电气控制技术与低压电器

电气控制技术与低压电器

1 举例：三相异步电动机的正反转控制 从电动机的工作原理可知，交换任意两相电源线均可使电动机改变转 向，但如果采取人工“倒相”，不仅效率低，而且安全性差，在许多场合 甚至是难以实现的。 图1 按钮正反转控制线路 返回 2 返回 3 3、电气控制技术 时 间 继 电 器 执行电器控制电器 + 开 关 按 钮 继 电 器 接 触 器 行 程 开 关 空 气 开 关 热 继 电 器 可 编 程 序 控 制 器 电 机 电 磁 阀 设 备 4 主要教学内容 本课程的主要内容是电气控制线路中常用的低压电器,基 本电气控制线路,西门子S7-1200PLC 的基本原理，编程方法及 在电气控制系统中的应用. 一、电气控制技术主要内容（6学时） 1、常用低压控制电器 2、电气控制系统基本知识和基本控制电路 3、典型电气控制系统分析 二、PLC可编程序控制器主要内容（32学时） 1、基本原理 2、PLC指令系统及其编程方法 3、PLC编程与应用 4、PLC通信与组态 5 本课程学习目的 掌握PLC控制系统的工作原理、结构组成、线路设计、控 制程序的编制方法及应用，具备对典型PLC电气控制系统进行 分析和应用的初步能力。 对于电气自动化专业的学生来说，掌握电气控制系统的有 关知识，不仅有利于开阔设计生产系统的设计思路，改善知识 结构，更有利于开发机电一体化的先进设备，创新机电产品设 计。 6 参考教材 [1] 王德胜. 《电气控制系统设计》,电子工业出版社，2011 [2] 高安邦. 《新编机床电气与PLC控制技术》,机械工业出版社， 2008 [3] 廖常初. 《S7-1200 PLC编程及应用》(第2版),机械工业出版 社，2010 [4]刘华波.《西门子S7-1200 PLC编程与应用》,机械工业出版社， 2011 [5]西门子(中国)有限公司.《深入浅出西门子S7-1200PLC》，北京 航空航天大学出版社，2009 7 本课程教学安排与考试 Ø 课程总学时：40学时 Ø 教材内容：课堂讲授/CAI教学32学时，实验8学时； Ø 课堂作业（4-5次）； Ø 成绩满分100分，其中期末考试占50%，作业、课堂提问、出勤 等平时成绩占30%；实验占20%。 Ø 随机点名，旷课三次取消考试资格； Ø 布置作业，随机检查。 8 第一章 绪论与低压电器 本章主要内容 一、低压电器的基本知识 二、常用低压电器（掌握） 1、低压电器的基本组成 (重点) 2、低压电器的分类 （了解） 3、低压电器的型号表示法 （掌握） 4、低压电器的主要技术参数 （了解） 5、低压电器的选用原则 （掌握） 9 工作在交流电压1200V，或直流电压1500V及 以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的 电器产品叫做低压电器。 一、低压电器的基本知识 第一章 绪论与低压电器 10 1、低压电器的基本组成 举例：交流接触器 图1.2.1 交流接触器工作原理 图1.2.2 交流接触器结构示意 一、低压电器的基本知识 第一章 绪论与低压电器 11 电磁系统 电磁系统是各种自动化电磁式电器的感测部分，其作用是产生电磁吸 力(动力) ，将电磁能转换成机械能，带动触点实现闭合或断开。一般 由电磁线圈(吸力线圈)、动铁芯(衔铁)和静铁芯等组成 图1.2.3 常用电磁系统结构 1、低压电器的基本组成：电磁系统；触点；灭弧装置 一、低压电器的基本知识 第一章 绪论与低压电器 12 触点是用来接通或断开电路的，其结构形式很多。 按其接触形式分为点接触、线接触和面接触3种 图1.2.10 触点结构形式图1.2.9 触点接触形式 1、低压电器的基本组成 一、低压电器的基本知识 第一章 绪论与低压电器 13 灭弧装置 触点打开的瞬间，两触点间距离极小，电场强度极大，在高热和强电场 作用下，触点金属体内部的自由电子从阴极表面逸出，飞向阳极，因此，在触 头间隙中产生了大量的带电粒子，使气体导电形成了炽热的电子流即电弧。电 弧产生高温并发出强光，将触点烧损，并使电路的切断时间延长，严重时会引 起火灾或其他事故，因此必须采取灭弧措施。 图1.2.11 常用灭弧装置工作原理 （1）电动力吹弧（2）窄缝灭弧室（3）栅片灭弧（4）磁吹灭弧 1、低压电器的基本组成 一、低压电器的基本知识 第一章 绪论与低压电器 14 2、低压电器的分类 按用途分 控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器， 如接触器、继电器等。 主令电器：用于自动控制系统中发送控制指令的电 器，如按钮、行程开关等。 保护电器：用于保护电路及用电设备的电器，如熔 断器、热继电器等。 配电电器：用于电能的输送和分配的电器。如低压 断路器、隔离器等。 执行电器：用于完成某种动作或传动功能的电器， 如电磁铁、电磁离合器等。 一、低压电器的基本知识 第一章 绪论与低压电器 15 按工作原理分类： （1）电磁式电器： 依据电磁感应原理来工作的电器，如交直流接触器、 各种电磁式继电器等。 （2）非电量控制器： 电器的工作是靠外力或某种非电物理量的变化而动 作的电器，如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、 压力继电器、温度继电器等。 2、低压电器的分类 一、低压电器的基本知识 第一章 绪论与低压电器 16 按操作方式分类： （1）自动电器：时间继电器、速度继电器等 （2）手动电器：按钮、刀开关、转换开关等 按触点类型分类： （1）有触点电器：继电器、接触器、行程开关等 （2）无触点电器：固态继电器、接近开关等 2、低压电器的分类 一、低压电器的基本知识 第一章 绪论与低压电器 17 常用低压电器的分类和用途 (掌握) 类别 电路名称 主要品种 用途 配 电 电 器 刀开关 负荷开关 熔断器式开关 板形刀开关 主要用于电路的隔离，也 能接通和分断额定电流 转换开关 组合开关 换向开关 主要用于两及以上电源或 负载的转换、接通和分断 低压断路器 塑壳式低压断路器 框架式低压断路器 限流式低压断路器 灭磁断路器 直流快速断路器 用于线路过载、断路或欠 压保护，也可用作不频繁 接通和分断电路 熔断器 无填料熔断器 有填料熔断器 半封闭插入式熔断器 快速熔断器 自复熔断器 用于线路或电器设备的短 路和过载保护 18 控 制 电 器 接触器 交流接触器 直流接触器 真空接触器 半导体式接触器 主要用于远距离频繁起动或 控制电动机，以及接通和分 断正常工作徳主电路和控制 电路 继电器 热继电器 中间继电器 时间继电器 电流继电器 电压继电器 温度继电器 速度继电器 主要用于控制系统中，控制 其它电器或作主电路的保护 之用 起动器 直接（全压）起动器 星三角减压起动器 自耦减压起动器 变阻式转子起动器 半导体式起动器 真空起动器 主要用于电动机的起动和正 反转控制 类别 电路名称 主要品种 用途 19 控 制 电 器 控制器 凸轮控制器 平面控制器 鼓形控制器 主要用于电器设备中转换主电路或 励磁回路的接法，完成电动机起动 、换向和调速 主令电器 按钮 限位开关 万能转换开关 微动开关 脚踏开关 接近开关 程序开关 主要用于接通和分断控制电路，发 布命令或程序控制 电阻器 铁基合金电阻 用于改变电路参数或变电能为热能 变阻器 励磁变阻器 起动变阻器 频敏变阻器 主要用于发电机调压及电动机平滑 起动和调速 电磁铁 起重电磁铁 牵引电磁铁 制动电磁铁 用于起重、操纵或牵引机械装置 类别 电路名称 主要品种 用途 20 3、低压电器的型号表示法 图1.2.12 国产常用低压电器型号组成 一、低压电器的基本知识 第一章 绪论与低压电器 21 4、低压电器的主要技术参数 (1) 额定电压：额定工作电压；额定绝缘电压；额定脉冲耐受电压。 (2) 额定电流：额定工作电流；额定发热电流；额定封闭发热电流； 额定持续电流 (3) 操作频率与通电持续率 开关电器每小时内可能实现的最高操作循环次数称为操作频率。 通电持续率是电器工作于断续周期工作制时有载时间与工作周期之 比，通常以百分数表示。 (4) 机械寿命和电寿命 机械开关电器在需要修理或更换机械零件前所能承受的无载操 作次数，称为机械寿命。 在正常工作条件下，机械开关电器无需修理或更换零件的负载 操作次数称为电寿命。 一、低压电器的基本知识 第一章 绪论与低压电器 22 5、低压电器的选用原则 当前的国产低压电器大约有130多个系列，品种规格繁多。在对 低压电器的设计和制造方面，国家规定有严格的标准。—般选用原则如 下： （1）安全原则 安全可靠是对任何电器的基本要求，保证电路和用电设备的可 靠运行是正常生活与生产的前提。例如用于操作的低压电器要确保 人身安全；金属外壳要有明显接地标志等等。 （2）经济原则 经济性包括电器本身的经济价值和使用该种电器产生的价值。 前者要求合理适用，后者必须保证运行可靠，不能因故障而引起各 类经济损失。 一、低压电器的基本知识 第一章 绪论与低压电器 23 电压电器选用的注意事项 （1）控制对象（如电动机或其它用电设备）的分类和使用环境。 （2）确认有关的技术数据，如控制对象的额定电压、额定功率、 操作特性、起动电流倍数、操作频度和工作制等。 （3）了解电器的正常工作条件，如环境空气温度、相对湿度、海 拔高度、允许安装方位、抗震动和对有害气体等方面的能力。 （4）了解电器的主要技术性能，如用途、种类、额定电压、控制 能力、接通能力、分断能力、工作制和使用寿命等。 5、低压电器的选用原则 一、低压电器的基本知识 第一章 绪论与低压电器 24 6、低压电器的发展方向 目前正沿着体积小、重量轻、安全可靠、使 用方便的方向发展，大力发展电子化的新型控制 电器，如接近开关、光电开关、电子式时间继电 器、固态继电器与接触器等以适应控制系统迅速 电子化的需要。 一、低压电器的基本知识 第一章 绪论与低压电器 25 接触器是一种接通或切断电动机或其他负载主电路的自动切换电器。它是利 用电磁力来使开关打开或断开的电器，适用于频繁操作、远距离控制强电电 路，并具有低压释放的保护性能。 接触器通常分为交流接触器和直流接触器。 