电子电器与智能电器.pptx

4.1 电子电器电子电器电子电器是指全部或是部分由电子器件构成的电器。随着半导体技术的迅速发展，特别是微电子技术、通信技术、传感技术、计算机技术和网络技术的迅速发展，在自动化技术中起着重要作用。利用集成电路或电子元件构成的低压电气元件，称为电子式低压电器。智能电器是以微处理器为核心，除具有传统电器的切换、控制、保护、检测、变换和调节功能外，还具有显示、故障诊断、记忆、运算与处理、通信、能自适应电网等功能的电子装置。智能电器的核心部件为微处理器；随着科学技术的发展，智能电器的定义也随着变化。第1页/共69页4.1 电子电器电子电器 4.1.1 电子电器特点电子电器特点电子器件主要包括电子式电器与混合式电器两种。电子式电器。电子式电器在功能上与有触点电器相对应，输出形式可以是无触点的电平转换，也可以是有触点的触点通断，可与电子电路构成无触点系统，也可以与有触点电器构成继电接触系统。混合式电器。混合式电器是集两者的优点，取长补短，相辅相成，是有触点与无触点相结合的电器。第2页/共69页4.1 电子电器电子电器 1.优点:开关速度高。以大功率开关来说，晶闸管的开通时间不大于10s，关断时间不大于30s。对于小功率的晶闸管开关，这个时间为数毫秒至数微秒，而触点电器的动作时间为数毫秒至数十毫秒。操作频率高。晶闸管的操作频率可达到100次/min以上。寿命长。只要在规定的电压和电流的极限以内，半导体开关的寿命很长。可在有机械振动、多粉尘、有危害性气体等恶劣的环境条件下工作。控制功率小。信号源几乎不消耗电功率。还能提供诸如电动机的软启动、调速功能。第3页/共69页4.1 电子电器电子电器4.缺点体积大。由于晶闸管的正向压降可达14V，导通后的功耗以及发热也大，需要较大的散热面积，这样其体积比同等容量的有触点电器大几倍。过载能力差。当用于控制电动机时，需采用启动电流来选择元件的容量。电路较复杂。电路设计时要考虑电子器件的温度特性、工作可靠性和抗干扰能力。价格较高。每个交流接触器就需要配3只双向晶闸管，加上触发电路及散热器等，其总价格比同等容量的有触点电器高出几倍以上。存在漏电流。晶闸管关断之后有数毫安的漏电流存在，不能实现理想的电隔离。第4页/共69页4.1 电子电器电子电器 4.1.2电子电器的组成电子电器的组成一般模拟电子电器都具有图4-1所示的方框图。图4-1电子电器的方框图第5页/共69页4.1 电子电器电子电器 4.1.3 电子式时间继电器电子式时间继电器 电子式时间继电器按其构成分为晶体管时间继电器和数字式时间继电器，按输出形式分为有触头型和无触头型。1.晶体管时间继电器晶体管时间继电器图4-4为时间继电器JS40、JS14型安装接线图，其中1、2接电源，3、4和6、7常开触头，3、5和6、8常闭触头。图4-4JS40时间继电器第6页/共69页4.1 电子电器电子电器 4.1.3 电子式时间继电器电子式时间继电器 1.晶体管时间继电器晶体管时间继电器JS40、JS14型图4-4JS40时间继电器第7页/共69页4.1 电子电器电子电器 4.1.3 电子式时间继电器电子式时间继电器 4.数字式时间继电器数字式时间继电器数字式时间继电器可以进行“延时吸合”、“延时释放”、“延时循环”三种工作方式的相互转换。延时吸合是指该继电器在开机预置后，继电器不吸合。只有当达到预先设定好的时间后，继电器才吸合。延时释放则与延时吸合相反，在开机预置设定继电器吸合，当达到预先设定时间后，继电器才释放。延时吸合和延时释放两种工作状态的操作为一次性的，当继电器完成一次工作过程后，电路的控制部分进入稳定状态。延时循环工作状态则是只要开机，电路就会按照预先设定好的开、停时间间隔自动循环，不会停顿，直到切断电源开关或切换工作状态为止。第8页/共69页4.1 电子电器电子电器 4.1.3 电子式时间继电器电子式时间继电器 4.数字式时间继电器数字式时间继电器第9页/共69页4.1 电子电器电子电器 图4-3时间继电器的图形及文字符号第10页/共69页4.1 电子电器电子电器*4.1.4 固态继电器固态继电器固态继电器,全部由固体半导体元件组装而成，是一种四端有源的新型无触点通断开关器件，也称无触点通断电子开关，因为可实现电磁继电器的功能，故称“固态继电器”又称其为“无触点开关”。