常用低壓電氣元件介紹第1頁/共73頁低壓電器元件介紹一、低壓電器的概述二、主令開關三、斷路器四、繼電器五、交流接觸器六、熱繼電器七、熔斷器八、開關電源九、指示燈第2頁/共73頁電器基礎知識電器控制系統(tǒng)都是由用電設備、控制電器和保護電器組成的。用來控制用電設備工作狀態(tài)的電器稱為控制電器。用來保護電源和用電設備的電器稱為保護電器。在低壓供電系統(tǒng)中使用的電器稱為低壓電器。低壓電器是一種能根據(jù)外界的信號和要求，手動或自動地接通、斷開電路，以實現(xiàn)對電路或非電路對象的切換、控制、保護、檢測、變換和調(diào)節(jié)的元件或設備?？刂齐娖靼雌涔ぷ麟妷旱母叩?，以交流1200V、直流1500V為界，可劃分為高壓控制電器和低壓控制電器兩大類。一、低壓電器概述第3頁/共73頁、電器的分類電器的用途廣泛、職能多樣，因而品種規(guī)格繁多，構(gòu)造及工作原理各異。有各種的分類方法。一、按總做電壓高低分：1、高壓電器——額定電壓3ＫＶ及以上的電器；2、低壓電器——交、直流電壓1200V及以下的電器。低壓電器按它在電氣線路中的地位和作用可分為低壓配電電器和低壓控制電器兩大類。低壓配電電器主要有刀開關、轉(zhuǎn)換開關、熔斷器和自動開關等；低壓控制電器主要有接觸器、繼電器、主令電器和電磁鐵等。二、按執(zhí)行功能分：1、有觸點電器——有可分離的動觸點和靜觸點，利用觸點的接觸和分離來實現(xiàn)電路的通段；2、無觸點電器——沒有觸點，主要利用晶閘管的開關效應，即導通或截止來實現(xiàn)電路的通段。第4頁/共73頁、常用術語1、閉合時間：開關電器從閉合操作開始瞬間到所有極的觸點都接通瞬間為止的時間間隔。2、斷開時間：開關電器從斷開操作開始瞬間到所有極的觸點都分開瞬間為止的時間間隔。

3、通斷時間：從電流在開關電器一個極瞬間起到所有極的電弧最終熄滅瞬間為止的時間間隔。4、分斷能力：電器在規(guī)定的條件下，能在給定的電壓下分斷的預期分斷電流值。5、接通能力：開關電器在規(guī)定的條件下，能在給定的電壓下接通的預期接通電流值。6、通斷時間：開關電器在規(guī)定的條件下，能在給定的電壓下分斷的預期電流值。第5頁/共73頁二、主令電器作用：發(fā)送控制命令或信號的電器；分類：控制按鈕開關、轉(zhuǎn)換開關、安全光柵、行程開關、接近開關、光電開關、磁性開關第6頁/共73頁1、控制按鈕

