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电气控制技术教案
电气控制
电气控制技术（继电接触控制）
第1章 常用低压电器 （区别一下“电器”与“电气")
1．1 电器的作用与分类
一、电器的作用
1、电器是广义的电气设备，可大可小，可简单可复杂.
2、工业意义上的控制电器:指能根据特定的信号和要求，自动或手动地接通或断开电路,断续或连续的改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备.(可以简单理解为能分、合电路的就是电器）
二、电器的分类
1、按工作电压等级 按控制对象 具体器件
2、也可按动作方式（手\自动）、使用场合等分类。
1．2低压电器的电磁机构及执行机构
从结构上,电器一般具有两个基本组成部分，即
（各自功能说一下,以接触器为例讲解一下)
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图1-1
1．2．1 电磁机构
一、作用 将电磁能转换成机械能，带动触点动作，使之闭合或断开。
二、组成
三、分类
1、按衔铁的运动方式
2、按磁系统(铁心）形状
3、按线圈连接方式
4、按线圈电流种类
四、工作原理（吸力与反力的配合)
（一)吸力特性
1、概述
（1)吸力特性定义：电磁机构的电磁吸力F（线圈电流I)与气隙的关系曲线。
（2）电磁吸力大小近似公式为：
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为气隙磁感应强度/磁通密度 一般的有
为决定电磁吸力的（铁心）衔铁端面面积
一般变化不大 所以有
（3)吸力特性随线圈励磁电流种类、线圈联结方式的不同而有所差异。
2、直流并联线圈电磁机构的吸力特性
（1）在直流电路中线圈主要呈现电阻特性，因为外加电压和线圈电阻不变,则根据欧姆定律I=U/R知流过线圈的电流大小不变为常数,与气隙大小无关。
(2）根据磁路欧姆定律（为磁动势/安匝数，为磁阻）,因为为常数且，则有，表明电磁吸力大小与气隙的平方成反比，在衔铁闭合前后变化很大。
3、交流并联线圈电磁机构的吸力特性
（1）在交流电路中线圈主要呈现电感特性，则有(由相关电路知识知,实际上应为）,进而，在电源频率、匝数、电源电压为常数时，为常数,所以亦为常数,，随的减小略有增加,但一般可认为大小在衔铁闭合前后变化不大。
（2)根据磁路欧姆定律，在、为常数情况下，且，所以与呈线性关系，表明线圈电流大小在衔铁闭合前后变化很大.
注意：对于可靠性要求高或频繁动作的控制系统要选用哪种电磁机构？why?
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（对于一般U形交流电磁机构，在线圈通电而衔铁尚未吸合瞬间，电流将达到吸合后额定电流的5—6倍，E形交流电磁机构将达到10-15倍。如果衔铁卡住不能吸合或则频繁动作，就可能烧毁线圈。）
(二)反力特性
1、定义:电磁机构转动部分的静阻力f与气隙的关系曲线。
2、阻力f大小与作用弹簧、摩擦阻力及衔铁质量有关.
3、反力特性曲线（触点接触前后两种情况）
(三）吸力特性与反力特性的配合
1、为使吸合过程中衔铁能正常闭合，吸力在各个位置上必须大于反力，就要保证吸力特性高与反力特性。
2、吸力不能过大,否则会影响电器的机械寿命，也不能过小，否则会影响动作时间。实际中常常通过调整反力弹簧或触点初压力以改变反力特性，使之与吸合特性良好配合.
(四）短路环（分磁环）问题
1、对于交流电磁机构,-——------
,如图所示,吸力一会儿大于反力一会儿又小于反力，导致衔铁时而吸合时而打开,产生强烈振动与噪声，甚至使铁心松散. ＊反力特性就是——-平均吸力，与气隙的关系曲线。
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2、在铁心端面上安装一个铜制的分磁环(或称短路环）,?
