资源简介

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电气控制与PLC应用
河北建筑工程学院电气系
内容提要
1. 本教材汇聚了“工厂电气控制”与“可编程序控制器”
两门课程的重要内容
2. 全书共分两篇(七章)第一篇 共三章,第二篇共四章
第一篇 电气控制
第一章 介绍常用低压电器;
第二章 介绍电器控制线路的基本规律 ;
第三章 介绍电器控制线路的一般设计方法.
第二篇 可编程序控制器
第四章 介绍可编程序控制器的基本知识;
第五章 介绍了FX系列可编程控制器编程元件及指令系统 ;
第六章 介绍了FX系列可编程控制器的程序设计方法 ;
第七章 介绍PLC控制变频器的方法及编程器和编程软件的使用 ;
第一章 常用低压电器
第一节低压电器的基本知识
第二节接触器
第三节继电器
第四节主令电器
第五节开关电器
第六节熔断器
本章小结
第七节低压断器
第一节 低压电器的基本知识
一、低压电器的分类
按用途和控制对象分：
配电电器：用于低压电力网的配电电器。
控制电器 ：用于电力拖动及自动控制系统 的电器。
按操作方式分：
自动电器：产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器，如接触器、继电器等。
手动电器：通过人的操作发出动作指令的电器，如刀开关、转换开关和主令电器等。
按工作原理分：
电磁式电器：根据电磁感应原理进行工作，如交直流接触器、电磁式继电器等。
非电量控制电器：以非电物理量作为控制量进行工作，如按钮开关、行程开关、刀开关、热继电器、速度继电器等。
低压电器 :工作电压交流1200V、直流1500V以下的电气线路中起通断、保护、控制或调节作用的电器.
1.电磁机构——将电磁能转换为机械能并带动触头动作。
组成
原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气
隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。
铁芯
衔铁
线圈
二、电磁式低压电器的基本结构
交流：硅钢片叠加
直流：整块铸铁或铸钢
直动式
转动式
电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。
电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。
交流线圈：短而粗，有骨架。
直流线圈：细而长，无骨架。
常用的电磁机构型式：
衔铁沿棱角转动的拍合式铁心，如图（a）所示，其衔铁绕铁扼的棱角转动，磨损较小，铁心一般用电工软铁制成，适用于直流继电器和接触器。
衔铁沿轴转动的拍合式铁心，如图（b）所示，其衔铁绕轴转动，铁心一般用硅钢片叠成，常用于较大容量交流接触器。
衔铁作直线运动的双E型直动式铁心，如图（c）所示，衔铁在线圈内成直线运动，较多用于中小容量交流接触器和继电器中。
（a） （b） （c）
电磁吸力和反力：
电磁铁工作时，线圈产生的磁通作用于衔铁，产生电磁吸力，并使衔铁产生机械位移，衔铁在复位弹簧的作用下复位。作用在衔铁上有两个力：电磁吸力由电磁机构产生，反力由复位弹簧和触头弹簧产生。铁心吸合时要求电磁吸力大于反力，即衔铁位移方向与电磁吸力方向相同；衔铁复位时要求反力大于电磁吸力。直流电磁铁的电磁吸力公式为：
　 式中 B——气隙间磁通密度(T)；
S——吸力处气隙端面积( )；
F——电磁吸力(N)。
当端面积S为常数时，吸力F与磁通密度 成正比，即F与磁通 成正比，反比于端面积S，即
2.触头系统——通过触头的开合控制电路通、断。
类型
材料：一般采用铜、银、镍材料制成；对于小容量电器常用银质材料制成。
桥式触头
指形触头
点接触
面接触
触点按其原始状态可分为常开触点和常闭触点。原始状态时（即线圈未通电）断开，线圈通电后闭合的触点叫常开触点。原始状态闭合，线圈通电后断开的触点叫常闭触点。线圈断电后所有触点复原。按触点控制的电路可分为主触点和辅助触点。主触点用于接通或断开主电路，允许通过较大的电流，辅助触点用于接通或断开控制电路，只能通过较小的电流。
ａ） 　　　　　　　　　 ｂ）　　　　　　　　　 ｃ）
a〉最终断开位置　　　 b) 刚刚接触位置　　　　 c〉最终闭合位置
3.灭弧系统
电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于
10V，电流超过80mA时，触头间会产生蓝色
的光柱，即电弧。
电弧的危害 ：
延长了切断故障的时间；
高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；
形成飞弧造成电源短路事故。
灭弧措施：吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料 。
常用的灭弧方法和装置
