第1章 常用低压电器.ppt

2023年11月14日星期二1机床设备电气控制机床设备电气控制 2023年11月14日星期二2约法三章：约法三章：(1)课堂纪律；(2)缺课、请假；(3)课后作业；(4)考试。辅导联系：辅导联系：手机：15601561086办公室：机械楼207室2023年11月14日星期二3教学内容安排教学内容安排：第一篇 电气控制技术第二篇 可编程控制器技术 PLC的发展史、基本组成及工作原理的发展史、基本组成及工作原理 PLC的基本指令、步进顺控指令、功能指令的基本指令、步进顺控指令、功能指令 PLC控制系统设计与应用控制系统设计与应用4学时学时2学时学时三菱三菱PLC 常用低压电器常用低压电器 基本电气控制线路基本电气控制线路 电机调速控制线路电机调速控制线路 典型机械设备的电气控制典型机械设备的电气控制4学时学时6学时学时4学时学时6学时学时2学时学时理论教学：理论教学：28学时学时实践教学：实践教学：4学时学时总总 学学 时：时：32学时学时2023年11月14日星期二4主要参考书目主要参考书目：电子参考书目：科大超星数字图书馆下载书籍。电子参考书目：科大超星数字图书馆下载书籍。2023年11月14日星期二51 常用低压电器常用低压电器电器？电气？电器？电气？电的电的,有关电的。是以电能、电气设备和电气技术为手段有关电的。是以电能、电气设备和电气技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学。来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学。用来作为电气装置一部分或与电气装置有关的仪器、器用来作为电气装置一部分或与电气装置有关的仪器、器件、附器、配件等件、附器、配件等,这个则是我们本课程用到的含义。这个则是我们本课程用到的含义。电气电气:Electric 电器电器:electrical equipment(electrical appliance)2023年11月14日星期二61 常用低压电器常用低压电器1.1.1.1 按工作电压等级分按工作电压等级分 1.1.1、电器的分类、电器的分类1.1、低压电器的基本知识、低压电器的基本知识(1)高压电器高压电器 (2)低压电器低压电器 用于用于交流电压交流电压1200V、直流电压、直流电压1500V及以上电路中及以上电路中的电器，的电器，如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。用于用于交流交流50Hz（或（或60Hz）额定电压为）额定电压为1200V以下、直以下、直流额定电压流额定电压1500V及以下及以下电路内起通断、保护、控制或电路内起通断、保护、控制或调节作用的各种电器，如接触器、继电器等。调节作用的各种电器，如接触器、继电器等。2023年11月14日星期二71 常用低压电器常用低压电器1.1.1.2 按动作原理分按动作原理分 (1)手动电器，如按钮、刀开关等；手动电器，如按钮、刀开关等；(2)自动电器，如接触器、继电器等。自动电器，如接触器、继电器等。2023年11月14日星期二81 常用低压电器常用低压电器1.1.1.3 按用途分按用途分 (1)控制电器控制电器用于控制电路和控制系统，如接触器、用于控制电路和控制系统，如接触器、继电器。继电器。(2)配电电器配电电器用于电能的输送和分配，如高压断路器。用于电能的输送和分配，如高压断路器。(3)主令电器主令电器用于控制系统中发送动作指令，如按钮、用于控制系统中发送动作指令，如按钮、转换开关。转换开关。(4)保护电器保护电器用于电路及电器设备的保护，如熔断器、用于电路及电器设备的保护，如熔断器、热继电器。热继电器。(5)执行电器执行电器用于完成某种动作或传送功能，如电磁铁。用于完成某种动作或传送功能，如电磁铁。2023年11月14日星期二91 常用低压电器常用低压电器低压电器一般由两个基本部分组成：低压电器一般由两个基本部分组成：感受机构感受机构和和执行机构执行机构。