第一章常用低壓電器

1.1電器的基本知識1.2接觸器1.3繼電器1.4開關電器1.5熔斷器1.6主令電器2010-0311.1電器的基本知識1.1.1電器的定義及分類1.1.2電磁式低壓電器的基本結構和工作原理1.1電器的基本知識2010-0321.1.1電器的定義及分類1.什么是電器？所謂電器就是根據(jù)外界施加的信號和要求，能自動或手動地分合電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，以實現(xiàn)對電或非電對象的切換、控制、保護、檢測、變換和調(diào)節(jié)用的電工器械。低壓電器通常指工作在交直流1200V及以下的電器.電磁式低壓電器采用電磁原理完成上述功能的低壓電器稱為電磁式低壓電器.2.作用

定義與分類2010-033按控制作用分類執(zhí)行電器用來完成某種動作或傳遞功率。例如：電磁鐵?？刂齐娖饔脕砜刂齐娐返耐〝唷＠纾洪_關、繼電器。主令電器用來控制其它自動電器的動作，以發(fā)出控制“指令”。例如：按鈕、轉換開關等。保護電器用來保護電源、電路及用電設備，使它們不致在短路、過載狀態(tài)下運行，免遭損壞。例如：熔斷器、熱繼電器等。按動作方式分自動切換電器按照信號或某個物理量的變化而自動動作的電器。例如：接觸器、繼電器等。非自動電器通過人力操作而動作的電器。例如：開關、按鈕等。按動作原理分類電磁式電器它是根據(jù)電磁鐵的原理工作的。例如：接觸器、繼電器等。非電磁式電器它是依靠外力（人力或機械力）或某種非電量的變化而動作的電器。例如：行程開關、按鈕、速度繼電器、熱繼電器等。低壓電器的分類3.

常用低壓控制電器分類2010-034

常用低壓控制電器分類

接觸器交流接觸器直流接觸器繼電器電磁式繼電器電壓繼電器中間繼電器電流繼電器熱繼電器時間繼電器直流電磁式空氣阻尼式電動式電子式溫度繼電器速度繼電器壓力繼電器開關電器低壓斷路器刀開關裝置式開啟式智能式行程開關直動式滾動式微動式熔斷器管式螺旋塞式快速式其它電器(如按鈕、指示燈等)圖1-1常用低壓控制電器分類2010-035

1.

觸頭

觸頭是一切有觸點電器的執(zhí)行部件，這些電器通過觸頭的動作來接通或斷開被控制電路。觸頭通常由動、靜觸頭組合而成。電接觸:觸點在閉合狀態(tài)下動、靜觸點完全接觸,并有工作電流通過時,稱為電接觸.（1）觸點的接觸形式觸點的接觸形式有點接觸、線接觸和面接觸三種。點接觸常用于小電流的電器中，如接觸器的輔助觸點或繼電器觸點；

