常用低压电器

§4.1

低压电器简介§4.2基本控制环节§4.3电动机的保护§4.4控制电路综合举例课题4常用低压电器及其应用低压电器简介教学目的：让学生熟悉各低压电器的功用、在电路中的图形符号；能够正确的使用各种低压电器，并能了解其原理，达到熟练程度。教学安排：(1)新课讲解（80分钟）(2)新课小结（5分钟）作业：课题4常用低压电器4.1低压电器的基础知识

4.2低压开关

4.3主令电器4.4熔断器

4.5接触器

4.6继电器

4.7常用其它低压电器

（QS）刀开关、组合开关（FU）熔断器的选择（KA）中间、（KT）时间、（FR）热（KA）交流接触器（SB）按钮、（SQ）行程开关（QF）空气断路器重点：接触器、继电器、按钮、开关等电器元件的结构、原理、符号和选择方法。难点：各种器件的认识和正确的选择、使用方法。§4.1低压电器简介低压电器定义：定义：交流1200V以下、直流1500V以下为低压，在此电压范围内使用的电器元件，统称低压电器作用：在电路中起通断、保护、控制或调节作用功能可组合性方向发展。

发展方向：小体积、高可靠性、使用方便、功能可组合性方向发展。§4.1低压电器简介低压电器配电电器控制电器开关熔断器……接触器继电器主令器……时间继电器热继电器速度继电器……§4.1低压电器简介按用途分按动作方式分手控电器自控电器一、低压电器的分类按电器的动作方式分：手动电器和自动电器按电器的用途分：配电保护电器和控制电器按有无触点分：有触点电器和无触点电器按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器。§4.1低压电器简介二、低压电器的电磁机构低压电器一般有两个基本部分：一个是感受部分，它感受外界的信号，作出有规律的反应，在自动切换电器中，感受部分大多由电磁结构组成，在手控电器中，感受部分通常为操作手柄等；另一个是执行部分，如触点系统，它根据指令，执行电路接通、切断等任务。§4.1低压电器简介

对于自动开关类的低压电器的构成：电磁式电器：电磁机构+执行机构+灭弧装置1.电磁机构——将电磁能转换为机械能并带动触头动作。

组成

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。

铁芯衔铁线圈二、电磁式电器交流：硅钢片叠加直流：整块铸铁或铸钢直动式转动式电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。交流线圈：短而粗，有骨架。直流线圈：细而长，无骨架。2.触头系统——通过触头的开合控制电路通、断。

类型

材料：一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银质材料制成

桥式触头指形触头二、电磁式电器二、电磁式电器3.灭弧系统

电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于

10V，电流超过80mA时，触头间会产生蓝色的光柱，即电弧。

电弧的危害：

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；

形成飞弧造成电源短路事故。

灭弧措施：吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料。4.1.1

低压开关

低压开关：改变系统电路的通断包括：刀开关、组合开关、空气短路器等一、刀开关

（不带熔断器式刀开关）

作用：隔离电源，不频繁通断电路结构图和符号：

QS一、刀开关又叫闸刀开关控制对象：380V，5.5kW以下小电机

考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应如下选择：（3~5)*异步电机额定电流电路符号QS三双单级一、刀开关2.带熔断器式刀开关——用作电源开关、隔离开关和应急开关，并作电路保护用。

结构：静触头一端固定在胶木盒内，另一端伸出盒外，与电源或负载相连。动触片套在绝缘方杆上，绝缘方轴每次作90°正或反方向的转动，带动静触头通。

特点：结构紧凑，安装面积小，操作方便。

用途：电源的引入开关；通断小电流电路；控制５kＷ以下电动机的直接启动。二、组合开关（又称转换开关）（a）外形（b）符号（c)结构

一、按钮开关图2.1LA19系列按钮开关外形图、结构及符号4.1.2

主令电器

一种短时接通或断开小电流电路的手动电器常开(动合)按钮电路符号SB复合按钮复合按钮：常开按钮和常闭按钮做在一起。电路符号SB常闭(动断)按钮电路符号SB

一、按钮开关

二、行程开关它是根据运动部件的位置而切换的电器，能实现运动部件极限位置的保护。它的作用原理与按钮类似，利用生产机械运动部件的碰压使其触头动作，从而将机械信号转变为电信号。