1.电动力灭弧
下图是一种桥式结构双断口触头系统。当触头打开时，在断口中产生电弧。电弧电流在两电弧之间产生如图所示的磁场。根据左手定则，电弧电流要受到一个指向外侧的电动力F的作用，使电孤向外运动并拉长，使其迅速穿越冷却介质，从而加快电弧冷却并熄灭。交流接触器通常采用这种灭弧方法。
1
2
桥式触头灭弧原理　　　　　　
1一动触头；2一静触头
2.磁吹灭弧
在触头电路中串入吹弧线圈，该线圈产生的磁通经过导磁夹板引向触头周围，在弧柱下方，两个磁通是相加的，而在弧柱上方是彼此相减的，在下强上弱的磁场作用下电弧被拉长并吹入灭弧罩中，电弧被拉长并受到冷却而很快被熄灭。它广泛应用于直流灭弧装置中（如直流接触器中）。
4 5 6
1 2 3
F
I
7 8
磁吹式灭弧装置
1—铁心 2—绝缘管 3—吹弧线圈 4—导磁夹片
5—灭弧罩6—引弧角 7—静触点 8—动触点
3.栅片灭弧
灭弧栅一般是由多片镀铜薄钢片(称为栅片)和石棉绝缘板组成、它们通常在电器触头上方的灭孤室内，彼此之间互相绝缘。当触头分断电路时，在触头之间产生电弧，电弧电流产生磁场，由于钢片磁阻比空气磁阻小得多，因此，电弧上方的磁通非常稀疏，而下方的磁通却非常密集，这种上疏下密的磁场将电弧拉人灭弧罩中，当电弧进入灭弧栅后，被分割成数段串联的短弧。这样每两片灭弧栅片可以看做一对电极，而每对电极间都有150-250V的绝缘强度，使整个灭弧栅的绝缘强度大大加强，而每个栅片间的电压不足以达到电弧燃烧电压，同时栅片吸收电弧热量，使电弧迅速冷却而很快熄灭。
第二节 接触器
电力拖动和自动控制系统中使用量大，涉及面广的一种低压自动控制电器，用来频繁地接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路。主要控制对象是电动机，能实现远距离控制，并具有欠压保护。
1-主触点 2-常闭辅助触点
3-常开辅助触点 4-动铁心 5-线圈
6-静铁心 7-灭弧罩 8-弹簧
电磁接触器结构示意图
电磁机构：将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作.
触点：接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。
灭弧装置：熄灭触点分断电流瞬间触点之间气隙中产生的电弧。
其它：包括释放弹簧机构、支架与底座等。
动铁心（衔铁）
静铁心
电磁线圈
按所控制电路
主触点
辅助触点
按原始状态
常开触点
常闭触点
灭弧罩
灭弧栅
磁吹灭弧装置
1．结构
2.工作原理：
当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，即常开触点断开，常闭触点闭合。
电磁接触器工作原理
3.接触器分类及特点：
交流接触器：线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。
● 交变磁通穿过铁心，产全涡流和磁滞损耗，使铁心发热。
● 铁心用硅钢片冲压而成以减少铁损。
● 线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上以便于散热。
● 铁心端面上安装铜制的短路环，以防止交变磁通使衔铁产生强烈
振动和噪声。
● 灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。
直流接触器：线圈通以直流电，主触点接通、切断直流主电路。
● 不产全涡流和磁滞损耗，铁心不发热。
● 铁心用整块钢制成。
● 线圈制成长而薄的圆筒状。
● 250A以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。
● 灭弧装置通常采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。
4.接触器主要技术参数：
接触器极数：2P 3P 4P
额定电压：指主触点的额定工作电压
交流有：127V、220V、380V、500V、660V
直流有：24V、110V、220V、440V、660V
额定电流：指主触点的额定电流
交流接触器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A
直流接触器：40、80、100、150、250、400、600A
线圈的额定电压：吸引线圈正常工作的电压值
交流接触器：36、110（127）、220、380V
直流接触器：24、48、220、440V
额定通断能力：主触头在规定条件下可靠地接通和分断的电流值。
额定操作频率：每小时的最高操作次数。交流接触器为600次/h，直流接触器为1200次/h。
机械寿命（1000万次以上）与电气寿命（100万次以上）
线圈的起动功率和吸持功率：直流接触器起动和吸持功率相等，交流接触器起动功率为吸持功率的5-8倍.
