1.1 常用低压电器基本知识（课件）《工厂电气控制设备》同步精品课堂（机械工业出版社·第3版）

1.1 常用低压电器基本知识 工厂电气控制设备（第3版） 同步精品课堂 1 目录 01 一 、低压电器的分类 02 二 、电磁式低压电器的结构 一、低压电器的分类 课程引入 19世纪末，在生产机械的拖动系统中，电动机逐渐代替了蒸汽机，出现了电力拖动。 在其初期，常以一台电动机拖动多台设备或一台机床的多个运动部件，称为集中拖动。 课程引入 随着生产的不断发展，在20世纪20年代，电力拖动由集中拖动发展为单独拖动。为了进一步简化机械传动机构，更好地满足生产机械各运动部件的不同拖动要求，在20世纪30年代出现了多电动机拖动，即生产机械各运动部件分别采用不同的电动机拖动。 这种多电动机拖动简 化了生产机械的结构，使其工作性能日趋完善，更为重要的是为生产机械的自动化控制创造 了良好条件。此外，自动检测技术的迅猛发展也对电气自动控制技术的发展起促进作用。 课程引入 最初的自动控制是用数量不多的继电器、接触器及保护元件组成的继电一接触器控制系 统。这种控制系统具有使用上的单一性，即一台控制装置只适用于某一固定程序的设备，若 程序发生变动，必须重新接线。 而且这种控制系统的输入、输出信号只有通和断两种状态， 是断续的，不能连续反映信号的变化，故称为断续控制系统。 课程引入 为了使控制系统获得更好的静态与动态特性，完成更复杂的控制任务，常采用反馈控制 系统。反馈控制系统由连续控制元器件组成，它不仅能反映信号的通与断，而且能反映信号 的大小和变化。这种由连续控制元件组成的反馈控制系统，称为连续控制系统。 用作连续控制的元器件有电机扩大机、磁放大器、晶闸管等，尤其是晶闸管连续控制系统的应用越来越 广泛。 课程引入 20世纪60年代 出现了一种能够根据生产需要，灵活地改变控制程序的顺序控制器，使 控制系统具有了较大的灵活性和通用性，但这种顺序控制器仍采用硬件手段实现，装置体积 大，功能也受到一定限制。 20世纪70年代 出现了用软件手段来实现各种控制功能、以微处理器为核心的新型工业控制器，可编程序控制器。 课程引入 可编程序控制器 它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到目前电气操作维护人员的技能和习惯，摒弃了 微处理器常用的计算机编程语言的表达形式 独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的 形象编程语言和模块化的软件结构，使用户编制的程序清晰直观、方便易学，且调试和查错 容易。目前已作为一种标准化通用设备普遍应用于工业控制。 课程引入 20世纪40年代末 出现了数控机床，它根据计算机按照预先 编好的程序，实现机床自动化数字控制。随着价格便宜的微型计算机的出现，数控机床得到 了很快的发展，先后出现了硬件逻辑电路构成的专用数控装置NC、小型计算机控制的数控 系统CNC、计算机群控系统DNC,自适应控制系统AC、微型计算机数控系统MNC, 近年来 还出现了柔性制造系统FMS。 最新发展起来的以数控机床为基本单元的计算机集成制造系统，即CIMS, 可以实现无人自动化工厂的自动生产。在工业发达国家，可编程序控制器、机器人和数控机床已成为现代控制的三大支柱。 新知学习 一 、低压电器的分类 (2)低压控制电器 用在电力拖动控制系统中的电器，如接触器、控制继电器、起动 器、控制器、主令电器等。对这类电器的要求为具有一定的通断能力，操作频率高，电气和 机械寿命长。 (1)低压配电电器 用在低压供、配电系统中进行电能输送和分配的电器，如刀开关、 转换开关、低压断路器、熔断器等。对这类电器要求分断能力强，限流效果和保护性能好， 有良好的动稳定及热稳定性。 1. 按用途分类 02 01 新知学习 一 、低压电器的分类 (2)手动电器 依靠人力来完成接通、分断、起动和停止等动作的电器。主要有刀开关、转换开关和主令电器等。 (1)自动电器通过电磁或气动机构动作来完成接通、分断、起动和停止等动作的电 器。主要有接触器、继电器、断路器等。 2. 