模块一常用低压电器.ppt

10/29/2023,模块一 常用低压电器,第一节 常用低压电器基本知识,第二节 电磁式接触器,第三节 电磁式继电器,第四节 时间继电器,第五节 热继电器,第六节 速度继电器,第七节 熔断器,第八节 低压断路器,第九节 主令电器,10/29/2023,是指工作在直流1500V、交流1200V（1140V）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、调节等作用的基本器件。,采用电磁原理构成的低压电器，称为电磁式低压电器；,利用集成电路或电子元件构成的低压电器，称为电子式低压电器；,利用现代控制原理构成的低压电器，称为自动化电器、智能化电器或可通信电器等。,低压电器：,10/29/2023,一、低压电器的分类,（一）按用途分类,1）低压控制电器2）低压配电电器3）执行电器4）通信用低压电器5）终端电器,第一节 常用低压电器基本知识,（二）按应用场合分类,1）一般用途低压电器2）矿用低压电器3）化工用低压电器4）船用低压电器5）牵引低压电器6）航空低压电器,10/29/2023,（三）按操作方式分类,1）手动电器 2）自动电器,（四）按使用系统分类,1）自动控制电力拖动系统用电器2）电力系统用电器3）自动化通信系统用电器,（五）按电器执行功能分类,1）有触头（点）电器2）无触头电器3）混合电器,10/29/2023,（六）按电力拖动自动控制系统用电器分类,1）接触器 2）继电器3）主令电器 4）执行电器5）熔断器 6）低压断路器7）隔离开关 8）成套电器,二、电磁式低压电器基本结构,（一）电磁机构,1、电磁机构的结构型式,10/29/2023,电磁机构：由吸引线圈、铁心、衔铁组成。,图5-1 电磁机构1-衔铁 2-铁心 3-线圈,2、电磁机构的工作原理,（1）反力特性,电磁机构使衔铁释放的力与气隙的关系曲线称为反力特性,10/29/2023,（2）直流电磁机构的吸力特性,图5-2 直流电磁机构的吸力特性,吸力特性：电磁机构使衔铁吸合的力与衔铁气隙的关系曲线。,10/29/2023,直流电磁机构的特点：,1）直流电磁机构衔铁吸合前后吸引线圈励磁电流不变，故直流电磁机构适用于动作频繁的场合，且由于衔铁吸合后电磁吸力大，工作可靠。,（3）交流电磁机构的吸力特性,2）直流电磁机构吸引线圈断电时，由于电磁感应，将在吸引线圈中产生其值为其额定电压十多倍的感应电动势，故应加线圈过电压保护。,图5-2 交流电磁机构的吸力特性,10/29/2023,交流电磁机构特点,1）F(t)曲线是一条脉动曲线，在工频下1s内有100次过零点，故引起衔铁振动，应加以克服。2）交流电磁机构电磁吸力平均值基本不变，即平均吸力与气隙大小无关。3）交流电磁机构未吸合前其线圈励磁电流比吸合后励磁电流大很多，故交流电磁机构不宜频率工作。,图5-3 交流电磁机构电磁吸力随时间变化情况,10/29/2023,（5）吸力特性与反力特性的配合,图5-4 吸力特性与反力特性的配合 1-直流吸力特性 2-交流吸力特性 3-反力特性,（4）剩磁的吸力特性,10/29/2023,图5-5 交流电磁机构短路环,（6）单相交流电磁机构中短路环的作用,10/29/2023,图5-6 电磁机构的输入输出特性,3、电磁机构的输入输出特性,xo 电磁机构动作值,xr 电磁机构返回值,yo 衔铁释放状态,y1 衔铁吸合状态,10/29/2023,图5-7 触头的接触形式a-点接触 b-线接触 c-面接触,（二）触头系统,1、触头的接触形式,10/29/2023,图5-8 触头的结构形式a-点接触桥式触头 b-面接触桥式触头 c-线接触指形触头,2、触头的结构形式,3、减少接触电阻的方法,10/29/2023,（三）电弧的产生和灭弧方法,1、电弧的产生,2、电弧产生的原因,1）强电场发射 2）撞击电离3）热电子发射 4）高温游离,3、灭弧的基本方法,1）快速拉长电弧，以降低电场强度；2）用电磁力使电弧在冷却介质中运动，降低弧柱周围的温度；3）将电弧挤入绝缘壁组成的窄缝中以冷却电弧；4）将电弧分成许多串联的短弧，增加维持电弧所需的临极电压降。