第1章电气控制系统常用器件汇总.ppt
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1、2023/4/281授课专业:工业工程授课专业:工业工程授课教师:孙永利授课教师:孙永利机电一体化原理2023/4/282第第1章章电气控制系统常用器件电气控制系统常用器件2023/4/283主要内容主要内容1.电器的基本知识电器的基本知识2.接触器接触器3.继电器继电器4.开关电器开关电器5.熔断器熔断器6.主令电器主令电器7.信号电器信号电器8.常用执行器件常用执行器件9.常用检测仪表常用检测仪表10.常用安装附件常用安装附件2023/4/2841.电器的定义和分类电器的定义和分类n定义定义p电器电器就是根据外界施加的信号和要求,能手动或自就是根据外界施加的信号和要求,能手动或自动地断开或
2、接通电路,断续或连续地改变电路参数,动地断开或接通电路,断续或连续地改变电路参数,以实现对电或非电对象的切换、控制、检测、保护、以实现对电或非电对象的切换、控制、检测、保护、变换和调节的电工器械。变换和调节的电工器械。p低压电器低压电器通常指工作在通常指工作在交流电压交流电压1200v、直流电压直流电压1500v以下的电器,采用电磁原理完成上述功能的以下的电器,采用电磁原理完成上述功能的低压电器称为电磁式低压电器。低压电器称为电磁式低压电器。1.1 电器的基础知识电器的基础知识2023/4/2851.1 电器的基础知识电器的基础知识2023/4/2861.1 电器的基础知识电器的基础知识202
3、3/4/2872.电磁式低压电器的基本结构和工作原理n电磁式低压电器最常用的低压电器最常用的低压电器结构上,由三个主要部分组成:结构上,由三个主要部分组成:触头触头、灭弧装置灭弧装置和和电磁机构电磁机构。1.1 电器的基础知识电器的基础知识2023/4/2882.电磁式低压电器的基本结构和工作原理n触头p形式1.1 电器的基础知识电器的基础知识2023/4/2892023/4/28102.电磁式低压电器的基本结构和工作原理n灭弧装置p电弧的产生和灭弧电弧的产生和危害电弧的产生和危害灭弧:灭弧:把电弧拉长,把电弧变短。把电弧拉长,把电弧变短。1.1 电器的基础知识电器的基础知识2023/4/28
4、111.电弧的概念电弧的概念 当开关电器在大气中开断电路时,若电流大于 0.251A;电压大于220V,触头间隙(简称弧隙)中会产生电弧电压和电流达到一定值时,触头刚刚分离后,触头之间就会产生强烈的白光,称为电弧。补充知识认识电弧2023/4/28122.电弧的本质电弧的本质 电弧的实质是一种气体放电现象。3.电弧放电的特征电弧放电的特征 (1)电弧由三部分组成。包括阴极区、阳极区和弧柱区。(2)电弧温度很高。(3)电弧是一种自持放电现象。(4)电弧是一束游离的的气体。补充知识认识电弧2023/4/28134.电弧的危害电弧的危害 (1)电弧的存在延长了开关电器开断故障电路的时间延长了开关电器
5、开断故障电路的时间,加重了电力系统短路故障的危害。(2)电弧产生的高温,将使触头表面熔化和蒸化高温,将使触头表面熔化和蒸化,烧坏绝缘材料。对充油电气设备还可能引起着火、爆炸等危险。(3)由于电弧在电动力、热力作用下能移动电弧在电动力、热力作用下能移动,很容易造成飞弧短路和伤人,或引起事故的扩大。补充知识认识电弧2023/4/28142023/4/28152.电磁式低压电器的基本结构和工作原理n电磁机构电磁机构p作用:电磁机构是电磁式低压电器的感测部件,它的作用:电磁机构是电磁式低压电器的感测部件,它的作用是将电磁能量转换成机械能量,带动触头动作使作用是将电磁能量转换成机械能量,带动触头动作使之
6、闭合或断开,从而实现电路的接通或分断。之闭合或断开,从而实现电路的接通或分断。p结构:结构:11.1 电器的基础知识电器的基础知识2023/4/28162023/4/28172023/4/28182023/4/28192023/4/28202023/4/28212023/4/28222.电磁式低压电器的基本结构和工作原理n电磁机构电磁机构 工作原理p吸力特性:电磁机构使衔铁吸合的力与气隙的关系曲吸力特性:电磁机构使衔铁吸合的力与气隙的关系曲线称为吸力特性线称为吸力特性。p反力特性:电磁机构使衔铁释放(复位)的力与气隙反力特性:电磁机构使衔铁释放(复位)的力与气隙的关系曲线称为反力特性。的关系曲
