第一章 常用低压电器元件1
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第1章 常用低压电器
1.1.3 常用低压电器的发展
传统低压电器的发展方向是高性能、高可靠、 小型化、模块化、模数化、组合化、零部件通 用化、网络化。
1.2 低压电器的电磁执行机构
电磁执行机构
电磁机构
触头系统
灭弧系统
1.2.1 电磁机构
1、 电磁机构的工作原理 （如图）
1.2.1 电磁机构
2、电磁机构分类
1.4.3 热继电器（三相式热继电器结构 原理 ）
三相式热继电器结构原理（如图）
三相式热继电器结构原理图 1－支架 2－双金属片 3－发热元件 4－导板 5－补偿双金属片 6－触点 7－ 常开触点 8－复位螺钉 9－触点 10－复位按钮 11－调节旋钮 12－支撑 架 13－压簧 14－推杆
1.4.3 热继电器（选用 ）
1.4.1 电磁式继电器
电磁式继电器
电流继电器
电压继电器
中间继电器
1.4.1 电磁式继电器
电磁式继电器的结构与工作原理 （如图）
1—底座 2—反力弹簧 3，4—调节螺钉 5—非磁性垫片 6—衔铁 7—铁心 8—极靴 9—电磁线圈 10—触头系统
1.4.2 时间继电器
时间继电器
直流电磁式 时间继电器
例如：接触器、继电器等。 检测电器：用于系统中反馈各种信号以及发出各种信号的电 器。 例如：电磁感应器、行程开关等。 运算电器：用于把各种信号根据需要进行转换的电器。 例如：中间继电器等。 保护电器：用于对电路、系统、设备及人身安全起保护作用 的电器。例如：漏电器、熔断器、热继电器等。 执行电器：用于执行整个电路或系统的要求动作的电器。 例如：电磁阀、电磁离合器等 。
第一章常用低压电器介绍
实现延时。
● 延时范围较宽、结构简单、工作可靠、价格低廉、寿命长。
● 延时时间有0.4～180s和0.4～60s两种规格。
➢电动式：
● 包括同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统及执行机
构。
● 延时时间长，可达数十小时，延时精度高。
● 结构复杂，体积较大。
➢电子式：
● 数字计数式，包括脉冲发生器、计数器、显示器、放大器
李自成
电气控制与PLC
第一章 常用低压电器
➢直流接触器：远距离通断直流电路或控制直流 电动机的频繁起停。 ➢工作原理：与交流接触器基本相同。
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李自成
电气控制与PLC
第一章 常用低压电器
接触器主要技术参数：
➢线圈电压 ➢主触点额定电流、额定电压 ➢辅助触点额定电流、对数 ➢接触器极数 ➢接触器机械寿命、电寿命
继电特性曲线： x2：继电器吸合值 x1：继电器释放值
继电器的重要参数：
➢返回系数：k＝x1/ x2
● 释放弹簧的松紧 程度
● 铁心与衔铁间非 磁性垫片的厚薄 ➢吸合时间：
线圈接受电信号到衔 铁完全吸合所需的时间 ➢释放时间：
线电气信息学院
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直流为(70％～300％)IN
武汉工程大学电气信息学院
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电气控制与PLC
第一章 常用低压电器
过流电流继电器 欠流电流继电器
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第一章 常用低压电器
➢欠电流继电器：当电路电流过低时立即将电路切断
● 线圈电流大于或等于吸合整定电流时，继电器吸合 ● 线圈电流低于释放整定电流时，继电器释放 ● 动作电流整定范围：
第1章 常用低压电器
螺旋式熔断器
Date: 2020/11/28
Page: 34
CH1 常用低压电器 封闭管式 —— RT12有填料、无填料、快速，低压电网
有填料式熔断器
Date: 2020/11/28
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CH1 常用低压电器 封闭管式 —— RT12有填料、无填料、快速，低压电网
无填料密封式熔断器
Date: 2020/11/28
控制５ＫＷ以下电动机。
Date: 2020/11/28
Page: 22
CH1 常用低压电器
1.2 开关电器
1.2.3 转换开关
❖ 外形及结构：静触头一端固定在胶木盒内，另一端伸出盒 外，与电源或负载相连。动触片套在绝缘方杆上，绝缘方 轴每次作90°正或反方向的转动，带动静触头通断。
Date: 2020/11/28
(d)
123
(e)
常用电磁机构的形式 1-铁芯 2-线圈 3-衔铁
衔铁沿棱角转动的拍合式
衔铁直线运动的双E形直动式 为衔铁沿轴转动的拍合式
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CH1 常用低压电器
