低压电器基本原理.ppt
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1、1南阳理工学院电子与电气工程学院电子与电气工程学院 电气教研室电气教研室电气控制与PLC应用技术电气控制与PLC应用技术2TEL:13782131368QQ:568044943E-mail:Office:4#418NAME:肖东岳肖东岳个人资料3熟悉常用控制电器的结构原理、用途、型号及选用方法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掌握电气控制系统的分析与设计方法主干课主干课.学科基础课学科基础课.专业方向限定选修课。专业方向限定选修课。本课程性质与目的掌握掌握PLCPLC的指令系统的指令系统掌握掌握PLCPLC的系统设计与调试的系统设计与调试4授课计划
2、电气控制电气控制 1212PLC 40PLC 40PLCPLC实验实验 1010电气实验电气实验2 2电气控制技术电气控制技术(第(第1 1章章,第第2 2章)章)上篇上篇6u1.1 1.1 概述概述 u1.2 1.2 接触器接触器 u1.3 1.3 继电器器 u1.4 1.4 熔断器熔断器 u1.5 1.5 低低压断路器和刀开关断路器和刀开关 u1.6 1.6 主令主令电器器本本章章内内容容第1章 常用低压控制电器7教学目的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/文字符号教学重点教学重点低压电器的图形符号和文字符号教学难点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
3、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?什么是电气?电器与电气有什么区别?电器与电气有什么区别?1.1 概述9顺序控制顺序控制器器控制PLC控制电气控制系统的发展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10为为什什么么电电压压直直流流1 15 50 00 0,交交流流1 12 20 00 0?低压电器的分类低压电器的分类低压电器的定义低压电器的定义低压电器的分类低压电器的分
4、类低压控制电器如刀开关低压控制电器如刀开关低压保护电器如如熔断器低压保护电器如如熔断器按用途分按用途分低压断路器、接触器、继电器、低压断路器、接触器、继电器、主令电器和自动开关等主令电器和自动开关等按种类分按种类分手控电器手控电器:如刀开关、按钮如刀开关、按钮自控电器自控电器:如接触器、继电器如接触器、继电器按工作方式分按工作方式分 交流交流 50Hz50Hz,额定电压,额定电压 1200V 1200V 以下以下,直流额定电压直流额定电压1500V1500V以下以下,起通断、起通断、保护、控制或调节作用的电器设备。保护、控制或调节作用的电器设备。11基本基本结构结构电磁电磁机构机构操作操作手柄
5、手柄触触点点灭弧灭弧系统系统 低压电器的组成低压电器的组成感受部件感受部件中间环节中间环节执行部件执行部件外界信号控制系统12断电电磁机构电磁机构电磁机构是电器元件的感受部件,通常采用电磁铁的形式。电磁机构是电器元件的感受部件,通常采用电磁铁的形式。通电复位弹簧动铁心线圈静触点动触点静铁心13电磁机构是电器元件的感受部件,通常采用电磁铁的形式。电磁机构是电器元件的感受部件,通常采用电磁铁的形式。断电复位弹簧动铁心线圈静触点动触点静铁心电磁机构电磁机构14交流电磁机构交流电磁机构直流电磁机构直流电磁机构异同?电磁机构电磁机构15v 类型类型 桥式触头桥式触头指形触头指形触头 点接触 面接触 触头
6、系统触头系统v 材料:一般采用铜材料制成;对于小容量电器常用银材料:一般采用铜材料制成;对于小容量电器常用银质材料制成质材料制成 。触头系统触头系统通过触头的开合控制电路通、断。通过触头的开合控制电路通、断。16电弧的产生电弧的产生u 电弧产生的条件?电弧产生的条件?u 电弧产生的实质?电弧产生的实质?u 电弧产生的危害?电弧产生的危害?l 电流电流0.250.251 A1 A,电压,电压121220 V20 Vl 气体放电绝缘气体就变成了导体气体放电绝缘气体就变成了导体l 产生高温及强光,使触头烧损产生高温及强光,使触头烧损l 使电路切断时间延长,甚至不能断开,造成严重事故使电路切断时间延长