1、 接触器 交 流 接 触 器 直 流 接 触 器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 26 线圈 辅助常开触点 辅助常闭触点 主触点 接触器电气图形符号及文字符号 KM KM KM KM 27 （1）其主要结构：电磁机构、 触点系统、灭弧机构、回位弹 簧力装置、支架与底座等。 1-动触头 2-静触头 3-衔铁 4-缓冲弹簧 5-电磁线圈 6-铁心 7-垫毡 8-触头弹簧 9-灭弧罩 10-触头压力簧片 （2）工作原理：当线圈得电后， 衔铁被吸合，带动三对主触点 闭合，接通电路，辅助触点也 闭合或断开；当线圈失电后， 衔铁被释放，三对主触点复位， 电路断开，辅助触点也断开或 闭合 1、 接触器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 28 线圈 铁芯 衔铁 主触头 弹簧 辅助 触头M 3~电机 动作过程 线圈通电 衔铁被吸合 触头闭合 电机接通 电源 ~380~~（2）接触器工作原理 29 M 3~ 动作过程 线圈通电 衔铁被吸合 触头闭合 电机接通 电源 ~ 220 ~380~~（2）接触器工作原理 30 （3）接触器有关符号 图形符号、文字符号、产品型号 KM KMKM KM Ø 接触器主触头－用于主电路（流过的电流大，需加灭弧装置） Ø 接触器辅助触头－用于控制电路 （流过的电流小，无需加灭弧装置） Ø 接触器线圈－连接于控制电路 辅 助 触 头 31 （4）交、直流接触器区别 交流接触器：用于远距离控制电压至380V，电流至600A的交流电路， 以及频繁起动和控制交流电动机的控制电器。 交流接触器的问题：铁芯中产生涡流和磁滞损耗引起铁芯发热； 当交变磁通过零时，电磁吸力为零，使得衔铁产生强烈震动和噪声。 解决办法：铁芯用硅钢片冲压迭制而成，减少涡流路径，增加硅从 而增加铁芯电阻；铁芯断面上安装一个铜制的短路环。 1、 接触器 图1.2.7 短路环结构与工作原理 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 32 直流接触器与交流接触器的工作原理相同，结构也基本相同。不 同之处是，铁心线圈通以直流电，不会产生涡流和磁滞损耗，所以不 发热。为方便加工，铁心由整块软钢制成。为使线圈散热良好，通常 将线圈绕制成长而薄的圆筒型，与铁心直接接触，易于散热。 常用的直流接触器有：CZ0、CZ18等系列。 （4）交、直流接触器区别 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 1、 接触器 33 接触器的类型及主要用途 类别 型号 主要用途 备注 交 流 接 触 器 CJ0 用于远距离控制三相交流电动 机的频繁操作 1990年淘汰 CJ8 、 CJ10 CJ10Z 、 CJ10ZB、 CJ12 用于冶金、轧钢、纺织、起重 机等频繁起动及控制交流电动 机 CJ15 用于工频感应炉远距离控制 CJ20、 CJ40 用于远距离控制三相交流电动 机的频繁操作 新产品，取代CJ10 B 引进于德国BBC公司 3TB 引进于德国西门子公司 LC1- DLC2-D 引进于法国TE公司 DSL 引进于美国西屋公司 34 类别 型号 主要用途 备注 直 流 接 触 器 CZ0 用于控制直流电动机换向或反接制动 1986年淘汰 CZ3 用于220V及以下控制、信号、励磁电路 CZ16 用于直流电力线路 CZ17 用于蓄电池搬运车及铲车等直流电动机 CZ18 用于控制直流电动机换向反接制动 新产品，取代 CZ0 真 空 接 触 器 CKJ1 用于远距离通断电路及频繁地起动和控 制交流电动机CKJ5 新产品 CKG1 新产品 VS317、 VS517 引进于德国 AGE公司 42 35 n 负载电源种类：交流或直流。 n 主触点额定电压：交流220、380、660、1140V；直流110、 220、660V； n 主触点额定电流：一般根据电动机的功率、电压等计算： n 辅助触点种类、数量及触点额定电流。 n 电磁线圈的电源种类，效率和额定电压。 n 额定操作频率，即允许的每小时通断的最大次数。 （5）接触器选用 3 N N N 10 3 cos PI U    1、 接触器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 36 继电器是一种利用电流、电压、时间、温度等信号的变化来接通或 断开所控制的电路，以实现自动控制或完成保护任务的自 动电器。 2、 继电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 37 继电器类型： 按用途分：控制继电器和保护继电器 按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式和热继电器 按输入信号分：电压、电流、时间、速度以及温度、压力、计数、 光继电器等 继电器和接触器的工作原理一样。 主要区别在于： 1、继电器的输入量可以是各种物理量，而接触器的输入量只能是 电压； 2、接触器的主触头可以通过大电流，而继电器的 触头主要用于小 电流电路。所以，继电器仅用于控制电路中，且无灭弧装置。 