1.1低压电器的分类
电气控制与PLC原理及应用(第二版)周亚军章 (1)
第1章 常用低压电器
1.1.2 低压电器的发展趋势 1．低压电器智能化 智能化低压电器带有微处理器，能准确监测和显示配电线
路的运行情况，并能准确地解决过载、短路等各种故障；能按 运行人员的设置要求进行各种操作；具有运行监测和内部故障 自诊断及故障显示功能，并将智能控制理论(如模糊理论、神 经网络等)逐渐应用到低压电器的控制上。
第1章 常用低压电器
1.4 接 触 器
1.4.1 接触器的结构和工作原理 接触器内部由电磁机构、主触头、灭弧系统、辅助触头、
支架和底座组成，直动式双断点交流接触器结构示意图如图18所示。
第1章 常用低压电器 图1-8 直动式双断点交流接触器结构示意图
第1章 常用低压电器 接触器的图形符号如图1-9所示。
第1章 常用低压电器
2．低压电器网络化 现今的自动化系统在信息化方面提出了更多更高的要求， 全局监控、信息共享同样也体现在低压电器产品的发展上，如 Internet协议、现场总线协议(如Profibus、DeviceNet、 Modbus、ASI-bus等)、楼宇自动化总线协议(如Europen Installation BUS、Lonwork、IQBUS、BACnet等)等在低压电 器上的应用。具有通信功能和现场总线技术的智能化低压电器 带有通信接口，能和系统通信，构成整个智能化控制系统。
第1章 常用低压电器
1.1.3 电磁机构 接触器、电磁式继电器、电磁阀等都是采用电磁感应原理
工作的电磁式电器。其机构由电磁机构和触头系统构成，部分 还带有灭弧系统及绝缘外壳等附件。
电磁机构包括电磁线圈、静铁芯和动铁芯(衔铁)，其作用 是将电磁能转换为机械能，依靠它带动触头的闭合和断开。其 结构分为直动式和拍合式，图1-1为直动式结构。
1.1主电路中常用的低压电器-工厂电气控制
• 工作原理 • 主触头闭合后，自由脱扣机构将主触头锁在合闸位置上。过 电流脱扣器线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压 脱扣器线圈与电源并联。电路短路或严重过载时，过电流脱 扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触头断开主电路; 电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片弯曲变形， 顶动自由脱扣机构动作;电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔 铁释放，也使自由脱扣机构动作;分励脱扣器则用作远距离 分断电路。
结论：a直流电压线圈在衔铁闭合前后吸力变化很大； b直流电压线圈中的电流在衔铁闭合前后不变化。
交流电压线圈的吸力特性 当频率、匝数和电压都为常数时，磁通为常数时：F为常数
结论： a.交流电压线圈在衔铁闭合前后吸力几乎不变化（如考虑漏磁通， 随δ的减少略有增加）。 b.交流电压线圈中的电流在衔铁闭合前后随气隙δ 的减小而减小。
分类：单相双极和三相三极两种。
3.负荷开关 (2)封闭式负荷开关（铁壳开关） 作用：手动通断电路及短路保护。
1. 4 组合开关 • 用途:作电源引入开关，也可用于5．5KW以下电动机的直接起动、停止、 反转和调速控制. • 外形及结构:见图 • 说明:内部有三对静触头，分别用绝缘板相隔，附有接线桩。三个动触头 相互绝缘，与各自的静触头相对应，套在共同的绝缘杆上，绝缘杆装有 操作手柄，转动手柄，即可完成三组触头之间的开合或切换。开关内装 有速断弹簧，以提高触头的分断速度。
3．按工作原理
1）电磁式电器：电磁机构控制电器动作（如交 直流接触器，电磁式继电器等） 2）非电量控制电器：非电磁式控制电器动作 （机械开关）
Байду номын сангаас 1.2电磁式低压电器的基础知识
电磁式电器主要由感测和执行两部分组成。 感测部分（电磁机构）：接受外界输入的信号， 使执行部分动作，实现控制的目的。 电磁机构：通过电磁感应原理将电能转化成机械 能。 电磁机构输入的电信号：电压、电流
第一章工厂电气与PLC介绍
1.5 继 电 器
