程勇电工技术教材公共课件：模块七.ppt

模块七 低压电器与继电接触控制,【任务一】常用低压电器介绍,【任务二】继电接触控制器,课题 低压电器与继电接触控制,【学习情境】 热继电器,课题 低压电器与继电接触控制,【任务一】常用低压电器介绍,【知识链接1】低压电器的分类与命名 定义：根据使用要求及控制信号，通过一个或多个器件组合，能手动或自动分合额定电压在直流DC1200V、交流AC1500V及以下的电路，以实现电路中被控制对象的控制、调节、变换、检测、保护等作用的基本件称为低压电器。,1常用低压电器的分类,1）按用途分类 （1）配电电器：用于电能输送和分配的电器。如刀开关、熔断器、低压断路器等。 （2）控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。如手动电器有转换开关、按钮开关等；自动电器有接触器、继电器、电磁阀等；自动保护电器有热继电器、熔断器等。 2）按操作方式分类 （1）手动电器：用手或依靠机械力进行操作的电器。如手动开关、控制按钮、行程开关等主令电器。 （2）自动电器：借助于电磁力或某个物理量的变化自动进行操作的电器。如接触器、各种类型的继电器、断路器、电磁阀等。 3）按工作原理分类 （1）电磁式电器：依据电磁感应原理来工作的电器。如接触器、各种类型的电磁式继电器等。 （2）非电量控制电器：依靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器。如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、温度继电器等。,2低压电器的型号命名,低压电器产品有各种各样的结构和用途，每一种类型产品都有它的型号，产品全型号及含义如下： 其中： 1 类组代号，用汉语拼音字母表示。类组代号有两个字母，第一个表示类别，第二个表示用途、性能和型式。 2 设计代号（用数字表示，位数不限，其中二位及三位以上的首位为“9”表示为船用、“8”表示为防爆用、“7”表示为纺织用、“6”表示为农用、“5”表示为化工用）。,3 特殊派生代号（用汉语拼音字母表示，一位），表示全系列在特殊情况下变化的特征，一般情况无此代号 4 基本规格代号（用数字表示，位数不限）。 5 品种派生代号（用汉语拼音字母表示，一位），表示系列内个别变化的特征。 6 辅助规格代号（用数字表示，位数不限）。 7 特殊环境条件派生代号。 例如：CJ20-250表示额定工作电流250A的交流接触器。,【知识链接2】低压开关简介,1闸刀开关 1）HK系列闸刀开关外形及电路符号如图7-1所示。它由刀开关和熔断器组合而成（也称负荷开关），均装在瓷底版上。,图7-1 闸刀开关外形及电路符号,2）主要用途 闸刀开关主要适用于交流50Hz，额定电压至500V、直流额定电压至400V，额定电流至1500A的成套配电装置中，用于各种配电设备和供电线路，作为电源隔离开关，也可非频繁接通和分断容量不太大的低压供电线路。 3）闸刀开关的选用 （1）用于照明电路时可选择额定电压为220V，额定电流等于或大于电路最大工作电流的两极开关； （2）用于电动机直接起动时，可选择额定电压为380V，额定电流等于或大于电动机额定电流3倍的三级开关。,2 组合开关HK,1）组合开关的结构和外形 组合开关由于可以实现多组触点组合而得名，实际上是一种转换开关。它由开关的动触片和静触片分别装在数层成型的胶木绝缘垫板内，动触片套在附有手柄的方型绝缘转轴上，当转轴转动时，便带动动触片与静触片接通或分离，达到接通和分断电路的目的。LW6-3型万能开关虽属于主令电器，但在许多场合与组合开关可以互换使用。 2）组合开关的主要用途 组合开关广泛应用于电气设备中，作为频繁接通和分断电路、换接电源和负载、测量三相电压以及控制小容量异步电动机的启动、停止、换相等用的开关。,3）组合开关的选用 组合开关根据电源种类、电压等级、所需触点数、接线方式进行选择。