2、 继电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 38 （1）中间继电器 中间继电器和接触器的结构和工作原理大 致相同。以增加触点的数量及容量。 它用 于在控制电路中传递中间信号。 主要区别：接触器的主触点可以通过大电 流；继电器的体积和触点容量小，触点数 目多，且只能通过小电流。 K/KA K/KA 线圈 常开触头 常闭触头 2、 继电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 39 JZ系列中间继电器 小型输出中间继电器 40 时间继电器是从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过一段时 间延时后才输出信号（触点的闭合和断开）来控制电路。 应用范围很广，特别是在电力拖动系统和各种自动控制系统中， 要求各项操作之间有必要的时间间隔或按一定的时间顺序接通或断开 的机组。适用于定时控制。 按工作原理分 空气阻尼式 电磁式 电动式 电子式等 按延时方式分 通电延时型 断电延时型 也可以计算机软件实现时间控制。 （2）时间继电器 2、 继电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 41 JS11P--时间继电器 JSS1P1--时间继电器 JS14电子式时间继电器 JS14S时间继电器JS7-A空气囊时间继电器 42 a）外形图 b）结构图 1—线圈 2—反力弹簧 3—衔铁 4—静铁心 5—弹簧片 6、8—微动开关 7—杠杆 9—调节螺钉 10—推杆 11—活塞杆 12—宝塔弹簧 （2）时间继电器 2、 继电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 43 空气式时间继电器的工作原理 常开触头 延时闭合 常闭触头 延时打开 线圈 衔铁 常闭触头 常开触头 线圈通电  衔铁吸合（向下）  连杆动作  触头动作 动作过程 44 通电延时型空气式时间继电器 释放弹簧 活塞 橡皮膜 杠杆 进气孔出气孔 动铁心 静铁心 线 圈 微动开关2 微动开关1 恢复弹簧 调节螺钉 45 时间继电器线圈通电后 瞬时动作的触点 释放弹簧 活塞 橡皮膜 杠杆 进气孔出气孔 动铁心 静铁心 i 恢复弹簧 调节螺钉 46 释放弹簧 活塞 橡皮膜 杠杆 进气孔出气孔 瞬时动作的触点 动铁心 静铁心 i 恢复弹簧 调节螺钉 47 释放弹簧 活塞 橡皮膜 杠杆 进气孔出气孔 瞬时动作的触点 动铁心 静铁心 i 恢复弹簧 调节螺钉 48 释放弹簧 活塞 橡皮膜 杠杆 进气孔出气孔 瞬时动作的触点 动铁心 静铁心 i 恢复弹簧 调节螺钉 49 延时动作的触点 释放弹簧 活塞 橡皮膜 杠杆 进气孔出气孔 瞬时动作的触点 动铁心 静铁心 i 恢复弹簧 调节螺钉 50 释放弹簧 活塞 橡皮膜 杠杆 进气孔出气孔 动铁心 静铁心 线 圈 微动开关2 微动开关1 断电后立刻复位 恢复弹簧 调节螺钉 51 释放弹簧 橡皮膜 杠杆 进气孔出气孔 动铁心 静铁心 线 圈 恢复弹簧 调节螺钉 微动开关2 微动开关1 断 电 延 时 时 间 继 电 器 活塞 52 释放弹簧 杠杆 动铁心 静铁心 线 圈 进气孔出气孔 调节螺钉 瞬时动作的触点 断 电 延 时 时 间 继 电 器 通 电 后 延时动作的触点橡皮膜 活塞 53 释放弹簧 杠杆 静铁心 进气孔出气孔 调节螺钉 断 电 后 开 始 延 时 线 圈 微动开关2 微动开关1 橡皮膜 活塞 54 释放弹簧 杠杆 静铁心 进气孔出气孔 调节螺钉 断 电 后 开 始 延 时 线 圈 微动开关2 微动开关1 橡皮膜 活塞 55 释放弹簧 杠杆 进气孔出气孔 动铁心 静铁心 线 圈 恢复弹簧 调节螺钉 微动开关2 断 电 后 开 始 延 时 延时触点归位橡皮膜 活塞 56 时间继电器的文字符号和图形符号 a) b) c) d) e) f) g) h) i) KT KT KT KT KT KT KT KT a) 一般线圈符号 b) 通电延时线圈 c) 断电延时线圈 d) 延时闭合的动合触点 e) 延时断开的动断触点 f) 延时断开的动合触点 g) 延时闭合的动断触点 h) 瞬时动合触点 i) 瞬时动断触点 （2）时间继电器 2、 继电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 57 时间继电器触头类型 断 电 式 常闭 断电后 延时闭合 常开 断电后 延时断开 通 电 式 瞬 时 动 作 延 时 动 作 常闭触点 常开触点 常开 通电后 延时闭合 常闭 通电后 延时断开 58 n 电源电压（线圈电压和触头电压）。 n 控制回路所需要的延时方式（通电延时还是断电延时）。 n 延时时间范围及延时误差。 n 延时触头和瞬时触头种类、数量及容量。 n 时间继电器的种类（电子式、空气阻尼式）。 n 额定操作频率，即允许的每小时通断的最大次数。 （2）时间继电器：选用 2、 继电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 59 （3）速度继电器 速度继电器是测量转速和转向的元件。