接触器的使用类别
使用类别：AC-AC4、DC1-DC3
AC1和DC1：允许接通和分断额定电流
AC2和DC3：允许接通和分断4倍额定电流
AC3：允许接通6倍额定电流和分断额定电流
AC4：允许接通和分断6倍额定电流
见表1-9
接触器的使用类别及典型用途
电流种类 使用类别 典型用途
AC
交流 AC1 无感或微感负载、电阻炉
AC2 绕线式电动机的启动和中断
AC3 笼型电动机的启动和中断
AC4 笼型电动机的启动、反接制动、反向和点动
DC
直流 DC1 无感或微感负载、电阻炉
DC3 并励电动机的启动、反接制动、反向和点动
DC5 串励电动机的启动、反接制动、反向和点动
表1-9
部分CJ20系列交流接触器主要技术数据
表1-2
5.常用典型接触器
空气电磁式交流接触器：CJ20、CJ21、CJ26、CJ29、CJ35、CJ40、LC1-D、3TB、3TF等
切换电容器接触器：CJ16、CJ19、CJ41、CJX4、LC1-D等
直流接触器：CZ18、CZ21、CZ22、CZ0等
CJ 20－〇 〇 / 〇 〇
交流 设计 额定电流 用K表示矿用 额定工作电压(03－380V) TH(湿热带产品)
接触器 序号 (AC3，380V) 启动器的接触器 (06－660V；11－1140V)
CZ 16－ 〇 / 〇 〇
直流 设计 额定电流 常开主触点数 常闭主触点数
接触器 序号
交流接触器型号意义说明举例：
直流接触器型号意义说明举例：
接触器的图形符号
线圈
KM
主触点
KM
KM
常闭辅助触点
常开辅助触点
KM
接触器的选用原则:
接触器的使用类别应与负载性质相一致
● 控制交流负载应选用交流接触器
● 控制直流负载则选用直流接触器
主触点的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压
主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流
接触器主触点的额定工作电流是在规定条件下（额定工作电压、使用类别、操作频率等）能够正常工作的电流值，当实际使用条件不同时，这个电流值也将随之改变
吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致
● 接触器在线圈额定电压85％及以上时应能可靠地吸合
主触点和辅助触点的数量应能满足控制系统的需要
几款常用接触器
第三节 继电器
继电器是一种利用各种物理量的变化，将电量或非电量的变化转化为电磁力或使输出状态发生阶跃变化，从而通过其触头或突变量促使在同一电路或另一电路中的其他器件或装置动作的一种控制元件。继电器用于控制电路，流过触点的电流小，一般不需要灭弧装置。
常用继电器：电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器以及温度、压力、固态继电器等。
一、电磁式电流、电压及中间继电器
电磁式继电器在结构和工作原理上与电磁式接触器相似，主要由电磁机构（包括动静铁心、衔铁、线圈)和触头系统组成。其结构见右图
1 2
3 4 5
6 7
8
9
10
电磁式继电器结构图
1-静触点；2-动触点；3-簧片；4-衔铁；
5-极靴； 6-工作气隙；7-反力弹簧；
8-铁轭；9-线圈；10-铁心
1.结构、工作原理及特性
继电特性曲线：
继电器的重要参数：
返回系数：k＝x1/ x2
● 释放弹簧的松紧程度
● 铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄
吸合时间：
线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需的时间
释放时间：
线圈失电到衔铁完全释放所需的时间
x2：继电器吸合值
x1：继电器释放值
当线圈通电后，线圈的激磁电流就产生磁场，从而产生电磁吸力吸引衔铁。一旦电磁力大于反力，衔铁就开始运动，并带动与之相连接的动触点向下移动，使动触点与其上面的动断静触点分开，而与其下面的动合静触点吸合。若在衔铁处于最终位置时切断线圈的电源，磁场便逐渐消失，衔铁会在反力的作用下，脱离极靴，并再次带动动触点脱离动合触点，返回到初始位置处。
接触器与继电器的区别
继电器：用于控制电路、电流小，没有灭弧装置，可在电量或非电量的作用下动作，有调节装置。
接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装置，一般只能在电压作用下动作。
2.电压继电器
电压继电器： 根据输入（线圈）电压大小而动作的继电器
特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细、阻抗大。
