电器与可编程控制器技术(4).ppt
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1、2.5 2.5 接触器接触器接触器接触器n n接触器是一种接触器是一种适用于适用于在低压配在低压配电系统中远距离控制、频繁操电系统中远距离控制、频繁操作交、直流主电路及大容量控作交、直流主电路及大容量控制电路的自动控制开关电器,制电路的自动控制开关电器,应用十分广泛。接触器具有强应用十分广泛。接触器具有强大的执行机构,大容量的主触大的执行机构,大容量的主触头及迅速熄灭电弧的能力。当头及迅速熄灭电弧的能力。当系统发生故障时,能根据故障系统发生故障时,能根据故障检测元件所给出的动作信号,检测元件所给出的动作信号,迅速、可靠地切断电源,并有迅速、可靠地切断电源,并有低压释放功能,与保护电器组低压释放
2、功能,与保护电器组合可构成各种电磁起动器,用合可构成各种电磁起动器,用于电动机的控制及保护。于电动机的控制及保护。2.5.1 2.5.1 接触器的结构及工作原理接触器的结构及工作原理接触器的结构及工作原理接触器的结构及工作原理n n接触器由电磁系接触器由电磁系统、触头系统、统、触头系统、灭弧系统、释放灭弧系统、释放弹簧机构、辅助弹簧机构、辅助触头及基座等几触头及基座等几部分组成,如图部分组成,如图所示。接触器是所示。接触器是利用电磁系统控利用电磁系统控制衔铁的运动来制衔铁的运动来带动触头使电路带动触头使电路接通或断开的。接通或断开的。1主触头;2常闭辅助触头;3常开辅助触头;4动铁心;5电磁线
3、圈;6静铁心;7灭弧罩;8弹簧2-13 接触器结构简图n n在电磁机构方面,在电磁机构方面,交流接触器交流接触器为了减小因涡流为了减小因涡流和磁滞损耗造成的能量损失和温升,铁心和衔和磁滞损耗造成的能量损失和温升,铁心和衔铁用硅钢片叠成。线圈绕在骨架上做成扁而厚铁用硅钢片叠成。线圈绕在骨架上做成扁而厚的形状,与铁心隔离,有利于铁心和线圈的散的形状,与铁心隔离,有利于铁心和线圈的散热。而热。而直流接触器直流接触器由于铁心中不会产生涡流和由于铁心中不会产生涡流和磁滞损耗,所以不会发热。铁心和衔铁用整块磁滞损耗,所以不会发热。铁心和衔铁用整块电工软钢做成,为使线圈散热良好,通常将线电工软钢做成,为使线
4、圈散热良好,通常将线圈绕制成高而薄的圆筒状,且不设线圈骨架,圈绕制成高而薄的圆筒状,且不设线圈骨架,使线圈和铁心直接接触以利于散热。使线圈和铁心直接接触以利于散热。n n对大容量的直流接触器往往采用串联双绕组线对大容量的直流接触器往往采用串联双绕组线圈,一个为起动线圈,另一个为保持线圈。接圈,一个为起动线圈,另一个为保持线圈。接触器本身的一个常闭辅助触头与保持线圈并联触器本身的一个常闭辅助触头与保持线圈并联连接。在电路刚接通瞬间,保持线圈被常闭触连接。在电路刚接通瞬间,保持线圈被常闭触头短接,可使起动线圈获得较大的电流和吸力。头短接,可使起动线圈获得较大的电流和吸力。当接触器动作后,常闭触头断
5、开,两线圈串联当接触器动作后,常闭触头断开,两线圈串联通电,由于电源电压不变,所以电流减小,但通电,由于电源电压不变,所以电流减小,但仍可保持衔铁吸合,因而可以减少能量损耗和仍可保持衔铁吸合,因而可以减少能量损耗和延长电磁线圈的使用寿命。延长电磁线圈的使用寿命。n n中小容量的交、直流接触器的电磁机构一般都中小容量的交、直流接触器的电磁机构一般都采用直动式结构,大容量的采用转动式结构。采用直动式结构,大容量的采用转动式结构。n n接接触触器器的的触触头头分分为为两两类类,主主触触头头和和辅辅助助触触头头。中中小小容容量量的的交交、直直流流接接触触器器的的主主、辅辅助助触触头头一一般般都都采采用
