第01章 常用低压电器

1、第第1章章 常用低压电器常用低压电器 本章主要介绍各种常用低压控制 电器的用途、基本结构、工作原理、 主要技术参数和选用方法。 低压电器低压电器通常是指在交流额定电压通常是指在交流额定电压1200V、 直流额定电压直流额定电压1500V及以下的电路中起及以下的电路中起通断通断、保保 护护、控制控制或或调节作用调节作用的电器产品。的电器产品。 1.1.11.1.1低压电器分类低压电器分类 低压电器产品包括以下低压电器产品包括以下12大类：大类：刀开关和刀形刀开关和刀形 转换开关、熔断器、断路器、控制器、接触器、启转换开关、熔断器、断路器、控制器、接触器、启 动器、控制继电器、主令电器、电阻器及变

2、阻器、动器、控制继电器、主令电器、电阻器及变阻器、 调整器、电磁铁、其它低压电器（触电保护器、信调整器、电磁铁、其它低压电器（触电保护器、信 号灯与接线盒等）号灯与接线盒等）。 1.1 1.1 概述概述 电器按工作电压等级分：电器按工作电压等级分：高压电器高压电器和和低压电器低压电器 按动作原理分：按动作原理分：手动电器手动电器和和自动电器自动电器 按用途分：按用途分：控制电器控制电器(继电器，接触器，按钮继电器，接触器，按钮 等）、等）、主令电器主令电器（控制按钮、主令开关、行程开关控制按钮、主令开关、行程开关 等等）配电电器配电电器（低压隔离器，熔断器，断路器等）、（低压隔离器，熔断器，断

3、路器等）、 执行电器执行电器(电磁铁，电磁离合器等）电磁铁，电磁离合器等） 按工作原理分：按工作原理分：电磁式电器电磁式电器和和非电量控制电器非电量控制电器 电器分类电器分类 1.1.2 1.1.2 电磁式低压电器的基本结构和工作原理电磁式低压电器的基本结构和工作原理 1. 电磁机构 主要作用：主要作用：将电磁能量转换为机械能量并带动触头动作， 从而完成电路的接通或分断。 电磁机构由线圈、铁心、衔铁等几部分组成 。 2. 触头系统 触头是电器的执行部分，起接通和分断电路的作用。 3. 灭弧 常用的灭弧方法：电动力灭弧，磁吹灭弧，窄缝灭弧，栅片 灭弧。 熔断器的用途：利用金属导体为熔体熔断器的用

4、途：利用金属导体为熔体, ,串联串联于电于电 路，当路，当过载或短路过载或短路电流通过熔体时，因其电流通过熔体时，因其自身发热自身发热 而熔断而熔断，从而分断电路的电器。，从而分断电路的电器。 1.21.2 熔断器熔断器 熔断器主要作熔断器主要作短路保护短路保护之用，有时也可作为之用，有时也可作为过过 载保护载保护。 熔断器的结构简单，分断能力高、使用方便、熔断器的结构简单，分断能力高、使用方便、 体积小、重量轻、价格便宜，在工农业生产中使用体积小、重量轻、价格便宜，在工农业生产中使用 极为广泛。极为广泛。 熔断器图片熔断器图片 熔断器主要由熔断器主要由熔体（保熔体（保 险丝）险丝）和和熔管（

5、熔座）熔管（熔座）组组 成。成。 熔体熔体由易熔金属材料铅由易熔金属材料铅 、锌、锡、银、铜及其合、锌、锡、银、铜及其合 金制成，通常制成丝状和金制成，通常制成丝状和 片状。片状。 熔管熔管是装熔体的外壳，是装熔体的外壳， 由陶瓷、绝缘钢纸制成，由陶瓷、绝缘钢纸制成， 在熔体熔断时兼有灭弧作在熔体熔断时兼有灭弧作 用。用。 1.2.1 熔断器的基本结构熔断器的基本结构 几种常用的熔断器及熔断器的图形符号几种常用的熔断器及熔断器的图形符号 熔断器的型号说明熔断器的型号说明 R 熔体额定电流熔体额定电流 熔断器额定电流熔断器额定电流 设计代号设计代号 熔断器熔断器 类型代号类型代号 熔断器的常用型

