第1章 機(jī)床電器控制常用低壓電器

電氣控制與PLC控制技術(shù)

祁和義1考核方法及要求課程性質(zhì)：必修、考查課考核方式：

總成績(jī)=（平時(shí)考核+實(shí)驗(yàn)成績(jī)）×50%+閉卷考試成績(jī)×50%

平時(shí)考核=出勤+作業(yè)+課堂筆記

注意：課堂筆記的記錄2第1講

講解內(nèi)容：1常用低壓電器元件及基本控制規(guī)律

1.1電器的基本知識(shí)

1.2常用低壓電器

學(xué)習(xí)說(shuō)明：本講是學(xué)習(xí)電氣控制的基礎(chǔ)。重點(diǎn)掌握：1.基本的起、保、停繼電-接觸器控制及組成該線路器件:接觸器和按鈕。2.自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)：行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)；各種繼電器(熱繼電器、時(shí)間繼電器、速度繼電器等）。3.人力操作的控制開(kāi)關(guān)類電器：包括控制按鈕、各類手動(dòng)開(kāi)關(guān)、腳踏開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和主令控制器等。4.執(zhí)行和顯示電器:電磁鐵、電磁閥、電磁制動(dòng)器、顯示電器這里主要指指示燈。5.開(kāi)關(guān)和保護(hù)器件：刀開(kāi)關(guān)、隔離器和隔離開(kāi)關(guān)、熔斷器、低壓斷路器。

31常用低壓電器

本章主要通過(guò)介紹電氣控制領(lǐng)域中常用低壓電器的工作原理、用途、型號(hào)、規(guī)格及符號(hào)等知識(shí)，電器控制線路的基本環(huán)節(jié)，學(xué)會(huì)正確選擇和合理使用常用電器、學(xué)會(huì)分析和設(shè)計(jì)電氣控制線路的基本方法，為后繼章節(jié)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。在PLC出現(xiàn)以前，控制作用由繼電器和接觸器組成的線路來(lái)實(shí)現(xiàn)，這常稱為繼電接觸器控制系統(tǒng)，下面介紹繼電接觸器控制系統(tǒng)。41.1電器的基本知識(shí)

一、低壓電器定義定義：交流1200V以下、直流1500V以下為低壓。所謂低壓電器指工作在交流1200V、直流1500V額定電壓以下的電路中，能根據(jù)外界信號(hào)(機(jī)械力、電動(dòng)力或其他物理量)，自動(dòng)或手動(dòng)接通和斷開(kāi)電路的電器，在此電壓范圍內(nèi)使用的電器元件，統(tǒng)稱低壓電器。作用：是實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或非電對(duì)象的切換、控制、保護(hù)、檢測(cè)和調(diào)節(jié)。分類：低壓電器可分為手動(dòng)低壓電器和自動(dòng)低壓電器。發(fā)展方向：小體積、高可靠性、使用方便、功能可組合性方向發(fā)展。5二、電器的分類

電器：是接通和斷開(kāi)電路或調(diào)節(jié)、控制和保護(hù)電路及電氣設(shè)備用的電工器具。

電器控制系統(tǒng)：完成由控制電器組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，稱為繼電器—接觸器控制系統(tǒng)。

電器的用途廣泛，功能多樣，種類繁多，結(jié)構(gòu)各異。下面是幾種常用的電器分類。1．按工作電壓等級(jí)分類（1）高壓電器用于交流電壓1200V、直流電壓1500V及以上電路中的電器。例如高壓斷路器、高壓隔離開(kāi)關(guān)、高壓熔斷器等。（2）低壓電器用于交流50Hz(或60Hz)，額定電壓為1200V以下；直流額定電壓1500V及以下的電路中的電器。例如接觸器、繼電器等。

