第1章 常用低压电器精.ppt

第1页，本讲稿共75页一、定义 电器是一种电气设备，它可根据外界指令自动或手动的接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测和调节。低压电器通常是指在交流额定电压1200V、直流额定电压1500V及以下的电器产品。二、电器分类 1.电器按工作电压等级分：高压电器和低压电器 2.按动作原理分:手控电器和自控电器 3.按用途分：控制电器(继电器，接触器等）主令电器（开关，按钮等）执行电器(电磁铁，电磁离合器等）保护电器（熔断器，继电器等）1.0 概述第2页，本讲稿共75页 4.按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器三、表示方法 常见的控制电器：继电器、接触器、按钮、行程开关、变阻器、主令开关、热继电器、起动器、电磁铁等。低压电器产品包括以下12大类：刀开关和刀形转换开关、熔断器、断路器、控制器、接触器、起动器、控制继电器、主令电器、电阻器及变阻器、调整器、电磁铁、其它低压电器（触电保护器、信号灯与接线盒等）。第3页，本讲稿共75页 1.1 刀开关 刀刀开开关关亦亦称称低低压压隔隔离离器器，主主要要用用于于电电气气线线路路中中隔隔离离电电源源，也也可可在在低低压压线线路路中中不不频频繁繁地地接接通通和和分分断断容容量量较较小小的的低低压供电线路。压供电线路。刀开关分类：刀开关分类：按极数分：按极数分：单极、双极和三极单极、双极和三极；按结构分：按结构分：平板式、框架式平板式、框架式；按操作方式分：按操作方式分：手柄、电动手柄、电动；按转换方式分：按转换方式分：单投、双投单投、双投；按封装形式分：按封装形式分：开启式、封闭式开启式、封闭式。第4页，本讲稿共75页一、刀开关和刀形转换开关的结构 1、刀开关的结构 刀刀开开关关由由手手柄柄 、静静插插座座 、动动触触刀刀 、铰铰链链支支座座和和绝绝缘缘底底板板组组成成。在在低低压压电电路路中中，用用于于不不频频繁繁接接通通和和分分断断电电路路，或或用用来来将将电电路路与与电电源源隔隔离。离。第5页，本讲稿共75页 2、刀开关的型号及主要技术参数 1）刀开关的型号及含义 第6页，本讲稿共75页 2 2）主要技术参数）主要技术参数 额额定定电电压压：在在长长期期工工作作中中刀刀开开关关能能承承受受的的最最大大电电压压称称为额定电压。一般交流为为额定电压。一般交流为500V500V以下，直流以下，直流440V440V以下；以下；额额定定电电流流：刀刀开开关关在在合合闸闸位位置置允允许许长长期期通通过过的的最最大大工工作作电电流流称称为为额额定定电电流流。小小电电流流刀刀开开关关的的额额定定电电流流有有1010，1515，2020，3030，60A60A等五级。等五级。操操作作次次数数：机机械械寿寿命命（不不带带电电）、电电寿寿命命（额额定定电电压压）情况下所能达到的操作次数；情况下所能达到的操作次数；电电稳稳定定性性电电流流：是是指指发发生生短短路路事事故故时时，不不产产生生变变形形、破坏或触刀自动弹出等现象时的最大短路电流峰值。破坏或触刀自动弹出等现象时的最大短路电流峰值。热热稳稳定定性性电电流流：发发生生短短路路事事故故时时，如如果果能能在在一一定定时时间间（通通常常是是1s1s）内内通通以以某某一一短短路路电电流流，并并不不会会因因温温度度急急剧剧上上升升而而发发生生熔熔焊焊现现象象，则则这这一一短短路路电电流流就就称称为为刀刀开开关关的的热热稳稳定定性性电电流流。通通常常，刀刀开开关关的的1s1s热热稳稳定定性性电电流流为为其其额额定定电电流流的的数数十十倍。倍。第7页，本讲稿共75页 3 3）刀开关的选用与安装）刀开关的选用与安装 刀开关的选用刀开关的选用 按用途和安装位置选择合适的型号和操作方式；按用途和安装位置选择合适的型号和操作方式；额定电压和额定电流必须符合电路要求；额定电压和额定电流必须符合电路要求；校验刀开关的动稳定性和热稳定性电流。校验刀开关的动稳定性和热稳定性电流。刀开关的安装刀开关的安装应做到垂直安装，（使闭合操作时的手柄操作方向应从下向上合，断开操作时的手柄操作方向应从上向下分，不允许采用平装或倒装）安装后检查闸刀和静插座的接触是否成直线和紧密。母线与刀开关接线端子相连时，保证接触可靠。在安装杠杆操作机构时，应调节好连杆的长度，使刀开关操作灵活。第8页，本讲稿共75页二、开启式负荷开关 开启式负荷开关由电源进线座、刀片式动触点、熔丝、负载线、负载接线座、瓷底板、静触点、胶木盖组成。