作用:过、欠电压保护
分类：过电压继电器和欠电压继电器
过电压继电器：
电路电压正常时，衔铁不吸合
电路电压高于额定电压时，衔铁吸合
动作电压整定范围为(105％～115％)UN
欠电压继电器：
电路电压正常时，衔铁吸合
电路电压低于额定电压时，衔铁释放
动作电压整定范围为：吸合电压调整范围为(30％～50％)UN
释放电压调整范围为(10％～35％)UN
3.电流继电器
电流继电器： 根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器
特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。
作用:过、欠电流保护
分类：过电流继电器、欠电流继电器
过电流继电器：当电路发生短路及过流时立即将电路切断
● 线圈电流小于整定电流时，继电器不动作
● 线圈电流超过整定电流时，继电器才动作
● 动作电流整定范围：交流为(110％～350％)IN，直流为(70％～300％)IN
欠电流继电器：当电路电流过低时立即将电路切断
● 线圈电流大于或等于整定电流时，继电器吸合
● 线圈电流低于整定电流时，继电器释放
● 动作电流整定范围：吸合电流为(30％～65％)IN
释放电流为(10％～20％)IN
● 一般自动复位
4.中间继电器
实质：是一种电磁式电压继电器，结构和工作原理与接触器相同。
特点：触点数量较多。
作用：在电路中起增加触点数量和起中间放大作用。
分类：直流中间继电器、交流中间继电器。
电磁式继电器的图形符号
欠电流线圈
I
<
KA
过电流线圈
>
I
KA
欠电压线圈
U
<
KA
过电压线圈
>
U
KA
KA
中间继电器线圈
动合触点
动断触点
过流电流继电器
欠流电流继电器
电压继电器
中间继电器
小型继电器HH系列-2
二、时间继电器
时间继电器:从得到输入信号开始,经过一定的延迟后才输出信号的继电器.
分类：
按构成原理分：电磁式
电动式
空气阻尼式
晶体管式
数字式
按延时方式分：通电延时型
断电延时型
1.直流电磁式时间继电器
１　 ２　 ３　 ４
带有阻尼铜套的铁心结构
1一铁心 2-阻尼铜套
3一线圈 4一绝缘层
直流电磁式继电器的铁心上加有一个阻尼铜套，其结构示意图如右图所示。它是利用电磁感应原理产生延时的。当继电器线圈断电时，磁通变化量大，铜套阻尼作用也大，使衔铁释放有明显的延时作用。这种继电器仅用作断电延时，其延时时间较短，而且准确度较低，一般只用于要求不高的场合，如电动机的延时启动等。
2.空气阻尼式时间继电器
包括电磁机构、工作触点及气室三部分，靠空气阻尼作用实现延时。
延时范围较宽、结构简单、工作可靠、价格低廉、寿命长。
延时时间有0.4～180s和0.4～60s两种规格。
常用型号: JS7—A, JS23等.
a) Js7一A系列时间继电器 b)
a)通电延时型 b)断电延时型
l一线圈 2一铁心 3一衔铁 4一反作用力弹簧 5一推板 6一活塞杆 7一杠杆
8一塔形弹簧 9一弱弹簧 lO一橡皮膜 11一空气室壁 12一活塞
13一调节螺钉 14—进气孔 15、16一微动开关
3.电子式时间继电器
●数字计数式，包括脉冲发生器、计数器、显示器、放大器及执行机构。
●延时时间长、调节方便、体积小,精度高、寿命长、应用广。
●可取代阻容式、空气阻尼式、电动式等时间继电器。
MT5CR数字式时间继电器
ST3P系列超级时间继电器
JSZ9系列电子式式时间继电器
JSZ8系列电子式时间继电器
电子式时间继电器常用的有阻容式时间继电器，利用RC电路中电容电压不能跃变，只能按指数规律逐渐变化的原理获得延时。只要改变充电回路的时间常数即可改变延时时间。因为调节电容比调节电阻困难，所以多用调节电阻的方式来改变延时时间。
时间继电器的图形符号
(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h)
(a) 线圈一般符号 (b) 通电延时线圈 (c) 断电延时线圈 (d) 通电延时闭合动合（常开）触点 (e) 通电延时断开动断（常闭）触点 （f）断电延时断开动合（常开）触点 （g）断电延时闭合动断（常闭）触点（h）瞬动触点
KT
几款常用时间继电器
主要技术参数 1.额定工作电压380V，额定发热电流3A，额定控制容量100VA。 2.继电器按其所具有延时的与不延时的触头组成可分为如表1所列4种型。 3.每种型号的继电器还可分为： 按延时范围可分0.4s～60s和0.4s～180s两种。 按线圈的额定电压分为：(50Hz)24、36、110、127、220、380(V)六种。
