电器控制第3次课讲稿.docx

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电器控制第3次课讲稿

第三课讲稿

回顾：

我们首先来回顾一下上次课我们都学习了什么：

⏹1.2接触器

⏹灭弧装置

⏹电磁机构

⏹主要技术数据

在里面，我们知道了电弧产生的原因，并知道了人们根据产生原因，而设计的几类不同结构的灭弧装置：

1、磁吹式灭弧装置，2、灭弧栅、3、灭弧罩、4、多断点灭弧

其后我们又对接触器的电磁机构做了详细讲解，这是上次课的重点也是难点。

大家还记得电磁机构是由哪些部分组成的么？

由吸引线圈（激磁线圈）和磁路（包括铁芯、铁轭、衔铁和空气气隙）两部分组成。

吸引线圈通电后激励磁场，并利用气隙把电磁能转换为机械能，带动衔铁运动以完成触点的断开和闭合。

而电磁机构的工作情况常用吸力特性与反力特性来表征。

吸力特性：

电磁机构使衔铁吸合的力与气隙的关系曲线。

反力特性：

电磁机构使衔铁释放（复位）的力与气隙的关系曲线。

在分别分析了二者的特性曲线后，我们知道了吸力特性与反力特性是如何配合的：

欲使衔铁吸合，吸力必须大于反力;但也不宜过大，否则会造成电器的机械寿命缩短。

当衔铁释放时，其反力必须大于剩磁吸力，才能可靠释放。

最后我们还对接触器的主要性能做了介绍，大家还记得有哪些么？

1、额定电压、2、额定电流、3激磁线圈额定电压、4、动作值、5、接通与分断能力、6、操作频率、7、机械寿命和电气寿命、8、机械寿命和电气寿命、9、其它参数，包括接触器主触点的极数，主触点的形式，辅助触点的数量，辅助触点的额定电压和额定电流等等。

我们下面正式进入本次课内容的学习。

第一章常用低压电器

本章节内容：

接触器：

选型

发展趋势

其他控制元件：

中间继电器

时间继电器

我们刚才在对上次课本的回顾中，提到了接触器有那么多的技术指标。

有那么的性能指标，自然各指标不同的话，也就产生了不同型号的接触器。

那如何在实际的应用中选择合适的的接触器呢？

下面的内容就是来解决这个问题的。

接触器的选择和主要型号

1、选择原则

（1）接触器的额定电压主电路额定电压。

我想，这一点比较容易理解，如果你选的接触器额定电压小于主电路的额定电压，接触器很容易被烧毁。

（2）接触器线圈的额定电压必须与接入此线圈的控制电路的额定电压相等。

一般交流接触器选用交流激磁线圈，以减少电源种类，但在频繁动作的场合，可采用直流激磁线圈的交流接触器。

（3）接触器的额定电流等级应按下列方法选择．

（a）按接触器设计时规定的使用类别使用时按触器的额定电流应等于或稍大于负载额定电流。

（b）按轻任务使用类别设计的接触器，用于重任务使用类别时，应降低容量使用。

如按使用类别JK3设计的控制4KW电动机的接触器用于使用类别JK4时，则应降低一个容量等级只能控制2．2KW的电动机。

（c）用于反复短时工作制的接触器，其额定电流应大于负载的等效发热电流，等效发热电流

可按下式计算；

Id=

式中：

Id----负载等效发热电流（A）

i-----负载电流的瞬时值（A）

T----每一循环的全周期（S）

（4）接触器型号的选择各系列接触器是按一定使用类别设计的，应根据负载的情况选用。

此外还应注意负载的工作制。

用于长期工作制时，应尽量选用银或银基合金触头的接触器（如CJ10和CJ20系列接触器）；如选用铜触头的接触器（如CJ12系列接触器），则应将该接触器的额定电流降低50%使用。

例如型号为CJ121加的交流接触器，其额定电流为100A，用于长期工作制时，只能用于负载电流不大于50A的电路中。

2、主要型号及技术数据

1）交流接触器

国内：

CJ10、CJ20、CJX1、CJX2等

国外：

3TB\3TF（西门子）、A系列（ABB）、LC1系列（施耐德）等

2）直流接触器

国内：

CZ0、CJX1-Z

国外：

3TB\3TF（西门子）

3）型号样式

如CJ10-100/10、3TF4522-0XM0、A-26等

4）技术数据

交直流接触器的发展趋势

1、提高工作可靠性：

过去通常把交直流接触器的额定电压额定电流、通断能力使用寿命视为衡量产品忧劣的主要标志，而把工作可靠性置于次要地位、近年来工作可靠性一跃而居众所关注的重要地位，这是因为人们逐渐意识到在工业自动化系统及装置中使用了大量的交直流接触器，接触器偶一误动作，给系统及装置带来的损失之大，是接触器本身的价格所无法比拟的、这就要求接触器的各部件在各种条件下可靠地工作，以确保百分之百的不发生误动作从而使系统及装置长期高效地运转、因此可靠性的研究就成为当前的主要研究课题。