它能 反映转动的方向以及是否停转、因此广泛用于 异步电动机的反接制动中。其结构和工作原理 与笼型电动机类似，主要有转子、定子和触点 三部分。 当转子转动时，在绕组内感应出电动势和 电流，此电流和磁场作用产生扭矩使定子柄向 旋转方向转动、拨动簧片使触点闭合或断开。 当转子转速接近零(约100r/min)，扭矩不足 于克服定子柄重力．触点系统恢复原态。 速度继电器的选用主要根据电机的额定转 速。 2、 继电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 60 （3）速度继电器 图2.2.16 速度继电器的型号和意义 2、 继电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 图2.2.15 速度继电器的表示符号 61 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 62 n 作用及分类 热继电器是一种利用电流的热效应来切断电路的保护电器。专 门用来对连续运转的电动机进行过载及断相保护，以防电动机过热 而烧毁。 按相数分为 两相热继电器 三相热继电器 不带断相保护 带断相保护 （1）热继电器 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 63 热继电器电气图形符号及文字符号 FR FR FR 热元件 常开触点 常闭触点 64 （1）热继电器 n 外形结构 手动复位按钮 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 65 发热元件功能：过载保护 结构： I 常闭触头 双金 属片 工作原理： 发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热。因双 金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头 断开。 扣板 （1）热继电器 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 66 热继电器的符号 发热元件 串联在主电路中 串联在控制电路中 常闭触头 FR 图2.2.8 使用热继电器的控制电路 （1）热继电器 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 67 Ø 主要根据电动机的额定电流确定：热继电器整定电流的0.95～1.05倍 或中间值等于电动机额定电流。 Ø 热继电器的整定电流值是指热元件通过的电流超过此值的20%时，热继 电器应在20min内动作。 Ø 通常可以选用两相结构的热继电器，对电网电压严重不平衡或工作环 境恶劣的情况选用三相结构。对于三角形接法的电机，可选用带有差 动断相保护机构的热继电器。 Ø 热继电器不能做短路保护使用。 （1）热继电器选用 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 68 根据输入电流大小而动作的继电器。 使用时，电流继电器的线圈和被保护的设备串联，其线圈匝数少 而线径粗、阻抗小、分压小，不影响电路正常工作。 按用途分为 过电流继电器：当电路发生短路及过流时立即切断电路 欠电流继电器：当电路电流过低时立即切断电路 （2）电流继电器 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 69 ＞ I ＞ I ＞ I ＜ I ＜ I ＜ I 电流继电器电气图形符号及文字符号 欠电流线圈 过电流线圈 常开触点 常闭触点 常开触点 常闭触点 KA KA 70 电流继电器特点： 1、线圈与主电路串联，线圈线径粗，电流大。 2、线圈通电，正常状态下，常开、常闭触点不动作。 3、过电流继电器，当主电路电流过大，其触点动作。 4、欠电流继电器，当主电路电流过小，其触点动作。 （2）电流继电器 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 71 电流继电器JL18系列-3 接主电路 接制电路 72 电流继电器JL15系列-2 73 根据输入电压大小而动作的继电器。 使用时，电压继电器的线圈与负载并联， 其线圈匝数多而线径细。 电压继电器分 过电压继电器 起过电压保护作用 欠电压继电器 起欠电压保护作用 零电压继电器 起零电压保护作用 U＞KV U＜ KV a)过电压继电器线圈 b)欠电压继电器线圈 c)动合触点 d)动断触点 （3）电压继电器 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 74 U ＜U ＜U ＜ U ＞U ＞U ＞ 电压继电器电气图形符号及文字符号 常开触点 常闭触点 常开触点 常闭触点 欠电压线圈 过电压线圈 KV KV 75 定义 熔断器：是利用金属导体为熔体串联于电路中，当过载或短路电 流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路的保护电器。 