1.1 低压电器的基本知识
（3）电磁机构的吸力与反力特性
电磁吸力
F
107 8πs
2
107 8π
高压电器：AC1200V、DC1500V及以上电路中的电器。 低压电器：AC1200V、DC1500V以下电路中的电器。
• 按电器的性能和用途分：控制电器和配电电器
• 按电器的动作方式分 ：手动电器和自动电器 • 按执行机理分：有触点电器和无触点电器 • 按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器。
Date: 2020/11/28
第一章常用低压电器
四、接触器的选用
1．接触器极数和电流种类的确定 2．根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器。 3．根据负载功率和操作情况来确定接触器主触头的电流等级。 4．根据接触器主触头接通与分断主电路电压等级来决定接触器的额定电压。 5．接触器吸引线圈的额定电压应由所接控制电路电压确定。 6．接触器触头数和种类应满足主电路和控制电路的要求。
B系列型号含义：
（二）切换电容器接触器
专用于低压无功补偿设备中投入或切除并联电 容器组，以调整用电系统的功率因素。
常用产品有：CJ16、CJ19、CJ41、CJX2A、 LC1-D、6C系列等。
（三）真空交流接触器
以真空为灭弧介质，其主触头密封在真空开关 管内。适用于条件恶劣的危险环境中。
常用的真空交流接触器有：CKJ和EVS系列等。
2．欠电压继电器 在电路中用于欠电压保护
电压继电器的符号
图1-16 电压继电器的符号
（二）电磁式电流继电器
1．过电流继电器 通常，交流过电流继电器的
吸合电流I0=（1.1～3.5）IN，直 流过电流继电器的吸合电流I0= （0.75～3）IN。由于过电流继电 器在出现过电流时衔铁吸合动作， 其触头来切断电路，故过电流继 电器无释放电流值。
DC （直流）
DC-3 DC-5
并励电动机的起动、反接制动、点动 串励电动机的起动、反接制动、点动
DC-6 白炽灯的通断
三、常用典型接触器
（一）空气电磁式交流接触器
典型产品有：CJ20、CJ21、CJ26、CJ35、CJ40、NC、B、 LC1-D、3TB、STF系列交流接触器等。
CJ20系列型号含义：
（3）栅片灭弧
图1-11 栅片灭弧示意图 1-灭弧栅片 2-触头 3-电弧
第1章 常见低压电器元件_1
(a) 直动式电磁阀 外观图
(b) 直动式电磁阀原理图
42
机械工业出版社 浙江理工大学自动化系
电磁阀原理
张益波制作
张益波制作
~
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机械工业出版社 浙江理工大学自动化系
气缸
张益波制作
气缸是控制系统中的运动执行机构，可在电磁 开关控制时实现直线运动。
电磁阀 弹簧 活塞杆 气室 导气管
活塞
(a) 单作用气 缸外观图
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机械工业出版社 浙江理工大学自动化系
电动阀
张益波制作
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电动阀大体分两种，一种为角行程电动阀，由 电动执行器控制角行程阀，可使阀门在0-90度 内旋转控制管道流体通断；另一种为直行程电 动阀，由电动执行器配合直行程阀，通过控制 阀板上下动作控制管道流体通断 电动阀的电气连接相对比较复杂，最常见的电 动阀包含4或5根线，其中两根(单相220伏)或 三根(三相380伏)线为交流电源线，另外两根 为信号线，接收4~20mA控制信号以调节阀门 开度；如果为气动阀，则仅有两根信号线。相 对高级的阀门还有2~4根信号反馈线，用于指 示阀门开度或故障。
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速度继电器
N<100转/分 N>100 定子
张益波制作
张益波制作
正转
短路条 转子 杠杆
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触点组
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速度继电器
张益波制作
正转 反转
N<100转/分 N>100
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机械工业出版社 浙江理工大学自动化系
电磁阀
张益波制作
电磁阀是用于实现气、液流体控制的自动化基 础元件，属于执行器
电气控制与S7-1500 PLC应用技术 第1章 常用低压电器
① 点接触； ② 线接触； ③ 面接触。 ➢ 触点的结构形式包括： ① 单断点指形触点； ② 双断点桥式触点。
➢电磁式控制电器
