第1章 常用低压电器 (2).ppt
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1、机床设备电气控制机床设备电气控制机电与汽车工程学院机电与汽车工程学院 袁明新袁明新 12/21/20221约法三章:约法三章:(1)课堂纪律;(2)缺课、请假;(3)课后作业;(4)考试。辅导联系:辅导联系:手机:15601561086办公室:机械楼207室12/21/20222机电与汽车工程学院教学内容安排教学内容安排:第一篇 电气控制技术第二篇 可编程控制器技术 PLC的发展史、基本组成及工作原理的发展史、基本组成及工作原理 PLC的基本指令、步进顺控指令、功能指令的基本指令、步进顺控指令、功能指令 PLC控制系统设计与应用控制系统设计与应用4学时学时2学时学时三菱三菱PLC 常用低压电器
2、常用低压电器 基本电气控制线路基本电气控制线路 电机调速控制线路电机调速控制线路 典型机械设备的电气控制典型机械设备的电气控制4学时学时6学时学时4学时学时6学时学时2学时学时理论教学:理论教学:28学时学时实践教学:实践教学:4学时学时总总 学学 时:时:32学时学时12/21/20223机电与汽车工程学院主要参考书目主要参考书目:电子参考书目:科大超星数字图书馆下载书籍。电子参考书目:科大超星数字图书馆下载书籍。12/21/20224机电与汽车工程学院1 常用低压电器常用低压电器电器?电气?电器?电气?电的电的,有关电的。是以电能、电气设备和电气技术为手有关电的。是以电能、电气设备和电气技
3、术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学。段来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学。用来作为电气装置一部分或与电气装置有关的仪器、器用来作为电气装置一部分或与电气装置有关的仪器、器件、附器、配件等件、附器、配件等,这个则是我们本课程用到的含义。这个则是我们本课程用到的含义。电气电气:Electric 电器电器:electrical equipment(electrical appliance)12/21/20225机电与汽车工程学院1 常用低压电器常用低压电器1.1.1.1 按工作电压等级分按工作电压等级分 1.1.1、电器的分类、电器的分类1.1、低压电器的基本知识、低压电器的
4、基本知识(1)高压电器高压电器 (2)低压电器低压电器 用于用于交流电压交流电压1200V、直流电压直流电压1500V及以上电路中及以上电路中的电器,的电器,如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。用于用于交流交流50Hz(或或60Hz)额定电压为额定电压为1200V以下、直以下、直流额定电压流额定电压1500V及以下及以下电路内起通断、保护、控制或电路内起通断、保护、控制或调节作用的各种电器,如接触器、继电器等。调节作用的各种电器,如接触器、继电器等。12/21/20226机电与汽车工程学院1 常用低压电器常用低压电器1.1.1.2 按动作原理分按
5、动作原理分 (1)手动电器,如按钮、刀开关等;手动电器,如按钮、刀开关等;(2)自动电器,如接触器、继电器等。自动电器,如接触器、继电器等。12/21/20227机电与汽车工程学院1 常用低压电器常用低压电器1.1.1.3 按用途分按用途分 (1)控制电器控制电器用于控制电路和控制系统,如接触器、用于控制电路和控制系统,如接触器、继电器。继电器。(2)配电电器配电电器用于电能的输送和分配,如高压断路器。用于电能的输送和分配,如高压断路器。(3)主令电器主令电器用于控制系统中发送动作指令,如按钮、用于控制系统中发送动作指令,如按钮、转换开关。转换开关。(4)保护电器保护电器用于电路及电器设备的保
6、护,如熔断器、用于电路及电器设备的保护,如熔断器、热继电器。热继电器。(5)执行电器执行电器用于完成某种动作或传送功能,如电磁铁。用于完成某种动作或传送功能,如电磁铁。12/21/20228机电与汽车工程学院1 常用低压电器常用低压电器低压电器一般由两个基本部分组成:低压电器一般由两个基本部分组成:感受机构感受机构和和执行机构执行机构。1.1.2、低压电器的电磁系统、低压电器的电磁系统感受机构感受机构:感受外界信号的变化,作出有规律的反应;:感受外界信号的变化,作出有规律的反应;执行机构执行机构:根据指令信号,执行电路的通、断控制。:根据指令信号,执行电路的通、断控制。:在各种低压电器中,在各