1.5.1 电磁式继电器
电磁式继电器是应用最早同时也应用 最多的一种继电器。它由电磁机构和触点 系统组 成，如图1-19所示。
图1-19 电磁式继电器机构图
1-静触点；2-动触点；3簧片；4-衔铁；5-极靴； 6-空气气隙；7-反力弹簧；
8-铁轭；9-线圈； 10-铁芯
1．电磁式电压继电器
3．选型
熔断器的选型主要是选择熔断器的形 式、额定电流、额定电压以及熔体额定电 流。 熔体额定电流的选择是熔断器选择的 核心，其选择方法如表1-2所示。
表1-2
熔体额定电流选择
负载性质
电炉和照明等电阻性负载
线绕式电动机
单台电 动机
笼型电动机
起动时间较长的某些笼型电动 机
连续工作制直流电动机
反复短时工作制直流电动机
1.5.3 热继电器
1．结构 热继电器主要由热元件、双金属片和
触点三部分组成，其外形、结构及图形符 号如图1-23所示。
图1-23 热继电器外形、结构及图形符号
2．工作原理 3．选用
热继电器型号的选用应根据电动机的 接法和工作环境决定。
4．整定
1.6 无触点电器
1.6.1 接近开关
接近开关（又称无触点位置开关）的 用途除行程控制和限位保护外，还可作为 检测金属体的存在、高速计数、测速、定 位、变换运动方向、检测零件尺寸、液面 控制及用作无触点按钮等。
I=（4～6）ITe，0.02s内 熔断
2．主要参数 低压熔断器的主要参数如下：
（1）熔断器的额定电流Ige； （2）熔体的额定电流ITe （3）熔体的熔断电流Ib （4）熔断器的断流能力Id
如果线路电流大于熔断器的断流能力，
低压电器基本知识
为了消除交流电磁铁产生的振动和噪声，在铁心的端面开一小槽，在槽内嵌入铜制短路环，如下图所示。
3 ．触头系统触头是电器的执行部分，起接通和分断电路的作用。
触头主要有两种结构形式：桥式触头和指形触头，具体如下图所示。
4．灭弧装置在大气中分断电路时，电场的存在使触头表面的大量电子溢出从而产生电弧。
电弧一经产生，就会产生大量热能。
电弧的存在既烧蚀触头金属表面，降低电器的使用寿命，又延长了电路的分断时间，所以必须迅速把电弧熄灭。
常用的灭弧方法：电动力灭弧、磁吹灭弧、金属栅片灭弧1-2 主令电器主令电器是一种专门发布命令、直接或通过电磁式电器间接作用于控制电路的电器。
常用来控制电力拖动系统中电动机的起动、停车、调速及制动等。
一、控制按钮控制按钮由按钮帽 1 、复位弹簧 2 、桥式触头 3 、4 、5 和外壳等组成，通常做成复合式，即具有动合触点和动断触点，其结构示意图见下图所示。
控制铵钮的种类很多，指示灯式按钮内可装入信号灯显示信号；紧急式按钮装有蘑菇形钮帽，以便于紧急操作；旋钮式按钮用于扭动旋钮来进行操作。
常见按钮的外形如下图所示：二、行程开关行程开关又称位置开关或限位开关。
它的作用与按钮相同，只是其触点的动作不是靠手动操作，而是利用生产机械某些运动部件上的挡铁碰撞其滚轮使触头动作来实现接通或分断电路的。
行程开关的结构分为 3 个部分：操作机构、触头系统和外壳，行程开关的外形及结构如下图所示行程开关的结构示意图行程开关的型号含义和电气符号如下图所示。
(a) 型号含义(b) 电气符号行程开关的型号含义和电气符号三、接近开关前述行程开关和微动开关均属接触式行程开关，工作时均有挡块与推杆的机械碰撞和触点的机械分合，在动作频繁时，容易发生故障，工作可靠性较低。
近年来，随着电子器件的发展和控制装置的需要，一些非接触式的行程开关应运而生，这类产品的特点是，当挡块运动时，无须与开关的部件接触即可发出电信号，故以其使用寿命长、操作频率高、动作迅速可靠而得到了广泛的应用。
常用低压配电电器的种类及其功能
常用低压配电电器的种类及其功能在工矿企业的电气控制设备中，采用的基本上都是低压电器。
因此，低压电器是电气控制中的基本组成元件，控制系统的优劣与低压电器的性能有直接的关系。
作为电气工程技术人员，应该熟悉低压电器的结构、工作原理和使用方法。
可编程控制器在电气控制系统中需要大量的低压控制电器才能组成一个完整的控制系统，因此熟悉低压电器的基本知识是学习可编程控制器的基础。
低压电器是指额定电压等级在交流1200V、直流1500V以下的电器。