,10/29/2023,4、常用的灭弧装置,1）桥式结构双断口触头灭弧,图5-9 双断口电动力吹弧1-静触头 2-动触头 3-电弧,10/29/2023,2）磁吹灭弧装置,图5-10 磁吹灭弧原理1-磁吹线圈 2-铁心 3-导磁夹板 4-引弧角 5-灭弧罩 6-磁吹线圈磁场 7-电弧电流磁场 8-动触头,10/29/2023,3）栅片灭弧装置,图5-11 栅片灭弧示意图1-灭弧栅片 2-触头 3-电弧,10/29/2023,4）灭弧罩窄缝灭弧装置,图5-12 灭弧罩窄缝灭弧1-纵缝 2-介质 3-磁性夹板 4-电弧,10/29/2023,接触器是一种用于中远距离频繁地接通与断开交直流主电路及大容量控制电路的一种自动开关电器。,第二节 电磁式接触器,10/29/2023,按操作方式分有：,电磁接触器、气动接触器和电磁气动接触器；,按灭弧介质分有：,空气电磁式接触器、油浸式接触器和真空接触器等；,按主触头控制的电流性质分有：,交流接触器、直流接触器；,按电磁机构的励磁方式分有：,直流励磁操作与交流励磁操作两种。,10/29/2023,一、接触器的结构及工作原理,图5-13 交流接触器结构和工作原理a)结构 b)工作原理,（一）接触器的结构,（二）工作原理,10/29/2023,图5-14 接触器的符号,接触器的图形符号与文字符号,10/29/2023,二、接触器的主要技术参数,接触器的主要技术参数有极数和电流种类，额定工作电压、额定工作电流（或额定控制功率），约定发热电流，额定通断能力，线圈额定电压，允许操作频率，机械寿命和电寿命，接触器线圈的起动功率和吸持功率，使用类别等。,表5-1 接触器常见使用类别和典型用途,10/29/2023,三、常用典型交流接触器,（一）空气电磁式交流接触器,典型产品有：CJ20、CJ21、CJ26、CJ35、CJ40、NC、B、LC1-D、3TB、STF系列交流接触器等。,CJ20系列型号含义：,10/29/2023,B系列型号含义：,10/29/2023,（二）切换电容器接触器,（三）真空交流接触器,专用于低压无功补偿设备中投入或切除并联电容器组，以调整用电系统的功率因素。,常用产品有：CJ16、CJ19、CJ41、CJX2A、LC1-D、6C系列等。,以真空为灭弧介质，其主触头密封在真空开关管内。适用于条件恶劣的危险环境中。,常用的真空交流接触器有：CKJ和EVS系列等。,10/29/2023,（四）直流接触器,应用于直流电力线路中，供远距离接通与分断电路及直流电动机的频繁起动、停止、反转或反接制动控制，以及CD系列电磁操作机构合闸线圈或频繁接通和断开电磁铁、电磁阀、离合器和电磁线圈等。,常用直流接触器有：CJ18、CZ21、CZ22和CZ0系列等。,10/29/2023,CZ18系列接触器型号含义：,10/29/2023,四、接触器的选用,1接触器极数和电流种类的确定,2根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器。,3根据负载功率和操作情况来确定接触器主触头的电流等级。,6接触器触头数和种类应满足主电路和控制电路的要求。,4根据接触器主触头接通与分断主电路电压等级来决定接触器的额定电压。,5接触器吸引线圈的额定电压应由所接控制电路电压确定。,10/29/2023,第三节 电磁式继电器,继电器是一种利用各种物理量的变化，将电量或非电量信号转化为电磁力或使输出状态发生阶跃变化，从而通过其触头或突变量促使在同一电路或另一电路中的其它器件或装置动作的一种控制元件。它用于各种控制电路中进行信号传递、放大、转换、联锁等，控制主电路和辅助电路中的器件或设备按预定的动作程序进行工作，实现自动控制和保护的目的。,常用的继电器按动作原理分有电磁式、磁电式、感应式、电动式、光电式、压电式、热继电器与时间继电器等。按激励量不同分为交流、直流、电压、电流、中间、时间、速度、温度、压力、脉冲继电器等。