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1电气控制与PLC原理杭州电子科技大学自动化分院第一章常用低压电器主讲：周亚军21-1低压电器概述电气控制原理图3交机电机熔丝交流接触器热妓电器刀开关按钮开关1-1低压电器概述－电气控制原理图41-1低压电器概述－电气控制原理图51-1低压电器概述控制电器的分类及作用中间继电器继电器热继电器溶丝交流接触器主令开关行程开关压力继电器接近开关开关空气开关123456123465主控器件保护器件控制器件发信器件信号器件辅助器件变压器指示灯61-2常用低压电器－－低压隔离器（刀开关）低压刀开关、熔断器式刀开关和组合开关作用：低压配电设备中隔离电源和小容量负载非频繁启动的操作开关7QS图形符号文字符号三极闸刀开关用在照明电路和小容量（5.5kW）、不频繁起动的动力电路的控制电路中。无灭弧装置考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应如下选择：（3~5)*异步电机额定电流*低压刀开关8熔断器式刀开关作用：有大短路电流的配电网络、电动机电路作为电源开关、隔离开关，并可作短路保护组成：触头系统、熔体、灭弧室、底座、塑料防护盖等HG1系列熔断器式隔离器HR3熔断器式刀开关9组合开关（转换开关）QS图形符号文字符号M3~用组合开关起停电动机的接线图刀片(动触片)可转动能组成各种不同的线路。101-3常用低压电器－－自动开关（低压断路器）QF图形符号文字符号三极断路器11低压断路器（自动空气断路器、自动开关）低压断路器又称自动空气开关或自动开关。它相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电器的组合，除能完成接通和分断电路外还能自动进行欠压、失压、过载和短路保护。它对线路、电器设备及电动机实行保护。是低压配电网中的一种重要保护电器。121、9—弹簧2—触点3—锁键4—搭钩5—轴6—过电流脱扣器7—杠杆8、10—衔铁11—欠电压脱扣器12—双金属片13—电阻丝131-3常用低压电器－－自动开关（断路器）工作原理：脱扣器是自动开关的主要保护装置，包括电磁脱扣器（作短路保护）、热脱扣器（作过载保护）、失压脱扣器以及由电磁和热脱扣器组合而成的复式脱扣器等种类。电磁脱扣器的线圈串联在主电路中，若电路或设备短路，主电路电流增大，线圈磁场增强，吸动衔铁，使操作机构动作，断开主触点，分断主电路而起到短路保护作用。电磁脱扣器有调节螺钉，可以根据用电设备容量和使用条件手动调节脱扣器动作电流的大小。热脱扣器是一个双金属片热继电器。它的发热元件串联在主电路中。当电路过载时，过载电流使发热元件温度升高，双金属片受热弯曲，顶动自动操作机构动作，断开主触点，切断主电路而起过载保护作用。图1-4自动开关的原理图1、9—弹簧2—触点3—锁键4—搭钩5—轴6—过电流脱扣器7—杠杆8、10—衔铁11—欠电压脱扣器12—双金属片13—电阻丝141-3常用低压电器－－自动开关（断路器）从结构、用途来分:万能式（又称框架式，国际上通称ACB）和塑料外壳式[国际上通称MCCB，MCB（小型）]两大类。万能式断路器容量较大，可装设多种脱扣器，辅助接点的数量也多，不同的脱扣器组合可形成不同的保护特性，故可作为选择性或非选择性或具有反时限动作特性的电动机保护。它通过辅助接点可实现远方遥控和智能化控制。其额定电流为630～5000A。一般用于变压器400V侧出线总开关、母线联络开关或大容量馈线开关和大型电动机控制开关。151-3常用低压电器－－自动开关（断路器）从结构、用途来分:万能式（又称框架式，国际上通称ACB）和塑料外壳式[国际上通称MCCB，MCB（小型）]两大类。塑壳式断路器的主要特征是，所有部件都安装在一个塑料外壳中，没有裸露的带电部分，提高了使用的安全性。塑壳断路器一般用于配电馈线控制和保护、小型配电变压器的低压侧出线总开关，动力配电终端控制和保护，及住宅配电终端控制和保护，也可用于各种生产机械的电源开关。