項目八常用低壓電器8.1項目說明8.2基礎知識8.3項目實訓內(nèi)容

8.1項目說明

低壓電器在日常的生產(chǎn)、生活中應用極其廣泛，學習低壓電器的基本知識，對正確使用各類電器和電能的安全應用有著重要的意義。本項目主要介紹低壓電器的種類及其作用，各類低壓電器的結構、工作原理、圖形、文字、符號。知識培養(yǎng)目標

(1)了解低壓電器的種類。

(2)掌握各類低壓電器的工作原理及作用。

(3)掌握低壓電器的技術參數(shù)。

(4)掌握低壓電器的文字符號。能力培養(yǎng)目標

(1)能夠識別各種低壓電器。

(2)能夠熟練使用各種低壓電器。

(3)掌握低壓電器的檢測與選擇。

(4)培養(yǎng)分析問題與解決問題的能力。

8.2基礎知識

8.2.1低壓電器的分類及作用

1．電器的含義

電器是指能自動或手動接通和斷開電路，以及對電路或

非電路現(xiàn)象能進行切換、控制、保護、檢測、變換和調(diào)節(jié)的

元器件。

2．低壓電器的分類

低壓電器按照不同的分類標準有不同的分類。

1)按控制作用分類

(1)執(zhí)行電器：用來完成某種動作或傳遞功率，例如：

電磁鐵。

(2)控制電器：用來控制電路的通斷，例如：開關、繼

電器。

(3)主令電器：用來控制其他自動電器的動作，以發(fā)出控制指令，例如：按鈕、轉換開關等。

(4)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。

2)按動作方式分類

(1)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。

(2)非自動電器：通過人力操作而動作的電器，例如：開關、按鈕等。

3)按動作原理分類

(1)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。

(2)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。

3．低壓電器的作用

(1)控制作用。如電梯的上下移動、快慢速自動切換與自動停層等。

(2)保護作用。能根據(jù)設備的特點，對設備、環(huán)境以及人身實行自動保護，如電動機的過熱保護、電網(wǎng)的短路保護、漏電保護等。

(3)測量作用。利用儀表及與之相適應的電器，對設備、電網(wǎng)或其他非電參數(shù)進測量。

低壓電器作用遠不止這些，隨著科學技術的發(fā)展，新功能、新設備會不斷出現(xiàn)，常見低壓電器的主要種類和用途如表8-1所示。8.2.2電磁鐵

1．電磁鐵的結構與工作原理

電磁機構是低壓電器的核心部件，它的作用是將電磁能轉換為機械能并帶動觸點閉合或斷開。一般的低壓電器的控制通常采用電磁鐵的形式，電磁鐵由電磁線圈、靜鐵芯(鐵芯)、動鐵芯(銜鐵)等組成，其中動鐵芯與動觸點支架相連。電磁鐵的結構如圖8-1所示。圖8-1電磁鐵結構圖

2．電磁鐵的分類

電磁鐵線圈通電后會產(chǎn)生磁場，因此電磁鐵線圈也稱為

勵磁線圈，而通入線圈的電流稱為勵磁電流。用直流電勵磁

的電磁鐵稱為直流電磁鐵，用交流電勵磁的電磁鐵則稱為交

流電磁鐵。

3．電磁鐵的觸頭系統(tǒng)

(1)按功能分類可分為主觸頭和輔助觸頭。主觸頭用于接通和分斷主電路；輔助觸頭用于接通和分斷二次電路，還能起互鎖和連鎖的作用。

(2)按形狀分類可分為橋式觸頭和指形觸頭。橋式觸頭又分為點接觸橋式觸頭、面接觸橋式觸頭和線接觸形式，如圖

8-2所示。圖8-2觸頭形式

(3)按工作狀態(tài)可分為靜觸頭和動觸頭。靜觸頭固定不動，動觸頭能由線圈控制連桿帶著移動。

(4)按其初始位置可分為常閉觸頭和常開觸頭。常閉觸頭(又稱動斷觸頭)在常態(tài)時動、靜觸頭是相互閉合的。常開觸頭(又稱動合觸頭)在常態(tài)時動、靜觸頭是分開的。

4．電磁鐵的滅弧裝置

(1)使電路仍然保持導通狀態(tài)，延遲了電路的開、斷。

(2)會燒損觸頭，縮短電器的使用壽命。

消除電弧的措施有機械性拉長電弧、雙觸點滅弧、磁吹滅弧、縱縫滅弧、金屬柵片滅弧、縱縫陶土滅弧，如圖8-3所示，其中圖8-3(a)、(b)、(c)、(d)、(g)中的字母及數(shù)字含義是

1為靜觸點，2為動觸點，3為引弧角，v1為動觸點移動速度，v2為電弧在磁場力作用下移動的速度。圖8-3各種滅弧的方法

5．電磁鐵的短路環(huán)

由于交流電磁鐵的磁通是交變的，線圈磁場對銜鐵的吸引力也是交變的，因此當交變電流為零時，線圈磁通為零，對銜鐵的吸引力也為零，銜鐵在復位彈簧作用下將產(chǎn)生釋放趨勢，從而使動、靜鐵芯之間的吸引力隨著交流電的變化而變化，從而產(chǎn)生振動和噪聲，加速動、靜鐵芯接觸面積的磨損，引起結合不良，嚴重時還會使觸頭燒蝕。8.2.3低壓開關

