电气控制技术第5讲.ppt
济南大学控制科学与工程学院,电气控制技术,第5讲济南大学控制科学与工程学院2011-03-23,济南大学控制科学与工程学院,回顾：,继电器概述一、电磁式继电器二、磁电式继电器三、舌（干）簧继电器四、时间继电器五、速度继电器六、热继电器,济南大学控制科学与工程学院,主要内容：,1.2.3 熔断器1.2.4 主令电器 按钮、万能转换开关、主令控制器、行程开关1.2.5 自动空气断路器,济南大学控制科学与工程学院,熔断器,熔断器是一种利用熔化作用而切断电路的保护电器。在使用时，熔断器中的熔体(也称为保险丝)串联在被保护的电路中，当该电路发生过载或短路故障时，如果通过熔体的电流达到或超过了某一值，则在熔体上产生的热量便会使其温度升高到熔体的熔点，导致熔体自行熔断，达到保护的目的。,济南大学控制科学与工程学院,熔断器的结构与工作原理,熔断器主要由熔体和安装熔体的熔（断）管或熔座两部分组成。熔体是熔断器的核心，通常用熔点铰低的材料如铅、锌、锡及铅锡台金做成丝状、片状或笼状。熔管是熔体的保护外壳，由陶瓷、绝缘钢纸或玻璃纤维制成，在熔体熔断时兼起灭狐作用。当通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间后，电流在熔体上产生的热量使熔体某处熔化而分断电路，从而保护了电路和设备。,济南大学控制科学与工程学院,按热惯性（发热时间常数）分：无热惯性、大热惯性、小热惯性（热惯性越小，熔化越快）按熔体形状分：丝状、片状、笼状按支架结构分：螺旋式、管式（填料和无填料）,熔断器的分类,在电气控制系统中经常选用螺旋式熔断器，它有明显的分断指示不用任何工具就可取下或更换熔体等优点。,（石英砂）,济南大学控制科学与工程学院,熔断器外形结构,济南大学控制科学与工程学院,熔断器外形结构,济南大学控制科学与工程学院,熔断器熔体熔断的电流值与熔断时间的关系称为熔断器的保护特性曲线，也称为熔断器的安-秒特性，如图1-21所示。由特性曲线可以看出，流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。熔体的额定电流If N是熔体长期工作而不致熔断的电流。,图1-21 熔断器的安-秒特性,熔断器熔体中的电流为熔体的额定电流时，熔体长期不熔断；当电路发生严重过载时，熔体在较短时间内熔断；当电路发生短路时，熔体能在瞬间熔断。熔体的这个特性称为反时限保护特性，即电流为额定值时长期不熔断，过载电流或短路电流越大，熔断时间越短。电流与熔断时间的关系曲线称为安秒特性。因此：由于熔断器对过载反应不灵敏，不宜用于过载保护，主要用于短路保护。,熔断器的特性-安秒特性,济南大学控制科学与工程学院,熔断器的图形、文字符号,济南大学控制科学与工程学院,常用熔断器的技术数据额定电压 指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压，其值一般等于或大于电气设备的额定电压。额定电流 指熔断器长期工作时，设备部件温升不超过规定值时所能承受的电流。厂家为了减少熔断管额定电流的规格，熔断管的额定电流等级比较少，而熔体的额定电流等级比较多，也即在一个额定电流等级的熔管内可以分几个额定电流等级的熔体，但熔体的额定电流最大不能超过熔断管的额定电流。极限分断能力 是指熔断器在规定的额定电压和功率因素（或时间常数）的条件下，能分断的最大电流值，在电路中出现的最大电流值一般指短路电流值。所以极限分断能力也反映了熔断器分断短路电流的能力。,济南大学控制科学与工程学院,济南大学控制科学与工程学院,熔断器的选择,熔断器的选择主要包括熔断器类型、额定电压、熔断 器额定电流和熔体额定电流的确定。熔断器的类型主要由电控系统整体设计确定；熔断器的额定电压应大于或等于实际电路的工作电压 熔断器额定电流应大于等于所装熔体的额定电流。,济南大学控制科学与工程学院,确定熔体电流是选择熔断器的主要任务，具体来说有下列几条原则：对于照明线路或电阻炉等电阻性负载，熔体的额定电流应大于或等于电路的工作电流，即 If NI 式中If N为熔体的额定电流，I为电路的工作电流。