按鈕是手動控制電器的一種，用來發(fā)出信號來接通或斷開控制電路。圖1：控制按鈕示意圖圖1是按鈕的結(jié)構(gòu)示意圖和圖文符號,圖(a)中1、2是常閉(動斷)觸點，3、4是常開(動合)觸點，5是復位彈簧，6是按鈕帽。圖(b)為圖文符號。第7頁/共73頁圖2：按鈕實例圖片示例按鈕顏色要求：(1)、“停止”和“急?！卑粹o常用紅色；(2)、“啟動”按鈕的顏色常使用綠色；(3)、“啟動”和“停止”交替動作，按鈕一般使用黑色、白色或者灰色；(4)、“點動”按鈕的顏色常使用黑色；(5)、“復位”按鈕的顏色常使用黃色或藍色；第8頁/共73頁2、轉(zhuǎn)換開關（組合開關）功能：常用在機床的控制電路中，作為電源的引入開關或是自我控制小容量點動機的直接起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和停止的控制開關等。類型：組合開關有單極、雙極和多極之分；結(jié)構(gòu)：它由動觸片、靜觸片、轉(zhuǎn)軸、手柄、凸輪、絕緣桿等部件組成。當轉(zhuǎn)動手柄時，每層的動觸片隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動，使動觸片分別和靜觸片保持接通和分斷。為了使組合開關在分斷電流時迅速熄弧，在開關的轉(zhuǎn)軸上裝有彈簧，能使開關快速閉合和斷開。第9頁/共73頁轉(zhuǎn)換開關圖形符號和文字符號：第10頁/共73頁3、行程開關行程開關又稱限位開關，用于機械設備運動部件的位置檢測，是利用生產(chǎn)機械某些運動部件的碰撞來發(fā)出控制指令，以控制其運動方向或行程的主令電器。行程開關從結(jié)構(gòu)上可分為操作機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和外殼三部分。圖2.2為行程開關的外形及結(jié)構(gòu)圖，圖中的單輪和徑向傳動桿式行程開關可自動復位，而雙輪行程開關則不能自動復位。行程開關結(jié)構(gòu)如圖(b)所示，當移動物體碰撞推桿或滾輪時，通過內(nèi)部傳動機構(gòu)使微動開關觸頭動作，即常開、常閉觸點狀態(tài)發(fā)生改變，從而實現(xiàn)對電路的控制作用。第11頁/共73頁圖2.2：行程開關及結(jié)構(gòu)示意圖(a)外形；(b)結(jié)構(gòu)；第12頁/共73頁圖2.4：行程開關的圖形和文字符號(a)常開觸點；(b)常閉觸點；第13頁/共73頁4、接近開關接近開關又稱無觸點行程開關，它是一種非接觸型的檢測裝置。作用：可以代替行程開關完成傳動裝置的位移控制和限位保護，還廣泛用于檢測零件尺寸，測速和快速自動計數(shù)以及加工程序的自動銜接等。它能在一定的距離（幾毫米到幾十毫米）內(nèi)檢測有無物體靠近，當物體與其接近到設定的距離時，就可以發(fā)出“動作”信號。特點：工作可靠、壽命長、功耗低、重復定位精度高、靈敏度高、頻率響應快以及適應惡劣的工作環(huán)境等。分類：按工作原理分為高頻振蕩型、電容型、永久磁鐵型、霍爾效應型。第14頁/共73頁接近開關外形圖片：輸出狀態(tài)：常開/常閉型接近開關

當無檢測物體時，對常開型接近開關而言，由于接近開關內(nèi)部的輸出三極管截止，所接的負載不工作（失電）；當檢測到物體時，內(nèi)部的輸出三極管導通，負載得電工作。

對常閉型接近開關而言，當未檢測到物體是，三極管反而處于導通狀態(tài)，負載得電工作；反之則失電。第15頁/共73頁常用的輸出形式有：NPN型二線，NPN型三線，NPN型四線，PNP型二線，PNP型三線，PNP型四線，DC二線，AC二線等具體用法可以參照其說明書和其接線電路圖。接近開關的接線方法舉例：以NPN、常開型為例來說明接線方法；OUT端與GND端的壓降Uces約為0.3V，流過KA的電流IkA=(Vcc-0.3)/RkA。若IKA大于KA的額定吸合電流，則KA能夠可靠吸合。圖2.5：接近開關接線示意圖；第16頁/共73頁5、光電開關U型光電開關，槽型對射式觀點開關，是一款紅外線感應光電產(chǎn)品，由紅外線發(fā)射管和紅外線接收管組合而成。U型光電開關示意圖：圖2.5：光電開關工作示意圖；第17頁/共73頁U型光電的工作原理：

發(fā)射器和接收器于一體的光電傳感器，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當被檢測物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時，光電開關就產(chǎn)生了檢測到的開關信號。槽式光電開關比較安全可靠，適合檢測高速變化，分辨透明與半透明物體，并且可以調(diào)節(jié)靈敏度。圖2.6：光電開關接線圖第18頁/共73頁6、安全光柵光電安全裝置通過發(fā)射紅外線，產(chǎn)生保護光幕，當光幕被遮擋時，裝置發(fā)出遮光信號，控制具有潛在危險的機械設備停止工作，避免發(fā)生安全事故。

