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1、第第1章章 电气控制系统常用器件电气控制系统常用器件1主要内容主要内容1.电器的基本知识电器的基本知识2.接触器接触器3.继电器继电器4.开关电器开关电器5.熔断器熔断器6.主令电器主令电器7.信号电器信号电器21.电器的定义和分类电器的定义和分类n定义定义l电器电器就是根据外界施加的信号和要求，能手动或自就是根据外界施加的信号和要求，能手动或自动地断开或接通电路，断续或连续地改变电路参数，动地断开或接通电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电或非电对象的切换、控制、检测、保护、以实现对电或非电对象的切换、控制、检测、保护、变换和调节的电工器械。变换和调节的电工器械。l低压电器低压电器通常指
2、工作在交流电压通常指工作在交流电压1200v、直流电压、直流电压1500v以下的电器，采用电磁原理完成上述功能的以下的电器，采用电磁原理完成上述功能的低压电器称为电磁式低压电器。低压电器称为电磁式低压电器。1.1 1.1 电器的基础知识电器的基础知识31.1 1.1 电器的基础知识电器的基础知识41.1 1.1 电器的基础知识电器的基础知识5电磁式低压电器的基本结构和工作原理n电磁式低压电器最常用的低压电器最常用的低压电器 结构上，由三个主要部分组成：结构上，由三个主要部分组成：触头、灭弧装置和电磁机构触头、灭弧装置和电磁机构。1.1 1.1 电器的基础知识电器的基础知识6电磁式低压电器的基本
3、结构和工作原理n触头l形式1.1 1.1 电器的基础知识电器的基础知识7电磁式低压电器的基本结构和工作原理n触头l电弧的产生和灭弧电弧的产生和危害电弧的产生和危害灭弧：灭弧：把电弧拉长，把电弧变短。把电弧拉长，把电弧变短。1.1 1.1 电器的基础知识电器的基础知识8电磁式低压电器的基本结构和工作原理n电磁机构电磁机构 l作用：电磁机构是电磁式低压电器的感测部件，它的作用是将电磁能量转换成机作用：电磁机构是电磁式低压电器的感测部件，它的作用是将电磁能量转换成机械能量，带动触头动作使之闭合或断开，从而实现电路的接通或分断。械能量，带动触头动作使之闭合或断开，从而实现电路的接通或分断。l结构：结构
4、：1.1 1.1 电器的基础知识电器的基础知识19电磁式低压电器的基本结构和工作原理n电磁机构 l输入/输出特性：继电器特性（回环特性）1.1 1.1 电器的基础知识电器的基础知识10电磁式低压电器的基本结构和工作原理n电磁机构工作原理的实质 1.1 1.1 电器的基础知识电器的基础知识11接触器的用途和分类接触器的用途和分类n定义定义l接触器是用来频繁地、远距离地接通或分断电动机主电路或其他负载电接触器是用来频繁地、远距离地接通或分断电动机主电路或其他负载电路的自动控制电器。路的自动控制电器。n用途用途l控制电动机的起动、反转、制动和调速等控制电动机的起动、反转、制动和调速等。l控制电动机主
5、电路和大电流电路的通断的开关电器。控制电动机主电路和大电流电路的通断的开关电器。n分类分类l交流接触器、直流接触器交流接触器、直流接触器1.2 1.2 接触器接触器12接触器的组成和工作原理接触器的组成和工作原理n组成组成l电磁机构、主触点和灭弧系统、辅助触点、反力装置、支架和底电磁机构、主触点和灭弧系统、辅助触点、反力装置、支架和底座。座。n工作原理工作原理l实质：使用电磁机构实质：使用电磁机构1.2 1.2 接触器接触器13接触器的组成和工作原理接触器的组成和工作原理n图形和文字符号图形和文字符号1.2 1.2 接触器接触器14接触器的技术参数接触器的技术参数n额定电压：主触点的额定电压n
6、额定电流：主触点的额定电流n线圈额定电压n接通和分断能力：负载类型1.2 1.2 接触器接触器15接触器的选择接触器的选择n根据负载类型选接触器n根据负载大小选额定电流n选择额定电压1.2 1.2 接触器接触器16继电器的定义和分类继电器的定义和分类n定义继电器是根据某种输入信号来接通或断开小电流控制电路，实现远距离继电器是根据某种输入信号来接通或断开小电流控制电路，实现远距离控制和保护的自动控电器。其输入量可以是电流、电压等电量，也可以控制和保护的自动控电器。其输入量可以是电流、电压等电量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电量，而输出则是触头的动作或者是电是温度、时间、速度、压力等非电量，
