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电气控制及电气控制及PLCPLC 第一章 常用低压电器1目的目的：掌握接触器、继电器、低压断路器、刀开关、保护及主令电器等常用低压电器的基本结构、工作原理及其主要参数、型号与图形符号。要求要求：领会电气元件的技术参数及其选用的主要依据，掌握电气元件的作用和使用方法，熟记各电气元件的文字符号与图形符号。2目录第一节 电器的定义和分类第二节 常用控制类电器第三节 常用保护类继电器3第一节 电器的定义和分类定义：电器是一种能根据外界信号和要求，在电路中起接通、断开、保护、控制或调节作用的电气设备。电器的分类：按功能：控制类；保护类；切换类按电压等级：高压；低压按触点：有触点；无触点按使用场合：一般工业电器；特殊工矿电器；航空电器4常用低压电器重点重点：接触器、继电器、按钮、开关等电器元件的结构、原理、符号和选择方法。难点难点：各种器件的认识和正确的选择、使用方法。低压电器定义定义：交流1200V以下、直流1500V以下为低压，在此电压范围内使用的电器元件，统称低压电器发展方向：小体积、高可靠性、使用方便、功能可组合性方向发展。5第二节 常用控制类电器电磁式低压电器一、低压开关电器二、接触器（交流、直流）三、控制继电器四、主令电器6电磁式低压电器定义定义：利电磁式机构原理工作的低压电器。构成构成：电磁式电器：电磁机构+执行机构+灭弧装置 7电磁式低压电器1 电磁机构结构结构：固定铁心，衔铁，电磁线圈。（吸引线圈）分类：直动式，拍合式。外形见图原理原理：电磁线圈通电后，电磁吸力大于弹性力，使衔铁闭合。铁心材料铁心材料：直流电工软铁，剩磁比较小；交流硅钢片（端面嵌铜短路环克服交流颤抖声）电磁吸力电磁吸力：F=4*105B2S（S为铁心磁极截面积）8电磁式低压电器2 触头系统触点的形式、触点的位置，见图结构：见图桥式：点接触 面接触 指式：线接触，滚动摩擦，适用于大电流。材料：黄铜指式；银铜合金桥式9电磁式低压电器3 电弧和电弧的产生电弧：电路电压超过1012V，电流超过80100mA时，断开瞬时，在拉开的两个触点之间将出现强烈的电火花，称为电弧。实际上是一种气体放电现象。10电磁式低压电器4 灭弧系统用途用途：用于熄灭触头分断负载电流时产生的电弧。电弧种类电弧种类：交流电弧和直流电弧 交流电弧存在交流过零点，电弧易熄灭灭弧原理灭弧原理：降低电弧温度降低电场强度11电磁式低压电器灭弧方法：磁吹式灭弧（加一吹弧线圈，产生反向磁场。适于直流器件）灭弧栅（等电位金属片吸附带电粒子，分割成短电弧，适于交流接触器）见图灭弧罩：（陶土和石棉水泥制作，以降温和隔弧）如：纵缝陶土灭弧罩多断点灭弧（采用桥式触点等增加串联接点，起分压作用）12一、低压开关电器1 低压隔离器（刀开关）用途：通、断小负荷电流，电源隔离。结构：触刀，触头插座。绝缘电板，操纵手柄。（大容量灭弧罩）主要类型：带熔断器、带灭弧装置、铁壳负荷开关、胶盖开关等。符号：见图 132 组合开关结构：带弹簧储能功能，旋转操作，三层结构的刀式开关 见图型号举例：HZ10条列，主要参数：IN（10A、25A、60A）；极数（1、2、3、4）；UN=380V符号：见图 组合开关外形143 低压断路器 又称自动空气开关功能：不频繁接通、断开负载电路，并具有故障自动跳闸功能。分类：框架式（万能式）大容量；塑壳式结构：触头+灭弧装置+脱扣机构+操作结构脱扣：电磁脱扣电压（欠压）、电流（过流和短路时）热脱扣 实验脱扣 见图特点：脱扣，排除故障后可重合闸（不换部件）。主要参数：DW15系列万能式断路器（低压）DZ20系列塑壳式断容器符号：见图 常用低压断路器外形15二、接触器（交流、直流）用途用途：自动接通和断开大电流负荷电路构成构成：电磁机构+触头+灭弧罩 见图选择的主要参数选择的主要参数：主触点额定电流：根据负载确定 吸引线圈额定电压：=36、220、380电气符号电气符号：图形及文字 见图16直流电磁机构 吸合过程中电流不变从1 2，F吸F反。气隙越小，吸力越大。保持时，F吸-F反较大，吸合牢固，但功耗大。17交流电磁机构 吸合时，起动电流大，F吸大，动作快。吸合后，保持电流小，功耗小，但F吸-F反较小，容易受振动等影响。18问题问题 快速频繁动作的回路中应选用直流电磁机构还是交流电磁机构？19三、控制继电器用途：根据特定形式的输入信号而动作的控制元件，实现信号的转换、传输、放大等功能。