目前世界各生产厂家及研究单位围绕接触器的可靠性问题作了以下工作：

降低其动作电压值；降低其释放电压上限和提高释放电压下限；提高其在恶劣条件下的可靠性；提高其对倾斜、冲击、振动的耐受能力；提高其绝缘能力提高其承受短路电流的能力等等。

2、提高通断能力：

通断能力是交直流接触器的重要技术指标之一、在交流接触器国际电工标准IEC-158-1和VDE－0660中规定，在AC4工作制时为8～10倍额定电流，在AC3工作制时为10～12倍额定电流。

实际上各制造厂家为保证运行可靠，其产品的通断能力远远超出上述规定，如美国西屋公司M系列产品通断能力提高到20倍；法国Delle公司的BC250型产品提高到100倍；日本户上公司的UNK系列交流接触器提高到133～200倍。

3、提高使用寿命：

提高使用寿命无疑对系统或装置的效益有着直接关系。

lEC标准规定交流接触器的机械寿命最高为1000万次，如日本松下电器公司生产的FC系列交流接触器的机械寿命定为50一1000万次；法国TE公司的LCI－D交流接触器的机械寿命达2000万次。

至于电寿命迄今尚无明确规定。

4、小型化：

经过长期改进，交流接触器的安装面积减小了约25％。

但它与电子器件相比、仍然显得过大，因此世界各国制造厂家对缩小接触器的体积及其安装面积给予极大的重视具体措施为减小触头开距、采用高导磁材料、采用优质灭弧材料等。

5、品种派生：

为了扩大交流接触器基本系列产品的适应性许多国家的制造厂大力发展派生品种，以最大限度地满足各种不同的使用要求、如西门子3TC系列直流接触器就是由3TB系列交流接触器派生的；日本户上电机制适所的MGK--U系列交流接触器就是由电磁锁扣式接触器派生而来中的。

6、提高交流接触器的额定电压：

许多工业先进国家。

如德国、美国和法国从经济合理及技术可能性的观点出发，把工业电网的配电电压从380V提高到660V，因而交流接触器的额定电压相应提高，如西门子3TB系列交流接触器均采用了660V的额定电压

7、标准化：

由于交流接触器的产量很大、品种繁多，要进一步发展产品，必须加强标准化工作如BBC公司B系列交流接触器的零部件通用化程度很高，8种产品除触头系统外其它零部件基本通用；

8、新材料的应用及材料的节约：

随着塑料工业和冶金工业的发展为电工产品（包括交直流接触器）提供了许多物美价廉的新颖材料．如高耐磨损性和高冲击强度的聚脂树脂和聚酚胺树脂塑料以及尼龙等压制的构件取代了有关的金属零部件，如硅橡胶用于固定磁系统的短路环；酚醛树脂用于线圈管架和隔弧权。

9、发展中的几种接触器：

在现代的工业自动化系统及装置中，单靠电磁式交流接触器已不能满足需要了，这是因为它有许多缺点，如触点接触有时不良易于烧损、运动部件易磨损，操作频率和寿命还不够理想等。

因此又发展了新型的接触器，如无触点接触器，即半导体化的接触器；混合式接触器，它介于有触点与无触点之间，即在触点之间并联晶闸管，同步接触器,利用交流电流过零时实现无电弧分断；低真空接触器，利用真空作为一种优良的绝缘介质和熄弧介质可提高分断能力。