6、号有：熔断器的常用型号有：RL6RL6、RL7RL7、RT12RT12、RT14RT14、 RT15RT15、RT16RT16（NTNT）、）、RT18RT18、RT19RT19（AM3AM3）、）、RO19RO19、 RO20RO20、RTORTO等，在选用时可根据使用场合酌情选择。等，在选用时可根据使用场合酌情选择。 类型代号：类型代号：C：瓷插式；：瓷插式；S：快速；：快速；L：螺旋式；：螺旋式；T：有填料：有填料 封闭管式封闭管式 1额定电压额定电压 指熔断器长期工作时和熔断后指熔断器长期工作时和熔断后 所能承受的电压。所能承受的电压。熔断器的交流额熔断器的交流额定电压定电压（单位（单

7、位 为为V）有：）有： 220， 380，415，500，600，1140；直直 流额定电压流额定电压（单位为（单位为V）有：）有：110，220，440，800， 1000，1500。 1.2.3熔断器的主要技术参数和特性熔断器的主要技术参数和特性 2额定电流额定电流 熔断器在长期工作时，各部件温升熔断器在长期工作时，各部件温升 不超过极限允许温升所能承载的电流值。习惯上把不超过极限允许温升所能承载的电流值。习惯上把 熔断体支持件的额定电流简称为熔断器额定电流。熔断体支持件的额定电流简称为熔断器额定电流。 熔体额定电流规定熔体额定电流规定（单位为（单位为A）有）有2，4，6，8， 10等。等

8、。 3极限分断能力：极限分断能力： 指熔断器在规定的使用条件下，能可指熔断器在规定的使用条件下，能可 靠分断的最大短路电流值。靠分断的最大短路电流值。 5时间时间电流特性：电流特性： 熔断器的时间熔断器的时间电流特性亦称保护特电流特性亦称保护特 性，它是熔断器的基本特性，表示熔断器的熔断时间与流性，它是熔断器的基本特性，表示熔断器的熔断时间与流 过熔体电流的关系，是反时限特性，流过熔体的电流越大，过熔体电流的关系，是反时限特性，流过熔体的电流越大， 熔化（或熔断）时间越短。熔化（或熔断）时间越短。 4截断电流特性：截断电流特性： 指在规定的条件下，截断电流与预期电指在规定的条件下，截断电流与预

9、期电 流的关系特性。截断电流是指熔断体分断期间电流到达的最流的关系特性。截断电流是指熔断体分断期间电流到达的最 大瞬时值。大瞬时值。 6.I6.I2 2t t特性：特性： 当分断电流甚大时，以弧前时间当分断电流甚大时，以弧前时间电流特性表电流特性表 征熔断器的性能已不够了，当熔断器弧前时间小于征熔断器的性能已不够了，当熔断器弧前时间小于0.1s时，时， 熔断器的保护特性用熔断器的保护特性用I2t特性表示。特性表示。I2t特性在产品标准中有特性在产品标准中有 规定。规定。 1.2.3 熔体的材料与形状 熔断器的熔体材料有低熔点和高熔点金属 两类。低熔点材料有锡、锌、铅及其合金， 高熔点材料有铜、

10、银，近年来也采用铝来 代替银。 熔体的形状大体有两种：丝状和片状。 1.2.4 熔断器的选择熔断器的选择 主要考虑以下几方面因素： 1熔断器类型应根据线路要求、使用场合、安装 条件和各类熔断器的适用范围来确定。 2熔断器额定电压应大于或等于线路的工作电压。 3熔体的额定电流与负载的大小及性质有关。 4. 为了防止越级熔断、扩大停电事故范围，各级熔 断器间应有良好的协调配合，使下一级熔断器比 上一级的先熔断，从而满足选择性保护要求。 1.3 1.3 开关电器开关电器 刀开关刀开关，主要用于电气线路中隔离电源，也可，主要用于电气线路中隔离电源，也可 作为不频繁地接通和分断空载电路或小电流电路之作为

