常用的低压电器

第1章电气控制系统中常用低压电器

电器分为:

高压电器和低压电器。低压电器一般是指在交流50Hz、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。

在大多数用电行业及人们的日常生活中一般都使用低压设备，采用低压供电。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常用低压电器。●1.1概述●1.2电磁式电器结构及工作原理●1.3电磁式接触器●1.4电磁式继电器●1.5热继电器本章内容●1.6信号继电器●1.7主令电器●1.8熔断器●1.9低压开关和低压断路器●1.10常用电子电器本章内容1.1概述1.1.1电器的分类按工作电压的等级可分为:高压电器和低压电器；按动作原理可分为:手动电器和自动电器；按工作原理可分为:电磁式电器和非电量控制电器；按用途可分为以下几类。

1)配电电器

主要用于供、配电系统中，进行电能输送和分配。如刀开关、自动开关、隔离开关、转换开关以及熔断器等。对这类电器的主要技术要求是分断能力强，限流效果好，动稳定及热稳定性能好。

2)控制电器

主要用于各种控制电路和控制系统。这类电器有接触器、继电器、转换开关、电磁阀等。对这类电器的主要技术要求是有一定的通断能力，操作频率要高，电器和机械寿命要长。

3)主令电器

主要用于发送控制指令。如按钮、主令开关、行程开关和万能转换开关等。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。

1.1概述4)保护电器主要用于对电路和电气设备进行安全保护。如熔断器、热继电器、安全继电器、电压继电器、电流继电器和避雷器等。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，可靠性要高。

5)执行电器

主要用于执行某种动作和传动功能。如电磁铁、电磁离合器等。1.1.2电器的作用

(1)控制作用。如电梯的上下移动、快慢速自动切换与自动停层等。

1.1概述(2)保护作用。能根据设备的特点，对设备、环境以及人身安全实行自动保护，如电动机的过热保护、电网的短路保护、漏电保护等。

(3)测量作用。利用仪表及与之相适应的电器，对设备、电网或其他非电参数进行测量，如电流、电压、功率、转速、温度、压力等。

(4)调节作用。如电动机速度的调节、柴油机油门的调整、房间温度和湿度的调节、光照度的自动调节等。

(5)指示作用。显示检测出的设备运行状况与电气电路工作情况。

(6)转换作用。如被控装置操作的手动与自动的转换、供电系统的市电与自备电源的切换等。

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。常用低压电器的主要种类及用途见表l-1。表1-1常用低压电器的主要种类及用途表序

号类

别主要品种主要用途1断路器框架式断路器主要用于电路的过负载、短路、欠电压、漏电保护，也可用于不需要频繁接通和断开的电路塑料外壳式断路器快速直流断路器限流式断路器漏电保护式断路器2接触器交流接触器主要用于远距离频繁控制负载，切断带负荷电路直流接触器1.1概述序

号类

别主要品种主要用途3继电器电磁式继电器主要用于控制电路中，将被控量转换成控制电路所需电量或开关信号时间继电器温度继电器热继电器速度继电器 序

号类

别主要品种主要用途4熔断器瓷插式熔断器主要用于电路短路保护，也用于电路的过载保护螺旋式熔断器有填料封闭管式熔断器无填料封闭管式熔断器快速熔断器自复式熔断器序

号类

别主要品种主要用途5主令电器控制按钮主要用于发布控制命令，改变控制系统的工作状态位置开关万能转换开关主令控制器序

号类

别主要品种主要用途6熔断器瓷插式熔断器主要用于电路短路保护，也用于电路的过载保护螺旋式熔断器有填料封闭管式熔断器无填料封闭管式熔断器快速熔断器自复式熔断器序

号类

别主要品种主要用途6刀开关胶盖闸刀开关主要用于不频繁地接通和分断电路封闭式负荷开关熔断器式刀开关序

号类

别主要品种主要用途7转换开关组合开关主要用于电源切换，也可用于负荷通断或电路切换换向开关8控制器凸轮控制器主要用于控制回路的切换平面控制器序

号类

别主要品种主要用途9起动器电磁起动器主要用于电动机的启动星/三角起动器自耦减压起动器10电磁铁制动电磁铁主要用于起重、牵引、制动等场合起重电磁铁牵引电磁铁

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同。其结构大都是由两个主要部分组成，即感应部分(电磁机构)和执行部分(触头系统)。1.2电磁式低压电器基础知识1.2.1电磁机构原理1．电磁机构

电磁机构由线圈、铁心和衔铁组成，主要作用是通过电磁感应原理将电能转换成机械能，带动触头动作，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，电磁机构可分为直动式和拍合式两种，1.2电磁式低压电器基础知识图1.1直动式电磁机构图1.2拍合式电磁机构1－衔铁；2－铁心；3－吸引线圈1－衔铁；2－铁心；3－吸引线圈

直动式电磁机构多用于交流接触器、中间继电器。衔铁沿棱角转动的拍合式电磁机构广泛应用于直流电器中。1.2电磁式低压电器基础知识

电磁式电器分为直流和交流两类，都是利用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工程纯铁制成，而交流电磁铁的铁心则是用硅钢片叠铆而成。2．吸引线圈

吸引线圈的作用是将电能转换为磁能。按通入电流种类不同可分为直流型线圈和交流型线圈。

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；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，线圈设有骨架，使铁心与线圈隔离，并将线圈制成短而厚的矮胖型。

另外，根据线圈在电路中的连接形式，可分为串联线圈和并联线圈。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照并联接入方式设计。为减少对电路电压分配的影响，串联线圈采用粗导线制造，匝数少，线圈的阻抗较小。

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，匝数多。1.2.2电磁吸力及其特性

电磁吸力由电磁机构产生。当电磁线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生，衔铁吸合时要求电磁吸力大于反力；衔铁复位时要求反力大于电磁吸力(此时是剩磁产生的电磁吸力)。

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参数。电磁吸力F∝B2S(B为气隙磁感应强度)，可由式(1-1)表示。