② 触点
➢ 点接触
① 球面对球面、球面对平面等，适合于小电流电器，如 接触器的辅助触点。
a)
➢电磁式控制电器
② 触点
➢ 线接触
① 圆柱对平面、圆柱对圆柱等 ，适合于中等电流电器， 如接触器的主触点。
1.1 电器的基本知识
➢ 控制电器的定义和分类
① 电器的定义
• 电器是一种能够根据外界信号（如机械力、电动 力等）的要求，自动或手动地接通或断开电路， 从而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、检测和调节的电 气元件和设备的总称。
1.1 电器的基本知识
➢ 控制电器的定义和分类 ② 控制电器的定义
③ 其缺点是：
• 触点不能自动净化，触点材料用银或银基合金； • 每个触点的接触压力小，电动稳定性较低； • 触点参数不易调节。
② 触点
➢电磁式控制电器
③ 电弧的产生及灭弧方法
பைடு நூலகம்
➢ 电弧的产生
① 在通电状态下，触点分开瞬间，当被分断的电 流超过某一数值（与触点材料有关，0.2～1A） 或分段后加在触点间隙两端的电压超过某一数 值（12～20V）时，触点间产生电弧；
1.1 电器的基本知识
➢ 控制电器的定义和分类 ③ 控制电器的分类
• 按用途分 • 控制电器：用于控制电路和控制系统的电器； • 配电电器：用于电能的输送和分配的电器； • 主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令 的电器； • 保护电器：用于保护电路及用电设备的电器； • 执行电器：用于完成某一类动作或传递动能的 电器。
➢电磁式控制电器
② 触点
➢ 点接触
① 球面对球面、球面对平面等，适合于小电流电器，如 接触器的辅助触点。
a)
➢电磁式控制电器
② 触点
➢ 线接触
① 圆柱对平面、圆柱对圆柱等 ，适合于中等电流电器， 如接触器的主触点。
1.1 电器的基本知识
➢ 控制电器的定义和分类
① 电器的定义
• 电器是一种能够根据外界信号（如机械力、电动 力等）的要求，自动或手动地接通或断开电路， 从而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、检测和调节的电 气元件和设备的总称。
1.1 电器的基本知识
➢ 控制电器的定义和分类 ② 控制电器的定义
③ 其缺点是：
• 触点不能自动净化，触点材料用银或银基合金； • 每个触点的接触压力小，电动稳定性较低； • 触点参数不易调节。
② 触点
➢电磁式控制电器
③ 电弧的产生及灭弧方法
பைடு நூலகம்
➢ 电弧的产生
① 在通电状态下，触点分开瞬间，当被分断的电 流超过某一数值（与触点材料有关，0.2～1A） 或分段后加在触点间隙两端的电压超过某一数 值（12～20V）时，触点间产生电弧；
1.1 电器的基本知识
➢ 控制电器的定义和分类 ③ 控制电器的分类
• 按用途分 • 控制电器：用于控制电路和控制系统的电器； • 配电电器：用于电能的输送和分配的电器； • 主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令 的电器； • 保护电器：用于保护电路及用电设备的电器； • 执行电器：用于完成某一类动作或传递动能的 电器。
电气控制与PLC应用技术 第1章 常用低压电器
必须始终处于反力特性上方，即
吸力要大于反力；
反之衔铁释放时，吸力特性必须
位于反力特性下方，即反力要大
于吸力（此时的吸力是由剩磁产
生的）。
1—直流电磁铁吸力特性 2—交流电磁铁吸力特性 3—反力 特性
在吸合过程中还须注意吸力特性 位于反力特性上方不能太高，否 则会影响到电磁机构寿命。
思考题
1.为什么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？
，所以
I
Rm
N
，
将
Rm
2 S
代入上式得， I
2 交流电磁机构的电磁吸力在衔铁闭合 前后几乎不变。交流线圈中的电流在衔铁 闭合前后变化很大。
I f
吸力特性与反力特性的配合
反力特性：是指反作用力Fr与气隙δ的关系曲线(由释放弹簧
和触点弹簧构成）。 在衔铁吸合过程中，其吸力特性
思考题解答
2.解：要使电磁铁机构工作正常，就要使在220V电源下所 产生的磁通与磁铁在380V电压下所产生的磁通值相等，从 而保证它们吸力相同。即
4. 电磁机构吸力特性与反力特性的配合
(1)电磁机构的吸力特性 电磁机构的吸力特性的定义：电磁机 构的电磁吸力与工作气隙之间的关系 曲线称为电磁机构的吸力特性。 电磁吸力： F 10 7 B 2 S
8
式中 B: 气隙中的磁感应强度T（特斯拉） S：磁极截面积m2（米2） F：电磁吸力N（牛顿）
直流电磁机构的吸力特 性
3. 电磁线圈和电磁机构
1）直流电磁机构和交流电磁机构的结构特点 直流电磁机构：铁心和衔铁用整块钢或铁做成， 线圈直接绕在铁心上，绕成高而瘦的形状。 交流电磁机构：铁心和衔铁用硅钢片叠成，线圈绕 在骨架上，绕成短而厚的矮胖型。