7、而输出则是触头的动作或者是电路参数的变化。路参数的变化。1.3 1.3 继电器继电器17继电器的定义和分类继电器的定义和分类n分类按输入信号的性质分为：按输入信号的性质分为：电压继电器、电流继电电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、压力器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、压力继电器等。继电器等。按工作原理分为：按工作原理分为：电磁式继电器、感应式继电器、电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器和电子式继电器等。电动式继电器、热继电器和电子式继电器等。按输出形式分为：按输出形式分为：有触点和无触点两类。有触点和无触点两类。按用途分为：按用途分为：控制用和保护用
8、继电器等。控制用和保护用继电器等。1.3 1.3 继电器继电器18电磁式继电器l电压继电器：过电压和欠电压继电器电压继电器：过电压和欠电压继电器l电流继电器：过电流和欠电流继电器电流继电器：过电流和欠电流继电器 l中间继电器：是一种电压继电器中间继电器：是一种电压继电器l表示符号表示符号1.3 1.3 继电器继电器191.电磁式继电器l中间继电器和接触器的区别：中间继电器和接触器的区别：相同点：相同点：输入信号都是电压，都是利用电磁机构的工作原理进行工作的。输入信号都是电压，都是利用电磁机构的工作原理进行工作的。不同点：不同点：中间继电器用于小电流的控制电路，在控制电路中起信号传递、放中间继电
9、器用于小电流的控制电路，在控制电路中起信号传递、放大、翻转和分路等作用，主要用来扩展触点数量，实现逻辑控制。大、翻转和分路等作用，主要用来扩展触点数量，实现逻辑控制。接触器用于频繁地、远距离地接通或分断电动机主电路或其他负载电路。接触器用于频繁地、远距离地接通或分断电动机主电路或其他负载电路。它是一种执行电器。它的触点分为主触点和辅助触点，大部分情况下它还它是一种执行电器。它的触点分为主触点和辅助触点，大部分情况下它还带有灭弧装置。带有灭弧装置。1.3 1.3 继电器继电器202.热继电器l热继电器的作用和分类热继电器的作用和分类l作用作用 当三相交流电动机出现长期带负荷欠电压运行、长期当三相
10、交流电动机出现长期带负荷欠电压运行、长期过载运行以及长期单相运行等不正常情况时，会导致过载运行以及长期单相运行等不正常情况时，会导致电动机绕组严重过热乃至烧坏。电动机绕组严重过热乃至烧坏。用于电动机的过载保护用于电动机的过载保护l分类分类 单单相相、两两相相和和三三相相式式共共三三种种类类型型，其其中中三三相相式式热热继继电电器常用于三相交流电动机做过载保护。器常用于三相交流电动机做过载保护。按功能来分，三相式热继电器又有不带断相保护和按功能来分，三相式热继电器又有不带断相保护和带带断相保护断相保护两种类型。两种类型。1.3 1.3 继电器继电器212.热继电器l表示符号表示符号l控制电路中最
11、常用的是热继电器的常闭触点控制电路中最常用的是热继电器的常闭触点1.3 1.3 继电器继电器223.时间继电器 最为常用的一种控制电器。最为常用的一种控制电器。l作用作用l分类：通电延时型、断电延时型。分类：通电延时型、断电延时型。按工作原理分类，有电磁式、电动机式、空气阻尼式、电子式等。按工作原理分类，有电磁式、电动机式、空气阻尼式、电子式等。最常用的是电子式时间继电器，其他产品已基本淘汰。最常用的是电子式时间继电器，其他产品已基本淘汰。l表示符号：1.3 1.3 继电器继电器235.温度继电器l作用：作用：主要应用于温度检测和保护。应用于精度要求不高的场合。主要应用于温度检测和保护。应用于
12、精度要求不高的场合。l组成和工作原理组成和工作原理1.3 1.3 继电器继电器246.液位继电器l作用：作用：用于液位检测。应用于精度要求不高的场合。用于液位检测。应用于精度要求不高的场合。高精度的液位传感器有差压式等产品。高精度的液位传感器有差压式等产品。1.3 1.3 继电器继电器257.压力继电器压力继电器l作用：作用：通过检测各种气体和液体压力的变化，压力继电器可以发出信号，通过检测各种气体和液体压力的变化，压力继电器可以发出信号，实现对压力的检测和控制。实现对压力的检测和控制。l分类分类l工作原理工作原理1.3 1.3 继电器继电器261.作用和分类作用和分类n作用作用l开关电器广泛
13、用于配电系统和电力拖动控制系统，用作电源的隔离、电开关电器广泛用于配电系统和电力拖动控制系统，用作电源的隔离、电气设备的保护和控制。气设备的保护和控制。n分类分类l手动开关和自动开关手动开关和自动开关1.4 1.4 开关电器开关电器271.刀开关刀开关n作用作用l刀开关俗称闸刀开关，是一种结构最简单、应用最广刀开关俗称闸刀开关，是一种结构最简单、应用最广泛的一种手动电器。主要用于接通和切断长期工作设泛的一种手动电器。主要用于接通和切断长期工作设备的电源及不经常起动及制动、容量小于备的电源及不经常起动及制动、容量小于7.5KW的异的异步电动机。步电动机。n分类分类l按刀数可分为单极、双极和三极按
