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电气控制与 PLC. 浙江水利水电专科学校 孙平 教授. 第一章 常用低压电器. 重点 ：接触器、继电器、按钮、开关等电器元件的结构、原理、符号和选择方法。 难点 ：各种器件的认识和正确的选择、使用方法。 低压电器定义 定义：交流 1200V 以下、直流 1500V 以下为低压，在此电压范围内使用的电器元件，统称低压电器 发展方向：小体积、高可靠性、使用方便、功能可组合性方向发展。. 第一章 常用低压电器. 1.1 电磁式低压电器 1.2 接触器（交流、直流） 1.3 低压断路器和低压隔离器 1.4 继电器 1.5 熔断器 1.6 主令电器.
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电气控制与PLC 浙江水利水电专科学校 孙平 教授
第一章 常用低压电器 重点：接触器、继电器、按钮、开关等电器元件的结构、原理、符号和选择方法。 难点：各种器件的认识和正确的选择、使用方法。 低压电器定义 • 定义：交流1200V以下、直流1500V以下为低压，在此电压范围内使用的电器元件，统称低压电器 • 发展方向：小体积、高可靠性、使用方便、功能可组合性方向发展。
第一章 常用低压电器 1.1电磁式低压电器 1.2接触器（交流、直流） 1.3低压断路器和低压隔离器 1.4继电器 1.5熔断器 1.6主令电器
1.1 电磁式低压电器 定义：利电磁式机构原理工作的低压电器。 构成：电磁式电器：电磁机构+执行机构+灭弧装置
1.1 电磁式低压电器 1.1.1 电磁机构 ①结构：固定铁心，衔铁，电磁线圈。（吸引线圈） ②分类：直动式，拍合式。 外形见图1.1.1 ③原理：电磁线圈通电后，电磁吸力大于弹性力，使衔铁闭合。 ④铁心材料： 直流—电工软铁； 交流—硅钢片（端面嵌铜短路环克服交流颤抖声） ⑤电磁吸力：F=4*105B2S（S为铁心磁极截面积）
1.1 电磁式低压电器 1.1.2 触头系统 • 结构：图1.1.2 桥式 ：点接触 面接触 指式：线接触，滚动摩擦，适用于大电流。 • 材料：黄铜—指式；银铜合金—桥式
1.1 电磁式低压电器 1.1.3 灭弧系统 用途：用于熄灭触头分断负载电流时产生的电弧。 电弧种类：交流电弧和直流电弧 交流电弧存在交流过零点，电弧易熄灭 灭弧原理： ①迅速拉长电弧 ②冷却和去游离法
1.1 电磁式低压电器 • 灭弧方法： ①机械灭弧法：利用弹性力、迅速拉长电弧 ②缝灭弧法：分割电弧，并有冷却作用。如：纵缝陶土灭弧罩 ③ 栅片灭弧法：金属栅片分割电弧 见图1.1.3 ④磁吹灭弧法：电磁吸力的作用下迅速拉长电弧使用于熄灭直流电弧。
1.2 接触器（交流、直流） • 用途：自动接通和断开大电流负荷电路 • 构成：电磁机构+触头+灭弧罩图1.2.1 • 常用型举例：CJ20—40 • 选择的主要参数： 主触点额定电流—根据负载确定 吸引线圈额定电压36、127、220、380 • 电气符号：图形及文字 图1.2.2 • 接触器外形结构1
1.3 低压断路器和低压隔离器 1.3.1低压隔离器（刀开关） • 用途：通、断小负荷电流，电源隔离。 • 结构：触刀，触头插座。绝缘电板，操纵手柄。（大容量灭弧罩） • 主要类型：带熔断器、带灭弧装置、铁壳负荷开关、胶盖开关等。 • 型号举例：HD13—400/31 • 符号：图1.3.2 刀开关
1.3 低压断路器和低压隔离器 • 1.3.2 组合开关 • 结构：带弹簧储能功能，旋转操作，三层结构的刀式开关 图1.3.1 • 型号举例：HZ10条列，主要参数：IN（10A、25A、60A）；极数（1、2、3、4）；UN=380V • 符号：图1.3.2 组合开关外形
1.3 低压断路器和低压隔离器 • 1.3.3 低压断路器 又称自动空气开关 • 功能：不频繁接通、断开负载电路，并具有故障自动跳闸功能。 • 分类：框架式（万能式）—大容量；塑壳式 • 结构：触头+灭弧装置+脱扣机构+操作结构 • 脱扣： 电磁脱扣—电压、电流（过流和短路时） 热脱扣 实验脱扣 参见图1.3.3 特点：脱扣，排除故障后可重合闸（不换部件）。 • 主要参数： DW15系列—万能式断路器（低压） DZ20系列—塑壳式断容器 DE20—40 额定电流 负载电流 • 符号：图1.3.4常用低压断路器外形1