低壓開關按照不同的分類標準可以有不同的劃分。

(1)按照是否帶負載可分為有載運行操作、無載運行操作、選擇性運行操作。

(2)按照操作方向可分為正面操作、側面操作、背面操作幾種。

(3)按照是否能夠滅弧可分為不帶滅弧裝置和帶滅弧裝置。

(4)按照刀接觸形式分為面接觸和線接觸兩種。線接觸形式的低壓開關刀片容易插入，接觸電阻小，制造方便。

1．低壓刀開關

1)刀開關的結構及類型

刀開關是手動電器中結構最簡單的一種，主要用作電源隔離開關，也可用來非頻繁地接通和分斷容量較小的低壓配電線路。刀開關的主要類型有大電流刀開關、負荷開關、熔斷器式刀開關。常用的產(chǎn)品有HD11～HD14和HS11～HS13系列刀開關。如圖8-4所示是一個膠蓋瓷底刀開關的結構。圖8-4膠蓋瓷底刀開關的結構

2)刀開關的選擇

(1)刀開關結構形式的選擇。應根據(jù)刀開關的作用和裝置的安裝形式來選擇，如是否帶滅弧裝置，若分斷負載電流時，應選擇帶滅弧裝置的刀開關。根據(jù)裝置的安裝形式來選擇，是否是正面、背面或側面操作形式，是直接操作還是杠桿傳動，是板前接線還是板后接線的結構形式。

(2)刀開關額定電流的選擇。刀開關的額定電流一般應等于或大于所分斷電路中各個負載額定電流的總和。對于電動機負載，應考慮其啟動電流，選用額定電流大一級的刀開關。若再考慮電路出現(xiàn)的短路電流，還應選用額定電流更大一級的刀開關。

QA系列、QF系列、QSA(HH15)系列隔離開關應用在低壓配電中，HY122帶有明顯斷口的數(shù)?；綦x開關，廣泛用于樓層配電、計量箱、終端組電器中。

HR3熔斷器式刀開關，具有刀開關和熔斷器的雙重功能，采用這種組合開關電器可以簡化配電裝置結構，經(jīng)濟實用，被越來越廣泛地用在低壓配電屏上。

HK1、HK2系列開啟式負荷開關(膠殼刀開關)，用做電源開關和小容量電動機非頻繁啟動的操作開關。

HH3、HH4系列封閉式負荷開關(鐵殼開關)，操作機構具有速斷彈簧與機械連鎖，用于非頻繁啟動28kW以下的三相異步電動機。

3)刀開關的電路符號

刀開關按照在電路的實際應用及電路接法有單極、雙極、三極3種刀開關，單極刀開關一般只控制一根相線，雙極刀開關控制單相電源的相線和零線，三極開關控制三相電源的3根相線，3種刀開關的電路符號如圖8-5所示。圖8-5刀開關的圖形與文字符號

4)使用刀開關的注意事項

安裝刀開關時，瓷底應與地面垂直，手柄向上，易于滅弧，不得倒裝或平裝。倒裝時手柄可能會因自重落下而引起誤合閘，將危及人身和設備的安全。接線時應將電源線接在上端，負載接在下端，這樣拉閘后刀片與電源隔離，可防止意外事故發(fā)生。

2．組合開關

1)組合開關的定義

組合開關實質(zhì)上也是一種特殊刀開關，只不過一般刀開關的操作手柄是在垂直安裝面的平面內(nèi)向上或向下轉動，而組

合開關的操作手柄則是平行于安裝面的平面內(nèi)向左或向右轉動而已。

2)組合開關的用途

組合開關多應用在機床電氣控制線路中，作為電源的引入開關，也可以用做不頻繁接通和斷開電路、換接電源和負載的線路中，以及用來控制5kW以下的小容量電動機的正/反轉和星/三角啟動等。

3)組合開關的結構

組合開關的外形及內(nèi)部結構如圖8-6所示，其中組合開關內(nèi)部結構的說明如圖中標注所示。圖8-6組合開關的結構圖

4)組合開關的電路符號

組合開關在電路中的標注和刀開關一樣，都是QS，但是組合開關只有雙極和三極，其電路符號如圖8-7所示。圖8-7組合開關的符號

5)組合開關的應用

組合開關又稱轉換開關，是由數(shù)層動、靜觸片組裝在絕緣盒內(nèi)而成的。動觸點裝在轉軸上，用手柄轉動轉軸使動觸片與靜觸片接通與斷開，可實現(xiàn)多條線路、不同連接方式的轉換。如圖8-8所示為用轉換開關實現(xiàn)三相電動機啟/?？刂频慕泳€圖。圖8-8組合開關啟/停電動機線路圖8.2.4低壓斷路器

1．結構和工作原理

低壓斷路器由操作機構、觸點、保護裝置(各種脫扣器)、滅弧系統(tǒng)等組成。低壓斷路器電路結構示意圖如圖8-9、圖

8-10所示，其中各部分的名稱如圖中標注所示。下面對自動

空氣開關的工件原理作簡要說明。圖8-9低壓斷路器結構示意圖一圖8-10低壓斷路器結構示意圖二

2．低壓斷路器典型產(chǎn)品

1)裝置式低壓斷路器

目前常用的裝置式低壓斷路器有DZ15、DZ20、DZX19和C45N等系列產(chǎn)品。其中C45N(C65N)斷路器具有體積小、分斷能力強、限流性能好、操作輕便、型號規(guī)格齊全等優(yōu)點，并可以方便地在單極結構基礎上組合成二極、三極、四極斷路器，廣泛應用在60A及以下的民用照明支干線及支路中(多用于住宅用戶的進線開關及商場照明支路開關)。

2)開啟式低壓斷路器

開啟式低壓斷路器一般容量較大，具有較高的短路分斷能力和較高的動穩(wěn)定性，適用于交流50Hz，額定電流380V的配電網(wǎng)絡中作為配電干線的主保護。