实践证明：熔断器对于低压电动机的相间短路、单相短路故障和过载 是简单而有效的保护装置。 熔断器结构： 由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管或熔座两部分构成。 熔体 由易熔的金属材料铅、锌、锡等合金制成；熔管由陶瓷、绝缘钢纸制成 。 FU 表示符号 （4）熔断器（FU） 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 76 熔断器RL1系列-3 77 熔断器RT0系列-1 RT0系列有填料封闭管式熔断器适用于交流50Hz，额定电压交流 380V，额定电流至1000A的配电线路中，作过载和短路保护。 额定分断能力：至50kA 78 熔断器RT16(NT)系列-4 79 熔断器RT18(HG30)系列-2 80 熔断器RW3/RW7系列图-2 81 熔断器的主要技术参数： 2）额定电流：熔断器在长期工作中，各部件温升不超过允许温升 所能承受的电流值。一般多指熔断体支持件的额定电流。 3）极限分断能力：指在规定使用条件下，能够可靠分断的最大短 路电流值。 图2.3.7 熔断器的反时限保护特性 1）额定电压：长期工作时和熔断后所能承受的电压。 （4）熔断器（FU） 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 82 熔断器的选用 　 (1) 熔断器额定电压应符合电动机的运行电压。 熔断器的工作电压与其熔管长度及绝缘强度有关。不能把熔断器用在高于其 额定电压的回路中去，也不能把大熔片装到小溶断管中去。 　　(2) 熔断器的额定电流应大于电动机回路长期通过的最大工作电流。 其壳体的载流部分和接触部分不会因通过工作电流而损坏。熔断器的额定电 流不得小于熔件的额定电流。 　　(3) 熔断器的极限断路电流应大于流过的最大短路电流。 用以保证切断故障电流时，不致烧毁熔断器。 （4）熔断器的选择需考虑应使上一级(供电干线)熔断器的熔体额定电流比下 一级(供电支线)大1～2个级差。 （5）熔体额定电流根据所使用的电路具体选择（照明、电机） （4）熔断器（FU） 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 83 （5）断路器 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 84 低压断路器又称自动空气开关或自动空气断路器，简称自动开关。 （5）低压断路器(自动开关) 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 85 86 低压断路器的作用及分类 作用：用于电动机和其他用电设备的电路中，在正常情况下，它可以 分断和接通工作电流；当电路发生过载、短路、失压等故障时，它能 自动切断故障电路，有效地保护串接于它后面的电器设备；还可用于 不频繁地接通、分断负荷的电路，控制电动机的运行和停止。 分类： 按结构分为 框架式（万能式） 塑料外壳式（装置式） （5）低压断路器(自动开关) 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 87 n 结构：触头+灭弧装 置+脱扣机构+操作结 构 n 脱扣：电磁脱扣—电 压、电流（过流和短 路时）、热脱扣 （5）低压断路器(自动开关) 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 88 锁钩 主触点 手动闭合 过流 脱扣器 欠压 脱扣器 衔铁 连杆装置 释放弹簧 过载脱 扣器 低压断路器的工作原理 （5）低压断路器(自动开关) 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 89 一旦发生过载或短路时,过流脱钩器将吸 合而顶开锁钩，将主触头断开，从而起 到短路保护作用。 M 3~ 主触点 弹簧 连杆装置 锁钩 90 一旦发生过载或短路时,过流脱钩器将吸 合而顶开锁钩，将主触头断开，从而起 到短路保护作用。 M 3~ 主触点 弹簧 连杆装置 锁钩 91 M 3~ 主触点 弹簧 连杆装置 一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被 释放而使主触头断开，实现欠压保护作 用。 92 M 3~ 主触点 弹簧 连杆装置 一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被 释放而使主触头断开，实现欠压保护作 用。 93 （5）低压断路器(自动开关) 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 带漏电保护断路器 (1P) (2P) (3P) QF QF (1P) (3P) 94图2.3.17 漏电断路器工作原理 漏电断路器 漏电断路器主要用于当发生人身触电或设备漏电时，能迅速切断电源，保 障人身安全，防止触电事故。