主要用于电气线路照明、电加热控制或分支电路的配电开关，三极开启式负荷开关可控制小容量笼型异步电机的非频繁起动控制。第9页，本讲稿共75页三、封闭式负荷开关 封闭式负荷开关亦称铁壳开关，由手柄、转轴、速断弹簧、熔断器、夹座、闸刀、外壳前盖组成。主要用于电气线路照明、电加热控制或电力排灌等配电设备中，作为非频繁接通和分断电路用，同时，亦可用于三相交流异步电机的非频繁全电压起动的控制开关。第10页，本讲稿共75页四、组合开关四、组合开关 组组合合开开关关由由静静触触片片 、动动触触片片 、绝绝缘缘垫垫板板 、凸凸轮轮、弹弹簧簧、转转轴轴、手手柄柄、绝绝缘缘杆杆、接接线线柱柱组组成成。它它是是一一种种凸凸轮轮式式旋旋转转刀刀开开关关，有有单单极极、双双极极、三三极极和和多多极极结结构构，主主要要用用于于非非频频繁繁地地接接通通和和分分断断电电路路、换换接接电电路路和和负负载载、测测量量三三相相电电压压以以及及5.5KW5.5KW以以下下电电动动机机的的直直接接起起动动、停停止、反转、调速等场合。止、反转、调速等场合。第11页，本讲稿共75页一、熔断器的作用 利用金属导体为熔体,串联于电路，当过载或短路电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路的电器。熔断器主要作短路保护之用，有时也可作为过载保护。1.21.2 熔断器熔断器二、熔断器的种类和型号 熔断器主要由熔体（保险丝）和熔管（熔座）组成。熔体由易熔金属材料铅、锌、锡、银、铜及其合金制成，通常制成丝状和片状。熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、绝缘钢纸制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。第12页，本讲稿共75页 几种常用的熔断器以及熔断器的图形符号 第13页，本讲稿共75页 熔断器的型号说明 R熔体额定电流熔断器额定电流设计序号熔断器结构形式：C（插入式）、L（螺旋式）熔断器的常用型号有：RL6、RL7、RT12、RT14、RT15、RT16（NT）、RT18、RT19（AM3）、RO19、RO20、RTO等，在选用时可根据使用场合酌情选择。第14页，本讲稿共75页 熔断器工作的物理过程 熔断器工作的物理过程是指熔断器分断过载或短路电流时的物理过程，可分为四个阶段：三、熔断器的工作过程和特性1.熔体升温阶段 t1。2.熔体熔化阶段 t2。3.熔体金属气化阶段t3。4.燃弧阶段t4。t1、t2、t3之和称为熔断时间。第15页，本讲稿共75页 熔断器的主要技术参数和特性 1.额定电压 指熔断器长期工作时和熔断后所能承受的电压。熔断器的交流额定电压（单位为V）有：220、380、415、500、600、1140；直流额定电压（单位为V）有：110、220、440、800、1000、1500。2.额定电流 熔断器在长期工作制下，各部件温升不超过极限允许温升所能承载的电流值，习惯上，把熔断体支持件的额定电流简称为熔断器额定电流。熔体额定电流规定（单位为A）有2、4、6、8、10等 3.极限分断能力 指熔断器在规定的使用条件下，能可靠分断的最大短路电流值。4.截断电流特性 指在规定的条件下，截断电流与预期电流的关系特性。截断电流是指熔断体分断期间电流到达的最大瞬时值。第16页，本讲稿共75页 5.5.时时间间电电流流特特性性 熔熔断断器器的的时时间间电电流流特特性性亦亦称称安安秒秒特特性性，它它是是熔熔断断器器的的基基本本特特性性，表表示示熔熔断断器器的的熔熔断断时时间间与与流流过过熔熔体体电电流流的的关关系系。是是反反时时限限特特性性，流流过过熔熔体体的的电电流流越越大，熔化（或熔断）时间越短。大，熔化（或熔断）时间越短。6.I6.I2 2t t特特性性 当当分分断断电电流流甚甚大大时时，以以弧弧前前时时间间电电流流特特性性表表征征熔熔断断器器的的性性能能已已不不够够了了，当当熔熔断断器器弧弧前前时时间间小小于于0.1s0.1s时时，熔熔断断器器的的保保护护特特性性用用I I2 2t t特特性性表表示示。I I2 2t t特特性性在产品标准中有规定。在产品标准中有规定。第17页，本讲稿共75页 四、熔体材料与形状 1.1.熔熔体体材材料料 熔熔体体材材料料有有低低熔熔点点和和高高熔熔点点金金属属两两类类。低低熔熔点点材材料料有有锡锡、锌锌、铅铅及及其其合合金金。