电机与电气控制技术第四版第5章常用低压电器.pptx

第一第一节概述概述 一、电器的分类(1)按工作电压等级可分为高压电器和低压电器。高压电器用于交流电压1200 V、直流电压1500 V及以上电路中的电器。低压电器用于交流电压1 200 V、直流电压1 500 V以下电路中的电器。(2)按用途可分为配电电器和控制电器。配电电器 主要用在供配电系统中实现对电能的输送、分配和保护。控制电器 主要用在生产设备自动控制系统中对设备进行控制、检测和保护。例如接触器、控制继电器、主令电器、起动器、电磁阀等。(3)按触点动力来源分为手动电器和自动电器。二、电器的用途低压电器广泛应用于工厂供配电系统和生产设备自动控制系统。在工厂机电设备自动控制领域，低压电器是构成设备自动化的主要控制器件和保护器件。第二节刀开关和组合开关 1刀开关是一种配电电器，通常用于将用电设备与电源隔离，有时也可用于不频繁接通和断开小电流配电电路或直接控制小容量电动机的起动和停止。在电力设备自动控制系统中，使用最为广泛的有开启式负荷开关、封闭式负荷开关和组合开关。一、开启式负荷开关开启式负荷开关也称为胶壳刀开关，是一种结构简单，应用广泛的手动电器，主要用做电源隔离开关和小容量电动机不频繁起动与停止的控制电器。隔离开关是指将电路与电源隔开，以保证检修人员检修时人身安全的开关。第二节刀开关和组合开关 2开启式负荷开关外形结构与组成由手柄、熔体、静触点、动触点、瓷低座、胶盖组成。常用的有二极和三极刀开关，如下图所示。第二节刀开关和组合开关 3 二、封闭式负荷开关1.外形结构组成封闭式负荷开关结构：主要由钢板外壳、动触点(触刀)、静触点(夹座)、储能操作机构、熔断器及灭弧机构等组成。2.操作机构特点 触点闭合断开速度快；具有机械连锁装置。第二节刀开关和组合开关 4三、组合开关组合开关是刀开关的另一种结构形式，在设备自动控制系统中一般用做电源引入开关或电路功能切换开关，也可直接用于控制小容量交流电动机的不频繁操作。组合开关由动触点、静触点、方形转轴、手柄、定位机构和外壳等组成1.组合开关的组成(1)用于一般照明、电热电路时，其额定电流应大于或等于被控电路的负载电流总和(2)当用做设备电源引入开关时，其额定电流稍大于或等于被控电路的负载电流总和(3)当用于直接控制电动机时，其额定电流一般可取电动机额定电流的23倍2.组合开关的选用 第三节熔断器 1熔断器广泛用于低压供配电系统和控制系统中。当电路发生短路或严重过载时，熔断器自动熔断，从而切断电路，起到保护作用。熔断器结构简单，体积小巧，工作可靠，是电气设备重要的保护元件之一。熔断器图形和文字符号如图5-5所示。第三节熔断器 2 一、熔断器的保护特性及主要参数 熔断器的保护特性表示流过熔体的电流大小与熔体熔断的时间之间的关系特性。熔体的主要参数有：1.额定电压 熔断器所在电路工作电压的最高限额。2.额定电流 指熔座的额定电流，配用熔体的额定电流应小于或等于熔断器的额定电流。3.熔体的额定电流 熔体长期通过此电流而不熔断的最大电流。4.极限分断能力 熔断器所能分断的最大的短路电流值。第三节熔断器 3 二、常用熔断器简介1.半封闭插入式熔断器也称为瓷插式熔断器。它由瓷质底座和瓷盖两部分构成，熔体安装在位于瓷盖上的动触点接线螺钉上。熔体通常用铅锡合金或铅锑合金等制成。有时也用铜丝作为熔体2.螺旋式熔断器 它由瓷质底座、瓷帽、瓷套和熔体组成。螺旋式熔断器具有较好的抗振性能，灭弧效果与断流能力均优于瓷插式熔断器，被广泛用于机床电气控制设备中第三节熔断器 43.有填料封闭管式熔断器在熔管内充满石英砂，使电弧很快熄灭。主要用于供电线路及配电设备中。它的价格较贵4.快速熔断器 主要用于半导体元件及整流装置的短路保护中。一般熔体用银片制作，价格较贵 第四节 接触器接触器是一种用途最为广泛的开关电器。它利用电磁、气动或液动原理，通过控制电路来实现主电路的通断。接触器具有通断电流能力强，动作迅速，操作安全，能频繁操作和远距离控制优点，但不能切断短路电流，因此接触器通常需与熔断器配合使用。接触器的主要控制对象是电动机，也可用来控制其他电力负载，如电焊机、电炉等。接触器按通断电流的种类可分为交流接触器和直流接触器两大类，平时使用最多的是交流接触器。它主要用于接通和分断电压为1140V、电流为630A以下的交流电路，可实现对电动机和其他电气设备的频繁操作和远距离控制。一、交流接触器的主要结构及工作原理1 1交流接触器的主要结构 由电磁系统、触点系统和灭弧系统三部分组成。