常用控制电器.ppt

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1、第五章 常用低压电器,第一节 概述,第二节 常用低压的基本问题,第三节 电磁式接触器,第四节 电磁式电压、电流继电器,第五节 时间继电器,第六节 热继电器,第七节 温度继电器与速度继电器,第八节 熔断器,第九节 刀开关与低压断路器,第十节 主令电器,是指工作在直流1500V、交流1000V（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。,第一节 概 述,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

2、器：,一、电磁式低压电器基本结构,（一）电磁机构,电磁机构的结构型式,电磁机构：由吸引线圈、铁心、衔铁组成。,图5-2 电磁机构1-衔铁 2-铁心 3-线圈,第二节 常用低压电器的基本问题,电磁机构的吸力特性,图5-4 交流电磁机构的吸力特性,（二）电磁机构的工作特性,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。,（1）交流电磁机构的吸力特性,（2）直流电磁机构的吸力特性,图5-5 直流电磁机构的吸力特性,反力特性,吸力特性与反力特性的配合,图5-7 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,图5-8 单相交流电磁机构短路环作用,单相交流电磁机构中短

3、路环的作用,图5-9 电磁机构的输入输出特性,（三）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,图5-10 触头的接触形式a-点接触 b-线接触 c-面接触,二、触头系统,（一）触头的接触形式,图5-11 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,（二）触头的结构形式,按触头控制电路分：主触头，辅助触头。,按触头原始状态分：常开触头，常闭触头。,触头接触电阻小。,（三）触头分类及要求,触头分类,触头要求,触头导电性能好。,三、电弧的产生和常用的灭弧方法,（一）电弧的产生,（二）常用的灭弧方法,灭弧的

4、基本方法,（1）拉长电弧，从而降低电场强度；,（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。,常用的灭弧装置,（1）双断口电动力吹弧,图5-12 双断口电动力吹弧1-静触头 2-动触头 3-电弧,（2）磁吹灭弧,图5-13 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,（3）栅片灭弧,图5-14 栅片灭弧示意图1-灭弧栅片 2-触头 3-电弧,（4）灭弧罩窄缝灭弧,图5-15 灭弧罩窄缝灭弧1-纵

5、缝 2-介质 3-磁性夹板 4-电弧,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。,第三节 电磁式接触器,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。,一、接触器的结构及工作原理,图5-16 交流接触器结构示意图1-动触头 2-静触头 3-衔铁 4-弹簧 5-线圈6-铁心 7-垫毡 8-触头弹簧 9-灭弧罩 10-触头压力弹簧,二、接触器的主要技术参数,接

6、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），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1-1 接触器常见使用类别和典型用途,三、常用典型交流接触器简介,（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：,B系列型号含义：,（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、C

7、J41、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。,（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。,CZ18系列接触器型号含义：,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

8、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。,第四节 电磁式电压、电流继电器,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、

9、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。,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5-17 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,（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

10、电器和直流继电器,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,（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,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,（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

11、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。,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。,（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。,（四）常用典型

12、电磁式继电器简介,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,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,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

13、时型和断电延时型两种。,第五节 时间继电器,图5-18 直流电磁式时间继电器,一、直流电磁式断电延时型时间继电器,（一）空气阻尼式时间继电器结构与工作原理,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,图5-19 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,（二）空气阻尼式时间继电器典

14、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,（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。,三、电动机式时间继电器,（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：,JS

15、11 1通电延时型；2断点延时型 延时范围：见表511 电动机式时间继电器,四、电子式时间继电器,（一）电子式时间继电器工作原理,电子式时间继电器是利用RC电路电容充电原理实现延时的。,（二）电子式时间继电器典型产品,电子式时间继电器典型产品有：JSJ、JSB、JS14、JS15、JS14A、JS20、JS14P 等。,五、时间继电器的选用,时间继电器选用时可从以下几方面考虑：延时长短、延时精度、延时方式、触头形式和数量、控制电路电压等级和电流种类。,第六节 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