高高熔熔点点材材料料有有铜铜、银银，近年来也采用铝来代替银。近年来也采用铝来代替银。2.2.冶冶金金效效应应 由由于于低低熔熔点点材材料料和和高高熔熔点点材材料料各各具具有有其其优优缺缺点点，克克服服其其缺缺点点，从从而而同同时时满满足足两两种种不不同同的的要要求求。为为达达到到这这个个目目的的，通通常常采采用用“冶冶金金效效应应”，即即在在高高熔熔点点的的金金属属熔熔体体上上焊焊纯纯锡锡（或或锡锡镉镉合合金金）。当当熔熔体体通通过过过过载载电电流流时时，首首先先锡锡溶溶剂剂熔熔化化，然然后后高高熔熔点点的的金金属属原原子子溶溶解解于于锡锡溶溶剂剂中中，而而成成为为合合金金，其其熔熔点点比比高高熔熔点点金金属属低低，同同时时它它的的电电阻阻率率也也增增大大，致致使使局局部部发发热热剧剧增增而而首首先先熔熔断断，缩缩短短了了熔熔化化时时间间。过过载载保保护护性性能能大大为为改改善善。另另一一方方面面，固固有有的的高高分分断断能能力力依依然然得得以以保保持持。应应该该指指出出，当当通通过过短短路路电电流流时时，由由于于熔熔体体熔熔化时间极短，化时间极短，“冶金效应冶金效应”不起作用。不起作用。第18页，本讲稿共75页 3.3.熔熔体体形形状状 熔熔体体的的形形状状大大体体有有两两种种：丝丝状状和和片片状状。丝丝状状熔熔体体多多用用于于小小电电流流场场合合，片片状状的的熔熔体体是是用用薄薄金金属属片片冲冲成成，有有宽宽窄窄不不等等的的变变截截面面，也也有有在在带带形形薄薄片片上上冲冲出出一一些些孔孔，不不同同的的熔体形状可以改变熔断器的时间熔体形状可以改变熔断器的时间电流特性。电流特性。对对变变截截面面熔熔体体而而言言，其其狭狭窄窄部部分分的的段段数数取取决决于于额额定定电电流流和电压，熔断器额定电压高时，要求狭窄部分的段数就多。和电压，熔断器额定电压高时，要求狭窄部分的段数就多。4.4.填填充充材材料料 在在绝绝缘缘管管中中装装入入填填充充材材料料（简简称称填填料料）是是加加速速灭灭弧弧，提提高高熔熔断断器器分分断断能能力力的的有有效效措措施施。目目前前，常常用用的的填填料有料有石英砂（石英砂（SiOSiO2 2）和三氧化二铝砂（）和三氧化二铝砂（AlAl2 2O O3 3）。）。5.5.熔熔管管材材料料 熔熔管管是是熔熔断断体体主主要要零零件件之之一一，起起包包容容熔熔体体和和填填料料并并起起散散热热和和隔隔弧弧的的作作用用，因因而而要要求求熔熔管管机机械械强强度度高高，耐耐热热性性及及耐耐弧弧性性好好。目目前前，有有填填料料熔熔断断器器的的熔熔管管一一般般采采用用的的是是瓷瓷、氧氧化化铝铝电电瓷瓷和和高高频频电电瓷瓷材材料料。无无填填料料熔熔断断器器的的熔熔管管材材料料为钢纸管、三聚氰胺玻璃而管或硅有机玻璃布管。为钢纸管、三聚氰胺玻璃而管或硅有机玻璃布管。第19页，本讲稿共75页五、熔断器的选用与安装五、熔断器的选用与安装 1.1.熔断器的选用熔断器的选用 熔熔断断器器类类型型的的选选择择主主要要根根据据使使用用场场合合来来选选择择不不同同的的类类型型。例例如如，作作电电网网配配电电用用，应应选选择择一一般般工工业业用用熔熔断断器器；作作晶晶闸闸管管元元件件保保护护用用，应应选选择择快快速速熔熔断断器器；供供家家庭庭使使用用，宜选用螺旋式或半封闭插入式熔断器。宜选用螺旋式或半封闭插入式熔断器。熔熔断断器器的的额额定定电电压压必必须须等等于于或或高高于于熔熔断断器器安安装装处处的的电路额定电压。电路额定电压。电电路路保保护护用用熔熔断断器器熔熔体体的的额额定定电电流流基基本本上上可可按按电电路路的的额额定定负负载载电电流流来来选选择择，但但其其极极限限分分断断能能力力必必须须大大于于电电路路中可能出现的最大故障电流。中可能出现的最大故障电流。第20页，本讲稿共75页在在电电动动机机回回路路中中作作短短路路保保护护时时，应应考考虑虑电电动动机机的的起起动动条条件，按电动机的起动时间长短选择熔体的额定电流。件，按电动机的起动时间长短选择熔体的额定电流。1 1）对对起起动动时时间间不不长长的的场场合合，可可按按下下式式决决定定熔熔体体的的额额定定电电流流 式中，式中，电动机的起动电流，电动机的起动电流，电动机的额定电流。电动机的额定电流。