11、不频繁地接通和分断空载电路或小电流电路之 用。用。 刀开关按刀开关按极数极数分，有单极、双极和三极；按分，有单极、双极和三极；按结构结构 分，有平板式和条架式；按分，有平板式和条架式；按操作方式操作方式分，有直接手分，有直接手 柄操作、正面旋转手柄操作、杠杆操作和电动机操柄操作、正面旋转手柄操作、杠杆操作和电动机操 作；按作；按转换方式转换方式分，有单投、双投。另外，还有一分，有单投、双投。另外，还有一 种采用叠装式触头元件组成旋转操作的称为种采用叠装式触头元件组成旋转操作的称为组合开组合开 关或转换开关关或转换开关。 刀开关刀开关由静插座由静插座2 2、手柄、手柄1 1、动触刀、动触刀3 3

12、、铰链支、铰链支 座座4 4和绝缘底板和绝缘底板5 5组成，典型结构如图。在低压电路组成，典型结构如图。在低压电路 中，用于不频繁接通和分断电路，或用来将电路与中，用于不频繁接通和分断电路，或用来将电路与 电源隔离。电源隔离。 刀开关的结构刀开关的结构 组合开关组合开关是一种凸轮式的作旋转运动的刀开关。是一种凸轮式的作旋转运动的刀开关。 组合开关也有单组合开关也有单 极、双极、三极和极、双极、三极和 多极结构，主要用多极结构，主要用 于电源引入或于电源引入或 5.5KW以下电动机以下电动机 的直接启动、停止的直接启动、停止 、反转、调速等场、反转、调速等场 合。合。 1.3.2 1.3.2 组

13、组合合开关开关 1.3.3 断路器 断路器又称自动空气开关，是一种常用的 低压控制电器，不仅具有开关作用，还有 短路、失压和过载保护的功能。 断路器的种类繁多，按其用途和结构特点 可分为框架式断路器、塑料外壳式断路器、 直流快速断路器和限流式断路器等。 结构：结构： 过流过流 脱扣器脱扣器 欠压欠压 脱扣器脱扣器 1 1）断路器的基本结构和工作原理）断路器的基本结构和工作原理 过流过流 脱扣器脱扣器 欠压欠压 脱扣器脱扣器 短路（过载）保护：短路（过载）保护： I 过流脱扣器的线圈产生较强的电磁吸力过流脱扣器的线圈产生较强的电磁吸力 衔铁吸下衔铁吸下 顶开锁钩顶开锁钩 使主触点断开使主触点断开

14、 过流过流 脱扣器脱扣器 欠压欠压 脱扣器脱扣器 欠压保护：欠压保护： U严重下降或断电时严重下降或断电时 欠压脱扣器的衔铁被释放欠压脱扣器的衔铁被释放 顶开锁钩顶开锁钩 使主触点断开使主触点断开 低压断路器及其电气符号低压断路器及其电气符号 2）. 断路器的技术参数 断路器的主要技术参数有：额定电压、额 定电流、极数、脱扣器类型及其整定电流 范围、分断能力、动作时间等。 3）. 断路器的选择与使用 选择断路器时应注意：选择断路器时应注意： （1）断路器的额定电流和额定电压应大于或等于线路、设）断路器的额定电流和额定电压应大于或等于线路、设 备的正常工作电压和工作电流；备的正常工作电压和工作电

15、流； （2）断路器的极限分断能力应大于或等于电路最大短路电）断路器的极限分断能力应大于或等于电路最大短路电 流；流； （3）欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压；）欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压； （4）过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载）过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载 电流；电流； （5）断路器的类型应根据线路及电气设备的额定电流及对）断路器的类型应根据线路及电气设备的额定电流及对 保护的要求来选择。保护的要求来选择。 1.3.4 1.3.4 漏电保护断路器漏电保护断路器 是一种是一种安全保护安全保护电器，在电路中作为触电电器，在电路中作为触电 和漏

