• 高压控制电器 • 低压控制电器
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（3）控制电器的分类（续2）
• 按照输出形式（接触点形式）分
• 有触点控制电器——电器通断电路的功能由触点来实现，如刀开关、 接触器等
• 无触点控制电器——电器通断电路的功能不是通过接触，而是根据输 出信号的高低电平来实现的，如可控硅的导通与截止等
• 混合式控制电器
• 控制电器可以被看成为一种逻辑元件。
• 把控制电器接通电路的状态记作输出置“l”状态，断开电路记作输出 置“0”状态
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（3）控制电器的分类
• 工作电压 • 输出形式（接触点形式） • 用途 • 在电器控制系统中的作用
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（3）控制电器的分类（续1）
• 按照工作电压分（以交流1000V、直流1200V为界）
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（a）触点的接触形式
点接触 线接触 面接触
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• （点接a触）触点的接触形式（续1）
•球面对球面、球面对平面等，适合于小电流电器， 如接触器的辅助触点
a)
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• （线接a触）触点的接触形式（续2）
• 圆柱对平面、圆柱对圆柱等 ，适合于中等电流电器，如接触器的主触点
A B C
b)
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• （面接a触）触点的接触形式（续3）
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（b）触点接通过程 及电接触原理（续1）
• 接触电阻的大小与触点的接触形式、接触压力、触点材料电阻 率、机械性能、表面状况有关
36Leabharlann （b）触点接通过程 及电接触原理（续2） • 触点在从分离到闭合的接通过程中，经常发生机械振动
• 触点是通过弹簧机构来保证有一定的接触压力，使接触可靠。在触点闭合瞬间， 动触点弹簧被压缩。一旦弹簧的张力大于该反作用力，动触点又被推向与静触 点接触。这样，动静触点又碰撞、反弹
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（3）控制电器的分类（续4）
• 按照控制电器在电器控制系统中的作用分
• 信号元件——把非电量（如机械位移、压力、温度等）的变化转换为 电信号。这类元件有按钮、行程开关、热继电器、速度继电器等
• 控制元件——是一种电器逻辑门。常见的为“是门”和“非门”，其 输入和输出都是电信号。这类元件有电磁式继电器、接触器等。
• 组成
• 磁路
• 铁芯、衔铁和空气隙，为电磁机构提供磁场回路
• 励磁线圈
• 将电能转换为磁场能量
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激（磁b）线工圈通作以机电理流后产生磁场，利用空
气隙把电磁能转换为机械能，带动衔铁 运动，实现触点的断开和闭合
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（4） 常用低压电器
• 接触器 • 继电器 • 开关电器 • 行程开关 • 熔断器 • 主令电器
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1.1.2 电磁式控制电器 的基本结构和工作原理
• 基本组成
• 触点 • 灭弧装置 • 电磁机构
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（1）触点
• 触点又称触头 • 触点是一切有触点电器的执行单元 • 有触点电器通过触点的动作来接通/断开控制电路 • 触点由动触点和静触点组成
• 控制方法：手动→自动 • 控制功能：简单→复杂 • 操作方式：笨重→灵巧 • 实现手段：硬件→软件
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绪论
• 常用电气控制的发展
• 20世纪以前，手工操作 • 1969年前，继电接触式控制系统 • 1969年到20世纪末期，PLC控制系统 • 21世纪，现代控制技术
• 以PLC、CAD/CAM、Robot为三大支柱 • 数控技术为重要分支 • FCS（Fieldbus Control System）为未来发展趋势
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（d）灭弧装置 —— 磁吹式灭弧（续）
• 这种灭弧装置是利用电弧电流本身灭弧 • 电弧电流越大，吹弧能力越强，且不受电路电流方向影响（当
电流方向改变时，磁场方向随之改变，结果电磁力方向不变） • 广泛地被应用于直流接触器中
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（d）灭弧装置 ——
灭弧栅
•灭弧栅3是由许多镀铜
薄钢片组成，片间距
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1.1 电器的基本知识
• 1.1.1 控制电器的定义和分类 • 1.1.2 电磁式低压电器的基本结构和工作原理
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1.1.1 控制电器的定义和分类
• 1.1.1 控制电器的定义和分类
• （1）电器的定义 • （2）控制电器的定义 • （3）控制电器的分类 • （4）常用低压电器
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（1）电器的定义
• 触点不能自动净化，触点材料用银或 银基合金
• 每个触点的接触压力小，电动稳定性 较低
• 触点参数不易调节
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（c）触点的初压力
终压力和超程
Fc
Fc
Fz
Fz
a)
b)
c)
•触点的初压力、终压力和超程
•初压力的作用是削弱接触振动
•终压力的作用是减小接触电阻
