机床电气与PLC第1章.ppt

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1、第1章常用低压电器1.1概述1.2低压电器的电磁机构及执行机构1.3开关电器1.4熔断器1.5主令电器1.6接触器1.7继电器思考题与习题一1.1概述凡是对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用的电工器械均可称为电器。用于交流50Hz额定电压1200V以下,直流额定电压1500V以下的电路内起通断保护、控制或调节作用的电器称为低压电器。由于低压电器的功能、品种和规格的多样化,工作原理也各异,因而有不同的分类方法。按其与使用系统间的关系,习惯上按用途分为以下几类:(1)低压配电电器:主要用于低压供电系统。

2、这类低压电器有刀开关、断路器、隔离开关、转换开关以及熔断器等。对这类电器的主要技术要求是分断能力强,限流效果好,动稳定及热稳定性能好。(2)低压控制电器:主要用于电力拖动控制系统。这类低压电器有接触器、继电器、控制器等。对这类电器的主要技术要求是有一定的通断能力,操作频率要高,电器和机械寿命要长。(3)低压主令电器:主要用于发送控制指令的电器。这类电器有按钮、主令开关、行程开关和万能转换开关等。对这类电器的主要技术要求是操作频率要高,抗冲击,电器和机械寿命要长。(4)低压保护电器:主要用于对电路和电气设备进行安全保护的电器。

3、这类低压电器有熔断器、热继电器、安全继电器、电压继电器、电流继电器、避雷器等。对这类电器的主要技术要求是有一定的通断能力,反应灵敏度要高,可靠性要高。(5)低压执行电器:主要用于执行某种动作和传动功能的电器。这类低压电器有电磁铁、电磁离合器等。低压电器还可以按操作方式分为自动电器和手动电器。此外,还可按使用场合分为一般工业用电器、特殊工矿用电器、安全电器、农用电器及牵引电器等。当前,低压电器继续沿着体积小、重量轻、安全可靠、使用方便的方向发展,主要途径是利用微电子技术提高传统电器的性能;在产品品种方面,大力发展电子化的新型控

4、制电器,如接近开关、光电开关、电子式时间继电器、固态继电器与接触器、漏电继电器、电子式电机保护器和半导体启动器等,以适应控制系统迅速电子化的需要。1.2低压电器的电磁机构及执行机构1.2.1电磁机构电磁机构的主要作用是将电磁能量转换成机械能量,将电磁机构中吸引线圈的电流转换成电磁力,带动触头动作,完成通断电路的控制。电磁机构由铁心、衔铁和线圈等几部分组成,其作用原理是:当线圈中有工作电流通过时,电磁吸力克服弹簧的反作用力,使得衔铁与铁心闭合,由连接机构带动相应的触头动作。从常用铁心的衔铁运动形式来看,铁心主要可分为拍合式和直

5、动式两大类。图1-1(a)所示为衔铁沿棱角转动的拍合式铁心,其铁心材料由电工软铁制成,广泛用于直流电器中;图1-1(b)所示为衔铁沿轴转动的拍合式铁心,铁心形状有E形和U形两种,铁心材料由硅钢片叠成,多用于触头容量较大的交流电器中;图1-1(c)所示为衔铁直线运动的双E形直动式铁心,它也是由硅钢片叠制而成的,多用于触头为中、小容量的交流接触器和继电器中。图1-1常用的磁路结构1.2.2触头系统触头的作用是接通或分断电路,因此要求触头具有良好的接触性能。电流容量较小的电器(如接触器、继电器)常采用银质材料作触头,这是因为银的氧化

6、膜电阻率与纯银相似,可以避免触头表面氧化膜电阻率增加而造成接触不良。触头的结构有桥式和指式两类,图1-2所示为桥式结构。桥式触头又分为点接触式和面接触式,点接触式适用于电流不大的场合,面接触式适用于电流较大的场合。因指式触头在接通与分断时产生滚动摩擦,可以去掉氧化膜,故其触头可以用紫铜制造,特别适合于触头分合次数多、电流大的场合。图1-2桥式触点结构形式1.2.3灭弧系统在分断电流瞬间,触头间的气隙中会产生电弧,电弧的高温能将触头烧损,并可能造成其它事故,因此,应采用适当措施迅速熄灭电弧。熄灭电弧的主要措施有:(1)迅速

7、增加电弧长度(拉长电弧),使得单位长度内维持电弧燃烧的电场强度不够而使电弧熄灭。(2)使电弧与流体介质或固体介质相接触,加强冷却和去游离作用,使电弧加快熄灭。低压控制电器常用的具体灭弧方法有:(1)机械灭弧法。通过机械装置将电弧迅速拉长。这种方法多用于开关电器中。(2)磁吹灭弧法。在一个与触头串联的磁吹线圈产生的磁场作用下,电弧受电磁力的作用而拉长,被吹入由固体介质构成的灭弧罩内,与固体介质相接触,电弧被冷却而熄灭。(3)窄缝(纵缝)灭弧法。在电弧所形成的磁场电动力的作用下,可使电弧拉长并进入灭弧罩的窄(纵)缝中,几条纵

8、缝可将电弧分割成数段且与固体介质相接触,电弧便迅速熄灭。这种结构多用于交流接触器中。(4)栅片灭弧法。当触头分开时,产生的电弧在电动力的作用下被推入一组金属栅片中而被分割成数段,彼此绝缘的金属栅片的每一片都相当于一个电极,因而就有许多个阴阳极压降。对交流电弧来说