第一章 电磁式低压电器

1、工作在交流工作在交流1000v、直流、直流1200v额定电压以下的电路中，额定电压以下的电路中，以实现对电路或非电对象的切换、控制、检测、保护、以实现对电路或非电对象的切换、控制、检测、保护、变换和调节为目的的电器。变换和调节为目的的电器。第一节第一节 分类、结构和工作原理分类、结构和工作原理一、低压电器分类一、低压电器分类1.低压配电电器低压配电电器（低压断路器、刀开关、自动开关低压断路器、刀开关、自动开关等）等）2.低压控制电器低压控制电器（接触器、继电器等）（接触器、继电器等）3.低压主令电器低压主令电器（按钮、行程开关、主令开关（按钮、行程开关、主令开关等）等）4.低压保护电器低压保护

2、电器（熔断器、热继电器、电压继电器、（熔断器、热继电器、电压继电器、电流继电器等）电流继电器等）5.低压执行电器低压执行电器（电磁铁、电磁离合器等）（电磁铁、电磁离合器等）二、电磁机构原理二、电磁机构原理1.1.电磁机构电磁机构将电磁能转换为机械能并带动触头将电磁能转换为机械能并带动触头动作。动作。 v 组成组成 v 原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。和气隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。 铁芯铁芯衔铁衔铁线圈线圈交流交流：硅钢片叠加：硅钢片叠加直流直流：整块铸铁或铸钢：整块铸铁或铸钢直动式直动

3、式转动式转动式交流线圈交流线圈：短而粗，有骨架。（增加铁心散热：短而粗，有骨架。（增加铁心散热面积）面积）直流线圈直流线圈：薄而长，无骨架。（使线圈散热良：薄而长，无骨架。（使线圈散热良好）好）2.2.短路环短路环减小交流接触器的衔铁吸合时产生的减小交流接触器的衔铁吸合时产生的振动和噪音。振动和噪音。 衔铁 铁芯 线圈 短路环 （一）电接触（一）电接触触头系统触头系统通过触头的开合控制电路通、断。通过触头的开合控制电路通、断。1.1.触头的接触形式触头的接触形式点接触（电流不大、压力小）点接触（电流不大、压力小）线接触（接电次数多、电流大）线接触（接电次数多、电流大）面接触（大电流）面接触（大

4、电流）2. 触头的结构形式触头的结构形式 桥式触头桥式触头指形触头指形触头 点接触 面接触 3. 减少接触电阻的方法减少接触电阻的方法（1）增加接触压力）增加接触压力（2）选择电阻系数小的材料）选择电阻系数小的材料（3）改善触点的表面状况）改善触点的表面状况 电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于大于10v10v，电流超过，电流超过80ma80ma时，触头间会产生蓝时，触头间会产生蓝色的光柱，色的光柱， 即电弧。即电弧。v 电弧的危害电弧的危害 ： 延长了切断故障的时间；延长了切断故障的时间； 高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；高温引起电弧附近电气

5、绝缘材料烧坏； 形成飞弧造成电源短路事故。形成飞弧造成电源短路事故。v 灭弧措施：吹弧、拉弧、灭弧措施：吹弧、拉弧、长弧割短弧长弧割短弧、多断、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料 。（二）灭弧的工作原理（二）灭弧的工作原理灭弧方法灭弧方法 电动力灭弧电动力灭弧适于小容量交流接触器适于小容量交流接触器 磁吹式灭弧装置磁吹式灭弧装置 灭弧栅灭弧灭弧栅灭弧 灭弧栅片 触头 电弧 交流接触器结构图交流接触器结构图主触头常闭辅助触头常开辅助触头静铁心动铁心吸引线圈灭弧装置交流接触器的结构交流接触器的结构1 1） 电磁系统电磁系统电磁系统由线圈、动铁心、静铁心

6、组成。铁心用相互绝缘电磁系统由线圈、动铁心、静铁心组成。铁心用相互绝缘的硅钢片叠压而成，以减少交变磁场在铁心中产生涡流和磁滞的硅钢片叠压而成，以减少交变磁场在铁心中产生涡流和磁滞损耗，避免铁心过热。铁心上装有短路铜环，以减少衔铁吸合损耗，避免铁心过热。铁心上装有短路铜环，以减少衔铁吸合后的振动和噪声。后的振动和噪声。 线圈一般采用电压线圈（线径较小，匝数较多，与电源并线圈一般采用电压线圈（线径较小，匝数较多，与电源并联）。交流接触器启动时，铁心气隙较大，线圈阻抗很小，联）。交流接触器启动时，铁心气隙较大，线圈阻抗很小， 启动电流较大。衔铁吸合后，气隙几乎不存在，磁阻变小，感启动电流较大。衔铁吸

