單元一電動(dòng)機(jī)控制基礎(chǔ)任務(wù)一磁路與變壓器任務(wù)二常用低壓電器元件任務(wù)三PLC基礎(chǔ)任務(wù)四識(shí)讀電路圖

本單元在電工相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上，介紹磁路和變壓器、常用低壓電器、PLC基礎(chǔ)知識(shí)以及電路圖識(shí)讀等，為后面的直流電動(dòng)機(jī)、交流異步電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

任務(wù)一磁路與變壓器

任務(wù)要求

(1)了解鐵磁材料的性能。

(2)熟悉簡(jiǎn)單磁路的分析方法。

(3)掌握變壓器的工作原理。

(4)熟悉變壓器的結(jié)構(gòu)、特性及應(yīng)用。

1.1.1磁路

變壓器和電動(dòng)機(jī)是兩種最常用的動(dòng)力設(shè)備，就其原理而言，它們都是以電磁感應(yīng)作為工作基礎(chǔ)的。本節(jié)首先介紹磁路的基本知識(shí)，然后介紹變壓器的工作原理和基本特性。

常用的電工設(shè)備，例如變壓器、電動(dòng)機(jī)以及許多電器和電工儀表等，都是以電磁感應(yīng)為工作基礎(chǔ)的，因此，在工作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。為了把磁場(chǎng)聚集在一定的空間范圍內(nèi)，以便加以控制和利用，就必須用高磁導(dǎo)率的鐵磁材料做成一定形狀的鐵芯，使之形成一個(gè)磁通的路徑，使磁通的絕大部分通過這一路徑而閉合。磁通經(jīng)過的閉合路徑稱為磁路。下面先介紹鐵磁材料的磁性能，再說明簡(jiǎn)單磁路的分析方法。

1.鐵磁材料的磁性能

鐵磁材料是指鋼、鐵、鎳、鈷及其合金等，它有廣泛的用途，是制造變壓器、電動(dòng)機(jī)和電器鐵芯的主要材料。

1)磁化曲線與磁滯回線

鐵磁材料被放入磁場(chǎng)強(qiáng)度為H的磁場(chǎng)內(nèi)，會(huì)受到強(qiáng)烈的磁化。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度H由零逐漸增加時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨之變化的曲線稱為磁化曲線，如圖1.1所示。由圖可見，開始時(shí)，隨著H的增加B增加較快，后來隨著H的增加B增加緩慢，逐漸出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，即具有磁飽和性。

磁化曲線上任一點(diǎn)的B和H之比就是磁導(dǎo)率μ，它是表征物質(zhì)導(dǎo)磁性能的一個(gè)物理量。顯然，該磁化曲線上各點(diǎn)的μ不是一個(gè)常數(shù)，它隨H而變，并在接近飽和時(shí)逐漸減小(如圖1.1所示)。也就是說，鐵磁材料的磁導(dǎo)率是非線性的。圖1.1

雖然每一種鐵磁材料都有自己的磁化曲線，但它們的μ值都遠(yuǎn)大于真空的磁導(dǎo)率μ0

，具有高導(dǎo)磁性。非鐵磁材料的磁導(dǎo)率接近真空的磁導(dǎo)率μ0

，μ0

=4π×10-7H/m，而鐵磁材料的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于非鐵磁材料，兩者之比可達(dá)103

~104。因此，各種變壓器、電機(jī)和其他電器的電磁系統(tǒng)幾乎都用鐵磁材料構(gòu)成鐵芯，在相同的勵(lì)磁繞組匝數(shù)和勵(lì)磁電流的條件下，采用鐵芯后可使磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)幾百倍甚至幾千倍。

鐵磁物質(zhì)在交變磁化過程中H和B的變化規(guī)律如圖1.

2所示。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度H由零增加到某個(gè)值(H=+Hm)后，如H減小，此時(shí)B并不沿著原來的曲線返回，而是沿著位于其上部的另一條軌跡減弱。當(dāng)H=0時(shí)B=Br

，

Br稱為剩磁感應(yīng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱剩磁。只有當(dāng)H反方向變化到-Hc

時(shí)，

B才下降到零，

Hc

稱為矯頑力。由此可見，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度H的變化，這種現(xiàn)象稱為磁滯。也就是說，鐵磁材料具有磁滯性。

如果繼續(xù)增大反向磁場(chǎng)強(qiáng)度直到H=-Hm

，然后逐漸減小反向磁場(chǎng)強(qiáng)度，到達(dá)H=0時(shí)，再把正向磁場(chǎng)強(qiáng)度逐漸增加到+Hm

，如此在+Hm和-Hm

之間進(jìn)行反復(fù)磁化，得到的是一條如圖1.2所示的閉合曲線，這條曲線稱為磁滯回線。圖1.2

不同種類的鐵磁材料，磁滯回線的形狀不同。純鐵、硅鋼、坡莫合金和軟磁鐵氧體等材料的磁滯回線較狹窄，剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br較低，矯頑力Hc

較小。這一類鐵磁材料稱為軟磁材料，通常用來制造變壓器、電機(jī)和電器(電磁系統(tǒng))的鐵芯。而碳鋼、鋁鎳鈷、稀土和硬磁鐵氧體等材料的磁滯回線較寬，具有較高的剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br和較大的矯頑力Hc

。這類材料稱為硬磁材料或永磁材料，通常用來制造永久磁鐵。

2)磁滯損耗與渦流損耗

磁滯現(xiàn)象使鐵磁材料在交變磁化的過程中產(chǎn)生磁滯損耗，它是鐵磁物質(zhì)內(nèi)分子反復(fù)重新排列所產(chǎn)生的功率損耗。鐵磁材料交變磁化一個(gè)循環(huán)在單位體積內(nèi)的磁滯損耗與磁滯回線的面積成正比，因此軟磁材料的磁滯損耗較小，常用在交變磁化的場(chǎng)合。

鐵磁材料在交變磁化的過程中還有另一種損耗———渦流損耗。當(dāng)整塊鐵芯中的磁通發(fā)生交變時(shí)，鐵芯中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因而在垂直于磁感線的平面上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，它圍繞著磁感應(yīng)線呈漩渦狀流動(dòng)，故稱渦流，如圖1.3(a)所示。渦流在鐵芯的電阻上引起的功率損耗稱為渦流損耗。渦流損耗和鐵芯厚度的平方成正比。若如圖1.3(b)所示，沿著垂直于渦流面的方向把整塊鐵芯分成許多薄片并彼此絕緣，就可以減少渦流損耗。因此交流電機(jī)和變壓器的鐵芯都用硅鋼片疊成。此外，硅鋼中因含有少量的硅，能使鐵芯中的電阻增大而渦流減小。圖1.3

渦流

磁滯損耗和渦流損耗合稱為鐵損耗。鐵損耗使鐵芯發(fā)熱，使交流電機(jī)、變壓器及其他交流電器的功率損耗增加，溫升增加，效率降低。但在某些場(chǎng)合，則可以利用渦流效應(yīng)來加熱或冶煉金屬。

2.簡(jiǎn)單磁路分析

1)直流磁路

如圖1.4所示磁路，在匝數(shù)為N的勵(lì)磁線圈中通入直流電流I，磁路中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)恒定磁通Φ，這種具有恒定磁通的磁路稱為直流磁路。顯然，

Φ的大小與N、I乘積的大小有關(guān)。根據(jù)物理學(xué)中的全電流定律(安培環(huán)路定律)可知圖1.4直流磁路

即，在閉合曲線上磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量H沿整個(gè)回路l的線積分等于穿過該閉合曲線所圍曲面內(nèi)電流的代數(shù)和。電流方向與設(shè)定的積分繞行方向符合右手螺旋定則的電流為正，反之為負(fù)。

對(duì)于如圖1.4所示具有鐵芯和空氣隙的直流磁路，勵(lì)磁線圈中通入電流后，磁路中所產(chǎn)生的磁通，大部分集中在由鐵磁材料所限定的空間范圍內(nèi)，稱為主磁通。此外，還有很少一部分磁通通過鐵芯以外的空間閉合(圖1.4中的Φ')，稱為漏磁通。為分析方便，將漏磁通忽略，只考慮主磁通。根據(jù)磁通連續(xù)性原理，通過鐵芯中的磁通必定等于通過空氣隙中的磁通。一般認(rèn)為空氣隙和鐵芯具有相同的截面積A，所以鐵芯和空氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=Φ/A也必然相同。但因?yàn)榭諝獾摩?遠(yuǎn)小于鐵芯的μ

，故空氣隙中的磁場(chǎng)強(qiáng)度H0=B/μ0

將遠(yuǎn)大于鐵芯中的磁場(chǎng)強(qiáng)度Hμ

=B/μ。

根據(jù)式(1.1)，取一條磁感線作為閉合路徑并作為循環(huán)方向，則

式中，

lμ是鐵芯的平均長(zhǎng)度;l0

為空氣隙長(zhǎng)度；A為鐵芯和空氣隙的截面積；μ和μ0

分別為鐵芯和空氣的磁導(dǎo)率。Rmμ

=lμ/μA稱為鐵芯的磁阻，

Rm0

=l0/μ0A稱為空氣隙的磁阻，

NI是產(chǎn)生磁通的磁化力，稱為磁通勢(shì)。如果磁路由幾段串接而成，則

式中，

∑Rm為各段磁路磁阻之和。式(1.4)在形式上與電路的歐姆定律相似，稱為磁路的歐姆定律。但應(yīng)注意，由于鐵芯的磁導(dǎo)率μ不是常數(shù)，所以它的磁阻Rmμ

