第一章电气控制系统中常用的低压电器器件.ppt

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1、绪 论,一、“工厂电气控制技术”课程的性质和任务 性 质:一门实践性强的专业课。内容:以电动机为控制对象，介绍电气控制 常用低压电器、基本线路、典型生产 机械控制线路、可编程控制器（PLC）及控制系统的设计方法。,任 务：1、熟练掌握常用低压电器、典型电气控制线路 及用途等，独立分析和设计电气控制线路及 控制系统的能力。2、掌握可编程序控制器（PLC）的基本组成、工作原理、编程语言、特点及其应用等。3、掌握欧姆龙PLC的硬件结构、指令系统、编程方法及控制系统的设计方法。,二、电气控制技术的发展操作方式手动 自动控制功能简单 复杂控制原理硬接线继电器 微处理器的软件新 技 术综合应用电子技术、检

2、测技术、计算机技术、自动控制理论,M23,YA,M33,M!3,反转,正转,停,SA5,FU1,FU2,KM3 12,KM2 9,KM4 15,R,U1,V1,W1,FR1 7,KS,5.5kW1410r/min,1.5kW1410r/min,U2,V2,W2,FR2 13,快速进给,0.125kW2790r/min,KM6 19,KM5 18,KM1 7,U3,V3,W3,FR3 7,150VA380/127V,60VA380/36V,FU,EL,T,QS,L1,L2,L3,31,关,SA4,开,32,1.4 组合开关,1.1 概述,1.2 电磁式低压电器的基础知识,1.3 刀开关,1.6

3、熔断器,1.7 继电器,1.5 接触器,第1章 电气控制系统中常用的低压电器,1.8 主令电器,1.9 低压断路器,第1章 电气控制系统中常用的低压电器,本章要求：,1、熟悉常用的低压电器元件的结构、工作原理、特性及用途，并能够正确选用2、了解低压电器的技术参数、产品型号,意 义：1、低压电器是电力拖动控制系统的基本组成元件。2、继电器、接触器控制是近代先进电气控制基础。,电气”与“电器”的区别,“电气”：一个宏观的概念。所涵盖的内容涉及电能的生产、传输、分配、使用以及控制技术与设备等等相关的工程领域。*“电气”，是对电气系统工程的统称。,“电器”：相对于“电气”来说，一个微观的概念。所涵盖的

4、内容涉及到“电气工程”中所应用到的电力装置、设备或器件总成。*“电器”根据其适用环境、应用范围等，细化分种类繁多。,1.1 概述,低压电器的作用与分类,低压电器的发展方向,电器的定义：凡是自动或手动接通和断开电路，以及能实现对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换和调节目的的电气元件统称为电器。,1.1.1 低压电器的作用与分类,1.1.1 低压电器的作用与分类,高压电器 交流AC 1200V；直流DC 1500V。低压电器 交流AC 1200V；直流DC 1500V。作用主要是对所控制的电路或电路中其他的电器进行通断、保护、控制或调节。,低压电器的分类：,一、按操作方式分类,手动电器：由

5、人工直接操作才能完成任务的电器，如刀开关、按钮等。自动电器：不需人工直接操作，按照电的或非电的信号自动完成接通、分断电路任务的电器，如接触器、继电器、熔断器等。,二、按用途分类,低压配电电器：主要用于低压配电系统和动力回路。常用的有：刀开关、转换开关、熔断器、低压断路器等。低压控制电器：主要用于电力传输系统和电气自动控制系统中。常用的有：按钮、接触器、继电器、主令控制器、万能转换开关、行程开关等。低压保护电器：用于保护电路及用电设备的电器。,三、按工作原理分类,电磁式电器：根据电磁原理工作的电器。例如接触器、电磁式继电器等。非电量控制电器：电器的工作依靠外力或非电物理量的变化而动作的电器。例如

6、刀开关、行程开关、热继电器等。,低压电器的智能化与网络化设计与开发手段的现代化环保材料的广泛使用结构设计的模块化、组合化、数模化和零部件通用化,1.1.2 低压电器的发展方向,1.2 电磁式低压电器的基础知识,结构：感测部分：接收外界输入的信号，通过转换、放大、判断并做出相应的符合自动控制规律要求的反应，从而使执行部分动作，输出相应的指令，实现控制目的。感测部分是电磁机构。执行部分：执行部分是触点系统。,1.2.1 电磁机构,组成：线圈、铁心（静铁心）、衔铁（动铁心）、极靴、铁轭和空气隙等组成。作用：通过衔铁与相应的机械机构的动作状态和动作过程，将线圈产生的电磁能转换为机械能，带动触点动作使之