在我国工业控制电路中最常用的三相交流电压等级为380V，只有在特定行业环境下才用其他电压等级，如煤矿井下的电钻用127V、运输机用660V、采煤机用1140V等。
单相交流电压等级最常见的为220V，机床、热工仪表和矿井照明等采用127V电压等级，其他电压等级如6V、12V、24V、36V和42V等一般用于安全场所的照明、信号灯以及作为控制电压。
直流常用电压等级有110V、220V和440V，主要用于动力；6V、12V、24V和36V 主要用于控制；在电子线路中还有5V、9V和15V等电压等级。
1.1 常用低压电器的分类低压电器种类繁多，功能各样，构造各异，用途广泛，工作原理各不相同，常用低压电器的分类方法也很多。
1．按用途或控制对象分类（1）配电电器：主要用于低压配电系统中。
要求系统发生故障时准确动作、可靠工作，在规定条件下具有相应的动稳定性与热稳定性，使电器不会被损坏。
常用的配电电器有刀开关、转换开关、熔断器和断路器等。
（2）控制电器：主要用于电气传动系统中。
要求寿命长、体积小、重量轻且动作迅速、准确、可靠。
常用的控制电器有接触器、继电器、起动器、主令电器和电磁铁等。
2．按动作方式分类（1）自动电器：依靠自身参数的变化或外来信号的作用，自动完成接通或分断等动作，如接触器和继电器等。
（2）手动电器：用手动操作来进行切换的电器，如刀开关、转换开关和按钮等。
3．按触点类型分类（1）有触点电器：利用触点的接通和分断来切换电路，如接触器、刀开关和按钮等。
低压电器的分类
低压电器的分类描述低压电器的分类低压电器的种类繁多，分类方法有很多种。
1.按动作方式可分为（1）手动电器--依靠外力直接操作来进行切换的电器，如刀开关、按钮开关等。
（2）自动电器--依靠指令或物理量变化而自动动作的电器，如接触器、继电器等。
2.按用途可分为（1）低压控制电器--主要在低压配电系统及动力设备中起控制作用，如刀开关、低压断路器等。
（2）低压保护电器--主要在低压配电系统及动力设备中起保护作用，如熔断器、热继电器等。
3.按种类可分为刀开关、刀形转换开关、熔断器、低压断路器、接触器、继电器、主令电器和自动开关等。
低压电器元件有哪些1.闸刀开关闸刀开关是一种结构简单操作方便的电器，常用于比较简单的接通和断开的电路中。
2.自动空气自动空气断路器又称，是常用的一种低压保护电器，可实现短路、过载和失压保护。
3.转换开关转换开关又叫组合开关，是一种多触点可用于正反转控制的电器。
4.按钮按钮是用人力操作，并具有自动恢复功能的主令电器。
按钮常用于控制电路中接通和断开电源。
按钮种类很多，下面是几种常见按钮。
5.低压断路器低压断路器是一种带有过电流保护的电器，常用于家庭中电源进线的控制。
当通过的电流超过规定值时会自动断开，可以手动恢复。
6.熔断器熔断器是一种最简便而有效的保护电器，在电路中起着短路保护作用。
一旦发生短路或严重过载时，熔断器中的熔丝能在瞬间熔断，切断电源。
低压电器的作用低压电器能够依据操作信号或外界现场信号的要求，自动或手动地改变电路的状态、参数，实现对电路或被控对象的控制、保护、测量、指示、调节。
低压电器的作用有：控制作用，如d电梯的上下移动、快慢速自动切换与自动停层等。
调节作用，低压电器可对一些电量和非电量进行调整，以满足用户的要求，如柴油机油门的调整、房间温湿度的调节、照度的自动调节等。
保护作用，能根据设备的特点，对设备、环境、以及人身实行自动保护，如电机的过热保护、电网的短路保护、漏电保护等。
低压电器的分类
低压电器的分类
1. 低压电器的定义
低压电器指的是额定电压不超过1000V，额定频率不超过1000Hz 的变配电设备、配电元器件以及其他电力电子设备的统称。
2. 低压电器的分类
根据功能，低压电器可以分为三类：开关类低压电器、控制类低压电器和保护类低压电器。
2.1 开关类低压电器
开关类低压电器主要用于切断或接通电路，以便对电器设备进行操作、维修或保养。
开关类低压电器包括隔离开关、负载开关、接触器、断路器等。
2.2 控制类低压电器
控制类低压电器主要用于控制电路的工作状态，实现电器设备的智能控制。
控制类低压电器包括按钮、线圈、计时器、PLC等。
2.3 保护类低压电器
保护类低压电器主要用于保护电器设备的安全，防止电器设备因故障或过载而损坏。