4.1.2

主令电器可将机械信号转换为电信号，以实现对机械运动的控制。4.1.2

主令电器图2.2常用行程开关外形二、行程开关用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。常开（动合）触头电路符号ST常闭（动断）触头电路符号ST二、行程开关作用：用于短路保护。电路符号FU熔体额定电流的选择：异步电机的起动电流Ist=(5~7)额定电流2.一般电机（稍大）1.无冲击电流的场合（如电灯、电炉）安秒特性tIF4.1.3熔断器作用：短路和严重过载保护应用：串接于被保护电路的首端优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻

4.1.3熔断器

用途：自动电磁式开关，远距离通断电路或控制电动机的频繁起停。结构：线圈、主触头、腹触头和灭弧装置。工作原理：利用电磁吸力与弹簧弹力配合动作，使触头闭合或分断，以控制电路的分断的。

4.1.4接触器交流接触器

接触器有关符号：接触器线圈接触器主触头－－用于主电路（流过的电流大，需加灭弧装置）常开常闭接触器辅助触头－－用于控制电路（流过的电流小，无需加灭弧装置）接触器控制对象：电动机及其它电力负载接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。KMKMKMKM失电状态（释放状态）和得电状态（动作状态）。当吸引线圈得电后，衔铁被吸合，各个动合触头闭合，动断触头分断，接触器处于得电状态。当吸引线圈失电后，衔铁释放，在恢复弹簧的作用下，衔铁和所有触头都恢复常态，接触器处于失电状态。接触器的两种工作状态：接触器线圈KMKM常开常闭KMKM~~~线圈铁芯衔铁主触头弹簧辅助触头M3~电机4.1.4接触器(KM)动作过程线圈通电衔铁被吸合触头闭合电机接通电源简单的接触器控制ABCM3~刀闸起隔离作用自保持停止按钮起动按钮特点：小电流控制大电流。

继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于，接触器的主触头可以通过大电流，而继电器的触头只能通过小电流。所以，继电器只能用于控制电路中。中间继电器电压继电器电流继电器时间继电器（具有延时功能）热继电器（做过载保护）…...继电器类型：4.1.5继电器

中间继电器

热继电器

气囊式时间继电器电子式时间继电器JSS1P1--时间继电器小型中间继电器一、中间继电器4.1.5继电器

中间继电器通常用来传递信号和同时控制多个电路，也可用来直接控制小容量电动机或其他电气执行元件。中间继电器的结构和工作原理与交流接触器基本相同，与交流接触器的主要区别是触点数目多些，且触点容量小，只允许通过小电流。在选用中间继电器时，主要是考虑电压等级和触点数目。发热元件功能：过载保护结构：I常闭触头双金属片工作原理：

发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。扣板二、热继电器4.1.5继电器热继电器的符号发热元件串联在主电路中串联在控制电路中常闭触头FRFR

作用：用于电动机的过载、断相及电流不平衡的保护及其他电器设备发热状态的控制。作用：按整定时间长短通断电路分类：按构成原理分：电磁式电动式空气阻尼式晶体管式数字式按延时方式分：通电延时型断电延时型

三、时间继电器线圈通电衔铁吸合（向下）连杆动作触头动作时间继电器结构原理图通电延时：当线圈通电时触头延时动作，线圈断电时使触头瞬时复位；断电延时：线圈断电时使触头延时复位，线圈通电时使触头瞬时动作。线圈衔铁调整螺钉延时打开触头延时闭合触头气室时间继电器是电路中控制动作时间的设备。它利用电磁原理来实现触头的延时接通和断开。时间继电器触头类型断电式常闭断电后延时闭合常开断电后延时断开通电式瞬时动作延时动作常闭触点常开触点常开通电后延时闭合常闭通电后延时断开(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)

线圈一般符号通电延时线圈断电延时线圈三、时间继电器符号（d）通电延时闭合（常开）触点（e）通电延时断开（常闭）触点（f）断电延时断开（常开）触点（g）断电延时闭合（常闭）触点（h）常开触头、常闭触头KTKTKTKT通电延时断电延时鼠笼式电动机控制线路教学目的：让学生会分析电动机点动、长动控制电路，并学会接线；让学生会分析正、反转电路的控制原理，学会接线。教学安排：(1)旧课复习（5分钟）(2)新课讲解（80分钟）(3)新课小结（5分钟）作业：电机起动、停车（点动、连续运行、多地点控制、顺序控制等）

