常用的低压电器

1、第第1 1章章电气控制系统中电气控制系统中常用低压电器常用低压电器 电器分为电器分为: : 高压电器高压电器和低压电器和低压电器。低压电器一般是指在交流低压电器一般是指在交流50Hz50Hz、额定电压、额定电压1200V1200V、直流额定电压、直流额定电压1500V1500V及以下的电路中起通断、及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。保护、控制或调节作用的电器产品。 在大多数用电行业及人们的日常生活中一般在大多数用电行业及人们的日常生活中一般都使用都使用低压设备低压设备，采用采用低压供电低压供电。因此低压电器因此低压电器的应用十分广泛，直接影响低压供电系统和控制的应用十分广泛

2、，直接影响低压供电系统和控制系统的质量。本章主要介绍用于电力拖动及控制系统的质量。本章主要介绍用于电力拖动及控制系统领域中的系统领域中的常用低压电器常用低压电器。 1.1 1.1 概概 述述 1.2 1.2 电磁式电器结构及工作原理电磁式电器结构及工作原理 1.3 1.3 电磁式接触器电磁式接触器 1.4 1.4 电磁式继电器电磁式继电器 1.5 1.5 热继电器热继电器本章内容本章内容l 1.6 1.6 信号继电器信号继电器 l 1.7 1.7 主令电器主令电器 l 1.8 1.8 熔断器熔断器 l 1.9 1.9 低压开关和低压断路器低压开关和低压断路器 l 1.10 1.10 常用电子电

3、器常用电子电器本章内容本章内容1.1 1.1 概概 述述1.1.1 1.1.1 电器的分类电器的分类按工作电压的等级可分为按工作电压的等级可分为: :高压电器高压电器和和低压电器低压电器；按动作原理可分为按动作原理可分为: :手动电器手动电器和和自动电器自动电器；按工作原理可分为按工作原理可分为: :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；l按用途可分为以下几类。按用途可分为以下几类。l 1) 配电电器配电电器l 主要用于供、配电系统中，进行电能输送和分主要用于供、配电系统中，进行电能输送和分l配。如配。如刀开关、自动开关、隔离开关、转换开关刀开关、自动开关、隔离开关、转换开关

4、l以及熔断器等。以及熔断器等。对这类电器的主要技术要求是对这类电器的主要技术要求是分分l断能力强，限流效果好，动稳定及热稳定性能断能力强，限流效果好，动稳定及热稳定性能好。好。l 2) 控制电器控制电器 l 主要用于各种控制电路和控制系统。这类电器主要用于各种控制电路和控制系统。这类电器有有接触器、继电器、转换开关、电磁阀等接触器、继电器、转换开关、电磁阀等。对这对这类电器的主要技术要求是有一定的类电器的主要技术要求是有一定的通断能力，操通断能力，操作频率要高，电器和机械寿命要长。作频率要高，电器和机械寿命要长。 3) 3) 主令电器主令电器 主要用于主要用于发送控制指令发送控制指令。如。如按

5、钮、按钮、主令开关、行程开关和万能转换开关主令开关、行程开关和万能转换开关等等。对这类电器的主要技术要求是操作频。对这类电器的主要技术要求是操作频率要高，抗冲击，电器和机械寿命要长率要高，抗冲击，电器和机械寿命要长。 1.1 1.1 概概 述述l4) 保护电器保护电器l 主要用于对电路和电气设备进行安全保护。主要用于对电路和电气设备进行安全保护。如如熔断器、热继电器、安全继电器、电压继电熔断器、热继电器、安全继电器、电压继电器、电流继电器和避雷器等器、电流继电器和避雷器等。对这类电器的主。对这类电器的主要技术要求是有一定的通断能力，反应要灵敏，要技术要求是有一定的通断能力，反应要灵敏，可靠性要

6、高。可靠性要高。l l5) 执行电器执行电器 l 主要用于执行某种动作和传动功能。主要用于执行某种动作和传动功能。l如如电磁铁、电磁离合器电磁铁、电磁离合器等。等。1.1.2 1.1.2 电器的作用电器的作用 (1) (1) 控制作用。控制作用。如电梯的上下移动、快如电梯的上下移动、快慢速自动切换与自动停层等。慢速自动切换与自动停层等。 1.1 1.1 概概 述述l(2) 保护作用。保护作用。能根据设备的特点，对设备、能根据设备的特点，对设备、l环境以及人身安全实行自动保护，如环境以及人身安全实行自动保护，如电动机的电动机的l过热保护、电网的短路保护、漏电保护等。过热保护、电网的短路保护、漏电

7、保护等。l l(3) 测量作用。测量作用。利用仪表及与之相适应的电利用仪表及与之相适应的电l器，对设备、电网或其他非电参数进行测量，器，对设备、电网或其他非电参数进行测量，l如电流、电压、功率、转速、温度、压力等。如电流、电压、功率、转速、温度、压力等。 (4) (4) 调节作用。调节作用。如如电动机速度的调节电动机速度的调节、柴油机油门的调整、房间温度和湿度的调节柴油机油门的调整、房间温度和湿度的调节、光照度的自动调节等。、光照度的自动调节等。 (5) (5) 指示作用。指示作用。显示检测出的设备运行显示检测出的设备运行状况与电气电路工作情况。状况与电气电路工作情况。 l(6) 转换作用。转

8、换作用。如被控装置操作的如被控装置操作的手动与自动手动与自动的转换、的转换、供电系统的供电系统的市电与自备电源的切换等。市电与自备电源的切换等。l 当然，电器的作用远不止这些，随着科学技当然，电器的作用远不止这些，随着科学技术的发展，新功能、新设备会不断出现。常用术的发展，新功能、新设备会不断出现。常用低压电器的主要种类及用途见表低压电器的主要种类及用途见表l-1。表表1-1 1-1 常用低压电器的主要种类及用途表常用低压电器的主要种类及用途表序序 号号类类 别别 主要品种主要品种主要用途主要用途1 1断路器断路器框架式断路器框架式断路器主要用于电路的主要用于电路的过负载、短路、过负载、短路、