1.1.2電磁式低壓電器的基本結構和工作原理電磁式低壓電器大都由觸頭、滅弧裝置和電磁機構組成。1.1.2電磁式低壓電器的基本結構和工作原理2010-036線接觸由于它的接觸區(qū)域是一條直線，觸點在通斷過程中是滾動接觸。如圖示：開始接觸時，靜動觸點在a點接觸，靠彈簧壓力經(jīng)b點滾動到c點，斷開時作相反運動，這樣可以自動清除觸點表面的氧化膜。同時，長期工作的位置不是在易燒灼的a點，而是在c點，保證了觸點的良好接觸，這種滾動線接觸多用于中等容量的觸點，如接觸器的主觸點；面接觸可允許通過較大的電流，這種觸點一般在接觸表面上鑲有合金，以減小觸點接觸電阻和提高耐磨性。多用作較大容量接觸器的主觸點。圖1-2觸點的接觸形式2010-037（2）觸頭的結構形式觸頭的結構形式主要有單斷點指形觸頭（多用于接觸器的主觸點）和雙斷點橋式觸頭（輔助觸點）。圖1-4雙斷點橋式觸頭的結構（3）觸點的初壓力、終壓力和超程圖1-3常見的觸頭結構2010-038(4)按其所控制的電路可分為主觸頭和輔助觸頭：主觸頭用于接通或斷開主電路允許通過較大的電流；輔助觸頭用于接通或斷開控制電路，只能通過較小的電流。(5)觸頭按其原始狀態(tài)可分為常開觸頭和常閉觸頭：原始狀態(tài)時（即線圈未通電）斷開，線圈通電后閉合的觸頭叫常開觸頭；原始狀態(tài)閉合，線圈通電后斷開的觸頭叫常閉觸頭。（線圈斷電后所有觸頭復原）2010-039電弧產(chǎn)生：當觸頭斷開瞬間，（如電路中電壓超過10V-12V和電流超過80-100mA）觸頭間距離極小，電場強度極大，觸頭間產(chǎn)生大量的帶電粒子，形成熾熱的電子流，產(chǎn)生弧光放電現(xiàn)象稱為電弧。（或在觸頭斷開瞬間，由于電場強度極大，使觸點表面的自由電子大量益出而產(chǎn)生電?。╇娀√攸c：外部有白熾弧光，內(nèi)部有很高的溫度和密度很大的電流。常用的滅弧方法有：滅弧罩、滅弧柵和磁吹滅弧裝置。(1)滅弧罩：采用陶土和石棉水泥做的耐高溫的罩子，用以降溫和隔弧?？捎糜诮涣鹘佑|器滅弧。2.電弧的產(chǎn)生和滅弧方法2010-0310(2)滅弧柵：

滅弧柵的結構圖如下所示。圖中1是滅弧罩，2和5分別為動、靜觸點，3為金屬柵片，4為電弧。滅弧柵是由許多鍍銅薄鋼片組成，片間距離為2-3mm，安放在觸點上方的滅弧罩內(nèi)，一旦出現(xiàn)電弧，電弧周圍產(chǎn)生磁場，導磁的鋼片將電弧吸入柵片，電弧被柵片分割成許多串聯(lián)的短電弧，迅速熄滅。這是一種常用的交流滅弧裝置。15432圖1-5滅弧柵滅弧示意圖2010-0311

(3)磁吹式滅弧

如圖所示，在觸點電路中串入一個具有鐵心的磁吹線圈，它產(chǎn)生的磁通經(jīng)過鐵心3和導磁夾板5引向觸點周圍，在弧隙區(qū)產(chǎn)生的磁場方向如圖中“×”符號所示。電弧產(chǎn)生后其磁通方向如圖中“⊕”和“☉”所示?？梢?，在弧柱下磁吹線圈產(chǎn)生磁通與電弧產(chǎn)生的磁通是相加的,而在弧柱上面則彼此相消，根據(jù)左手定則可確定出電弧在磁場中所受電磁力F的方向是向上的。由于電弧向上運動，將熱量傳遞給滅弧罩，促使電弧熄滅。它廣泛應用于直流接觸器中。2010-0312(4)多斷點滅弧：

在交流電路中常采用橋式觸點，當觸點分斷時，兩個電弧在回路磁場產(chǎn)生電動力F的作用下，向兩側方向運動，使電弧拉長并受到冷卻，電弧很易熄滅。另外，若一處斷點要使電弧熄滅后重燃需要150～250V，二處斷點就需要300～500V，所以有利于滅弧。圖1-6多斷點滅弧2010-0313

電磁機構是電磁式低壓電器的感測部件，其作用是將電磁能轉換成機械能，帶動觸點使之閉合或斷開,從而實現(xiàn)電路的接通或分斷.電磁機構由磁路和激磁線圈兩部分組成.磁路主要包括鐵心、銜鐵和空氣隙.激磁線圈通以電流后激勵磁場,通過氣隙把電能轉換為機械能,帶動銜鐵運動以完成觸點的閉合或斷開.3.電磁機構激磁線圈的作用是將電能轉換成磁場能量.按通入激磁線圈的電流種類不同,可分為直流線圈和交流線圈.與之對應的有直流電磁機構和交流電磁機構.常用的磁路結構如圖1－7所示。3.電磁機構2010-0314