保护一台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电流按下式计算:IfN（1.52.5）IN 式中，IN为电动机的额定电流。,济南大学控制科学与工程学院,保护多台异步电动机时，若各台电动机不同时起动，则应按下式计算：IfN（1.52.5）INmax+IN 式中，INmax为容量最大的一台电动机的额定电流，IN为其余电动机额定电流的总和。为防止发生越级熔断，上、下级（即供电干、支线）熔断器间应有良好 的协调配合，为此，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12个时间级差。,济南大学控制科学与工程学院,前后熔断器的选择性配合，宜按它们的保护特性曲线（安秒特性曲线）来校验。为了满足选择性，必须满足的条件是,济南大学控制科学与工程学院,1.2.4 主令电器,主令电器是用来发布命令、改变控制系统工作状态的电器，它可以直接作用于控制电路，也可以通过电磁式电器的转换对主电路实现控制。常用的主令电器有按钮、万能转换开关、主令控制器、行程开关、接近开关等。,济南大学控制科学与工程学院,1.2.4.1 按钮,按钮是一种短时间接通或关断小电流电路的手动控制电器。通常用于对电路工作或停止发出指令信号，从而接通或关断相关电路或接触器、继电器等，达到对主电路进行控制的目的。按钮的形式、规格和品种很多。按驱动形式分：推压式、推拉式、旋转式、杠杆式、带锁式等 按用途分：起动按钮（动合）、停止按钮（动断）、复合按钮（动 合、动断组合）按结构形式分：开启式、防水式、防腐式等,济南大学控制科学与工程学院,按钮的型号及结构示意图,结构形式：K-开启式，H-保护式，S-防水式，F-防腐式，J-紧急式，Y-钥匙式，X-旋转式，D-带指示灯式，DJ-紧急式带指示灯,济南大学控制科学与工程学院,按钮的图像和文字符号,(a)常开按钮(b)常闭按钮(c)复合按钮按钮的图形、文字符号,济南大学控制科学与工程学院,按钮的选择,按钮的选择原则见教材P17,济南大学控制科学与工程学院,1.2.4.2 万能转换开关,万能转换开关是一种具有多个操作位置和触点、能进行多个电路的换接的手动控制电器。它可用于配电装置的远距离控制、电气控制线路的换接、电气测量仪表的开关转换以及小容量电动机的起动、制动、调速和换向的控制，用途广泛，故称为万能转换开关。,济南大学控制科学与工程学院,万能转换开关主要由操作机构、面板、手柄及数个触点座等部件组成，并用螺栓组装成为一个整体。原理：当操作转换开关时，手柄带动转轴和凸轮一起转动，手柄处于不同位置，通过凸轮控制动触点和静触点的分与合，从而达到电路断开或接通的目的。,济南大学控制科学与工程学院,（a）画“”标记表示接通（b）接通表表示,万能转换开关的图形符号及文字符号图中水平方向的数字 18 表示触点编号，垂直方向的数字及文字“左”、“0”、“右”表示手柄的操作位置（档位），虚线表示手柄操作的联动线。在不同的操作位置，各对触点的通、断状态的表示方法为：在触点的下方与虚线相交位置有黑色圆点表示在对应操作位置时触点接通，没涂黑色圆点表示在该操作位置不通。,济南大学控制科学与工程学院,万能转换开关的型号,万能转换开关的选择原则,见教材P18,济南大学控制科学与工程学院,组合开关的结构和图形、文字符号,组合开关结构和图形、文字符号,组合开关在电气控制线路中，一种常被作为电源引入的开关，可以用它来直接启动或停止小功率电动机或使电动机正反转。局部照明电路也常用它来控制。组合开关有单极、双极、三极、四极几种，额定持续电流有10、25、60、100A等多种。,济南大学控制科学与工程学院,1.2.4.3 主令控制器,主令控制器（又称主令开关），主要用于电气传动装置中，按一定顺序分合触头，达到发布命令或其它控制线路联锁、转换的目的。适用于频繁对电路进行接通和切断，常配合接触器对电动机的起动、制动、调速及换向实行远距离控制，广泛用于各类起重机械的拖动电动机的控制系统中。,按其结构型式（凸轮能否调节）可分为两类：凸轮可调式主令控制器和凸轮固定式主令控制器。前者的凸轮片上开有小孔和槽，使之能根据规定的触头分合表进行调整；后者的凸轮只能根据规定的触头分合表进行适当的排列与组合，适用于组成联动控制台，实现多点复位控制。