《电气控制与PLC应用(第四版)》课后习题解答
《电气控制与PLC应用》习题解答第一章常用低压电器1-1 从外部结构特征上如何区分直流电磁机构与交流电磁机构？怎么区分电压线圈与电流线圈？答：从外部结构特征上，直流电磁机构铁心与衔铁由整块钢或钢片叠制而成，铁心端面无短路环，直流电磁线圈为无骨架、高而薄的瘦高型。
交流电磁机构铁心与衔铁用硅钢片叠制而成，铁心端面上必有短路环，交流电磁线圈设有骨架，做成短而厚的矮胖型。
电压线圈匝数多，线径较细，电流线圈导线粗，匝数少。
1-2 三相交流电磁铁有无短路环，为什么？答：三相交流电磁铁无短路环。
三相交流电磁铁电磁线圈加的是三相对称电压，流过三相对称电流，磁路中通过的是三相对称磁通，由于其相位互差120º，所产生的电磁吸力零值错开，其合成电磁吸力大于反力，故衔铁被吸牢而不会产生抖动和撞击，故无需再设短路环。
1-3 交流电磁线圈误接入对应直流电源，直流电磁线圈误接入对应交流电源，将发生什么问题，为什么？答：交流电磁线圈误接入对应直流电源，此时线圈不存在感抗，只存在电阻，相当于短路状态，产生大的短路电流，立即将线圈烧毁。
直流电磁线圈误接入对应交流电源，由于阻抗存在，使线圈电流过小，电磁吸力过小；衔铁吸合不上，时间一长，铁心因磁滞、涡流损耗而发热，致使线圈烧毁。
1-4 交流、直流接触器是以什么定义的？交流接触器的额定参数中为何要规定操作频率？答：接触器是按主触头控制的电流性质来定义为是交流还是直流接触器。
对于交流接触器，其衔铁尚未动作时的电流为吸合后的额定电流的5~6倍，甚至高达10~15倍，如果交流接触器频繁工作，将因线圈电流过大而烧坏线圈，故要规定操作频率，并作为其额定参数之一。
1-6 交流接触器与直流接触器有哪些不同？答：1）直流接触器额定电压有：110、220、440、660V，交流接触器额定电压有：127、220、380、500、660V。
2）直流接触器额定电流有40、80、100、150、250、400及600A；交流接触器额定电流有10、20、40、60、100、150、250、400及600A。
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交流接触器 通常 直流接触器 特殊 交流接触器 直流线圈 直流线圈
19
◎ 直流线圈
交流线圈
电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
3. 交流接触器的结构和原理
1) 交流接触器的结构 电磁机构 触点系统 灭弧装置 复位弹簧 底座及支架
20
电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
▲ 交流接触器触点系统
● 三对常开主触点：容量较大，用于接通 三对常开主触点 容量较大， 常开主触点：
I=
U R
，与气隙长度无关
，不存在冲击电流，故直流电磁机构可靠性较高。 不存在冲击电流，故直流电磁机构可靠性较高。
7）主触点的数量和形式不同 直流接触器的主触点一般制 单极或双极，且采用指型线接 成单极或双极，且采用指型线接 触式触点。 触式触点。 触点
29
电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
5. 接触器的图形符号、文字符号 接触器的图形符号、
第一章 常用低压电器
常开触点--常开触点---非激励状态下为开断的触点 ---非激励状态下为开断的触点 常闭触点--常闭触点---非激励状态下为闭合的触点 ---非激励状态下为闭合的触点 ● 按触点的用途分： 按触点的用途分： 主触点: 接通和分断主电路； 主触点: 接通和分断主电路； 辅助触点: 辅助触点: 接通和分断控制电路
第一章 常用低压电器
4. 直流接触器
直流接触器的结构和工作原理 与交流接触器相似，区别在于: 与交流接触器相似，区别在于: 1) 电磁机构不同 直流接触器的电磁吸力与气 隙长度平方呈反比
F at ∝ 1
δ
2
直流电磁机构采用气隙较小 的衔铁沿磁轭棱角转动的拍合式 铁心。 铁心。
27
电气控制与 PLC 2) 铁心材料不同
电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
第一部分
电气控制技术
主讲: 杨 涟
中原工学院电子信息学院 工业自动化系统集成课程组
1
电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
第一章
常用低压电器
本章介绍的内容：
●
电器的作用与分类 常用低压电器的结构、工作原理 常用低压电器的图形、文字符号
2
●
●
电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
直流接触器的铁心一般用整块软钢制成 3) 线圈形状不同 直流线圈通常是无骨架， 直流线圈通常是无骨架，比较薄的瘦高型 4）直流接触器没有短路环