直接控制电动机起动、停止时，开关的额定电流一般选取电动机额定电流的1.5-2.5倍。其外形如图7-2所示。,图7-2 万能开关、组合开关,【知识链接3】主令电器简介,主令电器是在自动控制系统中发出指令或信号的操纵电器。主要用来切换控制电路，使电路接通或分断，实现对电力拖动系统的各种控制，以满足机械生产的要求。常用的主令电器有：按钮开关、万能转换开关、位置开关、主令控制器以及信号灯等。 1按纽开关 1）按纽开关的结构、外形及电路符号 按钮开关由按钮帽、复位弹簧、动触点、常闭静触点和常开静触点、外壳及支持连接部分等组成。 将按钮帽按下，动触点就向下移动，先脱离常闭静触点，然后同常开静触点接触。当操作人员的手指离开按钮帽以后，在复位弹簧作用下，动触点又向上运动，恢复原来的位置。在恢复过程中，先是常开触点分断，然后是常闭触点闭合。按钮开关外形及电路符号如图7-3所示。,2）按纽开关的主要用途 按钮开关是一种以短时接通或断开的小电流电路的电器，它不直接去控制主电路的通断，而在控制电路中发出“指令”去控制接触器、继电器、电磁启动器等电器，再由它们去控制主电路。按钮的触点允许通过的电流很小，一般不超过5A。 为了标明各个按钮的作用，避免误操作，通常将按钮做成不同的颜色，以示区别。其颜色有红、绿、黑、黄、蓝、白等。一般以红色表示停止按钮，绿色表示启动按钮，另有中英文标记供选用。,2行程开关与接近开关,1）行程开关的结构、外形及电路符号 行程开关又叫限位开关，其作用与按钮开关相同，只是其触点的动作不是靠手动操作，而是利用生产机械某些运动部件上的挡铁碰撞其滚轮使触点动作来实现接通或分断某些电路，使之达到一定的控制要求。 接近开关又称无触头行程开关，是以不直接接触的方式进行控制的一种位置开关，用作机床自动线等各种机械设备定位控制。如图7-4 所示为行程开关的结构、外形及电路符号。,2）行程开关的主要用途 行程开关主要用于将机械位移转变为电信号，用来控制机械动作或用作程序控制。接近开关具有行程控制和限位保护的作用；是一种非接触型的检测装置。 3）行程开关的选用 （1）根据应用场合及控制对象选择种类：一般用行程开关还是起重用行程开关。 （2）根据机械与行程开关的传动力与位移关系选择合适的操作头形式及应答距离。 （3）根据安装环境选择防护形式：如开启式还是保护式。 （4）根据控制回路的电压和电流及所要求触点数量选择行程开关的电参数。,图7-4 行程开关的结构及电路符号,【知识链接4】熔断器简介,1熔断器的结构、外形及电路符号 熔断器主要由熔体、熔管、填料、盖板、接线端、指示器和底座等组成。常用的类型有瓷插式熔断器、螺旋式熔断器、无填料封闭管式熔断器、有填料封闭管式熔断器、自复式熔断器和高分辨能力熔断器等。外形及电路符号如图7-5所示。 2熔断器的主要用途 熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统中，主要用作短路保护，是单台电气设备的重要保护元件之一。熔断器串联于被保护的电路中，当通过它的电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体自动熔断，从而切断电路，起到保护作用。 3熔断器的选用 （1）根据使用环境和负载性质选择适当类型的熔断器。 （2）熔断器额定电压必须大于或等于电路的额定电压。,（3）熔断器的额定电流必须大于或等于电路所装熔体的额定电流。 （4）熔断器的分断能力应大于或等于电路可能出现的最大短路电流。 （5）熔断器在电路中上、下两极的配合应有利于实现选择性保护。 4熔体额定电流的选择 （1）对于电负载的短路电流保护，熔体额定电流应等于或略大于电路的工作电流。 （2）对于电动机负载，应按下式计算： 单台电动机： 式中，为电动机额定电流。 多台电动机 ： 式中， 为容量最大的一台电动机的额定电流； 为其余电动机额定电流的总和。