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1、第2章 常用低壓電器 2.1 常用低壓電器的分類(lèi) 2.2 刀開(kāi)關(guān) 2.3 熔斷器 2.4 低壓斷路器 2.5 接觸器 2.6 繼電器 2.7 主令電器 8/11/20222.1 常用低壓電器的分類(lèi) 低壓電器按所控制的對(duì)象分為低壓配電電器和低壓控制電器。低壓配電電器主要用在配電系統(tǒng)中,對(duì)此類(lèi)電器的要求是工作可靠,有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性。電器的動(dòng)穩(wěn)定性是指電器承受短路(沖擊)電流的電動(dòng)力作用而不致?lián)p壞的能力;電器的熱穩(wěn)定性是指電器承受規(guī)定時(shí)間內(nèi)短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)而不致?lián)p壞的能力。這類(lèi)電器主要有刀開(kāi)關(guān)、熔斷器等。低壓控制電器主要用于電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)和用電設(shè)備中,要求這類(lèi)電器工作準(zhǔn)確可靠,操
2、作頻率高,壽命長(zhǎng)。這類(lèi)電器主要有接觸器、控制繼電器、主令開(kāi)關(guān)、啟動(dòng)器、電磁鐵等。 8/11/2022低壓電器按動(dòng)作性質(zhì)可分為自動(dòng)切換電器和非自動(dòng)切換電器。自動(dòng)切換電器是指它在完成接通、分?jǐn)唷?dòng)、反向和停止等動(dòng)作時(shí)是依靠本身參數(shù)或外來(lái)信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行的,不由人直接操作;非自動(dòng)切換電器又稱(chēng)手控電器,它主要是用人手直接操作進(jìn)行切換的。 2.1 常用低壓電器的分類(lèi) 8/11/20222.1 常用低壓電器的分類(lèi) 8/11/2022作用:隔離電源,不頻繁通斷電路分類(lèi): 按刀的級(jí)數(shù)分:單極、雙極和三極 按滅弧裝置分:帶滅弧裝置和不帶滅弧裝置 按刀的轉(zhuǎn)換方向分為:?jiǎn)螖S和雙擲 按接線方式分為:板前接線和板后接線
3、按操作方式分為:手柄操作和遠(yuǎn)距離聯(lián)桿操作 按有無(wú)熔斷器分:帶熔斷器和不帶熔斷器2.2 刀開(kāi)關(guān)常用刀開(kāi)關(guān) 8/11/2022圖2-2 HD11100/38板前接線開(kāi)啟式刀開(kāi)關(guān) 開(kāi)啟式刀開(kāi)關(guān)一般在額定電壓為AC 380V、DC 440V,額定電流為1500A以下的配電設(shè)備中作電源隔離之用。它帶有各種杠桿操作機(jī)構(gòu)及滅弧室的開(kāi)關(guān),可按其分?jǐn)嗄芰Ψ穷l繁地切斷負(fù)荷電路。2.2 刀開(kāi)關(guān)常用刀開(kāi)關(guān)開(kāi)啟式刀開(kāi)關(guān) 8/11/2022圖2-3 國(guó)產(chǎn)刀開(kāi)關(guān)產(chǎn)品型號(hào)含義 2.2 刀開(kāi)關(guān)常用刀開(kāi)關(guān)開(kāi)啟式刀開(kāi)關(guān) 8/11/2022封閉式負(fù)荷開(kāi)關(guān)俗稱(chēng)鐵殼開(kāi)關(guān),適合于額定電壓為AC 380V、DC 440V,額定電流為60A以
4、下的電路。此開(kāi)關(guān)用于手動(dòng)非頻繁地接通與分?jǐn)嘭?fù)荷電路及短路保護(hù),在一定條件下也可起連續(xù)過(guò)負(fù)荷保護(hù)作用,一般用于控制小容量的交流異步電動(dòng)機(jī)。該開(kāi)關(guān)是由刀開(kāi)關(guān)及熔斷器組合而成的,能快速接通和分?jǐn)嘭?fù)荷電路;采用正面或側(cè)面手柄操作,并裝有聯(lián)鎖裝置,保證箱蓋打開(kāi)時(shí)開(kāi)關(guān)不能閉合及開(kāi)關(guān)閉合時(shí)箱蓋不能打開(kāi)。開(kāi)關(guān)的外殼分為鋼板拉伸式和折板式兩種,上下均有進(jìn)出線孔。2.2 刀開(kāi)關(guān)常用刀開(kāi)關(guān)封閉式負(fù)荷開(kāi)關(guān) 8/11/2022圖2-4 HH型負(fù)荷開(kāi)關(guān) 2.2 刀開(kāi)關(guān)常用刀開(kāi)關(guān)封閉式負(fù)荷開(kāi)關(guān) 8/11/2022開(kāi)啟式負(fù)荷開(kāi)關(guān)俗稱(chēng)瓷底膠殼刀開(kāi)關(guān),是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,應(yīng)用廣泛的手動(dòng)電器,常用作交流額定電壓為AC 380/220V
