现代电气控制与PLC应用技术.ppt

2005.2 V1.0 电气控制及PLC应用技术 COPYRIGHT BY WANG YONGHUA 电器的定义和分类 定义 电器就是根据外界施加的信号和要求，能手动或自动地断开或接通电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电或非电对象的切换、控制、检测、保护、变换和调节的电工器械。（电气？） 低压电器通常指工作在交/直流电压1200V/1500V以下的电器，采用电磁原理完成上述功能的低压电器称为电磁式低压电器。 电器的定义和分类 分类 电磁式低压电器的基本结构和工作原理 电磁式低压电器 最常用的低压电器:接触器、中间继电器、断路器等。 结构上，由三个主要部分组成： 触头、灭弧装置和电磁机构。 电磁式低压电器的基本结构和工作原理 触头 形式 (1)点触头 (2)线触头 (3)面触头 （2）触头的结构形式 单断点特点：只有一个断口，多用于接触器的主触点。 优点：闭合断开过程中有滚滑运动，能自动清除表面的氧化物，触头接触压力大，电动稳定性高。 缺点：触头开距大，增大了电器体积，触头闭合时冲击能量大，影响机械寿命。 双断点优点：具有两个有效灭弧区域，灭弧效果很好，触电开距小，使电器结构紧凑，体积小；触头闭合时冲击能量很小，有利于提高机械寿命。 缺点：触头不能自动净化，材料必须为银或银合金；每个触点的接触压力小，电动稳定性较差。 （3）触电的初压力、终压力和超程 为了减小接触电阻及减弱触头接触触点时的震动，需要在触点间加一定的压力。 动静触电刚接触时，由于安装时动触点的弹簧已经被预先压缩了一段，因而产生了一个初压力Fc。初压力的作用是削弱接触震动，它可以通过调节触点弹簧压缩量来增减。 触点闭合后，弹簧在运动机构的作用下被进一步压缩，运动机构运动终止时，弹簧产生的压力为终压力Fz。终压力的作用是减小接触电阻。弹簧被进一步压缩的距离L称作触点的超程，超程越大终压力也越大。 影响触头电阻的主要因素：触头的表面加工状况、表面氧化程度、触头间的压力及接触情况等。 电磁式低压电器的基本结构和工作原理 电弧的产生和灭弧 电弧的产生和危害：电弧实际上是一种气体放电现象。就是气体中有大量的带电质点做定向运动。当动静触点处于通电状态下脱离接触的瞬间，动静触点间的间隙很小，电路电压几乎全部降落在触点之间，在触点间形成很高的电场强度，以致发生场致发射。发射的自由电子在电场的作用下向阳极加速运动。高速运动的电子撞击气体原子产生撞击电离。电离出的电子在向阳极运动过程中又将撞击其它原子，又使其它原子电离。撞击电离的正离子则向阴极加速运动，撞在阴极上会使阴极温度逐渐升高，达到一定温度是会发生热电子发射。热发射的电子又参与撞击电离。 这样，在触头间隙中形成了炽热的电子流即电弧。电压越高，电流越大，电弧功率也越大；弧区稳定越高，游离程度越激烈，电弧也越强。 电弧的存在妨碍了电路及时可靠的分离，又会使触头受到损伤。 灭弧： 把电弧拉长，把电弧变短。电弧的熄灭过程实质：气体介质由导通又变为截止的过程，是电弧区域内已电离的质点不断发生去游离的结果 多断点灭弧、磁吹式灭弧、灭弧栅、灭弧罩。 熄灭直流电弧方法： ??? 1.冷却或拉长电弧，增大电弧电阻和电弧电压； ??? 2.增大线路电阻，如熄弧过程中串入电阻； ??? 3.长弧分割成串联短弧，利用短弧的特性，使得电弧电压大于触头施加的电压时，则电弧即可熄灭。 在高压大容量的直流电路中（如大容量发电机的励磁电路），一方面采用冷却电弧和短弧原理的方法来熄弧，另一方面采用逐步增大串联电阻的方法来熄弧。 1.吹弧 2.采用多断口灭弧 3.提高分闸速度 4.用耐高温金属材料制作触头 5.采用优质灭弧介质 6.短弧原理灭弧 7.利用固体介质的狭缝灭弧装置灭弧 电磁式低压电器的基本结构和工作原理 电磁机构 作用：电磁机构是电磁式低压电器的感测部件，它的作用是将电磁能量转换成机械能量，带动触头动作使之闭合或断开，从而实现电路的接通或分断。 结构：磁路和激磁线圈两部分。磁路包括铁芯、衔铁和空气气隙。激磁线圈通以电流后激励磁场，通过气隙把电能转化为机械能，带动衔铁运动以完成触点的闭合和断开。 电磁式低压电器的基本结构和工作原理 电磁机构 －工作原理 吸力特性：电磁机构使衔铁吸合的力与气隙的关系曲线称为吸力特性 。 反力特性：电磁机构使衔铁释放（复位）的力与气隙的关系曲线称为反力特性。 交流电磁机构的吸力特性：F与δ无关 直流电磁机构的吸力特性：F