4.继电器使用的环境温度为-25℃～+40℃。 5.当线圈电压为额定值85%～100%的时，继电器能可靠工作。 6.继电器延时时间的连续动作重复误差≤15%。 7.允许操作频率不大于600次/h和通电持续率为40% 8. 可调节进气孔通道的大小来得到不同的延时时间。即用螺丝刀旋转铭牌中心之螺帽，往右旋得到的延时时间较短，反之则延时时间就长。
时间继电器DH48S系列-1
一、适用范围 　　引进国外技术及工艺；出口产品，替代进口；DIN（84*84mm）面板尺寸；延时范围从0.01秒～99小时99分，任意预置；精度高、体积小、功耗小、性能可靠。
二、主要技术参数 　　1.动作形式：通电延时 　　2.延时范围：0.01～99.99s　1s～99min99s　1min～99h99min 　　3.设定方式：4位按键开关 　　4.重复误差：≤1% 　　5.触点数量：延时2转换，延时1转换（可暂停，复零控制） 　　6.触点容量：AC250V　3A　COSφ=1　DC28V　5A 　　9.额定电压：AC380、220、127、110、36V　50Hz　DC24V 　　10.安装方式：面板式
时间继电器DH48S系列-2
时间继电器ST3A系列-1
ST3PA型超级时间继电器具有体积小、重量轻、结构紧凑、延时范围阔、延时精度高、可靠性好、寿命长等特点。适用于机床自动控制成套设备自动控制等要求高精度、高可靠性自动控制的场合作延时控制。
时间继电器ST3A系列-2
三、热继电器
热继电器：专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护，防止电动机过热而烧毁的保护电器。
结构：
由双金属片、加热元件、动作机构、触点系统、整定调整装置及手动复位装置等组成。
工作原理：
由双金属片、加热元件、动作机构、触点系统、整定调整装置及手动复位装置等组成。
双金属片为温度检测元件，由两种膨胀系数不同的金属片压焊而成，它被加热元件加热后，因两层金属片伸长率不同而弯曲。
加热元件串接在电动机定子绕组中，电动机正常运行时，热元件产生的热量不会使触点系统动作；当电动机过载，流过热元件的电流加大，经过一定的时间，热元件产生的热量使双金属片的弯曲程度超过一定值，通过导板推动热继电器的触点动作（常开触点闭合，常闭触点断开）。
通常用其常闭触点与接触器线圈电路串联，切断接触器线圈电流，使电动机主电路失电。
故障排除后，手动复位热继电器触点可以重新接通控制电路。
双金属片式热继电器
a
）
外形
b
）
结构图
1
-
电流整定装置
2
-
主电路接线柱
3
-
复位按钮
4
-
常闭触头
5
-
动作机构
6
-
热元件
31
-
常闭触头接线柱
32
-
公共动触头接线柱
33
-
常开触头接线柱
热继电器主要参数：
热继电器额定电流：热继电器中可以安装的热元件的最大整定电流值。
热元件额定电流：热元件的最大整定电流值。
热继电器整定电流：热元件能够长期通过而不致引起热继电器动作的
最大电流值。通常热继电器的整定电流是按电动
机的额定电流整定的。
热继电器整定电流调节范围：手动调节整定电流旋钮，通过偏心轮机
构，调整双金属片与导板的距离，能够
调节的电流整定值的范围。
相数
热继电器图形符号
热元件
常闭触点
FR
FR
FR
FR
几款常用热继电器
速度继电器结构原理图
1--转子 2—转轴 3--定子
4--绕组 5—摆锤 6—动断静触点 7--动触点 8一簧片
1
2
3
4
5
7
8
四、速度继电器
转子---圆柱形永久磁铁，与电动机同轴连接。
定子---由硅钢片迭成笼型空心圆环套在转子上，装有鼠笼型短路绕组。
结构：定子、转子和触头
原理：与异步电动机类似，转子的轴与电动机同轴相连，当电动机旋转时，速度继电器的转子随之转动。在空间产生旋转磁场，切割定子绕组，在定子绕组中感应出电流。此电流又在旋转的转子磁场作用下产生转矩，使得定子随转子转动方向旋转，和定子装在一起的摆锤推动簧片（动触点）动作，使常闭触点分开，常开触点闭合。当电动机转速低于某一值时，转矩减小，动触头在簧片作用下复位。
用途:主要用于鼠笼式异步电动机的反接制动控制。
参数：动作转速：>120rpm；复位转速：<100rpm
型号:JY1型和JFZ0型
速度继电器结构原理图
1--转子 2—转轴 3--定子
4--绕组 5—摆锤 6—动断静触点 7--动触点 8一簧片
1
2
3
4
5
7
8
KS
KS
速度继电器的图形符号及文字符号
五、固态继电器
固态继电器(Solid State Relays)，简称“SSR”，是一种全部由固态电子元件组成的新型无触点开关器件，它利用电子元器件的电、磁和光电特性完成输入和输出的可靠隔离，利用电子元件(如大功率三极管、功率场效应管、单向可控硅和双向可控硅等半导体器件)的开关特性，可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的，因此又被称为“无触点开关”。