(1)电磁系统 主要由线圈、动静铁心组成。用来产生电磁吸力，带动触点系统动作。(2)触点系统 由主触点和辅助触点组成。主触点用来控制主电路，辅助触点用来控制辅助电路。(3)灭弧系统 通常釆用灭弧罩用来熄灭主触点在断开电路时，动、静触点间产生的电弧。一、交流接触器的主要结构及工作原理 2交流接触器的工作原理线圈通电，建立主磁场，铁心磁化吸合动铁心(衔铁)，使动合触点接通，动断触点断开。主触点闭合，接通主电路。辅助触点动作，控制其他电路。一、交流接触器的主要结构及工作原理当线圈电压消失或电压低于某一数值(称释放电压)时，衔铁释放。动、静触点复原，断开主回路。交流接触器的线圈电压在85105额定电压时能可靠地工作。电压过高，交流接触器磁路趋于饱和，线圈电流将显著增大，将线圈烧毁；电压过低，电磁吸力不够，衔铁吸不上，线圈也可能烧毁。所以，使用时应注意交流接触器的额定电压，同时也绝不能把交流接触器的交流线圈误接到直流电源上。交流接触器由于具有结构简单，运行安全可靠，维修简单，生产方便，成本低廉，用途广泛的特点，所以在各类低压电器当中它是生产量最大，使用面最广的产品。它主要用于控制电动机、电热设备、电焊机等，是电力拖动自动控制的重要组成元件。二、交流接触器的主要技术参数1.额定电压 额定电压是指在规定的条件下，能保证电器正常工作时的电压值。2.额定电流 额定电流是由接触器在额定的工作条件下所决定的电流值。3.通断能力 通断能力以电流的大小来衡量，接通能力指触点闭合时不会造成触点熔焊的能力，断开能力指触点断开电流时能可靠熄灭电弧的能力。第五节 主令电器 主令电器主要用于切换控制电路，用它来命令电动机及其他控制对象的起动、停止或工作状态的变换。主令电器的种类很多，常用的主令电器有控制按钮、行程开关、接近开关及万能转换开关等。一、控制按钮控制按钮在低压控制电路中用于手动发出控制信号及远距离控制，也称为按钮。用于接通、分断5 A以下的小电流电路。按用途和触点结构的不同，分动合按钮(起动按钮)、动断按钮(停止按钮)和复合按钮。二、行程开关行程开关又称为限位开关，它的作用是将机械位移转变为触点的动作信号，以控制机械设备的运动。行程开关的基本结构行程开关的种类很多，但基本结构也与按钮相同，主要由三部分组成，即触点部分、操作部分和反力系统。根据操作部分运动特点的不同，行程开关可分为直动式、滚轮式、微动式以及能自动复位和不能自动复位等。三、万能转换开关万能转换开关主要用做控制电路的转换或功能切换、电气测量仪表的转换以及配电设备(高压油断路器、低压断路器等)的远距离控制，亦可用于控制伺服电动机和其他小容量电动机的起动、换向以及变速等。1万能转换开关的基本结构万能转换开关由触点系统、操作机构、转轴、手柄、定位机构等主要部件组成，并用螺栓组装成整体。2万能转换开关的特点n优点：体积小，结构紧凑，可用做电气控制电路的转换和5.5 kW及以下三相异步电动机的直接控制(起动、正、反转及多速电动机的变速)。n缺点：没有过载保护。第六节 继电器继电器是一种根据外界输入信号(电信号或非电信号)来控制电路接通或断开的一种自动电器，主要用于控制、线路保护或信号转换。分类：n按用途：控制继电器和保护继电器；n按反映的信号：电压继电器、电流继电器、时间继电器、热继电器和速度继电器等；n按动作原理：电磁式、电子式和电动式等。一、电磁式继电器 电磁式继电器的结构、工作原理与接触器相似，但其触点的容量小(10A以内)，主要用于小电流电路中。常用的有通用继电器、电流继电器和中间继电器。1.JT系列通用继电器 根据需要可以组成过电压继电器、欠电压继电器、过电流继电器、欠电流继电器。2.JL系列过电流继电器 主要用于桥式起重机上。3.中间继电器 实际上是一种动作值和释放值不能调节的电压继电器，主要用来将一路信号转变为多路信号。二、时间继电器 1时间继电器在电路中起着使控制电路延时动作的作用，即当继电器的感测机构接收到外界动作信号后，要经过一段时间延时后触点才动作并输出信号去操纵控制电路。时间继电器按动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式；按延时方式可分为通电延时和断电延时两种。外形如下图所示。二、时间继电器 2常用的有空气阻尼式和电子式时间继电器 1.空气阻尼式时间继电器 它依靠空气阻尼器的阻尼作用，使触点延时动作。分通电延时动作和断电延时动作两种。