如圖(a)銜鐵沿棱角轉動的拍合式鐵心.此形式廣泛應用于直流電器中.圖(b、c)銜鐵沿軸轉動的拍合式鐵心,其鐵心形狀有E形和U形兩種,此種結構多用于觸點容量較大的交流電器中.圖(d)是銜鐵直線運動的雙E形直動式鐵心,它多用于交流接觸器、繼電器中。

圖1-7常用的磁路結構2010-0315

對于直流電磁機構線圈流過直流電，鐵心中不會產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，鐵心不會發(fā)熱，只有線圈發(fā)熱。為加工方便，通常直流電磁機構的鐵心用整塊鋼塊或工程純鐵制成，為使線圈散熱良好，通常將線圈繞制成高而薄的瘦高型，且不設線圈骨架，使線圈與鐵心直接接觸，易于散熱.

對于交流電磁機構，由于其鐵心存在渦流和磁滯損耗，這樣鐵心和線圈都發(fā)熱，所以通常交流電磁機構的鐵心用硅鋼片沖壓而成；且它的激磁線圈設有骨架，使鐵心與線圈隔離并將線圈制成短而厚的矮胖型，這樣有利于鐵心和線圈的散熱。4.電磁機構的工作原理

電磁機構的工作原理常用吸力特性與反力特性來表征。二者間的配合關系將直接影響電磁式電器的工作可靠性。電磁機構的工作原理示意圖2010-0316（1）吸力特性：

電磁機構使銜鐵吸合的力（電磁吸力）與氣隙長度的關系曲線稱為吸力特性。電磁吸力可按下式求得：F=S

)式中：F—電磁吸力，B—氣隙磁感應強度,S—鐵心截面積。當S=常數(shù)時，F(xiàn)∝B2.即F∝氣隙磁通Φ2。激磁電流的種類對吸力特性有很大影響。下面兩圖分別為交、直流電磁機構的吸力特性：F與δ基本無關，I與δ成正比F∝B2∝1/δ2I與δ無關2010-0317

(2）反力特性：

電磁機構使銜鐵釋放的力與氣隙長度的關系曲線稱為反力特性。電磁機構使銜鐵釋放的力主要是彈簧的反力（忽略銜鐵自身質量），如圖中3為反力特性δ1為起始位置，δ2為動、靜觸頭接觸時的位置。在δ1-δ2區(qū)域內(nèi)，反作用力隨氣隙減小而略有增大，到達位置δ2時，動、靜觸頭接觸。這時觸頭上的初壓力作用到銜鐵上，反作用力驟增，曲線發(fā)生突變。在δ2-0區(qū)域內(nèi)，氣隙越小，觸頭壓的越緊，反作用力越大，其曲線比δ1-δ2段陡。

2010-0318吸力特性與反力特性的配合適當就可即保證銜鐵產(chǎn)生可靠吸合動作，又可盡量減少銜鐵和鐵心柱端面間的機械磨損和觸點的電磨損。為此，反力特性曲線應在吸力特性曲線的下方且彼此靠近。（3）反力特性與吸力特性的配合：

