常用低压控制电器.docx

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常用低压控制电器

廖华文20121001003231122班

常用低压控制电器介绍

1、低压电器的基本知识

电器：

是对于电能的生产、输送、分配和应用起控制、调节、检测及保护等作用的电气设备的总称。

低压电器：

工作电压交流1200V、直流1500V以下的电气线路中起通断、保护、控制或调节作用的电器。

（一）低压电器的分类

①按用途和控制对象分：

配电电器：

用于低压电力网的配电电器。

控制电器：

用于电力拖动及自动控制系统的电器。

②按操作方式分：

自动电器：

产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器，如接触器、继电器等。

手动电器：

通过人的操作发出动作指令的电器，如刀开关、转换开关和主令电器等。

③按工作原理分：

电磁式电器：

根据电磁感应原理进行工作，如交直流接触器、电磁式继电器等。

非电量控制电器：

以非电物理量作为控制量进行工作，如按钮开关、行程开关、刀开关、热继电器、速度继电器等。

（2）低压电器的结构

低压电器的基本结构是由触头系统和电磁机构组成。

触头是电磁式电器的执行部分，电器就是通过触头的动作分合被控电路的。

电磁系统用来操纵触点的闭合和分断，由铁芯、线圈和衔铁三部分组成。

1.触头系统——通过触头的开合控制电路通、断。

材料：

一般采用铜、银、镍材料制成；对于小容量电器常用银质材料制成。

接触电阻：

触头的动静触头闭合时形成的电阻，称为接触电阻。

造成电压损耗，增加铜耗。

导致触头温度升高。

接触形式：

点接触、线接触和面接触。

触点按其原始状态可分为常开触点和常闭触点。

原始状态时（即线圈未通电）断开，线圈通电后闭合的触点叫常开触点。

原始状态闭合，线圈通电后断开的触点叫常闭触点。

线圈断电后所有触点复原。

按触点控制的电路可分为主触点和辅助触点。

主触点用于接通或断开主电路，允许通过较大的电流，辅助触点用于接通或断开控制电路，只能通过较小的电流。

2.灭弧系统

电弧：

开关电器切断电流电路时，触头间电压大于

10V，电流超过80mA时，触头间会产生蓝色

的光柱，即电弧。

电弧的危害：

延长了切断故障的时间；

高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；

形成飞弧造成电源短路事故。

灭弧措施：

吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料。

下图是一种桥式结构双断口触头系统。

当触头打开时，在断口中产生电弧。

电弧电流在两电弧之间产生如图所示的磁场。

根据左手定则，电弧电流要受到一个指向外侧的电动力F的作用，使电孤向外运动并拉长，使其迅速穿越冷却介质，从而加快电弧冷却并熄灭。

交流接触器通常采用这种灭弧方法。

在触头电路中串入吹弧线圈，该线圈产生的磁通经过导磁夹板引向触头周围，在弧柱下方，两个磁通是相加的，而在弧柱上方是彼此相减的，在下强上弱的磁场作用下电弧被拉长并吹入灭弧罩中，电弧被拉长并受到冷却而很快被熄灭。

它广泛应用于直流灭弧装置中（如直流接触器中）。

灭弧栅一般是由多片镀铜薄钢片（称为栅片）和石棉绝缘板组成、它们通常在电器触头上方的灭孤室内，彼此之间互相绝缘。

当触头分断电路时，在触头之间产生电弧，电弧电流产生磁场，由于钢片磁阻比空气磁阻小得多，因此，电弧上方的磁通非常稀疏，而下方的磁通却非常密集，这种上疏下密的磁场将电弧拉人灭弧罩中，当电弧进入灭弧栅后，被分割成数段串联的短弧。

这样每两片灭弧栅片可以看做一对电极，而每对电极间都有150-250V的绝缘强度，使整个灭弧栅的绝缘强度大大加强，而每个栅片间的电压不足以达到电弧燃烧电压，同时栅片吸收电弧热量，使电弧迅速冷却而很快熄灭。

常用的电磁机构型式：

衔铁沿棱角转动的拍合式铁心，如图（a）所示，其衔铁绕铁扼的棱角转动，磨损较小，铁心一般用电工软铁制成，适用于直流继电器和接触器。

衔铁沿轴转动的拍合式铁心，如图（b）所示，其衔铁绕轴转动，铁心一般用硅钢片叠成，常用于较大容量交流接触器。

衔铁作直线运动的双E型直动式铁心，如图（c）所示，衔铁在线圈内成直线运动，较多用于中小容量交流接触器和继电器中。

2、接触器

电力拖动和自动控制系统中使用量大，涉及面广的一种低压自动控制电器，用来频繁地接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路。