開啟式低壓斷路器主要由觸點系統(tǒng)、操作機構、過電流脫扣器、分勵脫扣器及欠壓脫扣器、附件及框架等部分組成，全部組件進行絕緣后裝于框架結構底座中。

ME、AE、AH等系列斷路器是利用引進技術生產(chǎn)的，它們的規(guī)格型號較為齊全。開關電流等級從(630～5000)A共13個等級，額定分斷能力較DW15更強，常用于低壓配電干線的主保護。

3．低壓斷路器的選用原則

(1)根據(jù)線路對保護的要求確定斷路器的類型和保護形式。

(2)斷路器的額定電壓應等于或大于被保護線路的額定

電壓。

(3)斷路器欠壓脫扣器額定電壓應等于被保護線路的額定電壓。

(4)斷路器的額定電流及過流脫扣器的額定電流應大于或等于被保護線路的計算電流。

(5)斷路器的極限分斷能力應大于線路的最大短路電流的有效值。

(6)配電線路中的上、下級斷路器的保護特性應協(xié)調(diào)配合，下級的保護特性應位于上級保護特性的下方且不相交。

(7)斷路器的長延時脫扣電流應小于導線允許的持續(xù)電流。

4．低壓斷路器的電路符號

低壓斷路器的電路符號如圖8-11所示。圖8-11低電斷路器的電路符號8.2.5漏電保護器

1．漏電保護器用途

當發(fā)生人身觸電或漏電時，漏電保護器能迅速切斷電源，保障人身安全，防止觸電事故；有的漏電保護器還兼有過載、短路保護，用于不頻繁啟/停的電動機。

2．漏電保護器的組成

漏電保護器主要由檢測元件、中間放大環(huán)節(jié)、操作執(zhí)行機構3部分組成。

(1)檢測元件。檢測元件由零序互感器組成，檢測漏電電流并發(fā)出信號。

(2)中間放大環(huán)節(jié)。中間放大環(huán)節(jié)將微弱的漏電信號放大，按裝置不同(放大部件可采用機械裝置或電子裝置)構成電磁式保護器和電子式保護器。

3．漏電保護器的工作原理

漏電保護器結構示意圖如圖8-12所示。下面簡要說明漏電保護器的工作原理。圖8-12漏電保護器結構示意圖

4．漏電保護器的主要參數(shù)

(1)額定漏電動作電流。在規(guī)定的條件下，使漏電保護器動作的電流值，即為額定漏電動作電流。例如，30mA的保護器，當通入電流值達到30mA時，保護器即動作斷開電源。

(2)額定漏電動作時間。額定漏電動作時間是指從突然施加額定漏電動作電流起，到保護電路被切斷為止的時間。例如，30mA×0.1s的保護器，從電流值達到30mA起，到主觸頭分離開的時間不超過0.1s。

(3)額定漏電不動作電流。在規(guī)定的條件下，漏電保護器不動作的電流值即為額定漏電不動作電流，一般應選漏電動作電流值的1/2。例如，漏電動作電流30mA的漏電保護器，在電流值達到15mA以下時，保護器不應動作，否則因靈敏度太高容易誤動作，而影響用電設備的正常運行。

(4)其他參數(shù)。其他參數(shù)有電源頻率、額定電壓、額定電流等，在選用漏電保護器時，應與所使用的線路和用電設備相適應。漏電保護器的工作電壓要適應電網(wǎng)正常波動范圍額定電壓，若波動太大，會影響保護器的正常工作，尤其是電子產(chǎn)品，電源電壓低于保護器額定工作電壓時不動作。

5．漏電保護器的種類

漏電保護器按不同方式分類來滿足使用的選型，不同的標準分類不同，如下所示。

(1)按動作方式分類，可分為電壓動作型和電流動作型。

(2)按動作機構分類，可分為開關式和繼電器式。

(3)按極數(shù)和線數(shù)分類，可分為單極二線、二極、二極三線等。

(4)按動作靈敏度和按動作時間分類。

①按動作靈敏度分類，可分為：高靈敏度，漏電動作電流在30mA以下；中靈敏度，(30～1000)mA；低靈敏度，1000mA以上。②按動作時間分類，可分為：快速型，漏電動作時間小于0.1s；延時型，動作時間大于0.1s，在(0.1～2)s之間；反時限型：隨漏電電流的增加，漏電動作時間減小。當?shù)扔陬~定漏電動作電流時，動作時間為(0.2～1)s；當為1.4倍漏電動作電流時，動作時間為(0.1～0.5)s；當為4.4倍額定漏電動作電流時，動作時間小于0.05s。

(5)按脫扣方式不同分類，可分為電磁式與電子式兩類。

①電磁脫扣型漏電保護器，以電磁脫扣器作為中間機構，當發(fā)生漏電電流時使機構脫扣斷開電源。這種保護器的缺點：成本高、制作工藝要求復雜；優(yōu)點：電磁元件抗干擾性強和抗沖擊(過電流和過電壓的沖擊)能力強，不需要輔助電源，零電壓和斷相后的漏電特性不變。②電子式漏電保護器，以晶體管放大器作為中間機構，當發(fā)生漏電時由放大器放大后傳給繼電器，由繼電器控制開關使其斷開電源。這種保護器的優(yōu)點：靈敏度高(可到5mA)，整體誤差小，制作工藝簡單、成本低；缺點：晶體管承受沖擊能力較弱，抗環(huán)境干擾差，需要輔助工作電源(電子放大器一般需要十幾伏的直流電源)，使漏電特性受工作電壓波動的影響，當主電路缺相時，保護器會失去保護功能。

