《機(jī)床電氣與PLC》課件第1章

第1章常用低壓電器1.1概述

1.2低壓電器的電磁機(jī)構(gòu)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)

1.3開(kāi)關(guān)電器

1.4熔斷器

1.5主令電器

1.6接觸器

1.7繼電器

思考題與習(xí)題一

1.1概

述

凡是對(duì)電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用起控制、調(diào)節(jié)、檢測(cè)、轉(zhuǎn)換及保護(hù)作用的電工器械均可稱為電器。用于交流50Hz額定電壓1200V以下,直流額定電壓1500V以下的電路內(nèi)起通斷保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)作用的電器稱為低壓電器。由于低壓電器的功能、品種和規(guī)格的多樣化,工作原理也各異,因而有不同的分類(lèi)方法。按其與使用系統(tǒng)間的關(guān)系,習(xí)慣上按用途分為以下幾類(lèi):

(1)低壓配電電器:主要用于低壓供電系統(tǒng)。這類(lèi)低壓電器有刀開(kāi)關(guān)、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)以及熔斷器等。對(duì)這類(lèi)電器的主要技術(shù)要求是分?jǐn)嗄芰?qiáng),限流效果好,動(dòng)穩(wěn)定及熱穩(wěn)定性能好。

(2)低壓控制電器:主要用于電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)。這類(lèi)低壓電器有接觸器、繼電器、控制器等。對(duì)這類(lèi)電器的主要技術(shù)要求是有一定的通斷能力,操作頻率要高,電器和機(jī)械壽命要長(zhǎng)。

(3)低壓主令電器:主要用于發(fā)送控制指令的電器。這類(lèi)電器有按鈕、主令開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)和萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等。對(duì)這類(lèi)電器的主要技術(shù)要求是操作頻率要高,抗沖擊,電器和機(jī)械壽命要長(zhǎng)。

(4)低壓保護(hù)電器:主要用于對(duì)電路和電氣設(shè)備進(jìn)行安全保護(hù)的電器。這類(lèi)低壓電器有熔斷器、熱繼電器、安全繼電器、電壓繼電器、電流繼電器、避雷器等。對(duì)這類(lèi)電器的主要技術(shù)要求是有一定的通斷能力,反應(yīng)靈敏度要高,可靠性要高。

(5)低壓執(zhí)行電器:主要用于執(zhí)行某種動(dòng)作和傳動(dòng)功能的電器。這類(lèi)低壓電器有電磁鐵、電磁離合器等。低壓電器還可以按操作方式分為自動(dòng)電器和手動(dòng)電器。此外,還可按使用場(chǎng)合分為一般工業(yè)用電器、特殊工礦用電器、安全電器、農(nóng)用電器及牽引電器等。當(dāng)前,低壓電器繼續(xù)沿著體積小、重量輕、安全可靠、使用方便的方向發(fā)展,主要途徑是利用微電子技術(shù)提高傳統(tǒng)電器的性能;在產(chǎn)品品種方面,大力發(fā)展電子化的新型控制電器,如接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、電子式時(shí)間繼電器、固態(tài)繼電器與接觸器、漏電繼電器、電子式電機(jī)保護(hù)器和半導(dǎo)體啟動(dòng)器等,以適應(yīng)控制系統(tǒng)迅速電子化的需要。1.2低壓電器的電磁機(jī)構(gòu)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)

1.2.1電磁機(jī)構(gòu)

電磁機(jī)構(gòu)的主要作用是將電磁能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能量,將電磁機(jī)構(gòu)中吸引線圈的電流轉(zhuǎn)換成電磁力,帶動(dòng)觸頭動(dòng)作,完成通斷電路的控制。電磁機(jī)構(gòu)由鐵心、銜鐵和線圈等幾部分組成,其作用原理是:當(dāng)線圈中有工作電流通過(guò)時(shí),電磁吸力克服彈簧的反作用力,使得銜鐵與鐵心閉合,由連接機(jī)構(gòu)帶動(dòng)相應(yīng)的觸頭動(dòng)作。