5、、額定電流為100A的照明配電線路的電源開(kāi)關(guān)和小容量電動(dòng)機(jī)非頻繁啟動(dòng)的操作開(kāi)關(guān)。膠殼刀開(kāi)關(guān)由操作手柄、熔斷絲、觸刀、觸刀座和底座等組成,如圖2-5所示。膠殼的作用是防止操作時(shí)電弧飛出灼傷操作人員,并防止極間電弧造成電源短路。因此操作前一定要將膠殼安裝好。熔斷絲主要起短路和嚴(yán)重過(guò)電流保護(hù)作用。 2.2 刀開(kāi)關(guān)常用刀開(kāi)關(guān)開(kāi)啟式負(fù)荷開(kāi)關(guān) 8/11/2022圖2-5 膠殼刀開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖 2.2 刀開(kāi)關(guān)常用刀開(kāi)關(guān)開(kāi)啟式負(fù)荷開(kāi)關(guān) 8/11/2022熔斷器式隔離器是一種新型電器,有多種結(jié)構(gòu)型式,一般多由有填料熔斷器和刀開(kāi)關(guān)組合而成,廣泛應(yīng)用于開(kāi)關(guān)柜或與終端電器配套的電器裝置中,作為線路或用電設(shè)備的電源隔離
6、開(kāi)關(guān)及嚴(yán)重過(guò)載和短路保護(hù)之用。2.2 刀開(kāi)關(guān)常用刀開(kāi)關(guān)熔斷器式隔離器 在回路正常供電的情況下,接通和切斷電源由刀開(kāi)關(guān)來(lái)承擔(dān),當(dāng)線路或用電設(shè)備過(guò)載或短路時(shí),熔斷器的熔體熔斷,及時(shí)切斷故障電流。HG1系列熔斷器式隔離器結(jié)構(gòu)如圖2-6所示。8/11/20222.2 刀開(kāi)關(guān)安裝 安裝刀開(kāi)關(guān)時(shí),手柄要向上,不得倒裝或平裝。若倒裝,手柄有可能會(huì)自動(dòng)下滑而引起誤合閘,造成人身傷害事故。接線時(shí),應(yīng)將電源進(jìn)線端接在上端端子上,負(fù)載接在下端端子上。這樣,拉開(kāi)刀閘后,刀開(kāi)關(guān)與電源隔離,便于檢修。 8/11/2022隔離器、刀開(kāi)關(guān)的主要功能是隔離電源。在滿足隔離功能要求的前提下,選用隔離器和刀開(kāi)關(guān)的主要原則是保證其額
7、定絕緣電壓和額定工作電壓不低于線路的相應(yīng)數(shù)據(jù),額定工作電流不小于線路的計(jì)算電流。當(dāng)要求有通斷能力時(shí),必須選用具備相應(yīng)額定通斷能力的隔離器。如需接通短路電流,則應(yīng)選用具備相應(yīng)短路接通能力的隔離開(kāi)關(guān)。 熔斷器組合電器的選用,需在上述隔離器、刀開(kāi)關(guān)的選用要求之外再考慮熔斷器的特點(diǎn)(參見(jiàn)熔斷器的選用原則)。2.2 刀開(kāi)關(guān)隔離器和刀開(kāi)關(guān)的選用原則 8/11/20222.2 刀開(kāi)關(guān)電氣圖形與文字符號(hào) 8/11/2022電氣設(shè)備的電流保護(hù)有兩種主要形式:過(guò)載延時(shí)保護(hù)和短路瞬時(shí)保護(hù)。過(guò)載一般是指10倍額定電流以下的過(guò)電流,而短路則是指超過(guò)10倍額定電流以上的過(guò)電流。過(guò)載延時(shí)保護(hù)和短路瞬時(shí)保護(hù)有三點(diǎn)不同:一是電
8、流的倍數(shù)不同;二是特性不同,過(guò)載需反時(shí)限保護(hù)特性,而短路則需要瞬時(shí)保護(hù)特性;三是參數(shù)不同,過(guò)載要求熔化系數(shù)小,發(fā)熱時(shí)間常數(shù)大,而短路則要求較大的限流系數(shù),較小的發(fā)熱時(shí)間常數(shù),較高的分?jǐn)嗔洼^低的過(guò)電壓。從工作原理看,過(guò)載動(dòng)作的物理過(guò)程主要是熔化過(guò)程,而短路則主要是電弧的熄滅過(guò)程。反時(shí)限特性:當(dāng)過(guò)載電流小時(shí),熔斷時(shí)間長(zhǎng);過(guò)載電流大時(shí),熔斷時(shí)間短。2.3 熔斷器 8/11/2022熔斷器是一種機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,價(jià)格低廉的保護(hù)電器。它是一種利用熱效應(yīng)原理工作的電流保護(hù)電器。熔斷器串接于被保護(hù)電路中,當(dāng)電路發(fā)生短路故障時(shí),熔體被瞬時(shí)熔斷而分?jǐn)嚯娐?,故熔斷器主要用于短路保護(hù)。熔斷器結(jié)構(gòu)上一般由熔斷管(
9、或座)、熔斷體、填料及導(dǎo)電部件等部分組成。熔斷體串接于被保護(hù)電路中,當(dāng)電路發(fā)生短路或過(guò)電流時(shí),通過(guò)熔斷體的電流使其發(fā)熱,當(dāng)達(dá)到熔斷體金屬熔化溫度時(shí)就會(huì)自行熔斷。這期間伴隨著燃弧和熄弧過(guò)程,隨之切斷故障電路,起到保護(hù)作用。2.3 熔斷器熔斷器的結(jié)構(gòu)及工作原理 8/11/2022安秒特性,即熔斷器的熔斷時(shí)間t與熔斷電流I的關(guān)系曲線。t1/I2,I為最小熔化電流或稱(chēng)臨界電流,即通過(guò)熔體的電流小于此電流時(shí)不會(huì)熔斷,所以選擇的熔體額定電流IN應(yīng)小于I。通常,I/IN1.52,稱(chēng)為熔化系數(shù),反映熔斷器在過(guò)載時(shí)的保護(hù)特性。2.3 熔斷器熔斷器的結(jié)構(gòu)及工作原理安秒特性 要使熔斷器能保護(hù)小過(guò)載電流,則熔化系數(shù)應(yīng)