7、闭合或者断开，完成接通和分断电路。,电磁机构的分类：,一、按磁路形状和衔铁运动方式分类,1、U形拍合式:1）衔铁沿棱角转动广泛应用于直流电器中。2）衔铁沿轴转动广泛应用于交流电器中。,1：线圈 2：铁心 3：衔铁,2、E形拍合式和E形直动式：多用于交流接触器、继电器中。,3、空心螺管式：,4、装甲螺管式：,5、回转式：,图11 常用的磁路结构,线圈自然状态 没有通电,图11 常用的磁路结构,线圈通电,图11 常用的磁路结构,机械运动,图11 常用的磁路结构,通电后状态,二、按线圈接入电路方式分类,线圈以串联的方式接入电路的电磁机构：,线圈以并联的方式接入电路的电磁机构：,电磁机构的分类：,注意

8、结构，交、直流，热的产生。,按照电路中的电流种类又可分为直流串联电磁机构和交流串联电磁机构。衔铁的动作与否取决于流过串联电磁机构中的线圈中的电流的大小。衔铁的动作并不会引起线圈中电流数值的变化。线圈内阻应很小，导线截面积较大、线圈匝数少。,串 联 电 磁 机 构,并 联 电 磁 机 构,按照电路中的电流种类又可分为直流并联电磁机构和交流并联电磁机构。衔铁的动作与否取决于线圈两端的电压的大小。直流并联电磁机构中的衔铁动作不会引起线圈中电流的变化。交流并联电磁机构中的衔铁动作会引起线圈阻抗的变化，从而会引起线圈中电流的变化。线圈内阻大，导线截面积较小、线圈匝数多。,（一）电磁吸力与吸力特性 电磁机

9、构的吸力与气隙的关系曲线称为吸力特性，随励磁电流种类（直流或交流）不同而有所差异。（11）式中 Ft 电磁吸力，单位为N；B 气隙中磁感应强度，单位为T；S 磁极截面积，单位为m2。,电磁机构的特性：,电磁机构的工作情况常用吸力特性和反力特性来表征，二者之间的配合关系将直接影响电磁式电器的工作可靠性。,电磁机构转动部分的静阻力与气隙的关系曲线称为反力特性，阻力的大小与作用弹簧、摩擦阻力以及衔铁重量有关。,（二）反力特性,图12 电磁铁的吸力特性1直流电磁铁吸力特性 2交流电磁铁吸力特性 3反力特性,1,2,3,F,0,分析曲线形状为什么？,1、直流电磁机构的吸力与气隙的平方成反比Ft 1/2,

10、2、交流电磁机构的吸力与气隙的大小无关,3、反力特性曲线：直线段,（三）吸力特性与反力特性的配合 吸力特性与反力特性适当配合的宗旨，是在保证衔铁产生可靠吸合动作的前提下尽量减少衔铁和铁心柱端面间的机械磨损和触点的电磨损。为此，反力特性曲线应在吸力特性曲线的下方且彼此靠近。,将式（12）代入式（11），整理得式中，电磁吸力平均值。,（四）交流电磁机构上短路环的作用 交流电磁机构 BBmsint（12）,由上述公式可知交流电磁铁的吸力是一个两倍电源频率的周期量，即 恒定分量 F0 最大吸力 Fat 的一半；交变分量 F0cos2t F0。Fat 0 Fatm Fat的结果有时 F0,图13 交流电

11、磁机构实际吸力曲线,t,Fat,F 交流分量,FFatmF0Fr 0,最大值 交流分量反力,1-衔铁 2-铁心 3-线圈 4-短路环图1-4 交流电磁铁的短路环,1.2.2 电接触,当执行机构触点系统中的各组触点在闭合状态下动、静触点完全接触并有工作电流通过时，称之为电接触。触点作用起接通和分断电路。,（1）点接触：,（2）线接触（指形接触）：,（3）面接触：,触点的接触形式：,图15 触点的结构型式,运动过程,用力按下,运动过程结束,产生摩擦动作,接触电阻：,触点在分断电路的过程中有四种工作状态：*闭合状态：接触电阻应为零；*断开状态：接触电阻应为无穷大；*闭合过程：接触电阻应瞬时由无穷大变

12、为零；*断开过程：接触电阻应瞬时由零变为无穷大。,触 点 的 四 种 工 作 状 态,闭合状态、断开状态、闭合过程、断开过程。,断开状态：,闭合状态：,初接触状态：,闭合过程,断开过程,影响接触电阻的因素及其减小方法：,影响触点接触电阻的因素主要有：触点的形状、接触压力、触点材料性能等。其中，制作触点的材料和触点接触时所受到的接触压力是重要的因素。,减小接触电阻的方法：（1）增加接触压力；（2）选用电阻系数小 的材料；（3）增加接触面积；（4）日常维护。,1.2.3 电弧的产生和灭弧方法,当用开关电器断开电流时，如果电路电压不低于1020伏，电流不小于80100mA，电器的触点间便会产生电弧。