6．漏電保護器的選用

1)按保護目的選用

(1)以防止人身觸電為目的。安裝在線路末端，應選用高靈敏度、快速型的漏電保護器。

(2)以防止觸電為目的，與設備接地并用的分支線路，應選用中靈敏度、快速型的漏電保護器。

(3)用以防止由漏電引起的火災和保護線路、設備為目的的干線，應選用中靈敏度、延時型的漏電保護器。

2)按供電方式選用

(1)保護單相線路(設備)時，選用單極二線或二極漏電保護器。

(2)保護三相線路(設備)時，選用三極產(chǎn)品。

(3)既有三相又有單相時，選用三極四線或四極產(chǎn)品。在選定漏電保護器的極數(shù)時，必須與被保護線路的線數(shù)相適應。保護器的極數(shù)是指內(nèi)部開關觸頭能斷開導線的根數(shù)，如三極保護器，是指開關觸頭可以斷開3根導線。8.2.6主令電器

1．按鈕(手動切換電器)

1)用途

按鈕又稱控制按鈕或按鈕開關，是一種手動控制電器。它只能短時間接通或分斷5A以下的小電流電路，向其他電器發(fā)出指令性的電信號，控制其他電器的動作。

2)結構及工作原理

按鈕的外形和結構如圖8-13(a)所示。

下面根據(jù)圖8-13(b)簡要說明按鈕的工作原理。圖8-13按鈕

3)按鈕的種類

常用的控制按鈕有LA2、LA18、LA20、LAY1和SFAN-1型系列按鈕。其中SFAN-1型為消防打碎玻璃按鈕，LA2系列為仍在使用的老產(chǎn)品。新產(chǎn)品有LA18、LA19、LA20等系列，其中LA18系列采用積木式結構，觸點數(shù)目可按需要拼裝至六常開六常閉，一般拼裝成二常開二常閉。

4)按鈕的符號

按鈕有3種電路符號，一種是常開按鈕，一種是常閉按鈕，還有一種是復合按鈕。在電器控制線路中，常開按鈕常

用于啟動電動機，也稱啟動按鈕；常閉按鈕常用于控制電動

機停車，也稱停車按鈕；復合按鈕用于連鎖控制電路中。如

圖8-13(c)所示。

2．行程開關

1)行程開關的概念

行程開關又稱限位開關，用于控制機械設備的行程及限位保護。在實際生產(chǎn)中，將行程開關安裝在預先安排的位置，當裝于生產(chǎn)機械運動部件上的模塊撞擊行程開關時，行程開關的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。

2)行程開關的分類

行程開關按有無觸點分為有觸點式和無觸點式兩種。常見的無觸點式行程開關為高頻振蕩型接近開關，它是由裝在運動部件上的一個金屬片接近或離開振蕩線圈來實現(xiàn)控制的。無觸點開關有使用壽命長、操作頻率高、定位精度好、反應迅速的特點，有觸點行程開關動作原理與按鈕類似，動作時碰撞行程開關的頂桿。

3)行程開關的結構

行程開關的結構如圖8-14所示。

當被控機械上的撞塊撞擊帶有滾輪的杠桿時，杠桿帶動滾輪轉動，使微動開關中的觸點迅速動作。當運動機械返回時，在復位彈簧的作用下，各部分動作部件復位。

4)行程開關的符號

行程開關的工作示意圖及圖形符號如圖8-15所示。圖8-15行程開關的工作示意及圖形符號

3．接近開關

接近式位置開關是一種非接觸式的位置開關，簡稱接近開關。它由感應頭、高頻振蕩器、放大器和外殼組成。當運動部件與接近開關的感應頭接近時，就使其輸出一個電信號。接近開關分為電感式和電容式兩種。電容式接近開關的感應頭是一個圓形平板電極，與振蕩電路的地線形成一個分布電容，當有導體或其他介質(zhì)接近感應頭時，電容量增大而使振蕩器停振，經(jīng)整形放大器輸出電信號。電容式接近開關既能檢測金屬，又能檢測非金屬及液體。

常用的電感式接近開關型號有LJ1、LJ2等系列，電容式接近開關型號有LXJ15、TC等系列。

4．紅外線光電開關

紅外線光電開關有反射式和對射式兩種。

反射式光電開關是利用物體對光電開關發(fā)射出的紅外線反射回去，由光電開關接收，從而判斷是否有物體存在。如有物體存在，光電開關接收到紅外線，其觸點動作，否則其觸點復位。

5．萬能轉換開關

萬能轉換開關是一種多擋式、控制多回路的主令電器。萬能轉換開關主要用于各種控制線路的轉換、電壓表、電流表的換相測量控制、配電裝置線路的轉換和遙控等。萬能轉換開關還可以用于直接控制小容量電動機的啟動、調(diào)速和換向。萬能轉換開關的結構如圖8-16所示。圖8-16萬能轉換開關的結構萬能轉換開關的常用產(chǎn)品有LW5和LW6系列。LW5系

列可控制5.5kW及以下的小容量電動機，LW6系列只能控制2.2kW及以下的小容量電動機。用于可逆運行控制時，只有

在電動機停車后才允許反向啟動。LW5系列萬能轉換開關按手柄的操作方式可分為自復式和自定位式兩種。8.2.7接觸器

1．交流接觸器

1)交流接觸器結構與工作原理

如圖8-17、圖8-18所示為交流接觸器的外形與結構示意圖和工作原理示意圖。下面我們對圖8-17和圖8-18作簡要說明。圖8-17接觸器結構圖8-18接觸器的工作原理交流接觸器由以下4部分組成。

(1)電磁機構。電磁機構由線圈、動鐵芯(銜鐵)和靜鐵芯組成，其作用是將電磁能轉換成機械能，產(chǎn)生電磁吸力帶動觸頭動作。

(2)觸點系統(tǒng)。觸點系統(tǒng)包括主觸點和輔助觸點。主觸點用于通斷主電路，通常為3對常開觸點；輔助觸點用于控制電路，起電氣連鎖作用，故又稱連鎖觸點，一般為常開、常閉各兩對。

