第1章电气控制系统常用器件1课件.ppt

1、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2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8.常用执行器件常用执行器件9.常用检测仪表常用检测仪表31.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

2、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电器与电气电器与电气的区别的区别4电器与电气的区别电器与电气的区别n电器电器，泛指所有用电的器具，现在这一名词已经广泛的扩展到民用角度，从普通民众的角度来讲，主要是指家庭常用的一些为生活提供便利的用电设备，如电视机，空调，冰箱，洗衣机，各种小家电等等。n电气电气是不可触摸的电气概念，电气包含

3、电器。简单理解电气泛指“电”。就是以电能、电气设备和电气技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学，涵盖电能的转换、利用和研究三方面，51.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1

4、500v以下的电器，采用以下的电器，采用电磁原理电磁原理完成上述功能的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61.1 1.1 电器的基础知识电器的基础知识开关电器开关电器 电铃结构原理图电铃结构原理图71.电磁式低压电器的基本结构和工作原理n电磁式低压电器大都由三个主要部分组成：由三个主要部分组成：触头、灭弧触头、灭弧装置和电磁机构。装置和电磁机构。n触头l形式n灭弧装置l电弧的产生和灭弧l电弧产生电弧产生在触点由闭合状态过渡到断开状态的过程中，气体中大量的带电质点做定向运动，形成的炽热电子流，即电弧。电弧特点：外部有

5、白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流l电弧的危害电弧的危害：妨碍了电路及时可靠分段，又会使触头受到损伤。l灭弧：灭弧：把电弧拉长，把电弧变短多断点灭弧：桥式触点电动力灭弧 灭弧栅灭弧 磁吹灭弧装置1.1 1.1 电器的基础知识电器的基础知识81.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常见的磁路结构：常见的磁路

6、结构：l根据激磁电流种类不同，分直流电磁机构和交流电磁机构根据激磁电流种类不同，分直流电磁机构和交流电磁机构1.1 1.1 电器的基础知识电器的基础知识11 衔铁 2 铁芯 3 吸引线圈91.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 工作原理工作原理1.1 1.1 电器的基础知识电器的基础知识101.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

7、调速等。l控制电动机主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 接触器接触器交流接触器111.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1.2 1.2 接触器接触器1主触点（3对或4对常开）2辅助常闭触点3辅助常开触点4吸引线圈5动铁心6静铁心交流接触器结构示意图交流接触器结构示意图n工作原理工作原理 当当电磁线圈通电电磁线圈通电后，线圈电流后，线圈电流产生产生磁场磁场，使，使静铁心产生电磁吸力静铁心产生电磁吸力吸引衔铁吸引衔铁，并，并带动触点动作带动触点动作，使，使常常闭

8、触点断开闭触点断开，常开触点闭合常开触点闭合，两者，两者是联动的。当是联动的。当线圈断电线圈断电时，时，电磁力电磁力消失消失，衔铁衔铁在释放弹簧的作用下在释放弹簧的作用下释释放放，使，使触点复原触点复原，即，即常开触点断开常开触点断开，常闭触点闭合常闭触点闭合。123.接触器的图形和文字符号接触器的图形和文字符号1.2 1.2 接触器接触器4.接触器的技术参数接触器的技术参数额定电压：主触点的额定电压额定电流：主触点的额定电流 10800A线圈额定电压：额定频率：额定操作频率以（次/小时）表示，即允许每小时接通的 最多次数：交流600次/小时，直流1200次/小时13定义定义 继电器是根据某种

9、输入信号来接通或断开小电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。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，也可以是温度、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时间、速度、压力等非电量，而输出则是触头的动作或者是电路参数的变化。作或者是电路参数的变化。分类分类电磁式继电器电磁式继电器1.3 1.3 继电器继电器14电磁式继电器典型结构电磁式继电器典型结构1底座底座2反力弹簧反力弹簧3、4调节螺钉调节螺钉5非磁性垫片非磁性垫片6衔铁衔铁7铁心铁心8极靴极靴9电磁线圈