(1-1)式中：I——线圈中通过的电流(A)；

N——线圈的匝数(匝)；

S——气隙截面积(m2)；

δ——气隙宽度(m)；

F——电磁吸力(N)；

µ0——真空磁导率，µ0

＝0.4π×10-6H/m。1．直流电磁机构的电磁吸力特性

从式(1-1)可以看出，对于固定线圈通以恒定直流电流时，其电磁力F仅与成反比。吸力特性曲线如图1.4所示。由此看出，衔铁闭合前后吸力很大，气隙越小，吸力越大。但衔铁吸合前后吸引线圈励磁电流不变，故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，工作可靠。图1.3电磁机构

图1.4电磁吸力特性1—直流电磁机构2—交流电磁机构

3—反力特性2．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的不同。交流电磁机构多与电路并联使用，当外加电压U及频率f为常数时，忽略线圈电阻压降。

U≈E＝4.44(1-2)式中：U——线圈电压(V)；

E——线圈感应电动势(V)；

f——线圈电压的频率(Hz)；

N——线圈匝数；

——气隙磁通(Wb)。

当外加电压U、频率f和线圈匝数N为常数时，则气隙磁通也为常数，由式(1-1)可知电磁吸力F∝B2S也为常数，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。实际上，F随δ的减小而略有增加。1.2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NI≈Rm可知(Rm

为气隙磁阻，随δ的变化成正比变化)，在线圈通电而衔铁尚未吸合瞬间，吸合电流随δ的变化成正比变化，为衔铁吸合后的额定电流的很多倍，U形电磁机构可达5～6倍，E形电磁机构可达10～15倍。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。所以，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用交流电磁机构。

衔铁振动与噪声的产生：对于交流电磁机构，由于电流是交变的，吸力也是脉动的，电流为0时，吸力也为0。所以50Hz的电源加在线圈上时，吸力为100Hz的脉动吸力。当脉动的吸力F小于弹力Fr时，衔铁将在弹簧的作用下移动，而当吸力F大于弹力Fr时，衔铁将克服弹簧力而吸合。如此周而复始，使衔铁产生振动，发出噪声，不能正常工作。解决方法：

解决该问题的具体办法是在铁心端部开一个槽，槽内嵌入称为短路环(或称分磁环)的铜环。

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通。短路环把铁心中的磁通分为两部分，即不穿过短路环的和穿过短路环的中。由于短路环的作用，使与产生相移，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。图1.5交流电磁机构实际吸力曲线图1.6交流电磁铁的短路环1—衔铁2—铁心3—线圈4—短路3．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。

在整个吸合过程中，吸力都必须大于反作用力，但不能过大或过小。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，导致触头熔焊或烧毁，影响电器的机械寿命；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，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，使之与吸力特性有良好配合。1．电器的触头触头是电磁式电器的执行部分，起接通或断开电路的作用。可分为主触头和辅助触头。

主触头用于接通或断开主电路，允许通过较大的电流；辅助触头用于接通或断开控制电路，只能通过较小的电流。

1.2.3电弧的产生及灭弧方法

电磁式电器触头在线圈未通电状态时有常开(或动合)和常闭(或动断)两种状态，分别称为常开(或动合)触头和常闭(或动断)触头。

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，常开(动合)触头将闭合，使与其相连的电路接通；常闭(动断)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动触头，固定不动的触头称静触头。

(1)桥式触头。

电磁式电器通常同时具有常开和常闭两种触头，桥式常闭触头与常开触头结构及动作对称，一般在常开触头闭合时，常闭触头断开。静触头的两个触点串接于同一条电路中，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

触头接通或分断时产生滚动摩擦，以利于去掉触头表面的氧化膜。指形触头适用于接电次数多、电流大的场合。

(a)桥式触头(b)桥式触(c)指形触头(线接触)图1.7触头的结构形式2．电接触

触头在闭合状态下，动、静触头完全接触，并有电流通过时，称为电接触。

电接触时触头的接触电阻大小将影响其工作情况。接触电阻大时触头易发热，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形式、接触压力、触头材料及触头的表面状况有关。

触头的接触形式有点接触、线接触和面接触3种。点接触适用于电流不大，触头压力小的场合；线接触适用于接电次数多，电流大的场合；面接触适用于大电流的场合。

(a)点接触(b)线接触(c)面接触图1.8触头的接触形式减小触头接触电阻的方法

(1)增加接触压力可使触点的接触面积增加，从而减小接触电阻。一般在动触点上安装一个触点弹簧。

(2)

选择电阻系数小的材料减小接触电阻。如在触点上镀银或嵌银，以减小接触电阻。

(3)

改善触点的表面状况，尽量避免或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。3．电弧的产生

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，断开后加在触头间隙(或称弧隙)两端电压超过某一数值时，触头间隙中就会产生电弧。电弧实际上是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象，会产生高温并发出强光，将触头烧损，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，在电器中应采取适当措施熄灭电弧。4．常用的灭弧方法

(1)电动力灭弧。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F的作用，使其向外运动并拉长，迅速离开触头而熄灭。这种灭弧方法多用于小容量交流接触器等交流电器中。

(2)磁吹灭弧。

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场，其方向为⊕和⊙所示。这两个磁场在电弧下方方向相同(叠加)，在弧柱上方方向相反(相减)，所以弧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F所指的方向，在F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。图1.9电动力灭弧示意图图1.10磁吹灭弧示意图

1—静触头2—动触头1—磁吹线圈2—绝缘套3—铁心4—引弧角

5—磁导夹板6—灭弧罩7—动触头8—静触头

(3)栅片灭弧。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，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。图1.11栅片灭弧示意图1—灭弧栅片2—触头3—电弧

(4)窄缝灭弧。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、石棉水泥或耐弧塑料制成。图1.12窄缝灭弧罩的断面

1.3电磁式接触器

接触器是一种用来自动接通或断开大电流电路的电器。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。其主要控制对象是电动机，也可用于电热设备、电焊机、电容器组等其他设备。它还具有低电压释放保护功能。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。

接触器按操作方式分为：电磁接触器、气动接触器和电磁气动接触器；

按灭弧介质分为：空气电磁接触器、油浸式接触器和真空接触器等。

最常用的分类是按照接触器主触头控制的电路种类来划分，即将接触器分为交流接触器和直流接触器两大类。1．交流接触器的结构

(1)电磁机构。电磁机构由线圈、动铁心(衔铁)和静铁心组成，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。