2 2）对对起起动动时时间间长长或或较较频频繁繁起起动动的的场场合合，按按下下式式决决定定熔熔体体的额定电流的额定电流 第21页，本讲稿共75页3 3）对对于于多多台台并并联联电电动动机机的的电电路路，考考虑虑到到电电动动机机一一般般不不同时起动，故熔体的电流可按下式计算：同时起动，故熔体的电流可按下式计算：或或 式中式中 最大一台电动机的起动电流；最大一台电动机的起动电流；其余电动机额定电流之和。其余电动机额定电流之和。第22页，本讲稿共75页 为为了了防防止止越越级级熔熔断断、扩扩大大停停电电事事故故范范围围，各各级级熔熔断断器器间间应应有有良良好好的的协协调调配配合合，选选择择时时，上上下下级级熔熔断断器器应应根根据据其其保保护护特特性性曲曲线线上上的的数数据据及及实实际际误误差差来来选选择择。一一般般，老老产产品品的的选选择择比比为为2:12:1，新新型型熔熔断断器器的的选选择择比比为为1.6:11.6:1。例例如如，下下级级熔熔断断器器额额定定电电流流为为100A100A，上上级级熔熔断断器器的的额额定定电电流流最最小小也要为也要为160A160A。保保护护半半导导体体器器件件用用熔熔断断器器的的选选择择。在在变变流流装装置置中中作作短短路路保保护护时时，应应考考虑虑到到熔熔断断器器熔熔体体的的额额定定电电流流是是用用有有效效值值表表示示，而而半半导导体体器器件件的的额额定定电电流流是是用用通通态态平平均均电电流流 表表示示的的，应应将将 乘乘以以1.571.57换换算算成成有有效效值值。因因此此，熔熔体体的额定电流可按下式计算：的额定电流可按下式计算：第23页，本讲稿共75页2.2.熔断器的安装和维护熔断器的安装和维护 安安装装熔熔断断器器除除保保证证足足够够的的电电气气距距离离外外，还还应应保保证证足足够够的的间间距距，以以保保证证拆卸、更换熔体方便。拆卸、更换熔体方便。安安装装前前应应检检查查熔熔断断器器的的型型号号、额额定定电电压压、额额定定电电流流、额额定定分分断断能能力力等参数等参数是否符合规定要求。是否符合规定要求。安装熔体必须安装熔体必须保证接触良好保证接触良好，不能有机械损伤。，不能有机械损伤。安安装装引引线线要要有有足足够够的的截截面面积积，而而且且必必须须拧拧紧紧接接线线螺螺钉钉，避避免免接接触触不不良。良。在在运运行行中中应应经经常常注注意意熔熔断断器器的的指指示示器器，以以便便及及时时发发现现熔熔体体熔熔断断的的情情况况，防防止止缺缺相相运运行行。如如果果检检查查发发现现熔熔体体已已经经腐腐蚀蚀、损损伤伤或或熔熔断断，应应更更换换同一型号规格的熔断器，不允许用其它型号熔断器代用。同一型号规格的熔断器，不允许用其它型号熔断器代用。熔熔断断器器插插入入与与拔拔出出要要用用规规定定的的把把手手，不不要要直直接接用用手手拔拔熔熔体体（熔熔断断后后外外壳壳温温度度很很高高，以以免免烫烫伤伤），也也不不可可用用不不合合适适的的工工具具插插入入与与拔拔出。出。更换时，必须在不带电的情况下进行更换时，必须在不带电的情况下进行。使用时应经常使用时应经常清除熔断器上及导电插座上的灰尘清除熔断器上及导电插座上的灰尘和污垢。和污垢。第24页，本讲稿共75页1.3 主令电器 主令电器用于发布操作命令以接通和分断控制电路。常见类型有控制按钮、位置开关、万能转换开关和主令控制器等。一、按钮 按钮是一种用人力（一般为手指或手掌）操作，并具有储能复位的开关电器。它主要用于电气控制线路中，用于发布命令及电气联锁。按钮的一般结构主要由按钮帽、复位弹簧、桥式动触头、动合静触头、动断静触头、推杆和外壳等组成。操作时，将按钮帽往下按，桥式动触头就向下运动，常闭触头先分断，再常开触头接通。一旦操作人员的手指离开按钮帽，在复位弹簧的作用下，先是常开触头分断，然后是常闭触头闭合。第25页，本讲稿共75页 按钮的使用场合非常广泛，规格品种很多。目前生产的按钮产品有LA10、LA18、LA19、LA20、LA25、LA30等系列，引进产品有LAY3、LAY4、PBC系列等。其中LA25是通用型按钮的更新换代产品。第26页，本讲稿共75页二、位置开关 位置开关主要用于将机械位移转变为电信号，用来控制生产机械的动作。它包括：行程开关、微动开关、限位开关及由机器部件或机械操作的其它控制开关。1.行程开关 行程开关是用来限制机械运动行程的一种电器，主要用于机床、自动生产线和其它生产机械的限位及流程控制。1）直动式行程开关 其动作原理与控制按钮类似，只是它用运动部件上的撞块来碰撞行程开关的推杆。