按操作方式分类 02 01 新知学习 一 、低压电器的分类 (2)非电量控制电器 该电器的感测元件接受的是热量、温度、转速、机械力等非电量信号。 (1)电磁式电器 该电器的感测元件接受的是电流或电压等电量信号。 3. 按工作原理分类 02 01 新知学习 一 、低压电器的分类 低压电器产品多种多样，不同类型产品用不同型号表示，其型号类组代号见附录A 低 压电器产品型号编制方法。 有一般工业用电器、特殊工矿用电器、航空用电器、船舶用电器、建筑用电器、农用电 器等。 4. 按使用场合分类 02 01 新知学习 我国编制的低压电器产品型号适用于13大类产品： 并用字母H 、R、D 、K、C 、Q 、J 、L 、Z 、B 、T 、M和A分别表示这13大类电器产品。 刀开关、转 换开关、熔断器、断路器、控制器、接触器、起动器、控制断电器、主令电器、电阻器、变 阻器、调整器、电磁铁和其他电器等 一 、低压电器的分类 二 、电磁式低压电器的结构 新知学习 二 、电磁式低压电器的结构 从结构上看，低压电器一般都具有两个基本组成部分，即感测部分与执行部分。 感测部分接受外界输入的信号，并通过转换、放大与判断作出有规律的反应，输出相应的指令，驱 动执行部分动作，实现控制的目的。对于有触头的电磁式低压电器，感测部分是电磁机构， 执行部分是触头系统。 新知学习 二 、电磁式低压电器的结构 1. 基本机构 (1)电磁机构 1)电磁机构的结构型式。 电磁机构由线圈、铁心和衔铁组成。吸引线圈通以一定的电 压和电流产生磁场及吸力，并通过气隙转换成机械能，使衔铁在电磁吸力作用下产生机械位 移并吸合，从而带动触头动作，以实现触头的断开和闭合，控制电路的分断和接通。 新知学习 二 、电磁式低压电器的结构 1. 基本机构 (1)电磁机构 图所示是几种常用电磁机构的结构型式，根据衔铁相对铁心的运动方式不同，电磁机构有直动式与拍合式，拍合式又有衔铁沿棱角转动和衔铁沿轴转动两种。 新知学习 二 、电磁式低压电器的结构 1. 基本机构 (1)电磁机构 2)线圈。线圈用以将电能转换为磁能，按线圈通入电流的性质不同，电磁机构分为直 流电磁机构和交流电磁机构，相应线圈称为直流线圈和交流线圈。 直流线圈一般做成无骨 架、高而薄的瘦高型，线圈与铁心直接接触，易于线圈散热； 交流线圈由于铁心存在磁滞和 涡流损耗，造成铁心发热，为此铁心与衔铁用硅钢片叠制而成，且为改善线圈和铁心的散 热，线圈设有骨架，将铁心和线圈隔开，并将线圈做成短而厚的矮胖型。 新知学习 二 、电磁式低压电器的结构 1. 基本机构 (1)电磁机构 2)线圈。线圈用以将电能转换为磁能，按线圈通入电流的性质不同，电磁机构分为直 流电磁机构和交流电磁机构，相应线圈称为直流线圈和交流线圈。 另外，根据在电路 中的连接方式不同，线圈又分串联线圈和并联线圈。 串联线圈采用粗导线、匝数少，又称为 电流线圈；并联线圈匝数多、线径较细，又称为电压线圈。 新知学习 二 、电磁式低压电器的结构 1. 基本机构 (2)触头系统 触头亦称触点，是电磁式低压电器的执行部分，起接通和分断电路的 作用。 1 2 对于一些特殊用途的低压电器如微型继电器和小容量的电器， 触头采用银质材料制成。触头能否正常工作，将直接影响整个低压电器的工作性能。 要求触头导电、导热性能好，通常用铜、银、镍及其合金材料制成，有时也在 铜触头表面电镀锡、银或镍。 新知学习 二 、电磁式低压电器的结构 1. 基本机构 (2)触头系统 1)电接触与接触电阻。 触头闭合且有工作电流通过时的状态称为电接触状态，电接触 状态时触头之间的电阻称为接触电阻，其大小直接影响电路的工作情况。 接触电阻较大，电 流流过触头时将造成较大的电压降，这将对弱电控制系统产生较大影响。 同时由于电阻损耗 电能，将使触头发热导致温度升高，严重时可使触头熔焊，这样既影响工作的可靠性，又降 低了触头的寿命。 触头接触电阻的大小主要与触头的接触形式、接触压力、触头材料及触头表面状况等有关。 新知学习 二 、电磁式低压电器的结构 1. 基本机构 (2)触头系统 2)触头的接触形式。触头的接触形式有点接触、线接触和面接触三种 新知学习 二 、电磁式低压电器的结构 1. 基本机构 (2)触头系统 2)触头的接触形式。 