PLC电气控制技术课件第一章【常用低压电器】.ppt
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1、PLC电气控制技术课件第一章【常用低压电器】Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第一章、常用低压电器第一章、常用低压电器电气控制基础电气控制基础概念概念:电器电器 电电器器是是一一种种能能够够根根据据外外界界信信号号要要求求,手手动动或或自自动动地地接接通通或或断断开开电电路路,断断续续或或连连续续改改变变电电路路参参数数,以以实实现现电电路路或或非非电电对对象象的的切切换换、控控制制、保保护护、检检测测、变换和调节作用的电气设备。变换和调节作用的电气设
2、备。简言之,简言之,电器就是一种能控制电的设备。电器就是一种能控制电的设备。1、常用低压电器、常用低压电器交流额定电压交流额定电压1200V1200V及以下、及以下、直流额定电压直流额定电压1500V1500V及以下电路中及以下电路中起起通断、保护、控制或调节作用通断、保护、控制或调节作用的电器产品。的电器产品。高压电器高压电器低压电器低压电器电器电器按其工作电压等级:按其工作电压等级:电器电器的分类的分类按动作原理按动作原理:手动电器:人手操作发出动作指令的电器。手动电器:人手操作发出动作指令的电器。自动电器:产生电磁吸力自动完成动作指令的自动电器:产生电磁吸力自动完成动作指令的电器。电器。
3、电器电器低压电器的分类低压电器的分类按用途或所控制对象分类按用途或所控制对象分类1)控制电器控制电器 主要功能:主要功能:用于各种控制电路和控制系统。用于各种控制电路和控制系统。主要技术要求:主要技术要求:有一定的通断能力、操作频率要高、有一定的通断能力、操作频率要高、电器和机械寿命要长。电器和机械寿命要长。eg:eg:接触器、继电器等。接触器、继电器等。2)2)配电电器配电电器主要功能:主要功能:用于供、配电系统中,进行电能输送和分配。用于供、配电系统中,进行电能输送和分配。主要技术要求:主要技术要求:分断能力强、限流效果好分断能力强、限流效果好动稳定及热稳定性能好。动稳定及热稳定性能好。e
4、g:刀开关、自动开关、隔离开关、转换开关以及熔刀开关、自动开关、隔离开关、转换开关以及熔断器等。断器等。按用途分类:按用途分类:3)3)主令电器主令电器 主要功能:主要功能:用于发送控制指令。用于发送控制指令。主要技术要求:主要技术要求:操作频率要高、抗冲击、电器和机械寿命要长。操作频率要高、抗冲击、电器和机械寿命要长。Eg:Eg:按钮、主令开关、行程开关和万能转换开关等。按钮、主令开关、行程开关和万能转换开关等。4)4)保护电器保护电器主要功能:主要功能:用于对电路和电气设备进行安全保护。用于对电路和电气设备进行安全保护。主要技术要求:主要技术要求:有一定的通断能力、反应要灵敏、可靠性要高。
5、有一定的通断能力、反应要灵敏、可靠性要高。Eg:Eg:熔断器、热继电器、安全继电器、电压继电器、电流熔断器、热继电器、安全继电器、电压继电器、电流继电器和避雷器等。继电器和避雷器等。5)5)执行电器执行电器 主要功能:主要功能:用于执行某种动作和传动功能。用于执行某种动作和传动功能。Eg:Eg:低压电器有电磁铁、电磁离合器等。低压电器有电磁铁、电磁离合器等。1.1.1接触器接触器 接触器是电力拖动和自动控制系统中使用量大、涉及面广的一种低压控制电器,用来频繁地接通和分断交直流主回路和大容量控制电路。主要控制对象是电动机,能实现远距离控制,并具有欠(零)电压保护。1.1.1.1结构和工作原理l(
6、1)结构l接触器主要由电磁系统、触点系统和灭弧装置组成。l电磁系统 电磁系统包括衔铁(动铁芯)、静铁芯和电磁线圈三部分,其作用是将电磁能转换成机械能,产生电磁吸力带动触点动作。l触点系统 触点又称为触头,是接触器的执行元件,用来接通或断开控制电路。触点的结构形式很多,按其所控制的电路可分为主触点和辅助触点。主触点用于接通或断开主电路,允许通过较大的电流;辅助触点用于接通或断开控制电路,只能通过较小的电流。l触点按其原始状态可分为常开触点(动合触点)和常闭触点(动断触点)。原始状态时(即线圈未通电)断开,线圈通电后闭合的触点叫常开触点;原始状态时闭合,线圈通电后断开的触点叫常闭触点。线圈断电后所
7、有触点复位,即回复到原始状态。l 灭弧装置 触点在分断电流瞬间,在触点问的气隙中会产生电弧,电弧的高温会烧损触点,并可能造成其他事故。因此,应采用适当措施快速熄灭电弧。常采用灭弧罩、灭弧栅和磁吹灭弧装置。l(2)工作原理 接触器根据电磁原理工作:当电磁线圈通电后,线圈电流产生磁场,使静铁芯产生电磁吸力吸引衔铁,并带动触点动作,使常闭触点断开,常开触点闭合,两者是联动的。当线圈断电时,电磁力消失,衔铁在释放弹簧的作用下释放,使触点复原,即常开触点断开,常闭触点闭合。1.1.1.2交直流接触器的特点交直流接触器的特点l接触器按其主触点所控制主电路电流的种类可分为交流接触器和直流接触器。l (1)交