7、种低压电器中,感受机构感受机构是根据电磁感应原理做成是根据电磁感应原理做成的的电磁系统电磁系统,执行机构执行机构是是触点系统触点系统及及灭弧系统灭弧系统。12/21/20229机电与汽车工程学院1 常用低压电器常用低压电器1.1.2.1、电磁系统结构及工作原理、电磁系统结构及工作原理电磁机构电磁机构:通常采用电磁铁的形式,由通常采用电磁铁的形式,由吸引线圈吸引线圈、铁心铁心(又称静铁心或磁轭)和(又称静铁心或磁轭)和衔铁衔铁(也称动铁心)三部分组(也称动铁心)三部分组成。成。电磁机构示意图电磁机构示意图 吸引线圈吸引线圈衔铁衔铁铁心铁心弹簧弹簧12/21/202210机电与汽车工程学院1 常用
8、低压电器常用低压电器1.1.2.1、电磁系统结构及工作原理、电磁系统结构及工作原理工作原理工作原理:当线圈通入:当线圈通入电流后,磁通电流后,磁通通过铁通过铁心。心。衔铁和工作气隙形衔铁和工作气隙形成闭合回路,因衔铁受成闭合回路,因衔铁受到电磁力,便吸向铁心到电磁力,便吸向铁心。12/21/202211机电与汽车工程学院常用电磁机构:常用电磁机构:1铁心 2吸引线圈 3衔铁 虚线虚线磁路磁路适用于直流适用于直流接触器接触器适用于触点容量较适用于触点容量较大的交流接触器大的交流接触器适用于交流适用于交流接触器、继接触器、继电器等电器等12/21/202212机电与汽车工程学院1 常用低压电器常用
9、低压电器1.1.2.2、电磁式电器分类、电磁式电器分类电磁式电器分为电磁式电器分为直流直流与与交流交流两大类。两大类。直流电磁铁直流电磁铁铁心由整块铸铁铸成铁心由整块铸铁铸成,仅有线圈发热,所,仅有线圈发热,所以线圈匝数多,导线细,制成细长型,且不设线圈骨以线圈匝数多,导线细,制成细长型,且不设线圈骨架,线圈与铁心直接接触,利于线圈的散热。架,线圈与铁心直接接触,利于线圈的散热。交流电磁铁交流电磁铁铁心则用硅钢片叠成铁心则用硅钢片叠成,以减少铁损(磁滞,以减少铁损(磁滞损耗及涡流损耗)。铁芯和线圈均发热,所以线圈匝损耗及涡流损耗)。铁芯和线圈均发热,所以线圈匝数少,导线粗,制成短粗型,吸引线圈
10、设有骨架,且数少,导线粗,制成短粗型,吸引线圈设有骨架,且铁心与线圈隔离,利于铁心和线圈的散热。铁心与线圈隔离,利于铁心和线圈的散热。12/21/202213机电与汽车工程学院1 常用低压电器常用低压电器1.1.2.2、电磁式电器分类、电磁式电器分类12/21/202214机电与汽车工程学院1.1.2.3、交流电磁系统的短路环、交流电磁系统的短路环单相交流电磁机构存在的问题单相交流电磁机构存在的问题磁磁通通是是交交变变:电电磁磁吸吸力力与与磁磁通通的的平平方方成成正正比比,当当磁磁通通为为零零时时,吸吸力力也也为为零零,这这时时衔衔铁铁在在弹弹簧簧反反力力作作用用下下被被拉拉开开,磁磁通通大大
11、于于零零后后,吸吸力力增增大大,当当吸吸力力大大于于反反力力时时,衔铁又吸合,衔铁会产生强烈的振动和噪声。衔铁又吸合,衔铁会产生强烈的振动和噪声。措施:措施:设置障碍消除衔铁的机械振动,通常采用设置障碍消除衔铁的机械振动,通常采用短路环短路环来解决。来解决。后后果果:衔衔铁铁产产生生强强烈烈振振动动和和噪噪音音,易易使使电电器器结结构构松松散散、寿命降低,同时使触点接触不良,易于熔焊与烧毁。寿命降低,同时使触点接触不良,易于熔焊与烧毁。1 常用低压电器常用低压电器电磁吸力电磁吸力磁感应强度磁感应强度铁心截面积铁心截面积电磁铁吸力公式12/21/202215机电与汽车工程学院1 常用低压电器常用
12、低压电器交流电磁铁的短路环短路环短路环短短路路环环(也也称称分分磁磁环环):对对单单相相交交流流电电磁磁机机构构,一一般般在在铁铁心心端端面面上上安安置置一一个个铜铜制制的的分分磁磁环环,以以便便改改善善工工作作状状况。况。12/21/202216机电与汽车工程学院短路环的工作原理 在在铁铁心心断断面面设设置置短短路路环环后后,气气隙隙磁磁通通分分为为两两个个部部分分,即即不不穿穿过过短短路环的路环的1和穿过短路环和穿过短路环2,且,且2滞后于滞后于1。特点:特点:相位不同,幅值也不同。相位不同,幅值也不同。由由两两个个磁磁通通产产生生的的电电磁磁力力F1和和F2在在不不同同时时刻刻过过零零点
13、点,使使得得1、2相相差差90,并并且且F1和和F2近近似似相相等等,则则合合成成磁磁力力就就会会相相当当平平坦坦,只要最小吸力大于反力只要最小吸力大于反力,就不会产生振动和噪音。,就不会产生振动和噪音。12/21/202217机电与汽车工程学院1 常用低压电器常用低压电器交流电磁铁的短路环交流电磁铁的短路环总而言之:总而言之:短路环起到短路环起到磁分相磁分相的作用的作用,把极面上的交变磁通分成两,把极面上的交变磁通分成两个相位不同交变磁通,这样,个相位不同交变磁通,这样,两部分吸力就不会同时达到零值两部分吸力就不会同时达到零值,当,当然合成后的吸力就不会有零值的时刻,如果使合成后的吸力在任一
