常用低压电器及电气控制系统图的设计

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(1)电弧产生的条件 当被分断电路的电流超过0.25~1 A, 分断 后加在触点间隙两端的电压超过12~20 V(根据 触点材质的不同取值)时,在触点间隙中会产生 电弧。 (2)电弧的危害 延长电路的分断时间;将触点烧坏;严重时, 会引起电器和周围设备的损坏,甚至造成火灾
(3)灭弧方法
1)机械性拉弧:分断触点时,迅速增加电弧长度, 使单位长度内维持电弧燃烧的电场强度不够而 熄弧
1-主触点 2-自由脱扣机构 3-过电流脱扣器 4-分励脱扣器
5-热脱扣器 6-失压脱扣器
7-按钮
(2)低压断路器典型产品 1)装置式断路器 2)框架式低压断路器 3)智能化断路器 4)漏电保护断路器
(3)断路器的主要技术参数 1)额定电压:低压断路器长时间运行所能承受的 工作电压,称额定电压。 2)额定电流:低压断路器长时间运行时的允许持 续电流。 3)分断能力:是指在规定条件下能够接通和分断 的短路电流值。通常采用额定极限短路分断能 力和额定运行短路分断能力两种表示法。
接近开关分类
(1)涡流式接近开关 (2)电容式接近开关 (3)霍尔接近开关 (4)光电式接近开关 (5)热释电式接近开关
4.万能转换开关


万能转换开关是一种多档式、控制多回路的主 令电器。 万能转换开关主要用于各种控制线路的转换、 电压表、电流表的换相测量控制、配电装置线 路的转换和遥控等。万能转换开关还可以用于 直接控制小容量电动机的起动、调速和换向。
按钮的型号含义
按钮的图形文字符号
2.行程开关



行程开关(位置开关),是一种短时接通或断 开小电流电路的电器,用于控制机械设备的行 程及限位保护。 行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式、微 动式和组合式。 行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式、微 动式和组合式。
直动式行程开关 1-推杆 2-弹簧 3-常闭触点 4-常开触点
2.1.2电磁式电器的工作原理与结构特点
电磁式电器主要由电磁机构、触点和灭弧装置组成 1.电磁机构 (1)结构与工作原理 由吸引线圈、铁芯、衔铁等几部分组成.它的 主要作用是将电磁能量转换为机械能量并带动 触点动作,完成电路接通和分断。当线圈通过 工作电流时,产生足够的磁动势,在磁路中形 成磁通,使衔铁获得足够的电磁力,克服反作 用力与铁芯吸合,由连接机构带动相应的触点 动作。
(1)HD型单投刀开关和HS型双投刀开关
(2)HK型开启式负荷开关
HK系列胶盖瓷底刀开关结构图 胶盖瓷底刀开关实物图 1-熔丝接头 2-瓷底 3-静触点 4-瓷柄 5-动触点 6-胶盖
(3)HH系列封闭式负荷开关
HH系列封闭式负荷开关实物图 1-手柄2-速断弹簧3-熔断器 4-灭弧罩5-闸刀
HH系列封闭式 负荷开关结构图
4)限流能力: 限流式低压断路器,当电路出现故障时,动 触点受短路电流产生的电动斥力的作用快速打 开,动作速度快,约在8~10ms内全部断开,要
求限流电器的固有动作时间不大于3ms。一般要
求限流系数K(限流系数K指实际分断电流峰值 与预期短路电流峰值之比)在0.3~0.6之间。
5)动作时间 从网络出现短路的瞬间开始至触点分离后 电弧熄灭,电路完全分断所需的时间,称全分 断时间或动作时间。框架式和塑壳式低压断路

F B2 2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
1
2
直流电磁机构的吸力 与气隙的平方成反比
② 交流电磁机构的吸力特性 当频率f、匝数N 和电压U均为常数时, 为常数,F亦为常数, 说明F与δ 大小无关。 (实际上由于漏磁 通的 存在,F随着 δ 的减小略有增加)
U E 4.44 f N

(4)HZ型组合开关
组合开关结构图
1-静触片 2-动触 3-绝缘垫板 4-凸轮 5-弹簧 6-转轴 7-手柄 8-绝缘杆 9-接线柱
(5)熔断器式刀开关



HR3熔断器式刀开关、具有刀开关和熔断器的 双重功能 在正常运行时,熔断器不脱扣,当线路发生故 障时,其熔断体熔断 采用这种开关电器可以简化配电装置结构,作 为导线及电气设备的过载和短路保护,以及用 于在电网正常馈电的情况下,不频繁地接通或 分断电路。
1-动触点 2-熔体 3-瓷插件4-静触点 5-瓷座
熔断器的型号意义
熔断器的图形符号和文字符号
2.2.3 主令电器


