《电机与电气控制技术》讲稿-王玺珍第5--7章常用低压电器--常用生产机械的电气控制.docx

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1、电机与电气控制技术计划课时60授课学期任课教师授课班级第五章常用低压电器第一节低压电器的基本知识第二、三节常用低压开关电器、熔断器用于接通和断开电路或对电路和电气设备进行保护、控制和调节的电工器件称为电器。低压电器常用于低压供电配电系统和机电设备自动控制系统中，实现电路的保护、控制、检测和转换等。一、低压电器基本知识1、低压电器的分类(1)按工作电压等级分：高压电器和低压电器。用交流电压1200V、直流电压150OV及以上电路中的电器为高压电器，常用于高压供配电电路中，实现电路的保护和控制等，例如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。用于交流电压1200V.直流电压1500V以下电路中的电器

2、,用于低压供配电系统和机电设备自动控制系统中，实现电路的保护、控制、检测和转换等，如各种刀开关、按钮、继电器、接触器等。(2)按用途分：控制电器、保护电器和执行电器。控制电器主要用于生产设备自动控制系统中对设备进行控制、检测和保护，如接触器、控制继电器、主令电器、电磁阀等。保护电器用来保护电动机和生产机，使其安全运行，如熔断器、电流继电器、热继电器等。执行电器用来带动生产机械运行和保持机械装置在固定位置上的一种执行元件，如电磁阀、电磁离合器等。(3)按触点的动力来源分：手动电器和自动电器。通过人力驱动使触点动作的电器称手动电器，如刀开关、按钮、转换开关等。通过非人力驱动使触点动作的电器称自动电

3、器,如接触器、继电器、热继电器等。(4)按工作环境分：一般用途低压电器和特殊用途低压电器。2、低压电器的基本结构（1）电磁机构电磁机构是将电磁能量转换成机械能,带动触头锄头的闭合和分断。电磁机构由铁心、衔铁、线圈部分组成。、铁心：动作方式：直动式、转动式。、线圈：电磁铁的心脏一产生磁通的源泉a、直流线圈：磁路铁心不发热，6恒定，只有线圈是产生磁通的源泉。故：线圈为长而薄的圆简状b、交流线圈:磁滞和涡流损耗，设有骨架，铁心和线圈隔离。故：线圈为短而粗的圆简状c、电压线圈（并联）：Nl导线细，阻抗大一电磁线（漆包线绕制）d、电流线圈（串联）：It-Nl一导线，阻抗小一通常用紫铜条或的紫铜线绕制。工

4、作原理：当线圈通入电流后，产生磁场，磁通经铁心、衔铁和工作气隙形成闭合回路，产生电磁吸力，将衔铁吸向铁心。断电后，在反作用弹簧力的作用下，衔铁释放。交流电磁铁的分磁环：（短路环）作用：减小交流电磁机构吸合时产生的振动与噪音原因：交流：B=BmSinwtFx=4210-20=FO(l-COS2wt2)当F吸f时衔铁吸合，当F吸二f时衔铁释放,一吸一合,如此反循环,使衔铁产生振动与噪音。消除振动的方法：在铁心端部开一个槽,槽内镶入短路环，铁心断面可以分相，由它产生的电磁力Flk.FIk就不会同时过零，如果短路环设计得比较理想6=900,最小吸力f衔铁就会被铁心牢牢吸住，不会产生振动与噪音。(2)触

5、头系统触头系统是一切有触头电器的执行部件，用来接通和断开电路，分为桥式触头和指形触头。桥式触头有点接触和面接触两种，前者适用于小电流电路，后者适用于大电流电路。指式触头为线接触，在接通和分断时产生滚动摩擦，以得去除触头表面的氧化膜，适用于大电流、操作频繁的场合。根据用途分动合触头和常闭触头两类。电器元件在没有通电或不受外力作用的常态下,处于断开状态的触头称为动合触头,处于断开状态的触头称为常闭触头。(3)灭弧装置当触头分断大电流电路时，会在触头间产生强烈的电弧。电弧将烧伤触头，并使电路的切断时间延长，必须采用灭弧装置使电弧迅速熄灭。交流电器一般采用灭弧栅灭弧，直流电器则广泛采用磁吹灭弧装置、纵

