 6-衔铁 7-非磁性垫片 8-极靴 9-触头系统 10-线圈
一、结构和工作原理
接触器主要由电磁系统 、触头系统和灭弧装置组 成，结构如下图所示：
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1-- 主触头 2-- 常闭辅助触头 3-- 常开辅助触头 4-- 动铁心 5-- 电磁线圈 6-- 静铁心 7-- 灭弧罩 8-- 弹簧
（一）电磁系统
1．三部分组成： 动铁心（衔铁）、静铁心、电磁（励磁）线圈
一、课程介绍
1．课程的性质和地位 （1）电气控制及可编程控制技术是电气工程
及自动化专业的一门专业课，必修课。 （2）通过该课程学习为后续其他专业课程的
学习打下基础。该课程是毕业设计电气传动方 向的重要内容之一，也是现代工业控制的重要 内容之一。 2．课程的学科基础：
《电机与拖动基础》、《微机原理》等课程
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接触器（小结）：
接触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。 一、结构和工作原理
接触器主要由电磁系统、触头系统和灭弧装置 组成。 二、交流接触器
铁心用硅钢片冲压迭制而成 线圈做成短而粗的圆筒状 铁心端面上安装一个铜制的短路环 三、直流接触器 铁心用整块钢块制成 线圈做成长而薄的圆筒状
I与气隙成正比。
直流电磁系统： I=U/Rcu常数； I与气隙 无关。
Φ=IN/Rm 1/Rm 1/ ； F与气隙 的平方成反比。
注意：
U型铁心交流电磁机构的励磁线圈通电而衔铁尚未 吸合的瞬间，电流将达到衔铁吸合后额定电流的5~6倍。 E型铁心将达到10~15倍。若衔铁卡住不能吸合或频繁 操作时，交流励磁线圈则可能被烧毁。
参考文献 1、 邓则名编．电器与可编程控制器应用技术．第3版， 北京：机械工业出版社，2009
2、 何波编．电气控制及PLC应用．北京：中国电力出版 社，2008
3、 王平等编．电气控制及可编程控制技术：中国石油大 学出版社，2009
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第一篇 电气控制技术
➢ 常用低压控制电器 ➢电气控制线路的基本原则和典型控制线路分析
速度继电器的轴与电动机
的轴相连接。转子固定在 轴上，定子与轴同心。当 电动机带动速度继电器的 转子转动时，绕组切割磁 场产生感应电动势和电流 ，此电流和永久磁铁的磁 场作用产生转矩，使定子 向轴的转动方向偏摆，通 过定子柄拨动触头，使常 开触点闭合，常闭触点打 开。当电动机转速下降到 接近零时，转矩减少，定 子柄在弹簧力的作用恢复 原位，触头也复原。
控制电器：能够根据外界指定信号手动或自动 地接通和断开电路的电器。
（本课程主要研究控制电器）
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二、电器的分类
1．按工作电压等级 交流电压1200V，直流电压1500V以上的为高压
电器，否则为低压电器。
2．按动作原理 手动电器和自动电器。
3．按控制电器的输出形式 有触点控制电器，如：刀开关、接触器等。 无触点控制电器，如：可控硅、大功率三极管等。
热继电器不能作短路保护。大电流时还需配电流 互感器使用。
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三、速度继电器
定义：根据电磁感应原理来检测电动机转速和转向 ，并利用转轴的转速来通断电路的控制电器，主要 用于鼠笼式异步电动机的反接制动控制，也称为反 接制动继电器。
结构：定子、转子和触头
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工作原理： 定子
转子 继电器轴机床），自适应数控机 床，直接数字程序控制机床，计算机群控系统，柔 性制造系统。
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2．电气控制系统的发展 大功率半导体器件，大规模集成电路，计算
机控制技术，检测技术，现代控制理论等。 3．我国低压电器历史与发展
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第二节 接触器
接触器用来频繁地接通和分断交直流（主）电 路和大容量控制电路的电器。主要控制对象是电动 机，能实现远距离控制，并具有欠压、零压保护。
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2、时间继电器的选择
电源电压（工作电压和触头电压） 延时方式（通电延时or断电延时）。 延时时间范围及延时误差。 延时触头和瞬时触头类型、数量及容量。 时间继电器的类型（电子式、空气阻尼式）
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二、热继电器
热继电器是利用电流的热效应原理来工作 的保护电器。在电路中用作电动机的长期过载 保护。
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a-通电延时型 b-断电延时型 1-线圈 2-铁心 3-衔铁 4-反力弹簧 5-推板 6-活塞杆 7-塔形弹簧 8-弱弹簧 9-橡皮膜 10-空气室壁 11-调节螺钉 12-进气孔 13-活塞 14、16-微动开关 15-杠杆
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通电延时型时间继电器演示
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断电延时型时间继电器演示
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• 电气符号
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接触器符号