有的漏电保护器还兼有过载、短路保护，用于 不频繁启、停电动机。分为电压型和电流型；电流型又包括电磁式和电子式 （5）低压断路器 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 95 低压断路器的选用原则 ①根据电气装置的要求确定断路器的类型 ②根据对线路的保护要求确定断路器的保护形式 ③低压断路器的额定电压和额定电流应大于或等于线路、设备的正常工作电压 和工作电流 ④电磁脱扣器的瞬间脱扣整定电流应大于负载电路正常工作时的峰值电流。对 于电动机来说，DZ型断路器电磁脱扣器的瞬间脱扣整定电流值IZ可按IZ≥K Ist计算，其中K为安全系数，可取1.7；Ist 为电动机的启动电流。 ⑤低压断路器的极限通断能力大于或等于电路最大短路电流 ⑥欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压 ⑦过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流 ⑧热脱扣器的整定电流应与所控制的电动机的额定电流或负载额定电流一致。 （a）微型断路器（b）塑壳断路器（c）漏电断路器（d）空气断路器 图2.3.19 常见断路器外形（5）低压断路器( 3、 保护电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 96 4、开关及主令电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 97 开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关） v 作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。 v 结构图和符号 ： QS 4、开关及主令电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 (1)刀开关 98 带熔断器式刀开关——用作电源开关、隔离开关和 应急开关，并作电路保护用。 4、开关及主令电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 (1)刀开关 99 100 封闭式负荷开关（铁壳开关） v 作用：手动通断电路及短路保护。 v 有坚固的封闭外壳，可保护操作人员 免受电弧灼伤。 4、开关及主令电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 (1)刀开关 101 刀开关分为单刀、双刀、三 刀三种，掷向可分为单掷、 双掷两种。 Q Q Q Q 刀开关的缺点是：不宜带负载切断电源， 电源电压消失后，不能自动复原。 双掷刀开关 单掷刀开关动触点 （刀片） 静触点 （刀座） 4、开关及主令电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 (1)刀开关 102 M 3~ FU 刀开关主要根据电源种类、电压等级、负载电流、 极数等进行选择。 电动机容量不得超过75KW， 刀开关的额定电流应大于电动机额 定电流的3倍。 Q 3~ 4、开关及主令电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 (1)刀开关 103 1－手柄，2－转轴，3－弹簧，4－凸轮，5－绝缘垫板， 6－动触头，7－静触头，8－接线端子，9－绝缘杆 图2.3.4 组合开关结构与图形符号 组合开关因其可实现多组触头组合，故有组合开关之 称，实际是一种转换开关。 如图所示，组合开关有多对动、静触片，分 别装在由绝缘材料隔开的盒子内，其静触片固定 在绝缘垫板上，动触片套装在有手柄的绝缘转动 轴上，转动手柄就可以改变触片的通断位置，以 达到接通或断开电路的目的。 类型：组合开关有单极、双极和多极之分。 结构：它由动触片、静触片、转轴、手柄、凸轮、绝 缘杆等部件组成。 4、开关及主令电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 (2)组合开关 104 功能和选用：常用在控制电路中，作为电源 的引入开关或是自我控制小容量电动机 （7.5 kW以下）的直接起动、反转、调速和 停止的控制开关等。 适用于交流50 Hz、电压380 V以下和 直流电压220 V以下的电路 ； 用于控制电机时，其额定电流一般取电 机额定电流的1.5~2.5倍。 组合开关 4、开关及主令电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 (2)组合开关 105 106 万能转换开关万能转换开关（也称凸轮 控制器）的结构与组合开关相类似，但 比组合开关有更多的操作位置和触点， 是一种能够连接多个电路的手动控制电 器。 例如: LW6系列万能转换开关有2～12 个操作位置，当开关转换到不同位置时， 通过凸轮作用，就可使触点按所需要的 规律接通或断开。这种转换开关装入的 触点数最多可达60对。