14、刀数可分为单极、双极和三极 n安装：安装：刀口在上面，以防断电时由于重力而闭合。刀口在上面，以防断电时由于重力而闭合。l刀开关现在已较少使用刀开关现在已较少使用1.4 1.4 开关电器开关电器281.低压断路器低压断路器俗称空气开关，是一种自动开关。俗称空气开关，是一种自动开关。n作用作用l用于分配电能、不频繁地启动异步电动机以及对电源线路及电动用于分配电能、不频繁地启动异步电动机以及对电源线路及电动机等的保护。当发生严重的过载、短路或欠电压等故障时能自动机等的保护。当发生严重的过载、短路或欠电压等故障时能自动切断电路。是低压配电线路应用非常广泛的一种保护电器。切断电路。是低压配电线路应用非常
15、广泛的一种保护电器。n结构和工作原理结构和工作原理l组成：触头、灭弧系统和各种脱扣器组成：触头、灭弧系统和各种脱扣器 1.4 1.4 开关电器开关电器291.低压断路器低压断路器n结构和工作原理结构和工作原理过电流脱扣器过电流脱扣器失压脱扣器失压脱扣器热脱扣器热脱扣器远程控制脱扣器远程控制脱扣器1.4 1.4 开关电器开关电器30 低压断路器低压断路器n表示符号表示符号n主要参数：额定电压、额定电流、通断能力主要参数：额定电压、额定电流、通断能力1.4 1.4 开关电器开关电器31 低压断路器低压断路器n选择选择l主要是选择主要是选择额定电流额定电流、额定电压、额定电压l对单台设备：对单台设备
16、：IZKIq 式中，式中，k为安全系数，可取为安全系数，可取1.51.7；Iq 电动机的起动电流。电动机的起动电流。l对多台电动机：对多台电动机：IZKIqmax+电路中其它的工作电流电路中其它的工作电流 式中，式中，k也可取也可取1.51.7；Iqmax 为最大一台电动机的起动电流。为最大一台电动机的起动电流。1.4 1.4 开关电器开关电器32 熔断器的作用、结构和分类熔断器的作用、结构和分类n作用作用l熔断器基于电流热效应原理和发热元件热熔断原理设计，具有一熔断器基于电流热效应原理和发热元件热熔断原理设计，具有一定的瞬动特性，用于电路的短路保护和严重过载保护。定的瞬动特性，用于电路的短路
17、保护和严重过载保护。n结构：结构：熔断器在结构上主要由熔断管（或盖、座）、熔体及导电部件等熔断器在结构上主要由熔断管（或盖、座）、熔体及导电部件等 部分组成。其中熔体是主要部分，它既是感测元件又是执行元件。部分组成。其中熔体是主要部分，它既是感测元件又是执行元件。n工作原理工作原理l熔断器串接于被保护电路，当电路发生短路或过载故障时，通过熔断器串接于被保护电路，当电路发生短路或过载故障时，通过熔体的电流使其发热，当达到熔化温度时熔体自行熔断，从而分熔体的电流使其发热，当达到熔化温度时熔体自行熔断，从而分断故障电路，保护设备和人身安全。断故障电路，保护设备和人身安全。1.5 1.5 熔断器熔断器
18、33 熔断器的保护特性熔断器的保护特性n熔断器的保护特性亦称熔断器的保护特性亦称安秒特性安秒特性，是指熔体的熔化电流，是指熔体的熔化电流与熔化时间之间的关系。与熔化时间之间的关系。1.5 1.5 熔断器熔断器34表示符号表示符号 熔断器的技术参数熔断器的技术参数n额定电压额定电压n额定电流额定电流1.5 1.5 熔断器熔断器35熔断器的选择熔断器的选择n类型选择类型选择n溶体额定电流的选择溶体额定电流的选择l对阻性负载：对阻性负载：IreIe l对单台电动机：对单台电动机：Ire(1.52.5)Ie l对单台频繁启动的电动机：对单台频繁启动的电动机：Ire(33.5)Ie l对多台电动机：对多
19、台电动机：Ire(1.52.5)Iemax+Ie 1.5 1.5 熔断器熔断器36熔断器和热继电器的区别熔断器和热继电器的区别n相同点：相同点：都属于电流保护电器，都具有反时限特性。都属于电流保护电器，都具有反时限特性。n不同点：不同点：l熔断器主要用于短路保护，热继电器用于过载保护；熔断器主要用于短路保护，热继电器用于过载保护；l熔断器利用的是热熔断原理，要求溶体有较高的熔断系数；热继熔断器利用的是热熔断原理，要求溶体有较高的熔断系数；热继电器利用的是热膨胀原理，要求双金属片有较高的膨胀系数；电器利用的是热膨胀原理，要求双金属片有较高的膨胀系数；l热继电器保护有较大的延迟性，而短路保护要求熔