7、线称为反力特性。交流电磁机构的吸力特性:交流电磁机构的吸力特性:F与气隙与气隙无关无关直流电磁机构的吸力特性:直流电磁机构的吸力特性:F与气隙与气隙的平方成反比的平方成反比双曲线双曲线吸力和反力的配合:吸力大于反力吸力和反力的配合:吸力大于反力1.1 电器的基础知识电器的基础知识2023/4/2823气隙型铁心气隙型铁心气隙气隙气隙-气隙是磁路与磁路之间的空气间隔。作用可以引起磁路和磁阻的变化 气隙是电机定转子之间的空隙。定子不转,转子需要转动,所以气隙是必须的,根据电机不同,气隙大小也不同。一般来讲,异步电机气隙小,同步电机气隙大。2023/4/28241.1 电器的基础知识电器的基础知识2
8、023/4/28252.电磁式低压电器的基本结构和工作原理n电磁机构电磁机构 工作原理p吸力特性和反力特性吸力特性和反力特性1.1 电器的基础知识电器的基础知识2023/4/28262.电磁式低压电器的基本结构和工作原理n电磁机构 p单相交流电磁机构的特性噪声和振动的产生噪声和振动的产生解决办法:加短路环解决办法:加短路环1.1 电器的基础知识电器的基础知识2023/4/2827 线圈加额定电压,衔铁吸合,常闭触头断开,常开触头闭合;线圈电压消失,触头恢复常态。为防止铁心振动,需加短路环。2023/4/28282023/4/2829短路环减小衔铁吸合时产生的振动和噪音。2023/4/28302
9、.电磁式低压电器的基本结构和工作原理n电磁机构 p单相交流电磁机构的特性加短路环后的电磁吸力特性:加短路环后的电磁吸力特性:1.1 电器的基础知识电器的基础知识2023/4/28312023/4/28322.电磁式低压电器的基本结构和工作原理n电磁机构 p输入/输出特性:继电器特性(回环特性)1.1 电器的基础知识电器的基础知识2023/4/28332.电磁式低压电器的基本结构和工作原理n电磁机构工作原理的实质 1.1 电器的基础知识电器的基础知识2023/4/28341.接触器的用途和分类接触器的用途和分类n定义定义l接触器是用来频繁地、远距离地接通或分断电动机主接触器是用来频繁地、远距离地
10、接通或分断电动机主电路或其他负载电路的自动控制电器。电路或其他负载电路的自动控制电器。n用途用途l控制电动机的起动、反转、制动和调速等控制电动机的起动、反转、制动和调速等。l控制电动机主电路和大电流电路的通断的开关电器。控制电动机主电路和大电流电路的通断的开关电器。n分类分类l交流接触器、直流接触器交流接触器、直流接触器1.2 接触器接触器2023/4/28352023/4/28362023/4/28372023/4/28382023/4/28392023/4/28402.接触器的组成和工作原理接触器的组成和工作原理n组成组成l电磁机构、主触点和灭弧系统、辅助触点、反力装置、电磁机构、主触点和
11、灭弧系统、辅助触点、反力装置、支架和底座。支架和底座。n工作原理工作原理l实质:使用电磁机构实质:使用电磁机构1.2 接触器接触器2023/4/28412.接触器的组成和工作原理接触器的组成和工作原理n组成组成l电磁机构、主触点和灭弧系统、辅助触点、反力装置、电磁机构、主触点和灭弧系统、辅助触点、反力装置、支架和底座。支架和底座。n工作原理工作原理l实质:使用电磁机构实质:使用电磁机构1.2 接触器接触器2023/4/28421.交流接触器主触点一般就三对,全是常开的。一般标有L1,L2,L3,那三个是接电源的。还有T1,T2,T3,这三个是接受电设备的,A1,A2是接线圈的。辅助触点有常开的
12、,有常闭的。标有NO的是常开的,标有NC的是常闭的。常开触点标有13-14是一组,23-24是另一组,同时还标有NO字样;常闭触点标有11-12是一组,21-22是另一组,同时还标有NC字样2.接线:三对主触点分别与电源和电机串联。辅助触点的常开用于自锁,常闭用于互锁2023/4/28432023/4/28442023/4/28452.接触器的组成和工作原理接触器的组成和工作原理1.2 接触器接触器2023/4/2846三相异步电动机基本控制电路三相异步电动机基本控制电路熔断器熔断器FU:短路保护短路保护开关开关Q:分断电源(同上)。分断电源(同上)。热继电器热继电器FR:过载保护过载保护合合
13、Q,按下,按下SB2,KM线圈得电,主触点闭合,线圈得电,主触点闭合,电动机通电起动电动机通电起动;自锁触点;自锁触点KM闭合,松闭合,松开开SB2,KM线圈继续得电,线圈继续得电,保证电动机工作保证电动机工作。按按SB1,KM线圈断电,主触点断开,线圈断电,主触点断开,电动机停止电动机停止,辅助触点断开解除自锁。,辅助触点断开解除自锁。失压、欠压保护:失压、欠压保护:意外断电或电源电压跌落太大时,接触器释放,自锁解除。意外断电或电源电压跌落太大时,接触器释放,自锁解除。电源电压恢复正常后,电动机不会自动投入工作。电源电压恢复正常后,电动机不会自动投入工作。接触器控制接触器控制2023/4/2