(2)触头系统。包括主触头和辅助触头。

主触头用于接通或断开主电路，通常为

3

对常开触头。

辅助触头用于控制电路，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，一般有多对常开、常闭触头。

1.3.1接触器的结构及原理(3)灭弧装置。

(4)其他辅助部件。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。图1.13交流接触器结构1—动触头2—静触头3—衔铁4—弹簧5—线圈6—铁心7—垫毡8—触头弹簧9—灭弧罩10—触头压力弹簧1.3电磁式接触器2．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。

接触器的图形符号如图1.14所示，文字符号为KM。(a)线圈(b)常开触头(c)常闭触头图1.14接触器的图形符号3．直流接触器

直流接触器的结构和工作原理基本上与交流接触器相同，结构上也是由电磁机构、触头系统和灭弧装置等部分组成，但在电磁机构方面有所不同。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弧。1.3.2接触器的主要技术参数

(1)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，有两极、三极和四极接触器；

按主电路的电流种类分有交流接触器和直流接触器。

1.3电磁式接触器(2)额定工作电压。指主触头之间正常工作电压值，也就是主触头所在电路的电源电压。

直流接触器的额定电压有110V、220V、440V、660V；

交流接触器的额定电压有220V、380V、500V、660V等。

(3)额定电流。

接触器触头在额定工作条件下的电流值。交流接触器的额定电流有10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A及630A。

(4)通断能力。

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。在此电流值下接通电路时，主触头不应造成熔焊。在此电流值下分断电路时，主触头不应发生长时间燃弧。一般通断能力是额定电流的5～10倍。(5)线圈额定电压。指接触器正常工作时线圈上所加的电压值。选用时，一般交流负载用交流接触器，直流负载用直流接触器，但对动作频繁的交流负载可采用使用直流线圈的交流接触器。

(6)操作频率。

指接触器每小时允许操作次数的最大值。

(7)寿命。

包括电寿命和机械寿命。目前接触器的机械寿命已达一千万次以上，电气寿命约是机械寿命的5%～20%。

(8)使用类别。表1-2接触器使用类别及典型用途电流种类使用类别典型用途AC(交流)AC1AC2AC3AC4无感或微感负载、电阻炉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、反接制动、反向和点动DC(直流)DC1DC2DC3无感或微感负载、电阻炉并励电动机的启动、反接制动、反向和点动串励电动机的启动、反接制动、反向和点动1.3.3接触器的型号

例如CJ10Z—40/3为交流接触器，设计序号10，重任务型，额定电流40A，主触头为3极。

CJ12—250A/3为改型后的交流接触器，设计序号12，额定电流250A，3个主触头。

我国常用的交流接触器主要有CJ10、CJ12、CJXI、CJ20、CJ40等系列及其派生系列产品。直流接触器有CZ18、CZ21、CZ22、CZ10和CZ2等系列。

引进的产品应用较多的有德国西门子公司的3TB系列和BBC公司的B系列，法国TE公司的LC1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。3TB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，额定电压为220V～660V，额定电流为9A～630A。表1-3常用交流接触器主要技术数据型号主触头辅助触头线圈可控制电器的最大功率/kW额定操作频率/(次/h)对数额定电流/A额定电压/V对数额定电流/A额定电压/V电压/V功率/kW220V380VCJ0-103103802个常开2个常闭538036110(127)220380142.54≤600CJ0-20320335.510CJ0-40340331120CJ0-75375552240CJ10-10310112.24CJ10-20320225.510CJ10-40340321120CJ10-603607017301.3.4接触器的选用

(1)接触器极数与电流种类的确定。

一般选用三极接触器，当需要同时控制中性线时，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直流接触器还是交流接触器。

(2)根据负载的类型选择相应使用类别的接触器。

如负载是一般任务则选用AC-3类别；负载为重任务则应选用AC-4类别；(3)确定接触器主触头的电流等级。

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；(4)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额定电压。

(5)接触器吸引线圈的额定电压应由所连接的控制电路确定。

(6)接触器的触头数(主触头和辅助触头)和种类(常开或常闭)应满足主电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信号，接通或断开小电流控制电路的电器。

工作原理：

一般来说，继电器通过测量环节输入外部信号(如电压、电流等电量或温度、压力、速度等非电量)并传递给中间机构，将它与整定值(即设定值)进行比较，当达到整定值时(过量或欠量)，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，达到控制电路的目的。

1.4电磁式继电器功能：1、实现控制电路状态的改变。2、与接触器不同，继电器不能用来直接接通和分断负载电路，而主要用于电动机或线路的保护以及生产过程自动化的控制。种类：(1)按用途分为：控制继电器、保护继电器。(2)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、电动式继电器、电子继电器。

(3)按输入信号分为：电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器、压力继电器、温度继电器。(4)按动作时间分为：瞬时继电器、延时继电器。继电器的主要技术参数：

包括额定参数、吸合时间和释放时间、整定参数(继电器的动作值，大部分控制继电器的动作值是可调的)、灵敏度(一般指继电器对信号的反应能力)、触头的接通和分断能力、使用寿命等。1.4电磁式继电器1.4.1电磁式继电器的结构与特性

1．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触器相似，也是由电磁系统、触头系统和释放弹簧等组成。特点：用于控制电路；流过触头的电流比较小(一般5A以下)；故不需要灭弧装置。常用的电磁式继电器有电压继电器、中间继电器和电流继电器。1.4电磁式继电器图1.16电磁式继电器原理图图1.17电磁式继电器的图形、文字符号1—铁心2—旋转棱角3—释放弹簧4—调节螺母

5—衔铁6—动触头7—静触头8—非磁性垫片9—线圈2．电磁式继电器的特性

继电器的主要特性是输入——输出特性，又称继电特性。当继电器输入量X由0增至X1以前，继电器输出量Y为零。当输入量增加到X2时，继电器吸合，输出量为Y1，若再增大X，Y保持不变。当X小到X1，继电器释放，输出量由Y1到零，X再减小，Y值均为0。X2称为继电器吸合值，欲使继电器吸合，输入量必须等于或大于X2；X1称为继电器释放值，欲使继电器释放，输入量必须等于或小于X1。图1.18继电特性曲线图