13、原因：触点断开过程气体在电场作用下碰撞电离、热电离现象。特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流。影响：（1）烧灼触点，降低电器寿命和工作可靠性（2）使分断时间延长，严重时引起火灾,常用的灭弧方法：1、电动力灭弧（图17）应用 一般交流电路中。,图17 电动力灭弧示意图,2、磁吹灭弧（图18）应用 直流电路中。,图18 磁吹灭弧示意图1磁吹线圈 2绝缘套 3铁心 4引弧角 5导磁夹板 6灭弧罩 7动触头 8静触头,F,3、栅片灭弧（图19）应用 高压电路中。,图19 栅片灭弧示意图,1.3 刀开关,刀开关:低压配电电器中结构最简单、应用最广泛的电器。用作不频繁接通、断开电路，电源

14、的隔离或小容量且不频繁启动的电动机的控制。分类：按极数分为:单级、双极和三极；按操作方式分为:直接手柄操作式、杠杆操作机构式和电动操作机构式；按转换方向分为:单投式和双投式。,HD单投刀开关、HS双投刀开关：主要用在交流380V、50Hz电力网中作电源隔离或电流转换之用。HR熔断器式刀开关（也称为熔断器式隔离开关）：以熔断体或带有熔断体的载熔件作为动触点的隔离开关。用于额定电压交流660V，具有高短路电流的配电电路和电动机电路中，作为电源开关、隔离开关、应急开关及电路保护，一般不作为直接开关单台电动机用。HK型胶盖闸刀开关（也称为开启式负荷开关）：作为不频繁接通和分断有负载电路与小容量线路的短

15、路保护之用。降低容量后，可作为小型电动机手动不频繁操作的直接起动及分断用。,常 用 的 刀 开 关,HD、HS系列刀开关型号的含义:,HD、HS系列刀开关外形结构：,刀开关HD、HS系列刀开关,HD11-100/38,HS11,HS13系列,刀开关熔断器式刀开关,熔断器式刀开关外形结构：,HR6型系列,HR5系列,胶盖闸刀开关外形结构：,HK系列胶盖闸刀开关型号的含义:,刀开关胶盖闸刀开关,刀开关胶盖闸刀开关,图形符号及文字符号,图1-10 刀开关的符号a）单极 b）双极 c）三极,QS,或,a）b）c）,QS,QS,刀开关的选用原则：,额定电流的选择：一般应等于或大于所分断电路中各个负载额定

16、电流的总和。对于电动机负载，应考虑其启动电流，所以应选用额定电流大一级的刀开关。额定电压的选择：应等于或大于电路额定电压。,1.4 组合开关,组合开关又称为转换开关，也是一种刀开关，动触片是转动式的，比刀开关轻巧，组合性强，能组成各种不同的线路的手动控制电器。分类单级、双极和三极。原理依靠转动手柄，使动触点与两侧静触点接通和断开电路。扭簧储能结构能快速闭合及分断，速度与手动操作无关。,组合开关结构示意图,L1 L2 L3,U V W,组合开关实物图片,HZ5系列,HZ10系列,HZ12系列,HZ系列组合开关型号的含义：,组合开关图形文字符号,1.5 接触器,接触器是一种用来频繁地自动接通或者断

17、开大电流电路的电器，实现远距离控制。主要用于控制电动机、电焊机等的主电路。分类：按所需的动力驱动方式可分为：电磁式接触器、气动式接触器和液压式接触器。根据主触点通过电流的种类，可分为交流接触器和直流接触器。,1.5.1 交流接触器,图1-11 交流接触器结构示意图,交流接触器的基本构成,1、电磁机构线圈、动铁心（衔铁）、静铁心。2、触点系统主触点通断主电路；辅助触点用于控制电路、起电气联 锁或控制作用。采用双断点桥式触点。3、灭弧装置容量较小（10A以下）一般采用双断触 点和电动力灭弧；容量较大（20A以上）一般采用灭弧栅灭弧。灭弧装置是与继电器区分的主要标志 4、其它部件反作用弹簧、缓冲弹簧

18、、触点压力 弹簧、传动机构、外壳。,交流接触器的工作原理,交流接触器的实物图,1.5.2 直流接触器,直流接触器的结构和交流接触器基本一样，也是由触点系统、电磁机构和灭弧装置等部分组成。不同处铁心结构、线圈形状、触点形状 和数量、灭弧方式等。,直流接触器的工作原理与交流接触器基本相同。,直流接触器的基本构成,触点系统：主触点一般做成单极或双极、为滚动接触形式的指形触点；辅助触点采用点接触的双断点桥式触点。电磁机构：铁心用整块铸铁或铸钢制成，也不需要安装短路环；线圈匝数多，做出长而薄的圆筒状，不设骨架，以便散热。灭弧装置：采用磁吹式灭弧装置。,直流接触器的结构示意图,直流接触器的实物图,1.5.

