电器的基础知识

电器的基础知识
   任何一种继电器控制系统均由三部分组成：

   输入部分      逻辑部分       输出部分

（1） 输入部分：由各类按钮开关、行程开关、接近开关、转换开关等主令电器构成。
主令电器——自动控制系统中用于发送控制指令的电器。
（2） 逻辑部分：由各种继电器及其触点组成的实现一定逻辑功能的控制线路。
继电器——一种根据某种输入信号,接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力拖动装置的自动电器。
（3） 输出部分：由各种电磁阀线圈，接通电动机的各种接触器和信号指示灯等执行电器构成。
接触器——是一种用来频繁地接通或断开交、直流主电路及大容量控制电路的自动切换电器。是一种依靠电磁力的作用使触头闭合或分离来接通和断开电动机（或其他用电设备）电路的自动电器。

电器的定义、分类及电磁式电器的工作原理
一、 电器的定义和分类
电器——自动或手动接通和断开电路，能实现对电路或非电对象切换、保护、检测、变换和调节目的的电气元件
分类：
                         低压电器——交流1000V或直流1200V以下
（一） 按工作电压等级分
                         高压电器——交流1000V或直流1200V以上
                        手动电器——需人工直接操作才能完成指令任务
（二）按动作原理分
                         自动电器——按照电的或非电的信号自动完成指令任务
（三）按用途分   1. 控制电器——用于各种控制电路和控制系统
                 2. 主令电器——用于自动控制系统中发送控制指令
                 3. 保护电器——用于保护电路及用电设备
                 4. 配电电器——用于电能的输送和分配
                 5.执行电器——用于完成某种动作或传动功能
                       电磁式电器——依据电磁感应原理工作
（四）按工作原理分
                       非电量控制电器——靠外力或某种非电物理量的变化而动作
二、电磁式电器——电气控制线路中使用量最大，类型很多，工作原理和构造基本相同
                   感测部分——电磁机构
主要组成部分
                   执行部分——触头系统
（一）电磁机构
作用：将电磁能量→机械能量→触头动作→接通或分断电路
组成：吸引线圈、铁心、衔铁等
1. 常用的磁路结构：（见教材P7 Fig1-1）
2. 吸引线圈：将电能转换成磁场能量。按通入吸引线圈的电流种类不同，可分为直流线圈和交流线圈
3.铁心：直流电磁铁的铁心——整块钢材或工程纯铁制成。在直流情况下，线圈发热而铁心不发热，所以吸引线圈做成高而薄的瘦高型，且没有骨架，线圈与铁心直接接触，易于散热。
交流电磁铁的铁心——硅钢片叠铆而成。在交流情况下，铁心中有磁滞和涡流损耗，线圈和铁心都发热，所以，吸引线圈有骨架，与铁心隔离，并做成矮胖型，有利于铁心和线圈散热。
（二）电磁吸引力与特性
在气隙值δ及外加电压值一定时：
直流电磁铁——电磁吸引力为恒定值
交流电磁铁——电磁吸引力随时间变化
         
                                      电磁吸力平均值  
吸力特性——电磁吸力Fat随衔铁与铁心间气隙δ变化的关系曲线（见教材P8 Fig1-2）
（三）反力特性和返回系数
      反力特性——反作用力Fr（由触头弹簧、反作用力弹簧产生）与气隙δ的关系曲线
      返回系数——释放电压（或电流）与吸合电压（或电流）的比值，用β表示（反映
                  电磁式电器灵敏度的参数），β大而灵敏度高。

（四）交流电磁机构中短路环的作用
由交流电磁吸力公式可知：Fat有两个分量：
1. 恒定分量Fo，其值为最大值的一半
2. 交变分量F ，F =Focos2ωt，其幅值是最大吸力值的一半，并以两倍电源频率变化
总的电磁吸力Fat从0～Fatm变化，曲线如教材P9 Fig1-3所示。由图1-3曲线可见：电磁机构在工作中，衔铁始终受到反作用弹簧、触头弹簧等反作用力Fr作用。尽管电磁吸力的平均值Fo大于Fr，但在某些时候，Fat仍将小于Fr（见图中斜线部分）。当FatFr时，衔铁又被吸合，周而复始，使衔铁发生振动，发出噪声。
引入短路环——消除振动和噪声。
具体办法：见教材P9 Fig1-4。
三、电器触头系统和电弧
（一）触头系统——电器的执行部分，用于通断电路。
      材料：铜质、银质
      结构：桥式、指型  （见教材P10 Fig1-5）
（二）电弧的产生及灭弧（请同学自学教材P10～P11的内容）
产生：触头间气体在强电场作用下的放电现象
灭弧关键：采取措施使电弧迅速冷却，从而熄灭。
开关电器
一、刀开关——结构最简单，应用最广泛的手控电器。用于低压电路不频繁动作。
文字及符号：教材P13 Fig1-10
二、转换开关（组合开关）——手控电器。在机床电气设备中，主要作为电源引入开关；或直接用于控制非频繁起动和停止的小容量异步电动机。
文字及符号：教材P13 Fig1-12
三、自动开关（自动空气断路器）——低压电路中常用的具有保护环节的断合电器。
当电路发生严重过载、短路以及失压等故障时，能自动切断故障电路，保护串接其后的电气设备；正常情况下，也可用于不频繁地接通和断开电路及控制电动机。