9、欠电压、漏电保护，也可用于欠电压、漏电保护，也可用于不需要频繁接通和断开的电路不需要频繁接通和断开的电路塑料外壳式断塑料外壳式断路器路器快速直流断路快速直流断路器器限流式断路器限流式断路器漏电保护式断漏电保护式断路器路器2 2接触器接触器交流接触器交流接触器主要用于主要用于远距离频繁控制负载，远距离频繁控制负载，切断带负荷电路切断带负荷电路直流接触器直流接触器1.1 1.1 概概 述述序序 号号类类 别别主要品种主要品种主要用途主要用途3 3继电器继电器电磁式继电电磁式继电器器主要用于控制电路主要用于控制电路中，中，将被控量转换将被控量转换成控制电路所需电成控制电路所需电量或开关信号量或开关信

10、号时间继电器时间继电器温度继电器温度继电器热继电器热继电器速度继电器速度继电器序序 号号类类 别别主要品种主要品种主要用途主要用途4 4熔断器熔断器瓷插式熔断器瓷插式熔断器主要用于电路短主要用于电路短路保护，也用于路保护，也用于电路的过载保护电路的过载保护螺旋式熔断器螺旋式熔断器有填料封闭管有填料封闭管式熔断器式熔断器无填料封闭管无填料封闭管式熔断器式熔断器快速熔断器快速熔断器自复式熔断器自复式熔断器序序 号号类类 别别主要品种主要品种主要用途主要用途5 5主令电器主令电器控制按钮控制按钮主要用于发布控制主要用于发布控制命令，改变控制系命令，改变控制系统的工作状态统的工作状态位置开关位置开关万

11、能转换开关万能转换开关主令控制器主令控制器序序 号号类类 别别主要品种主要品种主要用途主要用途6 6熔断器熔断器瓷插式熔断器瓷插式熔断器主要用于电路短路主要用于电路短路保护，也用于电路保护，也用于电路的过载保护的过载保护螺旋式熔断器螺旋式熔断器有填料封闭管有填料封闭管式熔断器式熔断器无填料封闭管无填料封闭管式熔断器式熔断器快速熔断器快速熔断器自复式熔断器自复式熔断器序序 号号类类 别别主要品种主要品种主要用途主要用途6 6刀开关刀开关胶盖闸刀开关胶盖闸刀开关主要主要用于不频繁地接用于不频繁地接通和分断电路通和分断电路封闭式负荷开封闭式负荷开关关熔断器式刀开熔断器式刀开关关序序 号号类类 别别主

12、要品种主要品种主要用途主要用途7 7转换转换开关开关组合开关组合开关主要用于电源切换，主要用于电源切换，也可用于负荷通断或也可用于负荷通断或电路切换电路切换换向开关换向开关8 8控制控制器器凸轮控制凸轮控制器器主要用于控制回路的主要用于控制回路的切换切换平面控制平面控制器器序序 号号类类 别别主要品种主要品种主要用途主要用途9 9起动起动器器电磁起动器电磁起动器主要用于电动机的启动主要用于电动机的启动星星/ /三角起三角起动器动器自耦减压起自耦减压起动器动器1010电磁电磁铁铁制动电磁铁制动电磁铁主要用于起重、牵引、主要用于起重、牵引、制动等场合制动等场合起重电磁铁起重电磁铁牵引电磁铁牵引电磁

13、铁 电磁式电器是低压电器中最典型也是应用最电磁式电器是低压电器中最典型也是应用最广泛的一种电器。控制系统中的接触器和中间继广泛的一种电器。控制系统中的接触器和中间继电器就是两种最常用的电磁式电器。虽然电磁式电器就是两种最常用的电磁式电器。虽然电磁式电器的类型很多，但它的工作原理和构造基本相电器的类型很多，但它的工作原理和构造基本相同。其结构大都是由两个主要部分组成，即同。其结构大都是由两个主要部分组成，即感应感应部分部分( (电磁机构电磁机构) )和和执行部分执行部分( (触头系统触头系统) )。1.2 1.2 电磁式低压电器基础知识电磁式低压电器基础知识1.2.1 1.2.1 电磁机构原理电

14、磁机构原理1 1电磁机构电磁机构 电磁机构由电磁机构由线圈、铁心和衔铁线圈、铁心和衔铁组成，主要作组成，主要作用是通过用是通过电磁感应原理电磁感应原理将将电能转换成机械能电能转换成机械能，带带动触头动作，完成接通或分断电路的功能。动触头动作，完成接通或分断电路的功能。 根据衔铁相对铁心的运动方式，电磁机构可根据衔铁相对铁心的运动方式，电磁机构可分为直动式和拍合式两种，分为直动式和拍合式两种，1.2 1.2 电磁式低压电器基础知识电磁式低压电器基础知识图图1.1 1.1 直动式电磁机构直动式电磁机构 图图1.2 1.2 拍合式电磁机构拍合式电磁机构1 1衔铁；衔铁；2 2铁心；铁心；3 3吸引线

15、圈吸引线圈 1 1衔铁；衔铁；2 2铁心；铁心；3 3吸引线圈吸引线圈 直动式电磁机构多直动式电磁机构多用于交流接触器、中间继用于交流接触器、中间继电器电器。衔铁沿棱角转动的拍合式电磁机构广泛应衔铁沿棱角转动的拍合式电磁机构广泛应用于用于直流电器直流电器中。中。1.2 1.2 电磁式低压电器基础知识电磁式低压电器基础知识 电磁式电器分为电磁式电器分为直流和交流直流和交流两类，都是利用两类，都是利用电磁铁的原理而制成。电磁铁的原理而制成。 通常，直流电磁铁的铁心是用整块钢材或通常，直流电磁铁的铁心是用整块钢材或工程纯铁制成，而交流电磁铁的铁心则是用硅工程纯铁制成，而交流电磁铁的铁心则是用硅钢片叠