16、电保护之用。在线路或设备出现对地和漏电保护之用。在线路或设备出现对地 漏电或人身触电时，能迅速自动断开电路，漏电或人身触电时，能迅速自动断开电路， 有效地保证人身和线路安全。有效地保证人身和线路安全。 有单相式和三相式等形式有单相式和三相式等形式 。 1.4 1.4 主令电器主令电器 用于发布操作命令以接通和分断控制电路。常见 类型有按钮、万能转换开关、主令控制器、行程开关 和接近开关等。 1.4.11.4.1按钮按钮 主要用于电气控制线 路中，用于发布命令及电 气联锁。 操作时，将按钮帽往下按，桥操作时，将按钮帽往下按，桥 式动触头就向下运动，式动触头就向下运动，常闭触头常闭触头 先分断，再

17、常开触头接通。先分断，再常开触头接通。 一旦操作人员的手指离开按一旦操作人员的手指离开按 钮帽，在复位弹簧的作用下，钮帽，在复位弹簧的作用下，先先 是常开触头分断，然后是常闭触是常开触头分断，然后是常闭触 头闭合头闭合。 按钮的一般按钮的一般结构结构主要由按钮帽主要由按钮帽1 1、复位弹簧、复位弹簧2 2、 桥式动触头桥式动触头3 3、动合静触头、动合静触头4 4、动断静触头、动断静触头5 5和装配和装配 基座等组成。基座等组成。 按钮包括瞬时型按钮和保持型按钮。按钮包括瞬时型按钮和保持型按钮。 主要用于电气控制线路的转换、配电设备的远距主要用于电气控制线路的转换、配电设备的远距 离控制、电气

18、测量仪表的转换和微电机的控制，也离控制、电气测量仪表的转换和微电机的控制，也 可用于小功率笼型感应电动机的启动、换向和变速。可用于小功率笼型感应电动机的启动、换向和变速。 由于它能控制多个回路，适应复杂线路的要求，故由于它能控制多个回路，适应复杂线路的要求，故 有有“万能万能”转换开关之称。转换开关之称。 常用的万能转换开关有常用的万能转换开关有LW8LW8、LW6LW6、LW5LW5、LW2LW2等系等系 列。列。 1.4.21.4.2万能转换开关万能转换开关 主令控制器亦称主令开关，是一种按照预定程主令控制器亦称主令开关，是一种按照预定程 序来转换控制电路接线的主令电器。由触头系统、序来转

19、换控制电路接线的主令电器。由触头系统、 操作机构、转轴、齿轮减速机构、凸轮、外壳等部操作机构、转轴、齿轮减速机构、凸轮、外壳等部 件组成。主令控制器的控制对象是二次电路，其触件组成。主令控制器的控制对象是二次电路，其触 头工作电流不大。头工作电流不大。 主令控制器按凸轮的结构形式可分为凸轮调整主令控制器按凸轮的结构形式可分为凸轮调整 式和凸轮非调整式主令控制器两种，动作原理与万式和凸轮非调整式主令控制器两种，动作原理与万 能转换开关相同，都是靠凸轮来控制触头系统的分能转换开关相同，都是靠凸轮来控制触头系统的分 合。合。 电气符号同万能转换开关。电气符号同万能转换开关。 1.4.3 1.4.3

20、主令控制器主令控制器 主令控制器中某一层的结构如右。主令控制器中某一层的结构如右。 主要由凸轮块主要由凸轮块1 1、接线柱、接线柱2 2、静触头、静触头3 3、动触头、动触头4 4、支杆、支杆5 5、 转动轴转动轴6 6、小轮、小轮7 7等部分组成。当转动手柄时，方轴与凸轮块等部分组成。当转动手柄时，方轴与凸轮块 一起转动，小轮始终被弹簧压在凸轮块上，当小轮碰上凸轮一起转动，小轮始终被弹簧压在凸轮块上，当小轮碰上凸轮 块凸起的部分时，静触头和动触头之间被凸轮块顶开。块凸起的部分时，静触头和动触头之间被凸轮块顶开。 凸轮控制器是一种大型的手动控制器，主要 用于起重设备中直接控制中小型绕线式异步电