也不是常數(shù)，要隨B的變化而改變，故磁阻是非線性的。還應(yīng)注意，雖然空氣隙長(zhǎng)度通常很小，但μ0?μ，

Rm0仍較大，故空氣隙的磁阻壓降Rm0Φ也比較大。

2)交流磁路

如在圖1.5所示的鐵芯線圈上外加正弦交流電壓u，繞組中將流過交流電流i，從而產(chǎn)生交變磁通，交變磁通包括集中在鐵芯中的主磁通Φ和很少的一部分漏磁通Φ'。主磁通Φ在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e，漏磁通Φ'在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e'(圖中未畫出，其參考方向與e的方向相同)，另外再考慮到電流i在線圈電阻R上會(huì)產(chǎn)生壓降Ri

，由基爾霍夫電壓定律，可寫出電壓方程式圖1.5交流磁路

設(shè)主磁通為正弦交變磁通

根據(jù)電磁感應(yīng)定律，主磁通在勵(lì)磁線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e，如果規(guī)定e和Φ的參考方向符合右手螺旋定則，則

式(1.7)中，

N是勵(lì)磁線圈的匝數(shù)，

E

m

是e的最大值。e的有效值為

式(1.8)中，

f和Φm

分別為交變磁通的頻率和最大值。E的單位為伏[特](V)，

f

的單位為赫[茲](Hz)，

Φm的單位為韋[伯](Wb)。

由于Ri和e'均很小，因此式(1.5)可近似表達(dá)為

即近似認(rèn)為外加電壓u仍和主磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e

相平衡，且其有效值為

式(1.10)表明，當(dāng)電源頻率f和線圈匝數(shù)N不變時(shí)，主磁通Φm基本上與外加電壓U成正比關(guān)系，

U不變則Φm基本不變。當(dāng)U一定時(shí)，若磁路磁阻發(fā)生變化，例如磁路中出現(xiàn)空氣隙而使磁阻增大時(shí)，為了保持Φm

基本不變，根據(jù)磁路歐姆定律Φ=NI/∑Rm，磁通勢(shì)NI和線圈中的電流必然增大。因此在交流磁路中，當(dāng)U、f、N不變時(shí)，磁路中空氣隙的大小發(fā)生變化會(huì)引起線圈中

電流的變化。

1.1.2變壓器

1.變壓器的用途和基本結(jié)構(gòu)

變壓器具有變換電壓、變換電流和變換阻抗的作用，在各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

電力變壓器是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要設(shè)備。在發(fā)電站，用變壓器將電壓升高后通過輸電線路送到各處，再用變壓器將電壓降低后送給各用電單位。這種輸電方式可以大大降低線路損耗，提高輸送效率。

在其他領(lǐng)域中，也時(shí)常用到各種各樣的變壓器，例如電子電路中用的整流變壓器、振蕩變壓器、輸入變壓器、輸出變壓器、脈沖變壓器，控制線路用的控制變壓器，調(diào)節(jié)電壓用的自耦變壓器，測(cè)量用的互感器，另外還有電焊變壓器、電爐變壓器等。

各種用途的變壓器的工作原理都是基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因此盡管變壓器種類繁多，外形和體積有很大的差別，但它們的基本結(jié)構(gòu)都相同，主要由鐵芯和繞組兩部分組成。

根據(jù)鐵芯與繞組的結(jié)構(gòu)，變壓器可分為芯式變壓器和殼式變壓器。圖1.6(a)、(b)、(c)為芯式變壓器，其特點(diǎn)是繞組包圍鐵芯。圖1.6(a)、(b)為大型單相和三相電力變壓器采用的結(jié)構(gòu)。圖1.6(c)為C型鐵芯變壓器，一般用于小型的單相變壓器和特殊的變壓器。圖1.6(d)為殼式變壓器，這種變壓器的部分繞組被鐵芯所包圍，可以不要專門的變壓器外殼，適用于容量較小的變壓器。圖1.6變壓器結(jié)構(gòu)示意圖

變壓器的鐵芯通常采用表面涂有絕緣漆膜、厚度為0.

35mm的硅鋼片經(jīng)沖剪、疊制而成。

變壓器的繞組有一次繞組和二次繞組，一次繞組和電源連接，二次繞組和負(fù)載連接。一次繞組和二次繞組均可以由一個(gè)或幾個(gè)線圈組成，使用時(shí)可根據(jù)需要把它們連接成不同的組態(tài)。

2.變壓器的工作原理

1)變壓器的電壓變換作用

下面通過對(duì)變壓器空載運(yùn)行情況的分析，來說明電壓變換作用。

變壓器的一次繞組加上額定電壓，二次繞組開路，這種情況稱為空載運(yùn)行。圖1.7變壓器空載運(yùn)行示意圖

圖1.7中，當(dāng)一次繞組加上正弦交流電壓u1

時(shí)就有電流i0通過，并由此而產(chǎn)生磁通。i0稱為勵(lì)磁電流，也稱空載電流。

圖1.7變壓器空載運(yùn)行示意圖

主磁通Φ與一次、二次繞組相交鏈并分別產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1

、e

2

。漏磁通Φ'在一次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e'

1(圖1.7中未畫出)。圖中規(guī)定，

Φ和Φ'的參考方向和i

0的參考方向符合右手螺旋定則，

e1、e

2

的參考方向和Φ的參考方向也符合右手螺旋定則。設(shè)一次繞組的電阻為R1

，二次繞組空載時(shí)的端電壓為u20

，根據(jù)基爾霍夫定律，可寫出這兩個(gè)繞組電路的電壓方程式分別為

為了分析方便，不考慮由于磁飽和性與磁滯性而產(chǎn)生的電流、電動(dòng)勢(shì)波形畸變的影響，將式(1.11)和式(1.12)中的電壓、電動(dòng)勢(shì)均認(rèn)為是正弦量，于是可以表達(dá)為相量形式

設(shè)一次、二次繞組的匝數(shù)分別為N1

、N2

，由式(1.10)可知兩個(gè)繞組的電壓有效值分別為

于是

式中，

k

稱為變壓比，簡(jiǎn)稱變比。

式(1.18)說明，一次、二次繞組的變壓比等于它們的匝數(shù)比，當(dāng)N1

、N2不同時(shí)，變壓器可以把某一數(shù)值的交流電壓變換成同頻率的另一個(gè)數(shù)值的交流電壓，這就是變壓器的電壓變換作用。

如N1

>N2，則U1>U20，

k>1，變壓器起降壓作用，稱為降壓變壓器，這種變壓器的一次繞組為高壓繞組；反之，若N1

<N2，則U1<U20，

k<1，稱為升壓變壓器，它的二次繞組為高壓繞組。

變壓器的兩個(gè)繞組之間在電路上沒有連接。一次繞組外加交流電壓后，依靠?jī)蓚€(gè)繞組之間的磁耦合和電磁感應(yīng)作用，使二次繞組產(chǎn)生交流電壓，也就是說，一次、二次繞組在電路上是相互隔離的。

按照?qǐng)D1.7中繞組在鐵芯柱上的繞向，若在某一瞬時(shí)一次繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1為正值，則二次繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2

也為正值。在此瞬時(shí)繞組端點(diǎn)b與c的電位分別高于a

與d

的電位，或者說端點(diǎn)

b與c、a與d的電位瞬時(shí)極性相同。把具有相同瞬時(shí)極性的端點(diǎn)稱為同極性端，也稱

為同名端，通常用“·”作標(biāo)記(如圖1.7所示)。

變換三相電壓可采用三相變壓器(其結(jié)構(gòu)如圖1.6(d)所示)，也可用三臺(tái)單相變壓器連接成三相變壓器組來實(shí)現(xiàn)。

三相變壓器或三相變壓器組每一相的工作情況和單相變壓器相同，所以單相變壓器的分析同樣適用于三相變壓器的任何一相。

在三相變壓器中，每根鐵芯柱上繞著屬于同一相的一次、二次繞組。一次繞組的首端和末端分別用U1、V1、W1和U2、V2、W2標(biāo)明。二次繞組的首、末端則分別用u1、v1、w1和u2、v2、w2標(biāo)明。且首端U1、V1、W1和u1、v1、w1，末端U2、V2、W2和u2、v2、w2應(yīng)互為同極性端。

變換三相電壓時(shí)，三相變壓器或三相變壓器組的一次繞組和二次繞組都可以接成星形或三角形。因此三相變壓器有四種可能的接法：“Y，

y”、“Y，

d”、“D，

d”、“D，

y”。Y、y表示星形連接，D、d表示三角形連接。每組符號(hào)里前面的符號(hào)(大寫字母)表示高壓繞組的接法，后面的符號(hào)(小寫字母)表示低壓繞組的接法。星形連接又分三線制和四線制兩種，三線制用Y表示，四線制用YN表示。我國(guó)生產(chǎn)的三相電力變壓器以“Y，

yn”、“Y，

d”和“YN

，

d”三種接法最多。

三相變壓器與三相變壓器組相比較，同容量的三相變壓器體積小、成本低、效率高。但容量較大時(shí)，一般采用三相變壓器組以便于分散搬運(yùn)和安裝。

2)變壓器的電流變換作用

在變壓器的一次繞組上施加額定電壓，二次繞組接上負(fù)載后，電路中就會(huì)產(chǎn)生電流。下面討論一次繞組電流和二次繞組電流之間的關(guān)系。