控制系统中,主令电器是一种发布电气控制指 令的电器。它直接或通过电磁式电器间接作用 于控制电路。常用来控制电力拖动系统中电动 机的起动、停车、调速及制动等。 常用的主令电器有:控制按钮、行程开关、接 近开关、万能转换开关、主令控制器等。
1.交流接触器
(1)交流接触器的结构:电磁系统、触点系统和 灭弧装置及其它部件等四部分组成
1-铁芯 2-衔铁 3-线圈 4-复位弹簧 5-绝缘支架 6-动触点 7-静触点 8-触点弹簧
(2)交流接触器的工作原理 (3)交流接触器的基本参数 1)额定电压 2)额定电流 3)通断能力 4)动作值 5)吸引线圈额定电压 6)操作频率 7)寿命
U 4.44 f N
2)反力特性 电磁机构使衔铁释放的力主要是弹簧的反力 3)反力特性与吸力特性的配合
2 触点
触点是电器的执行部分,用于接通和分断电路。 触点主要由动触点和静触点组成 工作原理:当电磁机构中的衔铁与铁芯吸合时, 动触点在连动机构的带动下动作,动触点和静 触点闭合或断开。 (1)触点的接触形式:点接触、线接触和面接 触
1.电器的定义 根据外界特定的信号和要求,自动或手动接通和 断开电路,实现对电路或非电对象的切换、控制、保 护、检测、变换和调节用的电气元件统称为电器。 2.电器的分类 (1)按工作电压等级分类:低压电器 高压电器 (2)按用途分类:控制电器 配电电器 执行电器 (3)按工作原理分类 :电磁式电器 非电量控制电器 (4)按工作方式分类:机械式电器 电子式电器
(2)吸力特性与反力特性 衔铁是否能够正常工作,是由电磁机构的吸力特 性与反力特性决定的。 电磁机构使衔铁吸合的力与气隙长度的关系曲线 称为吸力特性。它随励磁电流种类(交流或直 流)、线圈连接方式(串联或并联)的不同而有 所差异。 电磁机构使衔铁释放(复位)的力与气隙长度的 关系曲线称为反力特性。反力的大小与作用弹簧、 摩擦阻力以及衔铁质量有关。

(2)触点的结构形式
3.电弧的产生和灭弧方法
电弧是触点间气体在强电场作用下产生的放电现象。 当动静触点在通电状态下分开的瞬间,动静触点的间 隙很小,于是在触点间形成很强的电场(E=U/S,其中S为间 隙)。在高热和强电场作用下,金属内部的自由电子从阴 极表面电离出来,向阳极加速移动,这些自由电子在运动 中撞击中性气体分子,使它们产生正离子和电子。于是, 在触点间隙产生大量的带电粒子,使气体导电,形成了炽 热的电子流,绝缘的气体变成了导体。电路通过这个游离 区时消耗的电能转换为热能和光能,发出光和热的效应, 产生高温并发出强光,即电弧。
器的动作时间一般为30~60ms;限流式和快速
低压断路器一般小于20ms。
(4)低压断路器的型号意义
(5)断路器的图形及文字符号
2.2.2熔断器
低压熔断器广泛应用于低压配电系统和控制 系统中,主要起严重过载和短路保护作用,同 时也是单台电器设备的重要保护元件之一。
1.熔断器的结构和工作原理

