低壓電器講義控制(接觸器+繼電器)第二講

1、低壓電器講義(jingy)第二講控制電器西安交通大學(xué)劉志遠(yuǎn)2006年7月1共五十四頁達(dá)到(d do)要求了解配電線路及用電設(shè)備對低壓電器的基本技術(shù)要求(yoqi)及低壓電器的主要技術(shù)參數(shù)；熟悉主要典型電器結(jié)構(gòu)原理及特性參數(shù)；掌握低壓電器試驗的目的要求及基本方法。2共五十四頁目的(md)了解(lioji)常用控制電器的基本結(jié)構(gòu)原理和應(yīng)用方法3共五十四頁內(nèi)容(nirng)安排第一講低壓電器概述第二講常見控制(kngzh)電器的結(jié)構(gòu)、原理和應(yīng)用接觸器繼電器熱繼電器交流或直流電流繼電器第三講常見配電電器的結(jié)構(gòu)、原理和應(yīng)用第四講低壓電器試驗的目的要求及基本方法低壓電器復(fù)習(xí)和考試4共五十四頁控制(kngz

2、h)電器根據(jù)生產(chǎn)中電力傳動的要求，電動機(jī)要經(jīng)常進(jìn)行起動(q dn)與制動、改變運轉(zhuǎn)方向與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速等。這些要求需借助于電器來實現(xiàn)。依靠人工完成控制的電器稱為手動控制電器；依據(jù)信號能自動完成控制的電器稱為自動控制電器。在低壓傳動控制系統(tǒng)中，對電器的基本要求是工作準(zhǔn)確可靠、操作頻率高，使用壽命長、體積小和重量輕等。5共五十四頁低壓電器(d y din q)的作用在低壓系統(tǒng)中，根據(jù)外界指定信號和要求，自動(zdng)或手動接通和斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)實現(xiàn)對電路或非電對象切換、控制、保護(hù)、檢測、變換和調(diào)節(jié)用的電氣設(shè)備。6共五十四頁控制電器(dinq)的分類接觸器交流電磁接觸器直流電磁接觸器真

3、空(zhnkng)接觸器控制繼電器熱繼電器交流或直流電流繼電器電壓繼電器時間繼電器中間繼電器7共五十四頁控制(kngzh)電器的分類起動器星三角起動器控制器轉(zhuǎn)換(zhunhun)主電路或控制電器的接線主令電器接通和分?jǐn)嗫刂齐娐芬园l(fā)布命令或作程序控制用按紐、行程開關(guān)等。電阻器和變阻器電磁鐵8共五十四頁接觸器接觸器是一種用于遠(yuǎn)距離頻繁(pnfn)地接通和斷開交直流主電路及大容量控制電路的電器。其主要控制對象是電動機(jī)，也可用于控制其它電氣設(shè)備，如電熱器、照明燈、電焊機(jī)、電容器組等。9共五十四頁接觸器接觸器由于生產(chǎn)方便、成本低廉、用途廣泛，在各類低壓電器(d y din q)當(dāng)中，生產(chǎn)量最大，使用面最

4、廣一種產(chǎn)品。電力系統(tǒng)的能量有一半以上是通過接觸器分配到各種電氣設(shè)備上的。10共五十四頁接觸器分類(fn li)電流種類：直流接觸器和交流接觸器直流接觸器廣泛用于冶金機(jī)械和機(jī)床的電氣控制設(shè)備中。交流接觸器頻繁地起動(q dn)和控制交流電動機(jī)。主觸頭極數(shù)：單極、雙極、三極、四極和五極單極、雙極（直流接觸器）三極（交流接觸器）四極（供三相四線供電系統(tǒng)中需要同時開斷中線情況使用）五極（多速電動機(jī)控制或自動式自耦減壓起動器）11共五十四頁接觸器我國的電壓標(biāo)準(zhǔn)，接觸器主觸頭的額定( dng)工作電壓為交流380、660、及1140V；直流220、440及660V。輔助觸頭為交流380V；直流110、22