14、8472.接触器的组成和工作原理接触器的组成和工作原理n图形和文字符号图形和文字符号1.2 接触器接触器2023/4/28483.接触器的技术参数接触器的技术参数n额定电压:主触点的额定电压(主触点)n额定电流:主触点的额定电流(主触点)n线圈额定电压n接通和分断能力:(主触点)n额定操作频率接触器的使用类别代号通常标注在产品的铭牌上。1.2 接触器接触器2023/4/28494.接触器的选择接触器的选择n根据负载类型选接触器n根据负载大小选额定电流n选择额定电压n选择交流接触器的经验法选择交流接触器的经验法1.2 接触器接触器2023/4/2850额定功率是额定功率是30KW电压电压380V
15、的电动机如何选择电流的电动机如何选择电流表表;电流互感器电流互感器;控制用的断路器控制用的断路器,交流接触器的型号交流接触器的型号?30kW,额定电流约额定电流约60A(大概是大概是2Pe=2*30),),那么电流那么电流互感器互感器选选150/5(LMZ1-0.5150/5)电电流表量程为流表量程为150的即可的即可(42L1150/5),(电动机电动机的启动电流很大互感器和电流表不宜选太小的)的启动电流很大互感器和电流表不宜选太小的)断路器选断路器选100A的(的(DZ20-100/3300),交流接,交流接触器选触器选100A的的(CJ20-100)。热继电器选。热继电器选JR20-10
16、0的。的。2023/4/2851继电器的定义和分类继电器的定义和分类n定义继电器是根据某种输入信号来继电器是根据某种输入信号来接通或断开小电流接通或断开小电流控控制电路,实现远距离控制和保护的自动控电器。制电路,实现远距离控制和保护的自动控电器。其输入量可以是电流、电压等电量,也可以是温度、其输入量可以是电流、电压等电量,也可以是温度、时间、速度、压力等非电量,而输出则是触头的动时间、速度、压力等非电量,而输出则是触头的动作或者是电路参数的变化。作或者是电路参数的变化。1.3 继电器继电器2023/4/2852继电器的定义和分类继电器的定义和分类n分类按输入信号的性质分为:按输入信号的性质分为
17、:电压继电器、电流继电电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、压力器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、压力继电器等。继电器等。按工作原理分为:按工作原理分为:电磁式继电器、感应式继电器、电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器和电子式继电器等。电动式继电器、热继电器和电子式继电器等。按输出形式分为:按输出形式分为:有触点和无触点两类。有触点和无触点两类。按用途分为:按用途分为:控制用和保护用继电器等。控制用和保护用继电器等。2023/4/2853电磁式继电器与接触器有何异同点?电磁式继电器与接触器有何异同点?1.相同点相同点:电磁式继电器的结构和工作原理与电磁
18、式接触器相似,电磁式继电器的结构和工作原理与电磁式接触器相似,也是有电磁机构和触点系统组成。也是有电磁机构和触点系统组成。2.区别:区别:(1)继电器对多种输入量的变化做出反应,而接触器只继电器对多种输入量的变化做出反应,而接触器只有在一定的电压信号下动作;有在一定的电压信号下动作;(2)继电器用于切换小电流的控制电路和保护电路,而)继电器用于切换小电流的控制电路和保护电路,而接触器用来控制大电流电路;接触器用来控制大电流电路;(3)继电器没有灭弧装置,无主、辅触点之分。)继电器没有灭弧装置,无主、辅触点之分。2023/4/28541.电磁式继电器p电压继电器电压继电器:触点的动作与线圈的电压
19、大小有关的继电器:触点的动作与线圈的电压大小有关的继电器称作电压继电器称作电压继电器p过电压继电器过电压继电器p欠电压继电器欠电压继电器p表示符号表示符号1.3 1.3 继电器继电器2023/4/28551.电磁式继电器p电流继电器电流继电器:触点的动作与线圈的电流大小有关的继电器触点的动作与线圈的电流大小有关的继电器称作电压继电器称作电压继电器p过电流继电器过电流继电器p欠电流继电器欠电流继电器p表示符号表示符号1.3 1.3 继电器继电器2023/4/28561.电磁式继电器p中间继电器:是一种电压继电器中间继电器:是一种电压继电器p在控制电路中起信号传递、放大、切换和逻辑控制等作用在控制