第27页，本讲稿共75页 2）滚轮旋转式行程开关 采用能瞬时动作的滚轮旋转式结构，当滚轮1受到向左的外力作用时，上转臂2向左下方转动，推杆4向右转动，并压缩右边弹簧8，同时下面的小滚轮5也很快沿着擒纵件6向右转动，小滚轮滚动又压缩弹簧7，当滚轮5走过擒纵件6的中点时，盘形弹簧3和弹簧7都使擒纵件6迅速转动，因而使动触头迅速地与右边的静触头分开，并与左边的静触头闭合。复位方式有自动复位和非自动复位两种第28页，本讲稿共75页 目 前 生 产 的 产 品 有 LX19、LX22、LX32、LX33等系列行程开关，引进产品有3SE3等系列行程开关。行程开关的主要技术参数有额定电压、额定电流、触头换接时间、动作力、动作角度或工作行程、触头数量、结构形式和操作频率等。第29页，本讲稿共75页 2.微动开关 微动开关是行程非常小的瞬时动作开关，其特点是操作力小和操作行程短，用于机械、纺织、轻工、电子仪器等各种机械设备和家用电器中作限位保护和联锁等。微动开关也可看成为尺寸甚小而又非常灵敏的行程开关。3.接近开关 接近开关即无触点行程开关，内部为电子电路，按工作原理分为高频振荡性、电容型和永磁型三种类型。使用时对外连接3根线，其中红、绿两根线外接直流电源（通常为24V），另一根黄线为输出线。接近开关供电后，输出线与绿线之间为高电平输出；当有金属物靠近该开关的检测头时，输出线与绿线之间翻成低电平。可利用该信号驱动一个继电器或直接将该信号输入PLC等控制回路。第30页，本讲稿共75页三、万能转换开关和主令控制器三、万能转换开关和主令控制器 1.1.万能转换开关万能转换开关 万万能能转转换换开开关关主主要要用用于于电电气气控控制制线线路路的的转转换换、配配电电设设备备的的远远距距离离控控制制、电电气气测测量量仪仪表表的的转转换换和和微微电电机机的的控控制制，也也可可用用于于小小功功率率笼笼型型感感应应电电动动机机的的起起动动、换换向向和和变变速速。由由于于它它能能控控制制多多个个回回路路，适适应应复复杂杂线线路路的的要要求求，故故有有“万万能能”转换开关之称。转换开关之称。常常用用的的万万能能转转换换开开关关有有LW8LW8、LW6LW6、LW5LW5、LW2LW2等等系系列列。LW6LW6系系列列万万能能转转换换开开关关由由操操作作机机构构、面面板板、手手柄柄、触触头头座座等等组组成成，触触头头座座最最多多可可以以装装1010层层，每每层层均均可可安安装装3 3对对触触头头，操操作作手手柄柄有有多多档档停停留留位位置置（最最多多1212个个档档位位），底底座座中中间间凸凸轮轮随随手手柄柄转转动动，由由于于每每层层凸凸轮轮设设计计的的形形状状不不同同，所所以以用用不不同同的的手手柄柄档档位位，可可控控制制各各对对触触头头进进行行有有预预定定规规律律的的接接通通或或分断。分断。第31页，本讲稿共75页 LW6系列万能转换开关其中一层的结构示意图：图形虚线表示操作档位，有几个档位就画几根虚线，实线与成对的端子表示触头，使用多少对触头就可以画多少对。在虚实线交叉的地方只要标黑点就表示实线对应的触点，在虚线对应的档位是接通的，不标黑点就意味着该触头在该档位被分断。第32页，本讲稿共75页 2.主令控制器 主令控制器（亦称主令开关）是一种按照预定程序来转换控制电路接线的主令电器。由触头系统、操作机构、转轴、齿轮减速机构、凸轮、外壳等部件组成。主令控制器的控制对象是二次电路，其触头工作电流不大。主令控制器按凸轮的结构形式可分为凸轮调整式和凸轮非调整式主令控制器两种，动作原理与万能转换开关相同，都是靠凸轮来控制触头系统的分合。电气符号同万能转换开关。主令控制器每层主要由凸轮块、接线柱、静触头、动触头、支杆、转动轴、小轮等部分组成。当转动手柄时，方轴与凸轮块一起转动，小轮始终被弹簧压在凸轮块上，当小轮碰上凸轮块凸起的部分时，静触头和动触头之间被凸轮块顶开。第33页，本讲稿共75页1.4 接触器一、接触器的结构和工作原理 接触器是一种能频繁地远距离接通和断开交直流电路及大容量控制电路。它分为直流和交流两类。主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置三部分组成。1.电磁机构 电磁机构包括电磁线圈和铁心，铁心由静铁心和动铁心（即衔铁）组成，铁心的活动部分与受控电路的触头系统相连。在线圈中通以励磁信号，铁心中就会产生磁场，从而吸引衔铁，带动触头系统断开或接通受控电路。断电释放。第34页，本讲稿共75页 a)为沿棱角转动的拍合式铁心，主要应用于直流电磁机构。b)为沿轴转动的拍合式铁心，多用于触点容量较大的交流电磁机构。c)为双E形直动式铁心,多用于交流接触器、继电器中。