5、0V。接觸器的額定電流為68000A。12共五十四頁接觸器的使用(shyng)類別接觸器使用類別(libi)不同，要求的接通和分?jǐn)鄺l件也不同13共五十四頁ABB接觸器14共五十四頁電磁(dinc)接觸器的結(jié)構(gòu)形式電磁接觸器的主要組成部分包括(boku)：電磁系統(tǒng)感測驅(qū)動部分，它接受操作信號，并通過本身的動作將操作信號轉(zhuǎn)換為執(zhí)行信號。觸頭與滅弧系統(tǒng)執(zhí)行部分，它在接受來自電磁系統(tǒng)的執(zhí)行信號后，通過本身的動作執(zhí)行操作者的指令，接通或分?jǐn)嘀麟娐?。支架式外殼、傳動機(jī)構(gòu)、接線端子等。15共五十四頁接觸器的主要(zhyo)技術(shù)參數(shù)動作值接觸器的接通電壓和釋放電壓在接觸器電磁線圈發(fā)熱穩(wěn)定時，如果給它加上85%

6、額定電壓，其銜鐵應(yīng)可靠吸合，無任何中途停滯現(xiàn)象；反之，如果在工作中電網(wǎng)電壓過低或者突然消失(xiosh)，銜鐵應(yīng)完全可靠釋放，不停頓地返回原始位置。接通與分?jǐn)嗄芰χ钢饔|頭在工作情況下能可靠地接通和分?jǐn)嗟碾娏髦?。低壓電器?biāo)準(zhǔn)按用途作了規(guī)定。16共五十四頁接觸器的主要(zhyo)技術(shù)參數(shù)電氣壽命與機(jī)械壽命接觸器的機(jī)械壽命用其在需要正常的維修或機(jī)械零件前，包括更換觸頭，所能承受的無載操作循環(huán)次數(shù)來表示。一般以90%以上產(chǎn)品能達(dá)到或超過的無載循環(huán)次數(shù)（百萬次）為準(zhǔn)。接觸器的電壽命用不同使用條件無需(wx)修理或更換零件的負(fù)載操作次數(shù)來表示。一般來說電氣壽命是機(jī)械壽命的5%20%。機(jī)械壽命超高，這個百分

7、數(shù)就越小。17共五十四頁接觸器的主要(zhyo)技術(shù)參數(shù)操作頻率每小時(xiosh)的操作次數(shù)，因控制對象而異。操作頻率直接影響到電器的電氣壽命，在提高操作頻率的情況下，因為滅弧條件的劣化，觸頭的電氣壽命并不是簡單地按比例隨次數(shù)增加，因此操作頻率不能隨意提高。18共五十四頁接觸器的主要(zhyo)技術(shù)參數(shù)工作制長期工作制持續(xù)通電時間不小于8小時，所有零部件達(dá)到穩(wěn)定(wndng)溫度。間斷長期工作制持續(xù)通電時間不超過8小時，在此時間內(nèi)所有零部件溫升達(dá)到穩(wěn)定值，在此之后，接觸器斷開和接通不少于三次，然后再重新通電工作。短時工作制在接觸器通電的時間內(nèi)，零部件溫度未達(dá)到穩(wěn)定值，而在分?jǐn)嘀?，其溫度能?/p>

8、復(fù)到周圍介質(zhì)的溫度。反復(fù)短時工作制接觸器在通電和分?jǐn)鄡煞N狀態(tài)循環(huán)交替的情況下工作，在通電時間內(nèi)零部件溫度不能達(dá)到穩(wěn)定值，在分?jǐn)嗪罅悴考囟纫步挡坏街車橘|(zhì)溫度。19共五十四頁雙斷點(dun din)直動式交流接觸器磁系統(tǒng)通過支架直接帶動觸頭作直線運動。銜鐵12與鐵心13之間有一個氣隙。線圈(xinqun)14通電后，銜鐵12吸向鐵心13，當(dāng)電磁吸力大于反作用彈簧16的反力后，銜鐵12帶動支架4使觸頭8與靜觸頭9閉合，同時壓縮反作用彈簧16，以備分閘。支架4同時帶動置于兩側(cè)的輔助觸頭動作。線圈(xinqun)斷電后，在反作用彈簧16的作用下，銜鐵12釋放，使觸頭8與9分?jǐn)?。電弧用滅弧?0熄滅。

9、20共五十四頁CJ20系列(xli)交流接觸器銀鎳，銀化鎘觸頭材料滅弧系統(tǒng)16A以下無滅弧裝置(zhungzh)，雙斷點自然熄弧25A采用U形鐵片滅弧室，冷卻電弧，近陰極效應(yīng)防重燃40A以上多縫陶土滅弧罩，冷卻電弧21共五十四頁杠桿傳動(chundng)雙斷點結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動式磁系統(tǒng)的銜鐵7在吸合過程中，通過支架10使轉(zhuǎn)軸1轉(zhuǎn)動，軸1帶動杠桿13使觸頭系統(tǒng)作直線運動，動觸頭17與靜觸頭15閉合。線圈5斷電后，在反作用彈簧2的作用下，銜鐵7打開到停檔8限制(xinzh)的位置，同時使主觸頭17分?jǐn)?。輔助觸頭借助于杠桿的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。滅弧室16為多縱縫滅弧室。22共五十四頁杠桿傳動雙斷點(dun din)