(3)滅弧裝置。容量在10A以上的接觸器都有滅弧裝置。對于小容量的接觸器，常采用雙斷口觸點滅弧、電動力滅弧、相間弧板隔弧及陶土滅弧罩滅??；對于大容量的接觸器，采用縱縫滅弧罩及柵片滅弧。

(4)其他部件。其他部件包括反作用彈簧、緩沖彈簧、觸點壓力彈簧、傳動機構及外殼等。

2)交流接觸器的分類

(1)單極接觸器主要用于單相負荷，如照明負荷、焊機等，在電動機能耗制動中也可采用；雙極接觸器用于繞線式異步電機的轉子回路中，用于啟動時短接啟動繞組；三極接觸器用于三相負荷，例如在電動機的控制及其他場合，使用最為廣泛；四極接觸器主要用于三相四線制的照明線路，也可用來控制雙回路電動機負載；五極交流接觸器用來組成自耦補償啟動器或控制雙籠式電動機，以變換繞組接法。

(2)按滅弧介質(zhì)分類，可分為空氣式接觸器、真空式接觸器等。依靠空氣絕緣的接觸器用于一般負載，而采用真空絕

緣的接觸器常用在煤礦、石油、化工企業(yè)及電壓在660V和1140V等一些特殊的場合。

(3)按有無觸點分類，可分為有觸點接觸器和無觸點接觸器。常見的接觸器多為有觸點接觸器，而無觸點接觸器一般采用晶閘管作為回路的通斷元件。由于晶閘管導通時所需的觸發(fā)電壓很小，而且回路通斷時無火花產(chǎn)生，因而可用于高操作頻率的設備和易燃、易爆、無噪聲的場合。

3)交流接觸器的基本參數(shù)

(1)額定電壓。額定電壓是指主觸點額定工作電壓，應等于負載的額定電壓。一只接觸器常規(guī)定幾個額定電壓，同時列出相應的額定電流或控制功率。通常最大工作電壓即為額定電壓。常用的額定電壓值為220V、380V、660V等。

(2)額定電流。額定電流是接觸器觸點在額定工作條件下的電流值。380V三相電動機控制電路中，額定工作電流可近似等于控制功率的兩倍。常用額定電流等級為5A、10A、

20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A。

(3)通斷能力。通斷能力可分為最大接通電流和最大分斷電流。最大接通電流是指觸點閉合時不會造成觸點熔焊時的最大電流值；最大分斷電流是指觸點斷開時能可靠滅弧的最大電流。一般通斷能力是額定電流的5～10倍。當然，這一數(shù)值與開斷電路的電壓等級有關，電壓越高，通斷能力越小。

(4)動作值。動作值可分為吸合電壓和釋放電壓。吸合電壓是指接觸器吸合前，緩慢增加吸合線圈兩端的電壓，接觸器可以吸合時的最小電壓。釋放電壓是指接觸器吸合后，緩慢降低吸合線圈的電壓，接觸器釋放時的最大電壓。一般規(guī)定，吸合電壓不低于線圈額定電壓的85%，釋放電壓不高于線圈額定電壓的70%。

(5)吸引線圈額定電壓。吸引線圈額定電壓是接觸器正常工作時，吸引線圈上所加的電壓值。一般該電壓數(shù)值以及線圈的匝數(shù)、線徑等數(shù)據(jù)均標于線包上，而不是標于接觸器外殼銘牌上，使用時應加以注意。

(6)操作頻率。接觸器在吸合瞬間，吸引線圈需消耗比額定電流大5～7倍的電流，如果操作頻率過高，則會使線圈嚴重發(fā)熱，直接影響接觸器的正常使用。為此，規(guī)定了接觸器的允許操作頻率，一般為每小時允許操作次數(shù)的最大值。

(7)壽命。壽命包括電氣壽命和機械壽命。目前接觸器的機械壽命已達1000萬次以上，電氣壽命約是機械壽命的5%～20%。

2．接觸器的符號與型號說明

(1)接觸器的符號。接觸器的圖形符號如圖8-19所示，文字符號為KM。圖8-19接觸器的符號

(2)接觸器的型號說明。交流接觸器的型號說明如圖8-20所示。圖8-20交流接觸器的型號說明

例如：CJ10Z-40/3為交流接觸器，設計序號為10，重任務型，額定電流為40A，主觸點為三極。CJ12T-250/3為改型后的交流接觸器，設計序號為12，額定電流為250A，3個主觸點。我國生產(chǎn)的交流接觸器常用的有CJ10、CJ12、CJX1、CJ20等系列及其派生系列產(chǎn)品，CJ0系列及其改型產(chǎn)品已逐步被CJ20、CJX系列產(chǎn)品取代。上述系列產(chǎn)品一般具有3對常開主觸點，常開、常閉輔助觸點各兩對。

直流接觸器常用的有CZ0系列，分單極和雙極兩大類，常開、常閉輔助觸點都不超過兩對，其型號說明如圖8-21所示。圖8-21直流接觸器型號二

CJ128-S系列鎖扣接觸器用于交流50Hz、電壓380V及以下、電流600A及以下的配電電路中，供遠距離接通和分斷電路用，并適用于不頻繁啟動和停止的交流電動機，有正常工作時吸引線圈不通電、無噪聲等特點。其鎖扣機構位于電磁系統(tǒng)的下方，鎖扣機構靠吸引線圈通電，吸引線圈斷電后靠鎖扣機構保持在鎖住位置。