圖吸力與反力的配合2010-0319

此外，過大的沖擊力有可能使觸點產(chǎn)生彈跳現(xiàn)象，從而導致觸點的熔焊或燒損，也即會引起嚴重的電磨損，降低觸點的使用壽命。

吸力過小時，會使銜鐵運動速度降低，難以滿足高操作頻率的要求。因此，吸力特性與反力特性必須配合得當，才有助于電器性能的改善。在實際應用中，可通過改變釋放彈簧的松緊來實現(xiàn)吸力特性與反力特性的適當配合。2010-0320存在問三題：由于單三相交流三電磁機三構鐵心三的磁通三是交變?nèi)?，故三當磁通三過零時三，電磁三吸力也三為零，三吸合后三的銜鐵三在反力三彈簧的三作用下三，將被三拉開，三磁通過三零后，三電磁吸三力又增三大，當三吸力大三于反力三時，銜三鐵又被三吸合。三這樣，三在交流三電每周三期內(nèi)銜三鐵吸力三要兩次三過零，三如此周三而復始三，使銜三鐵產(chǎn)生三強烈振三動和噪三聲，甚三至使鐵三心松散三，因此三交流電三磁機構三鐵心端三面上部三安裝一三個銅制三的短路三環(huán)，短三路環(huán)包三圍鐵心三端面約三2/3三的面積三，如圖三所示：（4）三單相交三流電磁三機構短三路環(huán)的三作用201三0-0三321當交變?nèi)磐ù┤^短路三環(huán)所包三圍的截三面積S2時在環(huán)三中產(chǎn)生三渦流，三根據(jù)電三磁感應三定律，三此渦流三產(chǎn)生的三磁通Φ2在相位三上落后三于短路三環(huán)外鐵三心截面S1中的磁三通Φ1，由Φ1、Φ2產(chǎn)生的三電磁吸三力為F1、F2，作用在三銜鐵上三的合成三電磁吸三力是F1+F2。只要此三合力始三終大于三其反力三，銜鐵三就不會三產(chǎn)生振三動和噪三音。思考題三：對于三交流電三磁機構三線圈通三電后，三銜鐵長三時間被三卡死不三能吸合三會產(chǎn)生三什么后三果？為三什么？201三0-0三3221.2接觸器接觸器是用來三接通或三切斷電三動機或三其他負三載主電路的一種三控制電三器。1.2.1接觸器三的用途三及分類接觸器三最主要三的用途三是控制三電動機三的啟動三、反轉三、制動三和調(diào)速三等。它三具有低三電壓釋三放保護三功能，三具有比三工作電三流大數(shù)三倍乃至三幾十倍三的接通三和分斷三能力，三但不能三分斷短三路電流三。它是三一種執(zhí)三行電器三。接觸器三種類很三多，按三驅動力三不同可三分為電三磁式、三氣動式三和液壓三式。按三接觸器三主觸點三控制的三電路中三電流種三類分為三交流接三觸器和三直流接三觸器兩三種。按三其主觸三點的極三數(shù)（即三主觸點三的個數(shù)三）來分三有單極三、雙極三、三極三、四極三和五極三等多種三。1.2接觸器201三0-0三3231.2.2接觸器三的結構三及工作三原理1.接三觸器的三結構如圖示三為交流三接觸器三的結構三示意圖，三它由以三下五個三部分組三成。（1）三電磁機三構:電磁機三構其作三用是將三電磁能轉換成三機械能三，帶動三觸點使之閉合三或斷開三。電磁三機構由電磁線三圈、（三靜）鐵三心、銜鐵（動三鐵心）三三部分三組成.201三0-0三324