7、,甚至不能断开,造成严重事故17u 桥式结构双断口灭弧桥式结构双断口灭弧灭弧方法灭弧方法l 触点分断时,在弧隙中产生两个彼此串联的电弧。触点分断时,在弧隙中产生两个彼此串联的电弧。l 在电动力在电动力F F的作用下,的作用下,电弧电弧向两侧方向运动,电弧拉长。向两侧方向运动,电弧拉长。l 在拉长过程中电弧受到空气迅速冷却而很快熄灭。在拉长过程中电弧受到空气迅速冷却而很快熄灭。18u栅片灭弧栅片灭弧灭弧方法灭弧方法l 栅片彼此绝缘,片栅片彼此绝缘,片间距离间距离2 23 mm3 mm。l 栅片具有冷却作用,栅片具有冷却作用,能导出电弧的热量。能导出电弧的热量。l 弧要重燃,两栅片间弧要重燃,两栅
8、片间要有要有150150250V250V压降。压降。l 交流电压过零时,电交流电压过零时,电弧自然熄灭。弧自然熄灭。19u窄缝灭弧窄缝灭弧灭弧方法灭弧方法l 灭弧罩采用耐高温的灭弧罩采用耐高温的陶土和石棉水泥做成。陶土和石棉水泥做成。l 电弧进入灭弧罩后,电弧进入灭弧罩后,可以降低弧温和隔弧。可以降低弧温和隔弧。l 在直流接触器的主触点在直流接触器的主触点上广泛采用这种灭弧装置。上广泛采用这种灭弧装置。20u磁吹灭弧磁吹灭弧l 具有铁心的吹弧线圈和触点串联。l 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。l 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。l 磁吹力的方向
9、与电流方向无关,该装置适用于交、直流控制电器。灭弧方法灭弧方法21直流电磁铁的电磁吸力直流电磁铁的电磁吸力 直流电磁铁的电磁吸力根据麦克斯韦公式麦克斯韦公式计算:1.1.4 1.1.4 电磁吸力电磁吸力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:22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直流电磁铁的电磁吸力电磁吸力23直流电磁铁的吸力特性 直流电磁铁的直流电磁铁的电磁吸力电磁吸力24断电时会发生什么情况?断电时会发生什么情况?如何解决呢?如何
10、解决呢?直流电磁铁的直流电磁铁的电磁吸力电磁吸力25直流线圈并联放电电路 直流电磁铁的直流电磁铁的电磁吸力电磁吸力26交流电磁铁的电磁吸力:交流电磁铁的电磁吸力:交流电磁机构的交流电磁机构的电磁吸力电磁吸力27交流电磁铁吸力的变化情况 FavFFmFFw tOFav交流电磁机构的交流电磁机构的电磁吸力电磁吸力28吸引力过零点,会发生什吸引力过零点,会发生什么情况?么情况?如何解决呢?如何解决呢?短路环短路环减小衔铁吸合时产生的振动和噪音减小衔铁吸合时产生的振动和噪音交流电磁机构的交流电磁机构的电磁吸力电磁吸力2930j2FmaxFminFrFF2FFw tOF1j112磁通不同时为零短路环21
11、12交流电磁机构的交流电磁机构的电磁吸力电磁吸力311.1.5 1.1.5 低压电器的性能指标低压电器的性能指标321.1.6 1.1.6 电气控制技术中常用的图形和文字符号电气控制技术中常用的图形和文字符号图形符号图形符号文字符号文字符号符号要素符号要素一般符号一般符号限定符号限定符号基本文字符号基本文字符号辅助文字符号辅助文字符号补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、标记或示一个设备或概念的图形、标记或字符。字符。用于电气技术领域中技术文件的编用于电气技术领域中技术文件的编制,表示电气设备、装置和元件的制,表示电气设备、
12、装置和元件的名称、功能、状态和特征。名称、功能、状态和特征。一、图形符号和文字符号一、图形符号和文字符号331.1.图形符号图形符号具有确定意义的简单图形,必须同其它图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。形组合构成一个设备或概念的完整符号。符号要素:符号要素:限定符号:限定符号:提供附加信息的一种加在其它符号上的符号。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。符号,如电动机可用一个圆圈表示。一般符号:一般符号:1.1.6 1.1.6 电气控制技术中常用的
