1、第二篇第二篇 电器及其控制电器及其控制 第六章第六章 常用低压电器常用低压电器主要内容主要内容概述概述常用低压电器基本问题常用低压电器基本问题接触器接触器继电器继电器配电电器配电电器主令电器主令电器电磁执行机构电磁执行机构低压电器低压电器：工作在交流1200V，直流1500V的电器。电器电器：根据外界特定的信号和要求，自动或手动地接 通与断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测和调节用的电气设备。第一节第一节 概述概述电磁式低压电器电磁式低压电器:采用电磁原理构成的低压电器元件。电子式低压电器电子式低压电器:采用集成电路或电子元件构成的低 压电器元件。自
2、动化电器、智能化电器或可通信电器自动化电器、智能化电器或可通信电器:利用现代控制原理构成的低压电器元件或装置。作用作用：控制、调节、转换、通断和保护低压电器常用的分类方法：1.按用途分类按用途分类(1)(1)控制电器：主要用于电力拖动、自动控制系统和用 电设备中，它控制设备使其达到预期的 工作状态。属于这一类的电器有接触器、继电器、起动器、主 令电器等。一、低压电器的作用、分类一、低压电器的作用、分类 (2)(2)配电电器：主要用于配电系统中，它对电路及设备 进行保护以及通断、转换电源或负载。属于这一类的电器有刀开关、转换开关、熔 断器、低压断路器等。(3)(3)执行电器：主要用于完成某种动作
3、或传送功能。属于这一类的电器有电磁铁、电磁离合器等。一、低压电器的作用、分类一、低压电器的作用、分类 (1)(1)一般用途低压电器：用于电力系统冶金企业、机器 制造工业以及其它工业的配电系统、电力拖动系统 及自动控制系统。(2)(2)矿用低压电器：具有防爆功能，适用于含煤尘及甲 烷等爆炸性气体的环境。(3)(3)化工用低压电器：具有防腐蚀功能，适用于有腐蚀 性气体和粉尘的场所。2.按应用场合分类按应用场合分类一、低压电器的作用、分类一、低压电器的作用、分类 (4)(4)船用低压电器：具有耐颠簸、振动和冲击功能，能 在很大的倾斜条件下工作，而且耐潮湿，能抵抗盐 雾和霉菌的侵蚀。(5)(5)牵引低
4、压电器：常用于电力机车，其工作环境温度 较高，能耐倾斜、振动和冲击。(6)(6)航空低压电器：能在任何位置上可靠地工作，耐冲 击和振动，而且体积小、重量轻。一、低压电器的作用、分类一、低压电器的作用、分类 (2)(2)自动电器：有接触器,继电器,断路器等。(1)(1)手动电器：属于非自动切换的开关电器，包括按钮、刀开关、转换开关、行程开关和主令电器等。3.3.按操作方式分类按操作方式分类操作方式有人力操动、人力储能操动、电磁铁操动、电动机操动、空气压缩操动等。一、低压电器的作用、分类一、低压电器的作用、分类 4.4.按使用系统分类按使用系统分类(1)(1)自动控制电力拖动系统用电器:接触器，起
5、动器,控制继电器等。对这类电器的主要技术要求是有 一定的通断能力、操作频率高、电气和机械寿命 长等。(2)(2)电力系统用电器:断路器、熔断器、自动开关 等。对这类电器的主要技术要求是通断能力强、限流效应好、电动稳定性高、保护性能完善等。一、低压电器的作用、分类一、低压电器的作用、分类 (2)(2)无触点电器:电器通断根据输出信号的逻辑电平来 实现。(1)(1)有触点电器:电器通断由触点来实现。5.5.按电器执行功能分类按电器执行功能分类(3)(3)自动化通讯系统用电器:有微型继电器、晶体管逻 辑元件等。对这类电器的主要技术要求是动作时间 快、灵敏度高、抗干扰能力强等。(3)(3)混合电器:有
6、触点和无触点结合的电器。一、低压电器的作用、分类一、低压电器的作用、分类 6.6.按电力拖动自动控制系统用电器分类按电力拖动自动控制系统用电器分类（1 1）接触器：交流、直流、晶闸管等。（2 2）继电器：电压、电流、时间、速度等。（3 3）主令电器：按钮、指示灯、微动开关等。（4 4）执行电器：电磁铁、电磁离合器等。（5 5）熔断器：插入式、螺旋式、快速等。（6 6）成套电器：低压控制屏、低压配电屏等。（7 7）低压断路器：万能式、装置式、智能化等。（8 8）刀开关、转换开关：单极、双极、三极等。一、低压电器的作用、分类一、低压电器的作用、分类 在电力拖动控制系统中，低压电器主要用于对电动机进