（2）三主觸點三和滅弧三系統(tǒng)根據(jù)主三觸點的三容量大三小，有三橋式觸三點和指三形觸點三兩種結三構形式三，且直三流接觸三器和電三流在2三0A以上的三交流接三觸器均三裝有滅三弧罩，三有的還三帶有柵三片或磁三吹滅弧三裝置。（3）三輔助觸三點有常開三和常閉三輔助觸三點，在三結構上三它們均三為橋式三雙斷點三形式，三容量較三小。其三作用是三在控制三電路中三起聯(lián)動三作用，三用于和三接觸器三相關的三邏輯控三制。輔三助觸點三不設滅三弧裝置三，因此三它不能三分合主三電路。（4）三反力裝三置該裝置三由釋放三彈簧和三觸點彈三簧組成三。（5）三支架和三底座它用于三接觸器三的固定三和安裝三。201三0-0三325圖三交三流接觸三器的外三形與結三構a）外形b）結構示意圖201三0-0三326201三0-0三327直流接三觸器圖三直流接三觸器結構示三意圖201三0-0三3282.接三觸器的三工作原三理當電磁三線圈通三電后，三線圈電三流產(chǎn)生三磁場，三使靜鐵三心產(chǎn)生三電磁吸三力吸引三銜鐵，三并帶動三觸頭動三作：常三閉觸頭三斷開，三常開觸三頭閉合三，兩者三是聯(lián)動三的；當三線圈斷三電時，三電磁吸三力消失三，銜鐵三在釋放三彈簧的三作用下三釋放使三觸頭復三原：常三開觸頭三斷開，三常閉觸三頭閉合三。201三0-0三3291.2.3接觸器三的技術三參數(shù)和三圖形文三字符號1.接三觸器的三主要技三術參數(shù)（1）額定三電壓：三指主觸三點的額三定工作三電壓。（2）額定三電流：三主觸點三的額定三電流。（3）三線圈的三額定電三壓：等三于控制三回路的三電源電三壓。表1-三1三接觸器三的額定三電壓和三額定電三流及線三圈額定三電壓的三等級表名稱額定電壓/V額定電流/A線圈電壓/V直流接觸器交流接觸器110，220，440，6605，10，20，40，60，100，150，250,400,600127，220，380，500，66036，110，127，220，38024，48，110，220，440同直流接觸器201三0-0三330（4）機械三壽命（100三0萬次以三上）與電氣三壽命（100萬次以三上）（5）操作三頻率：三每小時三的操作三次數(shù)一般：300次/h、600次/h（交流三）、120三0次/h（直流三）（6）接通三與分斷三能力：三可靠接三通和分三斷的電三流值。接通時三：主觸三點不應三發(fā)生熔三焊。分斷時三：主觸三點不應三發(fā)生長三時間燃三弧。201三0-0三3312.三接觸器三的圖形三符號和三文字符三號：低壓電三器的型三號表示三法國產(chǎn)常三用低壓三電器的三全型號三組成形三式如下三：201三0-0三332接觸器三的型號三、含義201三0-0三3331.2.4接觸器三的選擇1.根三據(jù)所控三制負載三的工作三任務選三擇相應三使用類三別的接三觸器；三常見的三接觸器三使用類三別及其三典型用三途如表三1-2三所列。表1-三2常三見接觸三器使用三類別及三其典型三用途表2.類三型的選三擇：直三流或交三流接觸三器主觸點三額定電三壓的選三擇：大三于等于三負載額三定電壓三。主觸點三額定電三流的選三擇：大三于等于三負載額三定電流三。3.接三觸器線三圈的電三壓等級三應與控三制電路三相同。201三0-0三334表1-三3三新型CJ2三0系列接三觸器的三主要參三數(shù)常用的三交流接三觸器：CJ2三0、C三JX1三、CJ三X2、三CJ1三2和CJ1三0等系列三。引進三品種：三德國BBC公司的B系列，三德國SIE三MEN三S公司的三3TB系列，三法國TE公司的LC1系列等三。常用的三直流接三觸器：CZ1三8、C三Z21三、CZ三22、三CZ1三0和CZ2等系列三，CZ1三8系列是三取代CZ0系列的三新產(chǎn)品三。201三0-0三335接觸器三的選用類型的三選擇：三直流或三交流接三觸器主觸點三額定電三壓的選三擇：大三于等于三負載額三定電壓三。主觸點三額定電三流的選三擇：額定電三流大于三計算值三。線圈電三壓：交流：380三V直流：220三V201三0-0三3361.3繼電器繼電器三是根據(jù)三某種輸三入信號三接通或三斷開小三電流的控制回三路，實現(xiàn)遠三距離控三制和保三護的自三動控制三電器。