19、3 接触器的主要技术参数及技术条件,一、接触器的主要技术参数额定电压：额定电压指主触点的额定工作电压，此外还应规定辅助触点及吸引线圈的额定电压。额定电流：额定电流指主触点的额定工作电流。它是在规定条件下(额定工作电压、使用类别、额定工作制和操作频率等)，保证电器正常工作的电流值。机械寿命与电气寿命：接触器是频繁操作电器，应有较长的机械寿命和电气寿命。,操作频率：是指每小时允许的操作次数。通断能力：接触器的通断能力可分为最大接通电流和最大分断电流。约定发热电流：在使用类别条件下，允许温升对应的电流。约定封闭发热电流：指有外壳封闭时，在允许温升下的发热电流。额定绝缘电压：接触器绝缘等级对应的最高电

20、压。,接触器的技术条件,使用类别是指所带负载性质及工作条件。不同使用类别的接触器是根据其不同负载的控制方式规定的。,AC1 无感或微感负载、电阻炉 AC2 绕线式感应电动机的起动、分断 AC3 笼型感应电动机的起动、运转中分断 AC4 笼型感应电动机的起动、反接制动或反向运转、点动 AC5a 放电灯的通断 AC5b 白炽灯的通断 AC6a 变压器的通断 AC6b 电容器组的通断 AC7a 家用电器和类似用途的低感负载 AC7b 家用的电动机负载 AC8a（b）具有手（自）动复位过载脱扣器的密封制冷压缩机中的电动机,交流接触器的型号含义：,C J,接触器 交流 设计序号,极数 额定电流B表示栅片

21、灭弧,直流接触器的型号含义：,C Z,接触器 直流 设计序号,常闭触点数常闭触点数额定电流,接触器的图形符号与文字符号,1.5.4 接触器的选用,接触器类型的选择 接触器主触点的额定电压选择 接触器主触点额定电流的选择 接触器线圈电压的选择,接触器类型的选择,根据电路中负载电流的种类来选择。即交流负载应选用交流接触器，直流负载应选用直流接触器。根据使用类别选用相应系列产品：若电动机承担一般任务，可选AC-3类；若承担重任务可选用AC-4类。,接触器主触点额定电压选择,接触器主触点的额定电压应大于或等于负载的额定电压。,KMNNKMN 接触器的额定电压；N 负载的额定线电压。,接触器主触点额定电

22、流的选择,接触器主触点的额定电流应大于或等于负载回路的额定电流。,若负载是电动机，其额定电流可按下式推算，即,接触器线圈电压的选择,如果控制线路比较简单，所用接触器数量较少，则交流接触器线圈的额定电压一般直接选用380V或者220V。如果控制线路比较复杂，使用的电器又较多，为了安全起见，线圈的额定电压可选低一些。例如，交流接触器线圈电压可选择127V、36V等，这时需要附加一个控制变压器。,直流接触器线圈的额定电压应视控制回路的情况而定，可以选线圈的额定电压与直流控制电路的电压一致。,表1-7 接触器的常用故障及排除方法,1.6 熔断器,熔断器:一种广泛应用于低压电路或者电动机控制电路中的最简

23、单有效的保护电器，用于严重过载和短路保护。结构：熔体低熔点的金属丝或金属薄片 绝缘底座或者熔管原理：通过流过电路的过大电流产生的热效应 熔断熔丝而断开和保护电路。,1.6.1 熔断器的结构及保护特性,图1-12 熔断器的安秒特性曲线,0 Imin I/IN,t,熔断区,正常工作区,过 载 区,I：熔断器熔体额定电流。,熔 断 器 的 保 护 特 性,1.6.2 熔断器的主要技术参数,额定电压：熔断器的额定电压是指熔断器长期工作时和分断后所能够承受的电压值。额定电流：熔断器的额定电流是指熔断器长期工作时，各组成部件的温升不超过规定值时所能承受的电流强度。熔体额定电流熔管额定电流极限分断能力：熔断

24、器的极限分断能力是指熔断器在规定的额定电压和功率因数（或时间常数）的条件下，能够分断的最大短路电流值。,1.6.3 常用的熔断器,熔断器的种类主要有：磁插式熔断器无填料封闭管式熔断器有填料封闭管式熔断器螺旋式熔断器 半导体器件保护用熔断器NT型低压高分断能力熔断器自复式熔断器,熔断器磁插式熔断器,插入式熔断器主要应用于额定电压380V及以下的电路末端，作为供配电系统中对导线、及电气设备（如电动机、负荷电器）以及220V单相电路（例如民用照明电路及电气设备）的短路保护电器。,图1-13 磁插式熔断器的结构图,熔断器无填料封闭管式熔断器,无填料封闭管式熔断器主要应用于经常发生过载和短路故障的电路中

25、，作为低压电力线路或者成套配电装置的连续过载及短路保护。,熔断器有填料封闭管式熔断器,有填料封闭管式熔断器是在熔断管内添加灭弧介质后的一种封闭式管状熔断器。目前广泛使用的是石英砂。熔断器熔断时，电弧在石英砂颗粒间的窄缝中受到强烈的消电离作用而熄灭，同时使之免遭电弧的强烈热作用。,熔断器螺 旋 式 熔 断 器,螺旋式熔断器主要应用于交流电压380V，电流200A以内的电力线路和用电设备中作短路保护。特别是在机床电路中应用的比较广泛。,半导体器件保护用熔断器,半导体器件保护用熔断器:半导体器件保护用熔断器又称为快速熔断器。它主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。,NT型低压高分断能力熔断器：