,10/29/2023,一、电磁式继电器的基本结构及分类,（一）电磁式继电器的结构,1电磁机构,2触头系统,3调节装置,图5-15 电磁式继电器的典型结构1-底座 2-铁心 3-释放弹簧 4-调节螺母 5-调节螺母6-衔铁 7-非磁性垫片 8-极靴 9-触头系统 10-线圈,10/29/2023,（二）电磁式继电器的分类,按用途不同分有：控制继电器、保护继电器、通讯继电器和安全继电器等,电磁式继电器按输入信号不同分有：电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器和中间继电器,按线圈电流种类不同分有：交流继电器和直流继电器,10/29/2023,二、电磁式继电器的特性及主要参数,（一）电磁式继电器的特性,xo 继电器的动作值,xr 继电器的返回值,yo 衔铁释放状态,y1 衔铁吸合状态,图5-9 电磁式继电器的特性,10/29/2023,（二）继电器的主要参数,1额定参数,2动作参数,5动作时间,3整定值,返回参数,6灵敏度,10/29/2023,电压继电器是反映电压变化的控制电器。线圈与负载并联，以反映负载电压，其线圈匝数多而导线细。,分：过电压、欠电压、零电压继电器。,三、电磁式电压继电器与电流继电器,（一）电磁式电压继电器,1过电压继电器 在电路中用于过电压保护,2欠电压继电器 在电路中用于欠电压保护,10/29/2023,电压继电器的符号,图5-16 电压继电器的符号,10/29/2023,（二）电磁式电流继电器,1过电流继电器 通常，交流过电流继电器的吸合电流I0=（1.13.5）IN，直流过电流继电器的吸合电流I0=（0.753）IN。由于过电流继电器在出现过电流时衔铁吸合动作，其触头来切断电路，故过电流继电器无释放电流值。,10/29/2023,直流欠电流继电器的吸合电流与释放电流调节范围 I0=（0.30.65）IN 和 Ir=（0.10.2）IN。,2欠电流继电器 正常工作时，继电器线圈流过负载额定电流，衔铁吸合动作；当负载电流降低至继电器释放电流时，衔铁释放，带动触头动作。欠电流继电器在电路中起欠电流保护作用。,图5-17 电流继电器的符号,10/29/2023,（三）电磁式中间继电器,中间继电器实质上是一种电压继电器，但它的触点数量较多，容量较大，起到中间放大（触点数量和容量）作用。,图5-18 JZ7系列中间继电器结构及符号,10/29/2023,（四）常用典型电磁式继电器,直流电磁式通用继电器常用的有JT3、JT9、JT10、JT18等系列,电磁式中间继电器常用的有JZ7、JZ11、JZ14、JZ15、JDZ2等系列,3电磁式交、直流电流继电器常用的有JL3、JL14、JL15等系列,10/29/2023,4继电器返回系数的调节,（五）电磁式继电器的选用,1使用类别的选用,2额定工作电流与额定工作电压的选用,3工作制的选用,10/29/2023,继电器输入信号输入后，经一定的延时，才有输出信号的继电器称为时间继电器。对于电磁式时间继电器，当电磁线圈通电或断电后，经一段时间，延时触都头状态才发生变化，即延时触头才动作。,分类：直流电磁式、空气式、电动机式、电子式等几大类。,延时方式：通电延时型和断电延时型两种。,第四节 时间继电器,10/29/2023,图5-19 直流电磁式时间继电器,一、直流电磁式时间继电器,10/29/2023,空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼的原理制成的,有：通电延时型、断电延时型组成：电磁系统、延时机构、工作触点,二、空气阻尼式时间继电器,（一）空气阻尼式时间继电器结构与工作原理,10/29/2023,图5-21 JS7-A系列空气阻尼式时间继电器结构原理图a-通电延时型 b-断电延时型1-线圈 2-铁心 3-衔铁 4-反力弹簧 5-推板 6-活塞杆 7-塔形弹簧 8-弱弹簧9-橡皮膜 10-空气室壁 11-调节螺钉 12-进气孔 13-活塞 14、16-微动开关 15-杠杆,10/29/2023,时间继电器的符号,10/29/2023,（二）空气阻尼式时间继电器典型产品,空气阻尼式时间继电器典型产品有：JS7-A、JS23、JSK等。