由于它的无触点工作特性,与电磁继电器相比，它具有体积小、重量轻、工作可靠、寿命长、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快、使用方便等一系列优点。固态继电器的应用还在电磁继电器难以胜任的领域得到了充分扩展，如计算机和PLC的输入/输出接口、计算机外围和终端设备、机械控制、中间继电器、电磁阀、电动机等的驱动装置、调压装置、调速装置等。原理框图和电路符号如图4-4所示。其中，两个端子为输入控制端，另外两端为输出受控端，中间采用光电耦合或变压器耦合，以实现输入与输出间的电气隔离。工作时，只要在输入端加上一定的控制信号，就可以控制输出两端之间的“通”和“断”，实现开关功能。第11页/共69页4.1 电子电器电子电器*4.1.4 固态继电器固态继电器图4-4固态继电器第12页/共69页4.1 电子电器电子电器 1.过零电压继电器过零电压继电器过零电压检测继电器工作原理如图4-5中，OPTO为光电隔离器，它把输入输出两部分从电气上隔离，VT1为放大器，SCR1和BR用来获得使双向晶闸管SCR4开启用的双向触发脉冲。R0和R6为限流电阻，R6也为SCR1的负载，R3和R7为分流电阻，分别用来保护SCR1和SCR4，R8和C用来组成浪涌吸收电路，BR为双向整流桥。图4-5过零型继电器电原理图第13页/共69页4.1 电子电器电子电器 4.温度继电器温度继电器利用热敏电阻也可以制成温度控制元件。图4-6为JW4型热敏电阻的外形图。它是由复合钛酸盐的N型半导体制成，外接两根引线。JW4型热敏电阻的特点是体积小、灵敏度高、使用简单方便、动作可靠，但由于返回温度比动作温度低1040OC，故返回时间较长，且价格较高，因此限制了它的应用。JW4型热敏电阻的动作温度主要有95OC、105OC、115OC、135OC四个等级。如果需要，可以在60180OC范围内进行调整。图4-6JW4型热敏电阻的外形图第14页/共69页4.1 电子电器电子电器 4.温度继电器温度继电器温度继电器温度继电器外形图温度继电器温度继电器第15页/共69页4.1 电子电器电子电器热敏电阻式温度继电器。双金属片式温度继电器的工作原理与热继电器类似，由于体积大，放置位置不可能充分接近绕组以致发生动作滞后的现象。更不宜用来保护高压电动机，因为过强的绝缘层会加剧动作热敏电阻式温度继电器的主体为电子电路，作为温度检测元件的热敏电阻装在电动机机壳内。图4-7为某正温度系数热敏电阻式温度继电器的电路。图4-7热敏电阻温度继电器电路图第16页/共69页4.1 电子电器电子电器 3.无触点行程开关无触点行程开关图4-8是晶体管停振型接近开关的电路图。采用电容三点式振荡器，感辨头L由两根引出线。在C4取出的反馈信号可加到晶体管V1的基极和发射极两端。V4、V3组成的射极耦合触发器不仅用作鉴幅，同时也起放大作用。V4的基射结还可兼作检波器。为减轻振荡器的负担，电容C3选510pF左右，电阻R4选10K左右。图4-8晶体管停振型接近开关第17页/共69页4.1 电子电器电子电器 3.无触点行程开关无触点行程开关第18页/共69页4.1 电子电器电子电器 4.过载保护继电器过载保护继电器过载保护继电器由测量电路、鉴幅器、时限电路及输出电路等组成，如图4-9所示。通常过流保护包括短路保护和过载保护两部分。本电路的短路和过载共用一个测量电路而用不同门限电压的鉴幅器进行鉴幅，然后由二极管V9、V8组成或门电路控制同一个输出电路。图4-9过载保护继电器第19页/共69页4.1 电子电器电子电器 6.断相保护继电器断相保护继电器断相运行是造成电动机烧损的常见事故原因。断相时负载的大小、绕组的接线形式所引起的绕组相电流与线电流变化有较大差异，当满载发生断相时，线电流至少有一相超过额定电流，为额定电流的1.51.734倍。这时采用三相测量电路的过流保护能作出正确的反映。但如果电动机是在轻载运行时发生断相故障，如负载在50%左右，则往往出现非故障相的线电流小于对称性过载保护电流动作值，但对于三角形接法的绕组电流却已超过其电流的额定值，当发生断相时这种情况就较为严重。