21、动 机的起动、停止、调速、反转和制动，也适用于 有相同要求的其它电力拖动场合。 凸轮控制器主要由触头、转轴、凸轮、杠杆、 手柄、灭弧罩及定位机构等组成。 1.4.4 行程开关 行程开关是根据运动部件的位移信号行程开关是根据运动部件的位移信号 而动作的，是行程控制和限位保护不可缺而动作的，是行程控制和限位保护不可缺 少的电器。若将行程开关安装于生产机械少的电器。若将行程开关安装于生产机械 行程终点处，以限制其行程，则称为限位行程终点处，以限制其行程，则称为限位 开关或终点开关。开关或终点开关。 常用的行程开关有撞块式（也称直线常用的行程开关有撞块式（也称直线 式）和滚轮式。式）和滚轮式。 接近开

22、关即无触点行程开关，内部为电子电路，接近开关即无触点行程开关，内部为电子电路， 按工作原理分为高频振荡性、电容型和永磁型三种按工作原理分为高频振荡性、电容型和永磁型三种 类型。使用时对外连接类型。使用时对外连接3 3根线。接近开关供电后，根线。接近开关供电后， 输出线与绿线之间为高电平输出；当有金属物靠近输出线与绿线之间为高电平输出；当有金属物靠近 该开关的检测头时，输出线与绿线之间翻成低电平。该开关的检测头时，输出线与绿线之间翻成低电平。 可利用该信号驱动一个继电器或直接将该信号输入可利用该信号驱动一个继电器或直接将该信号输入 PLCPLC等控制回路。等控制回路。 1.4.5 1.4.5 接

23、近开关接近开关 1.5 1.5 接触器接触器 接触器能频繁地接通或断开交直流主电路， 实现远距离自动控制，主要用于控制电动 机、电热设备、电焊机、电容器组等，具 有低电压释放保护功能。 接触器可分为直流接触器和交流接触器两 类。 1.5.1 接触器的结构和工作原理接触器的结构和工作原理 接触器是一种能频接触器是一种能频 繁地接通和断开远距离繁地接通和断开远距离 用电设备主回路及其他用电设备主回路及其他 大容量用电回路的自动大容量用电回路的自动 控制电器。它分为直流控制电器。它分为直流 和交流两类。和交流两类。 主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置三部分主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置三部分 组

24、成。组成。 1.5.2 接触器的技术参数接触器的技术参数 接触器的主要技术参数有：接触器的主要技术参数有： （1）额定电压）额定电压 （2）额定电流）额定电流 （3）吸引线圈的额定电压和频率）吸引线圈的额定电压和频率 （4）机械寿命和电气寿命）机械寿命和电气寿命 （6）动作值）动作值 （5）额定操作频率）额定操作频率 1.5.3 接触器的选择接触器的选择 主要依据以下几方面： （1）根据负载性质选择接触器的类型。 （2）额定电压应大于或等于主电路工作电压。 （3）额定电流应大于或等于被控电路的额定 电流。 （4）吸引线圈的额定电压与频率要与所在控 制电路的选用电压和频率相一致。 1.6 继电器

25、继电器 继电器是一类用于监测各种电量或非电量 的电器，广泛用于电动机或线路的保护以 及生产过程自动化控制。 常用的继电器有电压继电器、电流继电器、 时间继电器、速度继电器、压力继电器、 热与温度继电器等。 1.6.1、中间继电器中间继电器 中间继电器的结构、工作原理与接触器类似，中间继电器的结构、工作原理与接触器类似， 主要由电磁机构和触头系统组成，但没有灭弧装置，主要由电磁机构和触头系统组成，但没有灭弧装置， 不分主副触头。不分主副触头。 与接触器的主要区别在于：与接触器的主要区别在于：能灵敏地对电压、能灵敏地对电压、 电流变化作出反应，触头数量很多但容量较小，主电流变化作出反应，触头数量很