,JS23系列型号含义：,JS 23/安装方式：1螺钉安装式；2卡轨安装式 延时时间：10.230S；210180S 输出触头形式及组合，见表59 设计序号 时间继电器,10/29/2023,三、晶体管时间继电器,（一）晶体管时间继电器的分类,1）按构成原理：阻容式和数字式2）按延时方式：通电延时型、断电延时型和带瞬动触头的通电延时等。,10/29/2023,（二）晶体管时间继电器工作原理,1、JS20系列晶体管时间继电器结构,2、JS20系列晶体管时间继电器的工作原理,10/29/2023,（三）常用晶体管时间继电器简介,1、JS20系列晶体管时间继电器,2、JSS系列数字式晶体管时间继电器,10/29/2023,（一）电动机式时间继电器结构与工作原理,电动机式时间继电器是利用微型同步电动机拖动减速齿轮，经传动机构获得延时动作的时间继电器。,组成：同步电动机、离合电磁铁、减速机构、差动轮系、触头系统、延时整定装置等。,四、电动机式时间继电器,10/29/2023,（二）电动机式时间继电器典型产品,电动机式时间继电器典型产品有：JS11、JS17、7PR等系列,JS11系列型号含义：,10/29/2023,五、时间继电器的选用,1）根据控制电路的控制要求选择通电延时型还是断电延时型；2）根据对延时精度要求不同选择时间继电器类型；3）应注意电源参数变化的影响；4）应注意环境温度变化的影响；5）操作频率过高会影响电气寿命，还可能导致延时误动作，应注意操作频率的影响；6）考虑延时触头种类、数量和瞬动触头种类、数量是否满足控制要求。,10/29/2023,第五节 热继电器,热继电器是电流通过发热元件加热使双金属片弯曲，推动执行机构动作的电器。主要用来保护电动机或其它负载免于过载以及作为三相电动机的断相保护,10/29/2023,一、电气控制对热继电器性能的要求,图5-25 热继电器保护特性与电动机过载特性的配合1-电动机的过载特性 2-热继电器的保护特性,应具有合理可靠的保护特性,具有一定的温度补偿,具有手动复位与自动复位功能,热继电器动作电流可以方便地调节,10/29/2023,二、双金属片热继电器的结构及工作原理,图5-26 双金属片式热继电器结构原理图1-主双金属片 2-电阻丝 3-导板 4-补偿双金属片 5-螺钉 6-推杆7-静触头 8-动触头 9-复位按钮 10-调节凸轮 11-弹簧,10/29/2023,三、具有断相保护的热继电器,图5-28 电动机三角形联结时U相断线时的电流分析,图5-29 差动式断相保护机构及工作原理通电前 b)三相正常电流 c)三相均匀过载 d)W相断路1-上导板 2-下导板 3-杠杆 4-顶头 5-补偿双金属片 6-主双金属片,图5-27 热继电器的符号,10/29/2023,四、热继电器典型产品及主要技术参数,常用的热继电器有：JR20、JRS1、JR36、JR21、3UA5、3UA6、LR1-D、T系列等,JR20系列热继电器技术数据,10/29/2023,JR20系列热继电器技术数据(续),10/29/2023,JR20系列型号含义:,10/29/2023,五、热继电器的选用,1）热继电器有三种安装方式，应按实际安装情况选择其安装型式。2）原则上热继电器的额定电流应按电动机的额定电流选择。3）在不频繁起动的场合，要保证热继电器在电动机起动过程中不产生误动作。4）一般情况下，可选用两相结构的热继电器，对于电网电压均衡较差、无人看管电动机或与大容量电动机共用一组熔断器时，应选用三机结构的热继电器。对于三角形接法电动机，应选用带断相保护装置的热继电器。5）双金属片式热继电器一般用于轻载、不频繁起动电动机的过载保护。对于重载、频繁起动的电动机，则由过电流继电器作过载和短路保护。6）当电动机工作于重复短时工作制时，要注意确定热继电器的允许操作频率。