常用低压电器

电气控制及自动化第一章常用低压电器第一节概述电器定义：凡是对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用的电工器械均可称为电器。（一种能控制电路的设备。）低压电器：用于交流1200V、直流1500V以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。高压电器：交流1200V以上、直流1500V以上。低压电器发展很快，目前沿着体积小、重量轻、安全可靠、使用方便的方向发展。Schneider、Siemens、AB、OMRON、Fuji德力西、正泰、人民常用低压电器第二节低压电器的电磁机构及执行机构结构触点系统灭弧系统电磁机构执行机构感应机构

电磁式低压电器在电气控制线路中使用量很大，类型也很多，各类电磁式低压电器在工作原理和构造上亦基本相同。一、电磁机构电磁机构的主要作用是：将电磁能量→机械能量→触头动作→接通或分断电路电磁机构实质上是电磁铁的一种，作用就是使触头实现自动化操作。1、结构铁心、衔铁和线圈等几部分组成。直流：铁心由整块铸铁铸成，只有线圈发热，线圈匝数多，导线细（细长型），不设线圈骨架，线圈与铁心直接接触，有利于线圈散热。交流：铁心由硅钢片（减少铁损）叠成，铁心和线圈均发热，线圈匝数少，导线粗（短粗型），线圈设骨架，与铁心隔离，利于各自散热。硅钢片：减少铁损（铁心存在磁滞和涡流损耗）2、吸力特性和反力特性的配合

整个吸合过程中，吸力＞反力，但不能过大（冲击力大，使触点产生弹跳现象，引起熔焊或磨损）反映在特性图上就是要保持吸力特性在反力特性上方且彼此靠近。δ2点时，动静触点接触，触点上初压力作用在衔铁上，反作用力骤增，曲线突变。3、单相交流电磁机构短路环

单相交流电磁机构的电磁吸力是一个两倍于电源频率的周期性变量。所以在交流电每周期内衔铁要两次过零，衔铁周而复始被吸合又拉开，产生强烈的振动和噪声。方法：在铁心和衔铁的端面上开槽，在槽内安置一个铜制的短路环。注意：在短路环设计时，使φ1、φ2相差90°，并且使F1、F2近似相等，合成磁力会相当平坦。二、触点系统

是触点电器的执行部件，通过触点的动作来接通或断开被控制电路。动触点静触点①触点材料：铜质（良好的接触性能，易氧化，氧化铜电阻大，使触点过热），小电流电器用银（其氧化膜的电阻率与银相似）②结构形式桥式：点接触、面接触（灭弧效果好）指形：线接触，滚动摩檫，有利于去氧化膜电流不大的场合电流较大的场合触点分合次数多、电流大的场合三、灭弧系统1、电弧的产生电弧的产生实际上是一种气体放电的现象，即气体中有大量的带电质点作定向运动。在动静触点于通电状态下脱离接触的瞬间，间隙很小，电路电压在触点间形成很高的电场强度，触点间隙中形成了炙热的电子流即电弧。2、电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流。

随着电压和电流的上升，电弧增强。3、危害：使电路依旧保持导通状态，延迟电路开断；烧损触点。4、灭弧方法交流灭弧：有自然过零点（正负级转换，易被熄灭）直流灭弧：不易灭弧原理：迅速增加电弧长度；使电弧与介质相接触。A电动力灭弧根据电磁力的作用双断点桥式触点在分断时具有电动力灭弧功能，不用任何附加装置，即可使电弧迅速熄灭。用于小容量交流接触器。电弧长度向外拉长，加快冷却，并被熄灭。注意：电磁感应用右手，电磁力用左手。B磁吹力灭弧在触点电流中串一个磁吹线圈，利用电弧电流本身灭弧，电流增加，吹磁能力越强。常用于直流接触器。C窄缝灭弧