优点：工作可靠、寿命长、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快、无火花、无动作噪音和使用方便等。
应用：有逐步取代传统电磁继电器的趋势，还可应用于计算机的输入输出接口、外围和终端设备等传统电磁继电器无法应用的领域。
四端有源器件：两个输入控制端，两个输出受控端。施加输入信号后，其输出呈导通状态，无信号时输出呈阻断状态。
组成：输入电路、隔离（耦合）电路、输出电路。
耐高压的光电耦合：实现输入和输出之间的电气隔离。
直流固态继电器：输出采用晶体管或场效应管。
交流固态继电器：输出采用晶闸管（两个可控硅或一个双向可控硅）。
主要参数：输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、输出漏电流等。
A C
输入 输出
B
D
过零控制电路
耦合电路
开
关
电
路
触
发
电
路
吸收电路
A C
输入
B 输出
D
耦合电路
开
关
电
路
放
大
单
元
（a）交流固体继电器
（b）直流固体继电器
固体继电器原理框图
常用的SSR外形示意图
第四节 主令电器
用来发布命令、改变控制系统工作状态的控制电器。用于闭合或断开控制电路，从而控制电动机的启动、停车、制动以及调速等。可以直接作用于控制电路，也可以通过电磁式电器的转换对电路实现控制。
常用主令电器：控制按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器等
1.控制按钮
控制按钮结构示意图
1—按钮帽； 2—复位弹簧； 3—动触头 ；4—常闭触头； 5—常开触头
控制按钮：
1.结构:由按钮帽,复位弹簧,桥式触点和外壳组成.
常态：常闭（动断）触点闭合，
常开（动合）触点断开。
按下：常闭（动断）触点断开，
常开（动合）触点闭合。
2.作用：用于远距离操作具有电磁线圈的电器，如接触器、继电器等
3.颜色:红色—停止;绿色—启动
4.型号:LA2 、 LA10 、 LA20等
5.图形符号
常开触头
常闭触头
复式触头
SB
控制按钮
几款常用按钮
2.行程开关
定义：用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短的控制电器。
结构：摆杆(操作机构)、触头系统和外壳 。
用途：控制生产机械的运动方向、速度、行程远近或定，可实现行程控制以及限位保护的控制。
分类：接触式、非接触式，直动式、滚动式、微动式。
行程开关图形符号
常闭触点
SQ
复合触点
3.接近开关
接近开关：(也叫无触点行程开关)
电气结构的非接触式行程开关：运动着的物体接近它到一定距离时，发出动作信号，从而进行相应的操作。
特点:工作可靠,寿命长,功耗低,复位定位精度高等
用途：行程控制,限位保护,尺寸检测,测速,液位控制等
类型：高频振荡型、霍尔效应型、电容型、光电型、电磁感应型、超声波型等。
参数：动作距离、输出状态 、检测方式、响应频率及输出形式等。
型号:LJ2 、 LJ6 、 LXJ18等
符号与行程开关相同，也用SQ表示。
接近开关
4.万能转换开关
定义：由多组相同结构的触点组件叠装而成的多回路控制电器，借助于不同形状的凸轮使其触点按一定的次序接通和分断，能转换多种和多数量的电气控制线路。
结构：操作机构、定位装置、触头系统
用途：用于低压控制电路的转换、电测仪表的转换、配电设备的遥控和转换、不频繁起停的小容量电动机控制。
型号:LW5 、 LW6等系列。
万能转换开关
几款常用万能转换开关
5.主令控制器：
用来频繁顺序切换复杂的多回路控制电路的主令电器，主要用作起重机、扎钢机的主令控制
结构：见右图
主令控制器LK16系列
主令控制器LK17系列
第五节 开关电器
一、刀开关
作用：隔离电源，不频繁通断电路
分类：
按刀的级数分:单极、双极和三极
按灭弧装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置
按刀的转换方向分为：单掷和双掷
按接线方式分为：板前接线和板后接线
按操作方式分为：手柄操作和远距离联杆操作
按有无熔断器分：带熔断器和不带熔断器
1.开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关）
作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。
结构图和符号 ：
QS
2.带熔断器式刀开关——用作电源开关、隔离开关和应急开关，并作电路保护用。
3.负荷开关
(1)开启式负荷开关（胶盖瓷底刀开关）?