常见的磁路结构第35页，本讲稿共75页交流接触器外形图、原理图及电气符号 第36页，本讲稿共75页 交流电磁机构的铁心由硅钢片叠铆而成，有磁滞和涡流损耗，由于铁心和线圈都发热，所以在铁心和线圈之间设有骨架，铁心、线圈整体作成矮胖型，利于各自散热。直流电磁机构的铁心由整块钢材或工程纯铁制成，无磁滞和涡流损耗，线圈发热铁心不发热，所以线圈直接接触铁心并通过铁心散热，铁心、线圈整体作成瘦高型。2.电磁机构的吸力特性 电磁线圈通电后，铁心吸引衔铁的力，称为电磁吸力。电磁吸力的计算公式为 式中 为空气隙中的磁通，可近似看作与铁心的磁通相等，单位是韦伯（Wb）；为空气隙的有效面积，单位是米2（m2）；为电磁吸力，单位是牛顿（N）。第37页，本讲稿共75页 直流电磁机构的励磁电流是恒定不变的直流，其磁动势 也是恒定不变的。但随着衔铁的吸合，空气隙变小，吸合后空气隙将消失，磁路的磁阻显著减小，因而磁通 要增大。由F表达式可知，吸合后的电磁力要比吸合前大得多。交流电磁机构的励磁电流是交变的，它所产生的磁场也是交变的，因此电磁力的大小也是交变的。设空气隙处的磁通为 将其代入F表达式中，可得交流电磁机构的电磁吸力为 式中 为电磁吸力的最大值。第38页，本讲稿共75页 交流电磁机构的电磁吸力是脉动的，电磁吸力的瞬时值曲线如左图，其平均值为第39页，本讲稿共75页 右图为吸力与空气隙的关系曲线。在交流铁心线圈、变压器及交流电动机中，有一个共同的外加电压公式：由该式可知 因此，外加电压一定的条件下，交流磁路中主磁通的最大值基本不变。因此，交流电磁铁在吸合衔铁的过程中，电磁吸力的平均值随空气隙的变化较小。又由于主磁通等于磁动势与磁阻之比，而吸合过程中磁路的磁阻显著减小，可知随着空气隙的减小，磁动势必然减小，所以交流电磁机构吸合后的励磁电流要比吸合前显著减小。也就是说，交流电磁铁吸合前的励磁电流要比吸合后的励磁电流大得多。因此，交流电磁铁在工作时衔铁和铁心之间吸合要好，否则，线圈中会因长期通过较大的电流而过热烧毁。其中曲线3为弹簧的反力特性曲线。无论交流或直流电磁机构，当吸力反力时，电磁机构吸合，否则释放。第40页，本讲稿共75页 衡衡量量电电磁磁机机构构灵灵敏敏度度的的参参数数是是返返回回系系数数，被被定定义义为为释释放放电电压压（电电流流）与与吸吸合合电电压压（电电流流）的的比比值值。返返回回系系数数越越大，灵敏度越高。大，灵敏度越高。*在在使使用用单单相相交交流流电电源源的的电电磁磁机机构构中中，由由于于电电磁磁吸吸力力的的瞬瞬时时值值是是脉脉动动的的，且且有有过过零零点点，吸吸合合后后会会出出现现震震颤颤和和噪噪声声，影影响响受受控控电电路路稳稳定定通通电电。因因此此对对单单相相交交流流电电磁磁机机构构，可可在在铁铁心心端端面面上上，取取一一部部分分截截面面嵌嵌入入一一个个闭闭合合的的短短路路环环。利利用用该该短短路路环环的的感感生生电电流流建建立立的的磁磁场场（比比原原磁磁场场滞滞后后）与与原原磁磁场场共共同同作作用用，克克服服磁磁场场过过零零点点，才才能能保保持持足足够够的的电电磁磁吸吸力力，使电磁机构工作稳定。使电磁机构工作稳定。第41页，本讲稿共75页 3.触头系统与灭弧方法 1）触头系统 触头系统由主触头和辅助触头组成。主触头接在控制对象的主回路中控制其通断，辅助触头用于通断电流较小的控制电路每对触头均由静触头和动触头组成，动触头与电磁机构的衔铁相连，当接触器的电磁线圈得电时，衔铁带动动触头动作，使接触器的常开触头闭合，常闭触头断开。触头有点接触、面接触、线接触三种，接触面越大则通电电流越大。触头材料有铜和银，银质触头更好。第42页，本讲稿共75页 为了消除触头在接触时的振动，减小接触电阻，在触头上装有接触弹簧，该弹簧在触头刚闭合时产生较小的压力，闭合后压力增大。2）电弧的产生与灭弧 当一个较大电流的电路突然断电时，如触头间的电压超过一定数值，触头间空气在强电场的作用下会产生电离放电现象，在触头间隙产生大量带电粒子，形成炽热的电子流，被称为电弧。电弧伴随高温、高热和强光，可能造成电路不能正常切断、烧毁触头、引起火灾等其它事故，因此对切换较大电流的触头系统必须采取灭弧措施。常用的灭弧方法有：电动力灭弧、纵缝灭弧、栅片灭弧和磁吹灭弧。主要用于熄灭触头在分断电流的瞬间动静触头间产生的电弧，以防止电弧的高温烧坏触头或出现其它事故。直流接触器工作原理与交流接触器基本相同，在结构上也由电磁机构、主触头、辅助触头、灭弧装置等组成，但在铁心结构、线圈形状、触头形状和数量、灭弧方式等方面也有所不同。