8、流接触器 l 交流接触器线圈通以交流电,主触点接通、切断交流主电路。l 当交变磁通穿过铁芯时,将产生涡流和磁滞损耗,使铁芯发热。为减少铁损,铁芯用硅钢片冲压制成。为便于散热,线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上。为防止交变磁通使衔铁产生强烈振动和噪声,交流接触器铁芯端面上都安装一个铜制的短路环。l 交流接触器的灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。l (2)直流接触器l 直流接触器线圈通以直流电流,主触点接通、切断直流主电路。直流接触器铁芯中不产生涡流和磁滞损耗,所以不发热。铁芯可用整块钢制成。为散热良好,通常将线圈绕制成长而薄的圆筒状。l 250A以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。l 直流接触器灭弧
9、较难,一般采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置(3)技术参数技术参数l部分交流接触器的主要技术参数见表教材ll和表12。l选择接触器时应从其工作条件出发,主要考虑下列因素。l 控制。交流负载应选用交流接触器,控制直流负载则选用直流接触器。l 接触器的使用类别应与负载性质相一致。l 主触点的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。l主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。还要注意的是接触器主触点的额定工作电流是在规定条件下(额定工作电压、使用类别、操作频率等)能够正常工作的电流值,当实际使用条件不同时,这个电流值也将随之改变。l吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致,接触器在线圈额定电压85
10、及以上时应能可靠地吸合。l主触点和辅助触点的数量应能满足控制系统的需要。1.1.2继电器继电器l继电器是一种根据外界输入信号(电的或非电的)来控制电路中电流“通”与“断”的自动切换电器。它主要用来反应各种控制信号,其触点通常接在控制电路中。由输入电路(又称感应元件)和输出电路(又称执行元件)组成,当感应元件中的输入量(如电流、电压、温度、压力等)变化到一定值时继电器动作,执行元件便接通或断开控制回路。控制继电器种类繁多,常用的有电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器以及温度、压力、计数、频率继电器等。l 电压、电流继电器和中间继电器属于电磁式继电器。其结构、工作原理与接触器相
11、似,由电磁系统、触点系统和释放弹簧等组成。由于继电器用于控制电路,流过触点的电流小,故不需要灭弧装置。l电磁式继电器的主要特性是输入输出特性,又称继电特性,继电特性曲线如图13所示。l 继电器输入量x由零增至x2以前,输出量y为零。当输入量增加到工x2时,继电器吸合,输出量为y1,若x再增大,yl值保持不变。当x减小到xl时,继电器释放。输出量由yl降到零。x再减小,y值均为零。l 图13中,x2称为继电器吸合值,欲使继电器吸合,输入量必须等于或大于x2;xl称为继电器释放值,欲使继电器释放,输入量必须等于或小于xl。l kxl/x2称为继电器的返回系数。它是继电器重要参数之一。k值是可以调节
12、的,可通过调节释放弹簧的松紧程度(拧紧时,k增大;放松时,k减小)或调整铁芯与衔铁间非磁性垫片的厚薄(增厚时x1增大,k增大)来达到。在不同场合要求不同的k值。例如,一般继电器要求低的返回系数,k值应在0.10.4之间,这样当继电器吸合后,输入量波动较大时不致引起误动作;欠电压继电器则要求高的返回系数,k值应在0.6以上。如某继电器k0.66,吸合电压为额定电压的90,当电压低于额定电压的60时,继电器释放,起到欠电压保护作用。l 另一个重要参数是吸合时间和释放时间。吸合时间是指从线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需的时间;释放时间是指从线圈失电到衔铁完全释放所需的时间。一般继电器的吸合时间与释放
13、时间为0.05l0.15s,快速继电器为0.0050.05s。l1.1.2.1 电压、电流继电器l 根据输入(线圈)电流大小而动作的继电器称为电流继电器。按用途还可分为过电流继电器和欠电流继电器。过电流继电器的任务是当电路发生短路及过流时立即将电路切断,因此当过电流继电器线圈通过小于整定电流时继电器不动作,只有超过整定电流时,继电器才动作。过电流继电器的动作电流整定范围,交流为(110350)IN,直流为(70300)IN。欠电流继电器的任务是当电路电流过低时立即将电路切断,因此欠电流继电器线圈通过的电流大于或等于整定电流时,继电器吸合,只有电流低于整定电流时,继电器才释放。欠电流继电器动作电