從常用鐵心的銜鐵運(yùn)動(dòng)形式來(lái)看,鐵心主要可分為拍合式和直動(dòng)式兩大類(lèi)。圖1-1(a)所示為銜鐵沿棱角轉(zhuǎn)動(dòng)的拍合式鐵心,其鐵心材料由電工軟鐵制成,廣泛用于直流電器中;圖1-1(b)所示為銜鐵沿軸轉(zhuǎn)動(dòng)的拍合式鐵心,鐵心形狀有E形和U形兩種,鐵心材料由硅鋼片疊成,多用于觸頭容量較大的交流電器中;圖1-1(c)所示為銜鐵直線運(yùn)動(dòng)的雙E形直動(dòng)式鐵心,它也是由硅鋼片疊制而成的,多用于觸頭為中、小容量的交流接觸器和繼電器中。

圖

1-1常用的磁路結(jié)構(gòu)

1.2.2觸頭系統(tǒng)觸頭的作用是接通或分?jǐn)嚯娐?因此要求觸頭具有良好的接觸性能。電流容量較小的電器(如接觸器、繼電器)常采用銀質(zhì)材料作觸頭,這是因?yàn)殂y的氧化膜電阻率與純銀相似,可以避免觸頭表面氧化膜電阻率增加而造成接觸不良。觸頭的結(jié)構(gòu)有橋式和指式兩類(lèi),圖1-2所示為橋式結(jié)構(gòu)。橋式觸頭又分為點(diǎn)接觸式和面接觸式,點(diǎn)接觸式適用于電流不大的場(chǎng)合,面接觸式適用于電流較大的場(chǎng)合。因指式觸頭在接通與分?jǐn)鄷r(shí)產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦,可以去掉氧化膜,故其觸頭可以用紫銅制造,特別適合于觸頭分合次數(shù)多、電流大的場(chǎng)合。

圖

1-2橋式觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)形式

1.2.3滅弧系統(tǒng)在分?jǐn)嚯娏魉查g,觸頭間的氣隙中會(huì)產(chǎn)生電弧,電弧的高溫能將觸頭燒損,并可能造成其它事故,因此,應(yīng)采用適當(dāng)措施迅速熄滅電弧。熄滅電弧的主要措施有:

(1)迅速增加電弧長(zhǎng)度(拉長(zhǎng)電弧),使得單位長(zhǎng)度內(nèi)維持電弧燃燒的電場(chǎng)強(qiáng)度不夠而使電弧熄滅。

(2)使電弧與流體介質(zhì)或固體介質(zhì)相接觸,加強(qiáng)冷卻和去游離作用,使電弧加快熄滅。

低壓控制電器常用的具體滅弧方法有:

(1)機(jī)械滅弧法。通過(guò)機(jī)械裝置將電弧迅速拉長(zhǎng)。這種方法多用于開(kāi)關(guān)電器中。

(2)磁吹滅弧法。在一個(gè)與觸頭串聯(lián)的磁吹線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下,電弧受電磁力的作用而拉長(zhǎng),被吹入由固體介質(zhì)構(gòu)成的滅弧罩內(nèi),與固體介質(zhì)相接觸,電弧被冷卻而熄滅。

(3)窄縫(縱縫)滅弧法。在電弧所形成的磁場(chǎng)電動(dòng)力的作用下,可使電弧拉長(zhǎng)并進(jìn)入滅弧罩的窄(縱)縫中,幾條縱縫可將電弧分割成數(shù)段且與固體介質(zhì)相接觸,電弧便迅速熄滅。這種結(jié)構(gòu)多用于交流接觸器中。

(4)柵片滅弧法。當(dāng)觸頭分開(kāi)時(shí),產(chǎn)生的電弧在電動(dòng)力的作用下被推入一組金屬柵片中而被分割成數(shù)段,彼此絕緣的金屬柵片的每一片都相當(dāng)于一個(gè)電極,因而就有許多個(gè)陰陽(yáng)極壓降。對(duì)交流電弧來(lái)說(shuō),近陰極處,在電弧過(guò)零時(shí)就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)150～250V的介質(zhì)強(qiáng)度,使電弧無(wú)法繼續(xù)維持而熄滅。由于柵片滅弧效應(yīng)在交流時(shí)要比直流時(shí)強(qiáng)得多,因此交流電器常常采用柵片滅弧,如圖1-3所示。

圖

1-3金屬柵片滅弧示意圖

1.3開(kāi)

關(guān)