5）灭弧装置不同 直流接触器常采用磁吹灭弧加灭弧罩灭弧
28
电气控制与 PLC 6) 直流接触器的线圈电流 直流接触器的线圈电流
第一章 常用低压电器
15
电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
3.电磁吸力与弹簧反力的配合 3.电磁吸力与弹簧反力的配合
●
电磁吸力： 电磁吸力：
10 7 2 Fat = B ⋅S 8π
当端面积S一定时， 当端面积S一定时， Fat ● 弹簧的反力： 弹簧的反力：
∝ Φ2
Fr = K l ⋅ X
Fat>Fr，则衔铁吸合，触点动作。 如Fat>Fr，则衔铁吸合，触点动作。 Fat<Fr，则衔铁释放，触点复位。 如Fat<Fr，则衔铁释放，触点复位。
1. 电磁式低压电器的结构及工作原理
1) 结构
释放弹簧 触点
衔铁
线圈 静铁芯 电磁式电器工作原理图
8
电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
2)工作原理
线圈通电→产生电磁吸力 衔铁吸合 线圈通电 产生电磁吸力→衔铁吸合 触点动作 产生电磁吸力 衔铁吸合→触点动作 线圈断电→电磁吸力消失→ 线圈断电 →电磁吸力消失→弹簧反力使衔铁释 放→触点复位
4
电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
● 按用途分 控制电器——用于各种控制电路和控制系统 控制电器——用于各种控制电路和控制系统 主令电器——用于控制系统中发送控制指令 主令电器——用于控制系统中发送控制指令 保护电器——用于保护电路及用电设备 保护电器——用于保护电路及用电设备 配电电器——用于电能的输送和分配 配电电器——用于电能的输送和分配 执行电器——用于完成某种动作或传动功能 执行电器——用于完成某种动作或传动功能 ● 按工作原理分 电磁式电器 电磁式电器——依据电磁感应原理工作 电器——依据电磁感应原理工作 还有感应式、电动式、电子式等。 还有感应式、电动式、电子式等。
11
电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
常闭触点 主触点
辅助触点
常开触点
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电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
3） 灭弧装置
▲ 电弧产生
是带电触点在断开时产生的一种气体放电现 是触点两端电压在气隙中产生高场强， 象。是触点两端电压在气隙中产生高场强，导致 撞击电离、热电子发射和热游离， 撞击电离、热电子发射和热游离，最终形成大量 带电质点的定向流动的结果。 带电质点的定向流动的结果。
分断高电压、大电流的主电路。 分断高电压、大电流的主电路。
● 有1～2 对辅助触点：容量较小，用于接 辅助触点：容量较小，
通分断小电流的控制电路。 通分断小电流的控制电路。
▲ 灭弧装置
大容量交流接触器采用栅片灭弧、灭弧罩灭弧； 大容量交流接触器采用栅片灭弧、灭弧罩灭弧； 小容量交流接触器采用双断口桥式触点灭弧。 小容量交流接触器采用双断口桥式触点灭弧。
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电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
2. 电磁式低压电器的组成 : 1）电磁机构 检测电信号，并把电磁能转换成机械能， 检测电信号，并把电磁能转换成机械能， 带动触点动作。 带动触点动作。 ２）触点系统 用来接通和分断电路。 用来接通和分断电路。
10
电气控制与 PLC 触点的分类 ● 按触点的形态分： 按触点的形态分：
= F0 − F0 ⋅ cos 2ωt
平均吸力
1 10 7 2 F0 = Fmat = Bm ⋅ S 2 2 × 8π
24
电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
无短路 环吸力 加短路环 反力
25
电气控制与 PLC 短路环的作用： 短路环的作用：消除 交流衔铁的振动和噪 声。
第一章 常用低压电器
5) 交流接触器的线圈电流
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电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
2） 接触器的工作原理
● 线圈通电
产生电磁吸力
衔铁吸合
带
动动触点动作：常闭触头断开，常开触头闭合。 动动触点动作：常闭触头断开，常开触头闭合。
22
电气控制与 PLC
● 线圈失电
第一章 常用低压电器