此时以过电流为原则的保护将不能有效地检测电动机的断相故障，而必须采用断相保护继电器。第20页/共69页4.1 电子电器电子电器图4-10以线电流为零为原则的断相保护电路第21页/共69页4.1 电子电器电子电器 7.电子式脱扣器电子式脱扣器断路器的电子式脱扣器有DT1系列（即分立式元件组成）、DT3、DT5系列（即集成电路元件组成，如图4-11、4-14）。DT3系列电子式脱扣器除了具有DT1系列所有的过载长延时保护、短路短延时保护、短路瞬时保护、欠电压保护和瞬时动作试验按钮外，还具有故障显示和记忆，断路器过载报警等功能。工作原理方框图如图4-11所示。第22页/共69页4.1 电子电器电子电器 图4-11DT3脱扣器工作原理方框图第23页/共69页4.1 电子电器电子电器 图4-14DT5脱扣器工作原理方框图第24页/共69页4.1 电子电器电子电器*4.1.5 电子式电动机保护电路电子式电动机保护电路 1.过流保护电路过流保护电路 如图4-13所示是一个简单电路的三相电动机过流保护电路。按下ST，KM吸合，电动机M启动、开始运行。电流互感器TA通过副边输出电流，经VD1整流、RP、R1分压，形成电压信号经R4、VD6加到VT1基极，另一个信号经RP加到VT3基极。VT1、VT4、VT3组成一个射极耦合双稳态电路。电路正常时，VT1截止，VT4、VT3饱和导通，继电器K吸合，电动机M正常运行。当三相电动机某一相断相时，电流必定比正常时增大许多或因电动机线圈短路、机械卡堵等故障使电流大增，这时TA副边的电流也必定大增，加到VT1的基极电压也大增，促使VT1、VT3由饱和导通，VT4截止，K线圈失电释放，KM线圈相继失电释放，电动机M停电。第25页/共69页4.1 电子电器电子电器 图4-13三相电动机过流保护电路图第26页/共69页4.1 电子电器电子电器 4.缺相保护电路缺相保护电路如图4-14所示，继电器J采用直流44V电源供电，电源经电阻R1分压和14V稳压管稳压后为其他电路供电，采用运算放大器LM344形成电压比较放大电路，电流互感器T1、T4、T3检测三相电机工作电流大小。当三相电源正常时，3个比较放大器同相输入端电压低于反相输入端电压，其输出端H点电位为零，三极管V1、V4截止，继电器为断开状态；当三相电动机电路中缺一相时，只有两相供电，工作电流将升高，对应的互感器二次侧感应电流也升高，经整流、滤波、电位器分压后，加到比较放大器同相输入端的电压也升高，当超过反相输入端的电压时，除缺相外的4个比较放大器输出高电平外，经D4D6组成的或门电路使H点为高电平，再经电阻R4分压加在V1基极，使三极管V1、V4导通，时间继电器得电，延时几秒吸起自闭，报警电路报警，同时切断电动机供电电路，保护电动机不被损坏。第27页/共69页4.1 电子电器电子电器 4.缺相保护电路缺相保护电路第28页/共69页4.1 电子电器电子电器 图4-14电动机缺相保护电路第29页/共69页4.1 电子电器电子电器 4.1.6 接近开关接近开关接近开关一般由感测机构、振荡器、检波器、鉴幅器和输出电路组成。感测机构的作用是将非电量转换成电量。接近开关类型有电感式、电容式、霍尔式、光电式、涡流式、干簧管式、晶体管式、热释电式、超声波等多种形式。它具有体积小、无抖动、无触头、无接触检测等特点。图4-15接近开关的文字和图形符号图4-16接近开关外形图第30页/共69页4.1 电子电器电子电器 1.磁感应式接近开关磁感应式接近开关磁感应式接近开关又称磁敏开关，主要对气缸内活塞位置进行非接触式检测。为感应式接近开关固定在活塞上的永久磁铁使传感器内振荡线圈的电流发生变化，内部放大器将电流转换成输出开关信号。磁感应式接近开关如图4-17所示。图4-17磁感应式接近开关1-气缸；2-磁感应式接近开关；3-安装支架；4-活塞；5-磁性环第31页/共69页4.1 电子电器电子电器 2.光电式接近开关光电式接近开关光电式接近开关如图4-18所示，是一种遮断型的接近开关，又称光电断续器。当被测物4从发射器l和接收器3中间槽通过时，红外光束4被遮断，接收器接收不到红外线，而产生一个电脉冲信号。