用途：作不频繁带负荷操作和短路保护用。
结构：由刀开关和熔断器组合成。瓷底板上装有进线
座、静触头、熔丝、出线座及刀片式动触头，
工作部分用胶木盖罩住，以防电弧灼伤人手。
分类：单相双极和三相三极两种
(2)封闭式负荷开关（铁壳开关）?
结构:刀开关,熔断器,灭弧装置操作机构,金属外壳构成。
作用：手动通断电路及短路保护。
注意事项:外壳要可靠接地,防止漏电.
几款刀开关
二、组合开关
组合开关HZ5系列-1
HZ5系列组合开关
HZ5系列开关主要用于交流50Hz，电压380V及以下的电气线路中作电源开关和笼型感应电动机的起动、换向、变速开关。也可作控制线路的换接之用。
组合开关HZ5系列-2
组合开关HZ5B系列-1

HZ5B系列组合开关
一、适用范围 HZ5B型组合开关适用于交流50赫兹，电压至380伏的电路中作电动机、停止、换向、变速之用。 1.海拔高度不超过2000米； 2.周围空气温度不高于+40℃，不低于-25℃，24小时内的平均温度不超过+35℃; 3.安装地点空气清洁，大气相对湿度在周围最高温度为40℃时不超过50%，最湿月的平均温度25℃时月平均最大湿度为90%，并考虑到由于温度变化发生在产品表面上的凝露。

组合开关HZ5B系列-2
三、结构特征
1、开关按接触系统节数分为1－8节、10节、共9种； 2、开关按用途分为转换电路用和直接开闭电动用两种；
3、开关按操作方式与操动器位置的组合分有9种，见表

组合开关HZ5B系列-3
组合开关HZ10系列-1

HZ10系列组合开关
HZ10系列组合开关(以下称开关)适用于交流50赫兹380及以下，直流220伏及以下的电气线路中，供手动作不频繁地接通或分断电路；换接电源或负载；测量电路之用，也可控制小容量电动机。
组合开关HZ10系列-2
组合开关HZ10系列-3
第六节 熔断器
定义：当流过其电流值超过规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器。
结构：缘底座、熔体、熔断管、填料及导电部件。
工作原理：熔体串接在电路中，负载电流流经熔体，当电路发生短路或过电流时，通过熔体的电流使其发热，从而自行熔断而切断电路。
作用：短路和过电流保护
应用：串接于被保护电路的首端
优点：结构简单，使用方便，价格便宜，体小量轻?