点接触由两个半球形触头或一个半球形与一个平面触头构成，常用于小电流的电器中， 如接触器的辅助触头和继电器触头。 线接触常做成指形触头结构，它们的接触区是一条直 线，触头通、断为滚动接触并产生滚动摩擦，适用于通电次数多、电流大的场合，多用于中 等容量的电器。 面接触触头一般在接触表面镶有合金，允许通过较大电流，中小容量的接触 器的主触头多采用这种结构。 新知学习 二 、电磁式低压电器的结构 1. 基本机构 (2)触头系统 3)触头的结构形式。为使触头接触更加紧密，减小接触电阻，同时消除开始接触时产 生的振动，在触头上装有触头弹簧，使触头刚刚接触时产生初压力，随着触头闭合逐渐增大 触头互压力。 触头按其原始状态不同可分为常开触头和常闭触头。 原始状态时(吸引线圈未通电时) 触头断开，线圈通电后闭合的触头叫常开触头(动合触头)。 原始状态时闭合，线圈通电后 断开的触头叫常闭触头(动断触头)。线圈断电后所有触头回复到原始状态。 新知学习 二 、电磁式低压电器的结构 1. 基本机构 (2)触头系统 按触头控制的电路不同可分为主触头和辅助触头。主触头用于接通或断开主电路，允许 通过较大的电流；辅助触头用于接通或断开控制电路，只能通过较小的电流。触头的结构形式主要有桥式触头和指形触头。 新知学习 二 、电磁式低压电器的结构 1. 基本机构 (2)触头系统 4)减小接触电阻的方法。 NO.01 触头材料选用电阻系数小的材料，使触头本身的电阻尽量减小； NO. 02 增加触头的接触压力，一般在动触头上安装触头弹簧；改善触头表面状况，尽量避免或 减少触头表面氧化膜的形成，在使用过程中尽量保持触头清洁。 随堂练习 电磁式继电器的结构中，（）是核心部件。 A. 电磁机构 B. 触头系统 C. 灭弧装置 D. 反力弹簧 答案：A 解析： 电磁式继电器的结构中，电磁机构是核心部件，负责产生磁力以控制触头的吸合与释放，从而实现电路的通断。 随堂练习 电磁式继电器的基本结构包括（）。 A. 电磁机构、触头系统、灭弧装置、反力弹簧 B. 电磁机构、触头系统、灭弧装置 C. 电磁机构、触头系统、反力弹簧 D. 触头系统、灭弧装置、反力弹簧 答案：A 解析： 电磁式继电器的基本结构包括电磁机构、触头系统、灭弧装置和反力弹簧等部分。这些部件协同工作，以实现继电器的正常功能。 随堂练习 电磁式继电器的基本结构中，负责产生磁力的部分是（）。 A. 电磁机构 B. 触头系统 C. 灭弧装置 D. 反力弹簧 答案：A 解析： 电磁机构是电磁式继电器的核心部件，它由线圈、铁芯和衔铁组成。当线圈通电时，产生磁场，使衔铁吸合，从而带动触头动作。因此，电磁机构负责产生磁力。 随堂练习 电磁式继电器的触头系统通常由（）组成。 A. 触头 B. 触头和灭弧罩 C. 触头和反力弹簧 D. 触头和电磁线圈 答案：A 解析： 触头系统主要由触头组成，触头分为常开触头和常闭触头。灭弧罩、反力弹簧和电磁线圈虽然与触头系统相关，但不是触头系统的组成部分。 随堂练习 电磁式继电器的复位依靠（）。 A. 电磁力 B. 反力弹簧 C. 触头压力 D. 灭弧装置 答案：B 解析： 当电磁式继电器的线圈断电时，电磁力消失，反力弹簧会将衔铁和触头复位。因此，反力弹簧是复位的关键部件。 随堂练习 电磁式继电器的电磁机构主要由（）组成。 A. 线圈、铁芯和衔铁 B. 触头、灭弧罩 C. 反力弹簧、触头 D. 线圈、触头 答案：A 解析： 电磁机构主要由线圈、铁芯和衔铁组成。线圈通电后产生磁场，吸引衔铁，从而带动触头动作。触头、灭弧罩和反力弹簧虽然与电磁机构相关，但不是其主要组成部分。 随堂练习 电磁式继电器的吸合动作是由（）产生的。 A. 电磁力 B. 弹簧力 C. 触头压力 D. 灭弧装置 答案：A 解析： 当线圈通电时，产生电磁力，吸引衔铁，使触头吸合。因此，电磁力是吸合动作的直接原因。 随堂练习 电磁式继电器的释放动作是由（）产生的。 A. 电磁力消失 B. 弹簧力 C. 触头压力 D. 灭弧装置 答案：B 解析： 当线圈断电时，电磁力消失，反力弹簧会将衔铁和触头复位，从而产生释放动作。因此，弹簧力是释放动作的直接原因。 课堂小结 课后练习 (1)电磁式低压电器的结构包括什么? (2)低压电器的分类是什么? 感谢观看 $$