常用低压电器第一节.ppt

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1、PLC原理及应用,本门课程为考试课,总学时50,理论学时40,实验学时10使用教材:电气控制与可编程控制器技术 主编:史国生,化学工业出版社第一篇 电气控制技术(12)第二篇 可编程控制器概述(28)第三篇 电气控制与可编程控制器技术实验(10),第一章 常用低压电器,低压电器是组成各种电气控制成套设备的基础组件,正确的使用是低压电力系统可靠运行、安全用电的基础和重要的保证。本章重点:掌握常用低压电器的结构、工作原理、用途及其图形符号和文字符号。了解各种低压电器选型的原则。,第一节 电器的功能、分类和工作原理,电器的功能电器是一种能根据外界信号和要求,手动或自动地接通或断开电路,断续或连续地改

2、变电路参数,以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的元件或设备。简言之,电器就是一种能控制电的工具。,第一节 电器的功能、分类和工作原理,电器分类按工作电压等级分高压电器:用于交流电压1200V、直流电压1500V及以上电路中的电器。低压电器:用于工频交流电压1200V、直流电压1500V及以下电路中的电器。按动作原理分手动电器:人手操作发出动作指令的电器。如:刀开关、按钮等。自动电器:通过电磁系统自动完成动作指令电器。如:接触器等。按用途分控制电器:用于各种控制电路和控制系统的电器。配电电器:用于电能的输送和分配的电器。主令电器:用于自动控制系统中发送动作指令的电器。保

3、护电器:用于保护电路及用电设备的电器。执行电器:用于完成某种动作或传送功能的电器。,第一节 电器的功能、分类和工作原理,电磁式电器的基本原理 电磁式电器是低压电器中最常用的。检测部分:电磁机构执行部分:触头系统,电磁式电器的基本原理,电磁机构-实现电能装化为机械能,并带动触点实现闭合或断开动作。电磁机构的结构形式电磁机构的工作原理交流电磁机构上短路环的作用,电磁机构的结构形式,电磁机构组成吸引线圈:起到将电能转化为磁能的作用。磁路:铁心、衔铁、铁轭和空气隙电磁机构的分类按衔铁的运动方式分(1)衔铁绕棱角转动-磨损较小,适用于直流接触器(2)衔铁绕轴转动-铁心用硅钢片叠成,适用于交流接触器(3)

4、衔铁直线运动-多用于交流接触器.按磁铁系统形状分 分为U形和E形按线圈连接方式分 并联:称为电压线圈,因其并联在线路上,为减少分流作用,需要较大 阻抗,故线圈的导线细且匝数多。串联:称为电流线圈,因流过电流较大,为减少对电路的影响,线圈导 线一般较粗,匝数少,线圈阻抗小。按吸引线圈电流的种类分 直流线圈和交流线圈,直流线圈和交流线圈直流线圈通以直流电铁心不发热、线圈发热线圈无骨架、高而薄的瘦高型铁心和衔铁采用软钢或工程纯铁制成交流线圈通以交流电铁心、线圈均发热(涡流和磁滞损耗造成)线圈有骨架、矮胖型铁心采用硅钢片叠制而成,以减少涡流,电磁机构的结构形式,电磁机构的工作原理,吸力与反力产生:吸力

5、:电磁线圈通过电磁机构产生电磁吸力反力:由复位弹簧和触头等产生特性:吸力特性-电磁机构的吸力F与气隙的关系曲线称为吸力特性曲线。反力特性-电磁系统的反作用力F与气隙的关系曲线称为反力特性曲线。,电磁机构的工作原理,吸力特性电磁吸力公式F=1/2u0 B2S其中:F:电磁吸力(N);u0:真空磁导率(410-7H/m);B:气隙磁感应强度(T);S:磁极截面积(m2)特性:当S为常数时,F与B2成正比吸力F与磁阻Rm2成反比(Rm=NI/其中NI为磁动势-即安匝数;为磁通量(单位韦伯Wb)而BS sinA),电磁机构的工作原理,吸力特性曲线,1,1,2,2,电磁机构的工作原理,吸力特性曲线在可靠

6、性要求较高或操作频繁的场合,一般不采用交流电磁机构,应采用直流电磁机构原因:U型铁心的交流电磁机构的励磁线圈通电而衔铁尚未吸合的瞬间,电流会达到衔铁吸合后额定电流的56倍;E型铁心电磁机构会达到额定电流的1015倍。因此如果衔铁卡住不能吸合或频繁动作,交流电磁机构的交流励磁线圈可能烧毁。,交流电磁机构短路环的作用,-6,触头系统,触头分类按结构分类:桥型触头和指型触头按接触形式分类:点接触、线接触、面接触,触头系统,灭弧工作原理,电弧的产生电弧:当接触器的触点切断电路时,在拉开的两各触点之间将出现强烈火花,这实际上是一种气体放电现象,通常称为电弧。气体放电现象:气体中大量带电粒子做定向运动的现