熔断器的保护特性（安－秒）曲线
流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。
熔体的额定电流IfN是熔体长期工作而不致熔断的电流。
瓷插式RC
螺旋式RL
有填料式RT
无填料密封式RM
快速熔断器RS
自恢复熔断器
分类：
熔断器图形和文字符号
瓷插式熔断器
螺旋式熔断器
有填料式熔断器
无填料密封式熔断器
快速熔断器
自恢复熔断器
熔断器的选择：
种类选择：由负载的保护特性和短路电流的大小确定。
额定电压：大于或等于实际电路的工作电压。
额定电流：大于或等于实际电路的工作电流。
熔体电流：
● 对于变压器、照明线路或电阻炉等没有冲击性电流的负载，熔体的额定电流应大于或等于电路的工作电流，即IfN≥I1，式中IfN为熔体的额定电流，I1为电路的工作电流。
● 保护一台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电
流IfN≥(1.5~2.5)IN，式中，IN为电动机额定电流。
● 保护多台异步电动机时，若各台电动机不同时启动，则
IfN≥(1.5~2.5)INmax+ΣIN，
式中：INmax为容量最大的一台电动机的额定电流，
ΣIN为其余电动机额定电流的总和。
第七节 低压断路器
定义：又称自动空气开关，是一种不仅可以接通和分断正常负载电流、电动机工作电流和过载电流，而且可以接通和分断短路电流的开关电器。发生严重的过载或短路及欠电压等故障时能自动切断电路，具有过电流、过载、短路、断相、欠电压和漏电保护功能 。
按用途分类：保护电动机用、保护配电线路用、保护照明线路用
按结构分类：框架式（万能式）、塑壳式（装置式）
按极数分类：单极、双极、三极、四极
低压断路器的结构和工作原理
结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。
低压断路器机构原理图
1．主触头2．自由脱扣机构 3．过电流脱扣器 4．分励脱扣器5．热脱扣器6．失压脱扣器 7．按钮
工作原理：
手动合闸后，主触头闭合，自由脱扣机构将主触头锁在合闸位置上。短路脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件串联在主电路中，欠电压脱扣器的线圈并联在电路中。当电路发生短路和严重过载时，过电流脱扣器线圈中电流急剧增加，衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触头在弹簧作用下分开，从而切断主电路。当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片向上弯曲，推动自由脱扣机构动作。当电路发生欠压故障时，电压线圈6中的磁通下降，电磁吸力下降或消失，衔铁在弹簧作用下向上移动，推动自由脱扣机构动作。分励脱扣器用作远距离分断电路。
低压断路器机构原理图
1．主触头2．自由脱扣机构 3．过电流脱扣器 4．分励脱扣器5．热脱扣器6．失压脱扣器 7．按钮
万能式断路器
适用于大容量配电装置。
常用主要系列型号有DW10一般型，DW17、DW15、DW15HH多功能、高性能型，DW45智能型，另外还有ME、AE高性能型和M智能型等系列。
塑料外壳式断路器
DZ15
DZ20
NA1系列
外壳用绝缘材料制作，安全性良好，用于电气控制设备 及建筑物内电源线路保护、电动机过载和短路保护。
电磁式电流动作型漏电保护断路器
1一试验按钮 2一零序电流互感器
3一电流脱扣器
2
1.漏电保护断路器是为了防止低压网络中发生人体触电、漏电火灾、爆炸事故而研制的一种开关电器 .
2.电磁式电流动作型漏电保护断路器原理如右图所示。其结构是在一般的塑料壳外式断路器中增加一个能检测漏电流的感受元件(零序电流互感器2)和漏电脱扣器3。主电路的三相导线一起穿过零序电流互感器的环形铁心，零序电流互感器的输出端和漏电脱扣线圈相接。当电路正常工作时，各相电流的相量和为零，零序电流互感器二次绕组无输出信号，漏电保护断路器不动作。当电路发生漏电和触电事故 ，零序电流互感器二次线圈感应出剩余电流。电流脱扣器受此激励，使断路器脱扣而断开电路。
漏电保护断路器
低压断路器的选用原则
额定电压和额定电流应大于或等于线线路、设备的正常工作电压和工作电流 。
断路器通断能力大于或等于电路可能出现的最大短路电流。
热脱扣器的整定电流与所控制的电动机的额定电流或负载额定电流一致。
欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压
分励脱扣器额定电压等于控制电源电压
DZ 20 〇 － 〇 〇 / 〇 〇 〇
塑料外壳 设计序号 额定极限短路 壳架等级 操作机构代号 极数 脱扣器型 用途代号
断路器 分断能力代号 额定电流 (无字－手柄操作) 式及附件代号 (无-配电)
(C－经济型) (P－电动机操作) (2-电动机)
(Y－一般型) (Z－转动手柄操作)
(J－较高型)
(G－最高型)
低压断路器型号说明举例
几款常用断路器
第八节 电动机
三相异步电动机的构造
鼠笼式转子
绕线式异步电动机的构造
三相异步电机 Y 系列
三相异步电机 YD / YS系列
三相异步电机(变频调速用)
单相交流电机 YCL/JY /MC系列
单相交流电机 YY/YC 系列
稀土永磁无刷直流电机BS系列
步进电机及驱动器
本章小结
开关电器、主令电器、接触器、继电器、熔断器、低压断路器等低压电器的作用、结构、工作原理；
低压电器图形和文字符号；
每种低压电器的技术参数；
低压电器的使用和选择方法。
习 题
P56：
1-1、1-2、1-6 、1-7、1-8、1-9 、1-10、1-11

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