20、电路中起信号传递、放大、切换和逻辑控制等作用的继电器称作中间继电器。主要用于扩展触点数量,实现的继电器称作中间继电器。主要用于扩展触点数量,实现逻辑控制。逻辑控制。p表示符号表示符号1.3 1.3 继电器继电器2023/4/2857中间继电器中间继电器2023/4/2858电磁式继电器l中间继电器和接触器的区别:中间继电器和接触器的区别:相同点相同点:输入信号都是电压,都是利用电磁机构的工作原理输入信号都是电压,都是利用电磁机构的工作原理进行工作的。进行工作的。不同点不同点:中间继电器用于小电流的控制电路,在控制电路中中间继电器用于小电流的控制电路,在控制电路中起信号传递、放大、翻转和分路等作
21、用,主要用来扩展触点起信号传递、放大、翻转和分路等作用,主要用来扩展触点数量,实现逻辑控制。数量,实现逻辑控制。接触器用于频繁地、远距离地接通或分断电动机主电路或其接触器用于频繁地、远距离地接通或分断电动机主电路或其他负载电路。他负载电路。它是一种执行电器。它的触点分为主触点和辅它是一种执行电器。它的触点分为主触点和辅助触点,大部分情况下它还带有灭弧装置。助触点,大部分情况下它还带有灭弧装置。1.3 1.3 继电器继电器2023/4/28592.热继电器n热继电器的作用和分类热继电器的作用和分类p作用作用当三相交流电动机出现长期带负荷欠电压运行、长期过载运当三相交流电动机出现长期带负荷欠电压运
22、行、长期过载运行以及长期单相运行等不正常情况时,会导致电动机绕组严行以及长期单相运行等不正常情况时,会导致电动机绕组严重过热乃至烧坏。重过热乃至烧坏。用于电动机的过载保护用于电动机的过载保护:热继电器利用电流的热效应原理以及热继电器利用电流的热效应原理以及发热元件热膨胀原理设计,实现三相交流电动机的过载保护发热元件热膨胀原理设计,实现三相交流电动机的过载保护p分类分类单相、两相和单相、两相和三相式三相式共三种类型,其中三相式热继电器常用共三种类型,其中三相式热继电器常用于三相交流电动机做过载保护。于三相交流电动机做过载保护。按功能来分,三相式热继电器又有不带断相保护和按功能来分,三相式热继电器
23、又有不带断相保护和带断相保带断相保护护两种类型。两种类型。1.3 1.3 继电器继电器2023/4/28602.热继电器l电动机的过载特性和热继电器的保护特性电动机的过载特性和热继电器的保护特性反时限特性反时限特性1.3 1.3 继电器继电器过载特性保护特性因为热继电器的触点动作时间与被保护的电动机过载程度有关,所以在分析热继电器工作原理之前,首先要明确电动机在不超过允许温升的条件下,电动机的过载电流与电动机通电时间的关系。这种关系称为电动机的过载特性。2023/4/2861为了适应电动机的过载特性而又起到过载保护作用,要求热继电器也应具有如同电动机过载特性那样的反时限特性。为此,在热继电器中
24、必须具有电阻发热元件,利用过载电流通过电阻发热元件产生的热效应使感测元件动作,从而带动触点动作来完成保护作用。热继电器中通过的过载电流与热继电器触点的动作时间关系,称为热继电器的保护特性热继电器的保护特性。2023/4/28622.热继电器l工作原理工作原理热继电器主要由热元件、双金属片、触头系统等组成。热继电器主要由热元件、双金属片、触头系统等组成。1.3 1.3 继电器继电器热元件3串接在电动机定子绕组中,电动机绕组电流即为流过热元件的电流。当电动机正常运行时,热元件产生的热量虽能使双金属片2弯曲,但还不足以使继电器动作;当电动机过载时,热元件产生的热量增大,使双金属片弯曲位移增大,经过一
25、定时间后,双金属片弯曲到推动导板4,并通过补偿双金属片5与推杆14将触点9和6分开,触点9和6为热继电器串于接触器线圈回路的常闭触点,断开后使接触器失电,接触器的常开触点断开电动机的电源以保护电动机。2023/4/28632.热继电器l表示符号表示符号l控制电路中最常用的是热继电器的常闭触点,热控制电路中最常用的是热继电器的常闭触点,热继电器是怎样保护电机的?继电器是怎样保护电机的?1.3 1.3 继电器继电器2023/4/28642.热继电器l产品产品一般和接触器配合使用,连接方便。一般和接触器配合使用,连接方便。l选用选用额定电流:比电动机的额定电流稍微大一些。额定电流:比电动机的额定电流
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