62．按動(dòng)作原理分類（1）手動(dòng)電器用手或依靠機(jī)械力進(jìn)行操作的電器，如手動(dòng)開(kāi)關(guān)、控制按鈕、行程開(kāi)關(guān)等主令電器。（2）自動(dòng)電器借助于電磁力或某個(gè)物理量的變化自動(dòng)進(jìn)行操作的電器，如接觸器、各種類型的繼電器、電磁閥等。3．按用途分類（1）控制電器用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器，例如接觸器、繼電器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等。（2）主令電器用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)送動(dòng)作指令的電器，例如按鈕、行程開(kāi)關(guān)、萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等。（3）保護(hù)電器用于保護(hù)電路及用電設(shè)備的電器，如熔斷器、熱繼電器、各種保護(hù)繼電器、避雷器等。7（4）執(zhí)行電器指用于完成某種動(dòng)作或傳動(dòng)功能的電器，如電磁鐵、電磁離合器等。（5）配電電器用于電能的輸送和分配的電器，例如高壓斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、刀開(kāi)關(guān)、自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)等。4．按工作原理分類（1）電磁式電器依據(jù)電磁感應(yīng)原理來(lái)工作，如接觸器、各種類型的電磁式繼電器等。（2）非電量控制電器依靠外力或某種非電物理量的變化而動(dòng)作的電器，如刀開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、按鈕、速度繼電器、溫度繼電器等。8三、電器的作用

作用：

低壓電器能夠依據(jù)操作信號(hào)或外界現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的要求，自動(dòng)或手動(dòng)改變電路的狀態(tài)、參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或被控對(duì)象的控制、保護(hù)、測(cè)量、指示、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換。注意：

對(duì)低壓配電電器，要求是滅弧能力強(qiáng)、分?jǐn)嗄芰?，熱穩(wěn)定性能好、限流準(zhǔn)確等。對(duì)低壓控制電器，則要求其動(dòng)作可靠、操作頻率高、壽命長(zhǎng)并具有一定的負(fù)載能力。91.2常用低壓電器

一、電磁式低壓電器電磁式電器構(gòu)成：電磁機(jī)構(gòu)+執(zhí)行機(jī)構(gòu)+滅弧裝置（一）電磁機(jī)構(gòu)

1.結(jié)構(gòu)：固定鐵心，銜鐵，電磁線圈。

2.分類：直動(dòng)式，拍合式。

3.原理：電磁線圈通電后，電磁吸力大于彈性力，使銜鐵閉合。10（二）執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成：一般由主觸點(diǎn)及其滅弧裝置組成。電弧的產(chǎn)生與滅弧裝置電弧的產(chǎn)生：當(dāng)斷路器或接觸器觸點(diǎn)切斷電路時(shí)，如電路中電壓超過(guò)10-20V和電流超過(guò)80-100mA，在拉開(kāi)的兩個(gè)觸點(diǎn)之間將出現(xiàn)強(qiáng)烈火花，這實(shí)際上是一種氣體放電的現(xiàn)象，通常稱為“電弧”。電弧種類：交流電?。ń涣麟娀〈嬖诮涣鬟^(guò)零點(diǎn)，電弧易熄滅）和直流電弧。11如何熄滅電?。焊鶕?jù)上述電弧產(chǎn)生的物理過(guò)程可知，欲使電弧熄滅，應(yīng)設(shè)法降低電弧溫度和電場(chǎng)強(qiáng)度，以加強(qiáng)消電離作用。當(dāng)電離速度低于消電離速度，則電弧熄滅。滅弧裝置用途：用于熄滅觸頭分?jǐn)嘭?fù)載電流時(shí)產(chǎn)生的電弧。滅弧原理：①迅速拉長(zhǎng)電??；②冷卻和去游離法。根據(jù)上述滅弧原則，常用的滅弧裝置有如下幾種。1）磁吹式滅弧裝置2）滅弧柵3）滅弧罩4）多斷點(diǎn)滅弧12二、接觸器接觸器的功能作用：1.自動(dòng)接通或斷開(kāi)大電流電路的電器。它可以頻繁地接通或分?jǐn)嘟恢绷麟娐?，并可?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。2.具有低電壓釋放保護(hù)功能，接觸器具有控制容量大、過(guò)載能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、設(shè)備簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，是電力拖動(dòng)自動(dòng)控制線路中使用最廣泛的電器元件?？刂茖?duì)象：其主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可用于電熱設(shè)備、電焊機(jī)、電容器組等其它負(fù)載。接觸器的分類：接觸器可分為交流接觸器和直流接觸器兩大類。1314觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭

常開(kāi)觸頭（動(dòng)合觸頭）常閉觸頭（動(dòng)斷觸頭）電磁系統(tǒng)：動(dòng)、靜鐵芯，吸引線圈和反作用彈簧滅弧系統(tǒng)：滅弧罩及滅弧柵片滅弧1．結(jié)構(gòu)

一）交流接觸器

15162．工作原理

①線圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭斷開(kāi)，常開(kāi)觸頭閉合；②線圈電壓消失，觸頭恢復(fù)常態(tài)。③為防止鐵心振動(dòng)，需加短路環(huán)。17用途：遠(yuǎn)距離通斷直流電路或控制直流電動(dòng)機(jī)的頻繁起停。結(jié)構(gòu)：電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置。工作原理：與交流接觸器基本相同。二）直流接觸器

18KM常閉輔助觸點(diǎn)線圈KM主觸點(diǎn)KM常開(kāi)輔助觸點(diǎn)KM三）接觸器的符號(hào)

19額定電壓

交流接觸器：127、220、380、500V直流接觸器：110、220、440V交流接觸器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A

直流接觸器：40、80、100、150、250、400、600A額定電流

吸引線圈額定電壓交流接觸器：36、110（127）、220、380V直流接觸器：24、48、220、440V四）接觸器的主要技術(shù)指標(biāo)

20

根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類選擇接觸器的類型；接觸器的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的額定電壓；吸引線圈的額定電壓應(yīng)與所接控制電路的額定電壓等級(jí)一致；

額定電流應(yīng)大于或等于被控主回路的額定電流。四）接觸器的使用選擇原則

21作用：根據(jù)某種輸入信號(hào)的變化，接通或斷開(kāi)控制電路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和保護(hù)電力裝置的自動(dòng)電器。（控制、放大、聯(lián)鎖、保護(hù)和調(diào)節(jié)作用）分類：按用途分：控制和保護(hù)繼電器（熱繼電器）

按動(dòng)作原理分：電磁式、感應(yīng)式、電動(dòng)式、電子式、機(jī)械式

按輸入量分：電流、電壓、時(shí)間、速度、壓力按動(dòng)作時(shí)間分：瞬時(shí)、延時(shí)繼電器

特點(diǎn)：額定電流不大于5A三、繼電器22一）電流繼電器特點(diǎn)：線圈串接于電路中，導(dǎo)線粗、匝數(shù)少、阻抗小。分類：過(guò)電流繼電器、欠電流繼電器過(guò)流電流繼電器欠流電流繼電器欠電流繼電器KAI<KAKA過(guò)電流繼電器>IKAKAKA23特點(diǎn)：線圈并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)分類：過(guò)電壓繼電器和欠電壓繼電器結(jié)構(gòu)原理：與電流繼電器類似欠電壓繼電器KAU<KAKA過(guò)電壓繼電器>UKAKAKA二）電壓繼電器24

中間繼電器實(shí)質(zhì)上是一種電壓繼電器，結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器相同。但它的觸點(diǎn)數(shù)量較多，在電路中主要是擴(kuò)展觸點(diǎn)的數(shù)量。另外其觸頭的額定電流較大。

三）中間繼電器25作用：電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)利用雙金屬片受熱彎曲去推動(dòng)杠桿使觸頭動(dòng)作利用電阻值隨溫度變化而變化的特性制成利用過(guò)載電流發(fā)熱使易熔合金熔化而使繼電器動(dòng)作四）熱繼電器型式：雙金屬片式

熱敏電阻式易熔合金式結(jié)構(gòu)：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。261-1.接線端子2-主雙金屬片3-熱元件4-推動(dòng)導(dǎo)板5-補(bǔ)償雙金屬片

6-常閉觸頭7-常開(kāi)觸頭8-復(fù)位調(diào)節(jié)螺釘9-動(dòng)觸頭

10-復(fù)位按鈕11-偏心輪12-支撐件13-彈簧

四）熱繼電器（續(xù)）雙金屬片式熱繼電器原理示意圖27四）熱繼電器（續(xù)）28使用與選擇使用：作為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)，注意與熔斷器的配合。選擇：ＩeR≥Ｉed