電

器1.3.1低壓刀開(kāi)關(guān)

1.塑殼刀開(kāi)關(guān)塑殼刀開(kāi)關(guān)是一種結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、應(yīng)用最廣泛的手動(dòng)電器,用作電路的電源開(kāi)關(guān)和小容量的電動(dòng)機(jī)非頻繁啟動(dòng)的操作開(kāi)關(guān)。塑殼刀開(kāi)關(guān)由操作手柄、熔絲、觸刀、觸頭座和底座組成,如圖1-4所示。塑殼使電弧不致飛出灼傷操作人員,防止極間電弧造成電源短路;熔絲起短路保護(hù)作用。

圖

1-4塑殼刀開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)

刀開(kāi)關(guān)安裝時(shí),手柄要向上,不得倒裝或平裝。倒裝時(shí)手柄有可能因自動(dòng)下滑而引起誤合閘,造成人身安全事故。接線時(shí),應(yīng)將電源線接在熔絲上端,負(fù)載接在熔絲下端。這樣拉閘后刀開(kāi)關(guān)與電源隔離,便于更換熔絲。刀開(kāi)關(guān)的圖形、

文字符號(hào)如圖1-5所示。

圖

1-5刀開(kāi)關(guān)的圖形、文字符號(hào)

表1-1HK2系列塑殼刀開(kāi)關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)

2.熔斷器式刀開(kāi)關(guān)

熔斷器式刀開(kāi)關(guān)用于交流頻率為50Hz、電壓最高為600V、有高短路電流的配電電路和電動(dòng)機(jī)電路中,作電動(dòng)機(jī)的保護(hù)和電源開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)及應(yīng)急開(kāi)關(guān),但一般不用于直接接通和分?jǐn)鄦闻_(tái)電動(dòng)機(jī)。常用的型號(hào)有HR5、HR11系列。HR5熔斷器式刀開(kāi)關(guān)中的熔斷器為NT型低壓高分?jǐn)嘈腿蹟嗥?。NT型熔斷器是我國(guó)從德國(guó)AEG公司引進(jìn)制造技術(shù)而生產(chǎn)的,其分?jǐn)嗄芰Ω哌_(dá)100kA。HR5型號(hào)產(chǎn)品可與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品替換。

HR5系列的熔斷器帶有撞擊器時(shí),任一極熔斷體熔斷后,撞擊彈出,通過(guò)橫桿觸動(dòng)裝在底板的微動(dòng)開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)或切斷接觸器的控制回路,以實(shí)現(xiàn)缺相保護(hù)。HR5系列熔斷器式刀開(kāi)關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1-2。

表1-2HR5系列熔斷器式刀開(kāi)關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)

1.3.2組合開(kāi)關(guān)組合開(kāi)關(guān)在機(jī)床電氣設(shè)備中用作電源引入開(kāi)關(guān),也可用來(lái)直接控制小容量三相異步電動(dòng)機(jī)非頻繁正、反轉(zhuǎn)。組合開(kāi)關(guān)由動(dòng)觸頭、靜觸頭、方形轉(zhuǎn)軸、手柄、定位機(jī)構(gòu)和外殼組成。它的動(dòng)觸頭分別疊裝于數(shù)層絕緣座內(nèi)。組合開(kāi)關(guān)的圖形、文字符號(hào)如圖1-6所示。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí),每層的動(dòng)觸頭隨方形轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng),并使靜觸頭插入相應(yīng)的動(dòng)觸片中接通電路。HZ15系列組合開(kāi)關(guān)的額定電流為10A、25A、

63A等,額定電壓有AC220V、AC380V。

圖1-6組合開(kāi)關(guān)的圖形、文字符號(hào)1.3.3低壓斷路器低壓斷路器過(guò)去稱為自動(dòng)開(kāi)關(guān),為了和IEC標(biāo)準(zhǔn)一致,故改用此名。低壓斷路器可用來(lái)分配電能,不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī),對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù),當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過(guò)載或短路及欠電壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路。其功能相當(dāng)于熔斷器式斷路器與過(guò)流、欠壓、熱繼電器等的組合,而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰鼡Q零部件,因而獲得了廣泛的應(yīng)用。