7、行控制、调节和保护。在低压配电电路或动力装置中，低压电器主要用于对电路和设备进行保护以及通断、转换电源或负载。图6-1所示为一工矿企业的典型配电线路，线路上设置了各种低压电器。二、低压电器的应用二、低压电器的应用 图6-1 工矿企业典型配电线路TM配电变压器QF低压断路器QS刀开关FU熔断器KM接触器FR热继电器M1、M2电动机二、低压电器的应用二、低压电器的应用 这个线路分为三个区间：(1)(1)降压变压器至中央配电盘母线的线路称为主线；(2)(2)中央配电盘母线至车间动力配电盘母线的线路称 为分支线路；(3)(3)车间动力配电盘母线至负载的线路称为馈电线路。在这三个区间中各装置了一些低压电
8、器。二、低压电器的应用二、低压电器的应用 刀开关QS1、QS2、QS3、QS4：用于维修线路隔离电源，以保证维修工作安全进行。断路器QF1、QF2、QF3：进行过载、短路、失压或欠压保护。接触器KM1、KM2：用于正常工作条件下频繁地接通和分断线路，但不能分断短路电流。热继电器FR1、FR2：对电动机进行过载保护。熔断器FU1、FU2：对线路进行短路保护。二、低压电器的应用二、低压电器的应用 (1)(1)八小时工作制：电器的导电电路通以一稳定电流，通电时间足够长以达到热平衡，但超过八小时必须 分断。(2)(2)不间断工作制：电器的载流回路通以稳定电流，而 且通电时间超过八小时也不分断。(3)(
9、3)短时工作制：有载时间与空载时间互相交替，且前 者比后者短的工作制。(4)(4)断续周期工作制：有载时间与空载时间循环交替，且有一定比值。1.1.额定工作制额定工作制三、低压电器额定工作制及正常工作条件三、低压电器额定工作制及正常工作条件 2.2.正常工作条件正常工作条件(1)周围空气温度为540，24h内其平均值不 超过35。(2)安装地点的海拔不超过2000m。(3)安装地点的空气最高温度40时，其相对湿度不 超过50。(4)用来确定电气间隙和爬电距离的微观环境污染等级 可分为四级。三、低压电器额定工作制及正常工作条件三、低压电器额定工作制及正常工作条件 低压电器的发展概况低压电器的发展
10、概况 我国低压电器是从20世纪50年代开始起步的，至今已有60多年的历史，其间经历了全面仿苏、自行设计、更新换代、技术引进、跟踪国外新产品、自主研发等几个时期，在设计水平、生产品种、生产总量、新技术应用、检测技术等方面取得了巨大的成就。四、低压电器的发展四、低压电器的发展 目前已经形成了较完善的体系，就产品的规格、性能、生产能力来看，基本上满足了我国国民经济发展的需要。20世纪60年代至70年代，是我国低压电器产业的形成阶段。在模仿苏联的基础上，设计开发出第一代低压电器产品，以CJ10、DZ10、DW10等产品为代表，约29个系列。第一代低压电器产品的结构尺寸大，材料消耗多，性能指标不理想，品
11、种规格不齐全。四、低压电器的发展四、低压电器的发展 1978-1990年，我国更新换代和引进国外先进技术，制造了第二代产品，以CJ20、DZ20、DW15等产品为代表，共有56个系列。产品技术指标明显提高，保护特性较完善，产品体积缩小，结构上适应成套装置要求，成为此后很长一段时间内我国低压电器的支柱产品。四、低压电器的发展四、低压电器的发展 第三代产品较之第二代产品，有三个突出的特点：高性能、小型化和智能化。通过不断改进完善以及十多年的推广与应用，第三代产品目前已成为我国低压电器市场主导产品。四、低压电器的发展四、低压电器的发展 1990-2005年，我国自行开发试制了智能化的第三代产品，以D
12、W40、DW45、DZ40、S系列等产品为代表，共有10多个系列，总体技术性能达到或接近国外20世纪80年代末、90年代初水平。四、低压电器的发展四、低压电器的发展 进入新世纪以后，我国开始第四代低压电器的研发与推广。第四代电器产品除了继承第三代产品的特性外，还深化了智能的特性，此外还具有高性能、多功能、小型化、高可靠、绿色环保、节能与节材等显著特点。第四低压电器产品的总体水平达到当前国际先进水平，部分技术指标达到国际领先水平。更为可喜的是第四代产品研发与设计基本摆脱了以仿为主的模式，是我国低压电器发展史上一个新的里程碑。2.2.低压电器的发展展望低压电器的发展展望 低压电器的发展，取决于国民
13、经济的发展和现代工业自动化发展的需要，以及新技术、新工艺、新材料材研究与应用，目前我国的低压电器产品将进一步朝着高性能、高可靠性、小型化、数模化、模块化、组合化、电子化、智能化、可通信、零部件通用化的方向发展。四、低压电器的发展四、低压电器的发展 2010年开始我国第四代低压电器逐步投放市场，行业总体水平已经跃上新的台阶。根据市场需求还将对部分第三代产品进行二次开发，以进一步提高性价比，同时实现产品差异化，提高产品市场竞争力。开发新产品应借鉴国外先进经验，对高性能和经济型两者兼顾，以满足不同市场层次的需要。因此，新一代产品应在派生第三代产品或开发第四代产品时要同时发展经济型产品。（1 1）第四