第43页，本讲稿共75页 接触器型号说明 如CJ12T-250，该型号的意义为CJ12T系列交流接触器，额定电流250A，主触头为三极。CZ0-100/20为CZ0系列直流接触器，额定电流100A，双极动合主触头。第44页，本讲稿共75页二、接触器的主要技术参数 1.额定电压 按触器铭牌上额定电压是指主触头的额定工作电压，其等级有：直流接触器：220V，440V，660V。交流接触器：220V，380V，500V，660V，1140V。2.额定电流 接触器铭牌上额定电流是指在正常工作条件下主触头中允许通过的长期工作电流，一般按下面等级制造：直流接触器：25A，40A，60A，100A，150A，250，400A，600A。交流接触器：10，15，25，40，60，100，150，250，400，600A。3.线圈的额定电压 其等级有：直流线圈：24V，48V，220V。交流线圈：36V，127V，220V，380V。第45页，本讲稿共75页 4.动作值 是指接触器的吸合电压与释放电压。部颁标准规定接触器在额定电压85%以上时，应可靠吸合。释放电压不高于线圈额定电压的70%。5.接通与分断能力 指接触器的主触头在规定的条件下能可靠地接通和分断的电流值，而不应该发生熔焊，飞弧和过分磨损等。6.机械寿命和电气寿命 接触器是频繁操作电器，应有较长的机械寿命和电器寿命。目前有些接触器的机械寿命已达一千万次以上；电气寿命是机械寿命的5%20%。7.操作频率 是指每小时接通的次数。交流接触器最高为600次/h；直流接触器可高达1200次/h。第46页，本讲稿共75页三、接触器的选用、安装与维护 1.接触器的选用 交流负载应使用交流接触器，直流负载使用直流接触器；如果控制系统中主要是交流电动机，而直流电机或直流负载的容量比较小时，也可以选用交流接触器进行控制，但触头的额定电流应选大些。接触器主触头的额定电压：其值应大于或等于负载回路的额定电压。接触器主触头的额定电流：按手册或说明书上规定的使用类别使用接触器时，接触器主触头的额定电流应等于或稍大于实际负载额定电流。在实际使用中还应考虑环境因素的影响，如柜内安装或高温条件时应适当增大接触器额定电流。接触器吸引线圈的电压一般从人身和设备安全角度考虑，该电压值可以选择低一些；但当控制线路比较简单，用电不多时，为了节省变压器，则选用220V、380V。接触器的触头数量、种类等应满足控制线路的要求。第47页，本讲稿共75页 2.接触器的安装与维护 接触器的使用寿命的长短，不仅取决于产品本身的技术性能，而且与产品的使用维护是否符合要求有关。在安装、调整及使用接触器时应注意以下各点：安装前：应检查产品的铭牌及线圈上的技术数据（如额定电压、电流、操作频率和通电持续率等）是否符合实际使用要求；用手分合接触器的活动部分，要求产品动作灵活无卡住现象；将铁心极面上的防锈油擦净，以免油垢粘滞而造成接触器断电不能可靠释放；检查与调整触头的工作参数（开距、超程、初压力和终压力等），并使各极触头动作同步。安装与调整：安装时应将螺钉拧紧，以防振动松脱；检查接线正确无误后，应在主触头不带电情况下，先使吸引线圈通电分合数次，检查产品动作是否可靠，然后才能投入使用。3.接触器常见故障及处理办法第48页，本讲稿共75页1.5 继电器 继电器是一种根据电量或非电量（比如电压、电流等电量或温度、压力、速度等非电量）输入信号接通和分断电路电流的电器，广泛用于电动机或线路的保护以及生产过程自动化控制。按输入信号性质分：中间继电器、电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器、压力继电器、热与温度继电器等。按使用范围分：保护继电器、控制继电器、通信继电器。主要技术参数：额定参数、吸合时间和释放时间、整定参数、灵敏度、触头的接通和分断能力、使用寿命等。第49页，本讲稿共75页一、普通电磁式继电器普通电磁式继电器 普普通通电电磁磁式式继继电电器器由由电电磁磁机机构构和和触触头头系系统统组组成成，但但没没有有灭灭弧弧装装置置，不不分分主主副副触触头头。与与接接触触器器的的主主要要区区别别在在于于：能能灵灵敏敏地地对对电电压压、电电流流变变化化作作出出反反应应，触触头头数数量量很很多多但但容容量量较小，主要用来较小，主要用来切换小电流电路或用作信号的中间转换切换小电流电路或用作信号的中间转换切换小电流电路或用作信号的中间转换切换小电流电路或用作信号的中间转换。1.1.