16、铆而成。钢片叠铆而成。2 2吸引线圈吸引线圈 吸引线圈的作用是将吸引线圈的作用是将电能转换为磁能电能转换为磁能。按通按通入电流种类不同可分为入电流种类不同可分为直流型线圈直流型线圈和和交流型线圈交流型线圈。 直流型线圈一般做成无骨架、高而薄的瘦高直流型线圈一般做成无骨架、高而薄的瘦高型，使线圈与铁心直接接触，易于散热；型，使线圈与铁心直接接触，易于散热； 交流型线圈由于铁心存在磁滞和涡流损耗，交流型线圈由于铁心存在磁滞和涡流损耗，铁心会发热。为了改善线圈和铁心的散热情况，铁心会发热。为了改善线圈和铁心的散热情况，线圈设有骨架，使铁心与线圈隔离，并将线圈制线圈设有骨架，使铁心与线圈隔离，并将线圈

17、制成短而厚的矮胖型。成短而厚的矮胖型。 另外，根据线圈在电路中的连接形另外，根据线圈在电路中的连接形式，可分为式，可分为串联线圈串联线圈和和并联线圈并联线圈。 串联线圈主要用于电流检测类电磁串联线圈主要用于电流检测类电磁式电器中，大多数电磁式电器线圈都按式电器中，大多数电磁式电器线圈都按照并联接入方式设计。照并联接入方式设计。为减少对电路电为减少对电路电压分配的影响，串联线圈采用粗导线制压分配的影响，串联线圈采用粗导线制造，匝数少，线圈的阻抗较小。造，匝数少，线圈的阻抗较小。 并联线圈为减少电路的分流作用，并联线圈为减少电路的分流作用，需要较大的阻抗，一般线圈的导线细，需要较大的阻抗，一般线圈

18、的导线细，匝数多。匝数多。1.2.2 1.2.2 电磁吸力及其特性电磁吸力及其特性 电磁吸力由电磁机构产生。电磁吸力由电磁机构产生。当电磁线当电磁线圈断电时使触点恢复常态的力称为反力圈断电时使触点恢复常态的力称为反力。 电磁电器中反力由复位弹簧和触头产电磁电器中反力由复位弹簧和触头产生，衔铁吸合时要求生，衔铁吸合时要求电磁吸力大于反力；电磁吸力大于反力；衔铁复位时要求衔铁复位时要求反力大于电磁吸力反力大于电磁吸力( (此时是此时是剩磁产生的电磁吸力剩磁产生的电磁吸力) )。 l电磁式电器是根据电磁铁的基本原理设计的，电磁式电器是根据电磁铁的基本原理设计的，电磁吸力是决定其能否可靠工作的一个重要

19、参电磁吸力是决定其能否可靠工作的一个重要参数。电磁吸力数。电磁吸力FB2S(B为气隙磁感应强度为气隙磁感应强度)，可由式可由式(1-1)表示。表示。ll (1-1)l式中：式中：I线圈中通过的电流线圈中通过的电流(A)；l N线圈的匝数线圈的匝数(匝匝)；l S气隙截面积气隙截面积(m2)；l 气隙宽度气隙宽度(m)；l F电磁吸力电磁吸力(N)；l 0 真空磁导率，真空磁导率， 0 0.410-6H/m。222SFI N1 1直流电磁机构的电磁吸力特性直流电磁机构的电磁吸力特性 从式从式(1-1)(1-1)可以看出，对于固定线圈通以恒定可以看出，对于固定线圈通以恒定直流电流时，其电磁力直流电

20、流时，其电磁力F F仅与仅与 成反比。吸力特成反比。吸力特性曲线如图性曲线如图1.41.4所示。由此看出，衔铁闭合前后所示。由此看出，衔铁闭合前后吸力很大，气隙越小，吸力越大。但衔铁吸合前吸力很大，气隙越小，吸力越大。但衔铁吸合前后吸引线圈励磁电流不变，故后吸引线圈励磁电流不变，故直流电磁机构适用直流电磁机构适用于运动频繁的场合，且衔铁吸合后电磁吸力大，于运动频繁的场合，且衔铁吸合后电磁吸力大，工作可靠。工作可靠。图图1.3 1.3 电磁机构电磁机构 图图1.4 1.4 电磁吸力特性电磁吸力特性11直流电磁机构直流电磁机构 22交流电磁机构交流电磁机构 33反力特性反力特性2 2交流电磁机构的

21、电磁吸力特性交流电磁机构的电磁吸力特性 与直流电磁机构相比，交流电磁机构的吸力特性有较大与直流电磁机构相比，交流电磁机构的吸力特性有较大的不同。交流电磁机构多与电路并联使用，当外加电压的不同。交流电磁机构多与电路并联使用，当外加电压U U及及频率频率f f为常数时，忽略线圈电阻压降。为常数时，忽略线圈电阻压降。 U UE E4.44 4.44 (1-2)式中：式中：U U 线圈电压线圈电压(V)(V)； E E 线圈感应电动势线圈感应电动势(V)(V)； f f 线圈电压的频率线圈电压的频率(Hz)(Hz)； N N 线圈匝数；线圈匝数； 气隙磁通气隙磁通(Wb(Wb) )。fN 当外加电压当

22、外加电压U U、频率、频率f f和线圈匝数和线圈匝数N N为常数时，则气隙磁通为常数时，则气隙磁通 也为常数，由式也为常数，由式(1-1)(1-1)可知电磁吸力可知电磁吸力F FB B2 2S S也为常数也为常数，即，即交流电磁机构的吸力特性为一条与气隙长度无关的直线交流电磁机构的吸力特性为一条与气隙长度无关的直线。实际上，实际上，F F随随的减小而略有增加的减小而略有增加。1.2 1.2 电磁式低压电器基础知识电磁式低压电器基础知识 对于并联电磁机构，由磁路欧姆定律对于并联电磁机构，由磁路欧姆定律NI Rm可知可知(Rm 为气隙磁阻，随为气隙磁阻，随的变的变化成正比变化化成正比变化)，在线圈