1.1.2、低压电器的电磁系统、低压电器的电磁系统感受机构感受机构：感受外界信号的变化，作出有规律的反应；：感受外界信号的变化，作出有规律的反应；执行机构执行机构：根据指令信号，执行电路的通、断控制。：根据指令信号，执行电路的通、断控制。：在各种低压电器中，在各种低压电器中，感受机构感受机构是根据电磁感应原理做成是根据电磁感应原理做成的的电磁系统电磁系统，执行机构执行机构是是触点系统触点系统及及灭弧系统灭弧系统。2023年11月14日星期二101 常用低压电器常用低压电器1.1.2.1、电磁系统结构及工作原理、电磁系统结构及工作原理电磁机构电磁机构:通常采用电磁铁的形式，由通常采用电磁铁的形式，由吸引线圈吸引线圈、铁心铁心（又称静铁心或磁轭）和（又称静铁心或磁轭）和衔铁衔铁（也称动铁心）三部分组（也称动铁心）三部分组成。成。电磁机构示意图电磁机构示意图 吸引线圈吸引线圈衔铁衔铁铁心铁心弹簧弹簧2023年11月14日星期二111 常用低压电器常用低压电器1.1.2.1、电磁系统结构及工作原理、电磁系统结构及工作原理工作原理工作原理：当线圈通入：当线圈通入电流后，磁通电流后，磁通通过铁通过铁心。心。衔铁和工作气隙衔铁和工作气隙形成闭合回路，因衔铁形成闭合回路，因衔铁受到电磁力，便吸向铁受到电磁力，便吸向铁心。心。2023年11月14日星期二12常用电磁机构：常用电磁机构：1铁心 2吸引线圈 3衔铁 虚线虚线磁路磁路适用于直流适用于直流接触器接触器适用于触点容量较适用于触点容量较大的交流接触器大的交流接触器适用于交流适用于交流接触器、继接触器、继电器等电器等2023年11月14日星期二131 常用低压电器常用低压电器1.1.2.2、电磁式电器分类、电磁式电器分类电磁式电器分为电磁式电器分为直流直流与与交流交流两大类。两大类。直流电磁铁直流电磁铁铁心由整块铸铁铸成铁心由整块铸铁铸成，仅有线圈发热，所，仅有线圈发热，所以线圈匝数多，导线细，制成细长型，且不设线圈骨以线圈匝数多，导线细，制成细长型，且不设线圈骨架，线圈与铁心直接接触，利于线圈的散热。架，线圈与铁心直接接触，利于线圈的散热。交流电磁铁交流电磁铁铁心则用硅钢片叠成铁心则用硅钢片叠成，以减少铁损（磁，以减少铁损（磁滞损耗及涡流损耗）。铁芯和线圈均发热，所以线滞损耗及涡流损耗）。铁芯和线圈均发热，所以线圈匝数少，导线粗，制成短粗型，吸引线圈设有骨圈匝数少，导线粗，制成短粗型，吸引线圈设有骨架，且铁心与线圈隔离，利于铁心和线圈的散热。架，且铁心与线圈隔离，利于铁心和线圈的散热。2023年11月14日星期二141 常用低压电器常用低压电器1.1.2.2、电磁式电器分类、电磁式电器分类2023年11月14日星期二151.1.2.3、交流电磁系统的短路环、交流电磁系统的短路环单相交流电磁机构存在的问题单相交流电磁机构存在的问题磁通是交变磁通是交变：电磁吸力与磁通的平方成正比，当磁通电磁吸力与磁通的平方成正比，当磁通为零时，吸力也为零，这时衔铁在弹簧反力作用下被为零时，吸力也为零，这时衔铁在弹簧反力作用下被拉开，磁通大于零后，吸力增大，当吸力大于反力时，拉开，磁通大于零后，吸力增大，当吸力大于反力时，衔铁又吸合，衔铁会产生强烈的振动和噪声。衔铁又吸合，衔铁会产生强烈的振动和噪声。措施：措施：设置障碍消除衔铁的机械振动，通常采用设置障碍消除衔铁的机械振动，通常采用短路环短路环来解决。来解决。后果：后果：衔铁产生强烈振动和噪音，易使电器结构松散、衔铁产生强烈振动和噪音，易使电器结构松散、寿命降低，同时使触点接触不良，易于熔焊与烧毁。寿命降低，同时使触点接触不良，易于熔焊与烧毁。1 常用低压电器常用低压电器72108FB S电磁吸力电磁吸力磁感应强度磁感应强度铁心截面积铁心截面积电磁铁吸力公式2023年11月14日星期二161 常用低压电器常用低压电器 衔铁 铁芯 线圈 短路环 交流电磁铁的短路环短路环短路环短路环短路环(也称分磁环也称分磁环)：对单相交流电磁机构，一般在对单相交流电磁机构，一般在铁心端面上安置一个铁心端面上安置一个铜制铜制的的分磁环分磁环，以便改善工作状以便改善工作状况。