3．接觸器的選用

1)選擇接觸器的類型

交流接觸器按負荷種類一般分為一類、二類、三類和四類，分別記為AC1、AC2、AC3和AC4。一類交流接觸器對應的控制對象是無感或微感負荷，如白熾燈、電阻爐等；二類交流接觸器用于繞線式異步電動機的啟動和停止；三類交流接觸器用于籠式異步電動機的運轉和運行中分斷；四類交流接觸器用于籠式異步電動機的啟動、反接制動、反轉和點動。

2)選擇接觸器的額定參數(shù)

(1)接觸器的線圈電壓，一般應低一些為好，這樣對接觸器的絕緣要求可以降低，使用時也較安全。但為了方便和減少設備，常按實際電網(wǎng)電壓選取。

(2)電動機的操作頻率不高，如壓縮機、水泵、風機、空調(diào)、沖床等，接觸器額定電流大于負荷額定電流即可。接觸器類型可選用CJ10、CJ20等。

(3)對重任務型電動機，如機床主電動機、升降設備、絞盤、破碎機等，其平均操作頻率超過100次/min，運行于啟動、點動、正反向制動、反接制動等狀態(tài)，可選用CJ10Z型、CJ12型的接觸器。選用時，接觸器額定電流要大于電動機額定電流。

(4)對特重任務電動機，如印刷機、鏜床等，操作頻率很高，可達(600～12000)次/h，經(jīng)常運行于啟動、反接制動、反向等狀態(tài)，接觸器大致可按使用壽命及啟動電流選用，接觸器型號選CJI0Z、CJ12等。

(5)交流回路中的電容器投入電網(wǎng)或從電網(wǎng)中去除時，選擇接觸器應考慮電容器的合閘沖擊電流。一般接觸器的額定電流可按電容器的額定電流的1.5倍選取，型號選CJ10、CJ20等。

(6)用接觸器對變壓器進行控制時，應考慮浪涌電流的大小。例如交流電弧焊機、電阻焊機等，一般可按變壓器額定電流的2倍選取接觸器，型號選CJ10、CJ20等。

(7)對于電熱設備，如電阻爐、電熱器等，負荷的冷態(tài)電阻較小，因此啟動電流相應要大一些。選用接觸器時可不用考慮啟動電流，直接按負荷額定電流來選取即可，型號可選用CJ10、CJ20等。

(8)由于氣體放電燈啟動電流大、啟動時間長，對于照明設備的控制，可按額定電流的1.1～1.4倍選取交流接觸器，型號可選CJ10、CJ20等。

(9)接觸器額定電流是指接觸器在長期工作下的最大允許電流，持續(xù)時間小于等于8h，且安裝于敞開的控制板上，如果冷卻條件較差，則在選用接觸器時，接觸器的額定電流可按負荷額定電流的110%～120%來選取。

4．直流接觸器

直流接觸器的結構和工作原理基本與交流接觸器相同，在結構上也是由電磁機構、觸點系統(tǒng)和滅弧裝置等部分組成的。由于直流電弧比交流電弧難以熄滅，因此直流接觸器常采用磁吹式滅弧裝置滅弧。8.2.8繼電器

(1)按輸入信號的性質(zhì)分類，可分為電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、溫度繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等。

(2)按工作原理分類，可分為電磁式繼電器、感應式繼電器、電動式繼電器、熱繼電器、電子式繼電器等。

1．電磁式繼電器

1)電磁式繼電器的結構與工作原理

電磁式繼電器是應用得最早、最多的一種繼電器，其結構及工作原理與接觸器大體相同，由電磁系統(tǒng)、觸點系統(tǒng)和釋放彈簧等組成。電磁式繼電器結構如圖8-22所示。由于繼電器用于控制電路，流過觸點的電流比較小(一般為5A以下)，故不需要滅弧裝置。圖8-22電磁式繼電器結構圖常用的電磁式繼電器有電壓繼電器、中間繼電器和電流繼電器。電磁式繼電器的圖形符號如圖8-23所示，電磁式繼電器的文字符號是KA。圖8-23電磁式繼電器的圖形符號

2)電磁繼電器的主要參數(shù)

(1)線圈電源與線圈功率。線圈電源是指繼電器線圈使用的工作電源類型(用來說明使用的是交流電還是直流電)。線圈功率是指繼電器線圈所消耗的額定電功率。

(2)額定工作電壓與額定工作電流。額定工作電壓是指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓值。額定工作電流是指繼電器正常工作時線圈所需要的電流值。

(3)線圈電阻。線圈電阻是指繼電器線圈的直流電阻值，它與線圈的匝數(shù)及線圈的額定工作電壓成正比。

(4)吸合電壓與吸合電流。吸合電壓是指繼電器能產(chǎn)生吸合動作的最小電壓。吸合電流是指繼電器能產(chǎn)生吸合動作的最小電流。

(5)釋放電壓與釋放電流。釋放電壓是指能使繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電壓。釋放電流是指能使繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。

(6)接點負荷。接點負荷是指繼電器觸點的帶負載能力，即觸點能安全通過的最大電流和最高電壓。若超過此電流值和電壓值，就會影響繼電器正常工作，甚至損壞繼電器觸點。

3)電壓繼電器

按吸合電壓的大小分類，電壓繼電器可分為過電壓繼電器和欠電壓繼電器。

過電壓繼電器(FV)用于線路的過電壓保護，其吸合整定值為被保護線路額定電壓的1.05～1.2倍。當被保護的線路電壓正常時，銜鐵不動作；當被保護線路的電壓高于額定值，達到過電壓繼電器的整定值時，銜鐵吸合，觸點機構動作，控制電路失電，控制接觸器及時分斷被保護電路。欠電壓繼電器(KV)用于線路的欠電壓保護，其釋放整定值為線路額定電壓的0.1～0.6倍。當被保護線路電壓正常時，銜鐵可靠吸合；當被保護線路電壓降至欠電壓繼電器的釋放整定值時，銜鐵釋放，觸點機構復位，控制接觸器及時分斷被保護電路。

