plc常用低压电器

第一章常用低压电器电气控制与PLC应用第一章常用低压电器电气：电气是一个抽象的概念，不是具体指某个设备或器件，而是涉及到整个系统或系统集成。电器：电器是具体的设备，狭义上的电器指在工业领域开关。在民用领域，电器是指耗电类电气设备（即用电设备如洗衣机、电视、电冰箱等）。电气与电器的区别第一章常用低压电器电器：学术上的定义：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均称为电器。第一章常用低压电器19世纪末到20世纪初为生产机械电力拖动的初期；继电器接触器控制产生于20世纪20－30年代；60年代出现了顺序控制器；70年代，一种新型工业控制器—可编程控制器（PLC）问世。电气控制技术与PLC的发展第一章常用低压电器以电动机或其它执行电器为控制对象，介绍电气控制的基本原理、控制线路及设计方法，同时着重介绍可编程控制器（PLC）的功能、指令系统、编程方法和应用技术。课程的主要内容第一章常用低压电器本课程的目标：培养实际应用的能力本课程的具体要求：①熟悉常用控制电器的结构原理、用途，具有合理选择、使用主要控制电器的能力。②熟练掌握继电接触器控制线路的基本环节，具有阅读和分析电气控制线路的工作原理的能力。③熟悉典型设备的电气控制系统，具有从事电气设备安装、调试、维修和管理等知识。④掌握PLC的基本原理及编程方法，能够根据工艺过程和控制要求进行系统设计和编写应用程序。⑤具有设计和改进一般安全机械设备电气控制线路的基本能力。第一章常用低压电器第一部分：电气控制技术核心是掌握继电器、接触器、按钮开关等常规控制电器的动作执行特点，从而对一般继电接触控制电路进行熟练分析和设计。常用低压电器基本控制电路控制系统实例第一章常用低压电器1-2常用低压电器的基本问题1-4电磁式继电器1-7低压开关第一章常用低压电器1-1低压电器的概述1-5主令电器1-8低压断路器1-6熔断器1-3电磁式接触器第一章常用低压电器第一节低压电器概述低压电器：低压电器是指工作在直流1500V、交流1200V及以下的电路中，以实现对电路或非电对象的控制、检测、保护、变换、调节等作用的电器。第一章常用低压电器按电器的性能和用途分：配电电器、控制电器按电器的动作性质分：自动电器和手动电器按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器按有无触点分：有触点电器和无触点电器一、低压电器的分类第一章常用低压电器二、低压电器的主要技术指标1.绝缘强度——电器元件的触头处于分断状态时，动触头之间耐受的电压值。（无击穿或闪烁现象）2.耐潮湿性能——电器可靠工作允许环境潮湿条件。3.极限允许温升——为防止过度氧化和烧熔而规定的最高温升值。（温升值=测得实际温度-环境温度）4.操作频率——单位时间内允许操作的最高次数。5.寿命——电寿命和机械寿命。电寿命：电器元件的触头在规定的电路条件下，正常操作额定负荷电流的总次数。机械寿命：在规定的使用条件下，正常操作的总次数。第一章常用低压电器第二节常用低压电器的基本问题电磁式电器由检测部分（电磁机构）和执行部分（触头系统）组成。1.触头系统——通过触头的开合控制电路通、断。1）接触电阻——动、静触头闭合时形成电阻。（Pcu）材料：由铜、银、镍及其合金材料制成，或在铜触头表面电镀锡、银或镍。2）磨损机械磨损电磨损一、电器的触头和电弧第一章常用低压电器3）触头接触形式类型桥式触头指形触头点接触面接触点接触：用于小电流的电器中。线接触：用于通电次数多，电流大的场合，中等容量电器。面接触：允许通过较大的电流。中小容量的接触器。第一章常用低压电器2.灭弧系统电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压或电流超过某一数值时，在触头间隙中就会产生即电弧。电弧实际上是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象。这时触头间隙中的气体被游离产生大量的电子和离子，在强电场作用下，大量的带电粒子作定向运动，使绝缘的气体变成了导体。电流通过这个游离区时所消耗的电能转换为热能和光能，由于光和热的效应，产生高温并发出强光，使触头烧蚀，并使电路切断时间延长，甚至不能断开，造成严重事故。