磁场电动力电弧拉长在由耐弧陶土、石棉、水泥等绝缘材料制成的灭弧罩窄缝中，把电弧分割，使其冷却而迅速熄灭。用于交流接触器。D栅片灭弧一组彼此绝缘的金属栅片a电弧被分段每相邻栅片间电弧压降减小，不足维持电弧。b由于栅片的散热作用，电弧自燃被熄灭后很难重燃。第三节接触器用来接通或分断电动机主电路或其他负载电路的控制电器，可实现频繁的远距离自动控制。体积较小、寿命长、价格低、维护方便、具有低压断路功能，是电力拖动控制系统中最重要也是最常用的控制电器之一，即使在先进的PLC控制系统中，也一般不能被取代。1、接触器结构、工作原理线圈通电→线圈电流建立磁场→静铁心产生电磁吸力→吸合衔铁→带动触头动作→常闭断开，常开闭合线圈断电→电磁力消失→反作用弹簧使衔铁释放→各触头复位（1）电磁系统（2）触点系统（主触点、辅助触点）（3）灭弧系统直流接触器和电流在20A以上的交流接触器均装有灭弧罩（4）其他部件反力装置（弹簧）、传动机构、接线端子和外壳等1一灭弧罩2一触点压力弹簧片3一主触点4一反作用弹簧5一线圈6一短路环7一静铁心8一弹簧9一动铁心10一辅助常开触点11一辅助常闭触点

2、接触器的主要技术参数额定电压、电流（主触点）、吸引线圈额定电压、额定频率吸合电压=0.8～1.1UN，释放电压＜0.7UN最高操作频率1200次/小时3、接触器的图形和文字符号a)线圈b)主触点c)辅助触点

国标：交流CJ直流CZ根据：负载性质、额定电压、电流、吸引线圈的额定电压和频率与控制电路的选用电压和频率相一致。经验方法：对额定电压为380V的交流接触器，其额定电流数值（A）约为电动机最大功率数值（KW）的2倍。如：CJ20-10380V2.2KW10ACJ20-160380V80KW160ACJ20-630380V300KW630A可根据电动机额定功率来选定交流接触器4、接触器的选择第四节控制继电器控制继电器：根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现

控制和保护电路的自动电器。继电器的结构和工作原理与接触器相似，两者区别在：1.继电器可对多种输入量的变化作出反应，而接触器只有在一定的电压作用下动作；2.继电器用于接通和切换小电流的控制电路；3.继电器没有灭弧装置，触点多且无主、辅触点之分等。电流继电器电压继电器中间继电器输入—输出特性继电器的返回系数K=X1/X2、K值可调，不同场合对K值的要求不同，一般继电器要求K值低些，在0.1～0.4之间，这样继电器吸合后，输入量波动较大时不致引起误动作。一、电压、电流继电器

（常用的电磁式继电器）电流继电器：根据输入（线圈）电流的大小而动作的继电器。电流继电器的线圈串入电路中，以反映电路电流的变化，其线圈匝数少，导线粗，阻抗小。电流继电器选用时要注意线圈电流的种类和等级应与负载电路一致。分为：过电流继电器欠电流继电器电压继电器：根据输入电压的大小而动作的继电器。电压继电器的线圈与负载并联，其线圈匝数多，线径细，阻抗大，选用时，线圈电流的种类和电压等级与控制电路相一致。分为：过电压继电器欠电压继电器二、中间继电器一个输入信号

多个输出信号或放大信号

中间继电器实质上为电压继电器。在控制电路中起信号传递、放大和分路等中继作用，它属于电压继电器的一种，主要用于扩展触点数量，实现逻辑控制。

选用时注意电流种类和电压等级与控制电路一致，以及触点数量、形式。三、时间继电器从得到输入信号（线圈的通电或断电）开始，经过一定的延时后才输出信号（触点的闭合或断开）的继电器。分类按动作原理：电磁式、空气阻尼式、电动式、电子式按延时方式：通电延时、断电延时1、电磁式仅适合于在直流电路中作断电延时。在继电器线圈断电过程中，铜套内将产生感应电流，此感应电流产生的磁通阻碍穿过铜套内的原磁通的变化，因而对原磁通起阻尼作用；而吸合过程中，气隙大、磁阻大、磁通小，铜套阻尼作用小，因而铁心吸合时的延时不显著，可忽略不计。2、空气阻尼式时间继电器延时时间的调节是通过转动调节螺钉，改变进气孔的大小来实现。特点：结构简单，延时范围大，寿命长，价格低廉，且不受电源电压及频率波动的影响，但延时精度较低。3、符号线圈触点四、热继电器热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器，如果过载情况严重，时间长，会加速电动机绝缘的老化，甚至烧毁电动机，热继电器用于对连续运行的电动机实现过载和断相保护。1、结构及工作原理过载—切断电动机控制电路冷却后—自动复位，也可手动复位加热元件——串接于定子绕组中