有些遮断型的光电式接近开关，其发射器和接收器做成两个独立的部件，如图4-18(b)所示，这种开关有方形的和圆柱形的。图4-18(c)为反射型光电开关，当被测物体4通过光电开关时，发射器1发射的红外光4通过被测物体反射到接收器3，产生一个电脉冲信号。光电式接近开关在数控机床中，常用于刀架的刀位检测和柔性制造系统中物料传送的位置检测控制等。第32页/共69页4.1 电子电器电子电器图4-18光电式接近开关第33页/共69页4.1 电子电器电子电器霍尔式接近开关是将霍尔元件、稳压电路、放大器、施密特触发器和集电极开路(OC)门等电路做在同一个芯片上的集成电路，霍尔式接近开关也称为霍尔集成电路。霍尔集成电路受到磁场作用时，其OC门由高电阻态变为导通状态，输出低电平，当霍尔集成电路离开磁场作用时，OC门重新变为高阻态,输出高电平。霍尔式接近开关在LD4系列电动刀架中应用的示意图。如图4-19所示。在数控车床中，LD4系列刀架得到广泛的应用，其工作过程是：换刀信号电动机正转刀台转位刀位信号电动机反转初定位精定位夹紧延时换刀结束。其中刀位信号是靠霍尔式接近开关检测得到位信号。如果某个刀位上的霍尔式接近开关断路或损坏，就会出现刀台连续旋转不定位。第34页/共69页4.1 电子电器电子电器 图4-19LD4系列电动刀架第35页/共69页4.1 电子电器电子电器 3.干簧继电器干簧继电器干簧片的触点有两种：一种是常开式触点，如图4-41(a)所示。在干簧管外面套一励磁线圈就构成一只完整的干簧继电器，当线圈通上电流时，在线圈的轴向产生磁场，该磁场使密封管内的两干簧片被磁化，使两干簧片触点产生极性相反的两种磁极，它们互相吸引而闭合。若切断线圈电流时，磁场消失，两干簧片也失去磁性，它是依靠其自身的弹性而恢复原位，使触点断开。另一种则是切换式触点。如图4-41(b)所示。可以直接用一块永久磁铁靠近干簧片来励磁，当永久磁铁靠近干簧片时，触点同样会被磁化而闭合，当永久磁铁离开干簧片时，触点就断开。后者当给予励磁时，干簧管中的簧片均被磁化，触点被磁化后产生相同的磁极，因而互斥，使动断触点断开。第36页/共69页4.1 电子电器电子电器 图4-41干簧继电器第37页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器智能电器将传统电器控制技术、传感器技术、电力电子技术、计算机技术和数字通信技术融为一体。一方面使电器设备具有智能化的功能；另一方面使其可以通过通信接口实现与计算机或其他设备之间的双向通信。所以，智能电器已不是单纯的一个产品，而是一个机电结合、强弱电结合的整体，是现代新技术与传统电器技术相结合的新产品。1.智能电器定义智能电器定义从构成智能电器的核心部件及其功能出发，目前人们对智能电器的定义是：“智能电器是以微处理器为核心，除具有传统电器的切换、控制、保护、检测、变换和调节功能外，还具有显示、故障诊断、记忆、运算与处理、通信、能自适应电网等功能的电子装置。”智能电器的核心部件为微处理器；与传统电器相比，智能电器的功能有“质”的飞跃；智能电器是电子装置，而传统电器是电气设备。随着科学技术的发展，智能电器的定义也随着变化。第38页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 2.智能电器分类智能电器分类智能电器可分为智能电器元件/装置、智能开关柜和智能供配电系统；从电力系统的一次设备和二次设备的角度讲，智能电器可分为二次智能设备和一次智能设备。智能电器元件/装置有：智能化（通用）保护测控单元/装置、智能接触器/继电器、智能断路器、智能电力监控器/网络电力仪表/电能质量监测装置、智能电动机保护（测控）装置、智能变压器/馈线/电容器保护（测控）装置等。智能供配电系统有：智能低压配电系统智能配电监控管理系统、智能电动机控制中心(MCC)、智能型预装式/箱式变电站等。第39页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 3.