,济南大学控制科学与工程学院,主令控制器的结构原理,1、7-凸轮块 2-接线柱 3-静触点 4-动触点 5-支杆 6-转动轴 8-小轮,主令控制器由触点、凸轮、定位机构、转动轴、面板及其支撑件等部件构成。触点为双断桥式结构。,工作原理：当转动方轴时，凸轮块随之转动，当凸轮块的凸起部分转到与小轮接触时，则推动支杆向外张开。动触点离开静触点，将被控电路断开。当凸轮的凹陷部分与小轮接触时，支杆在反力弹簧作用下复位、转动、静触点闭合，从而接通被控电路。这样安装一串不同形状的凸轮，就可以使触点按一定顺序闭合或断开，使电路实现按顺序进行控制的目的,济南大学控制科学与工程学院,主令控制器的型号含义,济南大学控制科学与工程学院,LK16系列主令控制器,XLK23P系列盘面操作主令控制器,常用的主令控制器有LK系列、XLK系列,济南大学控制科学与工程学院,主令控制器的选择,一般按使用环境、被控电路数目及要求以及减速传动比来确定。,使用环境：室内选用防护式，室外选用防水式。主令控制器的电路数选择：全系数主令控制器的电路数有2、5、6、16、24等规格，选择时应留有余地。减速器传动比选择：LK系列的减速传动比有1：5、1：20、1：30、1：36、1：16.65等几种形式可供选择。,济南大学控制科学与工程学院,1.2.4.4 行程开关,行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器。它将机械信号转变为电信号。行程开关主要用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短。行程开关也称位置开关。行程开关按结构可分为直动式、滚轮式和微动式。,济南大学控制科学与工程学院,(a)直动式(b)滚轮式(c)微动式 1-顶杆 2-弹簧 1-滚轮 2-上转臂 3-3,5,11-弹簧 1-推杆 2-弯形片状弹簧 3-常闭触头 6-套架 6,9-压板 7-触头 3-常开触头 4-常闭触头 4-触头弹簧 8-触头推杆 10-小滑轮 5-恢复弹簧 5-常开触头 行程开关的结构图,济南大学控制科学与工程学院,接触式行程开关靠运动物体碰撞行程开关的顶杆而使行程开关的常开触头接通和常闭触头分断，从而实现对电路的控制作用。,济南大学控制科学与工程学院,行程开关的图形、文字符号,(a)常开触头(b)常闭触头 行程开关的图形、文字符号,济南大学控制科学与工程学院,常用的行程开关及型号含义,见教材P20-21,LX19行程开关：,济南大学控制科学与工程学院,接近开关是一种非接触型的行程开关（无触点行程开关），用作检测零件尺寸和测速等。接近开关按其作用原理分，有高频振荡型、电容型、感应电桥型、永久磁铁型、霍尔效应型和光电类型等类型。其中，以高频振荡型最常用。,1.2.4.5 接近开关,济南大学控制科学与工程学院,电子式接近开关由振荡器、开关电路、放大输出电路组成。工作原理：振荡器产生一个交变磁场。当有金属物体进入稳定振荡的高频振荡器磁场时，由于该金属体要产生涡流损耗，使振荡器回路等效电阻增大，能量损耗增大，以致振荡停止。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换为开关信号，触发驱动控制器件，达到非接触位置检测的目的。,济南大学控制科学与工程学院,1.2.5 自动空气断路器,自动空气断路器 又称自动空气开关或自动开关。可实现多种电器的组合功能，是一种自动切断电路故障用的保护电器。它相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器的组合。允许切断短路电流，但允许操作次数较低。分类：框架式（万能式）大容量；塑壳式结构：触头+保护元件+操作结构脱扣：电磁脱扣电压、电流（过流和短路时）热脱扣实验脱扣 特点：脱扣，排除故障后可重合闸（不换部件）。主要型号：DW10、15系列万能式断路器（低压）DZ10、20系列塑壳式断容器,济南大学控制科学与工程学院,自动空气断路器可用来分配电能，不频繁地起动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护。