26、主要用于额定电压至660V，额定频率50Hz，额定电流至1000A的电路，作为工业电气设备过载和短路保护。,NT型低压高分断能力熔断器,自复式熔断器:自复式熔断器采用金属钠作熔体，在常温下具有高导电率。当电路发生短路故障时，短路电流产生的高温会使金属钠在短时间内迅速汽化，汽态钠则呈现高阻态，从而限制了短路电流。当故障消除后能迅速复原。实质上是一种限流元件，不能切断电源，与断路器配合使用。,自复式熔断器,熔 断 器 的 型 号 及 含 义,1.6.4 熔断器的选择与维护,熔断器的类型应根据线路的要求、使用场合以及安装条件进行选择；熔断器的额定电压必须等于或者高于其所在工作点的电压；熔断器的额定电

27、流应根据被保护的电路及设备的额定负载电流选择。熔断器的额定电流必须等于或者高于所安装的熔体的额定电流；,熔断器的选择,熔断器的额定分断能力必须大于电路中可能出现的最大故障电流值；上一级熔断器熔体的额定电流应比下一级熔断器熔体的额定电流大12个级差。熔体额定电流的选择：对于只有很小或者没有冲击电流的负载电路的保护，熔体的额定电流应等于或者稍大于被保护的电路的工作电流，即IFUI,对于电动机类负载，必须考虑启动冲击电流的影响来选择熔体的额定电流值，即IFU（1.5-2.5）I 对于多台电动机由一个熔断器保护时，熔断器熔体额定电流的选择应按下式计算：IFU（1.5-2.5）INMAX+I 降压起动的

28、电动机所选用的熔断器熔体的额定电流可以等于或稍大于电动机的额定电流。,熔断器在使用维护方面注意事项,安装前检查所安装的熔断器的型号、额定电流、额定电压、额定分断能力、所配装的熔体的额定电流等参数是否符合被保护电路所规定的要求；安装时应保证熔断器的接触刀或者接触帽与其相对应的接触片、夹接触良好，以避免温度升高而引起的熔断器的误动作和周围电器元件的损坏。所安装的熔体熔断后，应由专职人员更换同一规格、型号的熔体。定期检修设备时，对已损坏的熔断器应及时更换同一型号的熔断器。,1.7 继电器,1.7.1 概述,应用频繁地接通、断开小电流控制电路，实现远距离自动控制和保护电器。输入量电流、电压、温度、时间

29、、速度、压力。输出量触点动作或电路参数变化。,感测机构感测到的电量或非电量传递给中间机构。中间机构将感测值与整定值进行比较，使执行机构动作。执行机构接通或断开电路。,结 构,继电器的分类,l.按用途可分为控制继电器和保护继电器。其中：热继电器、过电流继电器、欠电压继电器属于保护型继电器；时间继电器、速度继电器、中间继电器属于控制型继电器。2.按工作原理可分为电磁式继电器、感应式继电器、热敏式继电器、机械式继电器、电动式继电器和电子式继电器等。,3.按反应的参数(动作信号)可分为电流继电器、电压继电器、时间继电器、速度继电器、压力继电器等。4.按动作时间可分为瞬时继电器(动作时间小于0.05s)

30、和延时继电器(动作时间大于0.15s)。5.按输出形式可分为有触点式继电器和无触点式继电器。在电力拖动系统中，应用最多、最广泛的是电磁式继电器。,与接触器的区别：用于控制电路小电流不加灭弧装置。,1.7.2 电磁式继电器,分类：交流电磁式继电器和直流电磁式继电器。电磁式电流继电器和电磁式电压继电器。,线圈串接在电路中以反映电路中电流的变化。为了不影响电路的正常工作，电流继电器线圈匝数少、导线粗、线圈阻抗小。除了有用于一般控制的电流继电器外，还有作为保护用的过电流继电器和欠电流继电器。,电磁式电流继电器,1.过电流继电器：线圈电流高于整定值时动作的继电器。在电路正常工作时衔铁不吸合，当电路中的电

31、流超过整定值时衔铁才吸合(动作)。动断触点串联在接触器的线圈中，动合触点一般用作接通指示灯。2.欠电流继电器：当线圈电流低于整定值时动作的继电器。在电路正常工作时衔铁是吸合的，当电路中的电流降低到某一整定值时衔铁才释放(动作)。用于直流电动机的失磁保护。,根据线圈两端电压大小而接通或断开控制电路的继电器。线圈的导线细、匝数多、阻抗大，并联在电路中。有过电压、欠电压和零电压继电器之分。欠电压式动作4070的UN。过电压式动作105120的UN。零电压式动作525的UN。,电磁式电压继电器,中间继电器,在结构上是一个电压继电器，但它的触点数多、触点容量大(额定电流5-10A)，是用来转换控制信号的

