《電氣控制技術(shù)基礎(chǔ) 》課件-1、低壓電器的基本知識(shí)

電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)

電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)2.1低壓電器的基本知識(shí)常用低壓電器主要介紹低壓電器的基本知識(shí)和分類，低壓控制電器和低壓保護(hù)電器的概念、結(jié)構(gòu)與動(dòng)作原理等內(nèi)容，為以后正確使用與維護(hù)打下基礎(chǔ)。2.1.1低壓電器的定義及分類凡是對(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)作用的電工器械稱為電器。

電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)用于交流50HZ或60HZ額定電壓1200V以下，直流額定電壓1500V以下的電路內(nèi)起接通、斷開、保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)作用的電器稱為低壓電器。常用的低壓電器有刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、自動(dòng)開關(guān)、熔斷器、接觸器、繼電器和主令電器等。低壓電器的種類較多，分類方法有多種，就其在電氣線路中所處的地位、作用以及所控制的對(duì)象可分為低壓配電電器、低壓控制電器兩大類。

電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)（1）低壓配電電器

主要用于低壓配電系統(tǒng)中。對(duì)于這類電器的要求是系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，動(dòng)作準(zhǔn)確、工作可靠，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，通過允許的短路電流時(shí)，其電動(dòng)力和熱效應(yīng)不會(huì)損壞電器。如：刀開關(guān)、斷路器和熔斷器等。（2）低壓控制電器

主要用于電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中。對(duì)于這類電器的要求是有相應(yīng)的轉(zhuǎn)換能力，操作頻率高，電壽命和機(jī)械壽命長(zhǎng)，工作可靠。如：接觸器、繼電器、主令電器等。

電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)2.1.2電磁式電器電磁式電器在低壓電器中占有十分重要的地位，在電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。如接觸器、自動(dòng)空氣開關(guān)（斷路器）、電磁式繼電器等。但它們的工作原理基本上相同。就其結(jié)構(gòu)而言主要由電磁機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)所組成，電磁機(jī)構(gòu)按其電源種類可分為交流和直流兩種，執(zhí)行機(jī)構(gòu)則可分為觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置兩部分。

電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)1—鐵心2—銜鐵3—吸引線圈圖2-1電磁機(jī)構(gòu)幾種結(jié)構(gòu)形式電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)（1）電磁機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)由線圈、鐵心（靜鐵心）和銜鐵（動(dòng)鐵心）等部分組成。從常用鐵心的銜鐵運(yùn)動(dòng)形式上看，其結(jié)構(gòu)形式大致可分為拍合式和直動(dòng)式兩大類，如圖2-1所示。圖2-1a為銜鐵沿棱角轉(zhuǎn)動(dòng)的拍合式鐵心，其鐵心材料由電工硅鋼片制成，它廣泛用于直流電器中；圖2-1b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，其鐵心材料由電工硅鋼片疊成，多用于觸頭容量較大的交流電器中；圖2-1c為銜鐵直線運(yùn)動(dòng)的雙E形直動(dòng)式鐵心，它也是由硅鋼片疊壓而成，也分為交、直流兩大類。

電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)（2）作用原理其作用原理：當(dāng)線圈中有工作電流通過時(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。在交流電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)中，為避免因磁通過零點(diǎn)造成銜鐵的抖動(dòng)，需要在交流電器鐵心的端部開槽，嵌入一銅短路環(huán)，使環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通與環(huán)外磁通不同時(shí)過零，使電磁吸力F總是大于彈簧的反作用力，因而可以消除交流鐵心的抖動(dòng)。

電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)2.1.3電器的觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置2.1.3.1電器的觸頭系統(tǒng)在工作過程中可以分開與閉合的電接觸稱為可分合接觸，又稱為觸頭，觸頭是成對(duì)的，一為動(dòng)觸頭，一為靜觸頭。觸頭有時(shí)又包含主觸頭、副觸頭和弧觸頭。觸頭的作用是接通或分?jǐn)嚯娐?，因此要求觸頭要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的氧化膜的電阻率與純銀相似，可以避免表面氧化膜電阻率增加而造成接觸不良。