14、代低压电器成为主流第四代低压电器成为主流 四、低压电器的发展四、低压电器的发展 （2）低压电器产品质量标准）低压电器产品质量标准 顺应发展趋势，迫切需要研究以下四种技术标准：能够涵盖最新产品综合性能，包括技术性能、使用性能、维护性能的技术标准；产品通信及产品性能与通信要求有机结合的标准，以使产品具有较好的互操作性；制定相关产品的可靠性和试验方法标准，以提高产品可靠性及产品质量，加大同国外产品竞争的能力；制定系列环境意识设计标准和低压电器产品的能效标准，指导并规范企业生产制造节能环保的“绿色电器”。四、低压电器的发展四、低压电器的发展 （3）智能电网兴起推动低压电器发展）智能电网兴起推动低压电器
15、发展 新能源的快速发展为低压电器产业智能化提供了发展契机，低压电器产品向光伏发电逆变器、新能源控制与保护系统、分布式能源、储能设备及直流开关电气设备等领域扩展，这一领域是低压电器行业新的重要经济增长点。智能电网用户端电器设备可以作为低压电器的扩展与延伸。研究方向主要有：用户端智能配电系统；用户端电能管理系统；智能楼宇控制系统；智能电网用户端平台。四、低压电器的发展四、低压电器的发展 （4）数字化、网络化、智能化、连接化）数字化、网络化、智能化、连接化 互联网、物联网、智能家居等技术的发展，最终将实现各种不同维度的事物“终极相联”，实现万物组织、万物互联、万物智能和万物思维；并且通过集体意识、集
16、体架构的全面集成与融合，进而成为影响现代人类社会高效运转的中枢神经系统。四、低压电器的发展四、低压电器的发展 新技术的应用给低压电器产品的发展注入了新的活力，在一个万物相连、万物智能的时代，可能引发低压电器的一场新“革命”。实现低压电器与网络的连接，一般采用三种方案：1）开发新型接口电器，连接于网络和传统低压电器元 件之间；2）在传统的产品上派生或增加计算机联网接口功能；3）直接开发带有计算机接口和通信功能的新型电器。对可通信电器的基本要求包括：带有通信接口，通 信规约标准化，可以直接挂在总线上，符合相关低压 电器标准及有关EMC要求。四、低压电器的发展四、低压电器的发展 （5）从低压向中高压
17、转变）从低压向中高压转变 未来5-10年内，低压电器产业将实现从低压向中高压转变、模拟产品向数字产品转变、产品销售向工程成套转变、中低端向中高端转变、集中度大提升的趋势。四、低压电器的发展四、低压电器的发展 随着大型负载设备的增加和用电量的增加，为降低线路的损耗，国际电工技术委员会大力推荐660V、1000V为工业通用电压。中国在矿山工业中已经大量使用660V电压。将来低压电器还将进一步提高额定电压，从而取代原来的“中压电器”。第二节第二节 常用低压电器的基本问题常用低压电器的基本问题一、电磁机构一、电磁机构 结构：电磁机构，触点系统结构：电磁机构，触点系统(1)(1)按衔铁的运动方式分1.1
18、.电磁机构的结构形式电磁机构的结构形式 电磁机构由电磁机构由电磁线圈，铁心，衔铁三部分组成。电磁线圈，铁心，衔铁三部分组成。1)衔铁绕棱角转动拍合式。适用于直流接触器和继 电器中。如图6-2a,b所示。2)衔铁绕轴转动拍合式。适用于较大容量交流接触 器和继电器中。如图6-2c,d所示。3)衔铁直线运动直动式。适用于中小容量交流接触 器和继电器中。如图6-2e,f,g所示。图6-2 电磁机构的形式 1-铁心 2-线圈 3-衔铁一、电磁机构一、电磁机构 (3)(3)按线圈的连接方式分(2)(2)按磁路形状分1)串联电磁机构：线圈串联于电路中；线圈匝数少，线径较粗；衔铁动作与否取决于线圈中电流的大小
19、；属于电流型电器。2)并联电磁机构：线圈并接于电路中；线圈匝数多，线径较细；衔铁动作与否取决于线圈两端电压的大小；属于电压型电器。1)U形（如图6-2a、b、c所示）2)E形（如图6-2d、e、f和g所示）一、电磁机构一、电磁机构 (4)(4)按电磁线圈的种类分 1)直流线圈2)交流线圈图6-3 电磁机构中线圈的连接方式 a)串联电磁机构 b)并联电磁机构一、电磁机构一、电磁机构 (1)(1)吸力特性吸力特性2.2.电磁机构的特性电磁机构的特性 吸力特性：使衔铁吸合的力与气隙的关系。反力特性：使衔铁释放的力与气隙的关系。2012FB S式中,F 电磁吸力(N)；B 气隙磁通密度(T)；S 吸力