斷路器的結(jié)構(gòu)有框架式(又稱萬(wàn)能式)和塑料外殼式(又稱裝置式)兩大類(lèi)?？蚣苁綌嗦菲鳛槌ㄩ_(kāi)式結(jié)構(gòu),適用于大容量配電裝置,主要型號(hào)有DW10和DW15兩個(gè)系列。塑料外殼式斷路器的特點(diǎn)是外殼用絕緣材料制作,具有良好的安全性,廣泛用于電氣控制設(shè)備及建筑物內(nèi)作電源線路保護(hù),以及對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載和短路保護(hù),主要型號(hào)有DZ5、DZ10、DZ20等系列。低壓斷路器的圖形、文字符號(hào)如圖1-7所示。我國(guó)新研制的DZ20系列低壓斷路器的型號(hào)意義如圖1-8所示。

圖

1-7低壓斷路器的圖形、文字符號(hào)

圖

1-8DZ20系列低壓斷路器的型號(hào)意義

1.4熔

斷

器

1.4.1熔斷器的工作原理熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉的保護(hù)電器,用于供電線路和電氣設(shè)備的短路保護(hù)。熔斷器由熔體和安裝熔體的外殼兩部分組成。熔體是熔斷器的核心,通常用低熔點(diǎn)的鉛錫合金、鋅、銅、銀的絲狀或片狀材料制成,新型的熔體通常設(shè)計(jì)成滅弧柵狀和具有變截面片狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)通過(guò)熔斷器的電流超過(guò)一定數(shù)值并經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后,電流在熔體上產(chǎn)生的熱量使熔體某處熔化而分?jǐn)嚯娐?從而保護(hù)了電路和設(shè)備。

使熔斷器熔體熔斷的電流值與熔斷時(shí)間的關(guān)系稱為熔斷器的保護(hù)特性曲線,也稱為熔斷器的安-秒特性,如圖1-9所示。由特性曲線可以看出,流過(guò)熔體的電流越大,熔斷所需的時(shí)間越短。

熔體的額定電流IfN是熔體長(zhǎng)期工作而不致熔斷的電流。

圖

1-9熔斷器的保護(hù)特性曲線

1.4.2熔斷器的種類(lèi)及主要參數(shù)熔斷器按其結(jié)構(gòu)形式有插入式、螺旋式、有填料密封管式、無(wú)填料密封管式等,品種規(guī)格很多。在電氣控制系統(tǒng)中經(jīng)常選用螺旋式熔斷器,它有明顯的分?jǐn)嘀甘竞筒挥萌魏喂ぞ呔涂扇∠禄蚋鼡Q熔體等優(yōu)點(diǎn)。最近推出的新產(chǎn)品中RL6、RL7系列可以取代老產(chǎn)品RL1、RL2系列;RLS2系列是快速熔斷器,用以保護(hù)半導(dǎo)體硅整流元件及晶閘管,可取代老產(chǎn)品RLS1系列。RT12、RT15、NGT等系列是有填料密封管式熔斷器,瓷管兩端銅帽上焊有聯(lián)結(jié)板,可直接安裝在母線排上;RT12、RT15系列帶有熔斷指示器,熔斷時(shí)紅色指示器彈出。RT14系列熔斷器帶有撞擊器,熔斷時(shí)撞擊器彈出,既可作熔斷信號(hào)指示,也可觸動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)以切斷接觸器線圈電路,使接觸器斷電,實(shí)現(xiàn)三相電動(dòng)機(jī)的斷相保護(hù)。

熔斷器的主要參數(shù)如下:

(1)額定電壓:指熔斷器長(zhǎng)期工作時(shí)和分?jǐn)嗪竽軌虺惺艿碾妷?其值一般等于或大于電氣設(shè)備的額定電壓。

(2)額定電流:指熔斷器長(zhǎng)期工作時(shí),各部件溫升不超過(guò)規(guī)定值時(shí)所能承受的電流。廠家為了減少熔斷器額定電流的規(guī)格,熔斷器的額定電流等級(jí)比較少,而熔體的額定電流等級(jí)比較多,也即在一個(gè)額定電流等級(jí)的熔斷器內(nèi)可以分裝幾個(gè)額定電流系統(tǒng)的熔體,但熔體的額定電流最大不超過(guò)熔斷器的額定電流。