161-3常用低压电器－－自动开关（断路器）根据保护对象的不同，断路器又分为四个类型：（1）配电保护型──保护电源和电气线路（电线、电缆）和设备；（2）电动机保护型──专作电动机的不频繁起动，运行中中断，以及在电动机发生过载、短路和欠电压时的保护；（3）家用和类似家用场所保护型──对照明线路、家用电器等的保护；（4）剩余电流（漏电）保护型──用来保护人身免受电击危险及防止电气火灾的保护器。171-4常用低压电器－－电磁接触器特点和用途：电磁式的接触器是利用电磁吸力的作用使主触点闭合或断开电动机电路或负载电路的低压控制电器。用于远距离频繁接通和分断交直流主回路和大容量用电回路的控制电器。主要控制对象是电动机，实现起停、正反转、制动和调速等控制功能，也可用于电热器、电焊机、电容器等电力负载。能接通和分断比工作电流大数倍乃至十几倍的电流，但不能分断短路电流。具有手动切换电器所不能实现的遥控功能，同时还具有欠压、失压保护的功能，但却不具备短路保护和过载保护功能。主触点接线控制线圈接线18分类按主触头所在动力回路的电流种类分：交流、直流按主触头对数分：单极（一对主触头）、多极（二至四对主触头）按电磁线圈回路（通常叫做控制回路）的电流种类分：交流操作、直流操作按主回路电压等级分：低压、高压按铁心结构形式分：转动式（或称角移式）和直动式19分类：接触器按其主触点控制的电路中的电流分为直流接触器和交流接触器。直流接触器的特点：线圈通以直流电，铁芯中不产生涡流和磁损，不会发热，由整块钢制成。但因电磁时间常数大，磁通的建立和消失均比较缓慢，导致吸合和释放也比较慢，所以直流接触器灭弧较难。大容量直流接触器通常采用铜制或镉铜制单断点触点，在闭合过程中能自动清除其表面的氧化物，防止接触电阻增大。小容量直流接触器通常采用双断点磁吹灭弧罩灭弧，熄弧能力强，适合于频繁操作。主触点接线控制线圈接线20线圈主触点图形符号文字符号KM图形符号文字符号KM辅助常开触头图形符号文字符号KM辅助常闭触头图形符号文字符号KM图形符号和文字符号21接触器结构和工作原理a）外形b）结构示意图交流接触器有两种工作状态：得电状态（动作状态）和失电状态（释放状态）。接触器主触头的动触头装在与衔铁相连的绝缘连杆上，其静触头则固定在壳体上。当线圈得电后，线圈产生磁场，使静铁心产生电磁吸力，将衔铁吸合。衔铁带动动触头动作，使常闭触头断开，常开触头闭合，分断或接通相关电路。当线圈失电时，电磁吸力消失，衔铁在反作用弹簧的作用下释放，各触头随之复位。22线圈铁芯衔铁主触头弹簧辅助触头M3~电机动作过程线圈通电衔铁吸合主触头闭合电机动作~380V~~接触器~辅助常开触头闭合辅助常闭触头断开23接触器铭牌上的额定电压是指主触头的额定电压。交流接触器的额定电压一般为220V、380V、660V及1140V；直流接触器一般为220V、440V及660V。辅助触头的常用额定电压：交流380V；直流220V。接触器的主要技术参数-额定电压24接触器的额定工作电流系指主触头的额定电流。接触器电流等级为：6A、10A、16A、25A、40A、60A、100A、160A、250A、400A、600A、1000A、1600A、2500A及4000A。接触器的主要技术参数-额定电流25交流接触器的操作频率一般为：300次/h~1200次/h直流接触器的额定操作频率比交流接触器的高接触器的主要技术参数-操作频率261.接触器的类型选择：根据接触器所控制负载的轻重和负载电流的类型。2.额定电压的选择：接触器的额定电压不小于负载回路的电压。3.额定电流的选择：一般接触器的额定电流不小于被控回路的额定电流。对于电动机负载可按经验公式计算：4.吸引线圈的额定电压：吸引线圈的额定电压与所接控制电路的电压相一致。NNCKUPI310接触器的主要技术参数-选用27瓷插式熔断器螺旋式熔断器图形符号FU文字符号广泛地用于中、小容量的控制系统中。1-5常用低压电器－－熔断器28（有填料）管式熔断器主要用于要求分断较大电流的场合。