10、結(jié)構(gòu)為什么采用杠桿傳動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)電磁機(jī)構(gòu)與觸頭系統(tǒng)之間的動力傳遞？A是電磁吸力的作用點，B是主觸頭的受力點，O是轉(zhuǎn)動(zhun dng)中心。把AO與OB的比稱為杠桿比，當(dāng)杠桿比大于1時，能使得主觸頭的運動速度Vb小于電磁鐵的運動速度Va,這樣銜鐵與鐵心之間發(fā)生撞擊時的振動反映在觸頭上就更微小。另外觸頭仍能采取雙斷點形式。23共五十四頁杠桿(gnggn)傳動單斷點直流接觸器(CZ0-250/20型直流接觸器)磁系統(tǒng)(xtng)為直流拍合式，銜鐵19繞棱角1轉(zhuǎn)動，動觸頭14通過支架15裝于銜鐵19上。靜觸頭11的后面為串聯(lián)磁吹線圈9，電弧13借串聯(lián)磁吹和縱縫陶土滅弧室熄滅。輔助觸頭有5對橋式雙斷點

11、觸頭，一對固定常開，另外四對常開常閉可任意組合。24共五十四頁杠桿傳動(chundng)單斷點直流接觸器(CZ0-250/20型直流接觸器)電磁系統(tǒng)為銜鐵繞棱角轉(zhuǎn)動的拍合式電磁鐵，在棱角轉(zhuǎn)動處設(shè)有壓棱簧片，借此防止銜鐵在棱角處發(fā)生位移。這有助于降低磨損(m sn)，提高機(jī)械壽命。25共五十四頁接觸器的結(jié)構(gòu)(jigu)接觸器的觸頭形式有雙斷點橋式和單斷點指式兩種。雙斷點的優(yōu)點是有兩個滅弧區(qū)域，滅弧效果好。額定電壓380V及以下，額定電流為10A20A的小容量交流接觸器利用電流過零時在兩個斷口上的近陰極效應(yīng)熄滅電弧，不需要特殊滅弧裝置。額定電流為20A80A的交流接觸器，可加裝引弧片或利用回路電動

12、力吹弧。額定電流大于80A的交流接觸器需要加裝柵片或其它滅弧室。雙斷點的缺點是觸頭參數(shù)不便調(diào)節(jié)，不能清除(qngch)觸頭表面氧化物。26共五十四頁交流(jioli)接觸器的滅弧采用柵片滅弧室電弧在電動力的作用(zuyng)下進(jìn)入柵片被切成若干短弧，利用柵片的冷卻作用(zuyng)和交流電流過零時的近陰極效應(yīng)熄滅電弧。柵片一般用鋼片制成，對電弧有吸引作用。27共五十四頁直流接觸器和重任務(wù)(rn wu)交流接觸器的滅弧采用磁吹滅弧在磁吹力的作用下電弧(dinh)被拉長，迅速進(jìn)入滅弧室。滅弧室做成縱縫、寬縫、窄縫等結(jié)構(gòu)，用滅弧室壁板的冷卻作用使弧柱強(qiáng)烈去游離，熄滅電弧(dinh)。滅弧室外應(yīng)有一定

13、距離，防止電弧或游離氣體噴出，通過其它帶電元件放電或短路。28共五十四頁真空(zhnkng)接觸器真空電弧的熄滅在真空泡中完成，不會向外界噴濺，開斷性能穩(wěn)定可靠，不污染環(huán)境，因此(ync)特別適用于條件惡劣的危險環(huán)境中，如煤礦、冶金、建材、化工、石油及重工業(yè)部門等重任務(wù)場合。29共五十四頁接觸器的選用(xunyng)原則型式的確定：極數(shù)和電流種類三相交流系統(tǒng)中一般選用(xunyng)三極接觸器當(dāng)同時需要控制中性線時，則選用四極交流接觸器。一般場合下選用空氣電磁式接觸器；易燃易爆場合選用防爆型及真空接觸器30共五十四頁接觸器的選用(xunyng)原則主電路參數(shù)(cnsh)的確定額定工作電壓和額定