(3)極限分?jǐn)嗄芰Γ褐溉蹟嗥髟谝?guī)定的額定電壓和功率因數(shù)(或時(shí)間常數(shù))的條件下能分?jǐn)嗟淖畲箅娏髦?在電路中出現(xiàn)的最大電流值一般是指短路電流值。所以,極限分?jǐn)嗄芰σ卜从沉巳蹟嗥鞣謹(jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰Α?/p>

1.4.3熔斷器的選擇熔斷器的選擇主要是選擇熔斷器的種類(lèi)、額定電壓、熔斷器額定電流和熔體額定電流等。熔斷器的種類(lèi)通常在電控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)時(shí)確定,熔斷器的額定電壓應(yīng)大于或等于實(shí)際電路的工作電壓,因此確定熔體電流是選擇熔斷器的主要任務(wù),具體來(lái)說(shuō)有下列幾條原則:

(1)電路上、下兩級(jí)都裝設(shè)熔斷器時(shí),為使兩級(jí)保護(hù)相互配合良好,兩級(jí)熔體額定電流的比值不小于1.6∶1。

(2)對(duì)于照明線路或電阻爐等沒(méi)有沖擊性電流的負(fù)載,熔體的額定電流應(yīng)大于或等于電路的工作電流,即IfN≥Ie,式中IfN為熔體的額定電流,Ie為電路的工作電流。

(3)保護(hù)一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)時(shí),考慮電動(dòng)機(jī)沖擊電流的影響,熔體的額定電流按下式計(jì)算:IfN≥(1.5～2.5)IN

式中,IN為電動(dòng)機(jī)的額定電流。

(4)保護(hù)多臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)時(shí),若各臺(tái)電動(dòng)機(jī)不同時(shí)啟動(dòng),則應(yīng)按下式計(jì)算:IfN≥(1.5～2.5)INmax+∑IN式中,INmax為容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流;∑IN為其余電動(dòng)機(jī)額定電流的總和。1.5主令電

器

1.5.1控制按鈕控制按鈕簡(jiǎn)稱按鈕,是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單使用廣泛的手動(dòng)主令電器。在控制電路中作遠(yuǎn)距離手動(dòng)控制電磁式電器用,也可以用來(lái)轉(zhuǎn)換各種信號(hào)電路和電氣聯(lián)鎖電路等?？刂瓢粹o一般由按鈕、復(fù)位彈簧、觸頭和外殼等部分組成。其結(jié)構(gòu)如圖1-10所示,圖形和文字符號(hào)如圖1-11所示。按鈕中觸頭的形式和數(shù)量根據(jù)需要可以裝配成1常開(kāi)1常閉到6常開(kāi)6常閉形式。接線時(shí),也可以只接常開(kāi)或常閉觸頭。當(dāng)按下按鈕時(shí),先斷開(kāi)常閉觸頭,而后接通常開(kāi)觸頭。按鈕釋放后,在復(fù)位彈簧作用下使觸頭復(fù)位。控制按鈕可做成單式(一個(gè)按鈕)、復(fù)式(兩個(gè)按鈕)和三聯(lián)式(三個(gè)按鈕)的形式。為便于識(shí)別各個(gè)按鈕的作用,避免誤操作,通常在按鈕上作出不同標(biāo)志或涂以不同顏色,一般紅色表示停止按鈕,綠色或黑色按鈕表示啟動(dòng)按鈕。

圖

1-10控制按鈕結(jié)構(gòu)示意圖

圖

1-11控制按鈕的圖形和文字符號(hào)

1.5.2行程開(kāi)關(guān)行程開(kāi)關(guān)主要用于檢測(cè)工作機(jī)械的位置,發(fā)出命令以控制其運(yùn)動(dòng)方向或行程長(zhǎng)短。行程開(kāi)關(guān)按結(jié)構(gòu)分為機(jī)械結(jié)構(gòu)的接觸式有觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)和電氣結(jié)構(gòu)的非接觸式的接近開(kāi)關(guān)。接觸式行程開(kāi)關(guān)靠移動(dòng)物體碰撞行程開(kāi)關(guān)的操動(dòng)頭而使行程開(kāi)關(guān)的常開(kāi)觸頭接通和常閉觸頭分?jǐn)?從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的控制作用。其結(jié)構(gòu)如圖1-12所示。行程開(kāi)關(guān)的觸頭在電路圖中的圖形和文字符號(hào)表示如圖1-13所示。