13、图形和文字符号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一、图形符号和文字符号342.2.文字符号文字符号基本文字符号基本文字符号单字母符号:单字母符号:双字母符号:双字母符号:由一个表示种类的单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,且以单字与另一个字母组成,且以单字母符号在前,另一字母在后的母符号在前,另一字母在后的次序列出,如次序列出,如“F F”表示保护表示保护器件类,器件类,“FUFU”则表示为熔断则表示为熔断器。器。按拉丁字母顺序将各种电气设按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分成为备、装置和元器件划分成为2323大类,每一类用一个专用单字大类,每
14、一类用一个专用单字母符号表示,如母符号表示,如“C C”表示电表示电容器类,容器类,“R R”表示电阻器类表示电阻器类等。等。1.1.6 1.1.6 电气控制技术中常用的图形和文字符号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一、图形符号和文字符号352.2.文字符号文字符号基本文字符号:基本文字符号:辅助文字符号: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、表示电气设备、装置和元器件以及电路的功能、状态和特征。状态和特征。如如“RDRD”表示红色,表示红色,“L L”表示限制等。表示限制等。单字母符号单字母符号双字母符号双字母符号补充文字符号:补充文字符号:当规定的
15、基本文字符号和辅助文字符号不够使用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。则予以补充。1.1.6 1.1.6 电气控制技术中常用的图形和文字符号电气控制技术中常用的图形和文字符号362.2.文字符号文字符号1.1.6 1.1.6 电气控制技术中常用的图形和文字符号电气控制技术中常用的图形和文字符号u 在不违背国家标准文字符号编制原则的条件下,可在不违背国家标准文字符号编制原则的条件下,可采用国家标准中规定的电气文字符号。采用国家标准中规定的电气文字符号。补充文字符号原则:补充文字符号原则:u 在优
16、先采用基本和辅助文字符号的前提下,可补充在优先采用基本和辅助文字符号的前提下,可补充国家标准中未列出的双字母文字符号和辅助文字符号。国家标准中未列出的双字母文字符号和辅助文字符号。372.2.文字符号文字符号补充文字符号原则:补充文字符号原则:u 使用文字符号时,应按电气名词术语国家标准或专使用文字符号时,应按电气名词术语国家标准或专业技术标准中规定的英文术语缩写而成。业技术标准中规定的英文术语缩写而成。u 基本文字符号不得超过两位字母,辅助文字符号一基本文字符号不得超过两位字母,辅助文字符号一般不超过三位字母。文字符号采用拉丁字母大写正体字般不超过三位字母。文字符号采用拉丁字母大写正体字。1
17、.1.6 1.1.6 电气控制技术中常用的图形和文字符号电气控制技术中常用的图形和文字符号38nGB/T 4728.1GB/T 4728.119851985电气图用图形符号总则电气图用图形符号总则nGB/T 4728.2-13GB/T 4728.2-131996-20001996-2000电气简图用图形符号电气简图用图形符号nGB/T5094-85GB/T5094-85,电气技术中的项目代号电气技术中的项目代号nGB/T6988.1-4GB/T6988.1-41997-2002 1997-2002 电气技术用文件的编制电气技术用文件的编制 nGB/T6988.6GB/T6988.61993 1