（压力、速度、时间、温度、电流、电压等）分类：控制继电器主要起控制、放大作用；保护继电器主要起保护作用 中间、电流（过、欠）、电压（过、欠）、时间、热继电器、速度、压力、温度等 1 中间继电器2 时间继电器3 速度继电器 201 中间继电器用途（功能）：增加控制点数或信号放大。分类：交流、直流（电子电路常用）结构：电磁结构（电压线圈）+触头系统型号举例：JZ7-44符号：见图 主要参数：触点形式、个数及电流吸引线圈的电压等级 交流：12.36.127.220.380 直流：5.6.9.12.18.24.36.48.60.110 常用中间继电器和小型继电器外形 212 时间继电器定义：按时间原则工作的继电器。用途：用于时间控制，又称定时器。延时类型：通电延时型、断电延时型、通断电延时。结构分类：空气式、电子式（数字式）、电动式等。电气符号：见图空气式时间继电器电子式时间继电器电动式时间继电器22空气式时间继电器构成：电磁机构+触头+汽缸（活塞）原理：利用空气阻尼的原理工作。见图主要参数：延时类型及触点 吸引线圈电压，延时范围 0.460S或0.4180S特点：价低、可靠、定时精度差23电动式时间继电器构成：同步机+减速器+执行结构（触头）优点：延时时间长、精度高。缺点：结构复杂、体积大。型号举例：JS10系列 7PR系列 24电子式时间继电器分类：晶体管式（阻容式）：利用充放电原理延时工作，小型继电器触点输出。数字式：脉冲+计数+执行机构。型号：晶体管式：JS14、ST3P系列 数字式：JSS14系列 常用时间继电器外形253 速度继电器用途：检测转速的过零点。多用于反接制动时，切除反相序电源。结构：转子（磁极）+笼型空心绕组+触头 见图原理：电磁感应与鼠笼式异步机相似。转动时，笼型绕组感生电势，形成电流后受力而摆动，摆锤拨动触头系统工作。停转时（N=0），摆锤垂立，触头复位。型号：JY1（复位转速100r/min）、JFZ0符号：见图26四、主令电器主令电器的用途：发布控制信号或指令类别：按钮、执行开关、万能转换开关、主令控制器等1 按钮和指示灯2 位置开关3 万能转换开关4 凸轮控制器271 按钮和指示灯1、按钮的构成：静触点、动触点、复位弹簧、按钮帽外壳。见图2、分类：结构形式（组合式、指示灯式）、操作方式（带锁定按动式（无自动复位功能）、不带锁定按动式、旋转式）。3、工作原理：按下时，动静桥下移、常闭点（3、4）断开常开点（1、2）闭合按钮松开时，弹性力使触桥复位，触点状态复原。285、选用考虑：额定电压、电流（）、结构形式、操作方式、触点对数、按钮颜色、有无指示灯及帽形（急停式）。6、符号：见图7、指示灯：氖泡、灯泡、半导体发光器件等。主要参数及选择：额定电压、.发光器件、颜色。型号举例：ND16-22按钮和指示灯外形292 位置开关用途：用于运部部件的位置或行程的检测和控制。主要包括行程开关、微动开关、接近开关、光电开关等。（1）行程开关1、行程开关构成：静触头、动静桥、压动杆。工作原理与按钮相似，但操作形式为挡铁压动式。见图2、分类：（操作头型式）直杆式、单轮式、双轮式等 （按复位方式为自动复位式和非自动复位式）。3、型号举例：行程开关外形30（2）接近开关分类：电感式、电容式、霍尔式用途：非接触式，能检测金属物体的接近状态。31（3）光电开关工作原理：利用红外发射和接收的原理检测物体的到来。主要类型：对射式发射和接收分开设置，物体经过时，阻断光源。反射式发射和接收装在一起，利用被捡物体的反射工作。符号：见图323 万能转换开关结构特点：多挡住、多段式。可同时控制多回路，故称万能转换开关。（园盘操作）W型的一层结构原理见图。触头座，凸轮、手柄、定位机构等组成用途：多用于仪表切换。常用型号：、系列 万能转换开关外形334 凸轮控制器结构特征：大电流的多挡住、多触头手动操作的开关电器。触头的结构示意见图，由插式触头、手柄、转轴、凸轮、灭弧罩、定位机构的组成。用途：用于起重机绕线式异步电动机的起动、调速、制动控制。型号：、系列主要参数：触点的额定电流（、或、）符号：（万能、主令，凸轮）见图34第三节 常用保护类继电器用途：要起保护作用 分类：熔断器、热继电器、电流（过、欠）、电压（过、欠）、压力、温度等 一、熔断器二、保护继电器35一、熔断器熔断器利用金属的熔化作用，切断电路的保护电器。用途：用于低压电路的短路保护。1.5.1 保护持性及参数1、构成：外壳+熔体（芯）。