7、象,称为气体放电现象。电弧产生过程,灭弧工作原理,电弧危害:烧损触头金属表面,降低电器的寿命;延长电路的分断时间,降低电器的动作频率。常用的灭弧方法:(1)迅速增大电弧长度 电弧长度增加,使触点间隙增加,电场强度降低,同时又使散热面积增大,降低电弧温度,使自由电子和空穴复合的运动加强,因而电荷容易熄灭。(2)冷却 使电弧与冷却介质接触,带走电弧热量,也可使复合运动得以加强,从而使电弧熄灭。,灭弧工作原理,常用灭弧装置电动力灭弧磁吹式灭弧栅片灭弧,第四节 动力线路中常用电器,接触器:是一种用于频繁接通或断开交直流主电路、大容量控制电路等大电流电路的自动切换电器。功能:自动切换、远距离操作和失压(

8、欠压)保护功能。分类:按电路中电流种类分:交流和直流接触器。按主触点的极数分:直流接触器有单极和双极两种;交流接触器有三极、四极和五极三种。用途:用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等。参数及型号含义:接触器选择:接触器图形符号、文字符号,1-灭弧罩 2-触头压力弹簧片 3-主触头 4-反作用弹簧 5-线圈 6-短路环 7-静铁心 8-弹簧 9-动铁心 10-辅助常开触头 11-辅助常闭触头 图1-38 CJ0-20型 交流接触器,交流接触器工作原理:吸合过程:在线圈上施加交流电压后,铁心中产生磁通,该磁通对衔铁产生克服复位弹簧拉力的电磁吸力,使衔铁带动触头动作。触头动作时,常闭先断开,

9、常开后闭合。主触头和辅助触头是同时动作的。释放过程 当线圈中的电压值降到某一数值时,铁心中的磁通下降,吸力减小到不足以克服复位弹簧的反力时,衔铁就在复位弹簧的反力作用下复位,使主触头和辅助触头的常开触头断开,常闭触头恢复闭合。保护功能:失压保护。交流接触器工作时,施加的交流电压应大于线圈额定电压值的85%时,接触器才能够可靠地吸合。,接触器的主要技术参数额定电压:接触器铭牌上的额定电压是指主触头的额定电压。交流有127V、220V、380V、500V等档次;直流有110V、220V、440V等档次。额定电流:接触器铭牌上的额定电流是指主触头的额定电流。有5A、10A、20A、40A、60A、1

10、00A、150A、250A、400A和600A。,接触器的主要技术参数吸引线圈的额定电压:交流有36V、110V、127V、220V、380V;直流有24V、48V、220V、440V。电气寿命和机械寿命:电气寿命是指在不同使用条件下无需修理或更换零件的负载操作次数;机械寿命是指在需要正常维修或更换机械零件前,包括更换触头所能承受的无载操作循环次数。额定操作频率:是指接触器每小时的操作次数。,接触器的型号含义 C J/接触器 主触头数 交流 额定电流 设计序号 C Z-/接触器 常闭主触头数 直流 常开主触头数 设计序号 额定电流,接触器的选择 1接触器的类型选择 根据接触器所控制的负载性质,

11、选择直流接触器或交流接触器。2额定电压的选择 接触器的额定电压应大于或等于所控制线路的电压。3额定电流的选择 接触器的额定电流应大于或等于所控制电路的额定电流。对于电动机负载可按下列经验公式计算 式中:IC为接触器主触头电流,A;PN为电机额定功率 KW;UN为电动机额定电压,V;K为经验系数,一般取11.4。,4吸引线圈额定电压选择 根据控制回路的电压选用。5接触器触头数量、种类选择 触头数量和种类应满足主电路的控制线路的要求。,接触器的选择,接触器的图形符号和文字符号,(a)线圈(b)常开触头(c)常闭触头图1-39 接触器的图形、文字符号,第四节 动力线路中常用电器,CRC1(CJ10)

12、系列交流接触器:CRC1系列交流接触器适用于交流50Hz或60Hz,电压至380V,电流至150A的电力线路中,供远距离接通和分断电路之用,并适宜于频繁地起动、停止和反转交流电动机等应用。,第四节 动力线路中常用电器,CZ0系列直流接触:CZ0系列直流接触器用于远距离接通与分断额定电压至440V,额定电流至600A的直流线路之用。并适用频繁起动、停止直流电动机及直流电动机的换向或反转之用。,第四节 动力线路中常用电器,CJ20系列交流接触器:CJ20系列交流接触器主要用于交流50Hz、额定电压至660V(个别等级能至1140V)、电流至630A的电力线路中,供远距离接通和分断电路以及频繁起动和控制交流电动机,并适宜于与JR20系列热继电器或电子保护装置组成起动器,以保护电路或交流电动机可能发生的过负荷及断相。,第四节 动力线路中常用电器,第四节 动力线路中常用电器,第四节 动力线路中常用电器,第四节 动力线路中常用电器,接触器触点扩展,电动力吹弧如图1-9所示。双断点桥式触头在分断时具有电动力吹弧功能,不用任何附加装置,便可使电弧迅速熄灭。这种灭弧方法多用于小容量交流接触器中。,1-静触头 2-动触头图1-9 电动力灭弧示意图,电动力吹弧,栅片灭弧 灭弧栅是一组薄铜片,它们彼此间相互绝缘,如图1-11所示。,1-灭弧栅片 2-触点 3-电弧 图1-11 栅片灭弧示意图,

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