20、处的铁心截面积(m2)；0空气导磁系数，0=1.2510-6 H/m。一、电磁机构一、电磁机构 1)1)交流电磁机构的吸力特性交流电磁机构的吸力特性F2 当铁心截面积S为常数时，电磁吸力F与磁通密度B 的平方成正比，也可认为电磁吸力F与气隙磁通的平方成正比，即 4.44UE=fN 当频率f、匝数N和外加电压U都为常数时，磁通=常数。所以，F=常数常数 一、电磁机构一、电磁机构 实际上，F 随的减小略有增加。磁路定律:00()()mI NI NI NSRS=常数,电流I与气隙成正比。图6-4 交流电磁机构的吸力特性一、电磁机构一、电磁机构 通常U型交流电磁机构，在线圈通电而衔铁尚未吸合时，电流可
21、达到吸合后额定电流的56倍；E型电磁机构则可达到额定电流的1015倍。如果衔铁卡住不能吸合，或者频繁动作，线圈可能 因为过电流而烧毁。所以在可靠性要求高或操作频繁 的场合，一般不采用交流电磁机构。一、电磁机构一、电磁机构 2)2)直流电磁机构的吸力特性直流电磁机构的吸力特性)F22(1/图6-5 直流电磁机构的吸力特性因外加电压和线圈电阻不变，故：I=常数一、电磁机构一、电磁机构 直流电磁机构的直流电磁机构的电磁吸电磁吸力力F与气隙与气隙的的平方成反比。平方成反比。直流电磁机构衔铁闭合前后电磁吸力变化很大，气隙越小，电磁吸力越大。由于电磁线圈的电流不变，所以直流电磁机构适用于动作频繁的场合，且
22、吸合后电磁吸力较大，工作可靠性好。当直流电磁机构电磁线圈断电时，由于磁通急剧变化,在线圈中会感应很大的反电势。其值可达线圈额定电压的1020倍，很容易使线圈因过电压而损坏。一、电磁机构一、电磁机构 为了减小此反电势，一般在电磁线圈上并联一个放电回路。通常放电电阻的阻值取线圈直流电阻的68倍。图6-6 直流线圈的放电回路(2)(2)反力特性反力特性反力产生原因：释放弹簧、触点弹簧、重力。反力特性见图6-7曲线3。起始点 1：释放弹簧起作用。12区间：随着减小，反力增大。接触点2：释放弹簧与触点弹簧共同起作用，反力 突增，曲线突变。2 0区间：随着减小，反力迅速增大。一、电磁机构一、电磁机构 1直
23、流电磁机构吸力特性 2交流电磁机构吸力特性 3反力特性 图6-7 吸力特性和反力特性一、电磁机构一、电磁机构 吸力不能过大，否则铁心端面造成严重机械磨损，触点产生弹跳现象。吸力不能过小，否则铁心吸合速度降低，难以保证高操作频率的要求。实际应用中，通过改变反力弹簧松紧实现吸力特性与反力特性的适当配合。在整个吸合过程中，吸力都必须大于反力，即吸力特性高于反力特性。一、电磁机构一、电磁机构 (3)(3)吸力特性与反力特性的配合吸力特性与反力特性的配合单相交流电磁机构，在铁心端面安装铜制的分磁环。图6-8 加短路环后的磁通和电磁吸力 a）磁通示意图 b）电磁吸力图一、电磁机构一、电磁机构 加入分磁环，
24、磁通的一部分穿过分磁环，在环中产生涡流，根据电磁感应定律，该涡流所产生的磁通2比未穿过分磁环的磁通1相位上滞后，只要其合力F1+F2 始终大于 F反，即可消除振动。原因：原因：F2，正弦交变，变化曲线如图。当为零时，F也为零，动铁心在F反作用下断开。随着增大，F也在增大，当FF反时，动铁心吸合，因此使动铁心振动。一、电磁机构一、电磁机构 1.1.触点的接触形式触点的接触形式 触点是电磁式电器的执行元件，电器就是通过触点触点是电磁式电器的执行元件，电器就是通过触点的工作来通断被控制的电路的工作来通断被控制的电路。按所控制的电路可分为主触点和辅助触点。按原始状态可分为常开触点和常闭触点。按结构形式
25、可分为桥式触点和指形触点，如图6-9。按其接触形式可分为点接触、线接触和面接触，如图6-10。二、触点系统二、触点系统 图6-9 触点结构形式 a)桥式触点 b)指形触点二、触点系统二、触点系统 图6-10 触点接触形式a)点接触 b)面接触 c)线接触 d)线接触触点的接触过程2.2.触点的接触电阻触点的接触电阻 产生原因：产生原因：接触面不光滑，使有效导电面积减小，当 电流流经时，产生电流收缩现象。定义：定义：由于动、静触点在过渡区域形成的电阻，称为 接触电阻。减小接触电阻措施：减小接触电阻措施：选用导电性好、耐磨性好的金属 材料；触点上装设接触弹簧。接触电阻危害：接触电阻危害：不仅会造成
