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电器学电器学（第3版）机械工业出版社出版制作者:贺湘琰李靖黄家麟罗小丽李晓慧吴举秀电器学第3版高职高专ppt课件电器学第2篇低压电器学习章节：第7章低压配电电器第8章低压控制电器电器学第3版高职高专ppt课件电器学第8章低压控制电器8.1概述1、定义：低压控制电器是用于低压电力拖动系统中，对电动机运行进行控制、调节与保护的电器。2、种类：接触器、控制继电器、起动器、凸轮控制器、主令电器、电阻器、变阻器及电磁铁。3、主要技术要求：工作准确可靠、操作频率高、机械寿命和电寿命长、体积小、重量轻，可接通与分断过载电流，但不能分断短路电流。电器学第3版高职高专ppt课件电器学8.2接触器8.2.1接触器的工作原理、用途和分类工作原理和用途分类正常工作条件下，用于频繁接通和分断交、直流主电路，且可远距离控制的低压电器。主要控制电动机，也可以于控制电热器、电焊机、电容器和照明灯等电力负载。装有灭弧罩，能接通与分断额定电流和过载电流的电路。按触头系统驱动方式，分为电磁接触器、气动接触器和液压接触器；按主触头控制电路的电流，分为直流和交流按主触头的极数，分为单级、双极、三级和多极按主触头的正常位置，分动合和动断按吸引线圈的电源，分交流励磁和直流励磁按灭弧介质，分空气式和真空式按有无灭弧室，分有灭弧室和无灭弧室电器学第3版高职高专ppt课件电器学8.2.2接触器的主要技术参数名称定义量值范围额定电压主触头的额定工作电压交流接触器220～1140V，直流接触器24～1200V额定电流主触头的额定工作电流6.3A～4000A约定发热电流规定试验条件下，接触器在八小时工作制下，各部件的温升不超过极限允许值时的最大电流动作值接触器的吸合电压和释放电压，是线圈在额定电压下使用至热稳定状态后的数值额定值的85％～110％时，应可靠地吸合；其释放电压则不应高于线圈额定电压的75％接通与分断能力主触头在规定条件下，能可靠地接通或分断的电流值表8-3耐受过载电流能力AC-2、AC-3和AC-4的交流接触器应能承受AC-3类最大额定工作电流的8倍，通电时间为10s；DC-3、DC-5的直流接触器其耐受过载电流能力相当于DC-3类最大额定工作电流的7倍，通电时间与交流接触器的规定相同。机械寿命与电寿命在规定的正常工作条件下，机械开关电器不需修理或更换零件的无载与负载操作的次数。与容量有关，数字很大。电器学第3版高职高专ppt课件电器学8.2.2接触器的主要技术参数名称定义量值范围操作频率每小时允许的操作次数一般在150～1200次/h额定工作制有“长期、八小时、短时和反复短时”四种工作制同一台接触器用于不同工作制时，可以有不同的额定工作电流和短路保护电器的配合接触器不能分断短路电流，因此需要与短路保护电器（简称SCPD）配合使用，通常是与低压熔断器或低压断路器串联后使用。电器学第3版高职高专ppt课件电器学CJ系列交流接触器常用的有CJ20、CJ38、CJ40和CJ45系列，此外还有CJ20-100A、CJ20-160A等智能型混合式交流接触器。8.2.3电磁接触器的典型结构1.CJ20系列交流接触器电器学第3版高职高专ppt课件电器学采用双断点直动式立体结构，结构简单、占用安装面积小；衔铁为直动式，没有转动轴，动触头没有软连接，有利于提高机械寿命；触头采用的双断点结构有利于熄灭电弧、简化灭弧装置和提高电寿命。CJ20系列交流接触器的机械寿命为300～1000万次，电寿命(AC-3)为60～120万次。以用于AC-l、AC-2、AC-3及AC-4使用类别，不同的使用类别下额定工作电流和电寿命不同。8.2.3电磁接触器的典型结构1.CJ20系列交流接触器电器学第3版高职高专ppt课件电器学模块式组合结构。CJ45系列交流接触器包括11个壳架、22个额定电流等级（6.3～1000A），额定工作电压至690V。