23、通电而衔铁尚未吸合，在线圈通电而衔铁尚未吸合瞬间，瞬间，吸合电流随吸合电流随的变化成正比变化，为的变化成正比变化，为衔铁吸合后的额定电流的很多倍，衔铁吸合后的额定电流的很多倍，U形电磁形电磁机构可达机构可达56倍，倍，E形电磁机构可达形电磁机构可达1015倍。倍。若衔铁卡住不能吸合，或衔铁频繁动作若衔铁卡住不能吸合，或衔铁频繁动作，交流励磁线圈很可能因电流过大而烧毁。交流励磁线圈很可能因电流过大而烧毁。所以，所以，在可靠性要求较高或要求频繁动作的在可靠性要求较高或要求频繁动作的控制系统中，一般采用直流电磁机构而不采控制系统中，一般采用直流电磁机构而不采用交流电磁机构。用交流电磁机构。 衔铁振动

24、与噪声的产生：衔铁振动与噪声的产生：对于交流对于交流电磁机构，由于电流是交变的，吸力也电磁机构，由于电流是交变的，吸力也是脉动的，电流为是脉动的，电流为0 0时，吸力也为时，吸力也为0 0。所。所以以50Hz50Hz的电源加在线圈上时，吸力为的电源加在线圈上时，吸力为100Hz100Hz的脉动吸力。当脉动的吸力的脉动吸力。当脉动的吸力F F小于小于弹力弹力F Fr r时，衔铁将在弹簧的作用下移动时，衔铁将在弹簧的作用下移动，而当吸力，而当吸力F F大于弹力大于弹力F Fr r时，衔铁将克时，衔铁将克服弹簧力而吸合。如此周而复始，使衔服弹簧力而吸合。如此周而复始，使衔铁产生振动，发出噪声，不能正

25、常工作铁产生振动，发出噪声，不能正常工作。解决方法：解决方法： 解决该问题的具体办法是在铁心端部开一个解决该问题的具体办法是在铁心端部开一个槽，槽内嵌入称为槽，槽内嵌入称为短路环短路环(或称分磁环或称分磁环)的铜环。的铜环。 当励磁线圈通入交流电后，在短路环中就当励磁线圈通入交流电后，在短路环中就有感应电流产生，该感应电流又会产生一个磁有感应电流产生，该感应电流又会产生一个磁通。短路环把铁心中的磁通分为两部分，即不通。短路环把铁心中的磁通分为两部分，即不穿过短路环的穿过短路环的 和穿过短路环的中和穿过短路环的中 。 由于短路环的作用，使由于短路环的作用，使 与与 产生相移产生相移，即不同时为零

26、，使合成吸力始终大于反作用，即不同时为零，使合成吸力始终大于反作用力，从而消除了振动和噪声。力，从而消除了振动和噪声。图图1.5 1.5 交流电磁机构实际吸交流电磁机构实际吸力曲线力曲线图图1.6 1.6 交流电磁铁的短路环交流电磁铁的短路环11衔铁衔铁 22铁心铁心 33线圈线圈 44短路短路3 3反力特性反力特性 电磁系统的反作用力与气隙的关系曲线称为反力特性。电磁系统的反作用力与气隙的关系曲线称为反力特性。反作用力包括弹簧力、衔铁自身重力、摩擦阻力等。反作用力包括弹簧力、衔铁自身重力、摩擦阻力等。 在整个吸合过程中，吸力都必须大于反作用力，但不在整个吸合过程中，吸力都必须大于反作用力，但

27、不能过大或过小。能过大或过小。吸力过大，动、静触头接触时以及衔铁与吸力过大，动、静触头接触时以及衔铁与铁心接触时的冲击力也大，会使触头和衔铁发生弹跳，导铁心接触时的冲击力也大，会使触头和衔铁发生弹跳，导致触头熔焊或烧毁，影响电器的机械寿命；致触头熔焊或烧毁，影响电器的机械寿命；吸力过小，会吸力过小，会使衔铁运动速度降低，难以满足高操作频率的要求。因此使衔铁运动速度降低，难以满足高操作频率的要求。因此，吸力特性与反力特性必须配合得当。在实际应用中，可，吸力特性与反力特性必须配合得当。在实际应用中，可调整反力弹簧或触头初压力以改变反力特性，使之与吸力调整反力弹簧或触头初压力以改变反力特性，使之与吸

28、力特性有良好配合。特性有良好配合。1 1电器的触头电器的触头 触头是电磁式电器的执行部分，触头是电磁式电器的执行部分，起接通起接通或断开电路的作用。或断开电路的作用。可分为可分为主触头和辅助触主触头和辅助触头。头。 主触头用于接通或断开主电路，允许通主触头用于接通或断开主电路，允许通过较大的电流；过较大的电流； 辅助触头用于接通或断开控制电路，只辅助触头用于接通或断开控制电路，只能通过较小的电流。能通过较小的电流。 1.2.3 1.2.3 电弧的产生及灭弧方法电弧的产生及灭弧方法 电磁式电器触头电磁式电器触头在线圈未通电状态时在线圈未通电状态时有常开有常开(或或动合动合)和常闭和常闭(或动断或

29、动断)两种状态，两种状态，分别称为分别称为常开常开(或动或动合合)触头和常闭触头和常闭(或动断或动断)触头。触头。 当电磁线圈有电流通过，电磁机构动作时，触当电磁线圈有电流通过，电磁机构动作时，触头改变原来的状态，头改变原来的状态，常开常开(动合动合)触头将闭合，使与其触头将闭合，使与其相连的电路接通；相连的电路接通；常闭常闭(动断动断)触头将断开，使与其相触头将断开，使与其相连的电路断开。能与机械联动的触头称连的电路断开。能与机械联动的触头称动触头动触头，固定，固定不动的触头称不动的触头称静触头静触头。 (1) (1) 桥式触头。桥式触头。 电磁式电器通常同时具有常开和常闭两种触头，桥式电磁