圖1.8所示為變壓器負(fù)載運(yùn)行示意圖。i2為二次電流，它是在二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2

的作用下流過負(fù)載ZL

的電流圖1.8變壓器負(fù)載運(yùn)行示意圖

二次繞組接上負(fù)載后，鐵芯中的主磁通由磁通勢(shì)

和產(chǎn)生。根據(jù)圖示參考方向，由于在鐵芯中產(chǎn)生的磁通方向相同，故合成后的總磁通勢(shì)為。

在負(fù)載運(yùn)行時(shí)一次繞組的電阻電壓降R1I1

和漏磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E'1與E1

相比仍然小得多，因此可近似認(rèn)為

故一次繞組電流為

因空載電流很小，僅占額定電流的百分之幾，故在額定負(fù)載時(shí)可近似認(rèn)為

其有效值為

式(1.22)說明，在額定情況下，一次、二次繞組的電流有效值近似地與它們的匝數(shù)成反比，也就是說變壓器具有電流變換作用。式(1.21)中的負(fù)號(hào)表示對(duì)于圖1.8所示的電流參考方向而言，電流在相位上幾乎相差180°，因此，磁通勢(shì)的實(shí)際方向幾乎是相反的。

3)變壓器的阻抗變換作用

圖1.9變壓器的阻抗變換

式(1.23)說明，接在二次繞組的負(fù)載阻抗ZL

對(duì)一次側(cè)的影響，可以用一個(gè)接于一次繞組的等效阻抗Z'L來代替，等效阻抗Z'L

等于ZL的k2

倍。

由此可見，變壓器具有阻抗變換作用。在電子技術(shù)中有時(shí)利用變壓器的阻抗變換作用來達(dá)到阻抗匹配的目的。

[例1.1]圖1.10中信號(hào)源Us

=1.0V，內(nèi)阻Rs=200Ω，負(fù)載電阻RL

=8Ω，現(xiàn)欲使負(fù)載從信號(hào)源獲得最大功率，試求變壓器的變比。圖1.10例1.1電路圖

[解]從電路原理可知，負(fù)載要獲得最大功率，應(yīng)使其等效負(fù)載等于電源內(nèi)阻，即

故變壓器變比為

這種情況在電子技術(shù)中稱為阻抗匹配。

圖1.11變壓器的外特性曲線

由于二次繞組電阻壓降和漏磁通感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較小，因此U2

的變化一般不大。電力變壓器的電壓變化率為

ΔU%大約為3%~6%。式中U20和U2分別為空載和額定負(fù)載時(shí)的二次電壓。

2)變壓器的損耗和效率

變壓器的輸入功率除了大部分輸出給負(fù)載外，還有很小一部分損耗在變壓器內(nèi)部。變壓器的損耗包括鐵損耗PFe和銅損耗PCu

。鐵損耗是由交變磁通在鐵芯中產(chǎn)生的，包括磁滯損耗和渦流損耗。當(dāng)外加電壓U1

和頻率f一定時(shí)，主磁通Φm基本不變，鐵損耗也基本不變，故鐵損耗又稱為固定損耗。銅損耗是由電流I1

、I2

流過一次、二次繞組的電阻所產(chǎn)生的損耗，它隨電流的變化而變化，故稱為可變損耗。由于變壓器空載運(yùn)行時(shí)銅損耗R1

I20很小，此時(shí)從電源輸入的功率(稱為空載損耗)基本上損耗在鐵芯上，故可認(rèn)為空載損耗等于鐵損耗。

變壓器的輸出功率P

2和輸入功率P

1

之比稱為變壓器的效率，通常用百分?jǐn)?shù)表示

（1.25）

圖1.12所示為變壓器的效率曲線η=f(P

2)。由圖可見，效率隨輸出功率而變，并有一個(gè)最大值。變壓器效率一般較高，大型電力變壓器的效率可達(dá)99%以上。這類變壓器往往不是一直處于滿載運(yùn)行，因此在設(shè)計(jì)時(shí)通常使最大效率出現(xiàn)在50%~60%額定負(fù)載左右。圖1.12變壓器的效率曲線

3)變壓器的額定值

為了正確使用變壓器，必須了解和掌握變壓器的額定值。額定值常標(biāo)在變壓器的銘牌上，故也稱為銘牌數(shù)據(jù)。

(1)額定電壓U1N/U2N

。額定電壓是根據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)度和容許溫升而規(guī)定的電壓值，以伏(V)或千伏(kV)為單位。額定電壓U1N

是指變壓器一次側(cè)(輸入端)應(yīng)加的電壓，

U2N是指輸入端加上額定電壓時(shí)的二次空載電壓。在三相變壓器中額定電壓都是指線電壓。在供電系統(tǒng)中，變壓器二次空載電壓要略高于負(fù)載的額定電壓。例如對(duì)于額定電壓為380V的負(fù)載，變壓器的二次電壓為400V左右。

(2)額定電流I1N/I2N。額定電流是根據(jù)變壓器容許溫升而規(guī)定的電流值，以安(A)或千安(kA)為單位。在三相變壓器中都是指線電流。

(3)額定容量SN。額定容量即額定視在功率，表示變壓器輸出電功率的能力。以伏安(V·A)或千伏安(kV·A)為單位。對(duì)于單相變壓器

對(duì)于三相變壓器

式(1.27)中的U2N、I2N為線電壓和線電流。

(4)額定頻率fN。運(yùn)行時(shí)變壓器使用交流電源電壓的頻率。我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)頻率為50Hz，有些國(guó)家的工業(yè)頻率為60Hz。

(5)接線組別。對(duì)于三相變壓器，銘牌上還給出高、低壓側(cè)繞組的連接方式。

[例1.2]有一單相變壓器，一次額定電壓U1N=220V，二次額定電壓U2N=20V，額定容量SN=75V·A。求變壓器的變比k、二次側(cè)和一次側(cè)的額定電流I2N

和I1N

。設(shè)空載電流忽略不計(jì)。

[解]變比為

4.變壓器應(yīng)用實(shí)例

1)自耦變壓器

變壓器的一次繞組和二次繞組常常是相互絕緣而繞在同一個(gè)鐵芯上的，這種變壓器稱為雙繞組變壓器。如果把兩個(gè)繞組合二為一，使二次繞組成為一次繞組的一部分，這種只有一個(gè)繞組的變壓器稱為自耦變壓器，如圖1.13所示。

自耦變壓器常常用在變比不太大的場(chǎng)合。由于是單繞組變壓器，一次、二次繞組之間既有磁的聯(lián)系，也有電的聯(lián)系。圖1.13自耦變壓器

在有些場(chǎng)合，希望自耦變壓器的二次電壓可以平滑地調(diào)節(jié)，為此，可以用滑動(dòng)觸點(diǎn)來連續(xù)改變二次繞組的匝數(shù)，從而使輸出電壓平滑可調(diào)。這種可以平滑地調(diào)節(jié)輸出電壓的自耦變壓器稱為調(diào)壓器。圖1.14所示為調(diào)壓器的外形和原理圖。圖1.14調(diào)壓器的外形和原理圖

2)電焊變壓器

交流弧焊機(jī)應(yīng)用很廣。電焊變壓器是交流弧焊機(jī)的主要組成部分，它是一種雙繞組變壓器，在二次繞組電路中串聯(lián)了一個(gè)可變電抗器，圖1.15所示為其原理圖。圖1.15電焊變壓器原理圖

對(duì)電焊變壓器的要求是：空載時(shí)應(yīng)有足夠的引弧電壓(約60~75V)，以保證電極間產(chǎn)生電弧;有載時(shí)，二次繞組電壓應(yīng)迅速下降，當(dāng)焊條與工件間產(chǎn)生電弧并穩(wěn)定燃燒時(shí)，約有30V的電壓降；短路時(shí)(焊條與工件相碰瞬間)，短路電流不能過大，以免損壞焊機(jī)；另外，為了適應(yīng)不同的焊件和不同規(guī)格的焊條，焊接電流的大小要能夠調(diào)節(jié)。

二次繞組電路中串聯(lián)有鐵芯電抗器，調(diào)節(jié)其電抗就可調(diào)節(jié)焊接電流的大小。改變電抗器空氣隙的長(zhǎng)度就可改變它的電抗，空氣隙增大，電抗器的感抗隨之減小，電流就隨之增大。