安裝光電安全保護裝置，可以有效地避免安全事故的發(fā)生，避免操作工人及第三方的危險，減少事故綜合成本，有利于公司自身、操作工人及社會

接線方法見電路圖紙P24。第19頁/共73頁7、磁性開關磁性開關的工作原理磁性開關是用來檢測氣缸活塞位置的：即檢測活塞的運動行程的。它可分為有接點型和無接點型兩種。第20頁/共73頁當隨氣缸移動的磁環(huán)靠近感應開關時，感應開關的兩根磁簧片被磁化而使觸點閉合，產(chǎn)生電信號；當磁環(huán)離開磁性開關后，舌簧片失磁，觸點斷開，電信號消失。這樣可以檢測到氣缸的活塞位置從而控制相應的電磁閥動作。無接點式感應開關從結(jié)構(gòu)和原理上與有接點式感應開關都有本質(zhì)的區(qū)別，它是通過對內(nèi)部晶體管的控制，來發(fā)出控制信號。當磁環(huán)靠近感應開關時，晶體管導通，產(chǎn)生電信號；當磁環(huán)離開磁性開關后，晶體管關斷，電信號消失。最大感應點如左圖。第21頁/共73頁

無接點電晶體型－NPN、PNP型無接點NPN型無接點PNP型只能用于直流電源，多為三線式；NPN和PNP在繼電器回路使用時應注意接線的差異；配合PLC使用時應注意正確地選型。第22頁/共73頁三、斷路器

1、斷路器(CircuitBreaker)又稱空氣開關或自動開關。在功能上，對電路進行過載、短路、欠電壓保護，用于不頻繁分、合電路。典型的低壓短路器結(jié)構(gòu)原理。它主要由觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、保護系統(tǒng)和操作機構(gòu)組成。圖3.1：塑殼式低壓斷路器圖3.2：萬能式低壓斷路器結(jié)構(gòu)圖第23頁/共73頁2、斷路器工作原理：主觸頭2為常開觸頭，用于接通和分斷主電路，串聯(lián)在三相回路中，右圖所示為主觸頭處于閉合位置，此時，傳動桿3由鎖扣4鉤住，分斷彈簧1被拉伸，過電流脫扣器5串聯(lián)于主電路，在主電路電流為正常值時，過電流脫扣器的銜鐵出去打開位置，當主電路電流超過規(guī)定值時銜鐵被吸合，頂桿向上將鎖扣頂開分斷彈簧1使主觸頭斷開。圖3.3：低壓短路器的工作原理圖1—分段彈簧；2—主觸頭；3—傳動桿；4—鎖扣；5—過電流脫扣器；6—欠電壓脫扣器；7—分勵脫扣器；欠電壓脫扣器6并聯(lián)于主電路，在主電路電壓正常時，其銜鐵吸合，當電路電壓低于規(guī)定值時，其銜鐵釋放，頂桿也將鎖扣4頂開，使主電路斷開。分勵脫扣器7由控制電源供電，它可以根據(jù)操作人員的命令或其他信號使線圈通電，銜鐵吸合，頂桿向上將鎖扣4頂開，使主觸頭斷開。第24頁/共73頁3、低壓斷路器型號及其含義圖3.4：低壓斷路器型號及其含義第25頁/共73頁四、繼電器中間繼電器圖片實例圖4.1：中間繼電器第26頁/共73頁中間繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理中間繼電器就是個繼電器，它的原理和交流接觸器一樣，都是由固定鐵芯、動鐵芯、彈簧、動觸點、靜觸點、線圈、接線端子和外殼組成。線圈通電，動鐵芯在電磁力作用下動作吸合，帶動動觸點動作，使常閉觸點分開，常開觸點閉合；線圈斷電，動鐵芯在彈簧的作用下帶動動觸點復位中間繼電器文字符號：KA（K）；中間繼電器圖形符號：圖4.2：繼電器圖形符號；第27頁/共73頁中間繼電器的用途：(1)、代替小型接觸器，中間繼電器的觸點具有一定的帶負荷能力，當負載容量比較小時，可以用來替代小型接觸器使用，比如電動卷閘門和一些小家電的控制。(2)、增加接點數(shù)量，這是中間繼電器最常見的用法，例如，在電路控制系統(tǒng)中一個接觸器的接點需要控制多個接觸器或其他元件時而是在線路中增加一個中間繼電器。(3)、增加接點容量，我們知道，中間繼電器的接點容量雖然不是很大，但也具有一定的帶負載能力，同時其驅(qū)動所需要的電流又很小，因此可以用中間繼電器來擴大接點容量。比如一般不能直接用感應開關、三極管的輸出去控制負載比較大的電器元件。而是在控制線路中使用中間繼電器，通過中間繼電器來控制其他負載，達到擴大控制容量的目的。(4)、轉(zhuǎn)換接點類型，在工業(yè)控制線路中，常常會出現(xiàn)這樣的情況，控制要求需要使用接觸器的常閉接點才能達到控制目的，但是接觸器本身所帶的常閉接點已經(jīng)用完，無法完成控制任務。這時可以將一個中間繼電器與原來的接觸器線圈并聯(lián)，用中間繼電器的常閉接點去控制相應的元件，轉(zhuǎn)換一下接點類型，達到所需要的控制目的。第28頁/共73頁固態(tài)繼電器

