第2章-低压电器元件

第2章低压电器元件

主讲人：李红利2013年03月天津工业大学电气学院低压电器(low-voltage

apparatus)

低压电器通常是指在交流额定电压1200V、直流额定电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。低压电器产品包括以下12大类：刀开关和刀形转换开关、熔断器、断路器、控制器、接触器、启动器、控制继电器、主令电器、电阻器及变阻器、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）。第一节主令电器及指示灯主令电器用于发布操作命令以接通和分断控制电路。常见类型有控制按钮、位置开关、万能转换开关和主令控制器等。一、按钮(pushbutton)按钮是一种用人力（一般为手指或手掌）操作，并具有储能复位的开关电器。它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，桥式动触头就向下运动，常闭触头先分断，再常开触头接通。一旦操作人员的手指离开按钮帽，在复位弹簧的作用下，先是常开触头分断，然后是常闭触头闭合。按钮的一般结构主要由按钮帽1、复位弹簧2、桥式动触头3、动合静触头4、动断静触头5和装配基座等组成。第一节主令电器及指示灯按钮第一节主令电器及指示灯按钮a触点是指通常呈开启状态的触点，给予指令后才会闭合。又称为“常开触点”。动作：以按钮开关为例未按开关时触点为开启状态，按下开关后则触点闭合。第一节主令电器及指示灯按钮b触点是指通常呈闭合状态的触点，给予指令后才会开启。又称为“常闭触点”。动作：以按钮开关为例未按开关时触点为闭合状态，按下开关后则触点开启。-一个开关可在a触点或b触点中选择一个功能-转换触点-Changeovercontact第一节主令电器及指示灯按钮第一节主令电器及指示灯按钮包括回归型按钮和保持型按钮。按钮按钮头+环1+安装板+间隔环+环2+安装环+托架+触点block按钮第一节主令电器及指示灯脚踏开关第一节主令电器及指示灯-不能用手直接进行操作-保证操作者的安全二、选择开关(SelectSwitch)-运转/停止,自动/手动三、双向转换开关(ToggleSwitch)-两组电路的切换四、急停开关(EmergencyStopSwitch)-发生紧急情况时，整个电路紧急断路-未动作时，保持闭合的状态-连接多个紧急开关时，多采用串联方式按钮及开关的使用：（1）选择时应根据所需的触头数、使用的场所及颜色来确定。常用LA18,LA19,LA20系列按钮开关，适用AC500V,DC440V,额定电流5A，控制功率为AC300W,DC70W的控制回路中。（2）按钮颜色要求：

①“停止”和“急停”按钮必须是红色。当按下红色按钮时，必须使设备停止工作或断电②“起动”按钮的颜色是绿色③“起动”与“停止”交替动作的按钮必须是黑色、白色或灰色，不得用红色和绿色④“点动”按钮必须是黑色。⑤“复位”(如保护继电器的复位按钮)必须是蓝色。当复位按钮还有停止的作用时，则必须是红色。第一节主令电器及指示灯位置开关主要用于将机械位移转变为电信号，用来控制生产机械的动作。位置开关包括：行程开关、微动开关、限位开关及由机器部件或机械操作的其它控制开关。五、位置开关行程开关第一节主令电器及指示灯行程开关是一种按工作机械的行程，发出操作命令的位置开关。主要用于机床、自动生产线和其它生产机械的限位及流程控制。-Limitswitch-检测对象的位置及动作的状态，或者检测位置的变化微动开关微动开关是行程非常小的瞬时动作开关，其特点是操作力小和操作行程短，用于机械、纺织、轻工、电子仪器等各种机械设备和家用电器中作限位保护和联锁等。微动开关也可看成为尺寸甚小而又非常灵敏的行程开关。第一节主令电器及指示灯微动开关第一节主令电器及指示灯-MicroSwitch-多用于机械控制的ON/OFF型开关-二进制信号(0,1)传感器，检测物体存在与否-可以检测3.2mm以下的微小动作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类型。接近开关第一节主令电器及指示灯-不直接接触检测对象，间接检测-应用半导体元素，感知电感或电容的变化-由于没有触点，反应速度快六、指示灯-指示电气设备的运行与停止状态；-监视控制电路的电源是否正常；-利用红灯监视跳闸回路是否正常，用绿灯监视合闸回路是否正常七、蜂鸣器-设备工作期间发生电路故障，具有通告系统或装置的不能正常工作的功能-当设备发生异常时，发出声音进行报警第二节断路器及接触器

断路器俗称自动开关（自动空气断路器），用于不频繁接通、分断线路正常工作电流，也能在电路中流过故障电流时（短路、过载、欠电压等），在一定时间内断开故障电路的开关电器。一、断路器