1.4 继电器 • 用途：根据信号变化，接通或断开电路（信号变换） • 构成：传感器+输出触点 • 分类：中间、电流（过、欠）、电压（过、欠）、时间、热继电器、速度、压力、温度等 1.4.1中间继电器 1.4.2电流继电器 1.4.3 时间继电器 1.4.4 热继电器 1.4.5 速度继电器 1.4.6固态继电器
1.4.1 中间继电器 • 用途（功能）：增加控制点数或信号放大。 • 分类：交流、直流（电子电路常用） • 结构：电磁结构（电压线圈）+触头系统 • 型号举例：JZ7-44 • 符号：图1.4.1主要参数： 触点形式、个数及电流吸引线圈的电压等级 交流：12.36.127.220.380 直流：5.6.9.12.18.24.36.48.60.110 常用中间继电器和小型继电器外形1 、
1.4.2 电流、电压继电器 1、结构：电磁机构+触点 2、定义：依据线圈的电流或电压（输入）大小而输出触点动作的电器。 3、分类：过流（压）：过流后时触点动作。 欠流（压）：欠流后时触点复位。 4、常用型号：电流JL14 、JT3等例 电压DJ—100 5、符号：图1.4.2 常用电压、电流继电器及互感器
1.4.3 时间继电器 • 定义：按时间原则工作的继电器。 • 用途：用于时间控制，又称定时器。 • 延时类型：通电延时型、断电延时型。 • 结构分类：空气式、电子式（数字式）、电动式等。 • 空气式时间继电器 • 电子式时间继电器 • 电动式时间继电器
空气式时间继电器 • 构成：电磁机构+触头+汽缸（活塞） • 原理：利用空气阻尼的原理工作。 图1.4.3 a通电延时型、b断电延时型 • 主要参数： 延时类型及触点 吸引线圈电压， 延时范围 0.4~60S或0.4~180S • 电气符号：图1.4.4 • 特点：价低、可靠、定时精度差
电动式时间继电器 • 构成：同步机+减速器+执行结构（触头） • 优：延时时间长、精度高。 缺：结构复杂、体积大。 • 型号举例：JS10系列 7PR系列
电子式时间继电器 • 分类： 晶体管式（阻容式）：利用充放电原理延时工作，小型继电器触点输出。 数字式：脉冲+计数+执行机构。 • 型号： 晶：JS14、ST3P系列 数：JSS14系列 常用时间继电器外形1、
1.4.4热继电器 • 用途：用于三相交流异步电动机（笼型）的过载保护。（含断相保护） • 分类：双金属片式—常用 电子式 • 结构：热元件+触头+动作机构+整定装置+复位装置 参见图1.4.5 • 原理：由双金属片的变形，通过导板，分断触点。 复位：故障排除后，手动复位 整定：通常整定在电动机的额定电流上。 • 型号：JR16~20，JR36 • 参数： • ①额定电流 • ②热元件额定电流及整定范围。 • 符号：图1.4.6 常用的热继电器及其他控制器
1.4.5 速度继电器 • 用途：检测转速的过零点。多用于反接制动时，切除反相序电源。 • 结构：转子（磁极）+笼型空心绕组+触头 图1.4.7 • 原理：电磁感应与鼠笼式异步机相似。转动时，笼型绕组感生电势，形成电流后受力而摆动，摆锤拨动触头系统工作。 • 停转时（N=0），摆锤垂立，触头复位。 • 型号：JY1（复位转速100r/min）、JFZ0 • 符号：图1.4.8
1.4.6 固态继电器 • 构成：由电力开关器件组成，由输入信号电压，控制输出电子器 件导通。 • 用途：为无触点继电器，无火花。广泛应用在数字电路和计控系统。 • 分类：交流输出和直流输出两大类。 （AC—SSR、DC—SSR）分别用来通断交/直流负载。 • 应用举例（AC—SSR）参见图1.4.9： 原理： • 1.2端施加US时，3.4端接通。 • 1.2端无US时，3.4端开关截止。 • 常用型号：JGX—F系列（电流有10~80A的 8种规格）。 • 主要参数： 输入信号电压范围 输出额定电压/电流 耐压强度 参见17页 表1-6 固态继电器外形结构