固態(tài)繼電器是一種具有類似電磁式繼電器功能，輸入回路與輸出回路隔離，無機械運動機構(gòu)的繼電器，由于是無觸點結(jié)構(gòu)，因此稱為固態(tài)繼電器。由半導體器件或電子電路功能塊與電磁式繼電器組成的繼電器稱為混合式固態(tài)繼電器。固態(tài)繼電器與電磁式相比有明顯的優(yōu)點。固態(tài)繼電器的優(yōu)點：1、無運動零件，因此動作速度快，接觸可靠，抗震動、沖擊性能好，無動作噪聲。2、無燃弧觸點，對其他電路干擾小，沒有因火花而引起爆炸的危險。3、輸入功率小，靈敏度高。4、容易做成多功能繼電器。5、使用壽命長。第29頁/共73頁五、交流接觸器1、交流接觸器圖片圖5.1：交流接觸器圖實例第30頁/共73頁圖5.2接觸器工作原理圖；第31頁/共73頁3、交流接觸器文字符號：KM4、交流接觸器圖形符號：圖5.3交流接觸器圖形符號接觸器主觸頭-用于主電路（流過的電流大，需加滅弧裝置）接觸器輔助觸頭-用于控制電路（流過的電流小，無需加滅弧裝置）接觸器線圈-連接于控制電路第32頁/共73頁六、熱繼電器1、熱繼電器圖例圖6.1：熱繼電器圖例2、熱繼電器工作原理發(fā)熱元件接入電機主回路，若長時間過載，雙金屬片被烤熱。因雙金屬片的下層膨脹系數(shù)大，使其向上彎曲，扣板被彈簧拉回，常閉觸頭斷開。起到過載保護的作用。第33頁/共73頁3、熱繼電器結(jié)構(gòu)由雙金屬片、熱元件、動作機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、整定調(diào)整裝置和手動復位裝置組成。示意圖如圖6.2.圖6.2熱繼電器結(jié)構(gòu)圖6.3熱繼電器符號4、熱繼電器圖形符號，其中圖(a)是熱元件，串聯(lián)在主回路當中，圖（b）是常閉觸點，串聯(lián)于控制回路中。第34頁/共73頁七、熔斷器熔斷器是一種在短路或嚴重過載時利用熔化作用而切斷電路的保護電器，它主要由熔體和熔斷管組成。其中熔體既是敏感元件又是執(zhí)行元件。由易熔金屬制成，熔斷管用瓷、玻璃或硬制纖維制成。熔斷器種類：常見有，插入式、螺旋式、封閉管式和自復式。熔斷器文字符號：FU熔斷器圖形符號：第35頁/共73頁熔斷器圖片第36頁/共73頁八、開關電源開關電源圖片圖8.1：開關電源圖片開關電源工作原理1、定義：開關電源就是利用電子開關器件（如晶體管、場效應管、可控硅閘流管等），通過控制電路，使電子開關器件不停地“接通”和“關斷”，讓電子開關器件對輸入電壓進行脈沖調(diào)制，從而實現(xiàn)DC/AC、DC/DC電壓變換，以及輸出電壓可調(diào)和自動穩(wěn)壓。第37頁/共73頁開關電源組成：大致由輸入電路、變換器、控制電路、輸出電路四個主體組成如果細致劃分，它包括：輸入濾波、輸入整流、開關電路、采樣、基準電源、比較放大、震蕩器、V/F轉(zhuǎn)換、基極驅(qū)動、輸出整流、輸出濾波電路等。實際的開關電源還要有保護電路、功率因素校正電路、同步整流驅(qū)動電路及其它一些輔助電路等。開關電源圖形符號：