电磁吸力消失 衔铁在反作用弹 簧的作用下释放， 带动触点复位， 常开触头断开， 簧的作用下释放 ， 带动触点复位 ， 常开触头断开 ， 常闭触头闭合 。
3) 线圈的额定电压
一般交流负载用交流接触器，直流负载用直流 一般交流负载用交流接触器， 接触器， 接触器，但交流负载频繁动作时可采用直流线圈的 交流接触器。 交流接触器。 交流线圈: 36V、110V、127V、220V、380V； 交流线圈: 36V、110V、127V、220V、380V； 直流线圈 24V、48V、110V、220V、440V； 直流线圈: 24V、48V、110V、220V、440V； 线圈:
用于小容量的接 触器， 触器，继电器
用于交流接触器中
14
电气控制与 PLC
●
第一章 常用低压电器
●
磁吹灭弧
灭弧罩灭弧
灭弧罩常与磁吹灭弧、 灭弧罩常与磁吹灭弧、 灭弧栅灭弧结合使用， 灭弧栅灭弧结合使用， 用作分隔各路电弧， 用作分隔各路电弧，防 止短路；迅速冷却电弧。 止短路；迅速冷却电弧。
广泛应用于直 流接触器中
第一章 常用低压电器
§1-1 电器的分类与作用
1. 什么是电器 ?
是组成电气控制线路的基础元件 ， 是组成电气控制线路的 基础元件， 是 基础元件 对被控对象实现切换、控制、保护、 对被控对象实现切换、控制、保护、检测 和调节的电工器械。 和调节的电工器械。
3
电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
23
电气控制与 PLC 注意
第一章 常用低压电器
绝大部分低压电器，触点动作遵 绝大部分低压电器， 循“先断后合”原则。 先断后合”原则。
4) 短路环的作用
电磁吸力
10 7 10 7 2 2 Fat = ( Bm sin ωt ) ⋅ S = Bm ⋅ S ⋅ sin 2 ωt 8π 8π F F 1 = Fmat (1 − cos 2ωt ) = mat − mat cos 2ωt 2 2 2
2. 电器的分类 ● 按工作电压等级分 低压电器——交流 直流1200V 低压电器——交流、直流1200V 以下 交流、 高压电器——交流 直流1200V 高压电器——交流、直流1200V 以上 交流、 ● 按动作原理分 手动电器——由人工操作完成指定任务 手动电器——由人工操作完成指定任务 自动电器——由电 或非电） 自动电器——由电（或非电）的信号自动 由电（ 完成指定任务
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电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
4） 额定操作频率
接触器每小时的动作次数 ●交流接触器的操作频率一般为： 600次/h； 交流接触器的操作频率一般为： 600次/h； ●直流接触器的额定操作频率～1200次/h， 直流接触器的额定操作频率～1200次/h，
5) 接通和分断能力
指主触点在规定条件下能可靠地接通和分断的 指主触点在规定条件下能可靠地接通和分断的 可靠地接通和分断 最大电流值。在此电流值下， 最大电流值。在此电流值下，接通时主触点不应发 生熔焊，分断时主触点不应发生长时间燃弧。 生熔焊，分断时主触点不应发生长时间燃弧。
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◎ 直流线圈
交流线圈
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第一章 常用低压电器
3. 交流接触器的结构和原理
1) 交流接触器的结构 电磁机构 触点系统 灭弧装置 复位弹簧 底座及支架
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电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
▲ 交流接触器触点系统
● 三对常开主触点：容量较大，用于接通 三对常开主触点 容量较大， 常开主触点：
I=
U R
，与气隙长度无关
，不存在冲击电流，故直流电磁机构可靠性较高。 不存在冲击电流，故直流电磁机构可靠性较高。
7）主触点的数量和形式不同 直流接触器的主触点一般制 单极或双极，且采用指型线接 成单极或双极，且采用指型线接 触式触点。 触式触点。 触点
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电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
5. 接触器的图形符号、文字符号 接触器的图形符号、
第一章 常用低压电器
常开触点--常开触点---非激励状态下为开断的触点 ---非激励状态下为开断的触点 常闭触点--常闭触点---非激励状态下为闭合的触点 ---非激励状态下为闭合的触点 ● 按触点的用途分： 按触点的用途分： 主触点: 接通和分断主电路； 主触点: 接通和分断主电路； 辅助触点: 辅助触点: 接通和分断控制电路