继电器的返回系数Kf

：

Kf＝X1/X2称为继电器的返回系数。

Kf值可通过调节释放弹簧的松紧程度(拧紧时，X1与X2同时增大，Kf也随之增大；放松时，Kf减小)或调整铁心与衔铁间非磁性垫片的厚度(增厚时X1增大、Kf增大；减薄时Kf减小)来达到不同的Kf值。

一般继电器要求低的返回系数，Kf值应在0.1～0.4之间，这样当继电器吸合后，输入量波动较大时不致引起误动作；

欠电压继电器则要求高的返回系数，Kf值在0.6以上。

设某继电器Kf＝0.66，吸合电压为额定电压的90%，则电压低于额定电压的60%时，继电器释放，起到欠电压保护作用。

继电器的吸合时间和释放时间。

吸合时间是指从线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需的时间；

释放时间是指从线圈失电到衔铁完全释放所需的时间。

一般继电器的吸合时间与释放时间为0.05s～0.15s，快速继电器为0.005s～0.05s，它的大小影响继电器的操作频率。1.4.2电压继电器

根据线圈两端电压的大小通断电路的继电器称为电压继电器。

电压继电器的线圈并联在电路上，对所接电路上的电压高低作出反应。

用于控制系统的电压保护和控制。

电压继电器分过电压继电器、欠电压继电器和零电压继电器。1．过电压继电器

过电压继电器用于电路的过电压保护，其吸合整定值为被保护电路额定电压的1.05～1.2倍。

在额定电压工作时，衔铁不动作；当被保护电路的电压高于额定值，达到过电压继电器的整定值时，衔铁吸合，触头机构动作，控制电路失电，控制接触器及时分断被保护电路。2．欠电压继电器

欠电压继电器用于电路的欠电压保护，其释放整定值为电路额定电压的0.1～0.6倍。在额定电压工作时，衔铁可靠吸合；当被保护电路电压降至欠电压继电器的释放整定值时，衔铁释放，触头机构复位，控制接触器及时分断被保护电路。电压继电器的符号如图图1.19过电压继电器符号

图1.20欠电压继电器符号

1.4电磁式继电器3．零电压继电器

零电压继电器在额定电压下也吸合，当线圈电压达到额定电压的5%～25%时释放。对电路实现零电压保护，常用于电路的失压保护。1.4.3电流继电器

根据线圈中电流的大小通断电路的继电器称为电流继电器。

电流继电器用于电力拖动系统的电流保护和控制。

线圈串联接入主电路，用来感测主电路的电流；

触头接入控制电路，为执行元件。常用的电流继电器有过电流继电器和欠电流继电器两种。1．过电流继电器

过电流继电器用于电路的过流保护。

过电流继电器在电路正常工作时不动作，整定范围通常为额定电流的1.1～4倍，当被保护电路的电流高于额定值，达到过电流继电器的整定值时，衔铁吸合，触头机构动作，控制电路失电，从而控制接触器及时分断电路，对电路起过电流保护作用。

2．欠电流继电器

欠电流继电器用于电路的欠电流保护。

吸引电流为线圈额定电流30%～65%，释放电流为额定电流10%～20%，因此，在电路正常工作时，衔铁是吸合的，只有当电流降低到某一整定值时，继电器释放，控制电路失电，从而控制接触器及时分断电路。电流继电器的符号如图。图1.22欠电流继电器符号1.4电磁式继电器

从得到输入信号(即线圈通电或断电)开始，经过一定的延时后才输出信号(延时触点状态变化)的继电器，称为时间继电器。1.4.4时间继电器

时间继电器可分为：

通电延时型和断电延时型。

通电延时型是当接受输入信号后延迟一定时间，输出信号才发生变化；当输入信号消失后，输出瞬时复原。

断电延时型是当接受输入信号时，瞬时产生相应的输出信号；当输入信号消失后，延迟一定的时间，输出信号才复原。常用的时间继电器有：电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式等。目前用得最多的是电子式。这里介绍利用电磁原理工作的两种时间继电器。1．直流电磁式时间继电器

直流电磁式时间继电器在铁心上有一个阻尼铜套。图1.23直流电磁式时间继电器结构1—阻尼铜套2—释放弹簧3—调节螺母4—调节螺钉5—衔铁6—非磁性垫片7—电磁线圈

1.4电磁式继电器

工作原理：

由电磁感应定律可知，在继电器线圈通、断电过程中铜套内将产生感应电动势，同时有感应电流存在，此感应电流产生的磁通阻碍穿过铜套内的原磁通变化，因而对原磁通起了阻尼作用。

当继电器通电吸合时，由于衔铁处于释放位置，气隙大，磁阻大，磁通小，铜套阻尼作用也小，因此铁心吸合时的延时不显著，一般可忽略不计。当继电器断电时，磁通量的变化大，铜套的阻尼作用也大，使衔铁延时释放起到延时的作用。因此，这种继电器仅作为断电延时用。

其延时动作触点有延时打开常开触点和延时闭合常闭触点两种。这种时间继电器的延时时间较短，而且准确度较低，一般只用于延时精度要求不高的场合。2．空气阻尼式时间继电器

空气阻尼式时间继电器利用空气阻尼原理达到延时的目的。

它由电磁机构、延时机构和触点组成。其中电磁机构有交流、直流两种；

延时方式有通电延时型和断电延时型，两种继电器原理和结构均相同，只是将其电磁机构翻转180°安装。

当衔铁位于铁心和延时机构之间时为通电延时型；当铁心位于衔铁和延时机构之间时为断电延时型。JS7－A系列时间继电器结构如图1.24所示。图1.24JS7－A系列时间继电器(空气阻尼式)结构图l—线圈2—铁心3—衔铁4—反力弹簧5—推板6—活塞杆7—杠杆8—塔形弹簧9—弱弹簧10—橡皮膜11—空气室壁12—活塞13—调节螺钉14—进气孔15，16—微动开关现以通电延时型为例说明其工作原理。