10、低些;為避免電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的短時(shí)過(guò)電流,熔體熔化系數(shù)應(yīng)高些。 8/11/2022插入式熔斷器又稱(chēng)瓷插式熔斷器,一般用于民用交流50Hz、額定電壓至380V、額定電流200A以下的低壓照明線路末端或分支電路中,用于短路保護(hù)及高倍過(guò)電流保護(hù)。2.3 熔斷器常用典型熔斷器插入式熔斷器 8/11/2022螺旋式熔斷器廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)低壓配電設(shè)備、機(jī)械設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)中,用于短路和過(guò)電流保護(hù)。熔斷器熔斷后,只要更換熔體即可。 2.3 熔斷器常用典型熔斷器螺旋式熔斷器 8/11/2022半導(dǎo)體器件保護(hù)熔斷器是一種快速熔斷器。通常,半導(dǎo)體器件的過(guò)電流能力極低,它們?cè)谶^(guò)電流時(shí)只能在極短時(shí)間(數(shù)毫秒至數(shù)十毫秒
11、)內(nèi)承受過(guò)電流。如果其工作于過(guò)電流或短路條件下,則PN結(jié)的溫度急劇上升,硅元件將迅速被燒壞。一般熔斷器的熔斷時(shí)間是以秒計(jì)的,所以不能用來(lái)保護(hù)半導(dǎo)體器件,為此,必須采用能迅速動(dòng)作的快速熔斷器。2.3 熔斷器常用典型熔斷器半導(dǎo)體器件保護(hù)熔斷器 8/11/2022(1)用于保護(hù)負(fù)載電流比較平穩(wěn)的照明或電熱設(shè)備,以及一般控制電路的熔斷器,其熔斷體額定電流IFN一般按線路計(jì)算電流確定。 (2) 用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)的熔斷器,應(yīng)將電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流倍數(shù)作為考慮因素,一般選熔斷體額定電流IFN為電動(dòng)機(jī)額定電流IMN的1.52.5倍。對(duì)于不經(jīng)常啟動(dòng)或啟動(dòng)時(shí)間不長(zhǎng)的電動(dòng)機(jī),選較小倍數(shù);對(duì)于頻繁啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī),選較大倍數(shù)。
12、對(duì)于給多臺(tái)電動(dòng)機(jī)供電的主干線母線處的熔斷器的熔斷體額定電流,可按下式計(jì)算: IFN (2.02.5)IMNmax+ 為防止發(fā)生越級(jí)熔斷,上、下級(jí)(即供電干、支線)熔斷器間應(yīng)有良好的協(xié)調(diào)配合,宜進(jìn)行較詳細(xì)的整定計(jì)算和校驗(yàn)。2.3 熔斷器熔斷器的選用原則 8/11/20222.3 熔斷器電氣圖形與文字符號(hào) 8/11/2022俗稱(chēng)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)。不僅可以接通和斷開(kāi)正常負(fù)載電流、電動(dòng)機(jī)工作電流和過(guò)載電流,而且可以接通和分?jǐn)喽搪冯娏?。低壓斷路器主要在不頻繁操作的低壓配電線路或開(kāi)關(guān)柜中作為電源開(kāi)關(guān)使用,同時(shí)對(duì)線路、電器設(shè)備及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)。當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重過(guò)電流、過(guò)載、短路、斷相、漏電等故障時(shí),能自動(dòng)切斷線
13、路,起到保護(hù)作用。特點(diǎn):操作安全,分?jǐn)嗄芰^高。 分類(lèi):萬(wàn)能框架式斷路器、塑料外殼式斷路器、模數(shù)化小型斷路器2.4 低壓斷路器 8/11/20222.4 低壓斷路器 8/11/2022低壓斷路器由以下三個(gè)基本部分組成:(1)觸頭和滅弧系統(tǒng)。這一部分是執(zhí)行電路通斷的主要部件。(2)具有不同保護(hù)功能的脫扣器。由具有不同保護(hù)功能的各種脫扣器可以組合成不同性能的低壓斷路器。(3)自由脫扣器和操作機(jī)構(gòu)。這一部分是聯(lián)系以上兩部分的中間傳遞部件。 2.4 低壓斷路器結(jié)構(gòu)和工作原理 8/11/2022圖2-11 低壓斷路器的結(jié)構(gòu)示意圖 2.4 低壓斷路器結(jié)構(gòu)和工作原理 8/11/202212345671.主觸
14、頭 2.自由脫扣器 3.過(guò)電流脫扣器4.分勵(lì)脫扣器 5.熱脫扣器 6.失壓脫扣器 7.按鈕2.4 低壓斷路器結(jié)構(gòu)和工作原理 8/11/2022分勵(lì)脫扣器:實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制使斷路器斷開(kāi)。在低壓斷路器正常工作時(shí),分勵(lì)脫扣器線圈不通電,銜鐵處于打開(kāi)位置。當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作時(shí),可按下停止按鈕,或在保護(hù)繼電器動(dòng)作時(shí),使分勵(lì)脫扣線圈通電,其銜鐵動(dòng)作,使低壓斷路器斷開(kāi)。電路中串聯(lián)的低壓斷路器常開(kāi)輔助觸點(diǎn),是供分勵(lì)脫扣線圈斷電時(shí)用的。2.4 低壓斷路器結(jié)構(gòu)和工作原理 8/11/2022低壓斷路器的選用應(yīng)根據(jù)具體使用條件選擇使用類(lèi)別、額定工作電壓、額定電流、脫扣器整定電流和分勵(lì)、欠壓脫扣器的電壓電流等,參照產(chǎn)品
