[理学]第2章机床电气控制低压电器基础.ppt

机床电气控制技术—— 学习目的与要求 1. 掌握机床电气控制中主要的主流低压电器的概念、原理、结构、符号、功能； 2. 掌握主要的主流低压电器的基本选用规则； 3. 了解当前新型低压电器及发展趋势 2.1.1 低压电器的分类 1）按控制对象不同：配电电器（用于低压电网 ）、控制电器（用于电力拖动及自动控制系统 ）； 2）按操作方式不同：自动电器、手动电器 ； 3）按用途不同，可将低压电器分为控制电器、保护电器、执行电器 4）按工作原理：电磁式电器、非电量控制电器 2.1.2 低压电器的基本结构 电磁式电器是低压电器中最典型也是应用最广泛的一种电器（如接触器、继电器等）。 电磁式电器三大基本组成部分：感测部分、执行部分和保护部分。感测部分是电磁机构，执行部分一般是触头，保护部分一般是灭弧装置。 1、电磁机构 电磁机构的主要作用是将电能转换为机械能 一般由铁芯、衔铁和线圈等组成。 其结构形式按动作方式的不同，分为拍合式和直动式两大类 电磁机构的线圈分为直流线圈和交流线圈两类 常用电磁机构的结构 (a) 衔铁沿棱角转动的拍和式铁芯；(b) 衔铁沿轴转动的拍合式铁芯；(c) 衔铁直线运动的直动式铁芯 1—衔铁；2—铁芯；3—吸引线圈 工作原理 当线圈中有工作电流通过时，由于电磁效应将产生磁场，磁通经铁芯、衔铁和工作气隙形成闭合回路，产生电磁吸力，将衔铁吸向铁芯。同时，衔铁还要受到复位弹簧的反作用力，只有当电磁吸力大于弹簧的反作用力时，衔铁才能可靠的被铁芯吸住，使衔铁与铁芯闭合，并通过连接机构带动相应的触头动作。 直流线圈，产生恒定的磁通，铁芯中无磁滞损耗和涡流损耗，只有铜损，因此铁芯材料由电工软铁或铸钢制成，而且线圈无骨架，成细长型。 交流线圈，产生交变磁场，铁芯中有涡流与磁滞损耗，铁芯一般采用硅钢片叠压后铆成，线圈有骨架，且成短粗型，以增加散热面积。 铁芯形状有E形和U形两种，多用于触头容量较大的交流电器中。衔铁直线运动的直动式铁芯，多用于触头为中、小容量的交流接触器和继电器中。 同时为了避免交变磁场的磁通过零点时引起衔铁的抖动，需在铁芯的端部开槽，嵌入一铜短路环，使环内感应电流产生的磁通与环外磁通不同时过零，达到电磁吸力始终大于弹簧反作用力的目的，消除了交流铁芯的抖动 图2-2 交流电磁铁的短路环 1—衔铁；2—铁心；3—线圈；4—短路环 2、触头系统 触头是电磁式电器的执行部分，起接通或断开电路的作用。 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 。 常开(或动合)触头和常闭(或动断)触头 桥式触头与指式触头两种，其中桥式触头又分为点接触式和面接触式，指形触头在接通或分断时产生滚动摩擦，以利于去掉触头表面的氧化膜。指形触头适用于接电次数多、电流大的场合 根据接触形式不同可分为点接触、线接触和面接触三类。点接触适用于电流不大，触头压力小的场合；线接触适用于接电次数多，电流大的场合；面接触适用于大电流的场合 触点结构形式 触头的接触电阻 接触电阻大时触头易发热，温度升高，从而使触头易产生熔焊现象，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、触头材料及触头的表面状况有关 减小触头接触电阻的方法主要如下： (1) 增加接触压力，增加接触面积。可在动触点上安装一个触点弹簧。 (2) 选择电阻系数小的材料。在触点上镀银或嵌银，以减小接触电阻。 (3) 改善触点的表面状况，尽量避免或减少触头表面氧化物形成，注意保持触头表面清洁，避免聚集尘埃。 3、灭弧装置 低压控制电器常用的灭弧方法有：电动力灭弧、磁吹灭弧、窄缝（纵缝）灭弧、栅片灭弧、机械灭弧等。 2.2.1 接触器的工作原理 电磁接触器工作原理示意图 两个成罗马字母E形状的铁芯A和铁芯B相向放置，铁芯B固定且在中间的分支上缠绕着电磁线圈C。可动触点F与铁芯A相连，G为固定触点，H为还原弹簧。 当C中有电流通过时，A、B之间会产生磁场，并吸引A向下移动。F与G闭合，此时常开触头闭合，常闭触头打开。当C中没有电流流过时，磁场消失，A和F在弹簧H的作用下向上运动并复位，F与G断开。F、G为接触器的主触点，主要应用与主回路。 在A的两侧分别还有可动触点J和固定触点K，可动触点M和固定触点N。这两对触点叫做接触器的辅助触点，主要用于较小电流的控制回路中。 2.2.2 接触器的实际结构 图2-11 交流接触器外形图 图2-12 接触器端子指示图 图2-13 接触器内部结构图 接触器组成部分 ① 膜制框架 ② 电磁线圈 ③ 灭弧装置 ④ 主触点 ⑤ 触点弹簧 ⑥ 辅助触点 ⑦ 还原弹簧 ⑧ 铁芯 2.2.3 接触器的主要技术参数