当线圈1得电后衔铁3吸合，活塞杆6在塔形弹簧8作用下带动活塞12及橡皮膜10向上移动，橡皮膜下方空气室空气变得稀薄，形成负压，活塞杆只能缓慢移动，其移动速度由进气孔气隙大小来决定。经一段延时后，活塞杆通过杠杆7压动微动开关15，使其触点动作，起到通电延时作用。

当线圈断电时，衔铁释放，橡皮膜下方空气室内的空气通过活塞肩部所形成的单向阀迅速排出，使活塞杆、杠杆、微动开关等迅速复位。由线圈得电至触点动作的一段时间即为时间继电器的延时时间，其大小可以通过调节螺钉13调节进气孔气隙大小来改变。

在线圈通电和断电时，微动开关16在推板5的作用下都能瞬时动作，其触点即为时间继电器的瞬动触点。

空气阻尼式时间继电器的优点是延时范围大、结构简单、寿命长、价格低廉。缺点是延时误差大，没有调节指示，很难精确地整定延时值。在延时精度要求高的场合不宜使用。

图1.25时间继电器的图形符号1.4.5中间继电器

中间继电器实质上是一种电压继电器。它的特点是触头数量较多(可达

8

对)，触头容量较大(5A～10A)，动作灵敏，在电路中起增加触头数量和起中间放大作用。由于中间继电器只要求线圈电压为零时能可靠释放，对动作参数无要求，故中间继电器没有调节装置。

中间继电器的图形符号和文字符号如图1.26所示。图1.26中间继电器的符号1.5.1热继电器的作用及工作原理1．热继电器的作用---（延时）过载保护、断相保护

在电动机实际的运行中，常会遇到过载或欠电压情况。为了充分发挥电动机的过载能力，保证电动机的正常启动和运转，当电动机一旦出现长时间过载等情况，需要自动切断电路，从而出现了能随过载程度而改变动作时间的电器，这就是热继电器。与电流继电器和熔断器不同，热继电器中发热元件有热惯性，在电路中不能做瞬时过载保护，更不能做短路保护。1.5热继电器

分类：

热继电器按相数分有单相、两相和三相式3种类型。

三相式热继电器常用于三相交流电动机的过载保护，可按其职能分为不带断相保护和带断相保护两种类型。1.5热继电器2．热继电器的结构与工作原理

结构组成：

热继电器主要由热元件、双金属片和触头组成。热元件由发热电阻丝做成。双金属片由两个热膨胀系数不同的金属辗压而成。热元件串接在电动机定子绕组中。电动机绕组电流即为流过热元件的电流。图1.27热继电器的结构原理图1—双金属片固定支点2—双金属片3—热元件4—导板5—补偿双金属片6—常闭触点7—常开触点8—复位螺钉9—动触点10—复位按钮11—调节旋钮12—支撑13—压簧14—推杆

当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片2弯曲，但还不足以使继电器动作；

当电动机过载时，热元件产生的热量增大，使双金属片弯曲位移增大，经过一定时间后，双金属片弯曲到推动导板

4，并通过补偿双金属片5与推杆14将动触点9和常闭触点6分开，动触点9和常闭触点6为热继电器串于接触器线圈回路的常闭触点，断开后使接触器失电，接触器的常开触点断开电动机的电源以保护电动机。

调节旋钮11是一个偏心轮，它与支撑12构成一个杠杆，13是一个压簧，转动偏心轮，改变它的半径即可改变补偿双金属片5与导板4的接触距离，因而达到调节整定动作电流的目的。此外，靠调节复位螺钉8来改变常开触点7的位置使热继电器能工作在手动复位和自动复位两种工作状态。调试手动复位时，在故障排除后要按下复位按钮10才能使动触点恢复与常闭触点6相接触的位置。图1.27热继电器的结构原理图1—双金属片固定支点2—双金属片

3—热元件4—导板5—补偿双金属片

6—常闭触点7—常开触点8—复位螺钉

9—动触点10—复位按钮11—调节旋钮

12—支撑13—压簧14—推杆1.5热继电器3．带断相保护的热继电器--△接法电动机断相保护

缺相是造成三相异步电动机烧坏的主要原因之一。

用于保护电动机的热继电器的动作电流通常是按电动机的额定电流(线电流)进行整定的。

1.5热继电器如果热继电器所保护的电动机是Y接法，热继电器的整定电流与电动机绕组电流(相电流)相同，当线路发生一相断电时，另外两相电流便增大很多，由于线电流等于相电流，流过电动机绕组的电流和流过热继电器的电流增加比例相同，因此普通的两相或三相热继电器可以起到保护作用。

如果电动机是△形接法，当发生断相时，由于电动机的相电流与线电流不等，流过电动机绕组的电流和流过热继电器的电流增加比例不相同，而热元件又串联在电动机的电源进线中，按电动机的额定电流即线电流来整定，整定值较大。当故障线电流达到额定电流时，在电动机绕组内部，电流较大的那一相绕组的故障电流将超过额定相电流，便有过热烧毁的危险。所以△接法必须采用带断相保护的热继电器。

带有断相保护的热继电器是在普通热继电器的基础上增加一个差动机构，对三相电流进行比较。热继电器的导板改为差动机构。1.5热继电器图1.28差动式断相保护的热继电器的动作原理1—上导板2—下导板3—双金属片4—常闭触点5—杠杆1.5.2热继电器型号及选用1．热继电器的型号

我国常用的热继电器主要有:JR20、JRS1、JR16等系列。

引进产品有T系列(德国BBC公司)、3UA(德国西门子)、LR1-D(法国TE公司)。JRS1、JR20系列具有断相保护、温度补偿、整定电流可调，能手动脱扣及手动断开动断触头等功能。三相交流电动机的过载保护均采用三相式热继电器，尤其是JR16和JR20系列三相式热继电器得到广泛应用。这两种系列的热继电器按其职能又分为带断相保护和不带断相保护两种类型。