7、合后，气隙几乎不存在，磁阻变小，感抗增大，抗增大， 这时的线圈电流显著减小。这时的线圈电流显著减小。 2 2） 触头系统触头系统触头系统是接触器的执行元件，用以接通或分断所控制触头系统是接触器的执行元件，用以接通或分断所控制的电路，必须工作可靠，接触良好。交流接触器的触头按接的电路，必须工作可靠，接触良好。交流接触器的触头按接触情况可分为点接触式、触情况可分为点接触式、 线接触式和面接触式三种。三个主线接触式和面接触式三种。三个主触头在接触器中央，触头较大，两个复合辅助触头分别位于触头在接触器中央，触头较大，两个复合辅助触头分别位于主触头的左、右侧，上方为辅助动断触头，主触头的左、右侧，上方为

8、辅助动断触头， 下方为辅助动合下方为辅助动合触头。触头。 辅助触头用于通断控制回路，辅助触头用于通断控制回路， 起电气联锁作用。起电气联锁作用。 3 3） 灭弧装置灭弧装置交流接触器分断大电流电路时，往往会在动、静触点之交流接触器分断大电流电路时，往往会在动、静触点之间产生很强的电弧。电弧的产生，一方面损坏触头，减少触间产生很强的电弧。电弧的产生，一方面损坏触头，减少触头的使用寿命；另一方面延长电路切断时间，甚至引起弧光头的使用寿命；另一方面延长电路切断时间，甚至引起弧光短路，造成事故。容量较小（短路，造成事故。容量较小（10 a10 a以下）的交流接触器一般以下）的交流接触器一般采用双断口电

9、动力灭弧，容量较大（采用双断口电动力灭弧，容量较大（2020 a以上）的交流接触以上）的交流接触器一般采用灭弧栅灭弧。器一般采用灭弧栅灭弧。 2 2工作原理工作原理 线圈加额定电压，线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头线圈电压消失，触头恢复常态。为防止铁恢复常态。为防止铁心振动，需加短路环。心振动，需加短路环。线圈线圈铁芯铁芯衔铁衔铁主触头主触头弹簧弹簧辅助辅助触头触头m3电机电机动作过程动作过程线圈通电线圈通电衔铁被吸合衔铁被吸合触头闭合触头闭合电机接通电机接通电源电源简单的接触器控制简单的接触器控制abcm3刀闸起隔

10、离作用刀闸起隔离作用自保持自保持停止停止按钮按钮起动起动按钮按钮特点：特点：小电流控小电流控 制大电流。制大电流。优点：安全，方便优点：安全，方便型号说明型号说明目前，国内常用的交流接触器有目前，国内常用的交流接触器有cj10、cjl2、cj20、cj24、cjx1、cjx 2等系列等系列 c j - /接触器接触器交流交流设计序号设计序号主触头数主触头数额定电流额定电流系列派生：系列派生：j-节电型节电型 w-增容型增容型 z-重任务型重任务型 s-电磁锁扣型电磁锁扣型 f-纵缝灭弧型纵缝灭弧型 t-改进型改进型举例：举例：cj10z40/3为交流接触器，设计序号为交流接触器，设计序号10，

11、重任务型，额定电，重任务型，额定电流流40a，主触头数为，主触头数为3极。极。cj12t250/3为交流接触器，设计序号为交流接触器，设计序号12，改进型，额定电，改进型，额定电流流250a，主触头数为，主触头数为3极。极。型号说明：型号说明：直流接触器有直流接触器有cz0、cz1、cz2、cz3、cz5等系列，等系列，cz0代替了代替了cz1、cz2、cz3、cz5等老产品，等老产品，新开发的新开发的cz18系列可取代系列可取代cz0系列。系列。 c z /接触器接触器直流直流设计序号设计序号常闭主触头数常闭主触头数额定电流额定电流常开主触头数常开主触头数举例：举例：cz0-100/20为直

12、流接触器，设计序号为直流接触器，设计序号0，额定电流，额定电流100a，2个个动合主触头。动合主触头。cz18-40/20为直流接触器，设计序号为直流接触器，设计序号18，额定电流，额定电流40a，2个个动合主触头。动合主触头。(1)额定电压；是指主触点的额定工作电压。(2)额定电流：是指主触点的额定电流。二、主要技术参数及型号含义(3)线圈额定电压：(4)接通和分断能力：接触器在规定条件下，能在给定电压下接通或分断的预期电流值。在此电流值下接通或分断时，不应发生熔焊、飞弧和过分磨损等。 (5)操作频率：是指每小时的操作次数。交流接触器最高为600次/小时，而直流接触器最高为1200次/小时。