如圖1.15所示，一次、二次繞組分別繞在兩個(gè)鐵芯柱上，使繞組有較大的漏磁通。漏磁通只與各繞組自身交鏈，它在繞組中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)起著減弱電流的作用，因此可用一個(gè)電抗來反映這種作用，稱為漏電抗。漏電抗與繞組本身的電阻合稱為漏阻抗。漏磁通越大，該繞組本身的漏電抗就越大，漏阻抗也就越大。對(duì)負(fù)載來說，二次繞組相當(dāng)于電源，那么二次繞組本身的漏阻抗就相當(dāng)于電源的內(nèi)部阻抗，漏阻抗大意味著電源的內(nèi)阻抗大，會(huì)使變壓器的外特性曲線變陡，即二次側(cè)的端電壓U2將隨電流I2的增大而迅速下降，這樣就滿足了有載時(shí)副邊電壓迅速下降以及短路瞬間短路電流不致過大的要求。

3)儀用互感器

專供測(cè)量?jī)x表、控制和保護(hù)設(shè)備用的變壓器稱為儀用互感器。儀用互感器有兩種:電壓互感器和電流互感器。利用互感器將待測(cè)的電壓或電流按一定比率減小以便于測(cè)量，且將高壓電路與測(cè)量?jī)x表電路隔離，以保證安全?；ジ衅鲗?shí)質(zhì)上就是損耗低、變比精確的小型變壓器。

電壓互感器的原理圖如圖1.16所示。由圖可知，高壓電路與測(cè)量?jī)x表電路只有磁的耦合而無電的直接連通。為防止互感器一次、二次繞組之間絕緣損壞時(shí)造成危險(xiǎn)，鐵芯以及二次繞組的一端應(yīng)當(dāng)接地。

電壓互感器的主要原理是變壓器的變壓作用，即

為降低電壓，要求N1>N2

，一般規(guī)定二次側(cè)的額定電壓為100V。圖1.16電壓互感器原理圖

電流互感器的原理圖如圖1.17所示。電流互感器的主要原理是變壓器的變流作用，即

為減小電流，要求N1<N2

，一般規(guī)定二次側(cè)的額定電流為5A。圖1.17電流互感器原理圖

使用互感器時(shí)必須注意：由于電壓互感器的二次繞組電流很大，因此絕不允許短路；電流互感器的一次繞組匝數(shù)很少，而二次繞組匝數(shù)較多，這將在二次繞組中產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因此電流互感器的二次繞組絕不允許開路。

便攜式鉗形電流表就是利用電流互感器原理制成的，圖1.18(a)、(b)分別為其外形圖和原理圖。鉗形電流表二次繞組端接有電流表，鐵芯由兩塊U形元件組成，用手柄能控制鐵芯的張開與閉合。

測(cè)量電流時(shí)，不需要斷開待測(cè)電路，只需張開鐵芯將待測(cè)的載流導(dǎo)線鉗入，這根導(dǎo)線就成為互感器的一次繞組，于是可從電流表直接讀出待測(cè)電流值。圖1.18鉗形電流表

思考與練習(xí)

一、變壓器的鐵芯和繞組各起什么作用?

二、已知一臺(tái)220V/110Ⅴ的單相變壓器，一次繞組400匝，二次繞組200匝，可否將一次繞組只繞兩匝、二次繞組只繞一匝?為什么?

三、變壓器空載運(yùn)行且一次繞組加額定電壓時(shí)，為什么空載電流并不因?yàn)橐淮卫@組電阻很小而很大?

四、為什么變壓器的空載損耗可以近似看成鐵損耗?短路損耗可以近似看成銅損耗?

五、自耦變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么?有哪些優(yōu)、缺點(diǎn)?

六、交流電壓互感器和電流互感器使用時(shí)應(yīng)注意什么問題?為什么?

七、電焊變壓器的外特性與普通變壓器有什么不同?

八、接在220V交流電源上的單相變壓器，其二次繞組電壓為110V，若二次繞組匝數(shù)350匝，求變壓比及一次繞組匝數(shù)N1

。

九、已知單相變壓器的容量是1.5kV·A，額定電壓是220/110V。試求一次、二次繞組的額定電流。如果二次繞組電流是13A，一次繞組電流約為多少?

十、已知某收音機(jī)輸出變壓器的匝數(shù)N1=600，

N2=300，原接阻抗為20Ω的揚(yáng)聲器，現(xiàn)要改接成5Ω的揚(yáng)聲器，求變壓器的二次繞組匝數(shù)N2

。

十一、用變壓比為10000/100的電壓互感器，變流比為100/5的電流互感器擴(kuò)大量程，其電壓表的讀數(shù)為90V，電流表的讀數(shù)為2.5A，試求被測(cè)電路的電壓、電流各為多少?

任務(wù)二常用低壓電器元件

任務(wù)要求

(1)了解低壓電器的概念及分類。

(2)熟悉常用低壓電器元件的結(jié)構(gòu)、作用及注意事項(xiàng)。

(3)掌握常用低壓電器元件的符號(hào)。

(3)熟悉常用低壓電器元件的型號(hào)及選用。

用于接通和斷開電路以及對(duì)電路或用電設(shè)備進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)、切換、檢測(cè)和保護(hù)的電氣元件稱為電器。工作在交流電壓1200V或直流電壓1500V以下的電器屬于低壓電器。

低壓電器按其在電氣線路中所處的地位與作用，可以分為低壓配電電器和低壓控制電器兩大類。低壓配電電器主要用于低壓配電系統(tǒng)和動(dòng)力裝置中，包括閘刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器和斷路器等；低壓控制電器主要用于電力拖動(dòng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括接觸器、繼電器、起動(dòng)器和主令電器等。

機(jī)電傳動(dòng)斷續(xù)控制系統(tǒng)中常用低壓電器的類型有以下幾種。

(1)執(zhí)行電器：接受控制電路發(fā)出的開關(guān)信號(hào)，接通或斷開電動(dòng)機(jī)主電路以及直接產(chǎn)生生產(chǎn)機(jī)械所需機(jī)械動(dòng)作的電器。

(2)檢測(cè)電器：將電的或非電的模擬量轉(zhuǎn)換為開關(guān)量的電器。

(3)控制電器：實(shí)現(xiàn)開關(guān)量邏輯運(yùn)算及延時(shí)、計(jì)數(shù)的電器。

(4)保護(hù)電器：在線路發(fā)生故障，或者設(shè)備的工作狀況超過規(guī)定的范圍時(shí)，能及時(shí)分?jǐn)嚯娐返碾娖鳌?/p>

(5)其他電器：進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，低壓電器在技術(shù)和功能上都有了很大的發(fā)展。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字通信技術(shù)及人工智能技術(shù)應(yīng)用于低壓電器，出現(xiàn)了采用電子和智能控制的新的電器元件，如軟起動(dòng)器、變頻器等。

1.2.1執(zhí)行電器

執(zhí)行電器以電磁式為主，常用的有電磁鐵、電磁離合器和接觸器等。

1.電磁鐵

電磁鐵是將電磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電器元件，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制動(dòng)、牽引及流體傳動(dòng)中的換向閥。它也是電磁離合器、接觸器和繼電器的主要組成部分。

電磁鐵由吸引線圈、鐵芯和銜鐵3部分組成，如圖1.

19所示。直流電磁鐵的鐵芯用整塊軟鋼制成，而交流電磁鐵的鐵芯用硅鋼片沖壓疊鉚而成。圖1.19電磁鐵的幾種形式

閥用電磁鐵分為交流閥用電磁鐵和直流閥用電磁鐵，如圖1.20所示。交流閥用電磁鐵用于交流50Hz，額定電壓為110V、220V和380V的電路中，作為控制液體或氣體管路的電磁閥的動(dòng)力元件。直流閥用電磁鐵用于額定電壓為24V和110V的直流電路中，作為液壓控制系統(tǒng)開關(guān)電磁閥的動(dòng)力元件。圖1.20閥用電磁鐵

牽引電磁鐵分為推動(dòng)式和拉動(dòng)式兩種類型，如圖1.21所示，主要用于各種機(jī)床和自動(dòng)控制設(shè)備中，推斥或牽引其他機(jī)械裝置，以達(dá)到自控或遙控的目的。當(dāng)給牽引電磁鐵的線圈通電時(shí)，銜鐵吸合，通過牽引桿來驅(qū)動(dòng)被操作機(jī)構(gòu)。線圈的額定電壓有36V、110V、127V、220V、380V等。圖1－21牽引電磁鐵

制動(dòng)電磁鐵由銜鐵、線圈、鐵芯、牽引桿等組成，按抱閘配合的行程可分為長(zhǎng)行程制動(dòng)電磁鐵和短行程制動(dòng)電磁鐵兩種。制動(dòng)電磁鐵主要用來進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)，通常與閘瓦式制動(dòng)架配合使用，使電動(dòng)機(jī)準(zhǔn)確且快速停車，如圖1.22所示。

當(dāng)線圈通電后，銜鐵向上運(yùn)動(dòng)并提升牽引桿，借牽引桿來操作機(jī)械制動(dòng)裝置;當(dāng)線圈斷電后，銜鐵受自身重量和牽引桿重量的重力作用而釋放，隨帶的空氣阻尼式緩沖裝置可以根據(jù)傳動(dòng)要求調(diào)節(jié)剎車制動(dòng)時(shí)間。其線圈的額定電壓有220V和380V兩種。圖1.22制動(dòng)電磁鐵