第38頁/共73頁九、指示燈指示燈圖片圖9.1：指示燈圖片指示燈作用：紅綠指示燈的作用有三,一是指示電氣設備的運行與停止狀態(tài)；二是監(jiān)視控制電路的電源是否正常；三是利用紅燈監(jiān)視跳閘回路是否正常，用綠燈監(jiān)視合閘回路是否正常。第39頁/共73頁氣路常用元件介紹一、調(diào)壓閥、油路器二、電磁閥三、真空發(fā)生器四、真空壓力表第40頁/共73頁一、空氣過濾減壓閥第41頁/共73頁減壓閥工作原理：順時針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺絲，調(diào)節(jié)彈簧受力并向下壓膜片，于此相連的閥芯和底盤向下移動，這時閥芯底盤上方形成通路，氣源壓力通過出口輸出。當出口壓力上升到設定壓力大小時，通過出口壓力感應孔傳達到膜片底部，和彈簧壓力保持平衡，并維持設定壓力。當出口壓力大于設定壓力，通過出口壓力感應孔傳達到膜片底部，膜片和底盤間的孔開啟，出口壓力通過這個孔傳達到彈簧室內(nèi)并向大氣排出，維持設定壓力。第42頁/共73頁第43頁/共73頁使用方法1、向空氣過濾減壓閥供氣之前將調(diào)節(jié)螺拴逆時針方向充分旋轉(zhuǎn)到彈簧不受力為止。

2、在壓力表接口或排出二次壓力的端口安裝壓力表。

3、把出口端口和壓力表端口用堵塞堵住后供給一次壓力。4、觀看設置在出口端的壓力表,把調(diào)節(jié)螺拴按順時針方向慢慢旋轉(zhuǎn),這時二次壓力開始上升。5、當二次壓力上升到所需壓力時旋轉(zhuǎn)鎖定螺母直到調(diào)節(jié)螺拴不能旋轉(zhuǎn)為止。第44頁/共73頁二、電磁閥單線圈電磁閥雙線圈電磁閥第45頁/共73頁電磁閥的工作原理電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來檔住或漏出不同的排油的孔，而進油孔是常開的，液壓油就會進入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油剛的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞竿帶動機械裝置動。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機械運動。第46頁/共73頁電磁閥分類國內(nèi)外的電磁閥從原理上分為三大類（即：直動式、分步直動式、先導式），而從閥瓣結(jié)構(gòu)和材料上的不同與原理上的區(qū)別又分為六個分支小類（直動膜片結(jié)構(gòu)、分步重片結(jié)構(gòu)、先導膜式結(jié)構(gòu)、直動活塞結(jié)構(gòu)、分步直動活塞結(jié)構(gòu)、先導活塞結(jié)構(gòu))，按照氣路數(shù)分為2位2通，2位3通，2位4通，2位5通。電磁閥分為單電控和雙電控，指的是電磁線圈的個數(shù)，單線圈的稱為單電控，雙線圈的稱為雙電控，2位2通，2位3通一般時是單電控（單線圈），2位4通，2位5通可以是單電控（單線圈），也可以是雙電控（雙線圈）。第47頁/共73頁A-電磁閥進氣口B、C-電磁閥出氣口D、E-電磁閥排氣口F-電磁閥閥體G