ＩeR：熱繼電器熱元件的額定電流；Ｉed：電動(dòng)機(jī)的額定電流。四）熱繼電器（續(xù)）29作用：按整定時(shí)間長(zhǎng)短通斷電路分類：按構(gòu)成原理分：電磁式電動(dòng)式空氣阻尼式晶體管式數(shù)字式按延時(shí)方式分：通電延時(shí)型

斷電延時(shí)型

五）時(shí)間繼電器30(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(a)線圈一般符號(hào)(b)通電延時(shí)線圈(c)斷電延時(shí)線圈(d)通電延時(shí)閉合動(dòng)合（常開(kāi)）觸點(diǎn)(e)通電延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)（f）斷電延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)合（常開(kāi)）觸點(diǎn)（g）斷電延時(shí)閉合動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)（h）瞬動(dòng)觸點(diǎn)五）時(shí)間繼電器（續(xù)）符號(hào)31五）時(shí)間繼電器（續(xù)）32五）時(shí)間繼電器（續(xù)）33作用：根據(jù)速度的大小通斷電路結(jié)構(gòu)：定子、轉(zhuǎn)子和觸頭原理：與異步電動(dòng)機(jī)類似參數(shù)：動(dòng)作轉(zhuǎn)速：>120rpm

復(fù)位轉(zhuǎn)速：<100rpm六）速度繼電器34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。符號(hào)六）速度繼電器（續(xù)）轉(zhuǎn)子---圓柱形永久磁鐵，與電動(dòng)機(jī)同軸連接。35六）速度繼電器（續(xù)）36壓力繼電器光電繼電器溫度繼電器七）其它繼電器四、刀開(kāi)關(guān)（自己看書）

作用：隔離電源，不頻繁通斷電路

1.開(kāi)關(guān)板用刀開(kāi)關(guān)（不帶熔斷器式刀開(kāi)關(guān)）

作用：不頻繁地手動(dòng)接通、斷開(kāi)電路和隔離電源用。

結(jié)構(gòu)圖和符號(hào)：37QS2.帶熔斷器式刀開(kāi)關(guān)——用作電源開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)和應(yīng)急開(kāi)關(guān)，并作電路保護(hù)用。383.負(fù)荷開(kāi)關(guān)用途：作不頻繁帶負(fù)荷操作和短路保護(hù)用。39五、低壓斷路器

功能：

低壓斷路器也稱為自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，可用來(lái)接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路，也可用來(lái)控制不頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。它功能相當(dāng)于閘刀開(kāi)關(guān)、過(guò)電流繼電器、失壓繼電器、熱繼電器及漏電保護(hù)器等電器部分或全部的功能總和，是低壓配電網(wǎng)中一種重要的保護(hù)電器。低壓斷路器具有多種保護(hù)功能(過(guò)載、短路、欠電壓保護(hù)等)、動(dòng)作值可調(diào)、分?jǐn)嗄芰Ω?、操作方便、安全等?yōu)點(diǎn)，所以目前被廣泛應(yīng)用。

特點(diǎn)：操作安全，分?jǐn)嗄芰^高。

分類：框架式（萬(wàn)能式）和塑殼式（裝置式）

結(jié)構(gòu)：觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、脫扣機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。404142塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭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．按鈕線路短路或嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)遠(yuǎn)距離跳閘，對(duì)電路不起保護(hù)作用線路過(guò)載保護(hù)電動(dòng)機(jī)的失壓保護(hù)低壓斷路器工作原理圖43六、熔斷器作用：短路和嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)應(yīng)用：串接于被保護(hù)電路的首端優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，價(jià)格便宜，體小量輕分類：

44瓷插式RC螺旋式RL有填料式RT無(wú)填料密封式RM快速熔斷器RS自恢復(fù)熔斷器45瓷插式熔斷器螺旋式熔斷器46有填料式熔斷器無(wú)填料密封式熔斷器47快速熔斷器自恢復(fù)熔斷器七、主令電器作用：發(fā)送控制命令或信號(hào)的電器分類：控制按鈕萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)