1.5热继电器常用的JRS1系列和JR20系列热继电器的符号含义如图所示。

图1.29热继电器的图1.30JRS1和JR20系列热继图形符号和文字符号

电器的符号含义型号额定电压/V额定电流/A相数热元件断相保护温度补偿触头数量最小规格/A最大规格/A挡数JR163802030.25～0.3514～2212有有一动合一动断6014～2240～63415040～63100～1604JR206606.330.1～0.155～7.414无有一动合一动断163.5～5.314～186328～1228～3666316～2455～71616033～47144～176925083～125167～2504400130～195267～4004630200～300420～6304表1-4常用的热继电器技术参数1.5热继电器JRS13801230.11～0.159.0～12.513有有一动合一动断259.0～12.518～253

T6601630.11～0.1612～17.622有有一动合一动断250.17～0.2526～3221450.28～0.4030～4521一动合或一动断856～1060～1008一动合一动断10527～4280～115617090～130140～2203250100～160250～4003370100～160310～50041.5热继电器

(1)

热继电器的额定电流应按电动机的额定电流选择。对于过载能力较差的电动机，选取热继电器的额定电流(实际上是选取发热元件的额定电流)为电动机额定电流的60%～80%。

(2)

在不频繁启动场合，要保证热继电器在电动机的启动过程中不产生误动作。可按电动机的额定电流选取热继电器。

2．热继电器的选用

(3)

当电动机为重复短时工作时，首先注意确定热继电器的允许操作频率。因为热继电器的操作频率是很有限的，如果用它保护操作频率较高的电动机，效果很不理想，有时甚至不能使用。(4)在三相异步电动机电路中，对定子绕组为Y连接的电动机应选用两相或三相结构的热继电器；定子绕组为△连接的电动机必须采用带断相保护的热继电器。1.6信号继电器

信号继电器是指输入非电信号，且当非电信号到一定值时才使触头动作的继电器。常用的有温度继电器、速度继电器、压力继电器和干簧继电器。1.6.1温度继电器

当电网电压升高时，导致铁损增加而使铁心发热，这样会使绕组温升过高，或者电动机环境温度过高以及通风不良等，同样会使绕组温度过高。为此，出现了按温度原则动作的继电器，这就是温度继电器。

使用时将温度继电器埋设在电动机发热部位，如电动机定子槽内、绕组端部等部位，可直接反映该处发热情况。无论是电动机本身出现过载电流引起温度升高，还是其他原因引起电动机温度升高，温度继电器都可起保护作用。温度继电器有两种类型：一种是双金属片式温度继电器，另一种是热敏电阻式温度继电器。

双金属片式温度继电器的工作原理与热继电器相似，在此不重复。

双金属片式温度继电器的动作温度是以电动机绕组绝缘等级为基础来划分的，它共有50℃、60℃、70℃、80℃、95℃、105℃、115℃、125℃、135℃、145℃和165℃等11个规格。继电器的返回温度因动作温度而异，一般比动作温度低5℃～40℃。双金属片式温度继电器的缺点是加工工艺复杂，且双金属片容易老化。因为过厚的绝缘层会加剧动作的滞后现象。

热敏电阻式温度继电器的外形同一般晶体管式时间继电器相似，但作为温度检测元件的热敏电阻不装在继电器中，而是装在电动机定子槽内或绕组的端部。

热敏电阻是一种半导体器件，根据材料性质可分为正温度系数和负温度系数两种热敏电阻。

正温度系数热敏电阻因为具有明显的开关特性、电阻温度系数大、体积小、灵敏度高等优点而得到广泛应用和迅速发展。

RT是表示各绕组内埋设的热敏电阻串联后的总电阻，它同电阻R3、R4、R6构成一电桥。由晶体管Vl、V2构成的开关接在电桥的对角线上。图1.31热敏电阻式温度继电器电路

当温度在65℃以下时，RT大体为一恒值且比较小，电桥处于平衡状态；Vl及V2截止，晶闸管VS不导通，执行继电器KA不动作。当温度上升到动作温度时，RT阻值剧增，电桥出现不平衡状态而使Vl及V2导通，晶闸管VS获得门极触发电流而导通，执行继电器KA线圈有电而使衔铁吸合，其常闭触点分断接触器线圈从而使电动机断电，实现了电动机的过热保护。当电动机温度下降至返回温度时，RT阻值锐减，电桥恢复平衡，使VS关断，执行继电器线圈断电而使衔铁释放。

在热敏电阻式温度继电器中，执行继电器的任务是控制主电路接触器的线圈电路，因此，完全可以用一只双向晶闸管来代替执行继电器，直接控制接触器的线圈。温度继电器的触点在电路图中的图形符号与电压或电流继电器相同，只是在符号旁标注字母“θ”即可。1.6.2速度继电器—反接制动继电器

速度继电器主要用于笼型异步电动机的反接制动控制，所以也称反接制动继电器。具当速度达到规定值时，继电器动作，当速度下降到接近0时，能自动及时切断电源。

速度继电器在结构上主要由定子、转子和触点3部分组成。转子是一个圆柱形永久磁铁，定子是一个笼形空心圆环，由矽钢片叠成，并装有笼形绕组。

图1.32速度继电器1—连接头2—端盖3—定子4—转子5—可动支架

6—触点7—胶木摆杆8—簧片9—静触头10—绕组11—轴

速度继电器转子的轴与被控电动机轴相连接，而定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子随之一起转动，这样，永久磁铁的静止磁场就成了旋转磁场。定子内的笼型导体因切割磁场而产生感应电动势，从而产生电流。此电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩，于是定子跟着转子相应偏转。转子转速越高，定子导体内产生的电流越大，电磁转矩也就越大。当定子偏转到一定角度时，装在定子轴上的摆锤推动簧片动作，使常闭触点打开而常开触点闭合。当电动机转速下降时，速度继电器的转子转速也随之下降，定子导体内产生的电流也相应减少，因而使电磁转矩也相应减小。当继电器转子的转速下降到一定数值时，定子产生的电磁转矩减小，触头在弹簧作用下复位。

速度继电器的动作转速一般不低于120r/min，复位转速约在100r/min以下，该数值可以调整.