,10/29/2023,速度继电器是将电动机的转速信号经电磁感应原理来控制触头动作的电器。,第六节 速度继电器,图5-30 JY1型速度继电器的外形、结构和符号,10/29/2023,第七节 熔断器,熔断器是一种当电流超过规定值一定时间后,以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器.广泛应用于低压配电系统及用电设备中作短路和过电流保护.,一、熔断器结构及工作原理,10/29/2023,二、熔断器的保护特性,图 5-31 熔断器的保护特性,10/29/2023,（一）熔断器的主要技术参数,二、熔断器的主要技术参数及典型产品,10/29/2023,按结构分有：半封闭瓷插式、螺旋式、无填料封闭管式和有填料封闭管式熔断器。,瓷插式熔断器,螺旋式熔断器,有填料封闭管式熔断器,（二）熔断器典型产品,10/29/2023,按用途分：工业用熔断器、半导体保护用熔断器、快速熔断器和特殊熔断器。,典型产品有：RL6、RL7、RL96、RLS2系列螺旋式熔断器，RL1B系列带断相保护螺旋式熔断器，RT18、RT18-X系列熔断器以及RT14系列有填料密封管式熔断器。还有国外引进技术生产的NT系列有填料密闭式刀型触头熔断器与NGT系列半导体器件保护用熔断器等。,RL系列型号含义：,10/29/2023,图 5-32 螺旋式熔断器结构示意图1-瓷帽 2-金属螺管 3-指示器 4-熔管 5-瓷套 6-下接线端 7-上接线端 8-瓷座,RL6、RL7螺旋式 熔 断器结构示意图：,10/29/2023,四、熔断器的选用,（一）熔断器的选择原则,1）根据使用条件确定熔断器的类型；2）首先选定熔体的规格，然后再根据熔体去选择熔断器的规格；3）熔断器的保护特性应与被保护对象的过载特性有良好的配合；4）在配电系统中，各级熔断器应相互匹配，一般上一级熔体的额定电流要比下一级熔体的额定电流大2至3倍；5）对于保护电动机的熔断器，应注意电动机起动电流的影响。熔断器一般只作为电动机的短路保护，过载保护应采用热继电器。6）熔断器的额定电流应不小于熔体的额定电流；额定分断能力应大于电路中可能出现的最大短路电流。,10/29/2023,（二）一般熔断器的选择,1）熔断器类型的选择2）熔断器额定电压的选择3）熔体、熔断器额定电流的选择4）熔断器额定电流的校验,10/29/2023,低压断路器又称自动开关或空气开关。它相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。,第八节 低压断路器,10/29/2023,一、低压断路器的结构和工作原理,图 5-33 DZ5-20型低压断路器的外形和结构,1主触头及灭弧装置2脱扣器1）分励脱扣器2）欠电压、失电压脱扣器3）过电流脱扣器4）热脱扣器3自由脱扣机构和操作机构,低压断路器外形与结构,10/29/2023,图 5-34 低压断路器工作原理与符号,低压断路器工作原理,10/29/2023,二、低压断路器的主要技术数据和保护特性,1低压断路器的主要技术数据,1）额定电压2）断路器额定电流 3）断路器壳架等级额定电流4）断路器的通断能力 5）保护特性 6）动作时间,2保护特性,图 5-35 低压断路器的保护特性 1-被保护对象的发热特性 2-低压断路器保护特性,10/29/2023,三、塑壳式低压断路器典型产品,塑壳式低压断路器根据用途分为配电用熔断器、电动机保护用和其它负载用断路器，用作配电线路、电动机、照明电路及电热器等设备的电源开展开关及保护。,常用的有：DZ15、DZ20、3VE、S060等系列。后二种是引进国外技术生产的产品。,10/29/2023,四、塑壳式低压断路器的选用,塑壳式低压断路器常用来作配电电路和电动机的过载与短路保护。,选择原则是：,1）断路器额定电压等于或大于线路额定电压。,2）断路器额定电流等于或大于线路或设备额定电流。,3）断路器通断能力等于或大于线路中可能出现的最大 短路电流。,4）欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压。