,图7-5 熔断器的外形及电路符号,【任务二】继电接触控制器,【知识链接1】接触器介绍 接触器是用于中远距离频繁地接通或断开交直流主电路及大容量控制电路的自动控制电器。它不仅能中远距离通断电路，还具有欠电压、零电压释放保护，操作频率高，使用寿命长及维护方便等优点。接触器按其主触点通过电流的种类，可分为交流接触器和直流接触器两种。 1交流接触器的结构、外形及电路符号 交流接触器的种类很多，常用的有CJ0、CJ10、CJ20等，国外引进的B系列、3TB系列，另外，还有比较先进的CJK1系列真空接触器及CJW1-200A/N型晶闸管接触器。电磁式交流接触器主要由电磁机构、触点系统、灭弧装置及辅助部件等组成 ，其外形及结构如图7-6所示。,图7-6 CJ系列交流接触器外形及结构图,2交流接触器的主要用途 交流接触器是一种适用于远距离频繁地接通和分断交流电路的电器。其主要控制对象是电动机，也可用于控制其他负载如电焊机、电容器组、电热装置、照明设备等。接触器具有操作频率高、使用寿命长、工作可靠、性能稳定、维修简便等优点，是用途广泛的控制电器之一。,3交流接触器的命名,例如：CJ10-20表示主触头额定电流为20A 的交流接触器（主触头数未表示）。,4交流接触器的选用 （1）根据负载性质选择接触器类型。 （2）主触点的额定电压应大于主电路的工作电压。 （3）主触点的额定电流应大于和等于被控制电路的额定电流。 （4）吸引线圈的额定电压应等于所在控制电路的额定电压。,5交流接触器的工作原理,1）电磁系统 电磁系统是用来控制触头闭合与分断，由线圈、动磁芯和静磁芯构成。交流接触器的磁芯一般由硅钢片叠压而成，以减少交变磁场在铁芯中产生的涡流及磁滞损耗，避免铁芯过热。 交流接触器的铁芯上装有一个短路铜环，又称减振环，如图7-7所示。短路环的作用是减少交流接触器吸合时产生的振动和躁声。当电磁线圈通有交流电时，在铁芯上产生的是交变的磁通，所以它的衔铁的吸力也是交变的，当磁通经过零值时，铁芯对衔铁的吸力也为零，衔铁在弹簧的反作用力的作用下有释放的趋势。这样，衔铁不能被铁芯牢牢吸住，就在铁芯上振动，发出躁声。久而久之，铁芯与衔铁极易磨损，造成触头接触不良，并产生电弧火花灼伤触头。同时，躁声还容易使人感到疲劳。为了消除这一现象，在铁芯柱端面上嵌装一个短路铜环。此短路铜环相当于变压器的次级绕组，当电磁线圈通入交流电后，线圈电流产生磁通，短路环中的感应电流产生磁通。由于感应电流比相位落后，所以的相位比落后，这样，在磁通经过零值时，不为零而产生吸力，吸住衔铁，使衔铁始终被铁芯紧紧吸住，振动和躁声会显著减少。气隙愈小，短路环的作用愈大，振动和躁声就愈小。,图7-7 交流接触器铁芯上的短路环,2）触头系统 接触器的触头分为两类，主触头和辅助触头。中小容量的交、直流接触器主、辅触头一般都采用直动式双桥式结构设计，大容量的主触头采用转动式单断点指型触头。 交流接触器的主触头起到接通和断开大电流的主电路的作用，辅助触头用于接通和断开小电流的二次控制电路的作用。触头导电要求性能良好、不易氧化、寿命长，所以，触头通常用紫铜做成。但是紫铜的表面容易氧化而生成一层不良导体（氧化铜）。由于银合金的接触电阻小，表面氧化物对接触电阻影响小，所以银合金是制作触头的首选材料。 按形状不同，电磁触头系统可分为双断点桥式触头和单断点指型触头，如图7-8所示。其中，7-8（a）、7-8（b）属于双断点桥式触头。,（a）点接触桥式 （b）面接触桥式 （c）单断点指型,图7-8 交流接触器触头类型,3）灭弧装置 交流接触器在分断大电流或高电压电路时，在动静触头之间会产生电弧。电弧会发光发热，灼伤触头，同时使电路切换时间延长，甚至引起其它事故。因此，必须设法灭弧交流接触器常采用下面方法进行灭弧：,图7-9 电动灭弧 图7-10 双断口灭弧 图-11 磁吹灭弧,栅片灭弧 纵缝灭弧,图7-12 栅片灭弧和纵缝灭弧,【知识链接2】继电器简介,继电器是一种根据电量或非电量的变化接通或断开控制电路，用以实现控制和保护电力拖动装置的电路。