26、多但容量较小，主 要用来切换小电流电路或用作信号的中间转换。要用来切换小电流电路或用作信号的中间转换。 1.6.2、热继电器、热继电器 热继电器是一种保护电器，专门用来对过载及热继电器是一种保护电器，专门用来对过载及 电源断相进行保护，以防止电动机因上述故障导致电源断相进行保护，以防止电动机因上述故障导致 过热而损坏。过热而损坏。 1 热继电器的结构及工作原理热继电器的结构及工作原理 热继电器具有结构简单、体积小、成本低等特热继电器具有结构简单、体积小、成本低等特 点，选择适当的热元件可得到良好的反时限特性。点，选择适当的热元件可得到良好的反时限特性。 所谓反时限特性，是指热继电器动作时间随电

27、流的所谓反时限特性，是指热继电器动作时间随电流的 增大而减小的性能。增大而减小的性能。 热继电器的结构主要由几大部分组成：加热元热继电器的结构主要由几大部分组成：加热元 件（热电电器的加热元件有直接加热式、复合加热件（热电电器的加热元件有直接加热式、复合加热 式、间接加热式和电流互感器加热式四种）；动作式、间接加热式和电流互感器加热式四种）；动作 机构（大多采用弓簧式机构（大多采用弓簧式压簧式或拉簧跳跃式机压簧式或拉簧跳跃式机 构）；复位机构（有手动复位及自动复位两种型式，构）；复位机构（有手动复位及自动复位两种型式， 可根据使用要求自由调整）。可根据使用要求自由调整）。 热元件热元件 常闭触

28、头常闭触头 双金双金 属片属片 I 扣板扣板 复位按钮复位按钮 I 热元件热元件 电动机过载时电动机过载时 转速降低转速降低 热元件热元件 一段电阻不大的电阻丝一段电阻不大的电阻丝 n0-n增大增大 I2增大增大 I1增大增大 电阻丝发热电阻丝发热 热元件要串联在主电路中。热元件要串联在主电路中。 I 双金双金 属片属片 双金属片双金属片 两种具有不同线膨胀系数的金属片。两种具有不同线膨胀系数的金属片。 受热时，双金属片的膨胀程度不同，下层的膨胀受热时，双金属片的膨胀程度不同，下层的膨胀 系数大，下层的膨胀程度大于上层，双金属片向上系数大，下层的膨胀程度大于上层，双金属片向上 弯曲，使扣板托扣

29、，触点动作。弯曲，使扣板托扣，触点动作。 常闭触点接在控制电路中。常闭触点接在控制电路中。 I 工作原理：工作原理： 主电路电流超过额定值主电路电流超过额定值 电阻丝发热电阻丝发热 双金属片受热膨胀双金属片受热膨胀 向上弯曲向上弯曲 双金属片与扣板托扣双金属片与扣板托扣 弹簧带动扣板将常闭触点断开弹簧带动扣板将常闭触点断开 断开控制电路断开控制电路 断开主电路断开主电路 1.6.2时间继电器时间继电器 时间继电器是一种利用电磁或机械动作原理实时间继电器是一种利用电磁或机械动作原理实 现触头延时通或断的自动控制电器。常用的有电磁现触头延时通或断的自动控制电器。常用的有电磁 式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等。式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等。 时间继电器 定时类型： 钟表式 空气式 电子式 阻容式 数字式 。 1.6.4速度继电器速度继电器 速度继电器外形和结构示意图速度继电器外形和结构示意图 速度继电器主速度继电器主 要要用作笼型异步电用作笼型异步电 动机的反接制动控动机的反接制动控 制制，所以也称反接，所以也称反接 制动继电器。它主制动继电器。它主 要由转子、定子和要由