13、操作频率直接影响到接触器的电寿命和火弧罩的工作条件，对于交流接触器还影响到线圈的温升。图形符号图形符号km图图1.13 接触器图形符号接触器图形符号kmkmkmcj10cj20cj24cjx2cjx1七、接触器的选择七、接触器的选择1、接触器、接触器类型类型的选择的选择应根据电路中负载电流的种类来选择，交流负载应选应根据电路中负载电流的种类来选择，交流负载应选交流接触器，直流负载应选直流接触器。交流接触器，直流负载应选直流接触器。2、选择接触器、选择接触器主触点的额定电压主触点的额定电压主触点的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压主触点的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压3、选择接触器、

14、选择接触器主触点的额定电流主触点的额定电流主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流5、主触点和辅助触点的数量以及辅助触点的种类、主触点和辅助触点的数量以及辅助触点的种类应应满足控制系统满足控制系统的需要。的需要。4、电磁线圈电磁线圈的额定电压应与控制回路电压相的额定电压应与控制回路电压相一致直流接触器加直流电压，交流接触器加交一致直流接触器加直流电压，交流接触器加交流电压。流电压。注意：注意：直流接触器的线圈加直流电压，交流接触器线圈加直流接触器的线圈加直流电压，交流接触器线圈加交流电压。如果把直流电压的线圈加交流电压，因阻抗太交流电压。如果

15、把直流电压的线圈加交流电压，因阻抗太大，电流较小，则接触器不吸合；如果把交流电压的线圈大，电流较小，则接触器不吸合；如果把交流电压的线圈加上直流电压，则因电阻太小，电流太大，会烧坏线圈。加上直流电压，则因电阻太小，电流太大，会烧坏线圈。继电器是在某种输入量的作用下，得到某种输出量，实现电继电器是在某种输入量的作用下，得到某种输出量，实现电路的接通或断开，以完成控制或保护的功能。其输入量可以路的接通或断开，以完成控制或保护的功能。其输入量可以是电流、电压、功率等电量，也可以是温度、时间、速度、是电流、电压、功率等电量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电量，而输出则都为触点的动作。压力等非电量，

16、而输出则都为触点的动作。一、分类一、分类按继电器在电路中所起作用不同，可分两大类：按继电器在电路中所起作用不同，可分两大类：1、在电路中主要起控制、放大作用的、在电路中主要起控制、放大作用的控制继电器控制继电器主要有：中间继电器、时间继电器、速度继电器等主要有：中间继电器、时间继电器、速度继电器等2、在电路中主要起保护作用的、在电路中主要起保护作用的保护继电器保护继电器。过电流继电器、欠电流继电器、过电压继电器、欠电压继电过电流继电器、欠电流继电器、过电压继电器、欠电压继电器、热继电器等。器、热继电器等。1.底座 2.反力弹簧 3、4.调节螺钉 5.非磁性垫片6.衔铁 7.铁芯 8.极靴 9.

17、电磁线圈 10.触点系统电电磁磁式式继继电电器器结结构构图图1.底座 2.反力弹簧 3、4.调节螺钉 5.非磁性垫片6.衔铁 7.铁芯 8.极靴 9.电磁线圈 10.触点系统电电磁磁式式继继电电器器结结构构图图1、电磁式继电器结构、电磁式继电器结构电流继电器的检测对象是线圈中电流变化信电流继电器的检测对象是线圈中电流变化信号。根据动作电流值的不同，电流继电器有号。根据动作电流值的不同，电流继电器有过电流继电器和欠电流继电器之分。实际工过电流继电器和欠电流继电器之分。实际工作中，将过电流继电器的线圈串接在电动机作中，将过电流继电器的线圈串接在电动机的主电路中，过电流继电器的一对动断触点的主电路中

18、，过电流继电器的一对动断触点串接在控制电路中。串接在控制电路中。2、过电流继电器、欠电流继电器、过电流继电器、欠电流继电器特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。(1)过电流继电器过电流继电器 当线圈电流高于整定值时动作的继电器称过电流继当线圈电流高于整定值时动作的继电器称过电流继电器。过电流继电器的任务是：当电路发生过电流电器。过电流继电器的任务是：当电路发生过电流及短路时，立即将电路切断，起过电流保护作用。及短路时，立即将电路切断，起过电流保护作用。过电流继电器正常：电磁力不足以克服反正常：电磁力不足以克服反力弹簧的力，衔铁处于释放力

19、弹簧的力，衔铁处于释放状态；状态；低于整定值：衔铁动作。低于整定值：衔铁动作。(2)欠电流继电器欠电流继电器 当线圈电流低于整定值时动作的继电器称欠电流继当线圈电流低于整定值时动作的继电器称欠电流继电器。欠电流继电器的任务是：当电路发生欠电流电器。欠电流继电器的任务是：当电路发生欠电流或零电流时，立即将电路切断，起欠电流保护作用。或零电流时，立即将电路切断，起欠电流保护作用。欠流电流继电器正常：衔铁吸合；正常：衔铁吸合；超过整定值：衔铁释放。超过整定值：衔铁释放。欠电流继电器kai i kakaka(3)(3)图形文字符号图形文字符号过电流、欠电流继电器图形符号过电流、欠电流继电器图形符号（4