電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)觸頭的結(jié)構(gòu)有橋式和指式兩類。圖2-2a所示是兩個(gè)點(diǎn)接觸的橋式觸頭，圖2-2b是兩個(gè)面接觸的橋式觸頭。兩個(gè)觸頭串于同一電路中，電路的接通與斷開由兩個(gè)觸點(diǎn)共同完成，點(diǎn)接觸形式適用于電流不強(qiáng)且觸頭壓力小的場(chǎng)合；面接觸形式適用于電流較強(qiáng)的場(chǎng)合。圖2-2c所示是為指形觸頭，其接觸區(qū)為一直線，觸頭接通或分?jǐn)鄷r(shí)產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦，以利于去掉氧化膜，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。

電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)圖2-2觸頭的結(jié)構(gòu)的型式電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)2.1.3.2滅弧系統(tǒng)觸頭在分?jǐn)嚯娏鞯乃查g，在觸頭間的氣隙中就會(huì)產(chǎn)生電弧，電弧的溫度很高，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?。?，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。電弧有直流電弧和交流電弧兩類，交流電流有自然過零點(diǎn)，故其電弧較容易熄滅。低壓控制電器常用的滅弧方法有以下幾種：

電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)（1）速拉滅弧法

通過機(jī)械裝置將電弧迅速拉長(zhǎng)，從而加快電弧的熄滅。這種滅弧方法是開關(guān)電器中普遍采用的最基本的一種滅弧方法。（2）冷卻滅弧法

降低電弧的溫度，可使電弧中的熱游離減弱，正負(fù)離子的復(fù)合增加，有助于電弧迅速熄滅。（3）磁吹滅弧法

利用永久磁鐵或電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力來拉長(zhǎng)電弧；或者利用氣流使電弧拉長(zhǎng)和冷卻被熄滅。

電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)（4）窄縫滅弧法

這種滅弧方法是利用滅弧罩的窄縫來實(shí)現(xiàn)的。滅弧罩內(nèi)有一條縱縫，縫的下部寬些上部窄些。當(dāng)觸頭斷開時(shí)，電弧在電動(dòng)力的作用下進(jìn)入縫內(nèi)，窄縫可將電弧弧柱直徑壓縮，使電弧同縫壁緊密接觸，加強(qiáng)冷卻和去游離作用，使電弧熄滅加快。（5）金屬柵片滅弧法

利用柵片對(duì)電弧的吸引作用及磁吹線圈的作用將電弧引入柵片中，柵片將電弧分割成許多串聯(lián)的短弧。這樣每?jī)善瑴缁牌梢钥醋饕粚?duì)電極，使整個(gè)滅弧柵的絕緣強(qiáng)度大大加強(qiáng)。而每個(gè)柵片間的電壓不足以達(dá)到電弧燃燒電壓，同時(shí)吸收電弧熱量，使電弧迅速冷卻，所以電弧進(jìn)入滅弧柵片后就很快地熄滅。如圖2-3所示。

電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)2-3柵片滅弧示意圖電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)2.1.4低壓電器的主要技術(shù)參數(shù)電器要可靠地接通和分?jǐn)啾豢刂齐娐罚煌谋豢刂齐娐饭ぷ髟诓煌碾妷夯螂娏鞯燃?jí)、不同的通斷頻繁程度及不同性質(zhì)負(fù)載的情況下，對(duì)電器提出了各種技術(shù)要求。如觸點(diǎn)在分?jǐn)酄顟B(tài)時(shí)要有一定的耐壓能力以防止漏電或介質(zhì)擊穿，因而電器有額定工作電壓這一基本參數(shù)；觸頭閉合時(shí)，總有一定的接觸電阻，負(fù)載電流在接觸電阻產(chǎn)生的壓降和熱量不應(yīng)過大，因此對(duì)電器觸點(diǎn)規(guī)定了額定電流值，被控負(fù)載的工作情況對(duì)電器的要求有著重要的影響，如籠型異步電動(dòng)機(jī)反接觸制動(dòng)及反向時(shí)的電流峰值約大兩倍，所以電動(dòng)機(jī)頻繁反向時(shí)，控制電器的工作條件較差。電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)于是，有些控制電器被制成能使用在較惡劣的條件下，而有些不能，這就使電器有不同的使用類別。配電電器擔(dān)負(fù)著接通和分?jǐn)嚯娐冯娏鞯娜蝿?wù)，相應(yīng)地規(guī)定了極限通、斷能力；電器在分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)，出現(xiàn)的電弧要燒損觸點(diǎn)甚至熔焊，因此電器都有一定的使用壽命。