圖

1-12接觸式行程開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)圖

圖1-13行程開(kāi)關(guān)的圖形和文字符號(hào)(a)常開(kāi)觸頭;(b)常閉觸頭

1.5.3萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是一種多擋位、多段式、控制多回路的主令電器,當(dāng)操作手柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),帶動(dòng)開(kāi)關(guān)內(nèi)部的凸輪轉(zhuǎn)動(dòng),從而使觸頭按規(guī)定順序閉合或斷開(kāi)。萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)一般用于交流500V、直流440V、約定發(fā)熱電流20A以下的電路中,作為電氣控制線路的轉(zhuǎn)換和配電設(shè)備的遠(yuǎn)距離控制、電氣測(cè)量?jī)x表轉(zhuǎn)換,也可用于小容量異步電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)、微電動(dòng)機(jī)的直接控制。常用的萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)有LW5、LW6系列。LW5系列萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)如圖1-14所示。

圖1-14LW5系列萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(a)外形；

(b)結(jié)構(gòu)原理

1.5.4主令控制器主令控制器是用來(lái)較為頻繁地轉(zhuǎn)換復(fù)雜的多路控制電路的主令電器。它一般由觸頭、凸輪、定位機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)軸、面板及其支承件等部分組成。它操作輕便,允許每小時(shí)接電次數(shù)較多,觸頭為雙斷點(diǎn)的橋式結(jié)構(gòu),適用于按順序操作多個(gè)控制回路。主令控制器的外形圖和結(jié)構(gòu)原理如圖1-15所示。

圖1-15主令控制器(a)外形;(b)結(jié)構(gòu)原理

常用的主令控制器有LK5和LK6系列。LK5系列有直接手動(dòng)操作、帶減速器的機(jī)械操作與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)等三種形式的產(chǎn)品；LK6系列是由同步電動(dòng)機(jī)和齒輪減速器組成定時(shí)元件,由此元件按預(yù)先規(guī)定的時(shí)間順序周期性地分合電路。主令控制器主要用于軋鋼及其他生產(chǎn)機(jī)械的電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)以及大型起重機(jī)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)中,對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、

制動(dòng)和調(diào)速等作遠(yuǎn)距離控制用。

1.6接

觸

器

1.6.1接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理接觸器是一種通用性很強(qiáng)的電磁式電器。它可以頻繁地接通和分?jǐn)嘟?、直流主電?并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制,主要用來(lái)控制電動(dòng)機(jī),也可控制電容器、電阻爐和照明器具等電力負(fù)載。交流接觸器的主觸頭通常有3對(duì),直流接觸器的主觸頭為2對(duì)。接觸器的動(dòng)、靜觸頭一般置于滅弧罩內(nèi),有一種真空接觸器則是將動(dòng)觸頭密閉于真空泡中。接觸器具有分?jǐn)嗄芰Ω?壽命長(zhǎng),操作頻率高,體積小及重量輕等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)還出現(xiàn)了由晶閘管組成的無(wú)觸頭的接觸器。

圖1-16所示為交流接觸器的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。當(dāng)交流接觸器線圈通電后,在鐵心中產(chǎn)生磁通。由此在銜鐵氣隙處產(chǎn)生吸力,使銜鐵產(chǎn)生閉合動(dòng)作,主觸頭在銜鐵的帶動(dòng)下也閉合,于是接通了主電路。同時(shí)銜鐵還帶動(dòng)輔助觸頭動(dòng)作,使原來(lái)打開(kāi)的輔助觸頭閉合,而使原來(lái)閉合的輔助觸頭打開(kāi)。當(dāng)線圈斷電或電壓顯著降低時(shí),吸力消失或減弱,銜鐵在釋放彈簧作用下打開(kāi),主、輔觸頭又恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)。直流接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理與交流接觸器的基本相同,只是電磁機(jī)構(gòu)方面存在不同。

圖

1-16交流接觸器的結(jié)構(gòu)

1.6.2接觸器的主要技術(shù)參數(shù)及型號(hào)含義

1.交流接觸器的主要技術(shù)參數(shù)