26、一定的电压损失，还会使 铜耗增加，触点温度升高。二、触点系统二、触点系统 1.1.电弧的产生电弧的产生 触点分断时，触点间电压达1220V，电流达0.251A时，触点间隙内就产生电弧。电弧对电器的影响电弧对电器的影响：(1)(1)由于电弧的存在，使要断开的电路没有断开；(2)(2)电弧的温度很高，严重时使触点熔化；(3)(3)电弧向四周喷射，造成相间短路，甚至火灾。三、电弧的产生及常用三、电弧的产生及常用的的灭弧灭弧方法方法 2.2.常用灭弧方法常用灭弧方法 (1)(1)灭弧栅灭弧灭弧栅灭弧 灭弧栅由多片表面镀铜的薄钢片组成，它们置于灭弧罩内的触点上方，彼此之间互相绝缘，片内距离为23mm。一
27、旦发生电弧，电弧周围产生磁场，导磁的钢片将电弧吸入栅片内，电弧被栅片分割成许多串联的短电弧，当交流电压过零时电弧自然熄灭，两栅片间必须有150250V电压，电弧才能重燃。这种灭弧装置常用于交流灭弧。三、电弧的产生及常用的触点方法三、电弧的产生及常用的触点方法 (2)(2)灭弧罩灭弧灭弧罩灭弧 电弧进入灭弧罩后，电弧与灭弧罩接触，能使电弧迅速冷却而熄灭。同时，灭弧罩还可以分隔各路电弧，以防止发生短路。这种灭弧装置可用于交流和直流灭弧。图6-11 灭弧栅灭弧原理a）栅片灭弧原理 b）电弧进入栅片的图形 灭弧罩常用陶土、石棉水泥或耐弧塑料制成。三、电弧的产生及常用的触点方法三、电弧的产生及常用的触点
28、方法 (3)(3)磁吹灭弧磁吹灭弧 触点电路中串入一吹弧线圈。触点电流通过吹弧线圈时要产生磁场，触点分开的瞬间所产生的电弧就是载流体，它在磁场的作用下会产生电磁力，使电弧被拉长并吹入灭弧罩中。熄弧角和静触点相连接，其作用是引导电弧向上运动，将热量传递给罩璧，促使电弧熄灭。这种装置是利用电弧电流本身灭弧的，故电弧电流越大，灭弧能力越强，广泛用于直流灭弧。三、电弧的产生及常用的触点方法三、电弧的产生及常用的触点方法 图6-12 磁吹灭弧装置工作原理1铁心 2绝缘管 3吹弧线圈 4导磁颊片 5灭弧罩 6熄弧角片 三、电弧的产生及常用的触点方法三、电弧的产生及常用的触点方法 (4)(4)双断口灭弧双断
29、口灭弧 该方法适用于桥式触点。当触点打开时，在断口中产生电弧，触点1和触点2的载流体在弧区产生磁场，根据左手定则，电弧电流在磁场中受力,使电弧向外运动并拉长，使它迅速穿越冷却介质而加快电弧冷却并熄灭。三、电弧的产生及常用的触点方法三、电弧的产生及常用的触点方法 这种灭弧方法效果较弱，故一般多用于小功率的电器中。图6-9 桥式触点灭弧原理第三节第三节 接触器接触器 用于通断交直流主电路及大容量控制电路的电器。用于通断交直流主电路及大容量控制电路的电器。其主要控制对象是电动机，也可用于其它电力负载。接触器具有强大的执行机构、大容量的主触点及迅速熄灭电弧的能力。当系统发生故障时，能根据故障检测元件所
30、发出的动作信号，迅速、可靠地切断电源，并有低压释放功能。与保护电器组合可构成各种电磁起动器，用于电动机的控制及保护。接触器的种类：1）按操作方式可分为电磁接触器、气动接触器及液 压接触器；2）按工作电压种类可分为交流接触器和直流接触器；3）还有建筑用接触器、机械联锁接触器、混合式接 触器和智能接触器等。应用最广泛的是电磁式交流接触器和电磁式直流接触器。第三节第三节 接触器接触器 触点型式触点型式：双断点桥式，多用于小容量接触器。单断点指形，多用于大、中容量接触器。铁心铁心：U形、E形。动铁心运动方式动铁心运动方式：绕轴转动拍合式、直动式。灭弧装置灭弧装置：电动力灭弧、双断口灭弧、灭弧栅灭弧等。
31、1.1.电磁式交流接触器电磁式交流接触器 交流接触器是一种远距离、频繁地接通和分断交流电路的电器。分类及用途见表6-1。一、交流接触器一、交流接触器结构结构：触点系统、电磁机构和灭弧装置组成。铁心触点弹簧静触点动触点复位弹簧辅助触点线圈图6-14 接触器典型结构一、交流接触器一、交流接触器工作原理工作原理：当线圈接通电源时，流过线圈中的电流在铁心和衔铁组成的磁路中产生磁通，此磁通使铁心与衔铁之间产生足够的电磁吸力，以克服复位弹簧的反作用力，将衔铁向下吸合，并带动绝缘支架上的动触点与静触点闭合，从而接通主电路。与此同时，常闭辅助触点断开，常开辅助触点闭合。一、交流接触器一、交流接触器 当线圈断电
