《第1章 常用低压电器.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章 常用低压电器.ppt（48页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、2019年6月17日星期一,1,机床设备电气控制,机电与汽车工程学院,袁明新,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,2,约法三章：,(1) 课堂纪律；,(2) 缺课、请假；,(3) 课后作业；,(4) 考试。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,3,教学内容安排：,4学时,2学时,三菱PLC,4学时,6学时,4学时,6学时,2学时,理论教学：28学时 实践教学： 4学时 总 学 时： 32学时,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,4,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。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,5,1 常用低压电器
2、,电器？电气？,电的, 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。,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,这个则是我们本课程用到的含义。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,6,1 常用低压电器,1.1.1.1 按工作电压等级分,1.1.1、电器的分类,1.1、低压电器的基本知识,(1) 高压电器 (2) 低压电器,用于交流电压1200V、直流电压1500V及以上电路中的电器，如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。,用于交流50Hz（或60Hz ）额定电压为1200V以下、直流额定电压1500V及以下电路
3、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。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,7,1 常用低压电器,1.1.1.2 按动作原理分 (1) 手动电器，如按钮、刀开关等； (2) 自动电器，如接触器、继电器等。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,8,1 常用低压电器,1.1.1.3 按用途分,(1) 控制电器用于控制电路和控制系统，如接触器、 继电器。 (2) 配电电器用于电能的输送和分配，如高压断路器。 (3) 主令电器用于控制系统中发送动作指令，如按钮、 转换开关。 (4) 保护电器用于电路及电器设备的保护，如熔断器、 热继电器。 (5) 执行电
4、器用于完成某种动作或传送功能，如电磁铁。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,9,1 常用低压电器,低压电器一般由两个基本部分组成：感受机构和执行机构。,1.1.2、低压电器的电磁系统,感受机构：感受外界信号的变化，作出有规律的反应；,执行机构：根据指令信号，执行电路的通、断控制。,：在各种低压电器中，感受机构是根据电磁感应原理做成的电磁系统，执行机构是触点系统及灭弧系统。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,10,1 常用低压电器,1.1.2.1、电磁系统结构及工作原理,电磁机构:通常采用电磁铁的形式，由吸引线圈、铁心（又称静铁心或磁轭）和衔铁（也称动铁心）三部分组成
5、。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,11,1 常用低压电器,1.1.2.1、电磁系统结构及工作原理,工作原理：当线圈通入电流后，磁通通过铁心。 衔铁和工作气隙形成闭合回路，因衔铁受到电磁力，便吸向铁心。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,12,常用电磁机构：,1铁心 2吸引线圈 3衔铁 虚线磁路,适用于直流 接触器,适用于触点容量较大的交流接触器,适用于交流接触器、继电器等,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,13,1 常用低压电器,1.1.2.2、电磁式电器分类,电磁式电器分为直流与交流两大类。,直流电磁铁铁心由整块铸铁铸成，仅有线圈发热，所以线圈匝
6、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。,交流电磁铁铁心则用硅钢片叠成，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。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,14,1 常用低压电器,1.1.2.2、电磁式电器分类,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,15,1.1.2.3、交流电磁系统的短路环,单相交流电磁机构存在的问题 磁通是交变：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拉开，磁通大于零后，吸力增
7、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。,措施：设置障碍消除衔铁的机械振动，通常采用短路环 来解决。,后果：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。,1 常用低压电器,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,16,1 常用低压电器,交流电磁铁的短路环,短路环 短路环(也称分磁环)：对单相交流电磁机构，一般在铁心端面上安置一个铜制的分磁环，以便改善工作状况。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,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，即不穿过短路环的1和穿过短路环2，且2滞后