1.5 熔断器 用途：用于低压电路的短路保护。 1.5.1 保护持性及参数 1、 构成：外壳+熔体（芯） 。 材料：低熔点、铝锡合金、铜等金属 2 、保护（熔断）特性：图1.5.1 熔体成流超过IfN,熔断。 熔断时间与熔体电流成反比。 熔体电流小于等于IfN时，不会熔断、可以长期工作。 3、 分类：插入式、螺旋式、管式（无填料封闭管式、填料封闭管式）、导轨式、速熔式。
1.5 熔断器 4、 主要参数： • 熔断器额定电流（外壳） • 熔体额定电流（熔体） 举例：RT18系列 ，主要参数见17页，表1.9 5、 选择、确定熔体电流，选配合适外壳。 • 上、下级电路保护熔体的配合，电流比值不小于1.6：1 • 照明或阻性负载，熔体电流IfN≥I. • 单台电机。IfN≥（1.5～２.５）ＩＮ • 多台电机不同时起动 IfN≥（1.5～２.５）ＩＮＭAＸ＋∑ＩＮ 6、符号：图1.5.2 熔断器外形
1.6 主令电器 • 主令电器的用途：发布控制信号或指令 • 类别：按钮、执行开关、万能转换开关、主令控制器等 1.6.1 按钮和指示灯 1.6.2 位置开关 1.6.3 万能转换开关和主令控制器 1.6.4 凸轮控制器
1.6.1 按钮和指示灯 1、按钮的构成：静触点、动触点、复位弹簧、按钮帽外壳。参见图1.6.1 2、分类：结构形式（组合式、指示灯式）、 操作方式（带锁定按动式（无自动复位功能）、不带锁定按动式、旋转式 ）。 3、工作原理： 按下时，动静桥下移、常闭点（3、4）断开常开点（1、2） 闭合按钮松开时，弹性力使触桥复位，触点状态复原。 4、型号举例：ＬＡ２、ＬＡ１８、ＬＡ１９、ＬＡＹ３、ＬＡＹ８
1.6.1 按钮和指示灯 5、选用考虑：额定电压、电流（５Ａ）、结构形式、操作方式、触点对数、按钮颜色、有无指示灯及帽形（急停式）。 6、符号：图1.6.2 7、指示灯：氖泡、灯泡、半导体发光器件等。 主要参数及选择： 额定电压 ３８０、２２０、１２７、３６、６.３ 发光器件、颜色。 型号举例：ND16-22 按钮和指示灯外形
1.6.2 位置开关 用途：用于运部部件的位置或行程的检测和控制。 主要包括行程开关、微动开关、接近开关、光电开关等。 1、行程开关构成：静触头、动静桥、压动杆。 工作原理与按钮相似，但操作形式为挡铁压动式。 参见图1.6.3 2、分类：（操作头型式） 直杆式、单轮式、双轮式等 （按复位方式为自动复位式和非自动复位式）。 3、型号举例：ＬＸ１９ 行程开关外形
2、接近开关 • 分类：电感式、电容式、霍尔式 • 用途：非接触式，能检测金属物体的接近状态。
3、光电开关 • 工作原理：利用红外发射和接收的原理检测物体的到来。 • 主要类型： 对射式—发射和接收分开设置，物体经过时，阻断光源。 反射式—发射和接收装在一起，利用被捡物体的反射工作。 • 符号：参见图1.6.4
1.6.3 万能转换开关和主令控制器 • 万能转换开关 • 主令控制器
万能转换开关 • 结构特点：多挡住、多段式。可同时控制多回路，故称万能转换开关。（园盘操作） ＬW６型的一层结构原理见图1.6.5 。 触头座，凸轮、手柄、定位机构等组成用途：多用于仪表切换。 • 常用型号：ＬＷ５、ＬＷ６系列 万能转换开关外形
主令控制器 • 结构特点：凸轮非调整式主令控制器，是一种采用机械传动杠杆手动操作方式的多档位、多控制回路的控制电器。 • 用途：主要用于起重设备的磁力控制。 • 常用型号：ＬＫ４、Ｌ１８等
1.6.4 凸轮控制器 • 结构特征：大电流的多挡住、多触头手动操作的开关电器。触头的结构示意见图1.6.6，由插式触头、手柄、转轴、凸轮、灭弧罩、定位机构的组成。 • 用途：用于起重机绕线式异步电动机的起动、调速、制动控制。 • 型号：ＫＴ１４、ＫＴ１５系列 • 主要参数：触点的额定电流（２５Ａ、６０Ａ或３２Ａ、６３Ａ） • 符号：（万能、主令ＳＡ，凸轮ＱＭ）参见图１.６.７
1.6.5 接线端子 • 接线端子型号和外形
第1章 小结 • 本章主要介绍了接触器、继电器、低压断路器、刀开关、保护及主令电器等常用低压电器。重点介绍了电气元件的基本结构、工作原理及其主要参数、型号与图形符号。 • 电气元件的技术参数是选用的主要依据，需要时可查阅产品样本和电工手册。
图1.3.2 刀开关和组合开关电气图形符号及文字符号