智能电器的新技术智能电器的新技术智能电器元件是采用电子技术、微机控制技术、现代传感技术、数字信号处理技术、计算机数字通信技术、检测与转换技术、电磁兼容技术、3C技术、数据库技术、高级语言编程技术、网络技术等新技术。具有自动监测、识别运行环境、测量、保护、记录各种运行状态的历史数据、各种数据的现场显示和控制操作命令类型等功能。并通过数字通信网络向系统控制中心传递各类现场数据，接受系统控制中心的远方操作与管理。此外，开关设备的一次开关电器为智能电器元件时，也可以由控制中心直接进行远方的智能控制。对于低压配电系统和电动机控制系统中的电器设备通常必须具备以下主要功能过载保护、短路保护、控制、隔离、紧急状态下急停。第40页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 4.2.2智能电器组成智能电器组成低压配电系统和电动机控制中心已经形成了智能化监控、保护与信息网络系统，它要由以下几个部分组成(1)智能化开关设备，包括带智能化脱扣器的断路器、智能化的接触器与智能化电动机保护器。(2)监控器，在网络系统中起参数测量、显示及某种保护功能，替代传统的指令电器、信号电器与测量仪表。(3)中央计算机和可编程序控制器(PLC)(4)网络元件，用于形成通信网络，主要有现场总线、操作器与传感器接口、地址编码器及寻址单元等。智能化的断路器、智能化的电动机保护器、智能化的接触器是低压开关柜和电动机控制中心实现智能化的主要电器元件。第41页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 1典型智能电器的硬件典型智能电器的硬件典型智能电器的硬件结构如图4-44所示。是由硬件和软件两部分组成，智能电器的硬件除了与常规控制电器类似的硬件外，又增加了电子技术、微机控制技术、3C技术、数据处理技术等。智能电器的软件能够根据用户的需要去设置，实现用户设置的各种功能，并将设备的运行状态参数送给人机界面，以方便用户对设备的运行状态进行实时监控。输入信号可以是电压信号、电流信号，也可以是数字信号；模拟倍号经变换器和调理电路变换、处理后送给A/D转换器，数字信号通常须经过隔离、处理后再送给微处理器；微处理器是智能电器的核心部件。为实现人机交互，还有键盘电路、打印接口电路、显示与报警电路、时钟电路、电平信号、触点信号、RS434/RS485串行通信接口、信息交换接口、现场总线接口、总线控制器、总线收发器、光电隔离等电路组成。第42页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 2软件软件智能电器的软件不仅能够实现电器的控制功能，而且使很多非控制功能，在智能电器中也很容易实现。如故障定位、事件报告、电量计量以及温度估计等数据处理功能。图4-44智能电器的硬件结构图第43页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 4.2.3*常用典型智能电器常用典型智能电器1.智能接触器智能接触器接触器是用于频繁接通和断开交直流电路及大容量控制电路的控制电器。它具有动作迅速，操作安全方便，能远距离操作等优点，在工农业生产上应用很广泛，主要用作电动机、小型发电机、电焊机、电热设备等电气设备的主控开关。一般情况下接触器是由按钮操纵或继电器、限位器及其他控制元件操纵。由于接触器能接通和断开负荷电流，但不能切断短路电流，因此常与熔断器、热继电器等配合使用。第44页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 2.智能断路器智能断路器智能型框架断路器，配置带通信接口的控制单元，主要功能包括：具有长延时、短延时、瞬时过流、接地故障、欠压的保护等；在断路器上可显示电流、电压、功率、有功电能、无功电能、功率因数、频率等电量参数的运行状态，故障信息等；通过通信接口与上位计算机进行数据交换，并可接受上位机的命令；实现远程电量参数的测量、断路器运行状态（合、分、故障、报警等）的监控、由上位机对断路器进行遥控分合闸操作，由上位机对断路器的设备参数和保护值进行遥调的四遥功能。智能断路器就是将智能型监控器的功能与断路器集成在一起，其主要是实现了脱扣器的智能化。