30、式电器通常同时具有常开和常闭两种触头，桥式常闭触头与常开触头结构及动作对称，一般在常闭触头与常开触头结构及动作对称，一般在常开触头闭常开触头闭合时，常闭触头断开。静触头的两个触点串接于同一条电合时，常闭触头断开。静触头的两个触点串接于同一条电路中，路中，当衔铁被吸向铁心时，与衔铁固连在一起的动触头当衔铁被吸向铁心时，与衔铁固连在一起的动触头也随着移动，当与静触头接触时，便使同静触头相连的电也随着移动，当与静触头接触时，便使同静触头相连的电路接通。电路的接通与断开由两个触头共同完成。路接通。电路的接通与断开由两个触头共同完成。 (2) 指形触头指形触头 触头接通或分断时产生滚动摩擦，以利触头接通

31、或分断时产生滚动摩擦，以利于去掉触头表面的氧化膜。于去掉触头表面的氧化膜。指形触头适用于接指形触头适用于接电次数多、电流大的场合。电次数多、电流大的场合。 (a)(a)桥式触头桥式触头 (b)(b)桥式触桥式触 (c)(c)指形触头指形触头( (线线 接触接触) )图图1.7 1.7 触头的结构形式触头的结构形式2 2电接触电接触 触头在闭合状态下，动、静触头完全接触触头在闭合状态下，动、静触头完全接触 ，并有电流通过时，称为，并有电流通过时，称为电接触电接触。 电接触时触头的接触电阻大小将影响其电接触时触头的接触电阻大小将影响其工作情况。工作情况。 接触电阻大时触头易发热，温度升高，接触电阻

32、大时触头易发热，温度升高，从而使触头易产生熔焊现象，既影响工作的从而使触头易产生熔焊现象，既影响工作的可靠性，又降低了触头的寿命。可靠性，又降低了触头的寿命。 触头接触电阻的大小主要与触头的接触触头接触电阻的大小主要与触头的接触形式、接触压力、触头材料及触头的表面状形式、接触压力、触头材料及触头的表面状况有关。况有关。 触头的接触形式有触头的接触形式有点接触、线接触和面接触点接触、线接触和面接触3 3种种。 点接触点接触适用于电流不大，触头压力小的场合；适用于电流不大，触头压力小的场合；线接触线接触适用于接电次数多，电流大的场合；适用于接电次数多，电流大的场合；面接触面接触适用于大适用于大电流

33、的场合。电流的场合。 (a) (a)点接触点接触 (b)(b)线接触线接触 (c)(c)面接触面接触图图1.8 1.8 触头的接触形式触头的接触形式减小触头接触电阻的方法减小触头接触电阻的方法 (1) (1) 增加接触压力增加接触压力可使触点的接触面积增可使触点的接触面积增加，从而减小接触电阻。一般在动触点上安加，从而减小接触电阻。一般在动触点上安装一个触点弹簧。装一个触点弹簧。 l(2) 选择电阻系数小的材料选择电阻系数小的材料减小接触电阻。减小接触电阻。如在触点上如在触点上镀银或嵌银镀银或嵌银，以减小接触电阻。，以减小接触电阻。l (3) 改善触点的表面状况改善触点的表面状况，尽量避免或，

34、尽量避免或减少触头表面氧化物形成，注意保持触头减少触头表面氧化物形成，注意保持触头表面清洁，避免聚集尘埃。表面清洁，避免聚集尘埃。l3电弧的产生电弧的产生l 在大气中断开电路时，如果被断开电在大气中断开电路时，如果被断开电路的电流超过某一数值，断开后加在触头路的电流超过某一数值，断开后加在触头间隙间隙(或称弧隙或称弧隙)两端电压超过某一数值时，两端电压超过某一数值时，触头间隙中就会产生触头间隙中就会产生电弧。电弧。l 电弧实际上是触头间气体在强电场作用下电弧实际上是触头间气体在强电场作用下产生的产生的放电现象放电现象，会产生高温并发出强光，将，会产生高温并发出强光，将触头烧损，并使电路的切断时

35、间延长，严重时触头烧损，并使电路的切断时间延长，严重时会引起火灾或其他事故，因此，在电器中应采会引起火灾或其他事故，因此，在电器中应采取适当措施熄灭电弧。取适当措施熄灭电弧。4 4常用的灭弧方法常用的灭弧方法 (1) (1) 电动力灭弧。电动力灭弧。桥式触头在分断时具桥式触头在分断时具有电动力吹弧功能。当触头打开时，在断有电动力吹弧功能。当触头打开时，在断口中产生电弧，同时也产生磁场。电弧电口中产生电弧，同时也产生磁场。电弧电流要受到一个指向外侧的力流要受到一个指向外侧的力F F的作用，使其的作用，使其向外运动并拉长，迅速离开触头而熄灭。向外运动并拉长，迅速离开触头而熄灭。这种灭弧方法多用于小

36、容量交流接触器等这种灭弧方法多用于小容量交流接触器等交流电器中。交流电器中。 (2) 磁吹灭弧。磁吹灭弧。 在触点电路中串入吹弧线圈，该线圈产生的磁场在触点电路中串入吹弧线圈，该线圈产生的磁场由导磁夹板引向触点周围，触点间的电弧所产生的磁由导磁夹板引向触点周围，触点间的电弧所产生的磁场，其方向为场，其方向为 和和 所示。这两个磁场在电弧下方方所示。这两个磁场在电弧下方方向相同向相同(叠加叠加)，在弧柱上方方向相反，在弧柱上方方向相反(相减相减)，所以弧，所以弧柱下方的磁场强于上方的磁场。在下方磁场作用下，柱下方的磁场强于上方的磁场。在下方磁场作用下，电弧受力的方向为电弧受力的方向为F所指的方向

37、，所指的方向，在在F的作用下，电的作用下，电弧被吹离触点，经引弧角引进灭弧罩，使电弧熄灭。弧被吹离触点，经引弧角引进灭弧罩，使电弧熄灭。图图1.9 1.9 电动力灭弧示意图电动力灭弧示意图 图图1.10 1.10 磁吹灭弧示意图磁吹灭弧示意图 11静触头静触头 22动触头动触头 11磁吹线圈磁吹线圈 22绝缘套绝缘套 33铁心铁心 44引弧角引弧角 55磁导夹板磁导夹板 66灭弧罩灭弧罩 77动触头动触头 88静触头静触头 (3) (3) 栅片灭弧栅片灭弧。灭弧栅是一组薄钢片，它们彼此间灭弧栅是一组薄钢片，它们彼此间相互绝缘。当电弧进入栅片时被分割成一段段串联的相互绝缘。当电弧进入栅片时被分割