（电磁机构的交变磁通穿过短路环所包围的截面---一般为总截面的2/3，在环中产涡流，根据电磁感应定律，此涡流产生的磁通在相位上落后于未被短路环包围的截面中的磁通，这两个有相位差的磁通分别产生电磁吸力，其合力始终大于反力,从而使衔铁的振动现象消失。）
1．2．2 执行机构
执行机构一般由触点和灭弧装置（在电流较大情况下需具有）组成。
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一、触点
（一）作用 用来接通或断开被控制的电路。
(二）组成 (一般都是铜制的)
（三）分类
1、按所控制电路分为
2、按原始状态分为
3、按结构形式分为
4、按接触形式分为
(分别适用于小、中、大容量，线接触型还有两个优点。what?触点在通断过程中是滚动接触，1、可以将触点表面的氧化膜自动清除；2、长期工作位置不被灼烧.）
（四）初压力、终压力及超行程
二、灭弧装置
（一）电弧的产生
1、产生条件：触点切断电路时，电路中电压超过10-12V并且电流超过80-100mA。
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2、产生机理: first强电场+second高温--- 气体放电 ---形成电弧
同时还进行消电离———电弧消灭
3、电弧的危害：烧毁触头；电路切断时间延长；弧光短路；引起火灾。
4、灭弧原则：降低电场强度(电弧两端电压）+降低电弧温度-—-使消电离加强
(二）常用的灭弧装置
＊ 交、直流两种电弧不一样，交流电弧有过零点,容易灭掉
1．3 接触器
一、作用 是用来频繁接通和切断电动机或其它负载主电路的一种自动切换电器。
二、组成 （典型的电磁式电器）
三、分类
1、按主触头通过电流种类分为（讲一下二者电磁机构上的区别）
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2、按主触头极数（对数）分为
直流接触器一般为单极或双极，交流接触器为三极（大多）以上。
交流接触器的结构示意图及图形符号
四、主要技术数据
1、额定电压、额定电流(指主触头上，，?一般都是5A标准)
2、线圈的额定电压（不是接触器的额定电压)
3、额定操作频率（指每小时接通次数，一般为150—1500次/h）
4、电寿命和机械寿命(一般为50-100万次/500—1000万次h）
五、电气符号
作业1：国产低压电器产品型号辨识--——附录1
继电器
1．4．1 概述
一、作用 是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动控制电器。
（与接触器的区别：白领与蓝领）
二、组成
三、分类
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1、按输入量的物理性质分为
2、按动作原理分为
3、按动作时间分为
4、按执行环节作用原理分为
我们主要学习电磁式继电器、时间继电器、热继电器和速度继电器,下面以电磁式继电器为例学习继电器的输入-输出特性及主要参数。
四、继电器的输入输出特性及主要参数
1、输入输出特性（以欠电压继电器为例讲解一下）
2、主要参数
（1)释放值(x1）和吸合值（x2）
（2）返回系数（k=x1/x2）
〈k<0。4， 欠电压(流）继电器k要高， k〉0。6。why？
（3)吸合时间和释放时间
从线圈上（失）电到衔铁完全吸合（释放)所需的时间，很短，！
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1．4．2 电磁式继电器
一、组成与动作原理（与接触器类似）
二、返回系数的调整
1、调节释放弹簧松紧程度
（拧紧时,x1、x2、k均增大；反之均减小)
2、调整铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄
(增厚时，x1增大、x2不变、k增大；反之，x1减小、x2不变、k减小)
3、改变衔铁吸合后的气隙
（增大气隙时，x1增大、x2不变、k增大；反之，x1减小、x2不变、k减小）
4、改变衔铁打开后的气隙
(增大气隙时，x1不变、x2增大、k减小；反之，x1不变、x2减小、k增大）
三、几种典型的电磁式继电器
电磁式继电器
电压、电流继电器的功能(保护功能）
电压、电流继电器结构上的区别(主要是线圈不同）
中间继电器功能（转换控制信号）-——结构上是电压继电器
电气符号