32、中间元件。用途：当其他继电器的触点数或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩展它们的触点数或增大触点容量。,3TH系列中间继电器,JZ7系列中间继电器,继电器的图形与文字符号,电磁式继电器的特性,吸合值,释放值,继电器输入-输出特性曲线,电磁式继电器的主要参数,1.灵敏度：使继电器动作的最小功率。2.额定电压和额定电流3.吸合电压或吸合电流：用UXH或IXH表示。4.释放电压或释放电流：用USF或ISF表示。5.返回系数:用K表示，K值恒小于1。电压继电器的返回系数 K=USF/UXH电流继电器的返回系数 K=ISF/IXH6.吸合时间和释放时间7.整定值,电磁式继电器的整定方法,调节调整螺钉3

33、上的螺母可以改变反力弹簧2的松紧度 越紧 吸引 V、I。调节调整螺钉4上的螺母可以改变初始气隙的大小 越大 吸引 V、I。改变非磁性垫片的厚度 越大 释放 V、I。,1.7.3 时间继电器,当吸引线圈通电或断电以后其触点经过一定时间延时后再动作的继电器，这种继电器称为时间继电器。时间继电器按其动作原理与构造不同，可分为电磁式、空气阻尼式、电子式和电动式等时间继电器；按延时分为通电延时和断电延时时间继电器。,结构：在直流电磁式继电器形静铁心的另一柱上装上阻尼铜套。原理：在正常工作中感应电流与形静铁心亦产生磁场。该磁场在断电后将阻碍原主磁场的快速减弱过程，使铁心继续吸持衔铁一小段时间，从而达到“延

34、时”的目的。应用：直流电气控制电路中。优点：结构简单、运行可靠、寿命长。,直流电磁式时间继电器,缺点：延时时间短（0.31.6s），且只能直流断电延时。,直流电磁式时间继电器延时时间,铁心与衔铁间非磁性垫片的厚度（粗调）：垫片越厚延时越短；0.1mm、0.2mm、0.3mm，具有阶梯型。释放弹簧的松紧（细调）：弹簧越紧延时越短。,空气阻尼式时间继电器,空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼作用获得延时的，线圈电压为交流。因交流继电器不能像直流继电器那样依靠断电后磁阻尼延时，因而采用空气阻尼式延时。,空气阻尼式时间继电器分为通电延时型和断电延时型两种类型。,1线圈2静铁心3衔铁4反力弹簧5推版6活塞

35、杆7杠杆8塔形弹簧9弱弹簧,10橡皮膜11空气室壁12活塞13调节螺钉14进气孔15微动开关（延时）16微动开关（不延时）17微动按钮,空气阻尼式时间继电器(通电延时),图1-34 JS7-A系列时间继电器原理示意 a,运动方向,空气阻尼式时间继电器（断电延时）,1线圈2静铁心3衔铁4反力弹簧5推版6活塞杆7杠杆8塔形弹簧9弱弹簧,10橡皮膜11空气室壁12活塞13调节螺钉14进气孔15微动开关（延时）16微动开关（不延时）17顶杆,图1-34 JS7-A系列时间继电器原理示意图 b,运动方向,空气阻尼式时间继电器实物图片,空气阻尼式时间继电器的特点,空气阻尼式时间继电器在机床设备中应用较多，

36、其型号为：JS7-A系列。根据其触点的延时特点，一般分为两类：1、通电延时型：JS71A和JS72A;2、断电延时型：JS73A和JS74A。,优点：结构简单、寿命长、价格低，还附有不延时触点，应用广泛。缺点：准确度低、延时误差大，要求延时精度高的场合不宜采用。,电子式时间继电器,电子式时间继电器又称为半导体时间继电器。按其构成可分为RC式晶体管时间继电器和数字式时间继电器。,电子式时间继电器多用于电力传动、自动顺序控制及各种过程控制系统中，并以其延时范围宽、精度高、体积小、工作可靠的优势逐步取代传统的电磁式、空气阻尼式等时间继电器。,晶体管式时间继电器是以RC电路电容充电时，电容器上的电压逐

37、步上升的原理为延时基础的时间继电器。,晶体管式时间继电器可分为单结晶体管电路式时间继电器和场效应管电路式时间继电器两大类。大致分为断电延时、通电延时和带瞬动触点延时三种型式。特点：延时精度易受电源电压、温度的影响。（0.1180s，0.1300s，0.13600s）。,数字式时间继电器：内部装有微处理器（0.01s99h99min）。,电动式时间继电器的原理与钟表类似，它是由内部电动机带动减速齿轮转动而获得延时的。特点：延时精度高，延时范围宽（0.472h），但结构比较复杂，价格很贵。,电动式时间继电器,时间继电器图形与文字符号,(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h),（a）线圈一般

