第一篇 电气控制技术 第一章 常用低压电器.doc

第一篇 电气控制技术 电气控制技术是由生产机械的驱动装置——电动机为控制对象、以微电子装置为核心、以电力电子装置为执行机构而组成的电气控制系统。该系统按照一定的规律控制电动机，使之满足生产工艺的要求，同时又达到提高效率、降低能耗、提高产品质量、降低劳动强度的最终目的。电气控制技术在工业生产、科学研究以及其他各个领域的应用十分广泛，已经成为实现生产过程自动化的重要技术手段之一。 本篇主要以电动机和其他执行电器为控制对象，介绍电气控制中常用的低压电器、基本线路以及电气控制系统的分析和设计方法。 常用低压电器 通常对一个或多个器件组合，能手动或自动分合，额定电压在直流1500V、交流1200V及其以下的电路，以及能够实现电路中被控制对象的控制、调节、变换、检测、保护等作用的基本器件称为低压电器。低压电器是组成各种电气控制成套设备的基础配套组件，它的正确使用是低压电力系统可靠运行、安全用电的基础，也是电气控制线路设计的重要保证。 本章主要介绍常用低压电器的结构、工作原理、用途及其图形符号和文字符号，为正确选择和合理使用这些电器及进行电气控制线路的设计打下基础。 第一节 电器的功能、分类和工作原理 一、电器的功能 电器是一种能根据外界的信号(机械力、电动力和其他物理量)和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。电器的控制作用就是手动或自动地接通、断开电路，“通”称为“开”，“断”也称为“关”。因此，“开”和“关”是电器最基本、最典型的功能。 二、电器的分类 低压电器种类繁多，功能多样，用途广泛，结构各异。其分类方法亦很多，常用分类方法有以下几种。 1．按工作电压等级分 (1) 高压电器 用于交流电压1200V、直流电压1500V及以上的电路中的电器，例如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。 (2) 低压电器 用于交流50Hz(或60Hz)额定电压为1200V以下、直流额定电压为1500V及以下的电路中的电器，例如接触器、继电器等。 2．按动作原理分 (1) 手动电器 人手操作发出动作指令的电器，例如刀开关、按钮等。 (2) 自动电器 产生电磁力而自动完成动作指令的电器，例如接触器、继电器、电磁阀等。 3．按用途分 (1) 控制电器 用于各种控制电路和控制系统的电器，例如接触器、继电器、电动机启动器等。 (2) 配电电器 用于电能的输送和分配的电器，例如高压断路器等。 (3) 主令电器 用于自动控制系统中发送动作指令的电器，例如按钮、转换开关等。 (4) 保护电器 用于保护电路及用电设备的电器，例如熔断器、热继电器等。 (5) 执行电器 用于完成某种动作或传送功能的电器，例如电磁铁、电磁离合器等。 三、电磁式电器的基本原理 低压电器中大部分为电磁式电器，其基本结构由电磁机构和触头系统组成。触头系统存在接触电阻和电弧等物理现象，对电器的安全运行影响较大；而电磁机构的电磁吸力与反力是决定电器性能的主要因素之一。低压电器的主要技术性能指标与参数就是在这些基础上制定的。因此，触头结构的设计、电弧的产生、灭弧装置的设计以及电磁吸力和反力等问题是低压电器的基本问题，也是研究电器元件结构和工作原理的基础。 (一)电磁机构 电磁机构是电磁式电器的感测元件，它将电磁能转换为机械能，从而带动触头动作。 1．电磁机构的结构形式 电磁机构由线圈、铁心和衔铁三部分组成，其结构形式按衔铁的运动方式可分为直动式和拍合式。图1-1和图1-2是直动式和拍合式电磁机构的常用结构形式。 1衔铁：2铁心：3线圈 1衔铁：2铁心：3线圈 图1-1 直动式电磁机构 图1-2 拍合式电磁构机 线圈的作用是将电能转换为磁能，即产生磁通，衔铁在电磁吸力作用下产生机械位移使铁心吸合。通入直流电的线圈称直流线圈，通入交流电的线圈称交流线圈。 直流线圈通电，铁心不会发热，只有线圈发热，因此使线圈与铁心直接接触，易于散热。线圈一般做成无骨架、高而薄的瘦高型，以改善线圈自身散热。铁心和衔铁由软钢或工程纯铁制成。 对于交流线圈，除线圈发热外，由于铁心中有涡流和磁滞损耗，铁心也会发热。为了改善线圈和铁心的散热情况，在铁心与线圈之间留有散热间隙，而且把线圈做成有骨架的矮胖型。铁心用硅钢片叠成，以减少涡流。 另外，根据线圈在电路中的连接方式可分为串联线圈(即电流线圈)和并联线圈(即电压线圈)