2.電磁離合器

電磁離合器是一種利用電磁力的作用來傳遞或中止機(jī)械傳動(dòng)的扭矩的電器。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，電磁離合器分為摩擦片式電磁離合器、牙嵌式電磁離合器、磁粉式電磁離合器和渦流式電磁離合器等，主要由電磁線圈、鐵芯、銜鐵、摩擦片及連接件等組成，如圖1.23所示。電磁離合器一般采用直流24V作為供電電源。

當(dāng)線圈通電后，將摩擦片吸向鐵芯，依靠主、從動(dòng)摩擦片之間的摩擦力，使從動(dòng)齒輪隨主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)線圈斷電時(shí)，摩擦片復(fù)位，離合器即失去傳遞力矩的作用。圖1.23電磁離合器

3.接觸器

接觸器是一種用于接通和斷開交、直流主電路及大容量控制電路的自動(dòng)切換電器，其主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可用于控制電熱器等電力負(fù)載，應(yīng)用十分廣泛。

電磁式接觸器的基本結(jié)構(gòu)如圖1.24(b)所示，主要包括電磁結(jié)構(gòu)、觸點(diǎn)和滅弧裝置等。電磁結(jié)構(gòu)在介紹電磁鐵時(shí)已做說明，不再重復(fù)。接觸器的主觸點(diǎn)用于通斷主電路，一般由接觸面較大的動(dòng)合觸點(diǎn)組成；輔助觸點(diǎn)用于通斷電流較小的控制電路。圖1.24電磁式接觸器

接觸器在分?jǐn)啻箅娏麟娐窌r(shí)，往往會(huì)在動(dòng)、靜觸點(diǎn)之間產(chǎn)生很強(qiáng)的電弧，電弧會(huì)使觸點(diǎn)燒傷，還會(huì)使電路切斷時(shí)間加長(zhǎng)，甚至?xí)鹌渌鹿?，因此，接觸器都要有滅弧裝置。容量較小的接觸器的滅弧方法是利用雙斷點(diǎn)橋式觸點(diǎn)在斷開電路時(shí)將電弧分割成兩段，以提高起弧電壓，同時(shí)利用兩段電弧相互間的電動(dòng)力使電弧向外拉長(zhǎng)，冷卻并迅速熄滅。容量較大的接觸器一般采用滅弧柵滅弧。滅弧柵片由表面鍍銅的薄鐵板制成，多片相互隔開并排在石棉水泥或耐弧塑料制成的罩內(nèi)。當(dāng)電弧受磁場(chǎng)作用力進(jìn)入柵片后，被分成許多串聯(lián)的短弧，使每一個(gè)短弧上的電壓無法足以支持起弧，導(dǎo)致電弧熄滅。

接觸器的工作原理是:當(dāng)接觸器線圈通電后，電磁吸力克服彈簧的反力，將銜鐵吸合并帶動(dòng)支架移動(dòng)，使主觸點(diǎn)閉合，從而接通主電路;當(dāng)線圈斷電時(shí)，在彈簧作用下，銜鐵帶動(dòng)觸點(diǎn)斷開主電路。

接觸器的圖形、文字符號(hào)及型號(hào)說明如圖1.25所示。圖1.25接觸器圖形、文字符號(hào)與型號(hào)規(guī)格

直流接觸器主要用于遠(yuǎn)距離接通和分?jǐn)嘀绷麟娐芬约邦l繁起動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)和反接制動(dòng)的直流電動(dòng)機(jī)，也可以用于頻繁接通和斷開的起重電磁鐵、電磁閥、離合器的電磁線圈等。

直流接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理與交流接觸器基本相同，也由電磁系統(tǒng)、觸點(diǎn)系統(tǒng)和滅弧裝置組成。由于線圈中通入直流電，鐵芯不會(huì)產(chǎn)生渦流，可用整塊鑄鐵或鑄鋼制成鐵芯，不需要短路環(huán)。直流接觸器通入直流電，吸合時(shí)沒有沖擊起動(dòng)電流，不會(huì)產(chǎn)生猛烈撞擊現(xiàn)象，因此使用壽命長(zhǎng)，適宜頻繁操作場(chǎng)合。

但直流接觸器滅弧較困難，一般都要采用滅弧能力較強(qiáng)的磁吹式滅弧裝置。

低壓交流真空接觸器是以真空為滅弧介質(zhì)的一種新型接觸器，其外形及結(jié)構(gòu)原理如圖1.26所示。真空接觸器主觸點(diǎn)密封在真空管內(nèi)。管內(nèi)(又稱真空滅弧室)以真空作為絕緣和滅弧介質(zhì)，位于真空中的觸點(diǎn)一旦分離，觸點(diǎn)間將產(chǎn)生由金屬蒸氣和其他帶電粒子組成的絕緣介質(zhì)，且恢復(fù)速度很快。真空電弧的等離子體很快向四周擴(kuò)散，在第一次電壓過零時(shí)，真空電弧就能熄滅(燃弧時(shí)間一般小于10ms)，分?jǐn)嚯娏鳌Ｓ捎谙ɑ∵^程是在密封的真空容器中完成的，電弧和熾熱的氣體不會(huì)向外界噴濺，所以開斷性能穩(wěn)定可靠，不會(huì)污染環(huán)境。圖1.26低壓交流真空接觸器

真空接觸器特別適用于電壓較高(660V和1140V)、操作頻率高的供電回路，以及煤礦、冶金工廠、化工廠和水泥廠等要求防塵、防爆的惡劣環(huán)境中。

由于特殊的結(jié)構(gòu)和滅弧介質(zhì)，真空接觸器具有分?jǐn)嗄芰?qiáng)、觸點(diǎn)不氧化、電弧不外露、安全可靠、使用壽命長(zhǎng)、免維護(hù)、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)。真空接觸器卓越的開斷技術(shù)使其能在特別苛刻的條件下頻繁操作使用，適用于電動(dòng)機(jī)控制與保護(hù)、電器控制等場(chǎng)合，廣泛應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域的電器設(shè)備控制，可完全替代傳統(tǒng)電器使用，并具有良好的經(jīng)濟(jì)性。常用的真空接觸器型號(hào)有CKJ3、CKJ5、CKJ9等系列。

常用的交流接觸器有CJ10、CJ12、CJ20、B、3TB系列。CJ是國(guó)產(chǎn)系列產(chǎn)品，

B系列是引進(jìn)德國(guó)BBC公司技術(shù)生產(chǎn)的一種新型接觸器，

3TB系列是引進(jìn)德國(guó)西門子公司技術(shù)生產(chǎn)的新產(chǎn)品。常用的直流接觸器有CZ0、CZ18、CZ28系列。

接觸器的選擇原則如下。

(1)接觸器的類型選擇。實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類選擇接觸器。控制交流負(fù)載應(yīng)選用交流接觸器，控制直流負(fù)載應(yīng)選用直流接觸器。當(dāng)直流負(fù)載容量較小時(shí)，也可用交流接觸器控制，但觸點(diǎn)的額定電流應(yīng)適當(dāng)選擇大一些。

(2)額定電壓的選擇。接觸器的額定電壓(主觸點(diǎn)的額定電壓)應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的額定電壓。

(3)額定電流的選擇。接觸器的額定電流(主觸點(diǎn)的額定電流)應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的額定電流。

(4)線圈額定電壓的選擇。線圈額定電壓應(yīng)與所在控制電路的額定電壓等級(jí)一致。

1.2.2檢測(cè)電器

檢測(cè)電器的作用是將模擬量轉(zhuǎn)換為開關(guān)量。模擬量可以是電流、電壓等電量，也可以是溫度、行程、速度、壓力等非電量。

1.刀開關(guān)、組合開關(guān)

刀開關(guān)是手動(dòng)電器中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種，主要有膠蓋式、鐵殼式和熔斷器式等類型。刀開關(guān)按極數(shù)可分為單極刀開關(guān)、雙極刀開關(guān)和三極刀開關(guān)，如圖1.27(a)~(d)所示。有些開關(guān)內(nèi)裝有熔斷器，具有短路和過載保護(hù)功能。一般安裝時(shí)，開關(guān)必須垂直安裝，手柄向上，不得倒裝或平裝。

1)膠蓋式刀開關(guān)

膠蓋式刀開關(guān)又稱閘刀開關(guān)，是一種非頻繁操作的開啟式負(fù)荷開關(guān)。如圖1.27(e)所示，膠蓋式刀開關(guān)主要由操作手柄、進(jìn)線座、靜觸點(diǎn)、熔絲、出線座、刀片式動(dòng)觸點(diǎn)和瓷底板組成，常在交流50Hz、電壓380V、電流60A以下的電力線路中用作不頻繁操作的電源開關(guān)，也可直接用于4.5kW及以下的異步電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)控制。

1—膠蓋;2—膠蓋固定螺釘;3—進(jìn)線座;4—靜插座;5—熔絲;6—瓷底板;7—出線座;8—?jiǎng)佑|刀;9—瓷柄圖1.27膠蓋式刀開關(guān)

2)鐵殼式刀開關(guān)

鐵殼式刀開關(guān)又稱封閉式負(fù)荷開關(guān)，是在開啟式負(fù)荷開關(guān)基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種開關(guān)。由于開啟式負(fù)荷開關(guān)沒有滅弧裝置，手動(dòng)操作時(shí)，觸刀斷開速度比較慢，在分?jǐn)啻箅娏鲿r(shí)，往往會(huì)有很大的電弧向外噴出，有可能引起相間短路，甚至灼傷操作人員。封閉式負(fù)荷開關(guān)消除了此類缺點(diǎn)，在斷口