38、符号（b）通电延时线圈（c）断电延时线圈,文字符号：,（d）通电延时闭合触点（动合、常开）（e）通电延时断开触点（动断、常闭）（f）断电延时断开触点（动合、常开）（g）断电延时闭合触点（动断、常闭）,（h）瞬动触点,时间继电器的选用要求延时范围大、延时准确度较高的场合，选用电子式或电动式时间继电器；延时精度要求不高、电源电压波动大的场合，选用价格较低的电磁式或空气阻尼式时间继电器。,1.7.4 热继电器,热继电器是一种具有过载保护特性的过电流型继电器。热继电器用于电动机的过载保护以及断相保护，也适用于对其他电气设备的过载保护。,热继电器的结构和工作原理,1、双金属片固定件；2、双金属片；3、热

39、原件；4、导板；5、补偿双金属片；6、7、9、触点；8、复位调节螺钉；10、复位按钮；11、调节旋钮；12、支撑件；,热继电器外观示意图,带断相保护的热继电器,带断相保护的热继电器是在热继电器的结构基础上增加了断相保护装置的一种保护型热继电器。在三相交流电动机的工作电路中若三相中有一相断线而出现过载电流，则因为断线那一相的双金属片不弯曲而使热继电器不能及时动作，有时甚至不动作，故不能起到保护作用。这时就需要使用带断相保护的热继电器。,带断相保护的热继电器原理示意图,1、上导板；2、下导板；3、双金属片；4、动断触点；5、杠杆机构。,热继电器图形及文字符号,热继电器的型号及含义：,图1-39 热

40、继电器的符号a）热元件 b）常闭触点,热继电器接入电路的方式,三相交流电动机的过载保护大多数采用三相式热继电器，由于热继电器有带断相保护和不带断相保护两种，根据电动机绕组的接法，这两种类型的热继电器接入电动机定子电路的方式也不尽相同。,热继电器的选用,星形接法的电动机及电源对称性较好的情况可选用两相或三相结构的热继电器；三角形接法的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器。原则上热继电器的额定电流应按电动机的额定电流来选择。但对于过载能力较差的电动机，其配用的热继电器(主要是发热元件)的额定电流应适当小些，一般选取热继电器的额定电流为电动机额定电流的60%-80%。,对于工作时间较短、间歇

41、时间较长的电动机，以及虽然长期工作但发生过载现象的可能性很小的电动机，可以不设过载保护。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，则可用过电流继电器(延时动作型的)作它的过载保护和短路保护。因为热元件受热变形需要时间，故热继电器不能作短路保护用。,1.7.5 速度继电器,速度继电器常用于三相异步电动机按速度原则控制的反接制动线路中，亦称反接制动继电器。速度继电器主要由转子、定子和触点三部分组成。转子是一个圆柱形永久磁铁，定子是一个笼型空心圆环，由硅钢片叠成，并装有笼型绕组。速度继电器的作用是与接触器配合使用，对笼型异步电动机进行反接制动控制。在机床

42、控制线路中，常用的速度继电器主要由JY1和JFZ0系列。,速度继电器结构示意图,图1-40 速度继电器的原理示意图1转轴 2转子 3定子 4绕组 5摆锤 6、9簧片 7、8静触点,1234567,98,98,1234567,图1-40 速度继电器的原理示意图1转轴 2转子 3定子 4绕组 5摆锤 6、9簧片 7、8静触点,速度继电器工作原理,速度继电器的转子轴与电动机轴相连接，定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子(永久磁铁)随之转动，在空间产生旋转磁场，切割定子绕组，而在其中感应出电流。此电流又在旋转磁场作用下产生转矩，使定子随转子转动方向而旋转一定的角度。此时，与定子装在一起的

43、摆锤推动触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。当电动机转速低于某一值时，定子产生的转矩减小，动触点复位。,速度继电器的图形与文字符号,图1-41 速度继电器的符号a）转子 b）常开触点 c）常闭触点,a）b）c）,n,KS,n,KS,KS,1.7.6 干簧继电器,干式舌簧继电器简称干簧继电器，是近年来迅速发展起来的一种新型密封触点的继电器。,干簧继电器的主要部件是由铁镍合金制成的干簧片，它既能导磁又能导电，兼有普通电磁继电器的触点和磁路系统的双重作用。,干式舌簧继电器基本结构,干簧片装在密封的玻璃管内，管内充有纯净干燥的惰性气体，以防止触点表面氧化。为了提高触点的可靠性和减小接触电阻，通常在

44、干簧片的触点表面镀有导电性良好，耐磨的贵重金属(如金、铂、铑及合金)。在干簧管外面套一励磁线圈就构成一只完整的干簧继电器。,1.7.7 固态继电器,固态继电器简称SSR，是一种无触点通断电子开关，因为可以实现电磁继电器的功能，故称“固态继电器”；又因其“断开”和“闭合”均为无触点，无火花，因而又称其为“无触点开关”。固态继电器从外观结构上看，是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件；固态继电器从内部电路的组成来看，是在其输入端与输出端之间采用隔离器件来实现输入输出的电隔离的一种控制电器。,固态继电器,+5V 输入,交流、直流输出,SSR,图143 固态继电器的图形及文字符号,由