38、成一段段串联的短弧，而栅片就是这些短弧的电极，这样就使每段短短弧，而栅片就是这些短弧的电极，这样就使每段短弧上的电压达不到燃弧电压，电弧迅速熄灭。此外，弧上的电压达不到燃弧电压，电弧迅速熄灭。此外，栅片还能吸收电弧热量，使电弧迅速冷却。基于上述栅片还能吸收电弧热量，使电弧迅速冷却。基于上述原因，电弧进入栅片后就会很快熄灭。原因，电弧进入栅片后就会很快熄灭。图图1.11 栅片灭弧示意图栅片灭弧示意图1灭弧栅片灭弧栅片 2触头触头 3电弧电弧 (4) (4) 窄缝灭弧。窄缝灭弧。利用灭弧罩的窄缝来实现的。灭利用灭弧罩的窄缝来实现的。灭弧罩内有一个或数个纵缝，缝的下部宽，上部窄，当弧罩内有一个或数个

39、纵缝，缝的下部宽，上部窄，当触头断开时，电弧在电动力的作用下进入缝内，窄缝触头断开时，电弧在电动力的作用下进入缝内，窄缝可将电弧柱分成若干直径较小的电弧，同时可将电弧可将电弧柱分成若干直径较小的电弧，同时可将电弧直径压缩，使电弧同缝紧密接触，加强冷却和去游离直径压缩，使电弧同缝紧密接触，加强冷却和去游离作用，使电弧熄灭加快。灭弧罩通常用耐弧陶土、石作用，使电弧熄灭加快。灭弧罩通常用耐弧陶土、石棉水泥或耐弧塑料制成棉水泥或耐弧塑料制成。图图1.12 1.12 窄缝灭弧罩的断面窄缝灭弧罩的断面 1.3 1.3 电磁式接触器电磁式接触器 接触器是一种用来接触器是一种用来自动接通或断开大电自动接通或断

40、开大电流电路流电路的电器。它可以频繁地接通或分断交的电器。它可以频繁地接通或分断交直流负载电路，并可实现中远距离控制。其直流负载电路，并可实现中远距离控制。其主要控制对象是主要控制对象是电动机电动机，也可用于电热设备，也可用于电热设备、电焊机、电容器组等其他设备。、电焊机、电容器组等其他设备。它还具有它还具有低电压释放保护功能。低电压释放保护功能。接触器具有控制容量接触器具有控制容量大、过载能力强、寿命长、设备简单经济等大、过载能力强、寿命长、设备简单经济等特点，是电力拖动自动控制电路中使用最广特点，是电力拖动自动控制电路中使用最广泛的电器元件之一。泛的电器元件之一。 接触器按操作方式分为：接

41、触器按操作方式分为：电磁接触电磁接触器器、气动接触器气动接触器和和电磁气动接触器电磁气动接触器； 按灭弧介质分为：按灭弧介质分为：空气电磁接触器空气电磁接触器、油浸式接触器油浸式接触器和和真空接触器真空接触器等。等。 最常用的分类是按照接触器主触头最常用的分类是按照接触器主触头控制的控制的电路种类电路种类来划分，即将接触器分为来划分，即将接触器分为交流接触器交流接触器和和直流接触器直流接触器两大类。两大类。1 1交流接触器的结构交流接触器的结构 (1) (1) 电磁机构。电磁机构。电磁机构由线圈、动铁心电磁机构由线圈、动铁心( (衔铁衔铁) )和静铁心组成，其作用是将电磁能转换成机械能，产和静

42、铁心组成，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力，带动触头动作。生电磁吸力，带动触头动作。 (2) (2) 触头系统。触头系统。包括主触头和辅助触头包括主触头和辅助触头。 主触头主触头用于接通或断开主电路，通常为用于接通或断开主电路，通常为 3 3 对常对常开触头。开触头。 辅助触头辅助触头用于控制电路，起控制其他元件接通或用于控制电路，起控制其他元件接通或分断及电气联锁作用，故又称联锁触头，一般有多对分断及电气联锁作用，故又称联锁触头，一般有多对常开、常闭触头。常开、常闭触头。 1.3.1 1.3.1 接触器的结构及原理接触器的结构及原理l(3) 灭弧装置。灭弧装置。 (4) 其他辅助部

43、件。其他辅助部件。包括反作用弹簧、缓冲弹包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧、传动机构、支架及外壳等。簧、触头压力弹簧、传动机构、支架及外壳等。 图图1.13 1.13 交流接触器结构交流接触器结构11动触头动触头 22静触头静触头 33衔铁衔铁 44弹簧弹簧 55线圈线圈 66铁心铁心 77垫毡垫毡 88触头弹簧触头弹簧 99灭弧罩灭弧罩 1010触头压力弹簧触头压力弹簧1.3 1.3 电磁式接触器电磁式接触器2 2电磁式接触器的工作原理电磁式接触器的工作原理 当线圈得电后，在铁心中产生磁通及电磁吸力，衔当线圈得电后，在铁心中产生磁通及电磁吸力，衔铁在电磁吸力的作用下吸向铁心，同时带动动触

44、头移动铁在电磁吸力的作用下吸向铁心，同时带动动触头移动，使常闭触头打开，常开触头闭合。当线圈失电或线圈，使常闭触头打开，常开触头闭合。当线圈失电或线圈两端电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧反力，使得衔两端电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧反力，使得衔铁释放，触头机构复位，断开电路或解除互锁。铁释放，触头机构复位，断开电路或解除互锁。 接触器的图形符号如图接触器的图形符号如图1.141.14所示，文字符号为所示，文字符号为KMKM。 (a)(a)线圈线圈 (b)(b)常开触头常开触头 (c)(c)常闭触头常闭触头图图1.14 1.14 接触器的图形符号接触器的图形符号3 3直流接触器直流接触器 直流