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二、交流接触器
定义：接触器的主触头接通、分断的主电路是交流电。 问题1：铁心中产生涡流和磁滞损耗引起铁心发热； 解决方法：铁心用硅钢片冲压迭制而成，减少涡流路径，添 加硅增加铁心电阻。为便于散热，线圈做成短而粗的圆筒状。
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问题2：当通入交流电，即交变磁通过零时，电磁吸力 为零，使衔铁产生强烈震动和噪声。
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4、热继电器主要技术参数及选择
整定电流：指热元件通过的电流超过此值的20%时 ，热继电器应当在20min内动作。 热继电器的选择：主要根据电动机的额定电流来确 定。热继电器的整定电流应接近或大于电动机的额 定电流，即： IRT=（0.95～1.05）Ied
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一般情况下，可选用两相结构的热继电器；对在电 网电压严重不平衡、工作环境恶劣条件下工作的电动 机，可选用三相结构的热继电器；对于三角形连接的 电动机，应选用带断相保护装置的热继电器。
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★ 常用灭弧方法： 1．灭弧罩 （机械灭弧） 2．灭弧栅（栅片灭弧）
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3．磁吹灭弧装置
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（四）接触器工作原理及符号
当电磁线圈通电后，线圈电 流产生磁场，使静铁心产生 电磁吸力吸引衔铁，带动触 头移动：常闭触头断开，常 开触头闭合。当接触器电磁 线圈断电时，电磁吸力消失 ，衔铁在弹簧的反作用力作 用下，使触头复原：常开触 头断开，常闭触头闭合。
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（二）、电磁式继电器的特性及参数 y
1、输入-输出特性（继电特性） y1 X2—继电器的吸合值，
X1—继电器的释放值。 2、继电器的返回系数
0 x1 x2 x
k x1 x2 称为继电器的返回系数。
解决方法：铁心端面上安装一个铜制的短路环。
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三、直流接触器
• 定义：主触头接通、分断的主 电路流过的是直流电。 •结构特点：铁心用整块钢块制 成；线圈做成长而薄的圆筒状。 • 直流接触器采用双绕组线圈
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四、接触器的主要技术数据和选择
（一）接触器的型号及代表意义 例： CJ －/ • CJ20－40/03 交流接触器的代号；设计序号；额定电流；额定工作电压
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1、结构与工作原理
★ 结构：热元件；双金属片；触头等组成。
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2、 电气符号
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3、断相保护热继电器
热继电器动作电流是按电动机额定 电流整定的。Y形接法时，相电流等 于线电流，可用两只热元件或不带断 相保护的热继电器保护。
△接法时，相电流为线电流的根3 分之一。热元件串接在电动机的电源 进线端，若要按额定线电流整定，整 定值较大，一相断电，其余两相热元 件可能达不到动作值而电机绕组已过 热，△接法必须采用带断相保护的热 继电器。
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3． 课程的主要内容
第一篇 电气控制技术 第二篇 可编程控制器应用技术
二、要求及其他
1．上课: 按时上课，不迟到、不早退、遵守课 堂纪律。 2．作业：书写规范、独立完成、按时交纳。 3．成绩：平时＋实验＋期末考试。 4．答疑： (待定)
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三、教材及参考文献：
教材： 1、电气与可编程控制技术：中国石油大学胶印，2011.02
触头是接触器的执行部件，用来接通或断开被控电路。 按所控制电路分：主触头和辅助触头。 按其原始状态分：常开触头和常闭触头。 按结构形式分：桥型触头和指式触头。 按接触形式分：点接触型、线接触型、面接触型。
（三）灭弧装置
✓ 电弧的产生：只要动、静触头之间的电压不小于10～ 20伏，在即将接触或者开始分开时就会在间隙内产生放 电现象。如果电流小，就是火花放电；如果电流大于 80～100毫安，就会发生弧光放电，即电弧。 ✓ 电弧的危害：触头烧毁；电路切断时间延长；弧光短 路；引起火灾。 ✓ 采取灭弧措施的原则：降低电弧温度；减少电弧两端 电压。
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4．按工作电压的种类 交流控制电器和直流控制电器。
5．按控制对象不同 电气控制系统和电力自动化（供配电）系统。
6．按在电力（电机）拖动系统中的作用 控制电器（继电器、接触器等）； 保护电器（熔断器、热继电器等）； 执行电器（电磁铁、电磁离合器等）。
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三、我国低压电器的发展概况
1．电气控制经历以下几个阶段： （1）纯手动控制 （2）传统的继电接触器控制 （3）顺序控制器控制（继电器与电子技术结合） （4）可编程控制器控制（PLC）