零電壓繼電器是當電路電壓降低到5%～25%UN時釋放，對電路實現(xiàn)零電壓保護。用于線路的失壓保護。

4)中間繼電器

中間繼電器實質(zhì)上是一種電壓繼電器。它的特點是觸點數(shù)目較多，電流容量可增大，起到中間放大(觸點數(shù)目和電流容量)的作用。

5)電流繼電器

電流繼電器用于電力拖動系統(tǒng)的電流保護和控制。其線圈串聯(lián)接入主電路，用來感測主電路的線路電流；觸點接于控制電路，為執(zhí)行元件。電流繼電器反映的是電流信號。常用的電流繼電器有欠電流繼電器和過電流繼電器兩種。欠電流繼電器(KA)用于電路起欠電流保護作用，吸引電流為線圈額定電流的30%～65%，釋放電流為額定電流的10%～20%。因此，在電路正常工作時，銜鐵是吸合的，只有當電流降低到某一整定值時，繼電器釋放，控制電路失電，從而控制接觸器及時分斷電路。過電流繼電器(FA)在電路正常工作時不動作，整定范圍通常為額定電流的1.1～4倍，當被保護線路的電流高于額定值，達到過電流繼電器的整定值時，銜鐵吸合，觸點機構動作，控制電路失電，從而控制接觸器及時分斷電路。

JT4系列交流電磁繼電器適合于交流50Hz，380V及以下的自動控制回路中用作零電壓、過電壓、過電流和中間繼電器，過電流繼電器也適用于60Hz的交流電路。

2．時間繼電器

時間繼電器是一種利用電磁原理或機械動作原理實現(xiàn)觸點延時接通或斷開的自動控制電器，其種類很多，常用的有電磁式、空氣阻尼式、電動式和晶體管式等。

時間繼電器圖形符號及文字符號如圖8-24所示。圖8-24時間繼電器的圖形與文字符號

1)直流電磁式時間繼電器

在直流電磁式電壓繼電器的鐵芯上增加一個阻尼銅套，即可構成時間繼電器，其結構示意圖如圖8-25所示。圖8-25帶阻尼銅套的鐵芯示意圖這種時間繼電器是利用電磁阻尼原理進行延時的。當銜鐵未吸合時，磁路氣隙大，線圈電感小，通電后勵磁電流很快建立，將銜鐵吸合，繼電器觸點立即改變狀態(tài)；而當線圈斷電時，鐵芯中的磁通將衰減，磁通的變化將在銅套中產(chǎn)生感應電動勢，并產(chǎn)生感應電流，阻止磁通衰減；當磁通下降到一定程度時，銜鐵才能釋放，觸頭改變狀態(tài)。

2)空氣式時間繼電器

空氣阻尼式時間繼電器，是利用空氣阻尼原理獲得延時的。它由電磁系統(tǒng)、延時機構和觸點三部分組成，電磁機構為直動式雙E型，觸點系統(tǒng)借用LX5型微動開關，延時機構采用氣囊式阻尼器?？諝庾枘崾綍r間繼電器，既具有由空氣室中的氣動機構帶動的延時觸點，也具有由電磁機構直接帶動的瞬動觸點，既可以做成通電延時型，也可做成斷電延時型。電磁機構可以是直流的，也可以是交流的?？諝馐綍r間繼電器的延時范圍大(有(0.4～60)s和(0.4～180)s兩種)，結構簡單，但準確度較低。

通電延時的空氣式時間繼電器結構示意圖如圖8-26所示。圖8-26通電延時的空氣式時間繼電器結構示意圖工作原理：線圈通電時，銜鐵向下吸合，連桿動作，控制微動開關1和微動開關2的觸頭動作。

斷電延時的空氣式時間繼電器結構示意圖如圖8-27所示。當線圈斷電時，銜鐵由于彈簧的作用回到原位，控制連桿動作，從而控制微動開關2內(nèi)部的常閉觸頭延時斷開。圖8-27斷點延時的空氣式時間繼電器結構示意圖

4)單片機控制時間繼電器

DHC6多制式單片機控制時間繼電器是為適應工業(yè)自動化控制水平越來越高的要求而生產(chǎn)的。多種制式時間繼電器可使用戶根據(jù)需要選擇最合適的制式，使用簡便方法達到以往需要較復雜接線才能達到的控制功能，這樣既節(jié)省了中間控制環(huán)節(jié)，又大大提高了電氣控制的可靠性。

DHC6多種制式時間繼電器采用單片機控制，LCD顯示，具有9種工作制式，正計時、倒計時任意設定，8種延時時段，延時范圍從0.01s～999.9h任意設定，鍵盤設定，設定完成之后可以鎖定按鍵，防止誤操作。可按要求任意選擇控制模式，使控制線路更簡單可靠。

J5S17系列時間繼電器由大規(guī)模集成電路、穩(wěn)壓電源、撥動開關、4位LED數(shù)碼顯示器、執(zhí)行繼電器及塑料外殼幾部分組成，采用32kHz石英晶體振蕩器。安裝方式有面板式和裝置式兩種。裝置式插座可用M4螺釘固定在安裝板上，也可以安裝在標準35mm安裝卡軌上。