材料：低熔点、铝锡合金、铜等金属2、保护（熔断）特性：见图熔体电流超过IfN,熔断。熔断时间与熔体电流成反比。熔体电流小于等于IfN时，不会熔断、可以长期工作。3、分类：插入式、螺旋式、管式（无填料封闭管式、填料封闭管式）、导轨式、速熔式。364、主要参数：熔断器额定电流（外壳）熔体额定电流（熔体）5、符号：见图 熔断器外形37二、保护继电器1 热继电器热继电器用途：用于三相交流异步电动机（笼型）的过载保护和缺相保护。分类：双金属片式常用 电子式结构：热元件+触头+动作机构+整定装置+复位装置 见图原理：由双金属片的变形，通过导板，分断触点。复位：故障排除后，手动复位 整定：通常整定在电动机的额定电流上。型号：JR1620，JR36参数：额定电流热元件额定电流及整定范围。符号：见图 常用的热继电器及其他控制器38过载保护过载保护：当电动机长时间过载时，切断电源以保护电动机不被烧坏的措施。热元件串接在电机定子绕组中。当电机正常工作时，产生的热量使双金属片弯曲，但不足以使触点动作，当电机过载时，热元件产生的热量增加，使双金属片弯曲位移增大，经过一定时间，引发触点动作，切断电动机电源，达到保护目的。*热继电器能够实现电动机的过载保护，由于热惯性，在电机起动或短时过载时不动作。39缺相保护缺相保护：（带缺相保护功能）三角形接法：假定C缺相时：电机继续拖动负载，则 而热继电器是按Il整定的，需增加到 热继电器才能动作，容易烧坏电机。所以三角形接法的三相交流异步机必须施加缺相保护。带缺相保护功能的热继电器，三相上都有热元件检测，一旦某相缺相，相应两相线电流突然变小，其双金属片弯曲位移减小，形成扭矩，推动导板，引发触点动作，达到保护目的。402电流、电压继电器1)结构：电磁机构+触点2)定义：依据线圈的电流或电压（输入）大小而输出触点动作的电器。3)分类：过流（压）：过流（压）后时触点动作。欠流（压）：欠流（压）后时触点动作。4)常用型号：电流JL14、JT3等例 电压DJ1005)符号：见图 常用电压、电流继电器及互感器41其它电器42接线端子接线端子型号和外形43第一章 小结本章主要介绍了接触器、继电器、低压断路器、刀开关、保护及主令电器等常用低压电器。重点介绍了电气元件的基本结构、工作原理及其主要参数、型号与图形符号。电气元件的技术参数是选用的主要依据，需要时可查阅产品样本和电工手册。44图1.1.1 磁路结构45图1.1.2 触头结构示意图46图1.2.2 接触器电气图形符号及文字符号47图1.1.3 栅片灭弧48图1.2.1 CJ20交流接触器49图1.3.1 组合开关结构示意图50图 1.3.2刀开关和组合开关电气图形符号及文字符号51图1.3.3 低压断路器工作原理图52图1.3.4 低压断路器符号53图1.4.1 中间继电器符号54图1.4.2 电流、电压继电器电气图形及文字符号55图1.4.3 时间继电器的电气图形及文字符号56图1.4.4 空气阻尼式时间继电器57图1.4.5 热继电器结构原理58图1.4.6 热继电器符号59图1.4.7 速度继电器原理60图1.4.8 速度继电器的电气符号61图1.5.1熔断器的保护特性62图1.5.2 熔断器的电气符号63图1.6.1 按钮结构图641.6.2 按钮和指示灯电气符号65图1.6.3 行程开关结构示意图66图1.6.4 行程开关及接近开关的电气符号67图1.6.5 万能转换开关68图1.6.6 凸轮控制器结构示意 69图1.6.7 凸轮控制器图形文字符号70触点的形式和位置71CJ20 技术规格与型号表示法72DZ20系列低压断路器型号意义73LX19行程开关型号74DW16系列万能式断路器75NCF8辅助触头组（接触器）76CJTI系列交流接触器77JR20系列热继电器78JZ7系列中间继电器79JZC-32F超小型中功率电磁继电器80JQC-3F超小型中功率电磁继电器81JQX-14FC小型大功率电磁继电器82JQX-13F小型大功率电磁继电器83JSZ3（ST3P）系列电子式时间继电器84JS14B数字式时间继电器85JS14晶体管时间继电器86RL1螺旋式熔断器87HD、HS系列开启式刀开关88HZ10系列组合开关89LW5D-16万能转换开关90LW6万能转换开关91YBLX-K2系列行程开关92YBLXW-N/E小型微动开关93TD、JH9系列94LA2、LA4系列按钮开关95ND16系列信号灯96