CJ20系列交流接觸器的主要技術(shù)參數(shù)如表1-3所示。

表1-3CJ20系列交流接觸器的主要技術(shù)參數(shù)

2.接觸器的型號(hào)及含義

1)交流接觸器的型號(hào)及含義交流接觸器的型號(hào)及含義如圖1-17所示。

圖

1-17交流接觸器的型號(hào)及含義

2)直流接觸器的型號(hào)及含義直流接觸器的型號(hào)及含義如圖1-18所示。

圖

1-18直流接觸器的型號(hào)及含義

3.接觸器的圖形和文字符號(hào)接觸器在電路圖中的圖形和文字符號(hào)如圖1-19所示。

圖

1-19接觸器的圖形和文字符號(hào)

1.6.3接觸器的選用

(1)控制交流負(fù)載應(yīng)選用交流接觸器;控制直流負(fù)載則選用直流接觸器。

(2)接觸器的使用類(lèi)別應(yīng)與負(fù)載性質(zhì)相一致。

(3)主觸頭的額定工作電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載電路的電壓。

(4)主觸頭的額定工作電流應(yīng)大于或等于負(fù)載電路的電流。還要注意的是，接觸器的主觸頭的額定工作電流是在規(guī)定條件下(額定工作電壓、使用類(lèi)別、操作頻率等)能夠正常工作的電流值,當(dāng)實(shí)際使用條件不同時(shí),這個(gè)電流值也將隨之改變。

(5)吸引線圈的額定電壓應(yīng)與控制回路電壓相一致,接觸器在線圈額定電壓85％及以上時(shí)應(yīng)能可靠地吸合。

(6)主觸頭和輔助觸頭的數(shù)量應(yīng)能滿足控制系統(tǒng)的需要。在電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)中,常見(jiàn)的接觸器使用類(lèi)別及其典型用途如表1-4所示。

表1-4常見(jiàn)接觸器使用類(lèi)別及其典型用途

1.7繼

電

器

1.7.1電壓、電流繼電器根據(jù)輸入(線圈)電流大小而動(dòng)作的繼電器稱為電流繼電器。按用途還可以分為過(guò)電流繼電器和欠電流繼電器。過(guò)電流繼電器的任務(wù)是當(dāng)電路發(fā)生短路及過(guò)流時(shí)立即將電路切斷,因此過(guò)電流繼電器線圈中通過(guò)的電流小于整定電流時(shí)，繼電器不動(dòng)作,只有超過(guò)整定電流時(shí),繼電器才動(dòng)作。過(guò)電流繼電器動(dòng)作電流整定范圍:交流過(guò)流繼電器為(110％～350％)IN,直流過(guò)流繼電器為(70％～300％)IN。欠電流繼電器的任務(wù)是當(dāng)電路電流過(guò)低時(shí)立即將電路切斷,因此欠電流繼電器線圈中通過(guò)的電流大于或等于整定電流時(shí),繼電器吸合，只有電流低于整定電流時(shí),繼電器才釋放。欠電流繼電器動(dòng)作電流整定范圍:吸合電流為(30％～50％)IN,釋放電流為(10％～20％)IN。欠電流繼電器一般是自動(dòng)復(fù)位的。與此類(lèi)似,電壓繼電器是根據(jù)輸入電壓大小而動(dòng)作的繼電器。過(guò)電壓繼電器動(dòng)作電壓整定范圍為(105％～120％)UN。欠電壓繼電器吸合電壓調(diào)整范圍為(30％～50％)UN,釋放電壓調(diào)整范圍為(7％～20％)UN。圖

1-20電磁式繼電器的圖形和文字符號(hào)

1.7.2時(shí)間繼電器

1.空氣式時(shí)間繼電器空氣式時(shí)間繼電器由電磁機(jī)構(gòu)、工作觸頭和氣室三部分組成,它的延時(shí)是靠空氣的阻尼作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。常見(jiàn)的型號(hào)有JS7-A系列,按其控制原理有通電延時(shí)和斷電延時(shí)兩種類(lèi)型。圖1-21所示為JS7-A系列空氣阻尼式時(shí)間繼電器的工作原理圖。