第一章常用低压电器电弧的危害：延长了切断故障的时间；高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；形成飞弧造成电源短路事故。第一章常用低压电器常用的灭弧方法有：拉长电弧、冷却电弧和电弧分段。迅速增大电弧长度——电弧长度增加，使触头间隙增加，电场强度降低，同时又使散热面积增大，降低电弧温度，使自由电子和离子复合的运动加强，因而电弧容易熄灭。冷却——使电弧与冷却介质接触，带走电弧热量，也可使复合运动得以加强，从而使电弧熄灭。电弧分段——分成许多串联的短弧，增加电弧所需的临极电压降。第一章常用低压电器灭弧栅是一组镀铜的薄钢片，它们彼此相互绝缘的。当触点断开发生电弧时，电弧进入栅片内，被分割为数段，而栅片就是这些短弧的电极。每两片灭弧片之间都有150-250V的绝缘强度，使整个灭弧栅的绝缘强度大大加强，以致外加电压无法维持，电弧迅速熄灭。灭弧栅片触头电弧栅片灭弧示意图第一章常用低压电器1.电磁机构——将电磁能转换为机械能并带动触头动作。交流：硅钢片叠加直流：整块铸铁或铸钢直动式转动式电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。交流线圈：短而粗，有骨架。直流线圈：细而长，无骨架。铁芯衔铁线圈组成原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。二、电磁机构第一章常用低压电器1——衔铁2——铁心3——吸引线圈直动式拍合式第一章常用低压电器电磁吸力与反力：电磁铁工作时，线圈产生的磁通作用于衔铁，产生电磁吸力，并使衔铁产生机械位移，衔铁复位时复位弹簧将衔铁拉回原位。因此作用在衔铁的力有两个：电磁吸力和反力。电磁吸力由电磁机构产生，反力由复位弹簧和触头所产生。铁心吸合时要求电磁吸力大于反力，即衔铁移动的方向和电磁吸力方向相同，衔铁复位时情况则相反（此时线圈断电，只有剩磁产生的电磁吸力）。第一章常用低压电器5210B4SF当线圈中通入直流电时：SF2SINSINRINm00221F衔铁闭合前后吸力变化很大，气隙很小，吸力越大。第一章常用低压电器电磁吸力的最小值为0。当电磁吸力的瞬时值大于反力时，铁心吸合；当电磁吸力的瞬时值小于反力时，铁心释放。所以电源电压变化一个周期，电磁铁吸合两次，释放两次，电磁机构会产生剧烈的振动和噪声，因此不能正常工作。tSF22m5sinB104通入交流电时电磁吸力按正弦函数平方规律变化：第一章常用低压电器短路环——减小衔铁吸合时产生的振动和噪音。解决的办法是在铁心端面开一小槽，在槽内嵌入铜制短路环。第一章常用低压电器加上短路环后，磁通被分为大小相近、相位相差约90°电角度的两相磁通，因而两相磁通不会同时过零。由于电磁吸力与磁通的平方成正比，所以由两相磁通产生的合成电磁吸力较为平坦，在电磁铁通电期间电磁吸力始终大于反力，使铁心牢牢吸合，这样就消除了振动和噪声，一般短路环包围2/3的铁心端面。第一章常用低压电器提问：什么是低压电器？答案交流电磁铁的铁心端面上为何要装短路环？答案第一章常用低压电器接触器是一种用来频繁接通或断开交直流主电路及大容量控制电路的一种电器。它是利用电磁吸力和弹簧反作用配合动作而使触头闭合或分断的一种电器，还具有低压释放保护的功能，并能实现远距离控制，在自动控制系统中应用得相当广泛。接触器按其主触头通过电流的种类不同，可分为直流接触器和交流接触器。第三节电磁式接触器第一章常用低压电器1-主触点2-常闭辅助触点3-常开辅助触点4-动铁心5-线圈6-静铁心7-灭弧罩8-弹簧电磁接触器结构示意图电磁机构：将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作.触点：接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。灭弧装置：熄灭触点分断电流瞬间触点之间气隙中产生的电弧。其它：包括释放弹簧机构、支架与底座等。动铁心（衔铁）静铁心电磁线圈按所控制电路▪主触点▪辅助触点按原始状态▪常开触点▪常闭触点灭弧罩灭弧栅磁吹灭弧装置一、结构第一章常用低压电器二、交流接触器线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。交流接触器结构图主触头常闭辅助触头常开辅助触头静铁心动铁心吸引线圈灭弧装置1．