2.1.4.1使用類別按國(guó)標(biāo)GB2455—85，將控制電器主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)使用列于表2-1中。電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)觸點(diǎn)電流種類使用類別典型用途舉例主觸點(diǎn)交流AC—1AC—2AC—3AC—4無感或微感負(fù)載、電阻爐繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、分?jǐn)嗷\型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)中分?jǐn)嗷\型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、反接制動(dòng)、反向、點(diǎn)動(dòng)直流DC—1DC—3DC—5無感或微感負(fù)載、電阻爐并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)與反接制動(dòng)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)與反接制動(dòng)輔助觸點(diǎn)交流AC—11AC—14AC—15控制交流電磁鐵控制小容量（≦72VA）電磁鐵負(fù)載控制容量大于72VA的電磁鐵負(fù)載直流DC—11DC—13DC—14控制直流電磁鐵控制直流電磁鐵，即電感與電阻的混合負(fù)載控制電路中有經(jīng)濟(jì)電阻的直流電磁鐵負(fù)載表2-1控制電器觸點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)使用類別電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)2.1.4.2主參數(shù)—額定工作電壓和額定工作電流額定工作電壓

是指在規(guī)定的條件下，能保證電器正常工作的電壓值，通常是指觸點(diǎn)的額定電壓值。有電磁機(jī)構(gòu)的控制電器還規(guī)定了電磁線圈的額定工作電壓。額定工作電流

是指根據(jù)電器的具體使用條件確定的電流值，它和額定電壓、電網(wǎng)頻率、額定工作制、使用類別、觸點(diǎn)壽命及防護(hù)等級(jí)等因素有關(guān)，同一開關(guān)電器可以對(duì)應(yīng)不同使用條件以規(guī)定不同的工作電流值，具體內(nèi)容可參見表2-2。

電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)型號(hào)操作頻率次/h通電持續(xù)率(%)AC-3使用類別輔助觸點(diǎn)吸引線圈額定工作電流(IN/A)可控制三相異步電動(dòng)機(jī)的功率（P/KW）控制功率功率（P/W）額定控制電壓UN/VAC-3AC-4380(V)660(V)220(V)380(V)500(V)660(V)AC(VA)DC(W)起動(dòng)吸持CJX2-9120030040972.245.55.53003080824、36CJX2-12120030012935.55.57.580848、110CJX2-16600120161247.5991009127、220CJX2-256001202518.551111151009380、660表2-2CJX2系列小容量交流接觸器技術(shù)數(shù)據(jù)電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)2.1.4.3通斷能力通斷能力以表2-3中非正常負(fù)載時(shí)能接通和斷開的電流值來衡量。接通能力是指開關(guān)閉合時(shí)不會(huì)造成觸點(diǎn)熔焊的能力。斷開能力是指開關(guān)斷開時(shí)能可靠滅弧的能力。

2.1.4.4壽命包括機(jī)械壽命和電壽命。機(jī)械壽命是指電器在無電流情況下能操作的次數(shù)；電壽命是指在所規(guī)定的使用條件下不需要修理或更換零件的負(fù)載操作次數(shù)。

電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)類別正常負(fù)載非正常負(fù)載接通分?jǐn)嘟油ǚ謹(jǐn)郔/INU/UN

cosφI/INU/UNcosφI/INU/UNcosφI/INU/UNc