电机正反转控制

行程控制

时间控制

速度控制

……§4.2基本控制环节4.2.1异步机的直接起动（1）M3~ABCKMFUQSB'C'KMSB点动控制动作过程触头（KM）打开按钮松开线圈（KM）断电

电机停转。触头（KM）闭合按下按钮（SB）

线圈（KM）通电电机转动；控制电路主电路异步机的直接起动（2）电动机连续运行KM自保持自保的作用按下按钮（SB），线圈（KM）通电，电机起动；同时，辅助触头（KM）闭合，即使按钮松开，线圈保持通电状态，电机连续运转。KMSB2C'M3~ABCKMFUQSB'SB1起动按钮停车按钮KMSB1KMSB2KHM3~ABCKMFUQSKH电流成回路，只要接两相就可以了。异步机的直接起动+过载保护发热元件热继电器触头例如：甲、乙两地同时控制一台电机KMSB1甲SB2甲KMSB1乙SB1乙方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。多地点控制乙地甲地QSKHM3~ABCKMFU方法一：用复合按钮。点动+连续运行(1)SB3：点动SB2：连续运行控制关系该电路缺点：动作不够可靠。KMSB1KMSB2KHSB3主电路控制电路点动+连续运行(2)SBKASB1KASB2KHKMKAM3~ABCKMFU方法二：加中间继电器（KA）。控制关系SB：点动SB2：连续运行

以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行KMSB1KMSB2KHSB思考不能点动！4.2.2电机的正反转控制(1)KMFKMFSB1SBFKHM3~ABCKMFFUQSKHKMRKMRKMRSBR

该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。SBF和SBR不能同时按下，否则会造成短路！操作过程：SBF正转SBR反转停车SB1电机的正反转控制(2)--加互锁互锁作用：正转时，SBR不起作用；反转时，SBF不起作用。从而避免两触发器同时工作造成主回路短路。KMFSB1KMFSBFKHKMRKMRKMFKMRM3~ABCKMFFUQSKHKMRSBR互锁KMFSB1KMFSBFKHKMRKMRKMRKMFSBR电机的正反转控制(3)--双重互锁KMRM3~ABCKMFFUQSKH电器互锁机械互锁双保险机械互锁（复合按钮）电器互锁（互锁触头）电机的复杂控制电路教学目的：让学生掌握电机的行程控制、时间控制、多太电动机顺序起停控制，并且要学生学会接线。教学安排：(1)旧课复习（5分钟）(2)新课讲解（80分钟）(3)新课小结（5分钟）作业：课本习题9.2.3行程控制KMRM3~ABCKMFFUQSKH

行程控制实质为电机的正反转控制，只是在行程的终端要加限位开关。正程逆程BA行程控制电路（1）

控制回路KMFKHKMRSB1KMFSB2STASB3STBKMRKMRKMF限位开关正程限位开关STASTB逆程至右极端位置撞开STA

动作过程SB2正向运行电机停车（反向运行同样分析）行程控制(2)--自动往复运动正程逆程电机工作要求：1.能正向运行也能反向运行

2.到位后能自动返回电机STaSTbKMRSBRKMFKHKMFSB1KMFSBFKMRKMRSTaSTb自动往复运动控制电路

限位开关采用复合式开关。正向运行停车的同时，自动起动反向运行；反之亦然。关键措施时间继电器定时类型：钟表式空气式电子式阻容式数字式4.2.4定时控制。。。。。。。。空气式时间继电器的工作原理见教材常开触头延时闭合常闭触头延时打开线圈衔铁常闭触头常开触头线圈通电衔铁吸合（向下）连杆动作触头动作动作过程时间继电器触头类型断电式常闭断电后延时闭合常开断电后延时断开通电式瞬时动作延时动作常闭触点常开触点常开通电后延时闭合常闭通电后延时断开KMFUQSKH电机绕组A'xB'yC'zKM-YA'B'C'XYZYZB'YXC'A'KM-定时控制--举例：主电路（1）电机的Y－起动KM-Y闭合，电机接成Y形；KM-闭合，电机接成形。KMFUQSKH电机A'xB'yC'zKM-YKM-KM-KTKTKM-YKM-YKM-KM-KTKM-KMSB1SB2KMY－起动控制电路KH主电路接通电源延时KTKM-KM-YY转换完成SB2KMKTKM-YKM-＃1电机M1控制要求：

1.M1起动后，M2才能起动

2.M2可单独停＃2电机M2（2）顺序控制顺序控制电路（1）：两电机只保证起动的先后顺序，没有延时要求。

FUKM2KH2ABCFUM3~ABCKM1KH1M3~主电路KM1KM2SB3SB4KH2KM2KM1SB1SB2KH1KM1控制电路不可以!

