低壓電器及其控制系統(tǒng)課件4

1、電器原理及控制技術(shù) 聯(lián)系電話：86413623 Email: 10/16/20221第3章 低壓控制電器3.1 概述3.2 接觸器一、接觸器的用途、工作原理和分類二、接觸器的主要技術(shù)參數(shù)三、電磁接觸器的結(jié)構(gòu)舉例四、 接觸器的選用3.3 控制按鈕3.4 行程開關(guān)3.5 接近開關(guān)10/16/20222第3章 低壓控制電器3.1 概述低壓控制電器是用于低壓電力拖動系統(tǒng)或其它各種控制系統(tǒng)中，對電動機或被控電路進行控制、調(diào)節(jié)與保護的低壓電器。依靠人力操作來完成控制的電器稱為手動控制電器。根據(jù)信號能自動完成控制的電器稱為自動控制電器。對低壓控制電器的要求：工作準確可靠操作頻率高使用壽命長體積和質(zhì)量小低壓控

2、制電器能接通與分斷過載電流，但不能分斷短路電流。10/16/20223第3章 低壓控制電器3.1 概述低壓控制電器有：接觸器控制繼電器啟動器控制器：用于電氣傳動設(shè)備中，按照預(yù)定順序轉(zhuǎn)換主電路或控制電路的接線以及變更電路中參數(shù)的開關(guān)電器。主令電器：用作發(fā)布命令或作程序控制用的開關(guān)電器。電阻器：改變電路電阻值或變電能為熱能的電器。變阻器：可在不斷開電路的情況下，分級或平滑地改變電阻 值。操作電磁鐵：將電磁能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能來操作、牽引機械裝置 或吸持電磁鐵。10/16/202243.2 接觸器一、接觸器的用途、工作原理和分類用途接觸器是在正常條件下，主要用作頻繁地接通或分斷交、直流主電路及大容量控制電

3、路且可以遠距離控制的電器。接觸器的主要控制對象是電動機，也可以用于控制其他電力負載，如電熱器、電焊機、電容器和照明等。10/16/202253.2 接觸器一、 接觸器的用途、工作原理和分類工作原理接觸器的觸頭系統(tǒng)可以用電磁鐵、壓縮空氣或液體壓力等來驅(qū)動，因而分為電磁接觸器、氣動接觸器與液壓接觸器等。近年來又出現(xiàn)了由晶閘管組成的無觸點接觸器，真空接觸器也得到了實際應(yīng)用。本節(jié)主要介紹電磁接觸器。電磁接觸器由主觸頭、輔助觸頭、電磁鐵、滅弧室及支架和外殼等組成。當電磁鐵通電吸合時，常開主觸頭和常開輔助觸頭接通，常閉輔助觸頭分斷，個別專用接觸器還具有常閉主觸頭；電磁鐵斷電釋放時則相反。接觸器的主觸頭用于

4、接通和分斷主電路，額定電流比較大，通常為數(shù)安到數(shù)百安，甚至高達數(shù)千安。而輔助觸頭用于接通和分斷控制電路，額定電流只有(5-10) A。10/16/202263.2 接觸器一、接觸器的用途、工作原理和分類電磁接觸器的分類序號12分類原則序號分類名稱分類原則分類名稱按主觸頭所控制電路的種類分按主觸頭極數(shù)分直流交流單級雙級三級多級3456按主觸頭的正常位置分按吸合線圈種類分按滅弧介質(zhì)分按有無滅弧室分常開式常閉式一部分開，一部分閉交流激磁直流激磁空氣式真空式有滅弧室無滅弧室10/16/202273.2 接觸器二、接觸器的主要技術(shù)參數(shù)(1)額定電壓：接觸器銘牌上額定電壓指主觸頭的額定工作電壓。其等級有：

5、 直流接觸器：220V，440V，660V。 交流接觸器：220V，380V，500V，660V，1140V。 此外還應(yīng)規(guī)定輔助觸頭及線圈的額定電壓。 線圈的額定電壓等級有：直流線圈：24V，48V，220V；交流線圈：36V，127V，220V，380V。(2)額定電流：接觸器銘牌上額定電流指主觸頭的額定工作電流。它是在一定條件(額定電壓、使用類別、額定工作制和操作頻率等)下規(guī)定的保證電器正常工作的電流值。 若改變使用條件，額定電流也要隨之改變。 目前生產(chǎn)的接觸器的額定電流范圍為（6-4000）A。10/16/202283.2 接觸器二、接觸器的主要技術(shù)參數(shù) (3)動作值：指接觸器的吸合電壓