10、电磁线圈10触头系统触头系统 当通过电流线圈当通过电流线圈 9 的电流超过某一定的电流超过某一定值，电磁吸力大于反值，电磁吸力大于反作用弹簧力，衔铁作用弹簧力，衔铁 7 吸合并带动绝缘支架吸合并带动绝缘支架动作，使动断触点动作，使动断触点 10 断开，动合触点断开，动合触点 闭合。闭合。通过调节螺钉通过调节螺钉 4来调来调节反作用力的大小，节反作用力的大小，即调节继电器的动作即调节继电器的动作参数值。参数值。15电磁式继电器的结构和原理与接触器基本相同；电磁式继电器的结构和原理与接触器基本相同；两者的主要区别两者的主要区别 继电器：继电器：用于控制电路、电流小，没有灭弧装置，用于控制电路、电流

11、小，没有灭弧装置，可以在电量或非电量的作用下动作。可以在电量或非电量的作用下动作。接触器：接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装置，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。一般只能在电压作用下动作。常用的电磁式继电器常用的电磁式继电器电流继电器：电流继电器：过电流继电器、欠电流继电器过电流继电器、欠电流继电器电压继电器：电压继电器：过电压继电器、欠过电压继电器、欠(零零)电压继电器电压继电器中间继电器中间继电器16电压继电器电压继电器电压继电器线圈并联在被测电路中，线圈阻抗大。电压继电器线圈并联在被测电路中，线圈阻抗大。过电压继电器过电压继电器：线圈电压高于整定值时动作的继电器

12、：线圈电压高于整定值时动作的继电器当电路正常工作时，衔铁是释放的；当电路正常工作时，衔铁是释放的；当电路发生过电压故障时，衔铁立即吸合，并利用其常闭触当电路发生过电压故障时，衔铁立即吸合，并利用其常闭触点断开需要保护电器的电源点断开需要保护电器的电源。欠欠(零零)电压继电器电压继电器：线圈电压低于整定值时动作的继电器：线圈电压低于整定值时动作的继电器当电路正常工作时，衔铁是吸合的；当电路正常工作时，衔铁是吸合的；当电路发生电压过低现象时，衔铁立即释放，当电路发生电压过低现象时，衔铁立即释放，并利用其常开触点断开电路实现保护。并利用其常开触点断开电路实现保护。17电流继电器线圈串联在被测电路中，

13、线圈阻抗小。电流继电器线圈串联在被测电路中，线圈阻抗小。过电流继电器过电流继电器：线圈电流高于整定值时动作的继电器：线圈电流高于整定值时动作的继电器当正常工作时，衔铁是释放的；当正常工作时，衔铁是释放的；当电路发生过载或短路故障时，当电路发生过载或短路故障时，衔铁立即吸合，实现保护。衔铁立即吸合，实现保护。欠电流继电器欠电流继电器：线圈电流低于整定值时动作的继电器：线圈电流低于整定值时动作的继电器当正常工作时，衔铁是吸合的；当正常工作时，衔铁是吸合的；当电路发生电流过低现象时，当电路发生电流过低现象时，衔铁立即释放，实现保护。衔铁立即释放，实现保护。2、电流继电器、电流继电器18中间继电器在结

14、构上是电压继电器，中间继电器在结构上是电压继电器，但触点数多，触点容量比电压继电器大。但触点数多，触点容量比电压继电器大。中间继电器与交流接触器的主要区别是中间继电器与交流接触器的主要区别是 触点数目多，且触点容量小，只允许通过小电流。触点数目多，且触点容量小，只允许通过小电流。中间继电器通常用来传递信号和同时控制多个电路，中间继电器通常用来传递信号和同时控制多个电路，也可用来直接控制小容量电动机或其他电气执行元件。也可用来直接控制小容量电动机或其他电气执行元件。在选用中间继电器时，主要考虑电压等级和触点数目。在选用中间继电器时，主要考虑电压等级和触点数目。电磁式继电器电磁式继电器3、中间继电