15、樣本提供的保護(hù)特性曲線選用保護(hù)特性,并需對(duì)短路特性和靈敏系數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)。當(dāng)與另外的斷路器或其他保護(hù)電器之間有配合要求時(shí),應(yīng)選用選擇型斷路器。 2.4 低壓斷路器選用原則 8/11/2022QF2.4 低壓斷路器電氣圖形與文字符號(hào) 8/11/2022接觸器是一種適用于在低壓配電系統(tǒng)中遠(yuǎn)距離控制,頻繁操作交、直流主電路及大容量控制電路的自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)電器。接觸器由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、釋放彈簧機(jī)構(gòu)、輔助觸頭及基座等幾部分組成。接觸器是利用電磁系統(tǒng)控制銜鐵的運(yùn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)觸頭,使電路接通或斷開(kāi)的。2.5 接觸器結(jié)構(gòu)及工作原理 8/11/2022圖2-13 接觸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 2.5 接觸器結(jié)構(gòu)及工作原理
16、 8/11/2022按主觸頭控制的電流種類(lèi),可分為交流接觸器和直流接觸器。結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同,也有不同之處。 在電磁機(jī)構(gòu)方面,交流接觸器為了減小因渦流和磁滯損耗造成的能量損失和溫升,鐵心和銜鐵用硅鋼片疊成。線圈繞在骨架上做成扁而厚的形狀,與鐵心隔離,有利于鐵心和線圈的散熱。而直流接觸器由于鐵心中不會(huì)產(chǎn)生渦流和磁滯損耗,不會(huì)發(fā)熱。鐵心和銜鐵用整塊電工軟鋼做成,為使線圈散熱良好,將線圈繞制成高而薄的圓筒狀,不設(shè)線圈骨架,線圈和鐵心直接接觸利于散熱。2.5 接觸器結(jié)構(gòu)及工作原理 8/11/20222.5 接觸器結(jié)構(gòu)及工作原理 交流接觸器的主觸頭流過(guò)交流主回路電流,產(chǎn)生的電弧也是交流電弧,常采用多
17、縱縫滅弧裝置滅弧。直流接觸器的主觸頭流過(guò)直流主回路電流,產(chǎn)生的電弧也是直流電弧。由于直流電弧比交流電弧難以熄滅,因此直流接觸器常采用磁吹式滅弧裝置滅弧。接觸器的輔助觸頭用于控制回路,可根據(jù)需要按使用類(lèi)別選用。選用時(shí)不得任意將交、直流接觸器互換使用,否則將可能使滅弧發(fā)生困難,引起故障及事故。 8/11/20221. 空氣電磁式交流接觸器2. 機(jī)械聯(lián)鎖(可逆)交流接觸器機(jī)械聯(lián)鎖(可逆)交流接觸器是由兩個(gè)相同規(guī)格的交流接觸器加上機(jī)械聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)和電氣聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)所組成的,可以保證在任何情況下(如機(jī)械振動(dòng)或錯(cuò)誤操作而發(fā)出的指令)都不能使兩臺(tái)交流接觸器同時(shí)吸合,這樣可有效地防止電動(dòng)機(jī)正、反向轉(zhuǎn)換時(shí)出現(xiàn)相間短路,
18、比僅在控制回路中加接聯(lián)鎖電路的方式更安全可靠。機(jī)械聯(lián)鎖接觸器主要用于電動(dòng)機(jī)的可逆控制、雙路電源的自動(dòng)切換,也可用于需要頻繁地進(jìn)行可逆換接的電器設(shè)備上。2.5 接觸器常用典型交流接觸器 8/11/20223. 切換電容器接觸器切換電容器接觸器是專(zhuān)用于低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備中的投入或切除并聯(lián)電容器組,以調(diào)整用電系統(tǒng)的功率因數(shù)。切換電容器接觸器帶有抑制浪涌裝置,能有效地抑制接通電容器組時(shí)出現(xiàn)的合閘涌流對(duì)電容的沖擊和開(kāi)斷時(shí)的過(guò)電壓。其滅弧系統(tǒng)采用封閉式自然滅弧。2.5 接觸器常用典型交流接觸器 8/11/20224. 真空交流接觸器真空交流接觸器是以真空為滅弧介質(zhì),其主觸頭密封在真空開(kāi)關(guān)管內(nèi)。真空開(kāi)關(guān)管(又
19、稱(chēng)真空滅弧室)以真空作為絕緣和滅弧介質(zhì),位于真空中的觸頭一旦分離,觸頭間將產(chǎn)生由金屬蒸氣和其他帶電粒子組成的真空電弧。真空電弧依靠觸頭上蒸發(fā)出來(lái)的金屬蒸氣來(lái)維持,因真空介質(zhì)具有很高的絕緣強(qiáng)度且介質(zhì)恢復(fù)速度很快,真空電弧的等離子體很快向四周擴(kuò)散,在第一次過(guò)零時(shí)真空電弧就能熄滅(燃弧時(shí)間一般小于10ms)。由于熄弧過(guò)程是在密封的真空容器中完成的,電弧和熾熱的氣體不會(huì)向外界噴濺,因此其開(kāi)斷性能穩(wěn)定可靠,不會(huì)污染環(huán)境,特別適用于在礦山、冶金、建材、化工石油及重工業(yè)部門(mén)等許多重任務(wù)場(chǎng)合和較為惡劣的環(huán)境下使用。真空開(kāi)關(guān)管是真空開(kāi)關(guān)的核心元件,其主要技術(shù)參數(shù)決定真空開(kāi)關(guān)的主要性能。 2.5 接觸器常用典型交