處設(shè)置滅弧罩，將整個(gè)開關(guān)本體裝在一個(gè)防護(hù)殼體內(nèi)，因此操作更安全可靠。鐵殼式刀開關(guān)可直接用于15kW及以下的異步電動(dòng)機(jī)的非頻繁全壓起動(dòng)控制。

圖1.28所示為HH系列鐵殼式刀開關(guān)，主要由觸刀、靜插座、熔斷器、速動(dòng)彈簧、手柄操作機(jī)構(gòu)和外殼組成。其操作機(jī)構(gòu)有兩個(gè)特點(diǎn)。一是為了迅速熄滅電弧，采用儲(chǔ)能分合閘方式。在手柄轉(zhuǎn)軸與底座之間裝有速動(dòng)彈簧，能使開關(guān)快速接通或斷開，與手柄操作速度無關(guān)。二是為了保證用電安全，在開關(guān)的外殼上裝有機(jī)械聯(lián)鎖裝置。保證了開關(guān)合閘時(shí)，箱蓋不能打開，而箱蓋打開時(shí)，開關(guān)不能合閘。圖1.28鐵殼式刀開關(guān)

3)熔斷器式刀開關(guān)

熔斷器式刀開關(guān)又稱為刀熔開關(guān)，是一種新型開關(guān)，它利用RT0型有填料熔斷器具有刀形觸點(diǎn)的熔管作為刀刃，具有刀開關(guān)和熔斷器的雙重功能。圖1.29所示為熔斷器式刀開關(guān)。熔斷器式刀開關(guān)一般用于交流50Hz、電壓380V、負(fù)荷電流100~500A的工礦企業(yè)配電網(wǎng)絡(luò)中，可作電源開關(guān)或隔離開關(guān)，具有過載保護(hù)和短路保護(hù)，但一般不宜用于直接通斷單臺(tái)電動(dòng)機(jī)。圖1.29熔斷器式刀開關(guān)

4)組合開關(guān)

組合開關(guān)又稱轉(zhuǎn)換開關(guān)，是一種多擋位、多觸點(diǎn)、能夠控制多個(gè)回路的手動(dòng)電器。如圖1.30所示，組合開關(guān)主要由手柄、轉(zhuǎn)軸、彈簧、凸輪、絕緣墊板、動(dòng)觸片、靜觸片、接線柱和絕緣桿組成，其中手柄、轉(zhuǎn)軸、彈簧、凸輪、絕緣墊板和絕緣桿等構(gòu)成轉(zhuǎn)換開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)，動(dòng)觸片、靜觸片和絕緣鋼紙板等構(gòu)成觸點(diǎn)系統(tǒng)。若干個(gè)觸點(diǎn)系統(tǒng)串套在絕緣桿上，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄就可以改變觸片的通斷位置，以達(dá)到接通或斷開電路的目的。

1—手柄;2—轉(zhuǎn)軸;3—彈簧;4—凸輪;5—絕緣墊板;6—?jiǎng)佑|片;7—靜觸片;8—接線柱;9—絕緣桿圖1.30HZ10系列組合開關(guān)

動(dòng)觸片由兩片磷銅片(或硬紫銅片)和具有良好滅弧性能的絕緣鋼紙板鉚合而成，其結(jié)構(gòu)有90°、180°兩種，和絕緣墊板一起套在絕緣桿上。組合開關(guān)的手柄能向正反兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)90°，并帶動(dòng)動(dòng)觸片與靜觸片接通或斷開。

組合開關(guān)有單極、雙極和多極之分。在開關(guān)的上部裝有定位機(jī)構(gòu)，它能使觸片處在一定的位置上。定位角分30°、45°、60°、90°等幾種。

下面介紹組合開關(guān)的選擇與安裝使用。

組合開關(guān)結(jié)構(gòu)緊湊，安裝面積小，操作方便，廣泛用于機(jī)床電路和成套設(shè)備中，主要用作電源的引入開關(guān)，用來接通和分?jǐn)嘈‰娏麟娐罚珉娏鞅?、電壓表的換相測(cè)量等，也可以用于控制小容量電動(dòng)機(jī)，如5kW以下小功率電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、換向和調(diào)速。常用型號(hào)有HZ5、HZ10系列。

選擇組合開關(guān)時(shí)，應(yīng)根據(jù)用電設(shè)備的電壓等級(jí)、所需觸點(diǎn)數(shù)及電動(dòng)機(jī)的功率進(jìn)行。

(1)用于照明或電熱電路時(shí)，組合開關(guān)的額定電流應(yīng)等于或大于被控制電路中各負(fù)載電流的總和。

(2)用于電動(dòng)機(jī)電路時(shí)，組合開關(guān)的額定電流應(yīng)取電動(dòng)機(jī)額定電流的1.5~2.5倍。

(3)組合開關(guān)的通斷能力較弱，不能用來分?jǐn)喙收想娏?。?dāng)用于控制異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)時(shí)，必須在電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)后才能反向起動(dòng)，且每小時(shí)的接通次數(shù)不能超過15~20次。

(4)組合開關(guān)本身不帶過載和短路保護(hù)，如果需要這類保護(hù)，就必須增加其他保護(hù)電器。

2.控制按鈕

1)控制按鈕的結(jié)構(gòu)與分類

控制按鈕是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用廣泛的手動(dòng)主令電器，它可以與接觸器或繼電器配合，對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的自動(dòng)控制。

控制按鈕的分類形式較多，按結(jié)構(gòu)形式可分為開啟式(K)、保護(hù)式(H)、防水式(S)、防腐式(F)、緊急式(J)、鑰匙式(Y)、旋鈕式(X)和帶指示燈式(D)等。常用的控制按鈕如圖1.31所示。圖1.31控制按鈕的外形圖

控制按鈕由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸點(diǎn)和外殼等組成，如圖1.32所示。通常做成復(fù)合式，即具有常閉觸點(diǎn)和常開觸點(diǎn)。按下按鈕時(shí)，先斷開常閉觸點(diǎn)，后接通常開觸點(diǎn);按鈕釋放后，在復(fù)位彈簧的作用下，按鈕觸點(diǎn)自動(dòng)復(fù)位的先后順序相反。通常在無特殊說明的情況下，有觸點(diǎn)電器的觸點(diǎn)動(dòng)作順序均為“先斷后合”。圖1.32控制按鈕的結(jié)構(gòu)與圖形符號(hào)

2)控制按鈕的選擇與使用

在電器控制線路中，常開按鈕常用來起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，也稱起動(dòng)按鈕，常閉按鈕常用于控制電動(dòng)機(jī)停車，也稱停車按鈕，復(fù)合按鈕用于聯(lián)鎖控制電路中。常用的控制按鈕有LA2、LA18、LA19、LA20、LA39和LAY1等系列。為了便于識(shí)別按鈕的作用，通常在按鈕帽上標(biāo)記不同的顏色，如紅色表示停止按鈕，綠色表示起動(dòng)按鈕，黑色、白色或灰色表示點(diǎn)動(dòng)按鈕，蘑菇形表示急停按鈕?？刂瓢粹o的選擇主要依據(jù)使用場(chǎng)所、所需要的觸點(diǎn)數(shù)量、種類及顏色。控制按鈕的型號(hào)如圖1.33所示。圖1.33控制按鈕的型號(hào)

3.行程開關(guān)

行程開關(guān)又稱限位開關(guān)。在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，常常需要控制運(yùn)動(dòng)部件的行程，以改變電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，如機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)到某一位置時(shí)，要求自動(dòng)停止、反向運(yùn)動(dòng)或改變移動(dòng)速度，從而實(shí)現(xiàn)行程控制或限位保護(hù)，此時(shí)就可以使用行程開關(guān)。行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)、工作原理與按鈕相同，其特點(diǎn)是不靠手動(dòng)，而是利用生產(chǎn)機(jī)械某些運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使觸點(diǎn)動(dòng)作，發(fā)出控制指令。行程開關(guān)主要應(yīng)用于各類機(jī)床和起重機(jī)械控制電路中。

行程開關(guān)的種類很多，常用的行程開關(guān)有直動(dòng)式、單輪旋轉(zhuǎn)式和雙輪旋轉(zhuǎn)式，如圖1.34所示，常見的型號(hào)有LX19、LX21、LX22、LX32、JLXK1等系列。圖1.34行程開關(guān)的外形與結(jié)構(gòu)

LX19及JLXK1型行程開關(guān)都具有一個(gè)常閉觸點(diǎn)和一個(gè)常開觸點(diǎn)，其觸點(diǎn)有自動(dòng)復(fù)位(直動(dòng)式、單輪式)和不能自動(dòng)復(fù)位(雙輪式)兩種類型。

各種行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)基本相同，大都由推桿、觸點(diǎn)系統(tǒng)和外殼等部件組成，區(qū)別僅在于各種行程開關(guān)的傳動(dòng)裝置和動(dòng)作速度有所不同。

行程開關(guān)的型號(hào)與符號(hào)說明如圖1.35所示。圖1.35行程開關(guān)的型號(hào)規(guī)格與圖形符號(hào)

4.接近開關(guān)