14、工作電流接觸器可以工作在不同的額定工作電壓和額定工作電流下，但選定的額定工作電壓不得高于接觸器的額定絕緣電壓，選定的額定工作電流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。31共五十四頁接觸器的選用(xunyng)原則主電路參數(shù)的確定額定通斷能力和耐受過載電流能力接觸器的額定通斷能力應(yīng)高于通斷時電路中實際可能出現(xiàn)(chxin)的電流值。耐受過載電流能力也應(yīng)高于電路中可能出現(xiàn)(chxin)的工作過載電流值?？赏ㄟ^不同的使用類別及工作制來反映。生產(chǎn)中廣泛使用的中小容量異步電動機(jī)，其中大部分電動機(jī)的負(fù)載是一般任務(wù)，相當(dāng)于AC3使用類別。對于控制機(jī)床電動機(jī)的接觸器，如果負(fù)載明顯屬于重任務(wù)類，應(yīng)選

15、用AC4類別；如果負(fù)載為一般任務(wù)與重任務(wù)混合的情況，可根據(jù)實際情況選用AC3或AC4類接觸器，如果確定選用AC3類時，也要降級使用。適用于AC2類的接觸器一般不宜用于控制AC3及AC4類的負(fù)載，因為它接通能力低，在頻繁接通這類負(fù)載時容易發(fā)生觸頭熔焊現(xiàn)象。32共五十四頁接觸器的選用(xunyng)原則控制電路參數(shù)和輔助電路參數(shù)的確定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分交流和直流兩種，一般情況(qngkung)下多用交流，當(dāng)操作頻繁時常選用直流。接觸器輔助觸頭的種類和數(shù)量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)控制要求確定所需的輔助觸頭種類（常開或常閉）、數(shù)量和組合型式，同時應(yīng)注意輔助觸頭的通斷能

16、力和其它額定參數(shù)。當(dāng)接觸器輔助觸頭數(shù)量和其它額定參數(shù)不能滿足要求時，可增加接觸式繼電器以擴(kuò)大功能。33共五十四頁接觸器的選用(xunyng)原則電壽命接觸器的電壽命參數(shù)由制造廠給出。電壽命指標(biāo)與使用類別(libi)有關(guān)。制造廠以表格或曲線給出有關(guān)產(chǎn)品電壽命指標(biāo)供用戶根據(jù)需要選用。34共五十四頁接觸器常見故障分析(fnx)觸頭過熱主要原因是接觸壓力不足(bz)，觸頭電阻大，接觸不良，觸頭表面被電弧灼傷燒毛等。線圈斷電后觸頭不能復(fù)位主要原因有觸頭熔焊在一起、鐵心剩磁太大、反作用彈簧力不足等。銜鐵振動噪聲短路環(huán)損壞或脫落、銜鐵歪斜、鐵心端面有銹蝕或污垢使動靜鐵心接觸不良、反作用彈簧力太大等。線圈過熱

17、或燒毀線圈匝間短路、外加電壓高于線圈額定電壓等。35共五十四頁控制(kngzh)繼電器控制(kngzh)繼電器是一種自動電器，適用于遠(yuǎn)距離閉合與斷開交直流小容量控制(kngzh)電路，在電力傳動系統(tǒng)中用作控制(kngzh)和保護(hù)或信號轉(zhuǎn)換用。36共五十四頁控制(kngzh)繼電器繼電器的輸入量通常(tngchng)是電壓、電流等電量，也可以是溫度、速度等非電量。當(dāng)輸入量變化到某一定值時，控制繼電器即動作，輸出量發(fā)生預(yù)定的階躍變化。37共五十四頁控制(kngzh)繼電器Xc繼電器動作(dngzu)值Xf繼電器返回值38共五十四頁控制(kngzh)繼電器繼電器的觸點用于控制電路中，控制電路的功率一

18、般不大，所以對繼電器觸點的額定電流與轉(zhuǎn)換能力(nngl)要求不高，因此繼電器一般不采用滅弧系統(tǒng)，觸點的結(jié)構(gòu)也比較簡單。39共五十四頁控制(kngzh)繼電器的分類電壓繼電器反映(fnyng)電路電壓變化而動作的電器。如用于電動機(jī)失壓或欠壓保護(hù)的交直流電壓繼電器；用于對繞線式電動機(jī)進(jìn)行制動和反轉(zhuǎn)控制的交流電壓繼電器；用于控制直流電動機(jī)的反轉(zhuǎn)及反接制動的直流電壓繼電器。在控制電路中有時為了增加觸點的數(shù)量或增大觸點的控制容量，需要使用中間繼電器。中間繼電器就是電壓繼電器，它只用于中間控制或增大觸點容量，動作值無需整定。40共五十四頁控制(kngzh)繼電器的分類電流繼電器反映(fnyng)電路電流變