图形符号FU文字符号29熔断器必须与被保护对象串联，其核心部分是熔体（俗称保护丝），一般由铅锡合金制成。•熔断器（俗称保险丝）担负的主要任务是为电线电缆作短路保护（有时也作严重过载保护），不论短路电流值有多高，它都能切断。其次，也适宜用作设备和电器的保护1-5常用低压电器－－熔断器30选择熔丝的方法(1)电灯支线熔丝熔丝额定电流≥支线上所有电灯的工作电流(2)一台电动机的熔丝熔丝额定电流≥电动机的起动电流2.5熔丝额定电流≥电动机的起动电流1.6~2如果电动机起动频繁，则为(3)几台电动机合用的总熔丝+其余电动机额定电流之和熔丝额定电流=(1.5~2.5)容量最大的电动机额定电流熔丝的额定电流有4A；6A；10A；15A；20A；25A；35A；60A；80A；100A；125A；350A；600A等多种。311-6常用低压电器－－继电器继电器：是在控制、保护电路中起信号转换作用的一种低压控制电器。根据电量（电流、电压）或非电量（时间、速度、温度、压力等）的变化自动接通和分断交直流小容量控制电路，以完成控制或保护任务。继电器一般由3个基本部分组成：检测机构、中间机构和执行机构。32与接触器的区别继电器可以对各种电量或非电量的变化作出反应，而接触器只有在一定的电压信号下动作。继电器用于切换小电流的控制电路，而接触器则用来控制大电流电路，因此，继电器触头容量较小（不大于5A），且无灭弧装置。33按动作原理，继电器可以分电磁式、感应式、电子式、热效应式、气动式、电动式等；按动作时间，继电器可以分瞬时动作和延时动作（也叫时间继电器）等；按输入量的物理性质，继电器可以分为电压、电流、速度、时间、温度、压力、热继电器等。继电器-分类34控制线圈接线主触点接线继电器-电磁继电器•电磁继电器主要包括电流继电器、电压继电器和中间继电器。•电压继电器过电压继电器：电压小于额定电压时不动作，大于额定电压时动作。欠电压继电器：电压大于设定电压时继电器吸合，小于设定电压时继电器释放。•电流继电器过电流继电器：电流小于额定电流时不动作，大于整定电流时动作。欠电流继电器：电压大于整定电流时继电器吸合，小于整定电流时继电器释放。•中间继电器将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大。35控制线圈接线主触点接线继电器-电磁继电器•选用时主要依据继电器所保护或所控制对象对继电器提出的要求，如触头的数量、种类，返回系数，控制电路的电压、电流、负载性质等。•出于继电器触头容量较小，所以经常将触头并联使用。有时为增加触头的分断能力，也有把触头串联起来使用的。36线圈图形符号文字符号KA常开触头图形符号文字符号KA常闭触头图形符号文字符号KA继电器-电磁继电器37JQX-10F通用型小型大功率电磁继电器JQX-115F小型大功率电磁继电器JTX通用型小型大功率电磁继电器JZ7系列中间继电器JZC-32F超小型中功率电磁继电器JZX-22F小型中功率电磁继电器MK通用型小型大功率电磁继电器NRC6系列接触器式继电器38触点的动作和线圈的动作电压大小有关的继电器叫电压继电器，它用于电力拖动系统的电压保护和控制，使用时电压继电器的线圈与负载并联。特点：其线圈的匝数多而线径细。分类：按线圈电流的种类可以分为交流和直流电压继电器，按吸合电压大小又可以分为过电压、欠电压和零电压继电器。电磁继电器-电压继电器39有交、直流两种。作用：增加被控制线路的数量或加大触点允许的断开容量，以达到分配控制信号和功率放大的目的。特点：触点数目较多，一般在3~4对以上，触点形式常采用桥形触点（与接触器辅助触点相同）。动作功率较大的中间继电器与小型接触器的结构相同。继电器-中间断电器40适用于交流500V以下的控制线路，线圈电压为交流12V、36V、127V、220V及380V五种。继电器有八对触点，额定电流为5A，最高操作频率为1200次/h。适用于直流110V以下的控制电路，线圈额定电压为直流5V、12V、24V、48V、110V四种，线圈消耗功率不大