15、器、中间继电器1920l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、当三相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，会长期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。导致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 一般和接触器配合使用，连接方便。一般和接触器配合使用，连接方便。一般来说用于非重要和非电流敏感负载的大电流回路一般来说用于非重要和非电流敏感负载的大电流回路 l 分类分类单相、两相和单相、两相和三相式三相式共三种类型，其中三相式热继电器共三

16、种类型，其中三相式热继电器常用于三相交流电动机做过载保护。常用于三相交流电动机做过载保护。21l热继电器的结构与工作原理热继电器的结构与工作原理2 双金属片双金属片3 热元件热元件4 导板导板5 补偿双金属片补偿双金属片9，6 触点触点14 推杆推杆 22 最为常用的一种低压控制电器。最为常用的一种低压控制电器。l定义定义 从得打输入信号（线圈的通电或断电）开始，经过一定的延时从得打输入信号（线圈的通电或断电）开始，经过一定的延时后才输出信号（触点的闭合或断开）后才输出信号（触点的闭合或断开）l分类：分类：通电延时通电延时：接受输入信号后延迟一定的时间，输出信号才发生变：接受输入信号后延迟一定

17、的时间，输出信号才发生变化；当输入信号消失后，输出瞬时复原。化；当输入信号消失后，输出瞬时复原。断电延时断电延时：接受输入信号时，瞬时产生相应的输出信号；当输：接受输入信号时，瞬时产生相应的输出信号；当输入信号消失后，延迟一定的时间，输出才复原。入信号消失后，延迟一定的时间，输出才复原。l表示符号：表示符号：通电延时线圈 断电延时线圈 瞬动触点 通电延时闭合 通电延时断开 断电延时闭合 断电延时断开 2324n作用作用l 用来接通或断开电路，广泛用于配电系统和电力拖动用来接通或断开电路，广泛用于配电系统和电力拖动控制系统。控制系统。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.

18、4 开关电器开关电器25n作用作用l刀开关俗称闸刀开关，是一种结构最简单、应用最广泛的一种手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备的电源及不经常起动动电器。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、容量小于及制动、容量小于7.5KW的异步电动机。的异步电动机。n分类分类l按刀数可分为单极、双极和三极按刀数可分为单极、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262728 俗称空气开关，是一种自动开关。俗称空气开关，是一种自动

19、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。当发生机等的保护。当发生严重的过载、短路或欠电压等故障严重的过载、短路或欠电压等故障时能自动时能自动切断电路。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 29n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工作原理是：靠操作机构手动

20、或工作原理是：靠操作机构手动或电动合闸的，触头闭合后，自由电动合闸的，触头闭合后，自由脱扣器机构将触头锁在合闸的位脱扣器机构将触头锁在合闸的位置上。当电路发生故障时，通过置上。当电路发生故障时，通过各自的脱扣器使自由脱扣机构动各自的脱扣器使自由脱扣机构动作，自动跳闸实现保护作用。作，自动跳闸实现保护作用。30n表示符号表示符号n主要参数主要参数：额定电压、额定电流、通断能力：额定电压、额定电流、通断能力31n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

21、电路的短路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。它和热继电器的保护特性一断故障电路，保护设备和人身安全

22、。它和热继电器的保护特性一样，也具有反时限特性。样，也具有反时限特性。n分类分类 插入式插入式 螺旋式螺旋式 封闭管式封闭管式 自复式自复式 快速熔断器快速熔断器1.5 1.5 熔断器熔断器32螺旋式熔断器螺旋式熔断器 圆筒形帽熔断器圆筒形帽熔断器 螺栓连接熔断器螺栓连接熔断器 33n表示符号表示符号n熔断器的技术参数熔断器的技术参数额定电压额定电压额定电流额定电流极限分断能力极限分断能力 34n熔断器和热继电器的区别熔断器和热继电器的区别相同点相同点：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。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；