•超程是弹簧被进一步压缩的距离，超程越大终
压力亦越大，超程的存在一定程度上可以保证 触头磨损后电器的正常使用
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（2）电弧的产生及灭弧方法
• 电弧的产生 • 触点接通过程及电接触原理 • 灭弧原理 • 灭弧装置
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（a）电弧的产生
• 在通电状态下，触点分开瞬间，当被分断的电流超过某一数值 （与触点材料有关，0.2～1A）或分段后加在触点间隙两端的电 压超过某一数值（12～20V）时，触点间产生电弧
• 电弧的实质是触点间气体在强电场下产生的气体放电现象，产 生高温并发出火花
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（2） 控制电器的定义（续1）
• 熔断器、开关等即为控制电器。 • 控制电器的功能是接通或断开电路，与外界指定的讯号有关 • 外界指定讯号对控制电器的作用即为控制电器的输入 • 控制电器对电路的通、断功能即为控制电器的输出
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（2） 控制电器的定义（续2）
• 控制电器是一种双态元件
• 因为控制电器的输出只有通断二种状态，其输入也只能有二种状态。
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绪论
• 课程设置的目的
• 常用电气控制技术是一门专业基础课，它是建立在电子技术基础、微 型机原理及应用、电机原理及电机拖动等课程基础上
• 智能化、模块化、网络化自动控制系统的使用，只是在简化接线、降 低故障、提高可靠性、提高产品功能的有效集成等方面发挥其重要的 作用，但是它的规划、使用、维护等还必须有具有低压电气控制技术 的专业人员来完成
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（b）触点接通过程 •触及点电一接般触都选原用理导电率高的金属材料做成，如
银、银铜合金等
•触点接触处的电阻为接触电阻 •触点的接触面积越大，触点的接触电阻越小， 触点接通电路的性能越好
•金属在空气中氧化或硫化，使得触点接触处的 电阻增大
•两个金属接触面总是凹凸不平的，只有少数的 点才真正接触上的。因此，当触点接通电路时， 触点实际上通电截面很小
常用电气控制技术
绪 论 • 目前的工业生产过程，能源以电能为主，且使用广泛。
• 只要用到电的地方，就有电器的存在。 • 生产过程的自动化意味着带有电气拖动的许多工作枢钮间密切和可靠地
组合。它们间的密切联系和相互配合已不能光靠机械的装置去完成，而 更多地借助于电器。
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绪论
• 电器是电气控制的主要器件 • 电气控制随处可见 • 控制过程可以简单地分为
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（b）触点接通过程 及电接触原理（续4） • 熔焊现象
• 当触点接触表面有熔化的金属时，一旦机械振动过程结束后，熔化了的金属 便因失去电弧产生的大量热量而凝固，使动静触点粘在一起，再也不能分开， 而发生熔焊现象。
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（b）触点接通过程 及电接触原理（续5） • 电气磨损会缩短触点的使用期限，熔焊更使电器不能正常工作
• 适合于大电流电器
c)
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• （单断b点指）形触触点点的结构形式
• 双断点桥式触点
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（b）触点的结构形式 —— •只单有断一点个断指口形触点
•适合于做接触器的主触点
•其优点为
• 闭合、断开过程中能自动清除表面的 氧化物
• 触点接触压力大，电动稳定性高
• 触点参数较易调节
A
•其缺点是
B C
• 触点开距大，从而增大了电器体积
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（d）灭弧装置 —— 1磁2 吹3 式4 5灭6 弧 •灭弧机理：使电弧处于磁
场中间，电磁场力“吹” F 长电弧，使其进入冷却装
置，加速电弧冷却，促使 电弧迅速熄灭。
磁场由与触点电路串联的吹弧线圈3产生，当电流 逆时针流经吹弧线圈时，产生磁通，电弧在磁场 中受到力F的作用向上运动，被拉长并吹入灭弧罩。 灭弧角和静触点相连接，引导电弧向上运动，将 热量传递给灭弧罩壁，促使电弧熄灭
• 人工控制过程
• 需要人工参与，使被控对象进行工作
• 自动控制过程
• 在没有人直接参与的情况下，使被控对象按照预定的生产规律工作
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绪论
• 我们身边的各种控制系统
• 宾馆的电梯 • 中央空调 • 罗克韦尔自动化实验室 • 自动化基础实验室 • 轧钢重点实验室
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绪论
• 电气控制技术是随技术进步和工艺需求的变化而发展的
• 常用的灭弧方法有拉长电弧、切断或分隔电弧等
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（d）灭弧装置
• 多断点灭弧 • 磁吹式灭弧 • 灭弧栅 • 灭弧罩
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（d）灭弧装置 —— •在多交断流点继灭电器弧和接触器中常采用
桥式触点，这种触点有二个断点。 交流电路在过零后，若一个断点 处电弧重燃需要150~250V电压， 则二个断点就需要300~500V电压。 若断点电压达不到此值；电弧过 零后因不能重燃而熄灭。一般交 流继电器和小电流接触器采用桥 式触点灭弧，而不再设其它灭弧 装置。
• 电器是一种能够根据外界的信号（如机械力、电动力等）和要 求，自动或手动地接通或断开电路，从而断续或连续地改变电 路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测和 调节的电气元件和设备的总称