由于它的档位多、 触点多，可控制多个电路，能适应复杂 线路的要求，常用于需要控制多回路的 场合 （a）万能转换开关结构 （b）万能转换开关图形符号 图2.3.5 万能转换开关结构与图形符号 4、开关及主令电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 (3)万能开关 107 按钮的外形图和结构 常用于接通和断开控制电路。 (b) 结构(a) 外形图 常闭触点 4、开关及主令电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 （4）按钮开关 108 （4） 按钮开关 常开(动合)按钮 电路符号 SB 常闭(动断)按钮 电路符号 SB 复合按钮 电路符号 SB 通常用来短时间接通或断开控制电 路的手动电器。 109 SB 动合（常开）触头 动断（常闭）触头 复合触头 按钮的选择： 应根据使用场合、用途、控制电路所需触点数 目及按钮颜色等要求选用。 按钮图形符号和文字符号 4、开关及主令电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 （4）按钮开关 110 一般用： 红色表示停止和急停； 绿色表示起动； 黑色表示点动； 蓝色表示复位； 另外还有黄、白等颜色，供 不同场合使用。 4、开关及主令电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 （4）按钮开关 111 n 作用：将机械信号转换为电信号，用于控制生产机械的运动 方向、速度、行程大小或位置等。 n 结构：行程开关是由操作机构、触点系统和外壳等部分成。 n 分类： 按结构分为 通用式 微动式 机械触觉式 高精度式 行程开关又称位置开关，其工作原理和按钮相同，只是其 触点的动作不是靠手动操作，而是利用生产机械某些运动部件上 的挡铁碰撞其滚轮，从而使触头动作来实现接通或分断电路。 4、开关及主令电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 （5）行程开关 112 1－滚轮，2－杠杆，3－转轴，4－复位弹簧，5－撞块，6－微动开关，7－凸轮，8－调节螺钉 图2.3.10通用行程开关的结构 4、开关及主令电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 （5）行程开关 113 SQ 常开触头 SQ 常闭触头 SQ 复合触头 符号 行程开关是利用运动部件的撞击来闭合和 切断控制电路的。 常开触头 常闭触头 运动部件 结构示意图 闭合 断开 114 行程开关结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。 115 行程开关的选择 在选择行程开关时，应根据被控制电路的特点、要求、生 产现场条件和触点数量等因素进行考虑。 常用的行程开关有LX19、LX31、LX32、JLXK1等系列产品。 4、开关及主令电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 （5）行程开关 116 接近开关 接近开关又称无触点行程开关，它是一种非 接触型的检测装置。 作用：可以代替行程开关完成传动装置的位移控制和限位保护， 还广泛用于检测零件尺寸、测速和快速自动计数以及加工程序的自 动衔接等。 特点：工作可靠、寿命长、功耗低、重复定位精度高、灵敏度高、 频率响应快以及适应恶劣的工作环境等。 分类： 按工作原理分为 电感式（高频振荡型） 电容型 永久磁铁型 霍尔效应型 光电式 超声波位置传感器 4、开关及主令电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 （6）接近开关 117 接近开关的选用：根据被测对象、应用场所和环境要求等确 定触点形式、数量、电源类型、电压等级等参数，进行选用。 图2.3.14 常用接近开关的外形和图形符号 4、开关及主令电器 二、常用低压电器 第一章 绪论与低压电器 （6）接近开关 118 点动控制：按下按钮时，电动机就得电运转；松开按钮时，电动 机就断电停止运转。 1、点动控制线路 三、典型控制回路 第一章 绪论与低压电器 右图中左侧部分为主 电路，三相电源静开关QF 熔断器FU和接触器KM的三 对主触点，街道电动机M上。 主电路中流过的电流是电 动机的工作电流，电流值 较大。 右侧部分为控制电路， 按钮SB和接触器线圈KM串 联而成，控制电流较小。 119 连续运转控制：时相对点动控制而言的，当按下启动按钮启动电 动机后，若松开按钮，电动机仍然能够得电连续运转。 2、连续运转控制线路 三、典型控制回路 第一章 绪论与低压电器 利用接触器 本身的常开触点来 保证连续运转控制 线路。 120 2、连续运转控制线路 三、典型控制回路 第一章 绪论与低压电器 121 3、利用万能转换开关实现正反转控制 三、典型控制回路 第一章 绪论与低压电器 122 4、分析电路中的错误 三、典型控制回路 第一章 绪论与低压电器 123