主要控制对象是电动机，能实现远距离控制，并具有欠压保护。

工作原理：

当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。

当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，即常开触点断开，常闭触点闭合。

1-主触点2-常闭辅助触点

3-常开辅助触点4-动铁心5-线圈

6-静铁心7-灭弧罩8-弹簧

接触器分类及特点：

交流接触器：

1、交流接触器线圈通以交流电，主触头接通，分段交流主电路

2、交流接触器要解决的几个问题：

铁心中产生涡流和磁滞损耗

引起铁心发热；当交变磁通过零时，电磁吸力为零（与磁通

平方成正比），使衔铁产生强烈的震动和噪声。

3、解决方法：

（1）铁心用硅钢片冲压迭制而成，减少涡流路径，加硅增加铁心电阻，来减小电流和电流的损耗。

（2）铁心端面上安装一个铜制短路环来减小震动和噪声。

4、结构特点：

（1）铁心用硅钢片冲压迭制而成

（2）铁心上有短路环

（3）铁心做成短而粗的圆筒状

直流接触器：

线圈通以直流电，主触点接通、切断直流主电路。

●不产生涡流和磁滞损耗，铁心不发热。

●铁心用整块钢制成。

●线圈制成长而薄的圆筒状。

●灭弧装置通常采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。

额定电压：

指主触点的额定工作电压

交流有：

127V、220V、380V、500V、660V

直流有：

24V、110V、220V、440V、660V

额定电流：

指主触点的额定电流

交流接触器：

5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A

直流接触器：

40、80、100、150、250、400、600A

线圈的额定电压：

吸引线圈正常工作的电压值

交流接触器：

36、110（127）、220、380V

直流接触器：

24、48、220、440V

额定通断能力：

主触头在规定条件下可靠地接通和分断的电流值。

额定操作频率：

每小时的最高操作次数。

交流接触器为600次/h，直流接触器为1200次/h。

机械寿命（1000万次以上）（无载操作）与电气寿命（100万次以上）（负载操作）

1、负载电源的种类：

交流或直流。

2、主触点的额定电压、额定电流：

额定电压：

交流220、380、660、1140V

直流110、220、440、660V。

主触点额定电流，应大于或稍大于负载的额定电流，一般根据

电动机容量Pd计算触电额定电流Ie

即Ie≥Pd×103/KUdK：

经验系数（1.1-1.4），

Ud：

接触器额定电压

3、辅助触电种类（常开或常闭）、数量及触电额定电流。

4、电磁线圈的电源种类和额定电压（不等于主触头的额定电压）

5、额定操作频率（次/h），即允许的每小时接通的次数

3、继电器

继电器是一种根据某种输入信号的变化，而接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力拖动装置的自动电器。

继电器包括三部分组成：

承受机构、中间机构和执行机构

按用途：

控制继电器和保护继电器

输入量的物理性质：

电压继电器、电流继电器、功率继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器等

按工作原理分：

电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器

继电器的工作特点：

具有跳跃式的输入-输出特性，如下图所示

继电器的重要参数：

返回系数：

k＝x1/x2

●一般继电器k值在0.1～0.4

●欠电压继电器k值在0.6以上

吸合时间：

线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需的时间0.05～0.15S

释放时间：

线圈失电到衔铁完全释放所需的时间0.05～0.15S

继电器：

用于控制电路、电流小，没有灭弧装置，可在电量或非电量的作用下动作，有调节装置。

主要是用于反应控制信号，是电气控制中的信号检测元件。

接触器：

用于主电路、电流大，有灭弧装置，一般只能在电压作用下动作。

是电气控制系统中的执行元件。

电磁式电流、电压及中间继电器:

电磁式继电器在结构和工作原理上与电磁式接触器相似，主要由电磁机构（包括动静铁心、衔铁、线圈）和触头系统组成。

其结构见右图

当线圈通电后，线圈的激磁电流就产生磁场，从而产生电磁吸力吸引衔铁。

一旦电磁力大于反力，衔铁就开始运动，并带动与之相连接的动触点向下移动，使动触点与其上面的动断静触点分开，而与其下面的动合静触点吸合。

若在衔铁处于最终位置时切断线圈的电源，磁场便逐渐消失，衔铁会在反力的作用下，脱离极靴，并再次带动动触点脱离动合触点，返回到初始位置处。

电压继电器：

根据输入（线圈）电压大小而动作的继电器

特点：

线圈并联在电路中，匝数多，导线细、阻抗大。

作用:

过、欠电压保护

分类：

过电压继电器和欠电压继电器

过电压继电器：

电路电压正常时，衔铁不吸合

电路电压高于额定电压时，衔铁吸合

动作电压整定范围为（105％～115％）UN

欠电压继电器：

电路电压正常时，衔铁吸合

电路电压低于额定电压时，衔铁释放

动作电压整定范围为：

吸合电压调整范围为（30％～50％）UN

释放电压调整范围为（10％～35％）UN

电流继电器：

根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器

特点：

线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。

作用:

过、欠电流保护

分类：

过电流继电器、欠电流继电器

过电流继电器：

当电路发生短路及过流时立即将电路切断

●线圈电流小于整定电流时，继电器不动作

●线圈电流超过整定电流时，继电器才动作

●动作电流整定范围：

交流为（110％～350％）IN，直流为（70％～300％）IN

欠电流继电器：

当电路电流过低时立即将电路切断

●线圈电流大于或等于整定电流时，继电器吸合

●线圈电流低于整定电流时，继电器释放

●动作电流整定范围：

吸合电流为（30％～65％）IN

释放电流为（10％～20％）IN

●一般自动复位

实质：

是一种电磁式电压继电器，是用来转换控制信号的中间元件，其结构和工作原理与接触器相同。

特点：

触点数量较多。

作用：

在电路中起增加触点数量和起中间放大作用。

与接触器的主要区别在于：

接触器的主触头可以通过大电流，而中间继电器的触头只能通过小电流。

所以，它只能用于控制电路中。

它一般是没有主触点的，因为过载能力比较小。

所以它用的全部都是辅助触头，数量比较多。

4、主令电器

用来发布命令、改变控制系统工作状态的控制电器。

用于闭合或断开控制电路，从而控制电动机的启动、停车、制动以及调速等。

可以直接作用于控制电路，也可以通过电磁式电器的转换对电路实现控制。

常用主令电器：

控制按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器等

控制按钮：

1.结构:

由按钮帽,复位弹簧,桥式触点和外壳组成.

常态：

常闭（动断）触点闭合，

常开（动合）触点断开。

按下：

常闭（动断）触点断开，

常开（动合）触点闭合。

2.作用：

用于远距离操作具有电磁线圈的电器，如接触器、继电器等

3.颜色:

红色—停止;绿色—启动

4.型号:

LA2、LA10、LA20等

5.图形符号

行程开关:

定义：

用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短的控制电器。

结构：

摆杆（操作机构）、触头系统和外壳。

用途：

控制生产机械的运动方向、速度、行程远近或定，可实现行程控制以及限位保护的控制。

分类：

接触式、非接触式，直动式、滚动式、微动式。

5、开关电器

刀开关

作用：

隔离电源，不频繁通断电路

分类：

按刀的级数分:

单极、双极和三极

按灭弧装置分：

带灭弧装置和不带灭弧装置

按刀的转换方向分为：

单掷和双掷

按接线方式分为：

板前接线和板后接线

按操作方式分为：

手柄操作和远距离联杆操作

按有无熔断器分：

带熔断器和不带熔断器

6、熔断器

定义：

当流过其电流值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。

起安全保护作用的一种电器

结构：

缘底座、熔体、熔断管、填料及导电部件。

工作原理：

熔体串接在电路中，负载电流流经熔体，当电路发生短路或过电流时，通过熔体的电流使其发热，从而自行熔断而切断电路。

作用：

短路和过电流保护

应用：

串接于被保护电路的首端

优点：

结构简单，使用方便，价格便宜，体小量轻

流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。

熔体的额定电流IfN是熔体长期工作而不致熔断的电流。

7、低压断器

定义：

又称自动空气开关，是一种不仅可以接通和分断正常负载电流、电动机工作电流和过载电流，而且可以接通和分断短路电流的开关电器。

发生严重的过载或短路及欠电压等故障时能自动切断电路，具有过电流、过载、短路、断相、欠电压和漏电保护功能。

按用途分类：

保护电动机用、保护配电线路用、保护照明线路用

按结构分类：

框架式（万能式）、塑壳式（装置式）

按极数分类：

单极、双极、三极、四极

低压断路器的结构和工作原理

手动合闸后，主触头闭合，自由脱扣机构将主触头锁在合闸位置上。

短路脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件串联在主电路中，欠电压脱扣器的线圈并联在电路中。

当电路发生短路和严重过载时，过电流脱扣器线圈中电流急剧增加，衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触头在弹簧作用下分开，从而切断主电路。

当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片向上弯曲，推动自由脱扣机构动作。

当电路发生欠压故障时，电压线圈6中的磁通下降，电磁吸力下降或消失，衔铁在弹簧作用下向上移动，推动自由脱扣机构动作。

分励脱扣器用作远距离分断电路。

低压断路器的选用原则:

额定电压和额定电流应大于或等于线路、设备的正常工作电压和工作电流。

断路器通断能力大于或等于电路可能出现的最大短路电流。

热脱扣器的整定电流与所控制的电动机的额定电流或负载额定电流一致。

欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压

分励脱扣器额定电压等于控制电源电压

8、小结

开关电器、主令电器、接触器、继电器、熔断器、低压断路器等低压电器的作用、结构、工作原理；

低压电器图形和文字符号；

每种低压电器的技术参数；

低压电器的使用和选择方法。