20、流接觸器 8/11/20225. 直流接觸器直流接觸器應(yīng)用于直流電力線路中,可提供遠(yuǎn)距離接通與分?jǐn)嚯娐罚约爸绷麟妱?dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)或反接制動(dòng)控制等。 6. 智能化接觸器智能化接觸器的主要特征是裝有智能化電磁系統(tǒng),并具有與其他設(shè)備相互通信的功能,其本身還具有對(duì)運(yùn)行工況自動(dòng)識(shí)別、控制和執(zhí)行的能力。智能化接觸器一般由基本系列的電磁接觸器及附件構(gòu)成。附件包括智能控制模塊、輔助觸頭組、機(jī)械聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)、報(bào)警模塊、測(cè)量顯示模塊、通信接口模塊等,所有智能化功能都集成在一塊以微處理器為核心的控制板上。從外形結(jié)構(gòu)上看,與傳統(tǒng)產(chǎn)品不同的是,智能化接觸器在出線端位置增加了一塊帶微處理器及測(cè)量線圈的機(jī)電一體化線
21、路板。 2.5 接觸器常用典型交流接觸器 8/11/2022型式的確定主要確定極數(shù)和電流種類(lèi)。電流種類(lèi)由系統(tǒng)主電流種類(lèi)確定。三相交流系統(tǒng)中一般選用三極接觸器,當(dāng)需要同時(shí)控制中性線時(shí),則選用四極交流接觸器。單相交流和直流系統(tǒng)中則常有兩極或三極并聯(lián)的情況。一般場(chǎng)合下,選用空氣電磁式接觸器;易燃易爆場(chǎng)合應(yīng)選用防爆型及真空接觸器等。 2.5 接觸器選用原則型式的確定 8/11/2022主電路參數(shù)的確定主要確定額定工作電壓、額定工作電流(或額定控制功率)、額定通斷能力和耐受過(guò)載電流能力。接觸器可以在不同的額定工作電壓和額定工作電流下工作,但在任何情況下,額定工作電壓都不得高于接觸器的額定絕緣電壓,額定工
22、作電流(或額定控制功率)也不得高于接觸器在相應(yīng)工作條件下規(guī)定的額定工作電流(或額定控制功率)。接觸器的額定通斷能力應(yīng)高于通斷時(shí)電路中實(shí)際可能出現(xiàn)的電流值。耐受過(guò)載電流能力也應(yīng)高于電路中可能出現(xiàn)的工作過(guò)載電流值。 2.5 接觸器選用原則主電路參數(shù)的確定 8/11/2022接觸器的線圈電壓應(yīng)按選定的控制電路電壓確定。交流接觸器的控制電路電流種類(lèi)分交流和直流兩種。一般情況下多用交流,當(dāng)操作頻繁時(shí)則常選用直流。接觸器的輔助觸頭種類(lèi)(常開(kāi)或常閉)、數(shù)量和組合式一般應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)控制要求確定,同時(shí)應(yīng)注意輔助觸頭的通斷能力和其他額定參數(shù)。當(dāng)接觸器的輔助觸頭數(shù)量和其他額定參數(shù)不能滿足系統(tǒng)要求時(shí),可增加接觸器式繼電
23、器以擴(kuò)大功能。 2.5 接觸器選用原則控制電路和輔助電路參數(shù)的確定 8/11/2022線圈KM主觸點(diǎn)KM2.5 接觸器電氣圖形與文字符號(hào) 8/11/2022繼電器是一種根據(jù)電量(電流、電壓)或非電量(時(shí)間、速度、溫度、壓力等)的變化自動(dòng)接通和斷開(kāi)控制電路,以完成控制或保護(hù)任務(wù)的電器。繼電器有輸入電路(感應(yīng)元件)和輸出電路(執(zhí)行元件),當(dāng)感應(yīng)元件中輸入變量變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí),在輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化(由執(zhí)行元件接通或斷開(kāi)控制回路)。繼電器用于控制電路,流過(guò)觸點(diǎn)的電路小,一般不需要滅弧裝置。繼電器常用的有中間繼電器、電壓繼電器、電流繼電器、熱繼電器、時(shí)間繼電器、速度繼電器。2.6 繼
24、電器8/11/2022任何一種繼電器,都具備兩個(gè)基本機(jī)構(gòu):一是能反應(yīng)外界輸入信號(hào)的感應(yīng)機(jī)構(gòu);二是對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn)通斷控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。繼電器的感應(yīng)機(jī)構(gòu)將輸入的電量或非電量變換成適合執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的機(jī)械能,繼電器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的通斷控制。繼電器的特性稱(chēng)為輸入輸出特性,常用繼電器特性曲線表示。2.6 繼電器結(jié)構(gòu)及工作原理8/11/2022當(dāng)輸入量XXc時(shí),銜鐵不動(dòng)作,其輸出量Y0;當(dāng)XXc時(shí),銜鐵吸合,輸出量Y從“0”躍變?yōu)椤?”;再進(jìn)一步增大輸入量使XXc,則輸出量仍為Y1。當(dāng)輸入量X從Xc開(kāi)始減小的時(shí)候,在XXf的過(guò)程中雖然吸力特性降低,但因銜鐵在吸合狀態(tài)下的吸力仍比反力大,所以銜鐵不會(huì)釋放,