14、流整定范围,吸合电流为(3050)IN,释放电流为(1020)IN,欠电流继电器一般是自动复位的。l 电压继电器是根据输入电压大小而动作的继电器,过电压继电器动作电压整定范围为(105120)UN,欠电压继电器吸合电压调整范围为(3050)UN,释放电压调整范围为(7一20)UN。l电流继电器、电压继电器的文字符号分别为KI和KV。l1.1.2.2 中间继电器 l 中间继电器是用来将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大(即增大触点容量)的继电器。l常用的中间继电器有JZ7系列。以JZ762为例,JZ为中间继电器的代号,7为设计序号,有6对常开触点,2对常闭触点。教材表l4所示为JZ7系列中
15、间继电器技术数据。l新型中间继电器触点闭合过程中动、静触点间有一段滑擦、滚压过程,可以有效地清除触点表面的各种生成膜及尘埃,使接触电阻减小,提高了接触可靠性。有些继电器安装防尘罩或采用密封结构,也是提高可靠性的措施。有些中间继电器还可安装在形式多样的插座上或直接安装在导轨上,给安装和拆卸带来很大方便。常用的中间继电器有JZl8、MA、K、HH5、RTll等系列。1.1.2.3时间继电器时间继电器时间继电器有空气式、电动式、电子式等,是一种时间继电器有空气式、电动式、电子式等,是一种按照时间原则进行控制的继电器。按照时间原则进行控制的继电器。l1 1)电磁式电器:)电磁式电器:电磁机构控制电器动
16、作。电磁机构控制电器动作。组成:组成:由感测和执行两部分组成。由感测和执行两部分组成。感测部分(电磁机构):感测部分(电磁机构):接受外界输入的信号(接受外界输入的信号(V/IV/I),),通过电磁感应通过电磁感应原理,原理,将电能转换成机械能,产生电磁吸力,将电能转换成机械能,产生电磁吸力,使执行部分动作,实现控制的目的。使执行部分动作,实现控制的目的。执行部分:执行部分:触点系统。触点系统。l2 2)非电量控制电器)非电量控制电器:非电磁式控制电器动作。非电磁式控制电器动作。按工作原理分类:按工作原理分类:电器的作用电器的作用 电器是构成控制系统的最基本元件,它的性能将直接影响控电器是构成
17、控制系统的最基本元件,它的性能将直接影响控制系统能否正常工作制系统能否正常工作。它的工作过程是将一些电量信号或非电信它的工作过程是将一些电量信号或非电信号转变为非通即断的开关信号或随信号变化的模拟量信号,实现号转变为非通即断的开关信号或随信号变化的模拟量信号,实现对被控对象的控制。对被控对象的控制。电器的主要作用如下电器的主要作用如下:(1)(1)控制作用。控制作用。如电梯的上下移动、快慢速自动切换与自动如电梯的上下移动、快慢速自动切换与自动停层等。停层等。(2)(2)保护作用。保护作用。能根据设备的特点,对设备、环境以及人身能根据设备的特点,对设备、环境以及人身安全实行自动保护,如电动机的过
18、热保护、电网的短路保护、漏安全实行自动保护,如电动机的过热保护、电网的短路保护、漏电保护等。电保护等。(3)(3)测量作用。测量作用。利用仪表及与之相适应的电器,对设备、电利用仪表及与之相适应的电器,对设备、电网或其他非电参数进行测量,如电流、电压、功率、转速、温度、网或其他非电参数进行测量,如电流、电压、功率、转速、温度、压力等。压力等。(4)(4)调节作用。调节作用。低压电器可对一些电量和非电量进行调整,低压电器可对一些电量和非电量进行调整,以满足用户的要求,如电动机速度的调节、柴油机油门的调整、以满足用户的要求,如电动机速度的调节、柴油机油门的调整、房间温度和湿度的调节、光照度的自动调节
19、等。房间温度和湿度的调节、光照度的自动调节等。(5)(5)指示作用。指示作用。利用电器的控制、保护等功能,显示检测利用电器的控制、保护等功能,显示检测出的设备运行状况与电气电路工作情况。出的设备运行状况与电气电路工作情况。(6)(6)转换作用转换作用。在用电设备之间转换或对低压电器、控制。在用电设备之间转换或对低压电器、控制电路分时投入运行。以实现功能切换,如被控装置操作的手动电路分时投入运行。以实现功能切换,如被控装置操作的手动与自动的转换、供电系统的市电与自备电源的切换等。与自动的转换、供电系统的市电与自备电源的切换等。低压隔离器低压隔离器(刀闸开关、刀开关)(刀闸开关、刀开关)控制对象:
20、控制对象:1 1、不频繁地手动接通和分断交直流电路或作隔离开关用。、不频繁地手动接通和分断交直流电路或作隔离开关用。2 2、不频繁地接通与分断额定电流以下的负载。、不频繁地接通与分断额定电流以下的负载。如小型电动机:如小型电动机:380V380V,5.5kW 5.5kW 以下小电机以下小电机静插座静插座手柄手柄触刀触刀铰链支座铰链支座绝缘底板绝缘底板结构:结构:静触头一端固定在胶木盒内,另一端伸出盒外,与电源或静触头一端固定在胶木盒内,另一端伸出盒外,与电源或负载相连。负载相连。动触片套在绝缘方杆上,绝缘方轴每次作动触片套在绝缘方杆上,绝缘方轴每次作90正或反方向正或反方向的转动,带动静触头通
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