况。2023年11月14日星期二17短路环的工作原理 在铁心断面设置短路环后，气隙磁通分为两个部分，即不穿过短在铁心断面设置短路环后，气隙磁通分为两个部分，即不穿过短路环的路环的1和穿过短路环和穿过短路环2，且，且2滞后于滞后于1。特点：特点：相位不同，幅值也不同。相位不同，幅值也不同。由两个磁通产生的电磁力由两个磁通产生的电磁力F1和和F2在不同时刻过零点，使得在不同时刻过零点，使得1、2相差相差90，并且，并且F1和和F2近似相等，则合成磁力就会相当平坦，近似相等，则合成磁力就会相当平坦，只要最小吸力大于反力只要最小吸力大于反力，就不会产生振动和噪音。，就不会产生振动和噪音。衔铁 铁芯 线圈 短路环 2023年11月14日星期二181 常用低压电器常用低压电器 衔铁 铁芯 线圈 短路环 交流电磁铁的短路环交流电磁铁的短路环总而言之：总而言之：短路环起到短路环起到磁分相磁分相的作用的作用，把极面上的交变磁通分成两，把极面上的交变磁通分成两个相位不同交变磁通，这样，个相位不同交变磁通，这样，两部分吸力就不会同时达到零值两部分吸力就不会同时达到零值，当，当然合成后的吸力就不会有零值的时刻，如果使合成后的吸力在任一然合成后的吸力就不会有零值的时刻，如果使合成后的吸力在任一时刻都大于弹簧拉力，就消除了。时刻都大于弹簧拉力，就消除了。2023年11月14日星期二191 常用低压电器常用低压电器1.1.2.4、低压电器的触点系统、低压电器的触点系统触点触点是接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。是接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。(1)触点系统材料触点系统材料 要使触点具有良好的接触性能，通常采用铜质材料制成。由要使触点具有良好的接触性能，通常采用铜质材料制成。由于铜的表面容易氧化成氧化铜，使触点接触电阻增大，容易于铜的表面容易氧化成氧化铜，使触点接触电阻增大，容易引起触点过热，影响电器的使用寿命。引起触点过热，影响电器的使用寿命。对于对于电流容量较小电流容量较小的电器的电器(如接触器、继电器等如接触器、继电器等)，常采用银常采用银质材料作为触点材料质材料作为触点材料，因为银的氧化膜电阻率与纯银相似，因为银的氧化膜电阻率与纯银相似，从而避免触点表面氧化膜电阻率增加而造成触点接触不良。从而避免触点表面氧化膜电阻率增加而造成触点接触不良。2023年11月14日星期二201 常用低压电器常用低压电器1.1.2.4、低压电器的触点系统、低压电器的触点系统(2)触点的结构形式触点的结构形式 按其所控制的电路分按其所控制的电路分：主触点主触点和和辅助触点辅助触点。主触点主触点：用于接通或断开主电路，允许通过较大的电流，：用于接通或断开主电路，允许通过较大的电流，必须采取灭弧措施；必须采取灭弧措施；辅助触点辅助触点：用于接通或断开控制电路，灭弧能力弱，只能：用于接通或断开控制电路，灭弧能力弱，只能通过较小的电流。通过较小的电流。2023年11月14日星期二21电气原理图中的主触点、辅触点2023年11月14日星期二221 常用低压电器常用低压电器1.1.2.4、低压电器的触点系统、低压电器的触点系统(2)触点的结构形式触点的结构形式 按其原始状态分按其原始状态分：常开触点常开触点和和常闭触点常闭触点。常开触点常开触点：原始状态时（即线圈未通电）断开，线圈通电：原始状态时（即线圈未通电）断开，线圈通电 后闭合的触点；后闭合的触点；常闭触点常闭触点：原始状态闭合，线图通电后断开的触点（线圈：原始状态闭合，线图通电后断开的触点（线圈 断电后所有触头复原）。断电后所有触头复原）。2023年11月14日星期二23电气原理图中的常开触点、常闭触点2023年11月14日星期二241 常用低压电器常用低压电器1.1.2.4、低压电器的触点系统、低压电器的触点系统(3)触点的分类触点的分类 1)按结构形式可分为桥式触点和