20、）型号说明）型号说明jl设计序号设计序号动断触点数动断触点数线圈额定电流线圈额定电流派生代号：派生代号：电流继电器电流继电器动合触点数动合触点数j：交流：交流 z：直流：直流s：手动复位：手动复位 f：高返回系数：高返回系数/返回举例举例jl1440js/11 电流继电器，设计序号电流继电器，设计序号14，线圈额定电流，线圈额定电流40a，交流，手动复位，一常开，一常闭。，交流，手动复位，一常开，一常闭。电压继电器检测对象为线圈电压继电器检测对象为线圈两端的电压变化信号。根据两端的电压变化信号。根据动作电压值的不同，电压继动作电压值的不同，电压继电器有过电压和欠电压继电电器有过电压和欠电压继电

21、器之分。实际工作中，电压器之分。实际工作中，电压继电器的线圈并联在电源的继电器的线圈并联在电源的两相电压间。两相电压间。3、过电压、欠电压继电器、过电压、欠电压继电器特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细过电压、欠电压继电器图形符号过电压、欠电压继电器图形符号图形符号图形符号欠电压继电器欠电压继电器kvkvu u u u kvkvkvkvkvkv 中间继电器实质上是一种中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理电压继电器，结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数与接触器相同。但它的触点数量较多，在电路中主要是扩展量较多，在电路中主要是扩展触点的数量。

22、另外其触头的额触点的数量。另外其触头的额定电流较大。定电流较大。 4 4、中间继电器、中间继电器图图1.14 中间继电器图形符号中间继电器图形符号a)线圈线圈 b)动合触点动合触点 c)动断触点动断触点图形符号图形符号kaka空气阻尼时间继电器空气阻尼时间继电器作用：按整定时间长短通断电路作用：按整定时间长短通断电路分类：分类：按构成原理分：电磁式按构成原理分：电磁式 电动式电动式 空气阻尼式空气阻尼式 晶体管式晶体管式 数字式数字式按延时方式分：通电延时型按延时方式分：通电延时型 断电延时型断电延时型 时间继电器时间继电器时间继电器是一种定时元件，在电路中用来实现延时控制，时间继电器是一种定

23、时元件，在电路中用来实现延时控制，即时间继电器接受到输入信号以后需经一段时间延时后才能即时间继电器接受到输入信号以后需经一段时间延时后才能输出信号来控制电路。输出信号来控制电路。(1) (1) 电磁式时间继电器电磁式时间继电器电磁式时间继电器一般只用于直流电路，且只能直流断电磁式时间继电器一般只用于直流电路，且只能直流断电延时动作。它是利用阻尼的方法来延缓磁通变化的速度，电延时动作。它是利用阻尼的方法来延缓磁通变化的速度， 以达到延时的目的的，以达到延时的目的的， 其结构如图其结构如图1-241-24所示。它是在直流电所示。它是在直流电磁式继电器的铁心上附加一个短路线圈（也称阻尼筒）而制磁式继

24、电器的铁心上附加一个短路线圈（也称阻尼筒）而制成的。当线圈从电源上断开后，主磁通就逐渐减小，由于磁成的。当线圈从电源上断开后，主磁通就逐渐减小，由于磁通变化，因此在短路线圈中感应出电流。由楞次定律可知，通变化，因此在短路线圈中感应出电流。由楞次定律可知， 感应电流所产生的磁通是阻止主磁通变化的，因而磁通的衰感应电流所产生的磁通是阻止主磁通变化的，因而磁通的衰减速度放慢，减速度放慢， 延长了衔铁的释放时间。延长了衔铁的释放时间。 图1-24 电磁式时间继电器的结构原理 电磁式时间继电器的断电延时时间可达电磁式时间继电器的断电延时时间可达0.20.210 s10 s，其延，其延长时间的调整方法有：一是利用非磁性垫片改变衔铁与铁心间长时间的调整方法有：一是利用非磁性垫片改变衔铁与铁心间的气隙来粗调；二是调节反作用弹簧的松紧，弹簧越紧则延时的气隙来粗调；二是调节反作用弹簧的松紧，弹簧越紧则延时越短，反之越长，调节弹簧可使延长时间得到平滑的调节，越短，反之越长，调节弹簧可使延长时间得到平滑的调节， 故用于细调。故用于细调。 电磁式时间继电器的延时整定精度不是很高，电磁式时间继电器的延时整定精度不是很高， 但继电器但继电器本身适应能力较强。本身适