工作时，允许的转速高达1000r/min～3600r/min。由速度继电器的正转和反转切换触点动作，来反映电动机转向和速度变化，常用的速度继电器有JY1和JFZ0系列。

压力继电器广泛用于各种气压和液压控制系统中，通过检测气压或液压的变化，发出信号，控制电动机的启停，从而提供保护。

图1.33简单的压力继电器结构图1—微动开关2—滑杆3—给定螺帽平衡弹簧

4—橡皮膜5—入油口管道接头1.6.3压力继电器

压力继电器由微动开关、给定装置、压力传送装置及继电器外壳等几部分组成。设定装置包括给定螺帽平衡弹簧3等。压力传送装置包括入油口管道接头5、橡皮膜4及滑杆2等。

当用于机床润滑油泵的控制时，润滑油经管道接头入油口管道接头5进入油管，将压力传送给橡皮膜4，当油管内的压力达到某给定值时，橡皮膜4便受力向上凸起，推动滑杆2向上，压合微动开关，发出控制信号。旋转弹簧3上面的给定螺帽，便可调节弹簧的松紧程度，改变动作压力的大小，以适应控制系统的需要。1.6.4干簧继电器图1.34干簧继电器的结构原理图

图1.34为干簧继电器的结构原理图，其中图1.34(a)表示利用线圈内磁场驱动继电器动作，图1.34(b)表示利用外磁场驱动继电器动作。在磁场作用下，干簧管中的两根由铁镍合金制成的簧片分别被磁化而相互吸引，接通电路。磁场消失后，簧片靠本身的弹性分开。

干簧继电器结构小巧、动作迅速、工作稳定、灵敏度高等优点，应用广泛。干簧继电器是利用磁场作用来驱动继电器触头动作的，其主要部分是干簧管，由一组或几组导磁簧片封装在惰性气体(如氦、氮等气体)的玻璃管中组成开关元件。导磁簧片又兼作接触簧片，即控制触点，也就是说，一组簧片起开关电路和磁路的双重作用。干簧继电器特点。

(1)触点密封，可有效地防止老化和污染，也不会因触点产生火花而引起附近燃物的燃烧。

(2)结构简单，体积小，吸合功率小，灵敏度高。

(3)触点采用金、钯的合金镀层，接触电阻稳定，寿命长，一般可达107次。

1.6信号继电器(4)

动作速度快，一般吸合与释放时间均在0.5ms～2ms以内，比一般继电器快5～10倍。(5)

与永久磁铁配合使用方便、灵活。可与晶体管电器配套使用。(6)

承受电压低，通常不超过250V。1.7主令电器

主令电器用来闭合和断开控制电路，用以控制电力拖动系统中电动机的启动、停车、制动以及调速等。可直接或通过电磁式电器间接作用于控制电路。在控制电路中，由于它是一种专门发布命令的电器，故称为主令电器。主令电器不允许分合主电路。常用的主令电器有控制按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、主令控制器及其他主令电器，如脚踏开关、紧急开关、钮子开关等。1.7.1控制按钮

控制按钮简称按钮，是一种结构简单，使用广泛的手动主令电器，它可以与接触器或继电器配合，在控制电路中对电动机实现远距离自动控制，用于实现控制电路的电气连锁。1.7主令电器控制按钮一般由按钮、复位弹簧、触点和外壳等部分组成。图1.35典型控制按钮的结构示意图1、2—常闭触头3、4—常开触头

5—桥式动触头6—复位弹簧

7—按钮图1.36控制按钮的图形符号和文字符号1.7主令电器2．控制按钮的种类及动作1)按结构形式分(1)旋钮式——用手动旋钮进行操作。(2)指示灯式——按钮内装入信号灯显示信号。红色表示停止,绿色表示起动。(3)紧急式——装有蘑菇型钮帽，以示紧急动作。2)按触点形式分(1)动合按钮——外力未作用时(手未按下)，触点是断开的，外力作用时，触点闭合，但外力消失后，在复位弹簧作用下自动恢复到原来的断开状态。(2)动断按钮——外力未作用时(手未按下)，触点是闭合的，外力作用时，触点断开，但外力消失后，在复位弹簧作用下自动恢复到原来的闭合状态。(3)复合按钮——既有动合触头，又有动断触头的按钮组，称为复合按钮。按下复合按钮时，所有的触点都改变状态，即动合触点要闭合，动断触点要断开。但是，这两对触点的变化是有先后次序的，按下按钮时，动断触点先断开，动合触点后闭合；松开按钮时，动合触点先复位(断开)，动断触点后复位(闭合)。1.7.2行程开关

根据生产机械的行程发出命令以控制其运行方向或行程长短的主令电器称为行程开关。若将行程开关安装于生产机械行程终点处，以限制其行程，则称为限位开关或终点开关。

当生产机械运动到某一预定位置时，行程开关就通过机械可动部分的动作，将机械信号转换为电信号，以实现对生产机械的控制，限制它们的动作或位置，对生产机械予以必要的保护。行程开关按其结构可分为直动式(如LX1、JLXK1系列)、滚轮式(如LX2、JLXK2系列)和微动式(LXW-11、JLXK1-11系列)3种。图1.37直动式行程开关1—顶杆2—弹簧3—动断触头4—触头弹簧5—动合触头

图1.38滚动式行程开关的内部结构1—滚轮2—上转臂3—盘形弹簧4—推杆5—小滚轮6—擒纵杆7—压缩弹簧8—左右弹簧

图1.39微动式行程开关的内部结构1—推杆2—弹簧3—动合触头4—动断触头5—压缩弹簧

图1.40行程开关的图形及符号

由于半导体元件的出现，产生了一种非接触式的行程开关，这就是接近开关。当生产机械接近它到一定距离范围之内时，它就能发出信号，以控制生产机械的位置或进行计数。1.7.3万能转换开关

万能转换开关是一种多档式、控制多回路的主令电器，主要用于低压断路器操作机构的合闸与分闸控制、各种控制线路的转换、电压和电流表的换相测量控制、配电装置线路的转换和遥控等。万能转换开关还可以直接控制小容量电动机的启动、调速和换向。图1.41万能转换开关原理图