保护类低压电器包括熔断器、电流互感器、过载继电器、接地故障保护器等。
3. 低压电器的应用
低压电器广泛应用于建筑、工业、通讯、电力等领域，包括各种
配电柜、交流电机、照明设备、电子元器件、车载配件等。
随着科技
的进步，低压电器的应用领域越来越广泛，相应的市场需求也逐步增加。
各家企业也在不断创新发展，从而为低压电器市场注入新的活力。
4. 低压电器的发展趋势
未来随着5G、物联网等新技术的逐步普及，低压电器市场将更加
活跃。
行业竞争也将更加激烈，企业必须适应市场需求，适时推出具
有创新性和竞争力的产品，才能在市场竞争中占据一席之地。
同时，
行业标准也将更加严格，企业还需注重产品质量和安全，确保产品的
质量和性能符合相关标准，满足客户需求和市场要求。
低压电器知识
主要用于电能的分配，并对电路和用电设备进行保护以及通断、转换电源或负载。
断路器——框架式（万能式）、塑壳式、小型；
熔断器——有填料管式、无填料管式、插入式、螺旋式、自复式；
隔离器——刀开关、熔断器式刀开关、负荷开关、隔离开关；
漏电保护器——漏电断路器、漏电继电器。
1.2.2控制电器
AC1（无感、微感、电阻炉）、AC2（通断:2.5Ie/Ue)
AC3(通:6Ie/Ue,断:Ie/0.17Ue)AC4(通断:6Ie/Ue)
DC1(无感、微感、电阻炉）DC3(通断:2.5Ie/Ue/2mS并激电动机)
DC5(通断:2.5Ie/Ue/7.5mS串激电动机)
5）断路器的本体功耗——指断路器在通以最大额定电流时，因其本身的电阻发热而产生的功率损耗，通常以三相总功率(W)表示。
4）也归入建筑电器范畴。
隔离开关
在断开位置，能满足电路上隔离功能的一种电器。
1）能承载正常电路条件下的电流，也能在一个规定时间段内承载非正常电路条件下的电流（短时耐受电流）；
2）不具有保护功能；
3）常与保护电器（熔断器、断路器）配合使用；
4）相关产品：刀开关、开关熔断器组（负荷开关）、熔断器式隔
离开关。
v2.3接触器
属控制电器（控制主电路）。能频繁地接通、承载和分断正常电路条件（包括运行中正常过载运行条件）下的电流的一种非手动操作的开关电器。
1）按操作方式有电磁式和气动式，电磁式又有直流和交流；
2）按主电路电源性质有直流接触器和交流接触器；
3）按绝缘介质分，有空气式接触器和真空接触器；
4）按结构形式分，有直动式接触器和转动式接触器；
2）运行短路分断能力Ics——在规定的试验程序和试验参数下，电器能接通和分断的短路电流能力。试后还具有一定的介电耐压能力，并且须考虑继续承栽它的额定电流。
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低压电器
一、控制按钮
1、功能及原理2、图形文字符号
二、行程开关
1、功能及分类2、原理及图形文字符号
作业布置
1、控制按钮的工作原理是什么？
2、画出控制按钮和行程开关的图形文字符号。
课后一得
简化、具体化内容，确保学生能理解、有收获。
教学环节
教师活动
学生活动
复习导入
提问：
1、低压电器的作用是什么？
2、低压电器分为哪几类？
查阅资料
小组讨论
学生观察实物，自学本节内容，分析、讨论控制按钮的工作原理。
观察控制按钮和行程开关实物，探究其功能及工作原理，
新课传授
2、教师总结控制按钮的工作原理，讲解其图形文字符号的含义。
二、行程开关
引导学生观察实物，自学本节内容，分析、讨论行程开关的工作原理，讲解其图形文字符号的含义。
自学课本内容，分析、讨论控制按钮和行程开关的功能和工作原理。
巩固练习
说明图1-2、图1-4中图形文字符号的含义；
试画出控制按钮及低压电器的图形文字符号。
小结
控制按钮是通过施加外力，改变触电的接通状态，以实现对应的控制功能。
旬阳县职业技术教育中心教案
科目
PLC技术
课题
低压电器的分类
授课课时
第1~2课时，共2课时
使用教具
授课日期
授课班级
应到人数
实到人数
缺勤人员名单及原因
教学目标
1、了解低压电器的分类及发展状况
2、理解控制按钮的原理及图形文字符号
教学重点
控制按钮的工作原理
教学难点
控制按钮的图形及文字符号
教法
观察引导
学法
观察分组讨论