16、断相保护,一、电气控制对热继电器性能的要求,图5-22 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,二、双金属片热继电器的结构及工作原理,图5-23 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,三、具有断相保护的热继电器,图5-24 电动机三角形联结时U相断线时的电流分析,图5-25 差动式断相保护机构及工作原理a)通电前 b)

17、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,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,JR20系列热继电器技术数据(续),JR20系列型号含义:,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）对于三角形接法电动机，应选用带断相保护

18、装置的热继电器,5）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。,第七节 温度继电器与速度继电器,一、温度继电器,温度继电器是根据电流的热效应制成的，它有双金属片式温度继电器和热敏电阻式温度继电器。,图 5-26 热敏电阻的R-T特性,热敏电阻式温度继电器电路图,二、速度继电器,速度继电器是根据电磁感应原理制成的，它的套有永久磁铁的轴与被控电动机的轴相联，用以接受转速信号。,图 5-28 速度继电器结构原理图1-调节螺钉 2-反力弹簧 3-常闭触头 4-动触头 5-常开触头6-返回杠杆 7-杠杆 8-定子导条 9-定子 10-转轴 11-转子,第八节 熔断器,熔断器是一种

19、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,二、熔断器的保护特性与主要技术参数,图 5-33 熔断器的保护特性,（一）熔断器的保护特性,（二）熔断器的主要技术参数,1额定电压,2额定电流,3极限分断能力,4熔断电流,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,三、熔断器典型产品,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

20、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：,图 5-30 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：,四、熔断器的选用,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,第九节 刀开关与低压断路器,一、刀开关与组合开关,低压开关又称低压隔离器，

21、是低压电器中结构比较简单、应用广泛的一类手动电器。主要有刀开关、组合开关、以及用刀与熔断器组合成的胶盖瓷底刀开关和熔断器式刀开关，还有转换开关等。,（一）开启式刀开关,图 5-34 HD、HS刀开关结构示意图,（二）HH系列封闭式负荷开关,（三）HK系列开启式负荷开关,（四）HZ系列组合开关,（五）刀开关选用原则,1）刀开关类型、极数及 操作方式的选择,2）刀开关额定电压的选择,3）刀开关额定电流的选择,二、低压断路器,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。,（一）低压断路器的

22、结构和工作原理,图 5-38 低压断路器工作原理1-分闸弹簧 2-主触头 3-传动杆 4-锁扣 5-轴 6-过电流脱扣器7-热脱扣器 8-欠压失压脱扣器 9-分励脱扣器,1主触头及灭弧装置,2脱扣器,3自由脱扣机构和操作机构,（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,2保护特性,图 5-39 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,（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，

23、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。,（四）塑壳式低压断路器的选用,塑壳式低压断路器常用来作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。,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。,

24、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。,三、模数化小型断路器,模数化小型断路器是终端电器的一大类。它安装于线路末端的电路中，起配电、控制和保护作用。在结构上具有外形尺寸模数化（9mm的倍数）和安装导轨化的特点。,四、漏电断路器,漏电断路器除具有低压断路器的作用外，还具有漏电保护的功能。,（一）漏电断路器的结构与工作原理,漏电断路器由操作机构、电磁脱扣器、触头系统、灭弧室、零序电流互感器、漏电脱扣器、试验装置等组成。,电磁式漏电脱扣器结构示意图,电磁式电流动作型漏电断路器工作原理

25、图,（二）漏电断路器典型产品,漏电断路器典型产品有DZ15LE、DZL16、DZL18、DZ20L、DZL25、JC等系列。,（三）漏电断路器的选用,1）额定漏电不动作电流的选择。,2）额定漏电动作电流的选择。,3）漏电保护特性的选择。,4）额定剩余动作电流的选择。,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。,图 5-45 控制按钮结构示意图1-按钮 2-复位弹簧 3-常闭静触头 4-动触头 5-常开静触头,第十节 主令电器,一、控制按钮,行程开关又称限位开关，能将机械位移转变为电信号，以控

26、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,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。,电磁感应式接近开关结构框图,三、接近开关,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。,高频振荡电感型接近开关电路图,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,第五章结束谢谢使用！,