32、时，电磁吸力消失，衔铁在复位弹簧的作用下释放而恢复原位，并带动绝缘支架上的动触点与静触点分离，从而使主电路断开，常开辅助触点恢复断开，常闭辅助触点恢复闭合。只要控制线圈的通电与断电，就能控制触点的闭合与断开。控制线圈的通断可由人工操作，也可由其它电器自动操作。一、交流接触器一、交流接触器结构：结构：传统交流接触器与晶闸管组合而成。特点特点:接通与分断的转换由晶闸管完成，实现无弧通 断；接通状态的保持由接触器完成。2.2.混合式交流接触器混合式交流接触器 图6-15 混合式交流接触器触发电路原理 a)电压触发型电路 b)继电器控制电路一、交流接触器一、交流接触器(1)(1)基本结构及工作原理基本
33、结构及工作原理 分为电压触发型和电流触发型两种。图6-15a为电压触发型一相电路工作原理图。接通电源KA优先闭合VTH（1或2）导通KM主触点闭合。实现了接触器的无弧接通。KM主触点闭合后，电流iKM流过主触点，并在ab两端产生电压降Uab，它的大小决定于触点的接触电阻和主回路的电流。一、交流接触器一、交流接触器 额定电流下，UabVTH导通电压。此时，晶闸管控制极即使有触发信号也不会导通。分断电路触点的接触电阻急剧增大，Uab增大当UabVTH导通电压时VTH导通，全部电流iKM转移给晶闸管，同时，KM主触点完全断开。实现了接触器的无弧分断。在电流iV自然过零时，晶闸管自行关断。一、交流接触
34、器一、交流接触器要求晶闸管与接触器的动作顺序：要求晶闸管与接触器的动作顺序：电路接通时，VTH先导通，KM触点后闭合；电路分断时，KM触点先断开，VTH后关断。如果在正常工作时，因故障而使主回路电流剧增时，Uab将会大于晶闸管导通电压，这时晶闸管VTH1与VTH2将交替导通，晶闸管对触点电路起到分流作用。(2)(2)控制电路控制电路一、交流接触器一、交流接触器 采用图6-15b所示的继电器控制电路，就可以实现晶闸管与接触器的配合工作。需接通电路时，按起动按钮SB2，中间继电器KA线圈通电，其常开触点闭合，随之，接触器KM线圈通电，其常开主触点闭合。需分断电路时，按停止按钮SB1，接触器KM线圈
35、断电释放，随之，中间继电器KA断电释放。动作顺序如图6-16所示。一、交流接触器一、交流接触器图6-16 晶闸管与接触器的动作顺序一、交流接触器一、交流接触器 结论结论：晶闸管只在接通和分断的过渡期间有电流iv。t1为无弧接通时晶闸管的导电时间，它取决于接触器KM的固有动作时间。t2为无弧分段时晶闸管的导电时间，它取决于中间继电器KA的固有释放时间。一、交流接触器一、交流接触器基本功能：基本功能：3.3.智能交流接触器智能交流接触器(1)(1)能检测并判别正常门槛吸合电压，保证可靠吸合。另外，在正常运行时也能监视输入电压。(2)(2)根据电压值变化自动选择最佳合闸相角合闸，以降 低动、静触点的
36、碰撞而引起的二次振动。(3)(3)触点闭合后，自动转换到低电压和续流环节控制，使衔铁维持吸合状态，实现最佳节能运行。一、交流接触器一、交流接触器(1)(1)工作原理 图6-17 智能交流接触器控制原理框图一、交流接触器一、交流接触器 当电源接通时,经过整流电路加到主控元件上，同时提供给变压器的原边绕组。在最佳的合闸相角下,单片机系统发出控制信号，通过控制回路1加于主控元件，使其接通电路，接触器线圈便在强励磁下起动工作,从而实现了动态吸力与反力特性的最佳配合。变压器副边保持绕组与整流回路、续流回路共同构成续流系统加于接触器线圈绕组两端。一、交流接触器一、交流接触器 导通时间过后，单片机系统通过控
37、制回路1使主控元件截止，起动过程结束。在吸持阶段，变压器副边提供一个合适的保持电压，经整流电路一起加到续流回路上,使接触器线圈在很低的保持电压与励磁电流下运行，从而实现了节能运行。如果电源电压小于接触器释放电压，单片机系统立即发出控制信号，通过控制回路2加于续流元件，在适当的时刻关断续流元件，从而使接触器线圈断电。一、交流接触器一、交流接触器(2)(2)智能接触器的控制 图6-18 总体程序框图 总体程序框图如图6-18所示。电源通电后，单片机就开始检测电源电压，并与接触器吸合电压相比较，如果大于吸合电压，根据输入电压值，查表选择最佳合闸相角和导通时间，进入吸合子程序，使动、静触点可靠吸合。一
38、、交流接触器一、交流接触器 导通时间一到，发出信号，使主控元件截止，起动过程结束。之后，单片机自动转入吸持子程序，使接触器线圈处于低电压、小电流励磁状态。在整个运行过程中，单片机一直对电源电压进行检测，并与释放电压比较，如果低于释放电压，就进入分断子程序，单片机发出信号，使接触器在某一相触点电流过零的时刻关断续流元件，接触器线圈断电。一、交流接触器一、交流接触器 主要用于远距离接通和分断直流电路以及频繁地使直流电动机起动、停止、反转和反接制动。其分类及用途见表6-2所示。直流接触器的结构和工作原理与交流接触器的基本相同。但是因为它主要用于控制直流用电设备，因此具体结构和交流接触器有一些差别。图