23、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；有较高的膨胀系数；l 热继电器保护有较大的延迟性，而短路保护要求熔断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。器的动作必须具有瞬时性。35n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：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。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

24、电器用于控制电路，不能直接分合主电路。n分类分类：按作用可分为：按钮、行程开关、接近开关等按作用可分为：按钮、行程开关、接近开关等。1.6 1.6 主令电器主令电器36n作用作用：在控制电路中用于在控制电路中用于手动发出控制信号以控制手动发出控制信号以控制接触器、继电器等，一般接触器、继电器等，一般会自动复位。会自动复位。n工作原理工作原理 是一种结构简单，应用广泛的是一种结构简单，应用广泛的主令电器。在低压控制电路中，主令电器。在低压控制电路中，用于手动发出控制信号，短时接用于手动发出控制信号，短时接通或断开小电流的控制电路。通或断开小电流的控制电路。37n表示符号表示符号 38n 作用作用

25、 用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位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。置的一种自动控制器件。n 表示符号表示符号39n 作用作用：信号电器主要用来对电气控制系统中的某些信号的信号电器主要用来对电气控制系统中的某些信号的状态、报警信息等进行指示。典型产品主要有指示灯、状态、报警信息等进行指示。典型产品主要有指示灯、电铃和蜂鸣器。电铃和蜂鸣器。指示灯作用指示灯作用指示灯在各类电器设备及电气线路中做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、事故信号及其它信号的指示。及其它信号

26、的指示。颜色有：颜色有：黄黄 绿绿 红红 白白 蓝蓝 电铃和蜂鸣器电铃和蜂鸣器都属于声响类指示器都属于声响类指示器。1.7 1.7 信号电器信号电器40n 表示符号：表示符号：1.7 1.7 信号电器信号电器411.什么是执行电器？什么是执行电器？n根据控制逻辑要求执行动作命令的器件根据控制逻辑要求执行动作命令的器件2.电磁执行器件电磁执行器件n 电磁铁电磁铁n 电磁阀：电磁阀：用来控制系统流体的方向、流量、速度和其用来控制系统流体的方向、流量、速度和其它参数。线圈通电后，靠电磁力的作用把阀芯吸起，从它参数。线圈通电后，靠电磁力的作用把阀芯吸起，从而使管道接通，反之管路被阻断。而使管道接通，反

27、之管路被阻断。n 电磁制动器：快速使旋转的运动停止电磁制动器：快速使旋转的运动停止n 表示符号表示符号1.8 1.8 常用执行器件常用执行器件421.常用驱动设备常用驱动设备n 伺服电动机：伺服电动机：把所收到的信号转换成电动机轴上的角把所收到的信号转换成电动机轴上的角位移或者角速度输出位移或者角速度输出n 步进电机：步进电机：将电脉冲转化为角速度的执行机构将电脉冲转化为角速度的执行机构1.8 1.8 常用执行器件常用执行器件431.变送器变送器n传感器的作用传感器的作用 测量各种物理量的信号测量各种物理量的信号n变送器的作用变送器的作用 将物理量信号变换成控制系统统一标准的电压电将物理量信号

28、变换成控制系统统一标准的电压电流信号流信号1.9 1.9 常用检测仪表常用检测仪表2.常用检测仪表常用检测仪表n压力检测及变送器压力检测及变送器n流量检测及流量计流量检测及流量计n温度检测及变送器温度检测及变送器3.表示符号表示符号44本章小结本章小结n 讲课内容回顾讲课内容回顾n 学习要求知道常用低压电器的作用学习要求知道常用低压电器的作用n 课外要求浏览专业期刊上和专业网站上的有关课外要求浏览专业期刊上和专业网站上的有关低压电器的广告，以了解最新的电器产品发展动低压电器的广告，以了解最新的电器产品发展动态和市场情况。态和市场情况。本章小结本章小结45思考与分析思考与分析三相笼型异步电动机的全压启动控制线路三相笼型异步电动机的全压启动控制线路