45、于固态继电器是由固体元件组成的无触点开关元件，各电子元件履行各自功能而又无机械运动状态、输入和输出相互隔离的一种继电器。所以固态继电器与电磁继电器相比，它具有体积小、重量轻、工作可靠、寿命长，对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快、使用方便等一系列优点。因此，固态继电器作为“继电器”类电子产品的更新换代品种已被广泛地应用于自动控制系统中。,1.8 主令电器,主令电器是一种机械操作的控制电器，可对各种电气系统发出控制指令，使继电器和接触器动作，从而改变电器设备的工作状态（如电动机的起动、停止、变速等），以获得远距离控制。主令电器应用广泛，种类繁多。最常见的有:控制按钮、行程开关

46、、接近开关、万能转换开关和主令控制器等。,1.8.1 控制按钮,控制按钮是用来短时接通或者分断小电流电路的控制电器；是发出控制指令或者控制信号的电器；是一种手动且一般可以自动复位的主令电器。用于对接触器、继电器及其他电气线路发出指令信号控制。在控制电路中，通过按动按钮发出相关的控制指令来控制接触器、继电器等电器；再由继电器、接触器等其他电器受控后的工作状态实现对主电路进行通断的控制要求。,按钮结构及外观示意图,图1-44 按钮结构示意图,按钮实物图片,按钮帽外观的表示意义,为了标明各个按钮的作用，避免误操作，通常将按钮帽做成不同的颜色以示区别，其颜色有红、橘红、绿、黑、黄、蓝、白等颜色。一般以

47、红色表示停止按钮；绿色表示起动按钮；黄色表示信号控制按钮等等。,按钮开关的图形符号与文字符号,图形与文字符号：,不同结构形式的按钮分别用不同的字母来表示：,A按钮K开启式S防水式H保护式F防腐式J紧急式X旋钮式Y钥匙式D带指示灯式DJ紧急式带指示灯,1.8.2 行程开关,依据生产机械的移动距离发出控制指令以控制其运行方向或移动距离长短的主令电器，称为行程开关。若将行程开关安装于生产机械行程中的某一点处，以限制其行程，则称为限位开关或位置开关。行程开关广泛用于各类机床和起重机械中以控制其行程。,工作利用运动部件碰撞来发出指令。应用运动方向、行程大小、位置保护。类型直动式、滚动式、微动式。产品LX

48、W5、LX9、LXK3、LX32、LXW5等。,行程开关结构示意图-直动式,行程开关结构示意图-滚动式,行程开关结构示意图-微动式,1推杆 2弹簧 3动合触头 4动断触头 5压缩弹簧,行程开关外观及图形与文字符号,行程开关的型号及其含义,行程开关实物图片,1.8.3 接近开关（无触点行程开关）,工作是以不直接接触方式进行控制的一种开关型传感器。它既有行程开关的特性，同时又具有传感器的性能。应用它不但有行程控制方式，还可以用于计数、测速、零件尺寸检测、金属和非金属的探测，液面控制等电与非电量检测的自动化系统中；还可以同微机配合使用，组成无触点控制系统。特点动作可靠、性能稳定、使用寿命长、重复定位

49、精度高、抗干扰能力强；而且防水、防震、耐腐蚀，适应恶劣的工作环境等。,接近开关的种类很多，主要有电感式、电容式、霍尔式、遥测遥感式、红外线感测式、交直流探测式等类型。,接近开关,接近开关图形符号与文字符号,1.8.4 光电开关,光电开关又称为无接触检测和控制开关。它是利用物质对光束的遮蔽、吸收或反射等作用，对物体的位置、形状、标志、符号等进行检测。光电开关是一种新兴的控制开关。在光电开关中最重要的是光电器件，是把光照强弱的变化转换为电信号的传感元件。光电器件主要有发光二极管、光敏电阻、光电晶体管、光电耦合器等，它们构成了光电开关的传感系统。,光电开关的作用,光电开关能非接触、无损伤地检测各种固

50、体、液体、透明体、烟雾等。它具有体积小、功能多、寿命长、功耗低、精度高、响应速度快、检测距离远和抗光、电、磁干扰性能好等优点。它广泛应用于各种生产设备中作为物体检测、液位检测、行程控制、产品计数、速度监测、尺寸控制、宽度鉴别、色斑与标记识别、自动门、人体接近开关和防盗警戒等，成为自动控制系统和生产线中不可缺少的重要元件。,光 电 开 关 实 物 图 片,1.8.5 主令控制器,主令控制器:按照预定程序转换控制电路的一种主令电器，用它在控制系统中发布命令，通过接触器来实现对电动机的启动、制动、调速和反转控制。应用：用于电动机容量较大、操作频繁的起重设备和其他电力拖动装置的远程控制。特点：操作轻便