分類：*按輸三入信號三的不同三來分：三有電壓三繼電器三、電流三繼電器三、中間三繼電器三、時間三繼電器三和速度三繼電器三等。*按線三圈電流三種類不三同分：三有交流三繼電器三和直流三繼電器三。*按使三用范圍三不同分三：有控三制繼電三器和保三護繼電三器*按動三作原理三不同分三：電磁三式繼電三器、感三應式、三電動式三、電子三式和熱三繼電器三。1.3繼電器201三0-0三3371.3.1電磁式三繼電器三的結構三、作用三和特性1.電磁式三繼電器三的結構電磁式三繼電器三的結構三和工作三原理與接觸器三相似，三也是由三電磁機三構和觸頭系統(tǒng)三組成。2.電磁式三繼電器三的特性三：電磁機三構激磁三線圈的三電壓（三或電流三）為其三輸入量三，銜鐵三的位置三為其輸三出量，三輸出量三與輸入三量的關三系稱為三輸入/三輸出特三性。如三下圖所三示：若用y代表電三磁機構三的輸出三量，并三將銜鐵三處于吸三合位置三記作y=1，把銜鐵三處于釋三放位置三記作y=0；用x表示電三磁機構三的輸入三量，x0表示電三磁機構三的動作三值（又三稱吸合三值），xf表示電磁機三構的返三回值（三又稱釋三放值）三。圖電磁式三繼電器三結構示三意圖201三0-0三338當輸入x由零增三大至x0以前，三輸出y為零當x=x0時，繼三電器吸三合，輸三出量為1；若x再增大三，y值保持三1不變?nèi)划攛減小到xf時，繼三電器釋三放，輸三出由1減到0三，x再減小y值均為三0。即欲使三繼電器三吸合x≥x0,欲使繼三電器釋三放x≤xf.令k=三xf/x0稱為繼三電器的返回系三數(shù)，且k<1三。可見電三磁機構三的輸入三/輸出三特性為三一矩形三，此類三矩形特三性曲線三也稱為三繼電器三特性。圖三繼電特三性曲線201三0-0三339K的取值：一般繼三電器k應較小三為0.三1～0三.4之三間，這三樣當繼三電器吸三合后，三輸入量三波動較三大時，三不致引三起誤動三作；欠三電壓繼三電器則三要求較三高的k值,k>0三.6。例某繼三電器k=0三.66三,吸合電三壓為額三定電壓三90%三，則電三壓低于三額定電三壓的0三.66三×90三%≈6三0%時三繼電器三釋放，三起到欠三電壓保三護作用三。繼電器三另一參三數(shù)是動作時三間，它包三括吸合三時間、三釋放時三間。吸合時三間：指從三線圈接三受電信三號到銜三鐵完全三吸合所三需時間三。釋放時三間：指從三線圈失三電到銜三鐵完全三釋放所三需時間三。一般繼三電器的三動作時三間為0三.05三～0.三15s,快速繼三電器為三0.0三05～三0.0三5s，它的大三小影響三著繼電三器的操三作頻率三。201三0-0三340接觸器三與繼電三器的區(qū)三別繼電器三：用于三控制電三路、電三流小，三沒有滅三弧裝置三，可在三電量或三非電量三的作用三下動作三。接觸器三：用于三主電路三、電流三大，有三滅弧裝三置，一三般只三能在電三壓作用三下動作三。201三0-0三3411.3.2.幾種常三用的電三磁式繼三電器：（一）三電壓繼三電器：即觸點三的動作三與線圈三電壓大三小有關三的繼電三器稱為三電壓繼三電器。使用時三電壓繼三電器的三線圈與三負載并聯(lián)。按線三圈電流三的種類三可分為三交流和三直流電三壓繼電三器，按三吸合電三壓大小三又可分三為過電三壓和欠三（零）三電壓繼三電器兩三種：(1)三過電壓三繼電器：線圈在三額定電三壓時，三銜鐵不三產(chǎn)生吸三合動作，只有三當線圈三電壓高三于其額三定電壓三的某一三值時，三銜鐵才三產(chǎn)生吸三合動作三，對電三路實現(xiàn)三過電壓三保護。過電壓三繼電器三是利用三其常閉觸三點來完成三過電壓三保護的三。交流過三電壓繼三電器吸三合電壓三的調(diào)節(jié)三范圍為x=(三1.0三5～1三.2)三UN（產(chǎn)品中三沒有直三流過電三壓繼電三器）201三0-0三342(2)三欠（零三）電壓三繼電器三：電壓正三常時，三欠電壓三繼電器三吸合，當電三路電壓三降低到三（5%三～25三%）UN時釋放三，對電三路實現(xiàn)三欠（零三）電壓三保護。欠電壓三繼電器三是利用三其常開觸三點來完成三保護的三.電壓繼三電器的三圖形文三字符號三如圖：電壓繼三電器的三選用：首先要三注意線三圈電流三的種類三和電壓三等級應三與控制三電路一三致；另外，三根據(jù)在