6、用直直动动式式双双断断点点桥桥式式结结构构设设计计,大大容容量量的的主主触触头头采采用用转转动动式式单单断断点点指指型型触触头头。交交流流接接触触器器的的主主触触头头流流过过交交流流主主回回路路电电流流,产产生生的的电电弧弧也也是是交交流流电电弧弧,常常采采用用多多纵纵缝缝灭灭弧弧装装置置灭灭弧弧。直直流流接接触触器器主主触触头头流流过过直直流流主主回回路路电电流流,产产生生的的电电弧弧也也是是直直流流电电弧弧。由由于于直直流流电电弧弧比比交交流流电电弧弧难难以以熄熄灭灭,直直流流接接触触器器常常采采用用磁磁吹吹式式灭灭弧弧装装置置灭灭弧弧。接接触触器器的的辅辅助助触触头头用用于于控控制制回回
7、路路,可可根根据据需需要要按按使使用用类类别别选用。选用。对于商品接触器,由于所用材料、结构等已经确定,选用时不得任意将交、直流接触器互换使用,否则,将可能使灭弧发生困难,引起故障及事故。2.5.3 2.5.3 接触器的选用原则接触器的选用原则 1 1型式的确定型式的确定n n主主要要确确定定极极数数和和电电流流种种类类,电电流流种种类类由由系系统统主主电电流流种种类类确确定定。三三相相交交流流系系统统中中一一般般选选用用三三极极接接触触器器,当当需需要要同同时时控控制制中中性性线线时时,则则选选用用四四极极交交流流接接触触器器,单单相相交交流流和和直直流流系系统统中中则则常常有有两两极极或或
8、三三极极并并联联的的情情况况。一一般般场场合合下下,选选用用空空气气电电磁磁式式接接触触器器;易易燃燃易易爆爆场场合合应应选选用用防防爆爆型型及及真空接触器等。真空接触器等。接触器的选用主要是选择型式、主电路参数、控接触器的选用主要是选择型式、主电路参数、控制电路参数和辅助电路参数,以及按电寿命、使制电路参数和辅助电路参数,以及按电寿命、使用类别和工作制选用,另外需要考虑负载条件的用类别和工作制选用,另外需要考虑负载条件的影响。分述如下:影响。分述如下:n n2 2主电路参数的确定主电路参数的确定n n主要确定主要确定额定工作电压、额定工作电流(或额额定工作电压、额定工作电流(或额定控制功率)
9、、额定通断能力和耐受过载电流定控制功率)、额定通断能力和耐受过载电流能力能力。接触器可以在不同的额定工作电压和额。接触器可以在不同的额定工作电压和额定工作电流下工作。但在任何情况下,额定工定工作电流下工作。但在任何情况下,额定工作电压都不得高于接触器的额定绝缘电压,额作电压都不得高于接触器的额定绝缘电压,额定工作电流(或额定控制功率)也不得高于接定工作电流(或额定控制功率)也不得高于接触器在相应工作条件下规定的额定工作电流触器在相应工作条件下规定的额定工作电流(或额定控制功率)。接触器的额定通断能力(或额定控制功率)。接触器的额定通断能力应高于通断时电路中实际可能出现的电流值。应高于通断时电路
10、中实际可能出现的电流值。耐受过载电流能力也应高于电路中可能出现的耐受过载电流能力也应高于电路中可能出现的工作过载电流值。工作过载电流值。n n3 3控制电路参数和辅助电路参数的确定控制电路参数和辅助电路参数的确定n n接接触触器器的的线线圈圈电电压压应应按按选选定定的的控控制制电电路路电电压压确确定定。交交流流接接触触器器的的控控制制电电路路电电流流种种类类分分交交流流和和直直流流两两种种。一一般般情情况况下下多多用用交交流流,当当操操作作频频繁繁时则时则常常选选用直流。用直流。n n接触器的辅助触头种类和数量,一般应根据系统接触器的辅助触头种类和数量,一般应根据系统控制要求确定所需的辅助触头