6、和釋放電壓。國家工業(yè)機械聯(lián)合會關(guān)于接觸器的標準規(guī)定：接觸器在線圈額定電壓85%及以上時，應(yīng)可靠吸合；釋放電壓不高于線圈額定電壓的70，交流接觸器釋放電壓不低于線圈額定電壓的10%，直流接觸器釋放電壓不低于5%。 (4)接通與分斷能力：接觸器的主觸頭在規(guī)定條件下能可靠地接通和分斷的電流值。在此電流值下，接通和分斷時，不應(yīng)發(fā)生熔焊、飛弧和過分磨損等。在低壓電器標準(中華人民共和國國家標準GB等，國際標準IEC)中按接觸器使用類別，規(guī)定了它的接通與分斷能力，如表3.2、3.3所示。10/16/2022910/16/2022103.2 接觸器二、接觸器的主要技術(shù)參數(shù) (5)機械壽命與電壽命：接觸器是頻

7、繁操作電器，應(yīng)有較長的機械壽命與電壽命。有些接觸器的機械壽命已達107以上 。電壽命與使用類別和負載電流的大小有關(guān)。 (6)操作頻率：每小時允許的操作次數(shù)。目前一般為300次/h、400次/h和1200次/h等。它也影響電氣壽命。 (7)額定工作制：接觸器的工作制有4種：八小時工作制、不間斷/長期工作制、短時工作制及反復(fù)短時工作制。10/16/202211接觸器型號說明10/16/202212交流接觸器外形圖及電氣符號 10/16/202213 3.2 接觸器1. CZ0 系列直流接觸器 左圖為CZ0-250A直流接觸器的結(jié)構(gòu)圖。CZ0系列直流接觸器的電磁鐵都采用直流拍合式，而且銜鐵沿棱角轉(zhuǎn)動

8、。因為拍合式電磁鐵的結(jié)構(gòu)最簡單，銜鐵沿棱角轉(zhuǎn)動摩擦較小，若采用適當?shù)膲豪庋b置，使銜鐵在棱角處不產(chǎn)生位移，其機械壽命相當高。圖3.6中軛鐵6上裝有棱角11，銜鐵12上裝有壓板10，由壓棱彈簧9壓住壓板10，使銜鐵轉(zhuǎn)動時，在棱角處不會發(fā)生位移，減少了磨損。圖3.6 CZ0250A直流接觸器1一靜觸頭：2一弧角；3一磁吹線圈；4一絕緣座；5一母線；6軛鐵；7軟連接；8母線；9一壓核彈簧；10一壓板；11一棱角；12銜鐵；13釋放彈簧；14觸頭彈簧；15弧角；16一動觸頭支架；17一動觸頭；18一電??；19一磁吹線圈產(chǎn)生的磁通三、電磁接觸器的結(jié)構(gòu)舉例10/16/202214常見的磁路結(jié)構(gòu)a)為沿棱角轉(zhuǎn)

9、動的拍合式鐵心，主要應(yīng)用于直流電磁機構(gòu)。b)為沿軸轉(zhuǎn)動的拍合式鐵心，多用于觸點容量較大的交流電磁機構(gòu)。 c)為雙E形直動式鐵心,多用于交流接觸器、繼電器中。 10/16/2022153.2 接觸器三、電磁接觸器的結(jié)構(gòu)舉例1. CZ0 系列直流接觸器 對于大容量直流接觸器，通常采用單斷點觸頭，這樣可以采用銅和鎘-銅觸頭材料，并能自動清除觸頭表面的氧化物。觸頭開距比較大，觸頭反力比雙斷點觸頭小。 對于小容量直流接觸器，通常采用雙斷點觸頭，以提高觸頭總的極旁壓降，對滅弧有利。 CZ0系列直流接觸器采用串聯(lián)磁吹線圈和雙縱縫陶土滅弧室或橫隔板式陶土滅弧室，熄滅直流電弧能力較強，并適合于頻繁操作。10/1