18、993 控制系统功能表图的绘制控制系统功能表图的绘制nGB/T5226-96GB/T5226-96,工业机械电气设备通用技术条件工业机械电气设备通用技术条件1.1.7 1.1.7 常用的电气制图国家标准常用的电气制图国家标准391.1.8 1.1.8 电气图的分类和作用电气图的分类和作用 电气控制系统图电气控制系统图电气原理图电气原理图电气安装图电气安装图框图框图电器安装图电器安装图电气互连图电气互连图主电路主电路控制电路控制电路照明和显示电路照明和显示电路1.1.8 1.1.8 电气图的分类与作用电气图的分类与作用控制电路10.10.控制电路用不多于3位的阿拉伯数字编号1.主电路、控制电路和
19、信号电路应分开绘出。主电路、控制电路和信号电路应分开绘出。主电路信号电路2.表示出各个电源电路的电压值、极性或频率及相数。表示出各个电源电路的电压值、极性或频率及相数。4.受电的受电的动力装置动力装置及其保护及其保护电器支路电器支路用垂直线用垂直线绘制在图绘制在图的左侧。的左侧。3.主电路的电源电路一般绘制成水平线。主电路的电源电路一般绘制成水平线。5.同一电器的各元同一电器的各元件采用同一文字件采用同一文字符号表明。符号表明。6.所有电路元件的图形符所有电路元件的图形符号,均按电器未接通电源号,均按电器未接通电源和没有受外力作用时和没有受外力作用时 的的状态绘制。状态绘制。7.将图分成若干图
20、区,上方为该区电路的用途和作用,下将图分成若干图区,上方为该区电路的用途和作用,下方为图区号方为图区号8 8.三相交流电源采用L1、L2、L3标记主电路按U、V、W顺序标记9 9分级电源在U、V、W前加数字1、2、3来标记分支电路在U、V、W后加数字1、2、3来标记1 1)电气原理图定义:)电气原理图定义:用图形符号和项目代号表示电路各个电器元件连接关系和用图形符号和项目代号表示电路各个电器元件连接关系和工作原理的图。工作原理的图。2 2)电气原理图制图原则)电气原理图制图原则1.1.9 1.1.9 绘制、识读电气控制系统图的原则绘制、识读电气控制系统图的原则D65详细详细绘制绘制出电出电器元
21、器元件安件安装位装位置。置。50505050320360线槽端子板FU1FU2KMFRTCFU3FU4CW6132CW6132型车床电器位置图型车床电器位置图3 3)电气)电气布置布置图定义:图定义:表示电气控制系统中各电器元件的实际位置和接线情况。表示电气控制系统中各电器元件的实际位置和接线情况。4 4)电气)电气布置布置图制图原则图制图原则1.1.9 1.1.9 绘制、识读电气控制系统图的原则绘制、识读电气控制系统图的原则43三相鼠笼异步电动机单向运行控制线路安装图各电器元件的图形符号、文字符号和回路标记均以电气原理图为准,并保持一致外部单元同一电器的各部件画在一起,其布置尽可能符合电器实
22、际情况不在同一控制箱和同一配电盘上的各电器元件的连接,必须经接线端子板进行互连图中的电气互连关系用线束表示,一般不表示实际走线途径5 5)电气)电气接线接线图定义:图定义:表明了电器设备外部元件的相对位置及它们之间的电气表明了电器设备外部元件的相对位置及它们之间的电气 连接,是实际安装接线的依据连接,是实际安装接线的依据。6 6)电气)电气接线接线图制图原则图制图原则1.1.9 1.1.9 绘制、识读电气控制系统图的原则绘制、识读电气控制系统图的原则1.2 1.2 接触器接触器(Contactor)u 实物图实物图u 结构及工作原理结构及工作原理主触头常闭辅助触头常开辅助触头灭弧装置1.2 1
23、.2 接触器接触器(Contactor)1.2 1.2 接触器接触器(Contactor)u 结构及工作原理结构及工作原理u 图形符号和文字符号图形符号和文字符号1.2 1.2 接触器接触器(Contactor)u 主要性能指标主要性能指标额定电压额定电压 交流接触器:127、220、380、500V 直流接触器:110、220、440V 交流接触器:5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A 直流接触器:40、80、100、150、250、400、600A 额定电流额定电流 吸引线圈额定电压吸引线圈额定电压交流接触器:36、110(127)、220、380V 直流接
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