6、缝灭弧。3、低压电器的主要性能参数(1)额定电压(额定工作电压)低压电器在规定条件下长期工作时，能保证电器正常工作的电压值。通常是指主触点的额定电压。有电磁机构的控制电器还规定了吸引线圈的额定电压。(2)额定电流(额定工作电流)额定电流是根据电器在具体的使用条件下，能保证电器正常工作时的电流值。它与规的使用条件(电压等级、电网频率、工作制、使用类别等)有关，同一电器在不同的使用条件下，有不同的额定电流等级。(3)通断能力低压电器在规定的条件下，能可靠接通和分断的最大电流。通断能力与电器的额定电压、负载性质、灭弧方法等有很大关系。(4)电气寿命低压电器在规定条件下，在不需维修或更换零件时的负载操

7、作循环次数。(5)机械寿命低压电器在需要维修或更换机械零件前所能承受的无载操作次数。此外，还有线圈的额定参数、辅助触点的额定参数等。二、常用低压开关低压开关是一种配电电器，在供配电系统和设备自动控制系统中通常用于电源隔离，有时也可用于不频繁接通和断开小电流配电电路或直接控制小容量电动机的起动和停止。低压开关一般为手动类电器，常用的有刀开关、组合开关、倒顺开关、低压断路器等。1、电源开关在机床电气控制的电源开关里,根据不同的使用场合,有着不同结构特点的电源开关,电源开关在线路中使电源与线路的明显分断点。电源开关分为有灭弧能力和没有灭弧能力两种。没有灭弧能力的低压电源开关有：闸刀开关、转换开关等，

8、有没有灭弧能力的电源开关有：自动空气开关、负荷开关等开启式负荷开关(1)作用开启式负荷开关最常用的是闸刀开关，是用来不频繁地接通和分断容量不很大的低压供电线路，可作为电源隔离开关，也可用来直接起动小容量的电动机。隔离开关是指不承担接通和断开电流任务，仅起将电路与电源隔开的作用，以保证检修人员检修时安全的开关。(2)符号：图形符号文字符号(3)型号：HKl-30、15、60A全国统一设计的产品HK2-3015A一般工厂用得较多(4)选择：照明电路：Ve：250VIe：Im)二极电动机：Ve：380VIe3Ie电动机三极2Ie(铁壳开关)(5)选择(1)额定电压选择开启式负荷开关的额定电压要大于或

9、等于线路实际的最高电压。(2)额定电流选择当作为隔离开关使用时，额定电流要等于或稍大于线路实际的工作电流。当直接用其控制小容量(小于5.5kW)电动机的起动和停止时，则需要选择额定电流为电动机额定电流23倍的刀开关。(6)安装及操作注意事项 开启式负荷开关安装时，手柄要向上，不得倒装或平装。倒装时，手柄有可能因为振动而自动下落造成误合闸，另外分闸时可能电弧灼手。 接线时，应将电源线接在上端(静触点)，负载线接在下端(动触点)，这样，拉闸后刀开关与电源隔离，便于更换熔体。 拉闸与合闸操作时要迅速，一次拉合到位。封闭式负荷开关封闭式负荷开关也称铁壳开关.主要用于配电电路，作电源开关、隔离开关和应急

10、开关之用.(1)作用与开启式负荷开关比，封闭式负荷开关使用更安全，可用于分断较大的负荷，在电气照明的配电设备中不频繁地接通与分断电路，作电源开关、隔离开关，在控制电路中，也可用于不频繁起动2kW以下三相异步电动机。(2)结构由钢板外壳、动触点、触刀、静触点(夹座)、储能操作机构、熔断器及灭弧机构。(3)型号HHI0、HHll-15、30、60、100A(4)操作注意事项封闭式负荷开关一是采用储能合闸、分闸操作机构，当扳动操作手柄到一定位置时，弹簧储存的能量瞬间爆发出来，推动触点迅速合闸、分闸，因此触点动作的速度很快；封闭式负荷开关具有机械联锁，当铁盖打开时，不能进行合闸操作，而合闸后不能打开铁