第一章 常用低压电器
4. 直流接触器
直流接触器的结构和工作原理 与交流接触器相似，区别在于: 与交流接触器相似，区别在于: 1) 电磁机构不同 直流接触器的电磁吸力与气 隙长度平方呈反比
F at ∝ 1
δ
2
直流电磁机构采用气隙较小 的衔铁沿磁轭棱角转动的拍合式 铁心。 铁心。
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电气控制与 PLC 2) 铁心材料不同
电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
第一部分
电气控制技术
主讲: 杨 涟
中原工学院电子信息学院 工业自动化系统集成课程组
1
电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
第一章
常用低压电器
本章介绍的内容：
●
电器的作用与分类 常用低压电器的结构、工作原理 常用低压电器的图形、文字符号
2
●
●
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第一章 常用低压电器
直流接触器的铁心一般用整块软钢制成 3) 线圈形状不同 直流线圈通常是无骨架， 直流线圈通常是无骨架，比较薄的瘦高型 4）直流接触器没有短路环
5）灭弧装置不同 直流接触器常采用磁吹灭弧加灭弧罩灭弧
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电气控制与 PLC 6) 直流接触器的线圈电流 直流接触器的线圈电流
第一章 常用低压电器
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电气控制与 PLC
第一章 常用低压电器
3.电磁吸力与弹簧反力的配合 3.电磁吸力与弹簧反力的配合
●
电磁吸力： 电磁吸力：
10 7 2 Fat = B ⋅S 8π
当端面积S一定时， 当端面积S一定时， Fat ● 弹簧的反力： 弹簧的反力：
∝ Φ2
Fr = K l ⋅ X
Fat>Fr，则衔铁吸合，触点动作。 如Fat>Fr，则衔铁吸合，触点动作。 Fat<Fr，则衔铁释放，触点复位。 如Fat<Fr，则衔铁释放，触点复位。
1. 电磁式低压电器的结构及工作原理
1) 结构
释放弹簧 触点
衔铁
线圈 静铁芯 电磁式电器工作原理图
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第一章 常用低压电器
2)工作原理
线圈通电→产生电磁吸力 衔铁吸合 线圈通电 产生电磁吸力→衔铁吸合 触点动作 产生电磁吸力 衔铁吸合→触点动作 线圈断电→电磁吸力消失→ 线圈断电 →电磁吸力消失→弹簧反力使衔铁释 放→触点复位
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第一章 常用低压电器
● 按用途分 控制电器——用于各种控制电路和控制系统 控制电器——用于各种控制电路和控制系统 主令电器——用于控制系统中发送控制指令 主令电器——用于控制系统中发送控制指令 保护电器——用于保护电路及用电设备 保护电器——用于保护电路及用电设备 配电电器——用于电能的输送和分配 配电电器——用于电能的输送和分配 执行电器——用于完成某种动作或传动功能 执行电器——用于完成某种动作或传动功能 ● 按工作原理分 电磁式电器 电磁式电器——依据电磁感应原理工作 电器——依据电磁感应原理工作 还有感应式、电动式、电子式等。 还有感应式、电动式、电子式等。
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第一章 常用低压电器
常闭触点 主触点
辅助触点
常开触点
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第一章 常用低压电器
3） 灭弧装置
▲ 电弧产生
是带电触点在断开时产生的一种气体放电现 是触点两端电压在气隙中产生高场强， 象。是触点两端电压在气隙中产生高场强，导致 撞击电离、热电子发射和热游离， 撞击电离、热电子发射和热游离，最终形成大量 带电质点的定向流动的结果。 带电质点的定向流动的结果。
分断高电压、大电流的主电路。 分断高电压、大电流的主电路。
● 有1～2 对辅助触点：容量较小，用于接 辅助触点：容量较小，
通分断小电流的控制电路。 通分断小电流的控制电路。
▲ 灭弧装置
大容量交流接触器采用栅片灭弧、灭弧罩灭弧； 大容量交流接触器采用栅片灭弧、灭弧罩灭弧； 小容量交流接触器采用双断口桥式触点灭弧。 小容量交流接触器采用双断口桥式触点灭弧。
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第一章 常用低压电器