J5S20系列時間繼電器是4位數(shù)字顯示小型時間繼電器，它采用晶體振蕩作為時基基準，采用大規(guī)模集成電路技術，不但可以實現(xiàn)長達9999h的長延時，還可保證其延時精度。配用不同的安裝插座及附件可應用在面板安裝、標準35mm安裝卡軌及螺釘安裝的場合。

5)時間繼電器的選用

選用時間繼電器時應注意：其線圈(或電源)的電流種類和電壓等級應與控制電路相同；按控制要求選擇延時方式和觸點方式；校核觸點數(shù)量和容量，若不夠時，可用中間繼電器進行擴展。

3．其他非電磁類繼電器

1)熱繼電器

(1)熱繼電器的結構與工作原理。熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片和觸點組成，熱繼電器的外形和結構如圖8-28所示，熱繼電器的原理示意圖如圖8-29所示。熱元件由發(fā)熱電阻絲做成，雙金屬片由兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬碾壓而成，當雙金屬片受熱時，會出現(xiàn)彎曲變形。圖8-28熱繼電器的外形圖圖8-29熱繼電器原理圖

(2)熱繼電器的型號及選用。我國目前生產(chǎn)的熱繼電器主要有JR0、JR1、JR2、JR9、R10、JR15、JR16等系列，JR1、JR2系列熱繼電器采用間接受熱方式，其主要缺點是雙金屬片靠發(fā)熱元件間接加熱，熱耦合較差；雙金屬片的彎曲程度受環(huán)境溫度影響較大，不能正確反映負載的過流情況。

JR15、JR16等系列熱繼電器采用復合加熱方式并采用了溫度補償元件，因此較能正確反映負載的工作情況。

JR1、JR2、JR0和JR15系列的熱繼電器均為兩相結構，是雙熱元件的熱繼電器，可以用做三相異步電動機的均衡過載保護和Y形連接定子繞組的三相異步電動機的斷相保護，但不能用做定子繞組為△(形)連接的三相異步電動機的斷相保護。

JR16和JR20系列熱繼電器均有帶有斷相保護的熱繼電器，具有差動式斷相保護機構。對于三相感應電動機，定子繞組為△(形)連接的電動機必須采用帶斷相保護的熱繼電器。熱繼電器的圖形及文字符號如圖8-30所示。圖8-30熱繼電器的圖形符號

2)速度繼電器

速度繼電器又稱為反接制動繼電器，它主要用于籠式異步電動機的反接制動控制。速度繼電器與交流電動機相類似，主要由定子、轉子和觸點3部分組成。定子的結構與籠式異步電動機相似，是一個籠式空心圓環(huán)，由硅鋼片沖壓而成，并裝有籠式繞組。轉子是一個圓柱形永久磁鐵。速度繼電器結構原理示意圖如圖8-31所示。

圖8-31速度繼電器的結構原理示意圖當電動機轉動時，速度繼電器的轉子隨之轉動，繞組切割磁場產(chǎn)生感應電動勢和電流，此電流和永久磁鐵的磁場作用產(chǎn)生轉矩，使定子向軸的轉動方向偏擺，通過定子柄撥動觸點，使常閉觸頭斷開、常開觸頭閉合。當電動機轉速下降到接近零時，轉矩減小，定子柄在彈簧力的作用下恢復原位，觸點也復原。速度繼電器根據(jù)電動機的額定轉速進行選擇。其圖形及文字符號如圖8-32所示。圖8-32速度繼電器的圖形文字符號常用的感應式速度繼電器有JY1和JFZ0系列，JY1系列能在3000r/min的轉速下可靠工作，JFZ0型觸頭動作速度不受定子柄偏轉快慢的影響，觸頭改用微動開關。JFZ0系列JFZ0-1型適用于(300～1000)r/min，JFZ0-2型適用于(1000～3000)r/min。速度繼電器有兩對常開、常閉觸頭，分別對應于被控電動機的正、反轉運行。一般情況下，速度繼電器的觸頭在轉速達120r/min時能動作，90r/min左右時能恢復正常位置。

3)干簧繼電器

觸點密封在充有氮氣等惰性氣體的玻璃管中，因而能有效地防止塵埃的污染，減少觸點的腐蝕，提高工作的可靠性。其結構原理如圖8-33所示。當線圈通電后，管中兩干簧片的自由端分別被磁化成N極和S極而相互吸引，因而接通被控電路。圖8-33干簧繼電器結構原理圖干簧繼電器具有結構簡單、體積小、吸合功率小、靈敏度高等特點，一般吸合與釋放時間均在(0.5～2)ms以內(nèi)。觸點密封，不受塵埃、潮氣及有害氣體污染，動片質(zhì)量小，動程小，觸點壽命長，一般可達107次左右。

4)可編程通用邏輯控制繼電器

通過執(zhí)行程序可對輸入信號進行邏輯運算，模擬量比較、計時、計數(shù)等，另外還有顯示參數(shù)、通信、仿真運行等功能，其內(nèi)部軟件功能和編程軟件可替代傳統(tǒng)邏輯控制器件及繼電器電路，并具有很強的抗干擾抑制能力。8.2.9熔斷器

1．常用的熔斷器

常用的熔斷器有管式熔斷器R1系列、螺旋式熔斷器RL1系列、填料封閉式熔斷器RT0系列及快速熔斷器RS0、RS3系列等。按類別有以下幾種。

1)插入式熔斷器

它常用于380V及以下電壓等級的線路末端，作為配電支線或電氣設備的短路保護用。

2)螺旋式熔斷器

熔體的上端蓋有一熔斷指示器，一旦熔體熔斷，指示器馬上彈出，可透過瓷帽上的玻璃孔觀察到，它常用于機床電氣控制設備中。螺旋式熔斷器，分斷電流較大，可用于電壓等級500V及其以下、電流等級200A以下的電路中的短路保護。

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