2.直流接触器
直流接触器结构:由电磁机构、触点系统和灭 弧装置等部分组成。
1-铁芯 2-线圈 3-衔铁 4-静触点 5-动触点 6-辅助触点 7、8-接线柱 9-反作用弹簧 10-底板
2)双断口灭弧
效果较弱,一般多用于小功率的电器中
3)磁吹灭弧
电弧电流越大,灭弧能力越强。它广泛用于直 流灭弧装置中
4)灭弧栅灭弧
这种灭弧装置常用于交流灭弧
5)利用有机固体介质的狭缝灭弧
6)利用真空灭弧
2.2 常用低压电器
2.2.1 开关电器
1.刀开关与组合开关
手柄操作式单级开 关示意图 1-手柄 2-刀夹座 (静触点) 3-闸刀(动触点) 4-铰链支座 5-接线端子 6-绝缘底板
1.按钮
控制按钮是一种结构简单、使用广泛的手动 主令电器,它可以与接触器或继电器配合,对 电动机实现远距离的自动控制。是一种短时间 接通或断开小电流电路的手动控制指令电器。 按钮的触点形式: 动合按钮(常开触点 ) 动断按钮 (常闭触点 ) 复合按钮
按钮的结构
按钮实物图
按钮结构图 1-按钮帽 2-复位弹簧 3-常闭触点 4-常开触点
刀开关的型号及含义
刀开关的图形和文字符号
2.低压断路器
低压断路器俗称自动空气开关,是低压配电网中的 主要开关电器之一,它不仅可以接通和分断正常负 载电流、电动机工作电流和过载电流,而且可以接 通和分断短路电流。
低压断路器实物图
(1)低压断路器的结构和工作原理 主要由触点系统、灭弧系统、各种脱扣器和 开关机构等组成。 脱扣器包括过电流脱扣器、失压(欠压)脱 扣器、热脱扣器、分励脱扣器和自由脱扣结构。
2.熔断器分类
(1)螺旋式熔断器
常用于机床电气控制设备中
1-底座 2-熔体 3-瓷帽
(2) 有填料密封管式熔断器
常用于大容量的配电线路中
1-瓷底座2-弹簧片3-管体4-绝缘手柄5-熔体
(3)无填料管式熔断器 常用于低压电力线路或成套配电设备中的连 续过载和短路保护。
1-铜圈 2-熔断管 3-管帽 4-插座 5-特殊垫圈 6-熔体 7-熔片
1)吸力特性
7 10 F B2S B2S 2 0 8
1
0 4 107 H / m ,
B 为气隙磁通密度,
S 为吸力处的铁芯截面积。 2 S B 当 为常数时,F与 成正比,也可认为与
气隙磁通的平方成正比,即 F 2 。
① 直流电磁机构的吸力特性
IN 0 S IN IN Rm /( 0 S )
滚轮式行程开关
微动式行程开关 1-推杆 2-片状弹簧 3-常开触点 4-常闭触点 5-恢复弹簧
行程开关型号的含义
行程开关图形符号及文字符号
3.接近开关
接近开关又称无触点行程开关,当某种物体与 之感应头接近到一定距离时就发出动作信号, 它不像机械行程开关那样需要施加机械力,而 是通过其感应头与被测物体间介质能量的变化 来获取信号。

熔断器结构上一般由熔断管(或座)、熔断体、 填料及导电部件等部分组成。 使用时熔体与被它保护的线路及电气设备串联, 当通过熔体的电流为正常工作电流时,熔体的 温度低于材料的熔点,熔体不熔化;当电路中 发生过载或短路故障时,通过熔体的电流增加, 熔体的电阻损耗增加,使其温度上升,达到熔 体金属的熔点,于是熔体自行熔断,故障电路 被分断,完成保护任务。
第二章 常用低压电器 及电气控制系统图的设计
主要内容 • • • • • • • 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 电器的基本知识 常用低压电器 电气控制系统图 电气控制的基本电路 三相异步电动机速度控制电路 变频调速控制电路 电气控制电路分析基础
2.1 电器的基本知识
2.1.1电器的定义及分类
万能转换开关的结构及图形符号
万能转换开关 一层结构示意图
万能转换开关的图形符号
5.主令控制器

主令控制器是一种频繁对电路进行接通和切断 的电器。
凸轮式主令控制器结构原理图
1-凸轮块 2-接线端子 3-静触点 4-动触点 5-支杆 6-转动轴 7-凸轮块 8-小轮
2.2.4接触器



接触器是一种适用于频繁地接通和断开电动机 主电路或其他负载电路的控制电器。 结构:由电磁线圈、铁芯、衔铁、触点和固定 支架组成。 工作原理:当接触器的电磁线圈通入电流时, 会产生很强的磁场使衔铁被吸附,安装在衔铁 上的动触点也随之与静触点闭合,使电气线路 接通。当断开电磁线圈中的电流时,磁场消失, 触点在弹簧的作用下恢复到断开的状态。 电磁接触器按其主触点通过电流的种类不同可 分为直流和交流接触器两种,目前在控制电路 中多数采用交流接触器。
(4)快速熔断器 主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保 护 (5)自复熔断器 自复式熔断器只能限制短路电流,却不能真正 切 断电路,故常与断路器配合使用。它的优点是 不必更换熔体,可重复使用。
(6)插入式熔断器 一般用在380V及以下电压等级低压照明线路末端 或分支电路中作短路保护及高倍过流保护之用
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