39、6-19所示为直流接触器结构原理图。二二、直直流接触器流接触器 图6-19 直流接触器结构原理图 1线圈 2铁心3衔铁4、7接线柱5静触点 6动触点8辅助触点9反作用弹簧10底板二二、直直流接触器流接触器 结构特点：结构特点：主触点单极或双极，指形触点 辅助触点点接触的桥式触点 铁心整块软钢或纯铁制成，不用装短路环 线圈长而薄的圆筒形 动、静铁心之间加非磁性垫片，减小剩磁影响 大电流接触器有时采用串联双绕组线圈(如图6-20)工作原理：工作原理：与交流接触器相同灭弧方式：灭弧方式：采用磁吹灭弧。二二、直直流接触器流接触器 1.1.接触器的型号接触器的型号及代表的意义及代表的意义三三、接触器、接
40、触器的主要技术数据的主要技术数据三三、接触器、接触器的主要技术数据的主要技术数据 接触器主要技术参数分为主电路参数、控制电路参数和辅助电路参数。(1)(1)主电路参数 1)1)额定电压：在规定条件下，主触点的额定工作电压。选用时必须与它所接电路的电压相适应。交流接触器的额定电压等级分为380V、660V及1140V。直流接触器的额定电压等级分为220V、440V及600V。2.2.接触器的主要技术参数接触器的主要技术参数三三、接触器、接触器的主要技术数据的主要技术数据 2)2)额定电流:通常是指主触点的额定工作电流。若改 变使用工作条件，则额定电流也随之改变。我国目前生产的接触器额定电流范围为
41、6-4000A。3)3)动作值:接触器的吸合电压和释放电压。吸合电压为线圈额定电压的85%及以上。释放电压不高于线圈额定电压的70%，交流接触器 不低于线圈额定电压的10%，直流接触器不低于5%。三三、接触器、接触器的主要技术数据的主要技术数据 4)4)接通与分断能力:指接触器的主触点在规定条件下 能可靠地接通和分断的电流值。在此电流值下接 通和分断时，不应发生熔焊、飞弧和过分磨损等。在低压电器标准中，按接触器使用类别，规定了 接通和分断条件，如表6-3所示。5)5)电寿命和机械寿命:电寿命是指按规定使用类别的 正常操作条件下不需修理或更换零件的负载操作 次数。机械寿命是指需要修理或更换零件前
42、所能 承受的无载操作循环次数。三三、接触器、接触器的主要技术数据的主要技术数据 机械寿命数百万次以上；电寿命不小于机械寿命的1/20。6)6)操作频率:接触器每小时允许操作的次数。一般 分为1次/h、3次/h、12次/h、30次/h、120次/h、300次/h、600次/h、1200次/h、3000次/h。操作频率影响接触器电寿命和灭弧室工作条件，也影响交流电磁线圈温升。三三、接触器、接触器的主要技术数据的主要技术数据(2)(2)控制电路参数 控制电路有电流种类、额定频率、额定控制电路电 压和额定控制电源电压等几项参数。当控制电路电压和主电路额定工作电压不同时，应 采用下列标准数据:直流：24
43、V，48V，110V，125V，220V，250V 交流：24V，36V，48V，110V，127V，220V 当需要在控制电路接入变压器、整流器和电阻器等时，接触器控制电路的输入电压和其线圈电路电压可以不同。但在多数情况下，这两个电压是一致的。三三、接触器、接触器的主要技术数据的主要技术数据 (3)(3)辅助电路参数 辅助电路参数包括辅助电路种类、触头种类及数量。接触器应根据系统控制要求确定所需的辅助触头种 类、数量和组合形式，同时应注意辅助触头的通断能 力和其他额定参数。当接触器的辅助触头数量和其他额定参数不能满足 系统要求时，可采用接触器式继电器以扩大功能。具体产品在额定控制电源电压下的
44、控制电路电流由制造厂提供。三三、接触器、接触器的主要技术数据的主要技术数据3.3.接触器的主要产品接触器的主要产品 国产交流接触器常用的有CJ20、CJ21、CJ29、CJ35、CJ40等系列产品。3TB系列交流接触器是从德国西门子公司引进的。此外，还引进了德国BBC公司的B系列交流接触器，法国TE公司的LC1-D系列交流接触器。直流接触器有CZ18、CZ21、CZ22、CZ0等系列产品。接触器技术数据见表6-46-6。三三、接触器、接触器的主要技术数据的主要技术数据第四节第四节 继电器继电器 继电器是根据电气量或非电气量的变化,通过触点或突变量通断控制电路，并可自动控制和保护电力拖动装置的控