19、化而動作的電器。它用于電動機(jī)或其它負(fù)載的過載及短路保護(hù)、直流電動機(jī)磁場控制或失磁保護(hù)等。時間繼電器從接受信號至執(zhí)行元件動作具有一定的時間間隔。如在電動機(jī)以時間為函數(shù)的運動過程中，用以延時切換起動電阻，以及用于電動機(jī)的能耗制動以及各種生產(chǎn)程序控制等線路中。41共五十四頁控制(kngzh)繼電器的分類熱繼電器用于三相交流感應(yīng)電動機(jī)的過載保護(hù)，使用時將熱繼電器的測量元件在主電路中，當(dāng)被保護(hù)電動機(jī)繞組(roz)的溫升上升到極限允許溫升以前，熱繼電器應(yīng)動作，使電動機(jī)自動脫離電源停止運行。為了可靠地保護(hù)電動機(jī)的過載，熱繼電器的動作時間電流特性應(yīng)低于電動機(jī)的過載特性。溫度繼電器用于各種設(shè)備的過熱保護(hù)或溫度控

20、制。42共五十四頁熱繼電器熱繼電器是利用測量元件被加熱到一定程度而動作的一種繼電器。熱繼電器的測量元件通常用雙金屬片制成，利用雙金屬片受熱而彎曲(wnq)的原理。當(dāng)線路電流增大后雙金屬片彎曲(wnq)到一定程度使觸點發(fā)生轉(zhuǎn)換。43共五十四頁熱繼電器雙金屬片將兩種線膨脹系數(shù)不同的金屬用機(jī)械輾壓方法使之形成一體的金屬片。膨脹系數(shù)大的（如鐵鎳鉻合金，銅合金或高錳合金等）稱為主動層，膨脹系數(shù)小的（如鐵鎳類合金）稱為被動層。由于兩種線膨脹系數(shù)不同的金屬緊密地貼合在一起，因此產(chǎn)生(chnshng)熱效應(yīng)時，使得雙金屬片向膨脹系數(shù)小的一側(cè)彎曲，由彎曲產(chǎn)生(chnshng)的位移帶動觸頭動作。44共五十四頁熱

21、繼電器熱繼電器的動作選擇性按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定(gudng)應(yīng)滿足如下要求：當(dāng)通以整定電流的X倍時，從冷態(tài)開始，在表中規(guī)定(gudng)的周圍空氣溫度下，T2h內(nèi)繼電器應(yīng)不脫扣。然后立即將電流增大到整定電流的Y倍時，則應(yīng)在T2h內(nèi)脫扣。45共五十四頁ABB的熱繼電器46共五十四頁熱繼電器原理(yunl)雙金屬11與熱元件12串聯(lián)，通電后雙金屬片受熱向左彎曲，推動導(dǎo)板13向左推動補(bǔ)償雙金屬片15，推桿5推動簧片1向右，推動支一定位置時，弓簧3的作用方向改變，使片簧2向左運動(yndng)，將觸點4分?jǐn)唷?7共五十四頁跳躍(tioyu)機(jī)構(gòu)48共五十四頁熱繼電器的選用(xunyng)選用熱繼電器時應(yīng)根據(jù)使用

22、條件、工作環(huán)境、電動機(jī)的型式及其運行條件及要求、電動機(jī)運動情況及負(fù)荷情況進(jìn)行綜合考慮。安裝在開關(guān)柜的下部；通常取熱繼電器的額定電流為電動機(jī)額定電流的60%80%；熱繼電器不能作短路保護(hù)，應(yīng)考慮與短路保護(hù)配合問題；當(dāng)電動機(jī)工作在重復(fù)短時工作制時，要注意熱繼電器的允許操作頻率。熱繼電器安裝接線時應(yīng)注意連線的導(dǎo)線(doxin)截面和長度在允許范圍內(nèi)。49共五十四頁電磁式電流(dinli)、電壓繼電器低壓控制系統(tǒng)(kn zh x tn)中所采用的控制繼電器大部分為電磁式結(jié)構(gòu)，這是由于它的結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉、能滿足一般情況下的技術(shù)要求等。50共五十四頁電磁式電流(dinli)、電壓繼電器當(dāng)通過線圈1的電流I超過某一定值，