第1章 低压电器基本原理.ppt
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1、南阳理工学院,电子与电气工程学院 电气教研室,电,气,控,制,与,P,L,C,应,用,技,术,电气控制与PLC应用技术,个人资料,熟悉常用控制电器的结构原理、用途、型号及选用方法,掌握电气控制系统的分析与设计方法,主干课.学科基础课.专业方向限定选修课。,本课程性质与目的,掌握PLC的指令系统,掌握PLC的系统设计与调试,授课计划,电气控制技术,(第1章,第2章),1.1 概述 1.2 接触器 1.3 继电器 1.4 熔断器 1.5 低压断路器和刀开关 1.6 主令电器,第1章 常用低压控制电器,教学目的 掌握常用低压电器的基本构成/工作原理/图形符号/文字符号 教学重点 低压电器的图形符号和
2、文字符号 教学难点 低压电器的基本构成和构成原理,第1章 常用低压控制电器,电气是:以电能、电气设备和电气技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学。 电器是:凡是根据外界特定的信号和要求,自动或手动接通或断开电路,继续或连续地改变电路参数,实现对电路的切换、控制、保护、检测及调节的电气设备。,什么是电气? 电器与电气有什么区别?,1.1 概述,顺序控制器控制,PLC控制,电气控制系统的发展,继电器接触器控制,1.1.1 电气控制的发展,为什么电压直流1500,交流1200?,1.1.2 低压电器的分类,1.1.3 低压电器的组成,断电,电磁机构,电磁机构是电器元件的感受部件,通常采
3、用电磁铁的形式。,通电,电磁机构是电器元件的感受部件,通常采用电磁铁的形式。,断电,电磁机构,交流电磁机构,直流电磁机构,异同 ?,vs,vs,电磁机构,触头系统,材料:一般采用铜材料制成;对于小容量电器常用银质材料制成 。,触头系统通过触头的开合控制电路通、断。,电弧的产生,电弧产生的条件?,电弧产生的实质?,电弧产生的危害?,电流0.251 A,电压1220 V,气体放电绝缘气体就变成了导体,产生高温及强光,使触头烧损,使电路切断时间延长,甚至不能断开,造成严重事故,桥式结构双断口灭弧,灭弧方法,触点分断时,在弧隙中产生两个彼此串联的电弧。 在电动力F的作用下,电弧向两侧方向运动,电弧拉长
4、。 在拉长过程中电弧受到空气迅速冷却而很快熄灭。,栅片灭弧,灭弧方法,栅片彼此绝缘,片间距离23 mm。,栅片具有冷却作用,能导出电弧的热量。,弧要重燃,两栅片间要有150250V压降。,交流电压过零时,电弧自然熄灭。,窄缝灭弧,灭弧方法,灭弧罩采用耐高温的陶土和石棉水泥做成。,电弧进入灭弧罩后,可以降低弧温和隔弧。,在直流接触器的主触点上广泛采用这种灭弧装置。,磁吹灭弧,具有铁心的吹弧线圈和触点串联。,电弧在磁场中受电磁力F:一方面被拉长,另一方面又被冷却。,磁场力随电弧电流的大小而改变,电弧电流越大,灭弧能力越强。,磁吹力的方向与电流方向无关,该装置适用于交、直流控制电器。,灭弧方法,直流
5、电磁铁的电磁吸力 直流电磁铁的电磁吸力根据麦克斯韦公式计算:,1.1.4 电磁吸力,F电磁铁磁极的表面吸力(N); B工作气隙磁感应强度(T); S铁心截面积(m2); 气隙磁通; 磁路空气隙。,式中:,式中, 0 真空或空气中的磁导率; n 单个磁铁的线圈匝数; i 线圈中电流; S0 空气隙面积; 0空气隙厚度。,麦克斯韦公式,直流电磁铁的电磁吸力,直流电磁铁的吸力特性,直流电磁铁的电磁吸力,断电时会发生什么情况? 如何解决呢?,直流电磁铁的电磁吸力,直流线圈并联放电电路,直流电磁铁的电磁吸力,交流电磁铁的电磁吸力:,交流电磁机构的电磁吸力,交流电磁铁吸力的变化情况,交流电磁机构的电磁吸力
6、,吸引力过零点,会发生什么情况? 如何解决呢?,短路环减小衔铁吸合时产生的振动和噪音,交流电磁机构的电磁吸力,磁通不同时为零,短路环,交流电磁机构的电磁吸力,1.1.5 低压电器的性能指标,1.1.6 电气控制技术中常用的图形和文字符号,图形符号,文字符号,符号要素,一般符号,限定符号,基本文字符号,辅助文字符号,补助文字符号,通常用于图样或其它文件,用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。,用于电气技术领域中技术文件的编制,表示电气设备、装置和元件的名称、功能、状态和特征。,一、图形符号和文字符号,1.图形符号,具有确定意义的简单图形,必须同其它图形组合构成一个设备或概念的完整符号。,符号