如施耐德公司的MasterpactMT系列框架断路器，ABB公司的NewEmax系列框架断路器，常熟开关制造有限公司的CW4系列框架断路器等。第45页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 3.智能脱扣器智能脱扣器早期的脱扣器是电磁式，然后有了第一代电子脱扣器以晶体管、稳压管为核心,第二代电子脱扣器以比较集成电路为核心。第三代电子脱扣器则以单片机为核心,是现代新型断路器的核心,它是断路器内的智能控制模块,具有显示、三段保护、试验、故障诊断等功能。它由信号采样电路、电源电路、A/D转换电路、CPU、显示电路、接口电路等组成。其中脱扣电路是脱扣器的末级电路,是单片机命令的执行机构,直接关系到断路器是否断开、电网是否停电等功能，我们称它为智能脱扣器。智能脱扣器工作原理如图4-43所示。第46页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 图4-43智能脱扣器原理图第47页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 4.智能型电动机控制器智能型电动机控制器通常电动机过负荷保护、断相保护、短路保护都采用热继电器、断路器（或熔断器），由于受到通信功能不够灵活等多种条件的约束，已经无法满足日益发展的设备自动化生产的要求，而智能电动机控制器可实现重载起动，对电动机的温度保护，还可提供多种测控功能和多种电动机控制模式，能够满足对电动机的保护控制要求，有效地保障了电机的安全运行。第48页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器*4.2.4 智能电器及其应用智能电器及其应用这里介绍一款罗克韦尔自动化公司生产的智能电器。罗克韦尔智能电器的工作原理：主要是利用微处理器技术实现电器的智能化，具有自动测量、自动控制、自动调节、故障自诊断和通信功能。根据电器设备的不同，其智能化的控制也有所不同。如各种断路器的在线监测技术，侧重于故障自诊断功能；低压电器设备自动数字显示电压、电流、功率、功率因数等，侧重于电器量的测量；对高压断路器短路瞬时开断功能、低压断路器的三段保护功能的实现等，侧重于自动控制功能。下面将以几种设备为例，介绍智能电器的工作原理。第49页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 1.智能型断路器智能型断路器（1）智能型断路器及组成罗克韦尔智能型断路器的核心是智能型脱扣器，智能型脱扣器的工作原理框图如图4-44所示，其控制单元是由单片机及外围电子电路组成，检测信号单元由空心互感器和信号处理电路组成，操作机构由具有永久磁铁的磁保持脱扣器组成。利用电容器放电对脱扣器线圈励磁，完成操作任务。采用速饱和互感器对电容器充电，作为备用电源，实现当主电路断电而微机系统不掉电，完整保存内存数据的功能。具有控制信号准确、可靠，实时显示电流值；可随时设定动作电流和动作时间；存储故障信息、预报警及连网通信等优点，这是传统脱扣器无法比拟的。第50页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 1.智能型断路器智能型断路器高压智能型断路器高压智能型断路器低压智能型断路器低压智能型断路器第51页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 图4-44智能型脱扣器的原理图框图第52页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器（2）MCS模块化断路器罗克韦尔自动化公司的MCS模块化电动机控制系统中，一般用途断路器主要在不频繁操作的低压配电电路或开关柜中作为电源开关使用，并对电路、电器设备及电动机等实行保护，它主要实现的是短路保护作用。MCS模块化电动机控制系统包含140M和140U两个系列的断路器，如图4-45所示。