10、安装和装配：

交直流接触器一旦发生故障，应能迅速的进行更换，因此要求易于装卸、国外小容量接触器的安装已普遍采用卡轨，大容量产品仍采用螺钉。

在装配部件上各国仍在改进。

中间继电器

继电器：

是一种根据特定形式输入信号而动作的自动控制电器，其种类和分类方法很多。

中间继电器：

是电磁式继电器的一种．其输入量为电磁机构激磁线圈的电压。

特点：

触点的数量较多。

作用：

在各种自动控制线路中起着信号传递、放大、翻转、分路、隔离和记忆等

功能：

将多个中间继电器组合起来，还能构成具有各种逻辑运算和计数功能的线路。

（一）继电器的重要参数

1．返回系数KF

返回系数是继电器输入量的返回值xf与动作值xc的比值，也称为继电器的恢复系数。

因为返回值xf总是小于动作值xc的，所以返回系数KF＜1。

对于中间继电器，KF值一般在0.1-0.4之间．这样，当继电路吸合后，即使输入量有较大波动也不致引起误动作。

例如，中间继电器的KF=0.4，动作值xc=0.8xe。

则xf=xc*KF=0.32xe当此中间继电器动作后，即使因电网电压的波动或其他干扰使线圈电压下降为额定值的50%；

但因0.5xe〉0.32xe，该中间继电器电磁机构仍不会释放。

用途不同，对继电器返回系数的要求也各不相同，所以继电器的返回系数都可调，以适应不同用途的需要。

（二）JZ7型中间继电器

JZ7型中间继电器，其衔铁为直动式结构，躯壳由塑料制成开启式，考虑到额定电流较小，继电器不设灭

孤罩，仅借躯壳上的相隔板将各对触点隔开，以防止因飞弧而发生短路事故。

触头采用桥式双断点结构，

上下两层各有四对，下层触头只能是常开的，上层触头则常开、常闭均可，所以整个触点系统可按8常开、

6常开2常闭以及4常开4常闭的方式组合。

JZ7中间继电器按其电磁线圈的额定频率和电压可分为：

交流50Hz：

12、22、36、36、48、110、127、220、380、420、440、500V共11种规格；

交流60Hz：

12、36、110、127、220、380、440共7种规格。

时间继电器

定义：

从得到输入信号起到产生相应的输出（如触点的通断等），有一个符合一定准确度的延时过程的继电器被称作时间继电器。

它在电路中起控制动作时间的作用。

延时方式：

通电延时型---接受输入信号后要延迟一段时间，输出信号才发生变化。

当输入信号消失后，输出即时复原。

断电延时型---当接受输入信号时，立即产生相应的输出信号。

当输入信号消失后、继电器需经过一定的延时，输出才复原。

时间继电器的种类：

主要有电磁式、空气阻尼式、电动机式和晶体管式

（一）直流电磁式时间继电器

1、结构：

这种时间继电器在结构上与一般直流电磁式继电器相比只是铁芯上增加了一个阻尼铜（铝）套。

结构示意如图所示。

由电磁感应定律可知．在继电状器断电过程中铜套内将感生涡流，反对穿过铜套内的磁通发生变化，因而对原有的磁通起了阻尼作用。

2、原理：

当继电器接受输入信号时，由于衔铁处于释放位置，气隙大、磁阻大、铜（铝）套的阻尼作用相对也小。

因此铁芯闭合时的延时不明显，一般可忽略不计。

而当继电器激磁线圈断电时，磁通量的变化大，铜（铝）套的阻尼作用也大。

因此，这种继电器属断电延时型时间继器。

相应的延时触点有常开延时断开触点和常闭延时间闭合触点两种。

这种延时继电器的延时较短，JT系列电磁式时间继电器的延时时间最长个超过5S。

为增长延时时间，铜套用电阻值较低的电解铜制成。

以增大时间常数（T=L/R）。

3、适用场合：

由于延时的准确度较低，一般只用于要求不高的场合，如电动机的延时起动。

影响延时准确度的原因，一是铜（铝）套电阻值受温度的影响，一般将铜（铝）套和线圈分别套在不同的铁芯柱上，以减少线圈发热对铜（铝）套温度的影响；二是易受电源电压波动的影响，当电压下降、磁通减少，磁通亮的变化减少，铜（铝）套的阻尼作用也减小，致使延时减少，通常把磁路设计在饱和区工作，以尽量减小这种影响。