接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)行程開關(guān)，是一種與運(yùn)動(dòng)部件無機(jī)械接觸而能操作的行程開關(guān)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)的物體靠近開關(guān)到一定位置時(shí)，開關(guān)即發(fā)出信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)行程控制、計(jì)數(shù)與自動(dòng)控制的作用。

1)接近開關(guān)的外形、電路符號(hào)及型號(hào)含義

圖1.36所示為幾種常用接近開關(guān)的外形。圖1.37所示為接近開關(guān)的電路符號(hào)。

接近開關(guān)的型號(hào)及其含義表示如圖1.38所示。圖1.36幾種常用接近開關(guān)的外形圖1.37接近開關(guān)的電路符號(hào)圖1.38接近開關(guān)的型號(hào)及其含義

2)接近開關(guān)的分類

接近開關(guān)除了可以實(shí)現(xiàn)行程控制和限位控制外，還是一種非接觸型的檢測(cè)裝置，可用于檢測(cè)零件尺寸和測(cè)速，也可用于變頻計(jì)數(shù)器、變頻脈沖發(fā)生器、液面控制和加工程序的自動(dòng)銜接等。

根據(jù)對(duì)物體“感知”方法的不同，可以把接近開關(guān)分為以下4種。

(1)電感式接近開關(guān)。電感式接近開關(guān)也稱為渦流式接近開關(guān)，其所能檢測(cè)的物體必須是導(dǎo)電體。

電感式接近開關(guān)的工作原理：當(dāng)被測(cè)的導(dǎo)電物體接近能產(chǎn)生電磁場(chǎng)的接近開關(guān)時(shí)，物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流，這個(gè)渦流又反作用到接近開關(guān)，使開關(guān)內(nèi)部電路參數(shù)發(fā)生變化，從而控制開關(guān)的接通或斷開。

(2)電容式接近開關(guān)。電容式接近開關(guān)可以檢測(cè)金屬導(dǎo)體，也可以檢測(cè)絕緣的液體或粉狀物。

開關(guān)的測(cè)量頭構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是開關(guān)的外殼。外殼在測(cè)量過程中通常接地或與設(shè)備的機(jī)殼相連接。當(dāng)有物體移向接近開關(guān)時(shí)，不論它是否為導(dǎo)體，由于它的接近，總要使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使電容量發(fā)生變化，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開關(guān)的接通或斷開。

(3)霍爾式接近開關(guān)。霍爾式接近開關(guān)的檢測(cè)對(duì)象必須是磁性物體。

霍爾元件是一種磁敏元件。當(dāng)磁性物件靠近霍爾開關(guān)時(shí)，開關(guān)檢測(cè)面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識(shí)別附近有磁性物體存在，進(jìn)而控制開關(guān)的接通或斷開。

(4)光電式接近開關(guān)。利用光電效應(yīng)制成的開關(guān)稱為光電開關(guān)。將發(fā)光器件與光電器件按一定方向裝在同一個(gè)檢測(cè)頭內(nèi)，當(dāng)有反射光(被檢測(cè)物體)接近時(shí)，光電器件接收到反射光信號(hào)，由此便可“感知”有物體接近。

光電式接近開關(guān)幾種常見的接線方法如圖1.39所示。圖1.39幾種常見光電式接近開關(guān)的接線方法

5.電流及電壓繼電器

電流及電壓繼電器屬于電磁式繼電器，其動(dòng)作原理與接觸器基本相同，主要由電磁機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn)系統(tǒng)組成。因?yàn)槔^電器無需分?jǐn)啻箅娏麟娐?，故觸點(diǎn)均為無滅弧裝置的橋式觸點(diǎn)。

1)電流繼電器

電流繼電器是一種電磁式繼電器，輸入量為電流，主要用于檢測(cè)供電線路、變壓器、電動(dòng)機(jī)等的負(fù)載電流大小，具有短路和過載保護(hù)。電流繼電器的線圈串聯(lián)在被測(cè)電路中，根據(jù)通過線圈電流值的大小而動(dòng)作。為降低負(fù)載效應(yīng)和對(duì)被測(cè)量電路參數(shù)的影響，其線圈的導(dǎo)線粗、匝數(shù)少、線圈阻抗小。常用電流繼電器分為過電流繼電器和欠電流繼電器兩種，如圖1.40所示。圖1.40電流繼電器的外形與型號(hào)

(1)欠電流繼電器。當(dāng)繼電器中的電流低于某整定值，如低于額定電流的10%~20%時(shí)，繼電器釋放，觸點(diǎn)復(fù)位，此類繼電器稱為欠電流繼電器。欠電流繼電器在通過正常工作電流時(shí)，銜鐵吸合，觸點(diǎn)動(dòng)作。這種繼電器常用于直流電動(dòng)機(jī)和電磁吸盤的失磁保護(hù)。

(2)過電流繼電器。當(dāng)繼電器中的電流超過某一整定值，如超過交流過電流繼電器額定電流的1.1~4倍或超過直流過電流繼電器額定電流的0.7~3.5倍時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作，此類繼電器稱為過電流繼電器。過電流繼電器在通過正常工作電流時(shí)不動(dòng)作，主要用于頻繁和重載起動(dòng)場(chǎng)合，可用于電動(dòng)機(jī)和主電路的短路和過載保護(hù)。

電流繼電器的圖形與文字符號(hào)如圖1.41所示。圖1.41電流繼電器的圖形與文字符號(hào)

電流繼電器的主要技術(shù)參數(shù)如下:

動(dòng)作電流Iq———使電流繼電器開始動(dòng)作所需的電流值。

返回電流If———電流繼電器動(dòng)作后返回原狀態(tài)時(shí)的電流值。

返回系數(shù)Kf———返回值與動(dòng)作值之比，

Kf=If/Iq

。

2)電壓繼電器

輸入量為電壓的繼電器稱為電壓繼電器。電壓繼電器主要用于檢測(cè)供電線路電壓的大小，具有缺相保護(hù)、錯(cuò)相保護(hù)、過壓和欠壓保護(hù)以及電壓不平衡保護(hù)等。電壓繼電器的線圈并聯(lián)在被測(cè)電路中，根據(jù)通過線圈電壓值的大小而動(dòng)作，其線圈的匝數(shù)多、線徑細(xì)、阻抗大。電壓繼電器按線圈中電流的種類可分為交流電壓繼電器和直流電壓繼電器；按吸合電壓大小不同，又分為過電壓、欠電壓和零電壓繼電器。圖1.

42所示為電壓繼電器的外形與型號(hào)規(guī)格。圖1.42電壓繼電器

電路電壓正常時(shí)過電壓繼電器不動(dòng)作，當(dāng)電路電壓超過額定電壓的1.1~1.5倍，即發(fā)生過電壓故障時(shí)，過電壓繼電器吸合，實(shí)現(xiàn)過電壓保護(hù)。

欠電壓繼電器在電路電壓正常時(shí)吸合，而當(dāng)電路電壓低于額定電壓的0.4~0.7倍，即發(fā)生欠壓時(shí)，欠電壓繼電器釋放復(fù)位，實(shí)現(xiàn)欠電壓保護(hù)。

零電壓繼電器在電路電壓正常時(shí)吸合，當(dāng)電路電壓低于額定電壓的0.05~0.25倍，即發(fā)生零壓時(shí)，繼電器及時(shí)釋放，實(shí)現(xiàn)失壓保護(hù)。圖1.43所示為電壓繼電器的圖形與文字符號(hào)。圖1.43電壓繼電器的圖形和文字符號(hào)

6.速度、溫度、壓力繼電器

1)速度繼電器

速度繼電器又稱反接制動(dòng)繼電器，是一種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定值時(shí)，其觸點(diǎn)動(dòng)作的繼電器。它將轉(zhuǎn)速的變化信號(hào)轉(zhuǎn)換為電路通斷的信號(hào)，主要用于籠型異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制電路中，當(dāng)反接制動(dòng)下的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到規(guī)定值時(shí)，自動(dòng)切斷電源，防止電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

圖1.44所示為速度繼電器的外形和結(jié)構(gòu)原理圖。速度繼電器主要由定子、轉(zhuǎn)子和觸點(diǎn)3部分組成。轉(zhuǎn)子是一個(gè)圓柱形永久磁鐵，其軸與被控電動(dòng)機(jī)的軸直接相連，隨電動(dòng)機(jī)的軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。定子是一個(gè)籠型空心圓環(huán)，由硅鋼片疊成，并裝有籠型繞組。圖1.44速度繼電器的外形和結(jié)構(gòu)原理

速度繼電器的工作原理：當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)速度繼電器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，在空間產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使定子隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向而偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)角度與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比;當(dāng)偏轉(zhuǎn)到一定角度時(shí)，帶動(dòng)與定子相連的擺錘推動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，使常閉觸點(diǎn)斷開，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步升高，擺錘繼續(xù)偏擺，推動(dòng)常開觸點(diǎn)閉合;當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，擺錘偏轉(zhuǎn)角度隨之下降，動(dòng)觸點(diǎn)在簧片作用下復(fù)位，即常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合。