低压断路器及其电气符号

一、断路器1)文字符号：NFB，MCB2)图形符号：-NoFuseBreaker-传统的刀闸(KNIFESWITCHESWITHCOVER)-交流600V以下、直流750V以下的低压屋内电路发生过负荷、短路时，切断电路无熔丝断路器(NFB)一、断路器模制外壳断路器(MCCB)-MoldedCaseCircuitBreaker-断路器(CB:CircuitBreaker):防止过电流或过负荷导致事故-通过手动或电机操作可以断路电路-防止持续发生过电流导致电路内各种元件受损及火灾-如果超过额定电流，温度增加到危险状态之前断路电路-开闭机构+跳闸装置-绝缘外壳(MoldCase)内一体型组装一、断路器ACB-万能式（框架式）断路器断路器DZ5

MCCB-塑壳断路器

MCB-微型断路器

ELCB-漏电断路器漏电断路器

主要区别是：主要区别是：

1、分断能力不同，ACB的分断能力相对较高，MCCB次之，MCB最差，当然现在有不少的MCCB的生产企业能够将MCCB的分断能力作到很高，但稳定和可靠性不好；

2、安装的位置不同，ACB多被采用作为主断路器，因为它本身具有延时功能，能够延时分断和脱扣，而且还具有很好的通信功能和选择性，而MCCB多被采用作为配电电器，在线路的中间位置，因为它只具备分断能力和反时限脱扣能力，不具备选择性，多以只能作为下级保护开关紧急停止开关HW；MCB多被用在负载端，因为它的分断能力相对比较低一半为6000A和4500A；

3、外形尺寸也相差很大，MCB的体积小，安装方便，ACB的体积最大，安装繁杂，MCCB处中间。一、断路器漏电断路器（ELB）-ElectricLeakageBreakers-ELB(ElectricLeakageBreakers):单纯切断、接地故障感知及切断(绿色)-ELCB(EarthLeakageCircuitBreaker):还包括过电流保护(红色,多)-漏电检测部+电子电路部(零相电流互感部)+切断部-组装在一个元件内-细微的(30mA)漏电现象发生时0.03秒内切断一、断路器电路保护器（CP）-CircuitProtector-电路保护断路器-目的在于使之免受外部影响-可替代保险丝-与保险丝相比，动作特性及回收利用性优秀-与MCCB相比，外形小，保护性能优秀-主要用在PLC等电子装备保护-马达保护型断路器(MotorProtectiveCircuitBreaker)一、断路器二、接触器(Contactor)

接触器是一种能频繁地接通和断开远距离用电设备主回路及其他大容量用电回路的自动控制电器。

主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置三部分组成。

电磁机构包括电磁线圈和铁心，铁心由静铁心和动铁心（即衔铁）组成，铁心的活动部分与受控电路的触头系统相连。在线圈中通以励磁信号，铁心中就会产生磁场，从而吸引衔铁，带动触头系统断开或接通受控电路。断电释放。电磁机构1.衔铁；2.铁心；3.吸引线圈二、接触器(Contactor)触头系统由主触头和辅助触头组成。主触头接在控制对象的主回路中（常常串在低压断路器之后）控制其通断，辅助触头一般容量较小，用来切换控制电路。每对触头均由静触头和动触头共同组成，动触头与电磁机构的衔铁相连，当接触器的电磁线圈得电时，衔铁带动动触头动作，使接触器的常开触头闭合，常闭触头断开。触头系统二、接触器-线圈:A1,A2-主触点:RST,UVW-辅助触点(a):13,1443,44-辅助触点(b):21,2232,32二、接触器交流接触器原理图及电气符号二、接触器三、热继电器(Thermorelay)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过热而损坏。-构成:热敏元件(加热器+双金属片)+触点部三、热继电器(Thermorelay)三、热继电器(Thermorelay)三、热继电器(Thermorelay)热继电器的设定三、热继电器(Thermorelay)-线圈-2元件:12,56-3元件:12,34,56-触点(a):95,96-触点(b):97,98异步电动机全压启动和正反转控制对于启动频繁，允许直接启动电动机容量不大于变压器容量的20%。对于不经常启动者，直接启动电动机容量不大于变压器容量的30%。全压启动额定电压直接加到电动机的定子绕组优点：电路简单缺点：启动电流大通常对容量小于10kW的笼型异步电动机采用直接启动方法。电动机的点动控制电路按下启动按钮，电动机运转；松开按钮时，电动机停转。动作过程触头（KM）闭合按下按钮（SB）线圈（KM）通电电机转动；ABKMQFRM3~KMSBFRCFU触头（KM）打开按钮（SB）松开线圈（KM）断电电机停转。电动机的点动控制电路合上电源组合开关QS。启动：按下按钮SB→KM线圈得电→KM主触点闭合→电动机M通电运转。停止：松开按钮SB→KM线圈失电→KM主触点分断→电动机M断电停止。点动控制电路原理图单向全压直接启动控制电路SB1SB2KMKMKMQSFUM3~FRFR停车按钮启动按钮SB1KMSB2FRKM主电路控制电路QFUM3~FRKMABC单向全压直接启动控制电路SB1KMSB2FRKMQFUM3~FRKMABC启动按下启动按钮SB2主触点（KM）闭合按下按钮（SB2）线圈（KM）通电电机转动单向全压直接启动控制电路SB1KMSB2FRKMQFUM3~FRKMABC启动KM辅助触点闭合电机继续转动松开SB2线圈保持通电自锁单向全压直接启动控制电路电路中任一地方短路，FU熔断，电源切断。电动机过载，FR常闭触点断开，电源切断。电路中失压，KM线圈断电，自锁断开，