结构第一章常用低压电器交流接触器的触点分为两类，一类接在电动机的主电路中，通过的电流较大，称作主触点；另一类接在控制电路中，通过的电流较小，称为辅助触点。主触点断开瞬间，触点间会产生电弧烧坏触点，因此交流接触器的动触点都做成桥式，有两个断点，以降低当触点断开时加在断点上的电压，使电弧容易熄灭。在电流较大的接触器的主触点上还专门装有灭弧罩，其外壳由绝缘材料制成，里面的平行薄片使三对主触点相互隔开，其作用是将电弧分割成小段，使之容易熄灭。第一章常用低压电器交变磁通穿过铁心，产生涡流和磁滞损耗，使铁心发热。铁心用硅钢片冲压而成以减少铁损。线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上以便于散热。交流线圈铁心端面上安装铜制的短路环，以防止交变磁通使衔铁产生强烈振动和噪声。灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。第一章常用低压电器2．工作原理线圈加额定电压,衔铁吸合，常闭触头断开,常开触头闭合;线圈电压消失,触头恢复常态。为防止铁心振动,需加短路环。第一章常用低压电器用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。工作原理：与交流接触器基本相同。三、直流接触器第一章常用低压电器不产生涡流和磁滞损耗，铁心不发热。铁心用整块钢制成。线圈制成长而薄的圆筒状。250A以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。灭弧装置通常采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。第一章常用低压电器中小容量的交、直流接触器的电磁机构一般采用直动式磁系统；大容量的交、直流接触器的电磁机构拍合式的。第一章常用低压电器额定电压（主触头之间的正常工作电压值）交流接触器：127、220、380、500、660V;直流接触器：110、220、440、660V交流接触器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A直流接触器：5、10、20、40、80、100、150、250、400、600A额定电流（主触头正常工作电流值）吸引线圈额定电压交流接触器：36、110、127、220、380V直流接触器：24、48、110、220、440V四、接触器的主要技术指标第一章常用低压电器额定通断能力额定操作频率：每小时的最高操作次数。交流接触器为600次/h，直流接触器为1200次/h。机械寿命（1000万次以上）与电气寿命（100万次以上）主触头在规定条件下可靠地接通和分断的电流值。第一章常用低压电器KM常闭辅助触点线圈KM主触点KM常开辅助触点KM五、接触器的符号第一章常用低压电器六、常用典型接触器空气电磁式交流接触器：CJ20、CJ21、CJ26、CJ29、CJ35、CJ40、LC1-D、3TB、3TF等切换电容器接触器：CJ16、CJ19、CJ41、CJX4、LC1-D等直流接触器：CZ18、CZ21、CZ22、CZ0等第一章常用低压电器CJ20－〇〇/〇〇交流设计额定电流用K表示矿用额定工作电压(03－380V)TH(湿热带产品)接触器序号(AC3，380V)启动器的接触器(06－660V；11－1140V)CZ16－〇/〇〇直流设计额定电流常开主触点数常闭主触点数接触器序号交流接触器型号意义说明举例：直流接触器型号意义说明举例：第一章常用低压电器部分CJ20系列交流接触器主要技术数据第一章常用低压电器几款常用接触器第一章常用低压电器第一章常用低压电器第一章常用低压电器根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型；接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压；吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级一致；额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。接触器的触头数量和种类应满足主电路和控制线路的