8、于1。,特点：相位不同，幅值也不同。,由两个磁通产生的电磁力F1和F2在不同时刻过零点，使得1、 2相差90，并且F1和F2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，就不会产生振动和噪音。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,18,1 常用低压电器,交流电磁铁的短路环,总而言之：短路环起到磁分相的作用，把极面上的交变磁通分成两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，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时刻都大于弹簧拉力，就消除了。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,19,1 常用低压电器,1.1.2.4、低压电器的
9、触点系统,触点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,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，容易引起触点过热，影响电器的使用寿命。,对于电流容量较小的电器(如接触器、继电器等)，常采用银质材料作为触点材料，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。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,20,1 常用低压电器,1.1.2.4、低压电器的触点系统,(2)触点的结构形式,按其所控制的电路分： 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
10、电流，必须采取灭弧措施； 辅助触点：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。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,21,电气原理图中的主触点、辅触点,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,22,1 常用低压电器,1.1.2.4、低压电器的触点系统,(2)触点的结构形式,按其原始状态分：常开触点和常闭触点。,常开触点：原始状态时（即线圈未通电）断开，线圈通电 后闭合的触点； 常闭触点：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）。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,23,电气原理图中的常开触点、常闭触点,2019年6月17日星
11、期一,机电与汽车工程学院,24,1 常用低压电器,1.1.2.4、低压电器的触点系统,(3)触点的分类,1) 按结构形式可分为桥式触点和指形触点，如图所示。,(a) 桥式触点； (b) 桥式触点； (c) 指形触点,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,25,1 常用低压电器,1.1.2.4、低压电器的触点系统,(3)触点的分类,2) 按接触形式可分为点接触、线接触和面接触三种，如图所示。,常用于小电流的电器,常用于中容量的电器,常用于大容量的电器,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,26,1 常用低压电器,1.1.3、低压电器的灭弧系统,1.1.3.1 定义 电弧开关触
12、头在大气中断开电路时，如果电路的电流超过0.251A，电路断开后加在触头间的电压超过1220V，则在触头间隙（又称弧隙）中便会产生一团温度极高、发出强光和能够导电的近似圆柱形的气体。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,27,1 常用低压电器,1.1.3.2 电弧的形成过程,触头分离瞬间 接触处的金属首先熔化,触头开始分离,接触面积逐渐减小,接触处的电流密度逐渐增大,接触处的金属强烈发热,形成液态金属桥,一部分变成金属蒸气 进入触头弧隙中,炽热的金属表面又使电子从阴极逸出,电子向阳极移动，同时撞击气体原子，形成带负电电子和带正电离子,正离子向阴极移动，加热阴极释放电子,在触头间隙中
13、产生大量的带电粒子，使气体导电形成炽热的电子流。,形成电弧,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,28,1 常用低压电器,1.1.3.2 电弧的形成过程,电弧的实质： 电弧是一种气体放电现象， 即触头间 气体在强电场作用下产生自由电子， 正、 负离子呈 游离状态， 使气体由绝缘状态转变为导电状态， 并 伴有高温、 强光。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,29,1 常用低压电器,1.1.3.3 电弧的危害,(1)延长了切断故障的时间； (2)高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏； (3) 形成飞弧造成电源短路事故； (4)电弧是造成电器的寿命缩短的主要原因。,2019年6月
14、17日星期一,机电与汽车工程学院,30,1 常用低压电器,(1) 简单灭弧,在大气中分开触头时，借机械力或电弧电流本身产生的电动力拉长电弧，使之在运动中不断与新鲜空气接触为其冷却，使电弧熄灭。多用于交流接触器等交流电器中。,(a) 双断点桥式触点灭弧 (b) 机械性拉弧,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,31,1 常用低压电器,(2) 磁吹式灭弧,电弧受电磁力的作用而拉长，被吹入由固体介质构成的灭弧罩内，与固体介质相接触，电弧被冷却而熄灭。电流越大，吹弧能力越强。该方法广泛应用于直流接触器中。,电弧电流产生的磁场。 磁力线密度不同，内侧强，外侧弱，从而产生磁吹力F。,串入触 点电
15、路,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,32,1 常用低压电器,(3) 纵缝灭弧,常用耐弧塑料（如陶土、石英、三聚氰胺和MP-1塑料）制造的具有纵缝的灭弧室来限制弧区扩展并加速冷却以削弱热电离。,在电弧所形成的磁场电动力的作用下，可使电弧拉长并进入灭弧罩的纵缝中，几条纵缝可将电弧分割成数段且勺固体介质相接触，电弧便迅速熄灭。这种结构多用于交流接触器上。,电弧进入灭弧罩后，被隔板分成两个直径较原来小的电弧，并和缝壁接触而冷却，冷却效果加强，熄弧性能提高。此外，由于缝较宽，熄弧后残存的游离气体容易排出，适用于较频繁开断的场合。,冷却效果好，对熄弧有利。但是在频繁开断电流时，缝内残余的游