图4-45140M和140U系列的断路器外形第53页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 2智能型交流接触器智能型交流接触器(1)智能型交流接触器交流接触器是用量最大的低压电器元件，其电寿命和机械寿命的高低是其两项重要的技术指标，为了提高上述两项指标，触头的通、断和操作系统的智能化特别受关注。智能型交流接触器的工作原理框图如图4-46所示。图4-46智能型交流接触器工作原理框图第54页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 （2）MCS接触器罗克韦尔自动化公司的MCS模块化电动机控制系统，一般用途接触器包括100-M、100-C、100-D和100-G四个系列。对于有安全需求的场合，可选用100-S系列接触器(985A)。100-M、100-C、100-D和100-C系列接触器外形图如图4-47所示。图1-47100-M、100-C、100-D和100-G系列接触器外形第55页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器100-M、100-C和100-D系列接触器都可以和193系列的电子型过载保护继电器配合使用，构成紧凑、灵活的电动机起动系统。MCS模块化电动机控制系统的组成如图4-48所示。第56页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 3.智能型电动机控制器智能型电动机控制器通常电动机过负荷保护、断相保护、短路保护都采用热继电器、断路器（或熔断器）,由于受到通信功能不够灵活等多种条件的约束，已经无法满足日益发展的设备自动化生产的要求，而智能电动机控制器可实现重载起动，对电动机的温度保护，还可提供多种测控功能和多种电动机控制模式，能够满足对电动机的保护控制要求，有效地保障了电机的安全运行。（1)智能型电动机保护装置电动机在运行时经常会出现各种故障，如过载、短路保护，漏电、堵转和起动超时，过电压和欠电压，缺相及三相不平衡保护，及时排除各种故障，保证电动机的正常运行是该装置的主要功能。其工作原理框图如图4-49所示。第57页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 图4-49电动机保护装置工作原理框图第58页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 （3)智能型电动机保护及集中控制装置，随着计算机网络技术的发展，使智能型开关电器及装置与控制计算机双向通信成为可能，由此可组成智能化电动机控制中心，它能监测电动机的各种运行参数，调整动作值，控制电动机的运行状态，实现信息的双向交流，成为可通信电器。目前有不少型号的智能电动机控制器还实现了电动机的综合保护，显示电动机运行时的各项参数；还实现了与上位PC通信，把运行状态、参数信息及故障状态送往上位机，并可接收上位机的启动、停止以及重新设定保护动作值的指令。其系统结构框图如图4-30所示。第59页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 图4-30一种智能电动机控制器系统结构框图第60页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 4MCS过载保护继电器过载保护继电器罗克韦尔自动化公司的MCS模块化电动机控制系统，一般用途过载保护继电器是为电动机提供过载保护的低压电器产品，主要与接触器配合使用。MCS模块化过载保护继电器有193-E、193-CT、193-M和193-T四个系列，其中193-M和193-E系列的外形结构如图4-31所示。图4-31 193-M和193-E系列过载保护继电器外形图第61页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 图4-31193-M和193-E系列过载保护继电器外形图第62页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器4.2.5现代智能低压电器及发展趋势现代智能低压电器及发展趋势随着电子、计算机、信息、网络等科学技术的发展,促进了低压电器技术的发展。