其派生品中的CJ45C切换电容接触器广泛用于低压电容补偿柜。与同类产品相比，具有可抑制涌流、体积小、寿命长、工作可靠的特点8.2.3电磁接触器的典型结构2.CJ45系列交流接触器CJ40系列交流接触器CJ45系列交流接触器电器学第3版高职高专ppt课件电器学在交流接触器本体上加装智能控制模块，以实现起动、吸合、分断全过程的优化控制，并具有通信功能装有智能型电磁系统，其控制回路包括电压检测电路、吸合信号发生电路和保持信号发生电路能判别门槛吸合电压，当控制电源电压低于接触器门槛吸合电压时，不发出吸合信号，接触器不能合闸并有相应显示接触器吸合后能降低激磁电流达到节能的目的。8.2.3电磁接触器的典型结构3、智能型混合式交流接触器图8-5智能型交流接触器的结构示意图电器学用于控制直流供电负载和各种直流电机CZ0的额定电压直流440V及以下，额定电流为40～600A主触头有单极和双极两种，有动合触头也有动断触头采用串联磁吹线圈、双纵缝陶土灭弧室或横隔板式灭弧室（在额定电流较小时），其熄灭直流电弧的能力较强，且适宜频繁操作。8.2.3电磁接触器的典型结构4.CZ0系列直流接触器图8-7CZ0-250直流接触器结构示意图电器学双断点桥式触头和单断点指式触头两类小容量的交流接触器触头多用双断点形式额定电流大的接触器常采用单断点触头8.2.4接触器的结构分析1.触头电器学8.2.4接触器的结构分析根据灭弧材料和方式的不同，分五种类型绝缘材料灭弧罩适用于小容量交流接触器多纵缝灭弧室用于操作频率较高和额定电流较大的接触器栅片灭弧室尤其适用于工作电压较高的交流接触器串联磁吹适应于较高的操作频率真空灭弧室适用于易燃及易爆性气体的危险场合2.灭弧装置电器学8.2.4接触器的结构分析交流接触器的电磁铁结构形式常采用单U形直动式、双E形直动式和双U形转动式等直流接触器的多采用拍合式，小容量的直流接触器也有采用直动式的。电磁铁的结构及特性对接触器的寿命影响很大，反映在六个方面。3.接触器的电磁铁电器学8.2.6接触器的选用2.交流接触器的选择方法按接触器设计时规定的使用类别使用时，接触器的额定电流应等于或大于负载的工作电流。按轻任务使用类别设计的接触器用于重任务使用类别时，应降低一个电流等级使用。用于反复短时工作制的接触器，其额定电流应大于负载的等效发热电流。1.接触器的额定电压及频率3.选择接触器型号各系列接触器是按一定使用类别和工作制设计的，应根据负载情况选择适合的接触器。当遇到两种使用类别时，则应按重任务类别来选择。应选用最新型号的接触器。电器学8.3控制继电器1.控制继电器的用途当输入的激励量达到规定要求时，在电气输出电路中，被控参量发生预定阶跃变化。执行机构(如触头等)均用于控制电路，其额定电流一般等于或小于10A。8.3.1控制继电器的用途和分类电器学名称定义电压继电路在控制电路的电压达到规定值时动作，以接通或分断被控电路电流继电器在控制电路的电流达到规定值时动作，以接通或分断被控电路中间继电器加在某一电器与被控电路之间，目的是扩大前一电器控制的电路的数量及容量，本质仍属电压继电器时间继电器从得到输入的动作信号起，到触头动作(或输出电路参数发生阶跃变化)止，需经过一定的时间(一般大于0.2s)，以实现控制系统的时序控制热继电器输入量是电流通过加热元件产生的热量。当热量达到一定值时动作，以接通或分断被控电路。温度继电器输入量是温度。当温度达到规定值时动作，以接通或分断被控电路。速度继电器输入量是机械转动的速度。当速度达到规定值时动作，以接通或分断被控电路。2.控制继电器的种类电器学8.3控制继电器也称“继电特性”，如图8-12所示。图中，输入量用X表示，其中的Xc称为继电器的动作值，Xf称为继电器的返回值；输出量用Y表示。8.3.2继电器的输入—输出特性a）动合触头b）动断触头图8-12继电器的继电特性电器学8.3.3控制继电器的主要技术参数灵敏度继电器动作所需输入的最少功率返回系数(Kf)输入信号的返回值(Xf)与动作值（Xc)之比值，即Kf＝Xf/Xc。