45、接触器的结构和工作原理基本直流接触器的结构和工作原理基本上与交流接触器相同，结构上也是由电上与交流接触器相同，结构上也是由电磁机构、触头系统和灭弧装置等部分组磁机构、触头系统和灭弧装置等部分组成，但在成，但在电磁机构电磁机构方面有所不同。方面有所不同。 由于直流电弧比交流电弧难以熄灭由于直流电弧比交流电弧难以熄灭，直流接触器常采用磁吹式灭弧装置灭直流接触器常采用磁吹式灭弧装置灭弧。弧。1.3.2 1.3.2 接触器的主要技术参数接触器的主要技术参数 (1) (1) 接触器的极数和电流种数。接触器的极数和电流种数。 按接触器主触头的个数确定其极数，有按接触器主触头的个数确定其极数，有两极、三极和

46、四极接触器两极、三极和四极接触器； 按主电路的电流种类分有按主电路的电流种类分有交流接触器和交流接触器和直流接触器直流接触器。 1.3 1.3 电磁式接触器电磁式接触器l(2) 额定工作电压。额定工作电压。指主触头之间正常工作电指主触头之间正常工作电压值，也就是主触头所在电路的压值，也就是主触头所在电路的电源电压电源电压。l 直流接触器的额定电压有直流接触器的额定电压有110V、220V、440V、660V；l 交流接触器的额定电压有交流接触器的额定电压有220V、380V、500V、660V等。等。 (3) (3) 额定电流。额定电流。 接触器触头在额定工作条件下的电接触器触头在额定工作条件

47、下的电流值。交流接触器的额定电流有流值。交流接触器的额定电流有10A10A、20A20A、40A40A、60A60A、100A100A、150A150A、250A250A、400A400A及及630A630A。 (4) 通断能力通断能力。 指接触器主触头在规定条件下能可靠指接触器主触头在规定条件下能可靠接通和分断的电流值。接通和分断的电流值。在此电流值下接通在此电流值下接通电路时，电路时，主触头不应造成熔焊。主触头不应造成熔焊。在此电流在此电流值下分断电路时，主触头值下分断电路时，主触头不应发生长时间不应发生长时间燃弧。一般通断能力是额定电流的燃弧。一般通断能力是额定电流的510倍倍。l(5)

48、 线圈额定电压。线圈额定电压。指接触器正常工作时线圈指接触器正常工作时线圈上所加的电压值。选用时，上所加的电压值。选用时，一般交流负载用交一般交流负载用交流接触器，直流负载用直流接触器，流接触器，直流负载用直流接触器，但对动作但对动作频繁的交流负载可采用使用直流线圈的交流接频繁的交流负载可采用使用直流线圈的交流接触器。触器。l l (6) 操作频率。操作频率。l 指接触器每小时允许操作次数的最大值。指接触器每小时允许操作次数的最大值。l (7) 寿命。寿命。l 包括包括电寿命电寿命和和机械寿命机械寿命。目前接触器的目前接触器的机械寿命已达一千万次以上，电气寿命约是机机械寿命已达一千万次以上，电

49、气寿命约是机械寿命的械寿命的5%20%。 (8) (8) 使用类别。使用类别。表表1-2 1-2 接触器使用类别及典型用途接触器使用类别及典型用途电流种类电流种类使用类别使用类别典型用途典型用途AC(AC(交流交流) )AC1AC1AC2AC2AC3AC3AC4AC4无感或微感负载、电阻无感或微感负载、电阻炉炉绕线式电动机的启动和绕线式电动机的启动和中断笼型电动机的启动和中断笼型电动机的启动和中断中断笼型电动机的启动、反笼型电动机的启动、反接制动、反向和点动接制动、反向和点动DC(DC(直流直流) )DC1DC1DC2DC2DC3DC3无感或微感负载、电阻无感或微感负载、电阻炉炉并励电动机的启

50、动、反并励电动机的启动、反接制动、反向和点动接制动、反向和点动串励电动机的启动、反串励电动机的启动、反接制动、反向和点动接制动、反向和点动1.3.3 1.3.3 接触器的型号接触器的型号 例如例如CJ10Z40/3CJ10Z40/3为交流接触器，设为交流接触器，设计序号计序号1010，重任务型，额定电流，重任务型，额定电流40A40A，主触头为主触头为3 3极。极。 CJ12250A/3CJ12250A/3为改型后的交流接触为改型后的交流接触器，设计序号器，设计序号1212，额定电流，额定电流250A250A，3 3个个主触头。主触头。 我国常用的交流接触器主要有我国常用的交流接触器主要有CJ

51、10、CJ12、CJXI、CJ20、CJ40等系列及其派生等系列及其派生系列产品。直流接触器有系列产品。直流接触器有CZ18、CZ21、CZ22、CZ10和和CZ2等系列。等系列。 引进的产品应用较多的有德国西门子公司引进的产品应用较多的有德国西门子公司的的3TB系列系列和和BBC公司的公司的B系列系列，法国，法国TE公司公司的的LC1系列等，主要供远距离接通和分断电路系列等，主要供远距离接通和分断电路，并适用于频繁启动及控制交流电动机。，并适用于频繁启动及控制交流电动机。3TB系列产品具有结构紧凑、机械寿命和电气寿命系列产品具有结构紧凑、机械寿命和电气寿命长、安装方便、可靠性高等特点，额定电

52、压为长、安装方便、可靠性高等特点，额定电压为220V660V，额定电流为，额定电流为9A630A。表表1-3 1-3 常用交流接触器主要技术数据常用交流接触器主要技术数据型号型号主触头主触头辅助触头辅助触头线圈线圈可控制电器可控制电器的最大功率的最大功率/kW/kW额定额定操作操作频率频率/(/(次次/h)/h)对对数数额定额定电流电流/A/A额定额定电压电压/V/V对对数数额额定定电电流流/A/A额定额定电压电压/V/V电压电压/V/V功率功率/kW/kW220V220V380V380VCJ0-10CJ0-103 310103803802 2个个常常开开2 2个个常常闭闭5 53803803