两电机各自要有独立的电源；这样接，主触头（KM1）的负荷过重。M3~KM1KHKM2KHM3~KM2KM1SB2KM2KM1SB3SB1主电路控制电路这样实现顺序控制可不可以?KM1SB1SB2KTKHKM1KM2KM2KM2KT顺序控制电路(2)：M1起动后，M2延时起动。SB2KM1KT

KM2

延时

KM2

M1起动KTM2起动主电路同前控制电路KM1SB1SB2KTKHKM1KM2KM2KT

实现M1起动后M2延时起动的顺序控制，用以下电路可不可以？SB2KM1KT

KM2

延时

KM2

M1起动M2起动

不可以！继电器、接触器的线圈有各自的额定值，线圈不能串联。4.2.5速度控制动触点静触点外环工作原理

速度继电器的轴由电动机带动，其外环转动到一定速度时，撞击动触点，使常开触点闭合，常闭触点打开。速度继电器速度控制－反接制动电路M3~KM1RKM2KM1SB1KSKM2KM2SB2KM1KM1SB1KM2KS

正常工作时，KM1通电，电机正向运转，速度继电器（KS）常开触头闭合；停车时，按SB1，KM1断电，KM2通电，开始反接制动，当电机的速度接近零时，KS打开，电机停止运转，反接制动结束。限流电阻§4.3电动机的保护电动机保护的类型：失压保护：采用继电器、接触器控制短路保护：加熔断器过载保护：加热继电器M3~ABCKMFUQS主电路KMSB1KMSB2控制电路4.3.1失压保护：采用继电器、接触器控制

采用继电器、接触器控制后，电源电压<85%时，接触器触头自动断开，可避免烧坏电机；另外，在电源停电后突然再来电时，可避免电机自动起动而伤人。4.3.2短路保护：加熔断器频繁起动的电机：

异步电动机的起动电流（Ist）约为额定电流（IN）的(5~7）倍。选择熔体额定电流（）时，必须躲开起动电流，但对短路电流仍能起保护作用。通常用以下关系：

一般电机：KMSB1KMSB2KH

电机工作时，若因负载过重而使电流增大，但又比短路电流小。此时熔断器起不了保护作用，应加热继电器，进行过载保护。M3~ABCKMFUQSKH4.3.3过载保护：加热继电器热继电器的热元件热继电器触头作用：可实现短路、过载、失压保护。自动空气断路器（自动开关）结构：过流脱扣器欠压脱扣器工作原理：过流时，过流脱扣器将脱钩顶开，断开电源；欠压时，欠压脱扣器将脱钩顶开，断开电源。例(1)----运料小车的控制设计一个运料小车控制电路，同时满足以下要求：

1.小车启动后，前进到A地。然后做以下往复运动：到A地后停2分钟等待装料，然后自动走向B。到B地后停2分钟等待卸料，然后自动走向A。

2.有过载和短路保护。

3.小车可停在任意位置。

正程逆程电机BA§4.4控制电路综合举例运料小车控制电路M3~ABCKMFFUQSKHKMRSTa、STb为A、B两端的限位开关

KTa、KTb为两个时间继电器

主回路KMFKHKMRSBFSB1KMFSTaSTaKTaSTbKTbKMRKMRKMFSTbKTaKTbSBR该电路的问题：小车在两极端位置时，不能停车。动作过程SBFKMF小车正向运行至A端撞STaKTa延时2分钟KMR小车反向运行至B端撞STbKTb延时2分钟KMF小车正向运行……如此往反运行。KMFKMFKHKMRSBFSB1STaSTaKTaSTbKTbKMRKMRKMFSTbKTaKTbSBRKMFKMFSBFKMRKHSTaS