16、离气体不易排出，这对熄弧不利。适用于操作频率不高的场合。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,33,1 常用低压电器,(4) 栅片灭弧法,其余：固体产气灭弧、石英砂灭弧、油吹灭弧、气吹灭弧等等。,当触头分开时，产生的电弧在电动力的作用下被推入一组金属栅片中而被分割成数段，彼此绝缘的金属栅片的每一片都相当于一个电极，因而就有许多个阴阳极压降。对交流电弧来说，近阴极处，在电弧过零时就会现一个150220V的介质强度，使电弧无法继续维持而熄灭。出于栅片灭弧效应在交流时要比直流时强得多，所以交流电器常常采用栅片灭弧,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,34,1 常用低压电器,1
17、.2、接触器,定义：接触器是用来频繁地接通和分断交直流主回路和大容量控制电路。其主要控制对象是电动机，能实现远距离控制，并具有欠(零)电压保护。,具有手动切换电器所不能实现的遥控功能，同时还具有欠压、失压保护的功能，但却不具备短路保护和过载保护功能。,接触器按其线圈中通过电流种类不同，分为交流接触器和直流接触器。本课程重点介绍交流接触器。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,35,1 常用低压电器,1.2、交流接触器,接触器的结构和工作原理 结构如图所示：由电磁系统、触头系统和灭弧装置组成，,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,36,1 常用低压电器,1.2、交流接触器
18、,接触器的结构和工作原理,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,37,1 常用低压电器,1.2、交流接触器,电磁系统作用:将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触头动作。由动铁心（衔铁）、静铁心和电磁线圈组成。, 铁心用相互绝缘的硅钢片叠压而成，以减小交变磁场在铁心中产生的涡流及磁滞损耗，避免铁芯过热； 铁心上装有短路铜环，以减小衔铁吸合后的震动和噪声； 铁心大多采用衔铁直线运动的双E形结构。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,38,1 常用低压电器,1.2、交流接触器,触头:接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。,灭弧装置:消灭电弧防止电弧弧光短路，防止造成设备
19、损毁，提高开关分断能力以及人员损伤的作用。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,39,主触头,辅助 触头,电机,动作过程,线圈通电,衔铁吸合,主触头闭合,电机动作,接触器,辅助常开触头闭合,辅助常闭触头断开,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,40,1 常用低压电器,接触器的符号,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,41,1 常用低压电器,接触器的主要技术指标,(1) 额定电压 交流220V、380V、660V； 直流110V、220V、440V。 (2) 额定电流 常用电流等级：10800A。 (3) 吸引线圈的额定电压 交流36V、 127V、 220V
20、； 直流24V、48V、220V、440V。 (4) 触头数目 (5) 额定操作频率 300次/h、600次/h、1200次/h。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,42,1 常用低压电器,接触器的型号,交流接触器型号（CJ-）的含义为：“C”表示接触器，“J”表示交流，两个“”分别为设计序号和主触头额定电流。,常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ10X、CJ20、CJX2等等。,直流接触器型号（CZ-）的含义为：“C”表示接触器，“Z”表示交流，两个“”分别为设计序号和主触头额定电流。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,43,1 常用低压电器,接触器的选用原
21、则,根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型； 接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压； 吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级 一致； 额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,44,1 常用低压电器,几种常见的交流接触器,CJ12系列交流接触器,主要用于交流50Hz、额定工作电压至380V、额定工作电路至600A的电力线路中，在冶金、轧钢企业起重机等电气设备中用于远距离接通和分断电路，并作为交流电动机频繁启动、停止和反接之用。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,45,1 常用低压电器,几种常见的交流接触器,N
22、C1系列交流接触器,主要适用于交流50Hz（或60Hz）、电压至660V、电流至95A的电路中，供远距离接通和分断电路、频繁地启动和控制交流电动机之用，并可与适当的热继电器组成电磁启动器以保护可能发生操作过负荷的电路。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,46,1 常用低压电器,几种常见的交流接触器,NCH8-20系列交流接触器,主要适用于交流50Hz（或60Hz）、额定工作电压至230V、额定工作电流至20A的电路中，控制家用电器和类似用途的低感负载或微感负载，也可用来控制家用电动机负载；（此时控制功率要相应降低），还可用于家庭、宾馆、公寓等场所，实现自动化功能，适用于大规模生产的家用电器产品中。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,47,1 常用低压电器,几种常见的交流接触器,FYJC30系列转子回路短接接触器,主要用于高低压绕线电动机转子回路中，作短接液体电阻器（水电阻）或频繁变阻器之用，使其电流容量扩容到原接触器标定容量的1.73倍。联接板为整体式设计，触头联接方式为联接，电流容量大，可节能90%以上，无噪音，线圈温升低，体积小，安装方便。,2019年6月17日星期一,机电与汽车工程学院,48,1 常用低压电器,直流接触器,ZJH-200A(DZJ)直流接触器,适用于各类电动车、汽车空调、通信电源和不间断电源灯电控系统。,