整定值继电器可以调整的参数动作参数输入量的动作值和返回值，例如吸合电压和释放电压、吸合电流和释放电流、动作温度和返回温度等额定参数输入量的额定值、触头承受的额定电压和额定电流等电器学8.3.3控制继电器的主要技术参数额定工作制长期工作制、八小时工作制、短时工作制和反复短时工作制四种机械寿命、电寿命及操作频率对控制电器的寿命及操作频率的要求均较高触头的接通和分断能力继电器触头在规定条件下能可靠接通和分断的电流值动作时间吸合时间和释放时间电器学8.3.4常用的控制继电器类型图表特点1.JT3系列直流电磁式继电器工作原理图见图8-13是一种通用继电器通过在其电磁铁上装设不同的线圈或阻尼圈后，可制成电压继电器、中间继电器、欠电流继电器和时间继电器动作参数和延时均有一定的调整范围结构简单、工作可靠、调整方便、寿命长、价格便宜等优点，但是比较笨重2.JT18系列直流通用继电器其技术参数见表8-6有电压继电器、欠电流继电器及时间继电器等，可以取代JT3系列零件种数减少1/3，因而简化了工艺，降低了材料消耗及成本电寿命很高3.JTX小型电磁式继电器结构如图8-14也是通用继电器，有交流电压继电器、直流电压继电器和直流电流继电器等，其电压继电器可作中间继电器使用外形尺寸、消耗功率小、能够防尘等优点，但触头的负载能力及寿命较低电器学8.3.4常用的控制继电器类型结构示意图特点4.JL12系列过电流延时继电器结构示意图见图8-15供交流绕线转子异步电动机及直流电动机作过载保护用有反时限保护持性，同时又可以防止在电动机起动过程中发生误动作5.舌(干)簧继电器结构示意图见图8-16当线圈通电后，管中两舌簧片的自由端分别被磁化成N极与S极而相互吸引，因而接通了被控制的电路。线圈断电后，舌簧片在本身的弹力作用下分开并复位，控制电路亦被切断特别适用于晶体管电路，在检测、计算技术、通讯和自动控制等领域中得到应用电器学8.3.4常用的控制继电器类型结构示意图特点6.JS7-A系列气囊式时间继电器通电延时型工作原理图见图8-17有通电延时型和断电延时型。其中，通电延时型继电器从通电起到所有触头达到工作状态止，存在一定的时间间隔(延时)；继电器断电后，触头立即恢复到初始状态。断电延时型继电器通电后触头立即达到工作状态，但从线圈断电起到所有触头都返回初始状态需经过一定的延时。由交流双E直动式电磁铁、触头系统(微动开关)和气囊延时机构组成延时范围较大，且不受电源电压和频率波动的影响，结构比较简单，寿命长，价格低廉。它的缺点是延时值易受周围介质温度、尘埃及安装方向等的影响，延时误差较大，无调节延时的刻度指示，难以精确地整定延时值电器学8.3.4常用的控制继电器类型结构示意图特点7.晶体管式时间继电器(JS20系列)图8-18是JS20系列单结晶体管通电延时电路图8-19是其原理框图采用电力电子元件进行延时控制的时间继电器，具有延时时间长、调节方便、延时精度高、使用寿命长、体积小、重量轻和品种齐全等优点，但也存在延时易受环境温度变化和电源波动影响、抗干扰性较差及价格较高等缺点。按延时的原理不同，分为阻容充电延时型和数字电路型两类。延时范围较大，且不受电源电压和频率波动的影响，结构比较简单，寿命长，价格低廉。它的缺点是延时值易受周围介质温度、尘埃及安装方向等的影响，延时误差较大，无调节延时的刻度指示，难以精确地整定延时值电器学8.3.4常用的控制继电器类型结构示意图特点10.热继电器(JR20双金属片式系列和3RB电子式系列)工作原理图见图8-20利用双金属片被加热到一定程度而动作的继电器热元件的加热方式有“直接加热式、间接加热式、复合加热式和电流互感器加热式”四种具有反时限保护特性，主要用于三相交流异步电机及其他电气设备过载保护12.温度继电器(JW4型)图8-24是JW4型温度继电器的热敏电阻元件外形图埋置在电动机定子槽内或绕组端