空气阻尼式时间继电器延时时间长、整定方便，但延时精度不高。2.电子式时间继电器 它也称晶体管式时间继电器，具有结构简单、延时范围广、精度高、消耗功率少、寿命长等优点。三、热继电器 1 热继电器是利用电流通过发热元件时所产生的热量使双金属片受热弯曲而推动触点动作的一种保护电器。它主要用于电动机的过载保护、断相保护以及电流不平衡运行保护，也可用于其他电气设备发热状态的控制。按热继电器的动作方式，可分为易熔合金式、热敏电阻式和双金属片式等多种。外形如下图所示。使用最普遍的热继电器是双金属片式，它结构简单，成本较低，且具有良好的反时限特性(即电流越大动作时间越短，电流与动作时间成反比)。易熔合金式 热敏电阻式 双金属片式 图5-25 热继电器外形图 三、热继电器 2 双金属片式热继电器 1.结构、工作原理 如右图所示，它是利用电流的热效应使热元件发热而动作的电器，热元件串联在电动机主电路中，热继电器的动断触点串联在电动机控制电路中。当电动机过载时双金属片弯曲，推动导板使动断触点断开，切断接触器KM线圈电源，KM主触点断开，电动机停转。三、热继电器 2热继电器主要技术数据的选用 1)额定电压 指触点的电压值应等于或大于线路电压。2)额定电流 指发热元件的最大额定电流值，该电流应等于或大于被保护电动机的额定电流。3)发热元件规格 发热元件允许长时间通过的最大电流值。4)热继电器的整定电流 整定电流指长时间通过发热元件又刚好使热继电器不动作的最大电流值。热继电器只应用作长期连续运行负载的过载保护，对重复短时工作的负载(如起重机电动机)不宜采用热继电器保护。四、速度继电器 速度继电器主要用于电动机反接制动，所以也称反接制动继电器。电动机反接制动时，为防止电动机反转，必须在反接制动结束时或结束前及时切断电源。常用的速度继电器为JY1系列和JFZO系列，其外形及结构如图所示。五、压力继电器 压力继电器是利用系统中的压力来自动接通或断开其电气触点的液压电气转换元件，即是将压力转换成电信号的液压元器件。利用压力的变化去控制被控对象动作，如电动机的停止、油路的卸压等。压力继电器有柱塞式、膜片式、弹簧管式和波纹管式四种，右图所示为柱塞式压力继电器。图5-28 柱塞式压力继电器第七节 低压断路器 1低压断路器也称自动空气开关，它主要用在交、直流低压电网中，既可手动又可电动分合电路，且可对电路或用电设备实现过载、短路和欠电压等保护，也可以用于不频繁起动电动机，是一种重要的控制和保护电器。断路器都装有灭弧装置，因此，它可以安全地带负荷合闸与分闸。一、断路器的分类和基本结构1分类n按结构形式：框架式(也称万能式)和塑料外壳式(也称为装置式)；n按用途来分：配电、电动机保护、照明、漏电保护断路器等。在自动控制系统中，塑料外壳式和漏电保护断路器由于结构紧凑，体积小，重量轻，价格低，安装方便，并且使用较为安全，应用极为广泛。第七节 低压断路器 2 2断路器的基本结构 (1)触点系统 用于接通和断开电路。(2)灭弧系统 熄灭主触点断开电路时产生的电弧。(3)操作机构 用于实现断路器的闭合和断开。(4)脱扣器 用来感测电路的过电压、过电流等信号，当电路出现上述信号时，脱扣器动作，使断路器自动跳闸，切断电路。(5)外壳或框架 用来安装断路器的各部分。第七节 低压断路器 3 二、断路器的基本工作原理1.用手动或电动操作机构可使断路器合闸，从而使电路接通。2.当电路发生故障(短路、过载、欠电压等)时，通过脱扣装置可使断路器自动跳闸，达到电路故障保护的目的。3.以DZ5系列为例，如右图所示。第五章 学习指导 一、基本要求 1.了解常用低压电器的分类、用途及主要性能参数。2.了解各类刀开关的基本结构及用途。3.掌握熔断器的分类、基本结构及用途。4.掌握交流接触器的工作原理、基本结构及用途。5.了解各种常用主令电器的分类、结构及用途。6.掌握各类继电器的基本功能、分类、工作原理、结构及用途。7.掌握低压断路器的分类、基本结构及用途。二、思考题与习题选解 5-1 5-2 5-3 5-4 5-5 5-6 5-7 B 5-8 C 5-9 5-10 5-11 5-12 B 5-13 D 5-14 A 5-15 B 5-16 D 5-17 C 5-18 C 5-19 A 5-20 B 5-21 5-22 5-23 5-24 5-25 5-26 5-27 5-28 5-29 5-30 5-31 5-32 5-33 5-34 5-35 5-36 B 5-37 D 5-38 C 5-39 C 5-40 A