一般速度繼電器的動(dòng)作轉(zhuǎn)速為120r/min，復(fù)位轉(zhuǎn)速為100r/min。常用的速度繼電器有JY1型、JFZ01和JFZ02型。圖1.45所示為速度繼電器的型號(hào)規(guī)格和圖形符號(hào)。圖1.45速度繼電器的型號(hào)規(guī)格與圖形符號(hào)

2)溫度繼電器

溫度繼電器是一種微型過熱保護(hù)元件。它利用溫度敏感元件(如熱敏電阻)阻值隨被測(cè)溫度變化而改變的原理，經(jīng)電子線路比較放大，驅(qū)動(dòng)小型繼電器動(dòng)作，從而迅速、準(zhǔn)確地反映某點(diǎn)的溫度，主要用于電氣設(shè)備在非正常工作情況下的過熱保護(hù)以及介質(zhì)溫度控制。例如，用于電動(dòng)機(jī)的過載或堵轉(zhuǎn)故障的過熱保護(hù)，將其埋設(shè)在電動(dòng)機(jī)定子槽內(nèi)或繞組端部等，當(dāng)電動(dòng)機(jī)繞組溫度或介質(zhì)溫度超過某一允許溫度值時(shí)，溫度繼電器快速動(dòng)作切斷控制電路，起到保護(hù)作用，而當(dāng)電動(dòng)機(jī)繞組溫度或介質(zhì)溫度冷卻到繼電器的復(fù)位溫度時(shí)，溫度繼電器又能自動(dòng)復(fù)位，重新接通控制電路。

圖1.46所示為溫度繼電器的外形，它在電子電路圖中的符號(hào)是“FC”。溫度繼電器可分為兩種類型，即雙金屬片式和熱敏電阻式溫度繼電器。圖1.46溫度繼電器的外形

(1)雙金屬片式溫度繼電器。

雙金屬片式溫度繼電器的工作原理與熱繼電器相似。其結(jié)構(gòu)是封閉式的，一般被埋設(shè)在電動(dòng)機(jī)的定子槽內(nèi)、繞組端部或者繞組側(cè)旁，以及其他需要保護(hù)處，甚至可以置于介質(zhì)當(dāng)中，以防止電動(dòng)機(jī)因過熱而被燒壞。因此，這種繼電器也可用作介質(zhì)溫度控制。常用的產(chǎn)品有JW2系列和JW6系列。

雙金屬片式溫度繼電器的缺點(diǎn)是加工工藝復(fù)雜，且雙金屬片易老化。另外，當(dāng)為電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)提供保護(hù)時(shí)，由于這種繼電器體積偏大，不便埋設(shè)，多置于繞組端部，因此很難及時(shí)反映溫度上升的情況，以致出現(xiàn)動(dòng)作滯后的現(xiàn)象。正是基于以上幾點(diǎn)原因，雙金屬片式溫度繼電器的應(yīng)用受到一定程度的限制。

(2)熱敏電阻式溫度繼電器。

熱敏電阻式溫度繼電器是以熱敏電阻作為感測(cè)元件的溫度繼電器，主要用于過熱保護(hù)、溫度控制與調(diào)節(jié)、延時(shí)以及溫度補(bǔ)償?shù)龋信c電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱特性匹配良好、熱滯后性小、靈敏度高、體積小、耐高溫以及堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛的應(yīng)用，可取代雙金屬片式溫度繼電器。

熱敏電阻是有兩根引出線的N型半導(dǎo)體，其外部以環(huán)氧樹脂密封。當(dāng)溫度在65℃以下時(shí)，熱敏電阻的阻值基本保持恒定，一般在60~85Ω之間，該電阻值稱為冷態(tài)電阻。隨著溫度的升高，熱敏電阻的阻值開始增大，起初是非線性地緩慢變化，直至溫度上升到材料的居里點(diǎn)以后，電阻值幾乎是線性劇增，電阻溫度系數(shù)可以高達(dá)20%~30%以上。

常用的熱敏電阻式溫度繼電器有JW4、JUC3F(超小型)、JUC6F(超小型中功率)、WSJ100(數(shù)顯)系列等。

3)壓力繼電器

壓力繼電器是一種將壓力的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的液壓器件，又稱壓力開關(guān)。壓力繼電器通常用于機(jī)床液壓控制系統(tǒng)中，根據(jù)油路中液體壓力的變化情況決定觸點(diǎn)的斷開與閉合。當(dāng)油路中液體壓力達(dá)到壓力繼電器的設(shè)定值時(shí)，發(fā)出電信號(hào)，使電磁鐵、控制電動(dòng)機(jī)、時(shí)間繼電器、電磁離合器等電氣元件動(dòng)作，使油路卸壓、換向。執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作或關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，使系統(tǒng)停止工作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的保護(hù)或控制。圖1.47所示為壓力繼電器的外形。圖1.47壓力繼電器的外形

壓力繼電器由緩沖器、橡皮薄膜、頂桿、壓縮彈簧、調(diào)節(jié)螺母和微動(dòng)開關(guān)等組成，如圖1.48所示。微動(dòng)開關(guān)和頂桿的距離一般大于0.2mm，壓力繼電器裝在油路(或氣路、水路)的分支管路中。當(dāng)管路壓力超過整定值時(shí)，通過緩沖器和橡皮薄膜頂起頂桿，使微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作，使常閉觸點(diǎn)1、2端斷開，常開觸點(diǎn)3、4端閉合。當(dāng)管路中壓力低于整定值時(shí)，頂桿脫離微動(dòng)開關(guān)而使觸點(diǎn)復(fù)位。圖1.48壓力繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖

使用壓力繼電器時(shí)，應(yīng)注意壓力繼電器必須安裝在壓力有明顯變化的地方才能輸出電信號(hào)。如果將壓力繼電器安裝在回油路上，由于回油路直接接回油箱，壓力沒有變化，所以壓力繼電器不會(huì)工作。調(diào)節(jié)壓力繼電器時(shí)，只需放松或擰緊調(diào)節(jié)螺母即可改變控制壓力。

常用的壓力繼電器有YJ系列，威格DP63A、DP10、DP25、DP40管式系列，HED10、HED40型柱塞式壓力繼電器等。其中YJ系列壓力繼電器的額定工作電壓為交流380V，YJ0型控制的最大壓力為0.2MPa、最小壓力為0.1MPa，

YJ1型控制的最大壓力為0.6MPa、最小壓力為0.2MPa。

1.2.3控制電器

在傳統(tǒng)斷續(xù)控制系統(tǒng)中，開關(guān)量的邏輯運(yùn)算、延時(shí)、計(jì)數(shù)等功能主要依靠各類控制電器來實(shí)現(xiàn)。

1.中間繼電器

中間繼電器實(shí)質(zhì)是一種電壓繼電器，是用來增加控制電路輸入的信號(hào)數(shù)量或?qū)⑿盘?hào)放大的一種繼電器，其結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器相同，其觸點(diǎn)數(shù)量較多，一般有4對(duì)常開觸點(diǎn)、4對(duì)常閉觸點(diǎn)。觸點(diǎn)沒有主輔之分，觸點(diǎn)容量較大(額定電流為5~10A)，動(dòng)作靈敏。其主要用途是:當(dāng)其他繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量或觸點(diǎn)容量不夠時(shí)，可借助中間繼電器來擴(kuò)大觸點(diǎn)數(shù)目或增加觸點(diǎn)容量，起到中間轉(zhuǎn)換作用。圖1.49所示為中間繼電器的外形和結(jié)構(gòu)。圖1.49中間繼電器的外形和結(jié)構(gòu)

2.時(shí)間繼電器

1)時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu)原理

時(shí)間繼電器是一種按照所需時(shí)間延時(shí)動(dòng)作的控制電器，可用來協(xié)調(diào)和控制生產(chǎn)機(jī)械的各種動(dòng)作，主要用于按時(shí)間原則的順序控制電路中，如電動(dòng)機(jī)的星三角降壓起動(dòng)電路。按工作原理與構(gòu)造不同，時(shí)間繼電器可分為電磁式、電動(dòng)式、空氣阻尼式、電子式等;按延時(shí)方式可分為通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型兩種。在控制電路中應(yīng)用較多的是空氣阻尼式、晶體管式和數(shù)字式時(shí)間繼電器。

(1)空氣阻尼式時(shí)間繼電器?？諝庾枘崾綍r(shí)間繼電器又稱氣囊式時(shí)間繼電器，如圖1.50所示，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受電磁干擾小、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低，延時(shí)范圍可達(dá)0.4~180s，但延時(shí)誤差大(±10%~±20%)，無調(diào)節(jié)刻度指示，難以精確整定延時(shí)值，且延時(shí)值易受周圍介質(zhì)溫度、塵埃及安裝方

向的影響。因此，空氣阻尼式時(shí)間繼電器只適用于對(duì)延時(shí)精度要求不高的場(chǎng)合。圖1.50JS7系列時(shí)間繼電器

空氣阻尼式時(shí)間繼電器主要由電磁機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、氣室和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4部分組成。電磁機(jī)構(gòu)為雙E直動(dòng)式，觸點(diǎn)系統(tǒng)采用微動(dòng)開關(guān)，氣室和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用氣囊式阻尼器。它是利用空氣阻尼原理來獲得延時(shí)的，分通電延時(shí)和斷電延時(shí)兩種類型。通電延時(shí)型時(shí)間繼電器如