25、輸出量Y1。當(dāng)XXf時(shí),因吸力小于反力,銜鐵釋放,輸出量由“1”突變?yōu)椤?”;再減小輸入量,輸出量仍為“0”。圖中Xc稱(chēng)為繼電器的動(dòng)作值,Xf稱(chēng)為繼電器的復(fù)歸值,它們均為繼電器的動(dòng)作參數(shù)。 2.6 繼電器結(jié)構(gòu)及工作原理8/11/2022繼電器的動(dòng)作參數(shù)可根據(jù)使用要求進(jìn)行整定。為了反映繼電器吸力特性與反力特性配合的緊密程度,引入了返回系數(shù)概念。返回系數(shù)是繼電器復(fù)歸值Xf與動(dòng)作值Xc的比值,即 電流返回系數(shù):電壓返回系數(shù):2.6 繼電器結(jié)構(gòu)及工作原理8/11/2022電磁式繼電器工作原理與電磁式接觸器相同,結(jié)構(gòu)類(lèi)似,區(qū)別在于:繼電器:常用于切換小電流的控制和保護(hù)電路,沒(méi)有滅弧裝置,無(wú)主、輔觸點(diǎn)之分
26、。接觸器:用于主電路,電流大。常用的電磁式繼電器有中間繼電器、電流繼電器和電壓繼電器。為了不影響負(fù)載電路,電壓繼電器的線圈匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì),而電流繼電器的線圈匝數(shù)少、導(dǎo)線粗。電磁式繼電器有交、直流之分,是按線圈中通過(guò)的是交流電源還是直流電源來(lái)決定的。交流繼電器的線圈通以交流電源,它的鐵心用硅鋼片疊成,磁極端面裝有短路環(huán);直流繼電器的線圈通以直流電源,它的鐵心用電工軟鋼做成,不需要裝短路環(huán)。 2.6 繼電器常用典型繼電器電磁式繼電器8/11/2022在繼電器-接觸器控制系統(tǒng)中,為了解決接觸器輔助觸頭不夠用的矛盾,專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)了一種有多個(gè)觸頭的繼電器,用作中間控制環(huán)節(jié),以便轉(zhuǎn)換、傳遞信號(hào)或同時(shí)控制多個(gè)電
27、路,稱(chēng)之為中間繼電器。也可直接用它來(lái)控制小容量電動(dòng)機(jī)(額定電路小于5A)或其它電氣執(zhí)行元件。2.6 繼電器常用典型繼電器電磁式繼電器中間繼電器8/11/2022KM線圈:常開(kāi)觸頭:KM常閉觸頭:KM2.6 繼電器常用典型繼電器電磁式繼電器中間繼電器8/11/2022電流繼電器反映電流信號(hào)的大小,使用時(shí)將線圈和被保護(hù)的設(shè)備串聯(lián)。常用的有過(guò)電流和欠電流繼電器:過(guò)電流繼電器正常工作時(shí)不動(dòng)作,只有當(dāng)電流超過(guò)某一設(shè)定值時(shí)繼電器吸合動(dòng)作,整定范圍為1.14.0倍額定電流,對(duì)電路起到保護(hù)作用;欠電流繼電器正常工作時(shí)銜鐵吸合,當(dāng)電流下降至額定電流的20% 30%時(shí),繼電器釋放,并輸出信號(hào),起到欠電流保護(hù)的作用
28、。2.6 繼電器常用典型繼電器電磁式繼電器電流繼電器過(guò)流電流繼電器欠流電流繼電器8/11/20222.6 繼電器常用典型繼電器電磁式繼電器電流繼電器欠電流繼電器KAI I KAKAKA8/11/2022欠電壓繼電器KVU U KVKVKV電壓繼電器反映電壓信號(hào)的大小,使用時(shí)將線圈和負(fù)載并聯(lián)。常用的有欠電壓、零電壓、過(guò)電壓繼電器:欠電壓繼電器正常工作時(shí)銜鐵吸合,當(dāng)電壓下降至額定電壓的40% 70%時(shí),繼電器釋放,用于電路的欠電壓保護(hù)。零電壓繼電器在電路電壓下降至額定值的5% 25%時(shí)釋放,用于電路的零電壓保護(hù);過(guò)電壓繼電器在電路電壓為額定電壓的105% 120%及以上時(shí)吸合動(dòng)作,對(duì)電路起到過(guò)電壓
29、保護(hù)作用。2.6 繼電器常用典型繼電器電磁式繼電器電壓繼電器8/11/2022熱繼電器利用電流的熱效應(yīng),對(duì)連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù),防止電動(dòng)機(jī)因過(guò)熱而燒毀。熱繼電器能在電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)自動(dòng)切斷電源,使電動(dòng)機(jī)停車(chē)。電動(dòng)機(jī)過(guò)載一般發(fā)生在下列情況:三相電路斷相,即單相運(yùn)行;欠電壓運(yùn)行;長(zhǎng)期運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的負(fù)載增大;間歇運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)操作頻率過(guò)高,經(jīng)常受起動(dòng)電流沖擊;反接制動(dòng)以及環(huán)境溫度過(guò)高等。2.6 繼電器常用典型繼電器熱繼電器8/11/2022由發(fā)熱元件、雙金屬片和觸頭及動(dòng)作機(jī)構(gòu)等部分組成。1-主雙金屬片支架2-主雙金屬片3-加熱元件4-導(dǎo)板5-溫度補(bǔ)償片6-常閉靜觸點(diǎn)7-常開(kāi)靜觸點(diǎn)8-復(fù)位調(diào)節(jié)螺釘2.