20、断器的动作必热继电器保护有较大的延迟性，而短路保护要求熔断器的动作必须具有瞬时性。须具有瞬时性。1.5 1.5 熔断器熔断器37主令电器的定义和作用主令电器的定义和作用n定义：定义：主令电器是自动控制系统中用于发送和转换控制命令的电器。主令电器是自动控制系统中用于发送和转换控制命令的电器。n作用：作用：主令电器用于控制电路，不能直接分合主电路。主令电器用于控制电路，不能直接分合主电路。1.6 1.6 主令电器主令电器38控制按钮控制按钮n作用：在控制电路中用于手动发出控制信号以控制接触作用：在控制电路中用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器等。器、继电器等。1.6 1.6 主令电器主令电器3
21、92.控制按钮控制按钮n表示符号表示符号 1.6 1.6 主令电器主令电器403.转换开关转换开关n作用作用转换开关是一种多档式、控制多回路的主令电器。广泛应用于各种配电装置的电源隔离、转换开关是一种多档式、控制多回路的主令电器。广泛应用于各种配电装置的电源隔离、电路转换、电动机远距离控制等，也常作为电压表、电流表的换相开关，还可用于控制小容量的电电路转换、电动机远距离控制等，也常作为电压表、电流表的换相开关，还可用于控制小容量的电动机。动机。n表示符号表示符号n转换开关在实际工作中的妙用转换开关在实际工作中的妙用1.6 1.6 主令电器主令电器414.行程开关行程开关n作用作用用于控制生产机
22、械的运动方向、速度、行程大小或位置的一用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一种自动控制器件。种自动控制器件。n表示符号表示符号n由于机械触点易磨损，反应速度慢，所以在重要场合已不再使用有触点的行由于机械触点易磨损，反应速度慢，所以在重要场合已不再使用有触点的行程开关了。程开关了。1.6 1.6 主令电器主令电器42接近开关接近开关n特点特点非接触、无触点。非接触、无触点。n作用作用不仅用于行程控制和限位保护，还用于高速计数、不仅用于行程控制和限位保护，还用于高速计数、测速、液面控制、检测金属体的存在、零件尺寸以及无测速、液面控制、检测金属体的存在、零件尺寸以及无触点按钮等。既使用
23、于一般行程控制，其定位精度、操触点按钮等。既使用于一般行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命和对恶劣环境的适应能力也优于一般作频率、使用寿命和对恶劣环境的适应能力也优于一般机械式行程开关。机械式行程开关。n产品类型测量金属物体和非金属物体的产品。产品类型测量金属物体和非金属物体的产品。n缺点测量距离短，抗电磁干扰能力差。缺点测量距离短，抗电磁干扰能力差。1.6 1.6 主令电器主令电器43光电开关光电开关n特点特点非接触、无触点，测量距离长，能方便地检测非金属材料。非接触、无触点，测量距离长，能方便地检测非金属材料。它具有体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离它具有体积小、功能
24、多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以及抗电磁干扰能力强等优点。远以及抗电磁干扰能力强等优点。n作用作用可非接触、无损伤地检测和控制各种固体、液体、透明体、可非接触、无损伤地检测和控制各种固体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。目前，光电开关已被用黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。目前，光电开关已被用作物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪作物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出以及安全防护等切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出以及安全防护等诸多领域。诸多领域。n产品类型产品类型对射式、对射式、反射式反射式等。等。n缺点缺点对周围的杂散光的干扰有一定要求。对周围的杂散光的干扰有一定要求。n工作原理工作原理利用光源、光敏器件等发射和接收。利用光源、光敏器件等发射和接收。1.6 1.6 主令电器主令电器44指示灯指示灯n作用作用指示灯在各类电器设备及电气线路中做电源指示指示灯在各类电器设备及电气线路中做电源指示及指挥信号、预告信号、运行信号、事故信号及其它信及指挥信号、预告信号、运行信号、事故信号及其它信号的指示。号的指示。1.7 1.7信号电器信号电器45蜂鸣器和电铃蜂鸣器和电铃n作用：提醒和警示。作用：提醒和警示。表示符号表示符号1.71.7信号电器信号电器46