电气控制设备

新型熔断器：自复式熔断器
闸刀
❖分类: 1、半封闭插入式、螺旋式、无填料密封管式和有填料密封管式 2、一般工业用熔断器、快速熔断器和特殊熔断器
作用原理：保护特性或安秒特性（熔化电流与熔化 时间的关系）
❖（1）反时限特性
❖（2）Ir最小熔化电流，Ire熔体额定 电流
熔化系数Kr：最小熔化电流Ir与熔体额
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
1
1
×
×
×
2
Байду номын сангаас
2
×
×
3
3
×
×
4
4
×
×
5
5
×
×
6
6
×
×
多挡式、控制多回路的主令电器，有操作机构、定位装 置和触点组成。
主要用于低压断路操作机构的合闸与分闸、各种控制线 路的转换等。通断能力不强，控制小容量电动机。
组合开关
❖作用： 在机床电气设备工作电源引入开关，可直接控制小容量三相异步电 动机非频繁正、反转。
低压保护电器：对电路和用电设备进行保护的电器（通 断能力强、可靠性高、反应灵敏），如熔断器、热继电 器、电压继电器、电流继电器等
低压主令电器：发出控制指令的电器。（操作频率要高、 抗冲击寿命长），如按钮、主令开关、行程开关和万能 转换开关等
低压执行电器：完成某种动作和传动功能的电器:电磁铁、 电磁离合器
整定： （1）改变电磁脱 扣器铁心机构的 气隙大小。 （2）改变热脱扣 器的弯曲程度。
熔断器
熔断器（Fuse）是一种利用熔体的熔化作用而切断电路的、 最初级的保护电器，适用于交流低压配电系统，作为线路 的过负载及系统的短路保护用。
组成：溶体和熔断管
FU
熔断管：由硬质纤维或瓷组成。
电路符号
溶体是主要部分，是敏感元件又是执行 元件：由铅锡合金、锌、铜或银制成丝 状、带状、片状或笼状
常闭(动断)按钮
SB
电路符号
滚轮式行程开关结构示意图
行程开关 用于检测工作机械的位置，发出命令以控制
其运动方向或行程长短——位置开关：限位 保护、行程控制、自动切换等。
a、结构原理图
b 、电路符号
常闭触头
SQ
常开触头
SQ
ST或SQ
行程控制（之一） --自动往复运动
电机
SQb
SQa
逆程
正程
工作要求：1. 能正向运行也能反向运行 2. 到位后能自动返回
电器的种类繁多，构造各异
• 通常按以下分类方法分为几类： 按电压等级分：
高压电器（High-voltage Apparatus） 低压电器（Low-voltage Apparatus ）
按所控制的对象分 ： 低压控制电器（Control Apparatus），用于电力拖动
自动控制系统和其他用途的设备中（通断能力、操 作频率高、寿命长），如接触器、继电器、启动器、 各种控制器等
按 电 器 组 合 分： 单个电器、成套电器与自动化装置
按 有 无 触 点 分： 有触点电器、无触点电器、混合式电器
工作原理分：电磁式和非电量控制
特征：采用电磁现象完成信号检测及工作状态转换
本章主要涉及低压电器、电力拖动、自动控制电 器，如交直流接触器、各类继电器、自动空气断路器、 行程开关、熔断器、主令电器等。
灵活掌握电气设备典型控制电路（例如简单的起停 保控制线路 、 异步电机正 、 反转电气控制线路 、 异步电机“Y/△”电气控制线路等），理解它们的设 计思 路。
学会设计相应的电气控制电路（经验设计方法、处 理时序电路的方法）。
读懂一些较为复杂的电气设备控制电路图。
一、电气控制技术的发展概况
❖电力拖动系统的发展
1.1 电器的作用与分类
电器就是广义的电气设备。
它可能很大、很复杂（如一台彩色电视机 或者一套自动化装置）；
它也可以很小、很简单（如一个钮子开关 或者一个熔断器）。
从工业控制的角度看“电器”
电器是指能根据特定的信号和要求，
自动/手动地接通/断开电路；
断续/连续地改变电路参数；
实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、 变换和调节的电气设备。
❖电气控制部分：满足加工工艺要求，使电动机起动、 制动、反向、调速等电气控制和电气操纵部分。
第一章．常用低压电器
低压电器（Low voltage Apparatus）通 常指工作在交流电压1200V以下、直流电压 1500V以下的电路中起通断、控制、保护和调节 作用的电气设备。
本章主要介绍常见的接触器、继电器、低压断 路器、万能转换开关、熔断器等设备的基本结构、 功能及工作原理。
❖作用：
➢（1）分配电能、不频繁地启动异步电动机。
➢（2）对线路及电动机具有过流、欠压、过载保护