7、要素:,限定符号:,提供附加信息的一种加在其它符号上的符号。,表示一类产品和此类产品特征的一种简单的符号,如电动机可用一个圆圈表示。,一般符号:,1.1.6 电气控制技术中常用的图形和文字符号,一、图形符号和文字符号,2.文字符号,基本文字符号,单字母符号:,双字母符号:,由一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成,且以单字母符号在前,另一字母在后的次序列出,如“F”表示保护器件类,“FU”则表示为熔断器。,按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分成为23大类,每一类用一个专用单字母符号表示,如“C”表示电容器类,“R”表示电阻器类等。,1.1.6 电气控制技术中常用的图形和文字符号,一
8、、图形符号和文字符号,2.文字符号,基本文字符号:,辅助文字符号:,表示电气设备、装置和元器件以及电路的功能、状态和特征。 如“RD”表示红色,“L”表示限制等。,单字母符号,双字母符号,补充文字符号:,当规定的基本文字符号和辅助文字符号不够使用时,可按国家标准中文字符号组成规律和下述原则予以补充。,1.1.6 电气控制技术中常用的图形和文字符号,2.文字符号,1.1.6 电气控制技术中常用的图形和文字符号,补充文字符号原则:,2.文字符号,补充文字符号原则:,1.1.6 电气控制技术中常用的图形和文字符号,GB/T 4728.11985电气图用图形符号总则 GB/T 4728.2-13199
9、6-2000电气简图用图形符号 GB/T5094-85, 电气技术中的项目代号 GB/T6988.1-41997-2002 电气技术用文件的编制 GB/T6988.61993 控制系统功能表图的绘制 GB/T5226-96,工业机械电气设备通用技术条件,1.1.7 常用的电气制图国家标准,1.1.8 电气图的分类和作用,1.1.8 电气图的分类与作用,1.主电路、控制电路和信号电路应分开绘出。,1.主电路、控制电路和信号电路应分开绘出。,2.表示出各个电源电路的电压值、极性或频率及相数。,3.主电路的电源电路一般绘制成水平线。,D,6,5,详细绘制出电器元件安装位置。,三相鼠笼异步电动机单向运
10、行控制线路安装图,1.2 接触器(Contactor),实物图,结构及工作原理,灭弧装置,1.2 接触器(Contactor),1.2 接触器(Contactor),结构及工作原理,图形符号和文字符号,1.2 接触器(Contactor),主要性能指标,额定电压,额定电流,吸引线圈额定电压,1.2 接触器(Contactor),接触器铭牌电压/主触点的额定电压,接触器铭牌电流/主触点的额定电流,根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型; 接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压; 吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级 一致; 额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。,选用原
11、则,1.2 接触器(Contactor),若电动机的参数如下:Pn=2.2Kw,In=4A,Un=380V.Y接法.控制电路采用220V电源.请回答以下问题: 1.接触器的额定电压与额定电流分别取多少?线圈的额定电压取多少?上网查询或查阅电器手册选择一款合适的接触器. 2.接触器虽然结构比较复杂,但是与我们的电路发生关系的只有触点和线圈,对吗?,1.2 接触器(Contactor ),1.3 继电器(relay),实物图,结构及工作原理,定义:继电器是根据某种输入信号来接通或断开小电流控制电路, 实现远距离控制和保护的自动控制电器。 组成:感测机构、输出执行机构 分类: 按用途分 :控制继电器
12、和保护继电器 按动作原理分:电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式 按输入量分:电流、电压、时间、速度、压力 按动作时间分:瞬时继电器、延时继电器,1.3 继电器(relay),电磁式继电器,定义:以电磁力为驱动力的继电器称为电磁式继电器。 组成:电磁结构、触点 。 1)电磁机构:与接触器完全相同 2)触点: 电磁式继电器的触点容量小、且容量均相同,无主触点和辅助触点 之分,也没有灭弧装置。,问题:电磁式继电器与接触器在结构上有何异同?,1、相同点: 电磁机构完全相同。 2、不同点: 触点不同,电磁式继电器触点容量小,且触点容量 均相同,没有主触点和辅助触点之分,无灭弧装置; 接触器有主触点和
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