2. 电磁式低压电器的组成 : 1）电磁机构 检测电信号，并把电磁能转换成机械能， 检测电信号，并把电磁能转换成机械能， 带动触点动作。 带动触点动作。 ２）触点系统 用来接通和分断电路。 用来接通和分断电路。
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电气控制与 PLC 触点的分类 ● 按触点的形态分： 按触点的形态分：
= F0 − F0 ⋅ cos 2ωt
平均吸力
1 10 7 2 F0 = Fmat = Bm ⋅ S 2 2 × 8π
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第一章 常用低压电器
无短路 环吸力 加短路环 反力
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电气控制与 PLC 短路环的作用： 短路环的作用：消除 交流衔铁的振动和噪 声。
第一章 常用低压电器
5) 交流接触器的线圈电流
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第一章 常用低压电器
2） 接触器的工作原理
● 线圈通电
产生电磁吸力
衔铁吸合
带
动动触点动作：常闭触头断开，常开触头闭合。 动动触点动作：常闭触头断开，常开触头闭合。
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● 线圈失电
第一章 常用低压电器
电磁吸力消失 衔铁在反作用弹 簧的作用下释放， 带动触点复位， 常开触头断开， 簧的作用下释放 ， 带动触点复位 ， 常开触头断开 ， 常闭触头闭合 。
3) 线圈的额定电压
一般交流负载用交流接触器，直流负载用直流 一般交流负载用交流接触器， 接触器， 接触器，但交流负载频繁动作时可采用直流线圈的 交流接触器。 交流接触器。 交流线圈: 36V、110V、127V、220V、380V； 交流线圈: 36V、110V、127V、220V、380V； 直流线圈 24V、48V、110V、220V、440V； 直流线圈: 24V、48V、110V、220V、440V； 线圈:
用于小容量的接 触器， 触器，继电器
用于交流接触器中
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●
第一章 常用低压电器
●
磁吹灭弧
灭弧罩灭弧
灭弧罩常与磁吹灭弧、 灭弧罩常与磁吹灭弧、 灭弧栅灭弧结合使用， 灭弧栅灭弧结合使用， 用作分隔各路电弧， 用作分隔各路电弧，防 止短路；迅速冷却电弧。 止短路；迅速冷却电弧。
广泛应用于直 流接触器中
第一章 常用低压电器
§1-1 电器的分类与作用
1. 什么是电器 ?
是组成电气控制线路的基础元件 ， 是组成电气控制线路的 基础元件， 是 基础元件 对被控对象实现切换、控制、保护、 对被控对象实现切换、控制、保护、检测 和调节的电工器械。 和调节的电工器械。
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第一章 常用低压电器
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电气控制与 PLC 注意
第一章 常用低压电器
绝大部分低压电器，触点动作遵 绝大部分低压电器， 循“先断后合”原则。 先断后合”原则。
4) 短路环的作用
电磁吸力
10 7 10 7 2 2 Fat = ( Bm sin ωt ) ⋅ S = Bm ⋅ S ⋅ sin 2 ωt 8π 8π F F 1 = Fmat (1 − cos 2ωt ) = mat − mat cos 2ωt 2 2 2
2. 电器的分类 ● 按工作电压等级分 低压电器——交流 直流1200V 低压电器——交流、直流1200V 以下 交流、 高压电器——交流 直流1200V 高压电器——交流、直流1200V 以上 交流、 ● 按动作原理分 手动电器——由人工操作完成指定任务 手动电器——由人工操作完成指定任务 自动电器——由电 或非电） 自动电器——由电（或非电）的信号自动 由电（ 完成指定任务
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第一章 常用低压电器
4） 额定操作频率
接触器每小时的动作次数 ●交流接触器的操作频率一般为： 600次/h； 交流接触器的操作频率一般为： 600次/h； ●直流接触器的额定操作频率～1200次/h， 直流接触器的额定操作频率～1200次/h，
5) 接通和分断能力
指主触点在规定条件下能可靠地接通和分断的 指主触点在规定条件下能可靠地接通和分断的 可靠地接通和分断 最大电流值。在此电流值下， 最大电流值。在此电流值下，接通时主触点不应发 生熔焊，分断时主触点不应发生长时间燃弧。 生熔焊，分断时主触点不应发生长时间燃弧。