11、种类(常开或常闭控制要求确定所需的辅助触头种类(常开或常闭)、数量和组合型式,同时应注意辅助触头的通)、数量和组合型式,同时应注意辅助触头的通断能力和其他额定参数。当接触器的辅助触头数断能力和其他额定参数。当接触器的辅助触头数量和其他额定参数不能满足系统要求时,可增加量和其他额定参数不能满足系统要求时,可增加接触器式继电器以扩大功能。接触器式继电器以扩大功能。2.6 2.6 继电器继电器n n继继电电器器是是一一种种自自动动电电器器,在在控控制制系系统统中中用用来来控控制制其其他他电电器器动动作作,或或在在主主电电路路中中作作为为保保护护用用电电器器。继继电电器器的的输输入入量量是是电电压压、
12、电电流流等等电电量量,也也可可以以是是温温度度、速速度度等等非非电电量量。当当输输入入量量变变化化到到某某一一定定值值时时,控控制制继继电电器器动动作作,使使输输出出量量发发生生预定的阶跃变化。预定的阶跃变化。由于继电器的触点是用于控制电路中,控制电路的功率一般不大,所以对继电器触点的额定电流与转换能力要求不高。因此,继电器一般不采用灭弧装置,触点的结构也比较简单。2.6.1 2.6.1 继电器的结构及工作原理继电器的结构及工作原理n n任何一种继电器,不论它们的动作原理、结构形式、使任何一种继电器,不论它们的动作原理、结构形式、使用场合如何千变万化,都具备两个基本机构,一是能反用场合如何千变
13、万化,都具备两个基本机构,一是能反应外界输入信号的感应机构;二是对被控电路实现通断应外界输入信号的感应机构;二是对被控电路实现通断控制的执行机构。控制的执行机构。n n“感应感应”与与“执行执行”对任何继电器都是不可缺少的,其对任何继电器都是不可缺少的,其特性称为继电器的输入特性称为继电器的输入输出特性,常用继电器特性曲输出特性,常用继电器特性曲线表示。它是一种矩形曲线,如图所示。线表示。它是一种矩形曲线,如图所示。图中图中XcXc称为继电器的动作值,称为继电器的动作值,XfXf称为继电器的复归值。称为继电器的复归值。它们均为继电器的动作参数。它们均为继电器的动作参数。过过电电流流继继电电器器
14、或或过过电电压压继继电电器器在在额额定定参参数数下下工工作作时时,电电磁磁式式继继电电器器的的衔衔铁铁处处于于释释放放位位置置。当当电电路路出出现现过过电电流流或或过过电电压压时时,衔衔铁铁才才动动作作吸吸合合,而而当当电电路路电电流流或或电电压压降降低低到到继继电电器器复复归归值值时时,衔衔铁铁才才返返回回释释放放状状态态。所所以以过过电电流流继继电电器器或或过过电电压压继继电电器器复复归归值值小小于于动动作作值值,其其返返回回系系数数K1K1K1。继电器的动作参数可根据使用要求进行整定,为了反映继电器吸力特性与反力特性的配合紧密程度,引入返回系数概念,它是继电器复归值Xf与动作值Xc的比值
15、。即:2.6.2 2.6.2 常用典型继电器常用典型继电器常用典型继电器常用典型继电器 n n2.6.2.1 电磁式继电器n n电磁式继电器的种类很多,如前所述的电压继电磁式继电器的种类很多,如前所述的电压继电器、中间继电器、电流继电器、电磁式时间电器、中间继电器、电流继电器、电磁式时间继电器、接触器式继电器等都属于这一类。继电器、接触器式继电器等都属于这一类。电流继电器和电压继电器根据用途不同,又可以分为过电流(或过电压)继电器,欠电流(或欠电压)继电器。前者电流(电压)超过规定值时铁心才吸合,如整定范围为1.16倍额定值,后者电流(电压)低于规定值时铁心才释放,如整定范围为0.30.7倍额