10、6/202216CZ0系列直流接觸器技術(shù)數(shù)據(jù)10/16/202217 3.2 接觸器三、電磁接觸器的結(jié)構(gòu)舉例2CJ20系列交流接觸器 CJ20系列接觸器額定電壓交流(50Hz)380 V、660V和1140 V，額定電流范圍為(4-630)A，共分12個電流等級，其結(jié)構(gòu)采用直動式雙斷點立體布置。左圖為CJ20250A接觸器的結(jié)構(gòu)圖。CJ20-250A交流接觸器1-主動觸頭；2-主靜觸頭；3-滅弧柵片；4-壓縮彈簧；5-銜鐵；6-鐵心；7-線圈；8絕緣支架；9、11緩沖件；10緩沖硅橡膠管；12滅弧室；13輔助觸頭；14反作用彈簧；15、16弧角10/16/2022183.2 接觸器三、電磁接觸

11、器的結(jié)構(gòu)舉例2. CJ20系列交流接觸器 CJ20系列接觸器采用雙斷點直動式，結(jié)構(gòu)簡單，可以立體布置，占用安裝面積小。銜鐵為直動式，沒有轉(zhuǎn)動軸，動觸頭沒有軟連接，有利于提高機械壽命。觸頭采用雙斷點結(jié)構(gòu)，對于低壓交流電弧的熄滅很有利，從而簡化了滅弧裝置。 CJ20系列接觸器采用銀-氧化鎘陶冶材料，具有較高的抗熔焊性和耐電腐蝕性。 雙斷點直動式結(jié)構(gòu)在大容量接觸器中也逐漸采用。10/16/202219CJ20系列交流接觸器技術(shù)數(shù)據(jù)10/16/202220CJ20系列交流接觸器技術(shù)數(shù)據(jù)續(xù)表10/16/2022213.2 接觸器四、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)，并具有數(shù)據(jù)總線及

12、與其他設(shè)備之間互相通信的功能，其本身還具有對運行工況自動識別、控制和執(zhí)行的能力。 (1)智能化電磁系統(tǒng)智能化接觸器的核心是具有智能化控制的電磁系統(tǒng)，對接觸器的電磁系統(tǒng)進行動態(tài)控制。智能化接觸器是對接觸器的整個動態(tài)工作過程進行實時控制，根據(jù)動作過程中檢測到的電磁系統(tǒng)的參數(shù)，如線圈電流、電磁吸力、運動位移、速度和加速度、正常吸合門檻電壓和釋放電壓參數(shù)，進行實時數(shù)據(jù)處理，并依此選取事先存儲在控制芯片中的相應(yīng)控制方案以實現(xiàn)“確定”的動作，從而實現(xiàn)同步吸合、保持和分斷3個過程，保證觸頭開斷過程的電弧能量最小，實現(xiàn)3個過程的最佳實時控制。(2)雙向通信與控制接口10/16/2022223.2 接觸器五、

13、接觸器的選用 對于沒有提供按使用類別的電壽命電流曲線的接觸器，按下述原則選用：(1)接觸器的額定電壓主電路額定電壓。(2)接觸器線圈的額定電壓必須與接入此線圈的控制電路的額定電 壓相等。(3)接觸器的額定電流等級應(yīng)按下列方法選擇：按接觸器設(shè)計時規(guī)定的使用類別使用時，接觸器的額定電流應(yīng)等于或稍大于負載額定電流。按輕任務(wù)使用類別設(shè)計的接觸器，用于重任務(wù)使用類別時，應(yīng)降低容量使用，如按使用類別AC-3設(shè)計的控制4kW電動機的接觸器，用于使用類別AC-4時，則應(yīng)降低一個容量等級，只能控制2.2kW的電動機。用于反復(fù)短時工作制的接觸器，其額定電流應(yīng)大于負載的等效發(fā)熱電流。10/16/2022233.2

14、接觸器五、接觸器的選用反復(fù)短時工作制下負載等效發(fā)熱電流計算：式中負載等效發(fā)熱電流(A);電動機啟動電流(A);電動機額定電流(A);每一循環(huán)的全周期(s);電動機起動時間(s);圖3.14 反復(fù)短時工作制負載電流圖10/16/2022243.2 接觸器五、接觸器的選用例1 設(shè)有一個反復(fù)短時工作制的交流接觸器，操作頻率為300次/h，通電持續(xù)率TD=40，用于控制一臺交流電動機，使用類別為AC-3，Ic=120 A、Iz20 A 、tc2s，求負載等效發(fā)熱電流Id，如何選擇接觸器的額定電流?10/16/202225解 ： 先計算電動機工作一循環(huán)的全周期計算電流為Iz時的通電時間tZ將T、Iz 代