。 ❖ 1、分类 ➢ （1）按极数分：单极、双极和三极。 ➢ （2）按保护形式分：电磁脱扣器式、热脱扣器式、复式脱 扣器式和无脱扣器式。 ➢ （3）按全分断时间分：一般式和快速式（脱扣时间在0.02S 以内）。 ➢ （4）按结构型式分：塑壳式、框架式、限流式、直流快速 式、漏电保护式。
微动开关
习惯上把尺寸甚小且极限行程甚小的行程开关称为 微动开关（Sensition Switch）
由于半导体元件的出现，产生了一种非接触式的
行程开关，这就是接近开关。当生产机械接近它到
一定距离范围之内时，它就能发出信号，以控制生 产机械的位置或进行计数。
从原理上看，接近开关有高频振荡型、感应电桥 型、霍尔效应型、光电型、永磁及磁敏元件型、电 容型及超声波型等多种形式，其中以高额振荡型为 最常用，占全部接近开关产量的80％以上。我国 生产的接近开关也是高频振荡型的，它包括感应头 、振荡器、开关器、输出器和稳压器等几部分。
机械信号转换为电信号，以实现位置控制
➢ 直动式（LX1、JLXK1系列）、
➢ 滚轮式（LX2、JLXK2系列）、
➢ 微动式（LXW-11、JLXK1-11）三种。
从结构上来看， 行程开关可分为三部分： 操作机构、 触点系统、 外壳。其中单轮和径向传动杆式行程开关可自动复位， 而双轮 行程开关不能自动复位。
安装一串不同形状的凸轮块就可获得按一定顺序动作的触点，若 这些触点用来控制电路，便获得按一定顺序动作的电路。
❖类型： ➢（1）凸轮调整式主令控制器； ➢（2）凸轮非调整式主令控制器。
常用有LK5和LK6系列。 ❖符号：
SA
定电流Ire之比，即:
Kr Ir Ire
它是表征熔断器灵敏度的指标。
A、Kr小对过载保护有利，但易误动作，可靠性差。
B、Kr大时对过载保护不利，但不易误动作。 熔化系数主要取决于熔体的材料和工作温度及其结构
控制按钮（接通或断开电流较小的控制电路）
复合按钮
常开(动合)按钮
电路符号
SB
SB
电路符号
复合按钮： 常开按钮和 常闭按钮做在一起。 先断后合
• 刀开关 • 转换开关 • 断路器 • 熔断器 • 按钮 • 行程开关 • 接近开关 • 光电开关 • 万能转换开关 • 接触器 • 继电器
低压开关（低压隔离器） 作用：用于不频繁接通和分断的电路，将电路与电源隔离。 刀开关、组合开关、转换开关等
QS
S
S
刀开关的图形及文字符号
转换开关
触点号
• 成组拖动→单电机拖动→多电机拖动 • 交、直流拖动系统
电气控制系统的发展
手动控制→继电接触器控制→顺序控制器→可编程控制器 数字控制→微机控制
二、电力拖动自动控制的基本概念
控制装置
电动机
传动机构
工作机构
电气自动 控制部分
电力拖动部分
❖电力拖动系统：以电动机为动力源的拖动系统。
❖电力拖动部分：电动机及与其关联的传动机构部分。
——SQ/SP
光电开关
主令控制器
❖作用：用来较为频繁地转换复杂的多路控制电路。 ❖结构：由触点、凸轮、定位机构、转轴、面板及其支撑件。 凸轮固定于方轴上，动触点固定于支杆上，当主令控制器手柄转动 时，带动凸轮转动，当凸轮达到推压小轮的位置时，使小轮带动支 杆绕轴6转动，使支杆张杆，带动触点断开。同理，凸轮块离开小 轮，触点闭合。
行程控制电路（之二）——终端控制
SQB
SQA
逆程
限位开关 正程
用于检测工作机械的位置，发出命令一控制其运行方向 或行程长短的主令电器，或称为位置开关。将其安装与 生产机械行程终点处，可限制其行程，也称为限位开关 或终点开关
结构分：机械结构的接触式有触点行程开关和电气结构的非
接触式接近开关。
❖ 类型：
❖2、低压断路器的结构及工作原理
热脱扣器：发热元件与主电路串联，电流过大时双金属片弯曲，将 脱钩锁钩推离开脱扣连杆，动、静触点受弹簧作用而迅速分开。
电磁脱扣器：有一个匝数很少的线圈与主电路串联，发生短路时， 它使铁心脱扣其上部的吸力大于弹簧的反力，脱扣器脱扣。 欠压脱扣器：电压正常时吸合，脱扣器不动作。当电压低到一定 程度时，铁心释放，触发脱扣器动作。
❖结构： 由动触点、静触点、方形转轴、手柄、定位机构和外壳组成，当 转动手柄时，每层的动触点随方形转轴一起转动，并使静触点插 入相应的动触片中接通电路。
QS HZ10－10/3型转换开关
HZ15 系列组合开关的额定电流为10A、25A、63A等，额 定电压有220VAC、380VAC。
低压断路器（自动空气开关）QF
电气控制设备
电气学院自动化 杨静
jingy11@ecjtu.jx.cn
参考书目：
1. 电气控制与可编程控制器技术
史国生 主编
化学工业出版社
2. 电器控制 李 仁 主编
机械工业出版社
学习要求：
熟练掌握各种低压电器（断路器、隔离开关、接触 器、热继电器、熔断器、行程开关、按钮开关等） 在电路中的作用、特点、绘制符号、设计选型时要 注意的重要技术参数。