当发生严重的过载或短路及欠电压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式断路器与过流、欠压、热继电器等的组合，而且在分断故障电流后一般不需要更换零部件，因而获得了广泛的应用。,济南大学控制科学与工程学院,图1-28 自动空气断路器原理图,济南大学控制科学与工程学院,济南大学控制科学与工程学院,DZ10-250/330,型号示意,塑壳式自动空气断路器，额定电流250A，3极，复式脱扣器，不带附件,济南大学控制科学与工程学院,自动空气断路器的图形、文字符号,自动空气断路器的图形、文字符号,济南大学控制科学与工程学院,DW16系列万能式断路器,济南大学控制科学与工程学院,塑壳式断路器,济南大学控制科学与工程学院,自动空气断路器的主要参数额定电压 它是指断路器在长期工作时的允许电压。通常，它等于或大于电路的额定电压。额定电流 这是指断路器在长期工作时的允许持续电流。通断能力 这是指断路器在规定的电压、频率以及规定的线路参数（交流电路为功率因素，直流电路为时间常数）下，所能接通和分断的短路电流值。分断时间 它是指断路器切断故障电流所需的时间。,济南大学控制科学与工程学院,自动空气断路器的选择自动空气断路器的额定电流和额定电压应大于或等于线路、设备的正常工作电压和工作电流。自动空气断路器的极限通断能力应大于或等于电路最大短路电流。欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压。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。,济南大学控制科学与工程学院,自动空气断路器与熔断器使用自动空气断路器来实现短路保护比熔断器优越，因为当三相电路短路时，很可能只有一相的熔断器熔断，造成单相运行。对于自动空气断路器来说，只要造成短路都会使开关跳闸，将三相同时切断。另外它还有其它自动保护作用。但它结构复杂，操作频率低，价格较高，因此适用于要求较高的场合，如电源总配电盘。,济南大学控制科学与工程学院,其他低压电器,刀开关,刀开关又称闸刀开关，是结构最简单、应用最广泛的一种手控电器。刀开关在低压电路中用于不频繁地接通和分断电路，或用于隔离电路与电源，故又称“隔离开关”。刀开关由绝缘底板、静插座、手柄、触刀和铰链支应等组成。,济南大学控制科学与工程学院,刀开关结构及图形符号,济南大学控制科学与工程学院,小节,电器：电器是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。简言之，电器就是一种能控制电的工具。接触器：接触器是用来接通或切断电动机或其他负载主电路的一种控制电器。主要组成部分：主触点；电磁机构；灭弧装置；释放弹簧或缓冲装置；辅助触点；支架与底座灭弧装置：磁吹式、灭弧栅，灭弧罩，多断点灭弧电磁机构：铁心、衔铁、铁轭和空气隙。吸力、反力特性CZ0-100/20 CJ12T-250/3,济南大学控制科学与工程学院,小节,继电器：是一种根据特定形式输入信号而动作的自动控制电器，主要用于反应控制，触点通常接在控制电路。释放电压小于吸合电压，矩形的特性曲线称为继电特性曲线。返回系数是继电器输入量的释放值x1与吸合值x2 的比值，也称为继电器的恢复系数。K 1。电磁式继电器、磁电式继电器、舌簧继电器、时间继电器、速度继电器、热继电器,济南大学控制科学与工程学院,小节,熔断器是一种利用熔化作用而切断电路的保护电器。主令电器：用于发送或转换控制指令的电器按钮、万能转换开关、主令控制器、行程开关、接近开关自动空气断路器 又称自动空气开关或自动开关。可实现多种电器的组合功能，是一种自动切断电路故障用的保护电器。它相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器的组合。,济南大学控制科学与工程学院,回顾,熔断器主令电器自动空气断路器其他:刀开关 转换开关小结,济南大学控制科学与工程学院,作业,总结学过的低压电器,要求按如下各项进行汇总：定义、结构、原理、分类、用途、型号及含义、图形及文字符号、技术参数（含主要技术参数的整定方法）、选型方法,