继电器的种类很多，其结构和工作原理也各不相同，但一般来说，都是由承受机构、中间机构和执行机构三大部分组成。常用的继电器有中间继电器、电流继电器、电压继电器、热继电器、时间继电器、速度继电器、压力继电器等。 继电器是用来实现对电动机或线路的保护及生产过程自动化的控制。一般不是直接用来控制主电路，而是通过接触器或其它电器来对主电路进行控制。,1热继电器 热继电器是利用电流热效应来推动动作机构使触点系统闭合和分断的保护电器.主要用于电动机的过载保护、断相保护及电流不平衡时的运行保护。 1）热继电器的结构、外形及电路符号 热继电器的种类很多，常用的有JR0、JR16、JR15、JR14、JR9、JR20、JR28、J29、JRS2系列，还有国外引进的T系列等。几种热继电器的外形结如图7-13所示。,图7-13 热继电器外形图、电气图形符号,热继电器的发热元件由两种热膨胀系数不同的金属构成，下层金属膨胀系数大，上层的膨胀系数小。当主电路中电流超过容许值而使双金属片受热时，双金属片的自由端便向上弯曲超出扣板，扣板在弹簧的拉力下将常闭触点断开。触点是接在电动机的控制电路中的，控制电路断开便使接触器的线圈断电，从而断开电动机的主电路。,热继电器结构示意图,2）热继电器的选用 （1）根据负载性质选择热继电器的类型。 （2）热继电器的额定电流应大于或稍大于电动机的额定电流。 （3）热继电器的整定电流应等于0.95-1.05倍的电动机额定电流。 （4）对于三角形联结电动机的保护，应采用三相带断相保护的热继电器。 （5）对于三角形联结电动机的过载保护，当热继电器串联在电动机的相电路中时，其整定电流应等于0.58倍的电动机额定电流。,2时间继电器 时间继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理来延迟触点闭合或断开的控制电器，在电路中起控制动作时间的作用，它的种类很多，有电磁式、电动式、空气阻尼式和电子式等。 时间继电器的外形、电气图形符号和文字符号如图7-14所示。 时间继电器的选用 （1）根据系统的延时范围选择适当的系列和类型。 （2）根据控制电路的功能特点选择相应的延时方式。 （3）根据控制回路的电压选择吸引线圈的电压等级。,（a）JS7-A系列空气阻尼式时间继电器,（b） 电子式时间继电器,延时闭合 动合触点,图7-14 时间继电器的外形及电气符号图,【知识链接3】其他控制电器,1牵引电磁铁 牵引电磁铁是一种应用广泛的自动化元件，用来操作或牵引机械装置完成动作要求。电磁铁的基本组成部分是线圈、铁心和有关机械部件。当线圈通电后依靠电磁铁系统产生的电磁吸引力使衔铁做机械运动而带动其他的执行部件。常用的牵引电磁铁有MQ3系列和MQZ1系列、阀用电磁铁有MFZ1-YC系列和MF1-YC系列、阀门电磁铁有MFZ6-YC系列和MFJ6-YC系列，另外还有MZS1系列和MZZ2系列的制动电磁铁、GTB5系列和LPB系列的起重电磁铁等。,2液压控制元件 随着自动控制技术的不断发展，液压传动和电气控制结合得越来越紧密，液压传动以其运动传送平稳、可在大范围内实现无级调速、易实现功率放大等优点，广泛应用于工业生产的各个领域。液压元件又是液压传动系统的基本组成元件，液压传动系统有四种主要元件组成，即动力元件液压泵，执行元件液压缸和液压马达，辅助元件油箱、油路、滤油器等，控制元件各种电磁阀，主要有换相阀、接流阀、调速阀、溢流阀、减压阀等。常用的液压控制元件的外形结构如图7-15所示。 3气动控制元件 机械设备的自动化程度越高，控制要求就越高，控制形式趋向多样化。气动控制在实际应用中越来月广泛，它能根据压力源气压压力的变化情况，决定触点的断开或闭合，以便对机械设备提供某种保护或控制。气动控制元件的广泛应用，为机电一体化提供更广阔的前景。常用气动控制元件的外形结构如图7-16所示。,图7-15 液压控制元件的外形结构,图7-16 气动控制元件的外形结构,