11、盖。组合开关(转换开关)组合开关是刀开关的另一种结构形式，不同之处是它的操作手柄不是上下操作，而是左右旋动。在设备自动控制系统中，一般用作电源引入开关或电路功能切换开关，也可直接用于控制5kW以下小容量交流电动机的不频繁操作。(1)作用实质为刀开关。非频繁地接通与分断电路，换接电源与负载。测量三相电压以及控制小容量异步电动机的正反转及Y-起动等。(2)结构由手柄、转轴、弹簧、若干动、静触头、定位机构、外壳等组成。(3)符号：.Ill/-VQSl-QS三相转换开关单相转换开关(4)型号组合开关 设计序号 额定电流例如：HZIOT0、20、40、60A全国统一设计的产品HZ5、HZ2HZl5-20

12、全国统一设计的新型产品(5)选择当用于一般照明、电热电路时，其额定电流应大于或等于被控电路的负载电流总和。当用作设备电源引入开关时，其额定电流稍大于或等于被控电路的负载电流总和。当用于直接控制电动机时，其额定电流一般可取电动机额定电流的23倍。组合开关的通断能力较低，故不可用来分断故隙电流。当用于电动机可逆控制时，必须在电动机完全停转后才允许反向接通。倒顺开关倒顺开关是一种特殊的组合开关，也是一种较为常见的开关类电器，它的手柄可以处于“O”“倒”“顺”三个位置，一般可用于3kW下三相异步电动机进行手动正、反转控制。低压断路器低压断路器也称自动空气开关，主要用在交、直流低压电网中，既可手动又可电

13、动分合电路，且可对电路或用电设备实现过载、短路和欠电压等保护，也可以用于不频繁起动电动机，是一种重要的控制和保护电器。断路器都装有灭弧装置，因此，它可以安全地带负荷合闸与分闸。图形文字符号：QF三、熔断器熔断器又称保险丝，在低压配电线路中主要用于短路和严重过载时的保护。具有结构简单、体积小、重量轻、工作可靠、价格低廉等优点。(1)作用熔断器广泛用于低压供配电系统和控制系统中，当电路发生短路或严重过载时，熔断器中的熔体将自动熔断，从而切断电路，起到保护作用。(2)结构原理熔断器主要由熔体和放置熔体的绝缘管或绝缘底座(熔壳)组成。按结构分为开启式、半封闭式和封闭式。熔体是熔断器的核心部件，一般用铅

14、、铅锡合金、锌、银、铝及铜等材料制成；熔体的形状有丝状、片状或网状等；熔体的熔点温度一般在200300。常用的有RCIA插入式、RLl螺旋式、RT有填料封闭管式、RM无填料封闭管式、RS有填料封闭式快速、RLS有填料封闭螺旋式。当熔断器串入电路时，负载正常电流流过熔体，熔体电阻上的损耗使其发热，温度上升，但发热温度低于熔化温度，熔体长期不熔断；当电路发生严重过载或短路时，电流大于熔体允许的正常发热电流，使熔体温度急剧上升,超过熔点而熔断，从而分断电路，保护了电路和设备。熔体体熔断后，更换新的熔体，电路可重新工作。(3)文字符号与图形符号IIFU(4)熔断器的保护特性及主要参数熔断器的保护特性又

15、称安秒特性，它表示流过熔体的电流大小与熔体熔断的时间之间的关系特性如下表。熔断器的安秒特性为反时限特性，即熔断器的熔断时间随流过熔体电流的增加而迅速减小。熔断器的熔断电流与熔断时间的数值关系熔断电流ina1.251.31.622.534熔断时间S36001081.52.5额定电压Un:是从灭弧角度出发，规定熔断器所在电路工作电压的最高限额。如果线路的实际电压超过熔断器的额定电压，一旦熔体熔断时，有可能发生电弧不能及时熄灭的现象。额定电流入：实际上是指熔座的额定电流，是由熔断器长期工作所允许的温升决定的电流值。配用的熔体的额定电流应小于或等于熔断器的额定电流。熔体的额定电流/RN：熔体长期通过此电流而不熔断的最大电流。生产厂家生产不同规格的熔体供用户选择使用。极限分断能力：熔断器所能分断的最大的短路电流值。分断能力的大小与熔断器的灭弧能力有关，而与熔体的额定电流值无关。熔断器的极限分断能力必须大于线路