45、制电器。加于继电器的电气量或非电气量称为继电器的输入量，它可以是电压、电流，也可以是时间、温度、速度、压力等。继电器的特点是当输入量的变化达到一定程度时，输出量才会发生阶跃性的变化。继电器用途很广，种类及分类方法很多，常用的常用的分分类类方法有方法有：(1)(1)按用途分:控制用继电器、保护用继器；(2)(2)按输入量物理性质分:电压继电器、中间继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器、温度继电器、压力继电器等；(3)(3)按工作原理分:电磁式继电器、感应式继电器、电 动机式继电器、热继电器、电子式继电器等；(4)(4)按动作时间分:快速继电器、延时继电器、一般继电器；(5)(5)按结构特点
46、分:电子式继电器、舌簧继电器、固态继电器等。第四节第四节 继电器继电器 a)电压继电器 b)电流继电器 c)中间继电器 d)电子式时间继电器 e)速度继电器 f)热继电器 g)固态继电器图6-21 继电器外形结构第四节第四节 继电器继电器 常用的几种继电器外形结构如图6-21所示。输入输入输出特性输出特性:继电特性继电特性 图6-22 继电器输入-输出特性 将继电器开始动作并顺利吸合的输入量称为动作值，记为xc。将继电器开始释放并顺利分开的输入量称为返回值，记为xf。第四节第四节 继电器继电器 当输入量x由零开始增大时，在xxc的整个过程中，输出量始终为最小，即y=ymin；当x增大到等于动作
47、值xc时，输出量y由ymin跃变为ymax，此后，继续增大输入量x，输出量仍保持ymax不变。对于已经动作的继电器，当输入量x减小时，在xxf的整个过程中，输出量始终保持为y=ymax；当x等于返回值xf 时，y便由ymax跃变为ymin，此后，即使再减小x直到它等于零，y仍保持为ymin。第四节第四节 继电器继电器 (1)(1)额定参数:输入量的额定值及触点的额定电压和额 定电流。(2)(2)动作参数:动作值xc，返回值xf 。(3)(3)返回系数:返回值与动作值之比 kf=xfxc。(4)(4)储备系数:输入量额定值与动作值之比ks=xnxc。(5)(5)动作时间:吸合时间和释放时间。(6
48、)(6)整定值:动作参数的人为调整值,一般根据用户使用 要求进行调节。继电器的主要参数继电器的主要参数:第四节第四节 继电器继电器 (1)(1)继电器用于通、断小电流的电路，结构上不需加 灭弧装置。接触器用于通、断大电流的电路，结构上需加灭 弧装置。(2)(2)继电器可以对各种输入量(如各种电量、温度、压 力、时间等)作出反应。接触器只能在一定的电压信号下工作。继电器与接触器的区别继电器与接触器的区别:第四节第四节 继电器继电器 一、电磁式继电器一、电磁式继电器图6-23 电磁式继电器结构原理1-线圈 2-铁心 3-磁轭 4-弹簧 5-调节螺母 6-调节螺钉 7-衔铁 8-非磁性垫片 9-常闭
49、触点 10-常开触点 结构上由线圈、电磁系统、反力系统、触点系统组成。工作原理工作原理：当线圈通电时，电磁铁心产生的电磁吸力大于弹簧的反作用力，使衔铁向下移动，继电器的常闭触点断开，常开触点闭合；当线圈断电时，衔铁在反力弹簧作用下恢复原位，继电器的常开触点恢复断开，常闭触点恢复闭合。一、电磁式继电器一、电磁式继电器 根据线圈电流种类，电磁式继电器可分为交流继电器和直流继电器，二者在结构上有所不同。交流电磁式继电器的电磁机构采用U形拍合式、E形直动式等结构形式，其铁心及衔铁均由硅钢片叠成，且在磁极端面装有短路环。直流电磁式继电器的电磁机构采用U形拍合式结构形式，其铁心及衔铁由电工软钢制成，不需要
50、装短路环。一、电磁式继电器一、电磁式继电器1.1.电磁式电压继电器电磁式电压继电器 根据线圈两端电压大小而接通或断开的继电器称为电压继电器。在电力拖动控制系统中作电压保护和控制用。使用时，电压继电器的线圈与负载并联，其线圈匝数较多，所用导线较细。根据电压值的不同，电压继电器有过电压、欠电压(或零电压)继电器。一、电磁式继电器一、电磁式继电器(1)(1)过电压继电器过电压继电器 线圈在额定电压UN时，继电器不动作，只有当线圈的吸合电压高于其额定电压时继电器才吸合动作。过电压继电器在电路中作过电压保护用。一旦电路出现过电压，过电压继电器就立即动作，用其常闭触点来控制接触器，及时分断电气设备的电源。