热继电器双金属片——温度检测元件

触头2、带断相保护的热继电器Δ形接法必须采用带断相保护的热继电器Y形相I=线IΔ形若Δ形接法的电动机发生断路故障时，若线I达到额定电流，则在电动机绕组内部，电流较大的那一相的相I将超过额定相电流。3、电气符号4、主要技术参数和选用原则热继电器整定电流是指热继电器的热元件允许长期通过又不致引起继电器动作的最大电流值。在不频繁启动的场合，要保证热继电器在电动机的启动过程中不产生误动作。通常，当电动机启动电流不超过额定电流的6倍以及启动时间不超过6S时，就可按电动机的额定电流选取热继电器。对于短时重复工作的电动机（起重机），热继电器双金属片的温升跟不上电动机绕组的温升，电动机得不到可靠的过载保护，应选用过电流继电器或温度继电器。五、速度继电器

转子——圆柱型永久磁铁速度继电器定子——笼型空心圆环，硅钢片叠成，装有笼型绕组触头用于笼型异步电动机的反接制动控制（又称反接制动继电器），它是靠电磁感应的原理实现触点动作的。电动机转动→速度继电器的转子随之转动（使永久磁铁的磁场变成了旋转磁场）→定子内的短路笼形导体切割旋转磁场→感应电势并产生电流→电流与旋转的转子磁场作用产生转矩→定子转动→至一定角度→摆锤推动簧片动作→触头动作。一般速度继电器有2个常开，常闭触点，一个用于正转动作，另一个用于反转，触点额定电压380V，额定电流2A，通常速度继电器动作速度130r/min，复位转速100r/min以下。第五节熔断器基于电流效应原理和发热元件热熔断原理设计，具有一定的瞬动特性，用于电路的短路保护和严重过载保护。1.结构原理①熔体铅、锌、锡——低熔点金属的熔体，不易灭弧，多用于小电流电路铜、银——高熔点金属，易于灭弧，多用于大电流电路②熔管（绝缘底座）

插入式熔断器螺旋式熔断器无填料封闭式熔断器有填料封闭管式熔断器

工作原理：熔体与被保护的电路串联。正常时，熔体允许通过一定的电流；当电路发生短路故障时，熔体被瞬时熔断而分断电路，起到保护作用。FU电气符号：熔断器的选择：电路上下两级都装设熔断器时，两级熔体额定电流的比值不小于1.6:1对于没有冲击性电流的负载，熔体的额定电流应大于或等于电路的工作电流。保护一台异步电动机时，熔体的额定电流计算：IfN≥(1.5~2.5)IN保护多台异步电动机时，若各台电动机不同时启动，则：IfN≥(1.5~2.5)INmax+∑IN第六节低压隔离器一、刀开关——结构最简单，应用、最广泛的手控电器。用于、低压电路不频繁动作。常用的有HD、HS系列，胶壳HK、铁壳HH系列，以及带熔断器的HG系列。

刀开关在安装时，手柄要向上（开启位置），不得倒装或平装，避免由于重力自由下落，引起误动作和合闸，接线时，应将电源线接在上端，负载线接在下端，这样拉闸后刀开关的刀片与电源隔离，既便于更换熔丝，又防止可能发生的意外事故。电气符号选用原则刀开关额定电压应大于或等于线路电压。刀开关额定电流应大于或等于线路额定电流，对于电动机负载，小电机直接启动，刀开关额定电流可取电动机额定电流的3倍，大电机降压启动，刀开关额定电流可取电动机额定电流的1.5倍。二、组合开关（转换开关）

一种多档式、控制多回路的主令电器，广泛用于各种配电装置的电源隔离、电路转换、电动机的远距离控制等。

电气符号第七节低压断路器自动开关（自动空气断路器，空气开关）——低压电路中常用的具有保护环节的断合电器。当电路发生严重过载、短路以及失压等故障时，能自动切断故障电路，保护串接其后的电气设备；正常情况下，也可用于不频繁地接通和断开电路及控制电动机。相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠压继电器的组合。1.结构和工作原理刀开关电磁脱扣器——短路保护欠压脱扣器——欠压保护双金属片——过载保护2.电气符号3.选用原则

塑壳式常用，额定电压、电流略大于或等于线路、设备的正常工作电压、电流。第八节主令电器自动控制系统中用于发送和转换命令的电器，用于控制电路，不能直接分合主电路。一、控制按钮——低压控制电路中，手动发出控制信号。桥式触点：触点额定电流5A以下，注意：按下时，常闭先开，常开后合；复位时，常开触点先断开，常闭触点后闭合。红色－停止或急停绿色－起动黑、白或灰－起动、停止交替黑色－点动蓝色－复位二、行程开关（限位开关）——又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路