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,控制系统的优劣和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。
一、断路器
低压断路器俗称自动开关或空气开关,用于低压配电电路中不频繁的通断控制。在电路发生短路、过载或欠电压等故障时能自动分断故障电路,是一种控制兼保护电器。
断路器的种类繁多,按其用途和结构特点可分为DW型框架式断路器、DZ型塑料外壳式断路器、DS型直流快速断路器和DWX型、DWZ型限流式断路器等。框架式断路器主要用作配电线路的保护开关,而塑料外壳式断路器除可用作配电线路的保护开关外,还可用作电动机、照明电路及电热电路的控制开关。
下面以塑壳断路器为例简单介绍断路器的结构、工作原理、使用与选用方法。
断路器的结构和工作:
断路器主要由3个基本部分组成,即触头、灭弧系统和各种脱扣器,包括过电流脱扣器、失压(欠电压)脱扣器、热脱扣器、分励脱扣器和自由脱扣器。如下图是断路器工作原理示意图及图形符号。断路器开关是靠操作机构手动或电动合闸的,触头闭合后,自由脱扣机构将触头锁在合闸位置上。当电路发生上述故障时,通过各自的脱扣器使自由脱扣机构动作,自动跳闸以实现保护作用。分励脱扣器则作为远距离控制分断电路之用。过电流脱扣器用于线路的短路和过电流保护,当线路的电流大于整定的电流值时,过电流脱扣器所产生的电磁力使挂钩脱扣,动触点在弹簧的拉力下迅速断开,实现短路器的跳闸功能。
热脱扣器用于线路的过负荷保护,工作原理和热继电器相同。失压(欠电压)脱扣器用于失压保护,如上图所示,失压脱扣器的线圈直接接在电源上,处于吸合状态,断路器可以正常合闸;当停电或电压很低时,失压脱扣器的吸力小于弹簧的反力,弹簧使动铁心向上使挂钩脱扣,实现短路器的跳闸功能。分励脱扣器用于远方跳闸,当在远方按下按钮时,分励脱扣器得电产生电磁力,使其脱扣跳闸。不同断路器的保护是不同的,使用时应根据需要选用。在图形符号中也可以标注其保护方式,如上图所示,断路器图形符号中标注了失压、过负荷、过电流3种保护方式。
二、控制器
控制器是一种手动操作,直接控制主电路大电流(10A~600A)的开关电器。常用的控制器有KT型凸轮控制器、KG型鼓型控制器和KP型平面控制器,各种控制器的作用和工作原理基本类似,下面以常用的凸轮控制器为例进行说明。
凸轮控制器是一种大型的手动控制器,主要用于起重设备中直接控制中小型绕线式异步电动机的起动、停止、调速、换向和制动,也适用于有相同要求的其他电力拖动场合。凸轮控制器主要由触头、转轴、凸轮、杠杆、手柄、灭弧罩及定位机构等组成。如下图为凸轮控制器的结构原理示意图及图形符号。凸轮控制器中有多组触点,并由多个凸轮分别控制,以实现对一个较复杂电路中的多个触点进行同时控制。由于凸轮控制器中的触点多,每个触点在每个位置的接通情况各不相同,所以不能用普通的常开常闭触点来表示。如下图所示为1极12位凸轮控制器示意图,如下图所示图形符号表示这一个触点有12个位置,图中的小黑点表示该位置触点接通。由示意图可见,当手柄转到2、3、4和10号位时,由凸轮将触点接通。如下图所示为5极12位凸轮控制器,它是由5个1极12位凸轮控制器组合而成。如下图所示为4极5位凸轮控制器的图形符号,表示有4个触点,每个触点有5个位置,图中的小黑点表示触点在该位接通。例如,当手柄打到右侧1号位时,2、4触点接通。
由于凸轮控制器可直接控制电动机工作,所以其触头容量大并有灭弧装置。凸轮控制器的优点为控制线路简单、开关元件少、维修方便等,缺点为体积较大、操作笨重、不能实现远距离控制。目前使用的凸轮控制器有KT10、KTJl4、KTJl5及KTJl6等系列。
三、接触器
接触器主要用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等,能频繁地接通或断开交直流主电路,实现远距离自动控制。它具有低电压释放保护功能,在电力拖动自动控制线路中被广泛应用。接触器有交流接触器和直流接触器两大类型。下面介绍交流接触器。如下图所示为交流接触器的结构示意图及图形符号。
接触器的主要技术参数和类型
1)额定电压:接触器的额定电压是指主触头的额定电压。交流有220V、380V和660V,在特殊场合应用的额定电压高达1140V,直流主要有110V、220V和440V。
2)额定电流:接触器的额定电流是指主触头的额定工作电流。它是在一定的条件 (额定电压、使用类别和操作频率等)下规定的,目前常用的电流等级为10A~800A。
3)吸引线圈的额定电压:交流有36V、127V、220V和380V,直流有24V、48V、220V和440V。
4)机械寿命和电气寿命:接触器是频繁操作电器,应有较高的机械和电气寿命,该指标是产品质量的重要指标之一。
(责任编辑:施诺克起重电器) |