,10/29/2023,8）6倍长延时电流整定值的可返回时间等于或大于电动机实际起动时间。,5）分励脱扣器额定电压等于控制电源电压。,6）长延时电流整定值等于电动机额定电流。,7）瞬时整定电流：对保护笼型感应电动机的断路器，瞬时整定电流为815倍电动机额定电流；对于保护绕线型感应电动机的断路器，瞬时整定电流为36倍电动机额定电流。,10/29/2023,主令电器主要用来接通或断开控制电路，以发布命令或信号，改变控制系统工作状况的电器。常用的主令电器有控制按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器等。,第九节 主令电器,主令电器的开关特性,10/29/2023,图 5-37 控制按钮结构与符号1-按钮 2-复位弹簧 3-常闭静触头 4-动触头 5-常开静触头,一、控制按钮,10/29/2023,控制按钮选用原则,1）根据使用场合，选择控制按钮的种类、如开启式、防水式、防腐式等；2）根据用途，选择控制按钮的结构型式，如钥匙式、紧急式、带灯式等；3）根据控制回路的需求，确定按钮数，如单钮、双钮、三钮、多钮等；4）根据工作状态指示和工作情况的要求，选择按钮及指示灯的颜色。,10/29/2023,行程开关又称限位开关，能将机械位移转变为电信号，以控制机械运动。种类按运动形式分为直动式、转动式；按结构分为直动式、滚动式、微动式。,1、直动式行程开关,二、行程开关,图 5-38 直动式行程开关结构与符号,10/29/2023,2、滚轮式行程开关,图 5-39 滚轮式行程开关结构,3、微动式行程开关,图 5-40 微动式行程开关结构,10/29/2023,行程开关的选用原则,1）根据应用场合及控制对象选择种类；2）根据安装使用环境选择防护型式；3）根据控制回路的电压和电流选择行程开关系列；4）根据运动机械与行程开关的传力和位移关系选择行程开关的头部型式。,10/29/2023,接近开关是一种非接触式的检测装置，能检测金属物或非金属物（仅对光电式接近开关）存在与否，只要当运动的物体接近它一定距离时就能发出接近信号，以控制运动物体的位置。接近开关不等于行程开关，它具有计数作用。接近开关按工作原理分有电磁感应式、光电式两种。电磁感应式又有高频振荡型、电容型、电磁感应型、永磁型、磁敏元件型。,三、接近开关,10/29/2023,图5-42 晶体管停振型接近开关电路图,图5-41 晶体管停振型接近开关结构框图,10/29/2023,接近开关的选用原则,1）接近开关仅用于工作频率高、可靠性及精度要求均较高的场合；2）按应答距离要求选择型号、规格；3）按输出要求的触头型式（有触头、无触头）及触头数量，选择合适的输出型式。,10/29/2023,万能转换开关是具有更多操作位置和触点、能够换接多个电路的一种手动控制电器。由于它能控制多个回路，适应复杂线路的要求，故有“万能”转换开关之称。,万能转换开关主要用作电气控制电路的换接。,LW6系列万能转换开关结构示意图,四、万能转换开关,10/29/2023,图5-43 万能转换开关结构与符号,10/29/2023,万能转换开关的选用原则,1）按额定电压和工作电流选用相应的万能转换开关系列。2）按操作需要选定手柄型式和定位特征。3）按控制要求参照转换开关产品样本，确定触头数量和接线图编号。4）选择面板型式及标志。,10/29/2023,主令控制器是一种用于频繁切换复杂的多路控制电路和主令电器。,图5-44 主令控制器的外形、结构与符号,五、主令控制器,10/29/2023,主令控制器的选用原则,1）使用环境：室内选用防护式、室外选用防水式。2）主要根据所需操作位置数、控制电路数、触头闭合顺序以及额定电压、额定电流来选择。3）控制电路数的选择：全系列主令控制器的电路数有2、5、6、8、16、24等规格，一般选择时应留有裕量，以作备用。4）在起重机控制中，主令控制器应根据磁力控制盘型号来选择。,10/29/2023,第五章结束谢谢使用！,