30、6 繼電器常用典型繼電器熱繼電器結(jié)構(gòu)及工作原理8/11/2022熱元件串聯(lián)在主電路中串聯(lián)在控制電路中常閉觸頭FRFR2.6 繼電器常用典型繼電器熱繼電器圖形與文字符號(hào)8/11/2022分類(lèi):按構(gòu)成原理分:空氣阻尼式 電動(dòng)式 電子式按延時(shí)方式分:通電延時(shí)型 斷電延時(shí)型 作用:利用電磁原理或機(jī)械原理實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制的控制電器。特點(diǎn):線圈通電或斷電后,觸頭并不立即動(dòng)作,而是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間(延時(shí))后才動(dòng)作,這類(lèi)觸頭稱(chēng)為延時(shí)觸頭;此外,目前多數(shù)時(shí)間繼電器還附有瞬動(dòng)觸頭。2.6 繼電器常用典型繼電器時(shí)間繼電器8/11/2022空氣阻尼式時(shí)間繼電器是根據(jù)控制壓縮產(chǎn)生阻力來(lái)進(jìn)行延時(shí)的,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜,延時(shí)范圍大
31、,但延時(shí)精度低;電動(dòng)式時(shí)間繼電器利用同步電動(dòng)機(jī)的原理制成,類(lèi)似于鐘表,但內(nèi)部電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)而獲得延時(shí),精度高,延時(shí)范圍寬,但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,體積較大;電子式時(shí)間繼電器,由脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、數(shù)字顯示器、放大器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。目前已廣泛采用單片機(jī)控制的時(shí)間繼電器,通過(guò)改變RC電路充電時(shí)間整定延時(shí)時(shí)間,具有精度高、延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)。2.6 繼電器常用典型繼電器時(shí)間繼電器8/11/2022(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) (a) 通電延時(shí)型線圈 (b)延時(shí)閉合的常開(kāi)觸點(diǎn) (c) 延時(shí)斷開(kāi)的常閉觸點(diǎn) (d)瞬時(shí)常開(kāi)觸點(diǎn) (e) 斷電延時(shí)線圈 (f)延時(shí)斷開(kāi)的
32、常開(kāi)觸點(diǎn) (g)延時(shí)閉合的常閉觸點(diǎn)(h)瞬動(dòng)常閉觸點(diǎn) KTKT2.6 繼電器常用典型繼電器時(shí)間繼電器圖形和文字8/11/2022作用:反映轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的一種自動(dòng)電器,常用在電機(jī)的反接制動(dòng)控制電路中。結(jié)構(gòu):定子、轉(zhuǎn)子和觸頭原理:與異步電動(dòng)機(jī)類(lèi)似參數(shù):動(dòng)作轉(zhuǎn)速:300r/m 復(fù)位轉(zhuǎn)速:100-120r/m2.6 繼電器常用典型繼電器速度繼電器8/11/20222.6 繼電器常用典型繼電器速度繼電器結(jié)構(gòu)及工作原理定子-由硅鋼片迭成籠型空心圓環(huán)套在轉(zhuǎn)子上,裝有鼠籠型短路繞組,經(jīng)杠桿機(jī)構(gòu)與觸頭系統(tǒng)連接轉(zhuǎn)子-圓柱形永久磁鐵,與電動(dòng)機(jī)同軸連接。8/11/2022被控電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)BV的轉(zhuǎn)子隨之旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的永久磁
33、鐵形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)定子中的籠型導(dǎo)條切割磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使定子隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)由于有返回杠桿擋位,故定子只能隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一定角度定子的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)杠桿作用使相應(yīng)的觸頭動(dòng)作,并壓縮反力彈簧其反作用力也阻止定子轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)被控電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)速度繼電器轉(zhuǎn)子的速度也隨之下降于是定子導(dǎo)體內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流、電磁轉(zhuǎn)矩減小當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩小于反作用彈簧的反作用力矩時(shí),定子返回到原來(lái)的位置,對(duì)應(yīng)觸頭恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。 2.6 繼電器常用典型繼電器速度繼電器結(jié)構(gòu)及工作原理8/11/20222.6 繼電器常用典型繼電器速度繼電器圖形與文字轉(zhuǎn)子符號(hào):KS8/11/20222.6 繼電器常
34、用典型繼電器溫度繼電器溫度繼電器廣泛應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)繞組、大功率晶體管等的過(guò)熱保護(hù)。例如,當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生過(guò)電流時(shí),會(huì)使其繞組溫升過(guò)高。熱繼電器可以起到對(duì)電動(dòng)機(jī)過(guò)電流保護(hù)的作用。但當(dāng)電網(wǎng)電壓不正常升高時(shí),即使電動(dòng)機(jī)不過(guò)載,也會(huì)導(dǎo)致鐵損增加而使鐵心發(fā)熱,這樣也會(huì)使繞組溫升過(guò)高。若電動(dòng)機(jī)環(huán)境溫度過(guò)高且通風(fēng)不良等,也同樣會(huì)使繞組溫升過(guò)高。在這種情況下,若用熱繼電器,則不能正確反映電動(dòng)機(jī)的故障狀態(tài)。溫度繼電器埋設(shè)在電動(dòng)機(jī)發(fā)熱部位,如電動(dòng)機(jī)定子槽內(nèi)、繞組端部等,直接反映該處的發(fā)熱情況。無(wú)論是電動(dòng)機(jī)本身出現(xiàn)過(guò)電流引起溫度升高,還是其他原因引起電動(dòng)機(jī)溫度升高,溫度繼電器都會(huì)有動(dòng)作,從而起到保護(hù)作用。 8/11/20