电压继电器电压继电器 电电压压继继电电器器可可以以对对所所接接电电路路上上的的电电压压高高低低作作出出动动作作反反应应。分过电压继电器、欠电压继电器和零电压继电器。分过电压继电器、欠电压继电器和零电压继电器。过电压继电器过电压继电器 线圈电压线圈电压105%105%120%120%的额定电压时吸合的额定电压时吸合 欠电压继电器欠电压继电器 线圈电压线圈电压40%40%70%70%的额定电压时释放的额定电压时释放 零电压继电器零电压继电器 线圈电压线圈电压5%1.11.11.41.4倍的额定电流时吸合倍的额定电流时吸合 欠电流继电器欠电流继电器 电流电流10%10%20%20%的额定电流时释放的额定电流时释放第51页，本讲稿共75页中间继电器的外形及底座 第52页，本讲稿共75页二、时间继电器二、时间继电器 时时间间继继电电器器是是一一种种利利用用电电磁磁或或机机械械动动作作原原理理实实现现触触头头延延时时通通或或断断的的自自动动控控制制电电器器。常常用用的的有有电电电电磁磁磁磁式式式式、空空空空气气气气阻阻阻阻尼尼尼尼式式式式、电电电电动动动动式式式式和和和和晶晶晶晶体体体体管管管管式式式式等。等。1.空气阻尼式时间继电器 它由电磁系统、空气室、触点系统三部分组成。有通电延时型和断电延时型，两者结构相同，电磁机构安装的方向不同。通电延时型工作原理：线圈1通电后，吸下动铁心2，活塞3因失去支撑，在释放弹簧4的作用下开始下降，带动伞形活塞5和固定在其上的橡皮膜6一起下移，在膜上面造成空气稀薄的空间。第53页，本讲稿共75页 时间继电器的电气符号 活塞由于受到下面空气的压力，只能缓慢下降。经过一定时间后，杠杆8才能碰触微动开关9，使常闭触点断开，常开触点闭合。延时长短可以通过螺钉10调节进气孔的大小来改变。空气阻尼式时间继电器的延时范围较大，可达0.4180s。当电磁线圈断电后，活塞在恢复弹簧11的作用下迅速复位，气室内的空气经由出气孔12及时排出，断电不延时。第54页，本讲稿共75页 2晶体管式时间继电器 晶体管式时间继电器主要利用电容对电压变化的阻尼作用作为延时环节而构成。其特点是延时范围广、精度高、体积小、便调节、寿命长。非对称双稳态触发器的晶体管时间继电器的外形及原理图：第55页，本讲稿共75页 电路由主电源、辅助电源、双稳态触发器及其附属电路等几部分组成。主电源作为触发器和输出继电器的工作电源。辅助电源与主电源叠加后作为R、C环节的充电电源。另外，在延时过程结束、二极管VD3导通后，辅助电源的正电压又通过R和V3加到晶体管V5的基极上，使之截止，从而使触发器翻转。触发器的工作原理：接通电源时，晶体管V1处于导通状态，V2处于截止状态。主电源与辅助电源叠加后，通过可变电阻R1和R对电容器C充电。在充电过程中，a点的电位逐渐升高，直至a点的电位高于b点的电位，二极管VD3则导通，使辅助电源的正电压加到晶体V5的基极上。这样，V1就由导通变为截止，而V2则由截止变为导通，便触发器发生翻转。于是，继电器K便动作；通过触头发出相应的控制信号。与此同时，电容器C经由继电器的常开触头对电阻R4放电，为下一步工作做准备。第56页，本讲稿共75页 几种新型时间继电器的外形：超级时间继电器（电子式）数显时间继电器 第57页，本讲稿共75页三、速度继电器 速度继电器主要用作笼型异步电动机的反接制动控制，所以也称反接制动继电器。它主要由转子、定子和触头三部分组成，转子是一个园柱形永久磁铁，定子是一个笼形空心圆环，由硅钢片叠成，并装有笼型绕组。速度继电器外形和结构示意如右图。第58页，本讲稿共75页 速度继电器工作原理：速度继电器转子的轴与被控电动机的轴相连接，而定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，定子内的短路导体便切割磁场，产生感应电动势，从而产生电流，此电流与旋转的转子磁场作用产生转矩，于是定子开始转动，当转到一定角度时，装在定子轴上的摆锤推动簧片动作，使常闭触头分断，常开触头闭合。当电动机转速低于某一值时，定子产生的转矩减小，触头在弹簧作用下复位。速度继电器电气符号第59页，本讲稿共75页四、热继电器四、热继电器 热热继继电电器器是是一一种种保保护护电电器器，专专门门用用来来对对过过载载及及电电源源断断相相进进行行保保护护，以以防防止止电电动动机因上述故障导致过热而损坏。机因上述故障导致过热而损坏。1.1.热继电器的结构及工作原理热继电器的结构及工作原理 热热继继电电器器具具有有结结构构简简单单、体体积积小小、成成本本低低等等特特点点，选选择择