–電磁閥線圈H-電磁閥閥芯I-氣缸前進氣口J-氣缸后進氣口第48頁/共73頁在電氣上來說，兩位三通電磁閥一般為單電控(即單線圈)，兩位五通電磁閥一般為雙電控(即雙線圈)。線圈電壓等級一般采用DC24V、AC220V等。兩位三通電磁閥分為常閉型和常開型兩種，常閉型指線圈沒通電時氣路是斷的，常開型指線圈沒通電時氣路是通的。常閉型兩位三通電磁閥動作原理：給線圈通電，氣路接通，線圈一旦斷電，氣路就會斷開，這相當于“點動”。常開型兩位三通單電控電磁閥動作原理：給線圈通電，氣路斷開，線圈一旦斷電，氣路就會接通，這也是“點動”。兩位五通雙電控電磁閥動作原理：給正動作線圈通電，則正動作氣路接通(正動作出氣孔有氣)，即使給正動作線圈斷電后正動作氣路仍然是接通的，將會一直維持到給反動作線圈通電為止。給反動作線圈通電，則反動作氣路接通(反動作出氣孔有氣)，即使給反動作線圈斷電后反動作氣路仍然是接通的，將會一直維持到給正動作線圈通電為止。這相當于“自鎖”?；趦晌晃逋p電控電磁閥的這種特性，在設計機電控制回路或編制PLC程序的時候，可以讓電磁閥線圈動作1~2秒就可以了，這樣可以保護電磁閥線圈不容易損壞。第49頁/共73頁三、真空發(fā)生器第50頁/共73頁真空發(fā)生器介紹：真空發(fā)生器就是利用正壓氣源產(chǎn)生負壓的一種新型、高效、清潔、經(jīng)濟、小型的真空元器件，這使得在有壓縮空氣的地方，或在一個氣動系統(tǒng)中同時需要正負壓的地方獲得負壓變得十分容易和方便?？瞻l(fā)生器廣泛應用在工業(yè)自動化中機械、電子、包裝、印刷、塑料及機器人等領域.真空發(fā)生器的傳統(tǒng)用途是吸盤配合，進行各種物料的吸附、搬運、尤其適合于吸附易碎、柔軟、薄的非鐵、非金屬材料或球型物體、在這類應用中，一個共同特點是所需的抽氣量小，真空度要求不高且為間歇工作。第51頁/共73頁第52頁/共73頁上圖所示為真空發(fā)生器的工作原理圖，它由噴嘴、接收室、混合室和擴散室組成。壓縮空氣通過收縮的噴射后，從噴嘴內(nèi)噴射出來的一束流體的流動稱為射流。射流能卷吸周圍的靜止流體和它一起向前流動，這稱為射流的卷吸作用。而自由射流在接收室內(nèi)的流動，將限制了射流與外界的接觸，但從噴嘴流出的主射流還是要卷吸一部分周圍的流體向前運動，于是在射流的周圍形成一個低壓區(qū)，接收室內(nèi)的流體便被吸進來，與主射流混合后，經(jīng)接收室另一端流出。這種利用一束高速流體將另一束流體（靜止或低速流）吸進來，想互混合后一超流出的現(xiàn)象稱為引射現(xiàn)象。若在噴嘴兩端的壓差達到一定值時，氣流達聲速或亞聲速流動，于是在噴嘴出口處，即接收室內(nèi)可獲得一定的負壓。真空發(fā)生器工作原理：第53頁/共73頁四、真空壓力表第54頁/共73頁第55頁/共73頁電子元件的吸附確認確認基準壓力氣體泄漏測試真空壓力表的用途：第56頁/共73頁真空壓力表的接線圖：第57頁/共73頁第58頁/共73頁電氣接線規(guī)范第59頁/共73頁組裝前首先看明圖紙及技術要求檢查產(chǎn)品型號、元器件型號、規(guī)格、數(shù)量等與圖紙是否相符檢查元器件有無損壞必須按圖安裝(如果有圖）元器件組裝順序應從板前視，由左至右，由上至下。1、元器件安裝第60頁/共73頁組裝產(chǎn)品應符合以下條件：操作方便。元器件在操作時，不應受到空間的防礙，不應有觸及帶電體的可能。

維修容易。能夠較方便地更換元器件及維修連線。

各種電氣元件和裝置的電氣間隙、爬電距離應符合4.4條的規(guī)定。

保證一、二次線的安裝距離。第61頁/