15、入式（3.1），計算等效發(fā)熱電流Id，則接觸器的額定電流應(yīng)選60A，稍大于負載等效發(fā)熱電流五、接觸器的選用10/16/2022263.2 接觸器五、接觸器的選用 (4)選擇接觸器的型號。各系列接觸器是按一定使用類別設(shè)計的，應(yīng)根據(jù)負載的情況選用。此外，還應(yīng)注意負載的工作制，用于長期工作時，應(yīng)盡量選用銀或銀基合金觸頭的接觸器，如CJ20系列等。 用戶可根據(jù)所要求的分斷電流和電壽命次數(shù)，按接觸器負載-電壽命曲線選用合適的接觸器，其具體方法如下： 判斷負載的使用類別，根據(jù)使用類別選擇合適的圖像，在橫軸上找到負載額定電流值對應(yīng)點，過此點作垂線，與相應(yīng)的接觸器電壽命曲線相交于一點，根據(jù)交點在縱軸上讀出接觸

16、器的大致電壽命，選擇出接觸器。10/16/202227 控制按鈕簡稱按鈕，是一種結(jié)構(gòu)簡單使用廣泛的手動主令電器，在控制電路中作遠距離手動控制電磁式電器用，也可以用來轉(zhuǎn)換各種信號電路和電器聯(lián)鎖電路等。 控制按鈕一般由按鈕、復(fù)位彈簧、觸點和外殼等部分組成 。 控制按鈕可以做成單式（一個按鈕）、復(fù)式（兩個按鈕）和三聯(lián)式（有三個按鈕）的形式。 為便于識別各個按鈕的作用，避免誤操作，通常在按鈕上作出不同標志或涂以不同顏色，一般紅色表示停止按鈕，綠色或黑色表示啟動按鈕。 控制按鈕在結(jié)構(gòu)上有按鈕式、緊急式、鑰匙式、旋鈕式和保護式5種，可根據(jù)使用場合和具體用途來選用。 3.3 控制按鈕10/16/202228

17、控制按鈕結(jié)構(gòu)1按鈕帽 2復(fù)位彈簧 3動觸頭 4常閉觸頭 5常開觸頭3.3 控制按鈕10/16/202229按鈕開關(guān)的符號3.3 控制按鈕10/16/2022303.4 行程開關(guān) 依照生產(chǎn)機械的行程發(fā)出命令以控制其運行方向或行程長短的主令電器，稱為行程開關(guān)。若將行程開關(guān)安裝于生產(chǎn)機械行程終點處，以限制其行程，則稱為限位開關(guān)或終點開關(guān)。 行程開關(guān)廣泛應(yīng)用于各類機床和起重機械的控制，以限制這些機械的行程。當生產(chǎn)機械運動到某一預(yù)定位置時，行程開關(guān)就通過機械可動部分的動作，將機械信號轉(zhuǎn)換為電信號，以實現(xiàn)對生產(chǎn)機械的控制，限制它們的動作或位置，借此對生產(chǎn)機械予以必要的保護。 行程開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動式和

18、旋轉(zhuǎn)式兩種。10/16/2022313.4 行程開關(guān)直動式行程開關(guān)1頂桿 2彈簧 3動斷觸頭 4觸頭彈簧 5動合觸頭10/16/202232圖 滾輪旋轉(zhuǎn)式行程開關(guān)3.4 行程開關(guān)10/16/202233行程開關(guān)的符號3.4 行程開關(guān)10/16/202234近年來，隨著半導(dǎo)體元件的出現(xiàn)，產(chǎn)生了一種非接觸式的行程開關(guān)，這就是接近開關(guān)。當生產(chǎn)機械接近它到一定距離范圍之內(nèi)時，它就能發(fā)出信號，以控制生產(chǎn)機械的位置或進行計數(shù)。從原理上看，接近開關(guān)有高頻振蕩型、感應(yīng)電橋型、霍爾效應(yīng)型、光電型、永磁及磁敏元件型、電容型和超聲波型等多種形式，其中以高額振蕩型為最常用。高額振蕩型接近開關(guān)包括感應(yīng)頭、振蕩器、開關(guān)器、輸出器和穩(wěn)壓器等幾部分。工作原理是當有金屬物體進