14、然合成后的吸力就不会有零值的时刻,如果使合成后的吸力在任一时刻都大于弹簧拉力,就消除了。时刻都大于弹簧拉力,就消除了。12/21/202218机电与汽车工程学院1 常用低压电器常用低压电器1.1.2.4、低压电器的触点系统、低压电器的触点系统触点触点是接触器的执行元件,用来接通或断开被控制电路。是接触器的执行元件,用来接通或断开被控制电路。(1)触点系统材料触点系统材料 要使触点具有良好的接触性能,通常采用铜质材料制成。由要使触点具有良好的接触性能,通常采用铜质材料制成。由于铜的表面容易氧化成氧化铜,使触点接触电阻增大,容易于铜的表面容易氧化成氧化铜,使触点接触电阻增大,容易引起触点过热,影响
15、电器的使用寿命。引起触点过热,影响电器的使用寿命。对于对于电流容量较小电流容量较小的电器的电器(如接触器、继电器等如接触器、继电器等),常采用银常采用银质材料作为触点材料质材料作为触点材料,因为银的氧化膜电阻率与纯银相似,因为银的氧化膜电阻率与纯银相似,从而避免触点表面氧化膜电阻率增加而造成触点接触不良。从而避免触点表面氧化膜电阻率增加而造成触点接触不良。12/21/202219机电与汽车工程学院1 常用低压电器常用低压电器1.1.2.4、低压电器的触点系统、低压电器的触点系统(2)触点的结构形式触点的结构形式 按其所控制的电路分按其所控制的电路分:主触点主触点和和辅助触点辅助触点。主触点主触
16、点:用于接通或断开主电路,允许通过较大的电流,:用于接通或断开主电路,允许通过较大的电流,必须采取灭弧措施;必须采取灭弧措施;辅助触点辅助触点:用于接通或断开控制电路,灭弧能力弱,只能:用于接通或断开控制电路,灭弧能力弱,只能通过较小的电流。通过较小的电流。12/21/202220机电与汽车工程学院电气原理图中的主触点、辅触点12/21/202221机电与汽车工程学院1 常用低压电器常用低压电器1.1.2.4、低压电器的触点系统、低压电器的触点系统(2)触点的结构形式触点的结构形式 按其原始状态分按其原始状态分:常开触点常开触点和和常闭触点常闭触点。常开触点常开触点:原始状态时(即线圈未通电)
17、断开,线圈通电:原始状态时(即线圈未通电)断开,线圈通电 后闭合的触点;后闭合的触点;常闭触点常闭触点:原始状态闭合,线图通电后断开的触点(线圈:原始状态闭合,线图通电后断开的触点(线圈 断电后所有触头复原)。断电后所有触头复原)。12/21/202222机电与汽车工程学院电气原理图中的常开触点、常闭触点12/21/202223机电与汽车工程学院1 常用低压电器常用低压电器1.1.2.4、低压电器的触点系统、低压电器的触点系统(3)触点的分类触点的分类 1)按结构形式可分为桥式触点和指形触点,如图所示。按结构形式可分为桥式触点和指形触点,如图所示。(a)桥式触点;(b)桥式触点;(c)指形触点
18、12/21/202224机电与汽车工程学院1 常用低压电器常用低压电器1.1.2.4、低压电器的触点系统、低压电器的触点系统(3)触点的分类触点的分类 2)按接触形式可分为点接触、线接触和面接触三种,按接触形式可分为点接触、线接触和面接触三种,如图所示。如图所示。常用于常用于小电流的电器小电流的电器常用于常用于中容量的电器中容量的电器常用于常用于大容量的电器大容量的电器(a)点接触式;(b)线接触式;(c)面接触式12/21/202225机电与汽车工程学院1 常用低压电器常用低压电器1.1.3、低压电器的灭弧系统、低压电器的灭弧系统1.1.3.1 定义定义电弧电弧开关触头在大气中断开电路时,如
19、果电路的电流开关触头在大气中断开电路时,如果电路的电流超过超过0.251A,电路断开后加在触头间的电压超过,电路断开后加在触头间的电压超过1220V,则在触头间隙(又称弧隙)中便会产生一团,则在触头间隙(又称弧隙)中便会产生一团温度极温度极高、发出强光和能够导电的近似圆柱形的气体高、发出强光和能够导电的近似圆柱形的气体。12/21/202226机电与汽车工程学院1 常用低压电器常用低压电器1.1.3.2 电弧的形成过程电弧的形成过程触头分离瞬间触头分离瞬间接触处的金属首先熔化接触处的金属首先熔化触头开始分离触头开始分离接触面积逐渐减小接触面积逐渐减小接触处的电流密度逐渐增大接触处的电流密度逐渐
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