圖1-21JS7-A系列時(shí)間繼電器工作原理圖(a)通電延時(shí)型；

(b)斷電延時(shí)型

當(dāng)通電延時(shí)型時(shí)間繼電器的電磁鐵線圈1通電后,將銜鐵吸下,于是頂桿6與銜鐵間出現(xiàn)一個(gè)空隙,當(dāng)與頂桿相連的活塞在彈簧7的作用下由上向下移動(dòng)時(shí),在橡皮膜上面形成空氣稀薄的空間(氣室),空氣由進(jìn)氣孔逐漸進(jìn)入氣室,活塞因受到空氣的阻力,不能迅速下降,在降到一定位置時(shí),杠桿15使觸頭14動(dòng)作(常開(kāi)觸點(diǎn)閉合,常閉觸點(diǎn)斷開(kāi))。線圈斷電時(shí),彈簧使銜鐵和活塞等復(fù)位,空氣經(jīng)橡皮膜與頂桿6之間推開(kāi)的氣隙迅速排出,觸點(diǎn)瞬時(shí)復(fù)位。斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器與通電延時(shí)型時(shí)間繼電器的原理與結(jié)構(gòu)均相同,只是將其電磁機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)180°安裝,即為斷電延時(shí)型?？諝庾枘崾綍r(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間有0.4～180s和0.4～60s兩種規(guī)格。它具有延時(shí)范圍較寬,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,價(jià)格低廉,壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),是機(jī)床交流控制線路中常用的時(shí)間繼電器。表1-5所示為JS7-A系列空氣阻尼式時(shí)間繼電器的技術(shù)數(shù)據(jù),其中JS7-2A型和JS7-4A型既帶有延時(shí)動(dòng)作觸頭,又帶有瞬時(shí)動(dòng)作觸頭。

表1-5JS7-A系列空氣阻尼式時(shí)間繼電器的技術(shù)數(shù)據(jù)

按照通電延時(shí)和斷電延時(shí)兩種形式,空氣阻尼式時(shí)間繼電器的延時(shí)觸頭有:延時(shí)打開(kāi)常開(kāi)觸頭、延時(shí)打開(kāi)常閉觸頭、延時(shí)閉合常開(kāi)觸頭和延時(shí)閉合常閉觸頭。時(shí)間繼電器的圖形符號(hào)如圖1-22所示,文字符號(hào)為KT。

圖1-22時(shí)間繼電器的圖形符號(hào)(a)線圈的一般符號(hào);(b)通電延時(shí)線圈;(c)斷電延時(shí)線圈;(d)延時(shí)閉合常開(kāi)觸頭;(e)延時(shí)斷開(kāi)常閉觸頭;(f)延時(shí)斷開(kāi)常開(kāi)觸頭;(g)延時(shí)閉合常閉觸頭;(h)瞬動(dòng)常開(kāi)觸頭;(i)瞬動(dòng)常閉觸頭

2.電動(dòng)式時(shí)間繼電器

電動(dòng)式時(shí)間繼電器由同步電動(dòng)機(jī)、減速齒輪機(jī)構(gòu)、電磁離合系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。電動(dòng)式時(shí)間繼電器延時(shí)時(shí)間長(zhǎng),可達(dá)數(shù)十小時(shí),延時(shí)精度高,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積較大。常用的有JS10、JS11系列和7PR系列。

3.電子式時(shí)間繼電器早期產(chǎn)品多是阻容式,近期開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品多為數(shù)字式,又稱計(jì)數(shù)式。其結(jié)構(gòu)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。電子式時(shí)間繼電器具有延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)、調(diào)節(jié)方便、精度高的優(yōu)點(diǎn)。有的還帶有數(shù)字顯示,應(yīng)用很廣,可取代阻容式、空氣式、電動(dòng)式等時(shí)間繼電器。

我國(guó)生產(chǎn)的產(chǎn)品有JSS1系列。

1.7.3中間繼電器中間繼電器的作用是將一個(gè)輸入信號(hào)變成多個(gè)輸出信號(hào)或?qū)⑿盘?hào)放大(即增大觸頭容量)。常用的中間繼電器有JZ7系列。下面以JZ7-62為例說(shuō)明其型號(hào)意義。JZ為中間繼電器的代號(hào),7為設(shè)計(jì)序號(hào),62表示有6對(duì)常開(kāi)觸頭、2對(duì)常閉