复电时不能自行启动。短路保护：过载保护：欠压保护：单向全压直接启动控制电路保护措施电动机的正反转控制线路应用：正、反转的实现：生产上往往要求运动部件能够向正反两个方向

运动，如：机床工作台的前进、后退；主轴的正转和反转；起重机的提升、下降等。把接入电源的任意两根联线对调。用两个交流接触器

实现两根电源线的调换。KMR正转接触器KMF通电，

电动机正转；决不允许KMF和KMR

同时通电，否则，会

造成电源短路！主电路ABCKMFFUQFRM3~反转接触器KMR通电，

电动机反转；注意！电动机的正反转控制线路KMRKMRSBRKMFKMFSB1SBFFR

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！控制电路（1）M3~ABCKMFFUQFRKMR控制过程：按下SBF电机正转按下SBR电机反转按下SB1电机停车电动机的正反转控制线路KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRSBR控制电路(2)--加互锁KMRKMFM3~ABCKMFFUQFRKMR电动机的正反转控制线路电动机的正反转控制线路控制电路(3)--双重互锁电器互锁机械互锁M3~ABCKMFFUQFRKMRKMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMRKMFSBR双重互锁机械互锁（复合按钮）电器互锁（互锁触点）第三节继电器一、普通电磁式继电器（Relay）

普通电磁式继电器的结构、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，不分主副触头。

与接触器的主要区别在于：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，主要用来切换小电流电路或用作信号的中间转换。一、普通电磁式继电器（Relay）继电器的功能-可利用较小的控制电流控制较大的输出电流-可实现线圈侧与触点侧的电气分离（触点侧的影响不会波及线圈侧）-可控制交流电流文字符号：K一、普通电磁式继电器（Relay）-拥有以电磁铁启动的多个触点的电机开关-利用少量能量，控制或开闭开关-缓冲用途(限位开关->电磁阀直接启动的话，在触点发生过负荷)-信号处理用途一、普通电磁式继电器（Relay）一、普通电磁式继电器（Relay）一、普通电磁式继电器（Relay）一、普通电磁式继电器（Relay）一、普通电磁式继电器（Relay）继电器的配线一、普通电磁式继电器（Relay）继电器的配线一、普通电磁式继电器（Relay）继电器应用电路二、时间继电器(TimeRelay)在生产中经常需要按一定的时间间隔来对生产机械进行控制，时间控制通常是利用时间继电器来实现的。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。。。。。。。。通电式断电式瞬时动作延时动作常闭触点常闭触点常开触点常开触点通电延时闭合

的常开触点通电延时断开

的常闭触点断电延时闭合

的常闭触点断电延时断开

的常开触点时间继电器的符号时间继电器线圈文字符号KT三、热继电器(Thermorelay)热继电器的应用四、电磁开关(MS)-EelctromagneticSwitch-通过磁开关线圈电源ON/OFF，打开和关闭电路的开关-构成:电磁接触器(MC)+热敏继电器(THR)-热敏继电器产生的信号控制电磁接触器的操作线圈,用于保护主电路-主要用于电动机的启动及停止,正/反转控制等-利用电磁力可进行遥控-停电时，连接自动被分离，因此电动机被停止后必须要OFF四、电磁开关(MS)利用电磁开关，启动/停止电动机随着微电子和功率电子技术的发展，现代自动化控制设备中新型的以弱电控制强电的电子器件应用越来越广泛。固态继电器就是一种新型无触点继电器，它能够实现强、弱电的良好隔离，其输出信号又能够直接驱动强电电路的执行元件，与有触点的继电器相比具有开关频率高、使用寿命长、工作可靠等突出特点。五、固态继电器(SolidStateRelaySSR)固态继电器是四端器件，有两个输入端，两个为输出端，中间采用光电器件。以实现输入与输出之间的电气隔离。五、固态继电器(SolidState