35、22固體繼電器是一種無(wú)觸頭開(kāi)關(guān)器件,結(jié)構(gòu)緊湊,開(kāi)關(guān)速度快,能與微電子邏輯電路兼容,已廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)控制儀器、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)、交通信號(hào)管理系統(tǒng)等。固體繼電器是能實(shí)現(xiàn)無(wú)觸頭通斷的電器開(kāi)關(guān)。當(dāng)控制端無(wú)信號(hào)時(shí),主回路呈阻斷狀態(tài);當(dāng)施加控制信號(hào)時(shí),主回路呈導(dǎo)通狀態(tài)。利用信號(hào)光電耦合方式使控制回路與負(fù)載回路之間沒(méi)有電磁關(guān)系,從而實(shí)現(xiàn)了電隔離。從其外部狀態(tài)看與電磁式繼電器一樣的功能。因此,在有些應(yīng)用場(chǎng)合,尤其在惡劣的工況下固體繼電器可取代電磁式繼電器。固體繼電器是一種四端組件,其中兩端為輸入端,兩端為輸出端。按主電路類(lèi)型分為直流固體繼電器和交流固體繼電器。直流固體 繼電器內(nèi)部的開(kāi)關(guān)元件是功率晶
36、體管;交流固體繼電器內(nèi)部的開(kāi)關(guān)元件是晶閘管。2.6 繼電器常用典型繼電器固體繼電器8/11/20222.6繼電器常用典型繼電器可編程通用邏輯控制繼電器智能繼電器,即可編程通用邏輯控制繼電器,也稱(chēng)為通用邏輯控制繼電器,屬于微型PLC產(chǎn)品,主要用于邏輯順序控制,控制點(diǎn)數(shù)一般比較少,適合于小成本的自控設(shè)備。不同公司對(duì)智能繼電器的叫法不同:可編程序繼電器,如日本OMRON公司的ZEN;通用邏輯模塊,如德國(guó)SIEMENS公司的LOGO!完成繼電器的功能,多為原來(lái)使用繼電器但I(xiàn)/O點(diǎn)數(shù)不多的地方,但它是“可編程的”、“通用的”和“智能的”,并且一般都帶HMI,方便編程和貫徹參數(shù)狀態(tài)。8/11/2022LO
37、GO!12/24RC外部結(jié)構(gòu)示意圖 2.6繼電器常用典型繼電器可編程通用邏輯控制繼電器8/11/2022選用此繼電器時(shí)主要是按規(guī)定要求選定觸頭型式和通斷能力,其他原則均和接觸器相同。在有些應(yīng)用場(chǎng)合,如對(duì)繼電器的觸頭數(shù)量要求不高,但對(duì)通斷能力和工作可靠性(如耐振)要求較高的場(chǎng)合,最好選用小規(guī)格接觸器。2.6 繼電器繼電器的選用接觸式繼電器8/11/2022選用時(shí)間繼電器時(shí)要考慮的特殊要求主要是延時(shí)時(shí)間、延時(shí)類(lèi)型、延時(shí)精度和工作條件。 2.6 繼電器繼電器的選用時(shí)間繼電器8/11/2022保護(hù)繼電器指在電路中起保護(hù)作用的各種繼電器。保護(hù)繼電器主要包括過(guò)電流繼電器、欠電流繼電器、過(guò)電壓繼電器和欠電壓
38、(零電壓、失壓)繼電器等。過(guò)電流繼電器主要用作電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù),對(duì)其選擇的主要參數(shù)是額定電流和動(dòng)作電流。額定電流應(yīng)當(dāng)大于或等于被保護(hù)電動(dòng)機(jī)的額定電流。動(dòng)作電流可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作情況按其啟動(dòng)電流的1.11.3倍整定。一般繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流按2.5倍額定電流考慮;籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流按額定電流的58倍考慮。選擇過(guò)電流繼電器的動(dòng)作電流時(shí),應(yīng)留有一定的調(diào)節(jié)余地。 2.6 繼電器繼電器的選用保護(hù)繼電器過(guò)電流繼電器8/11/2022欠電流繼電器一般連接在直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁回路中,用于監(jiān)視勵(lì)磁電流,作為直流電動(dòng)機(jī)的弱磁超速保護(hù)或勵(lì)磁電路與其他電路之間的聯(lián)鎖保護(hù)。選擇欠電流繼電器時(shí)應(yīng)主要考慮額定電
39、流和釋放電流。額定電流應(yīng)大于或等于額定勵(lì)磁電流。釋放電流整定值應(yīng)低于勵(lì)磁電路正常工作范圍內(nèi)可能出現(xiàn)的最小勵(lì)磁電流。一般可取最小勵(lì)磁電流的85%。選用欠電流繼電器時(shí),其釋放電流的整定值應(yīng)留有一定的調(diào)節(jié)余地。 2.6 繼電器繼電器的選用保護(hù)繼電器欠電流繼電器8/11/2022過(guò)電壓繼電器用來(lái)保護(hù)設(shè)備不受電源系統(tǒng)過(guò)電壓的危害,多用于發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)機(jī)組系統(tǒng)中,選擇的主要參數(shù)是額定電壓和動(dòng)作電壓。過(guò)電壓繼電器的動(dòng)作值一般按系統(tǒng)額定電壓的1.11.2倍整定。 2.6 繼電器繼電器的選用保護(hù)繼電器過(guò)電壓繼電器8/11/2022欠電壓(零電壓、失壓) 繼電器在線路中多用作失壓保護(hù),防止電源故障后恢復(fù)供電時(shí)系統(tǒng)的
40、自啟動(dòng)。欠電壓繼電器常用一般電磁式繼電器或小型接觸器充任,選用時(shí)只要滿足額定電壓、額定電流等一般要求即可,對(duì)釋放電壓值無(wú)特殊要求。 2.6 繼電器繼電器的選用保護(hù)繼電器欠電壓繼電器8/11/20222.7 主令電器主令電器是電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中用于發(fā)送或轉(zhuǎn)換控制指令的電器。主令電器應(yīng)用廣泛,種類(lèi)繁多。常用的有控制按鈕、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(組合開(kāi)關(guān))、凸輪控制器、主令控制器以及腳踏開(kāi)關(guān)、緊急開(kāi)關(guān)等。8/11/2022按鈕通常用來(lái)接通或斷開(kāi)控制電路(如接觸器或繼電器線圈所在的電路),從而控制電動(dòng)機(jī)或其它電氣設(shè)備的運(yùn)行。它是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛的主令電器。2.7 主令電器常用主令電器控制按鈕8/11/20222.7 主令電器常用主令電器控制按鈕按下按鈕帽時(shí),先斷開(kāi)常閉觸頭,通過(guò)一定行程后接通常開(kāi)觸頭;松開(kāi)按鈕帽時(shí),復(fù)位彈簧先將常開(kāi)觸頭分?jǐn)?,通過(guò)一定行程后常閉觸頭才閉合。8/11/2022常開(kāi)(動(dòng)合)觸點(diǎn)常閉(動(dòng)斷)觸點(diǎn)復(fù)式觸點(diǎn)所謂“常開(kāi)”、“常閉”觸點(diǎn),是以電器不受外力作用時(shí)(對(duì)接觸器、繼電器而言,是指線圈沒(méi)有通電時(shí))觸點(diǎn)所處的狀態(tài)來(lái)命名的。2.7 主令電器常用
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