常用的直流电磁式时间继电器有JT3系列、JS3系列等，为了增加延时时间，可采取在激磁线圈断电后立即将其短接的措施。

（二）空气阻尼式时间继电器

1、结构：

空气阻尼式时间继电器又称气囊式时间继电器，它由交流电磁铁、触点（用微动开关）和延时机构组成。

有通电延时型延时方式，也可改变电磁机构位置获得断电延时型延时方式。

2、原理：

当电磁铁线圈通电后将衔铁吸下，于是顶杆与衔铁之间出现一个空隙，顶杆与活塞相连，活塞下面固定有橡皮膜，活塞在弹簧作用下向下移动时，在橡皮膜上面造成空气稀薄的空间，活塞受到下面空气的阻力，不能迅速下降，而橡皮膜上面有进气孔，空气由此孔进入橡皮膜上面的空间，使活塞逐渐下降、降到一定位置时，杠杆使触点动作（常开触头闭合，常闭触点断开）。

从线圈通电到触点动作所经过的时间，即为通电延时时间。

一般通电延时动作的继电器，断电后就瞬时复位，即在线圈断电后，弹簧使衔铁和活塞复位，空气经过极橡皮膜与项杆之间的空隙迅速排出。

断电延时型的结构及工作原理与通电延时型相似，只是电磁铁安装方向不同即当街铁吸和时推动活塞复位、排出空气；当街铁释放时预杆在弹簧作用下可使活塞向下移动，实现断电延时。

调节螺钉的位置可改变进气气隙大小即调节延时长短。

JS7型时间继电器的延时范围为0．4～180S。

这类时间继电器的优点是延时范围大、延时不受电压及频率的影响、结构简单、价格低廉。

它的缺点是延时受环境温度、尘埃及安装情况的影响，误差较大，没有调节延时的刻度指示，难以准确地整定延时值，故这类继电器常用于对延时精确度要求不高的交流控制电路中。

（三）晶体管时间继电器

随着电子技术的兴起，晶体管时间继电器迅速发展。

这类继电器机械结构简单、延时范围定，经久耐用，正在日益得到推广应用。

晶体管时间继电器的种类也很多，现以JS系列时间继电器为例，介绍其工作原理。

JS系列高精度时间继电器采用石英晶体振荡和CMOS脉冲数字电路,其延时时间精度远远高于电磁型时间继电器.

二、原理说明

JS系列继电器为静态型数字式时间继电器,采用CMOS集成电路构成,继电器由晶体振荡器、分频器、脉冲计数器组成，通过一组或二组二位址进制开关速写延时时间值。

继电器平时不带电，施加额定电压后，继电器内部瞬动继电器动作，同时使晶体起振，产生时种脉冲，经分频后由计数器计数，当时数脉冲数达到延时速写值时，触发器翻转，驱动出口继电器动作，对于双延时继电来说有二组独立延时速写值开关，并各自驱动两个出口继电器，所以两个出口继电器动合触点使用。

但滑动触点闭合后，其闭合时间册直保护到继电器失电时返回.

数乘以时间级差0.01S即为整定时间,变换整定值无需进行校验,保证其精度.JS系列时间继电器型号有:

JS-113、JS-113A、JS-103、JS-103A、JS-103S、JS-103SA、JS-114C、JS-104C、JS-104SC可以分别更换取代原电磁型DS-110、DS-20、DS-30三大系列时间继电器

（四）电动机式时间继电器

电动机式时间继电器是由微型同步电动机拖动减速齿轮带动触点获得延时输出的时间继电器。

由于是应用机械延时原理，电动机式延时继电器的延时范围可以做得很宽。

以JS11型电动机式延时继也器为例，它按延时长短共有0-8S、0-40S、0-1min、0-20min、0-2h、0-12h、0-72h等7档，而且延时的整定偏差和重复偏差都比较小。

同其他类型的时间继电器比较．电动机式时间继电器具有下列优点：

延时值不受电源电压波动及环境温度的形响

延时范围大，从零点几秒到几十小时

调节方便、准确度高而延时过程可以通过指针直观地表示出来

缺点：

是结构复杂、价格较贵，延时受电源频率的影响。

本次课到此结束，简要回顾本次课内容：

接触器：

选型

发展趋势

其他控制元件：

中间继电器

时间继电器

好了，这堂课就先到这儿，这堂课先是就接触器的选型做了详细讲解，其后又对中间继电器及各类时间继电器做了讲述。

其中继电器和接触器较为相似，大家还记得区别么？

那就是继电器触点小，一般不用于直接控制负载，仅用于增加触点，或作为信号放大或其他特殊功能用；而接触器触点容量大，可直联接控制电机等负载输出。

本次课内容较多，也较杂，希望大家在课后，能够对课堂内容做进一步的消化吸收。

下堂课，将继续讲解信号元件的有关内容，希望大家能做好预习。