未来低压电器企业生产的产品必须定位在高端电器产品，开发智能化低压电器，为未来智能电网建设做准备。在智能化低压电器开发方面，必须采用智能电子技术，在微型断路器、塑壳断路器和框架断路器的智能化方面也进行了大量的开发和研究。主要体现在以下几个方面：1低压电器的智能化与网络化低压电器的智能化与网络化计算机技术和微处理机引入低压电器，使低压电器具有智能化的功能，低压开关电器实现了与中央控制计算机的双向通信。这种由新型低压电器元件和中央控制计算机组成的网络系统与传统的低压配电系统和电动机控制系统相比具有以下持点：第63页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器4.2.5现代智能低压电器及发展趋势现代智能低压电器及发展趋势第64页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器(1)实现中央计箅机集中控制和可编程序控制器，提高了低压配电系统的自动化、信息化程度。(2)低压配电，控制系统具有通信功能的智能化元件经数字通信与计算机系统网络连接，实现变电站低压开关设备运行管理的自动化、智能化。(3)监控器,采用新的电子、电气元件，代替传统的指令电器、信号电器。(4)电子、电气元件与传统的指示和主令电器相比，容易安装、工作稳定、安全可靠。(5)智能化开关设备,包括带智能化脱扣器的框架断路器、真空断路器、塑壳断路器及智能化电动机控制器。(6)可实现数据共享，即插即用、扩充性好、维护方便，因而目前这种技术成为国内外关注的热点。第65页/共69页4.2 现代智能电器现代智能电器 2仿真技术的发展仿真技术的发展随着计算机技术的发展，计算机辅助设计与制作软件系统的引进，使电器产品的计算机辅助设计从二维到三维，标志着辅助设计技术进入了一个新阶段。现在的仿真软件一般都能解决三维设计、制造和分析于一体，让设计者在三维空间内完成零部件的设计和装配，并在此基础上自动生成图纸，完成零部件的自动加工工艺并生成相应的程序代码，如数控机床，常用的有MasterCAM、UG、Pro/Engineer和CAXA等软件。可用MasterCAM软件的造型功能把工程图纸变为3D立体图，通过对3D立体图观察，在NC代码的驱动下运行。再用斯沃数控软件仿真，还可直观地观察到数控机床在加工过程中，部件运动和零件的成形过程和加工工艺。实现了设计与制造的自动化第66页/共69页4.4 现代智能电器现代智能电器 3.环保材料环保材料随着工农业的发展，环境保护问题日趋严重，这对大量使用的低压电器提出了更高的要求。目前的低压电器几乎80%的材料是塑料，塑料常作为低压电器的外壳使用，对这些材料来说，不仅要保证长的寿命和电器本身的工作可靠性，还要考虑环保要求，即无污染，并且可以回收。再如，长期以来，由于银氧化镉触头材料采用烧结或挤压工艺制成，银氧化镉（AgCdO）内氧化镉（CdO）质点弥散分布于银基体中，电触头动作时在电弧作用下，由于温度高，氧化镉（CdO）剧分烈解、蒸发而使电触头表面冷却，降低了电弧能量，从而极大地改善了电触头的灭弧性能，因而银氧化镉（AgCdO）触头材料具有耐电磨损、抗熔焊等特点，且接触电阻低而稳定，因而在低压电器中作为控制电器的触点材料得到了广泛的应用。第67页/共69页4.4 现代智能电器现代智能电器 4.2.5.现代智能低压电器及发展趋势现代智能低压电器及发展趋势随着新技术的出现，智能化低压电器更加高性能、智能化、高分断、可通信、小型化、模块化、节能化。得益于新技术的发展，现代化的智能低压电器逐渐成为市场主流产品，中高端低压电器市场份额也将进一步扩大。未来几年将是智能电网建设的主要时期，智能电网及成套设备、智能配电、控制系统将迎来黄金期，在智能电网建设进程中，电网由众多电器组成，电网要智能化，得先实现电器智能化，低压电器智能化是未来发展方向，对低压电器系统集成和整体解决方案提出更高要求。第68页/共69页4.4 现代智能电器现代智能电器 4.2.5.现代智能低压电器及发展趋势现代智能低压电器及发展趋势第69页/共69页