常用万能转换开关有LW5和LW6系列。LW5系列可控制5.5kW及以下的小容量电动机；LW6系列只能控制2.2kW及以下的小容量电动机。

LW5系列万能转换开关按手柄的操作方式可分为自复式和自定位式两种。所谓自复式是指用手拨动手柄于某一档位时，手松开后，手柄自动返回原位；定位式则是指手柄被置于某档位时，不能自动返回原位而停在该档位。

万能转换开关的手柄操作位置是以角度表示的。但由于其触头的分合状态与操作手柄的位置有关，所以，除在电路图中画出触头图形符号外，还应画出操作手柄与触头分合状态的关系。

根据图1.42(a)和(b)知，当万能转换开关打向左45°时，触头l－2、3－4、5－6闭合，触头7－8打开；打向0°时，只有触头5－6闭合，向右45°时，触头7－8闭合，其余打开。图1.42万能转换开关的图形符号1.8熔断器

熔断器是一种简单而有效的保护电器，在电路中主要起短路保护作用。

熔断器主要由熔体和安装熔体的绝缘管(或盖、座)等部分组成。其中熔体是主要部分，它既是感测元件又是执行元件。熔体是由不同金属材料(铅锡合金、锌、铜或银)制成丝状、带状、片状或笼状，串接于被保护电路。工作原理：当电路发生短路或过载故障时，通过熔体的电流使其发热，当达到熔化温度时，熔体自行熔断，从而分断故障电路。

熔断管一般由硬质纤维或瓷质绝缘材料制成半封闭式或封闭式管状外壳，熔体装于其中。熔断管的作用是便于安装熔体和有利于熔体熔断时熄灭电弧。1.8.1熔断器的结构与分类

熔断器按结构可分为半封闭插入式、螺旋式、无填料密封管式和有填料密封管式。按用途可分为一般工业用熔断器、半导体器件保护用快速熔断器和特殊熔断器(如具有两段保护特性的快慢动作熔断器、自复式熔断器)。

常用的熔断器有以下几种。1．插入式熔断器

插入式熔断器常用于380V及以下电压等级的电路末端，作为配电支线或电气设备的短路保护来使用。2．螺旋式熔断器螺旋式熔断器熔体上的上端盖有一熔断指示器，一旦熔体熔断，指示器马上弹出，可透过瓷帽上的玻璃孔观察到，它常用于机床电气控制设备中。螺旋式熔断器分断电流较大，可用于电压等级500V及其以下、电流等级200A以下的电路中，作短路保护。

图1.43插入式熔断器l—动触头2—熔体3—瓷插件

4—静触头5—瓷座

图1.44

螺旋式熔断器l—底座2—熔体3—瓷帽

3．封闭式熔断器封闭式熔断器分为有填料熔断器和无填料熔断器两种。有填料封闭式熔断器一般用方形瓷管，内装石英砂及熔体，分断能力强，用于电压等级500V以下、电流等级1kA以下的电路中。

无填料封闭式熔断器将熔体装入密闭式圆筒中，分断能力稍小，用于500V以下、600A以下电力网或配电设备中。4．快速熔断器快速熔断器主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。由于半导体元件的过载能力很低，只能在极短时间内承受较大的过载电流，因此要求短路保护具有快速熔断的能力。快速熔断器的结构和有填料封闭式熔断器基本相同，但熔体材料和形状不同，它是以银片冲制的有V形深槽的变截面熔体。

图1.45有填料封闭式熔断器1—瓷底座2—弹簧片3—管体

4—绝缘手柄5—熔体

图1.46无填料封闭式熔断器l—铜圈2—熔断管3—管帽

4—插座5—特殊垫圈6—熔体7—熔片

5．自复熔断器自复熔断器采用金属钠作熔体，在常温下具有高电导率。当电路发生短路故障时，短路电流产生高温使钠迅速汽化，汽态钠呈现高阻态，从而限制了短路电流。当短路电流消失后，温度下降，金属钠恢复原来的良好导电性能。自复熔断器只能限制短路电流，不能真正分断电路。其优点是不必更换熔体，能重复使用。1.8.2熔断器的选用

1．熔断器的保护特性

熔断器的动作是靠熔体的熔断来实现的，当电流较大时，熔体熔断所需的时间就较短；而电流较小时，熔体熔断所需用的时间就较长，甚至不会熔断。这一特性可用“时间－电流特性”曲线来描述，称熔断器的保护特性。

图1.47熔断器的保护特性

Ir为最小融化电流或称临界电流，Ire为熔体额定电流。当熔体电流小于Ir时，熔体不会熔断。Ir与熔体额定电流Ire之比称为熔断器的融化系数，即K=Ir/Ire，K的值小对小倍数过载保护有力，但K也不宜接近于1，否则不仅熔体在Ire下工作温度会过高，而且还有可能因保护特性本身的误差而发生熔体在Ire下也熔断的现象，影响熔断器工作的可靠性。2．熔断器的主要参数(1)

额定电压

指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压。其值一般等于或大于设备的额定电压。(2)额定电流指熔断器长期工作时，电器设备升温不超过规定值时所能承受的电流。熔断器的额定电流有两种：一种是熔管额定电流，也称熔断器的额定电流；另一种是熔体的额定电流。熔管额定电流等级少，而熔体电流等级较多，在一种电流规格的熔断管内有适于几种电流规格的熔体，熔体的额定电流最大不能超过熔管的额定电流。(3)

极限分断能力

指熔断器在规定的额定电压和功率因数(或时间常数)条件下，能可靠分断的最大短路电流。(4)

熔断电流

指通过熔体并能使其融化的最小电流。3．熔断器的选择

1)熔断器类型的选择

对于容量小的电动机和照明支线，常采用熔断器作为过载及短路保护，因此熔体的熔化系数可适当小些；

对于较大容量的电动机和照明干线，则应着重考虑短路保护和分断能力，通常选用具有较高分断能力的熔断器；

当短路电流很大时，宜采用具有限流作用的熔断器。2)熔断器额定电压的选择

熔断器额定电压应等于或大于电器设备的额定电压。3)熔体的额定电流的选择(1)对于负载平稳无冲击的照明电路、电阻、电炉等电路，

Ire≥Ie式中：Ire——熔体的额定电流；

Ie——负载的额定电流。(2)对于单台长