16、定值。2.6.2.2 2.6.2.2 时间继电器时间继电器时间继电器时间继电器n n时间继电器按其延时原理有电磁式、机械空气阻时间继电器按其延时原理有电磁式、机械空气阻尼式、电动机式、电子式、可编程式和数字式等。尼式、电动机式、电子式、可编程式和数字式等。它是一种实现触头延时接通或断开的自动控制电它是一种实现触头延时接通或断开的自动控制电器,主要作为辅助电器元件用于各种电气保护及器,主要作为辅助电器元件用于各种电气保护及自动装置中,使被控元件达到所需要的延时,应自动装置中,使被控元件达到所需要的延时,应用十分广泛。用十分广泛。一般电磁式时间继电器的延时范围在十几秒以下,多为断电延时,其延时整定
17、精度和稳定性不是很高。但继电器本身适应能力较强,在一些要求不太高,工作条件又比较恶劣的场合,多采用这种时间继电器。同同步步电电动动机机式式时时间间继继电电器器的的主主要要特特点点是是延延时时范范围围宽宽,可可长长达达数数十十小小时时,重重复复精精度度也也较较高高,常常用的同步电动机式则有用的同步电动机式则有JS11JS11系列时间继电器。系列时间继电器。机械阻尼式(气囊式)时间继电器的延时范围可以扩大到数分钟,但整定精度往往较差,只适用于一般场合。电子式、可编程式和数字式时间继电器的延时范围宽,整定精度高,有通电延时、断电延时和复式延时、多制式等延时类型,应用广泛。n n1 1直流电磁式时间继
18、电器直流电磁式时间继电器n n在直流电磁式电压继电器的铁心上增加一个阻尼铜套,即可在直流电磁式电压继电器的铁心上增加一个阻尼铜套,即可构成时间继电器,其结构示意图如图所示。构成时间继电器,其结构示意图如图所示。1铁心;2阻尼铜套;3绝缘层;4线圈图2-15 带有阻尼铜套的铁心示意图当继电器通电时,由于衔铁处于释放位置,气隙大、磁阻大、磁通小,铜套阻尼作用相对也小,因此衔铁吸合时延时不显著(一般忽略不计)。而当继电器断电时,磁通变化量大,铜套阻尼作用也大,使衔铁延时释放而起到延时作用。因此,这种继电器仅用作断电延时。这种时间继电器延时较短,而且准确度较低,一般只用于要求不高的场合,如电动机的延时
19、启动等。2空气阻尼式时间继电器n n空气阻尼式时间继电空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼原器是利用空气阻尼原理获得延时的。它由理获得延时的。它由电磁系统、延时机构、电磁系统、延时机构、触头三部分组成。空触头三部分组成。空气阻尼式时间继电器,气阻尼式时间继电器,有通电延时型和断电有通电延时型和断电延时型两种。电磁机延时型两种。电磁机构可以是直流的,也构可以是直流的,也可以是交流的。将图可以是交流的。将图中右边部分的电磁机中右边部分的电磁机构旋出固定螺钉后旋构旋出固定螺钉后旋转转180180o o,即为断电延即为断电延时型。时型。1线圈;2铁心;3衔铁;4L形托板;5复位弹簧;6杠杆形撞块;7活塞
20、杆;10橡皮膜;11底板座;12固定螺钉;13延时调节螺钉;14支持件;15、16微动开关图2-16 JS72A型空气阻尼式时间继电器结构原理图2.6.2.3 2.6.2.3 热继电器热继电器热继电器热继电器n n热热继继电电器器是是利利用用测测量量元元件件被被加加热热到到一一定定程程度度而而动动作作的的一一种种继继电电器器。热热继继电电器器的的测测量量元元件件通通常常用用双双金金属属片片,它它是是由由主主动动层层和和被被动动层层组组成成。主主动动层层材材料料采采用用较较高高膨膨胀胀系系数数的的铁铁镍镍铬铬合合金金,被被动动层层材材料料采采用用膨膨胀胀系系数数很很小小的的铁铁镍镍合合金。双金属
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