53、636110110(12(127)7)22022038038014142.52.54 4600600CJ0-20CJ0-203 3202033335.55.51010CJ0-40CJ0-403 34040333311112020CJ0-75CJ0-753 37575555522224040CJ10-10CJ10-103 3101011112.22.24 4CJ10-20CJ10-203 3202022225.55.51010CJ10-40CJ10-403 34040323211112020CJ10-60CJ10-603 360607070171730301.3.4 1.3.4 接触器的选用接触

54、器的选用 (1) (1) 接触器极数与电流种类的确定。接触器极数与电流种类的确定。 一般选用三极接触器，一般选用三极接触器，当需要同时当需要同时控制中性线时，则选用四极交流接触器。控制中性线时，则选用四极交流接触器。 接触器由主电路电流种类来决定选择接触器由主电路电流种类来决定选择直流接触器还是交流接触器。直流接触器还是交流接触器。 l(2) 根据负载的类型选择相应使用根据负载的类型选择相应使用类别的接触器。类别的接触器。l 如负载是一般任务则选用如负载是一般任务则选用AC-3类别；类别；l 负载为重任务则应选用负载为重任务则应选用AC-4类类别；别；l(3) 确定接触器主触头的电流等级。确定

55、接触器主触头的电流等级。l 一般按控制负载电流值来决定接触器一般按控制负载电流值来决定接触器主触头的额定电流值；主触头的额定电流值；l(4) 根据接触器主触头接通与分断主电根据接触器主触头接通与分断主电路电压等级来决定接触器的路电压等级来决定接触器的额定电压。额定电压。l l (5) 接触器吸引接触器吸引线圈的额定电压线圈的额定电压应由应由所连接的控制电路确定。所连接的控制电路确定。l (6) 接触器的触头数接触器的触头数(主触头和辅助主触头和辅助触头触头)和种类和种类(常开或常闭常开或常闭)应满足主电应满足主电路和控制电路的要求。路和控制电路的要求。 继电器是一种通过监测各种电量或非电量继电

56、器是一种通过监测各种电量或非电量信号，接通或断开小电流控制电路的电器。信号，接通或断开小电流控制电路的电器。 工作原理：工作原理： 一般来说，继电器通过测量环节输入外部一般来说，继电器通过测量环节输入外部信号信号(如电压、电流等电量或温度、压力、速如电压、电流等电量或温度、压力、速度等非电量度等非电量)并传递给中间机构，将它与整定并传递给中间机构，将它与整定值值(即设定值即设定值)进行比较，当达到整定值时进行比较，当达到整定值时(过过量或欠量量或欠量)，中间机构就使执行机构产生输出，中间机构就使执行机构产生输出动作，从而闭合或分断电路，达到控制电路动作，从而闭合或分断电路，达到控制电路的目的。

57、的目的。 1.4 1.4 电磁式继电器电磁式继电器l功能：l1、实现控制电路状态的改变。、实现控制电路状态的改变。l2、与接触器不同，继电器、与接触器不同，继电器不能用不能用来直接接通和分断负载电路来直接接通和分断负载电路，而主而主要用于电动机或线路的保护以及生要用于电动机或线路的保护以及生产过程自动化的控制。产过程自动化的控制。l种类：种类：l(1) 按用途分为：控制继电器、保护继电按用途分为：控制继电器、保护继电器。器。l(2) 按动作原理分为：电磁式继电器、感按动作原理分为：电磁式继电器、感应式继电器、热继电器、机械式继电器、应式继电器、热继电器、机械式继电器、电动式继电器、电子继电器。

58、电动式继电器、电子继电器。 (3) 按输入信号分为：电压继电器、电流按输入信号分为：电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器、继电器、时间继电器、速度继电器、压力继电器、温度继电器。压力继电器、温度继电器。(4) 按动作时间分为：瞬时继电器、延时按动作时间分为：瞬时继电器、延时继电器。继电器。继电器的继电器的主要技术参数：主要技术参数： 包括额定参数、吸合时间和释包括额定参数、吸合时间和释放时间、整定参数放时间、整定参数( (继电器的动作继电器的动作值，大部分控制继电器的动作值是值，大部分控制继电器的动作值是可调的可调的) )、灵敏度、灵敏度( (一般指继电器对一般指继电器对信号的反应能

59、力信号的反应能力) )、触头的接通和、触头的接通和分断能力、使用寿命等。分断能力、使用寿命等。1.4 1.4 电磁式继电器电磁式继电器1.4.1 1.4.1 电磁式继电器的结构与特性电磁式继电器的结构与特性 1 1结构与工作原理结构与工作原理 电磁式继电器的结构和工作原理与电磁式接电磁式继电器的结构和工作原理与电磁式接触器相似，也是由电磁系统、触头系统和释放弹触器相似，也是由电磁系统、触头系统和释放弹簧等组成。簧等组成。特点：特点：用于控制电路；用于控制电路； 流过触头的电流比较小流过触头的电流比较小( (一般一般5A5A以下以下) )； 故不需要灭弧装置。故不需要灭弧装置。常用的电磁式继电器

60、有常用的电磁式继电器有电压继电器、中间继电器电压继电器、中间继电器和电流继电器和电流继电器。 1.4 1.4 电磁式继电器电磁式继电器图图1.16 1.16 电磁式继电器原理图电磁式继电器原理图 图图1.17 1.17 电磁式继电器的图形、文字符号电磁式继电器的图形、文字符号11铁心铁心 22旋转棱角旋转棱角 33释放弹簧释放弹簧 44调节螺母调节螺母55衔铁衔铁 66动触头动触头 77静触头静触头 88非磁性垫片非磁性垫片 99线圈线圈2 2电磁式继电器的特性电磁式继电器的特性 继电器的主要特性是继电器的主要特性是输入输入输出特性，又称继电输出特性，又称继电特性特性。当继电器输入量当继电器输