电路分析基础 第2版 课件 课程设计-继电接触器控制线路部分

L1L2L3FU1FU2KM1KM2FRSB2SB3SB1KM1KM2KM1KM2FRUVWQSKM2KM1U---L1V---L2W---L3U---L3V---L2W---L1M3~接触器联锁正反转控制线路

低压电器基础知识电器的概念：广义上--------电气设备工业意义上---能根据特定的信号和要求，自动或手动地接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。

电器的分类

按工作电压等级分：高压电器：用于交流电压1200V、直流电压1500V及以上电路中的电器。例如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。用于交流50Hz(或60Hz)，额定电压为1200V以下、直流额定电压1500V及以下的电路中的电器。例如接触器、继电器等。低压电器按动作原理分：手动电器：自动电器：用手或依靠机械力进行操作的电器，如：手动开关、控制按钮、行程开关等主令电器。借助于电磁力或某个物理量的变化自动进行操作的电器，如：接触器、继电器、电磁阀等。1刀开关(QS)

刀开关广泛应用于配电设备作隔离电源用，也常用来直接启动小容量的异步电动机。刀开关（又称闸刀开关）是由操作手柄、闸刀式动触头、刀夹式静触头及绝缘底板组成，依靠手动进行插入与脱离插座的控制。刀开关按极数分，有单极、双极和三极。低压电器

1.1开启式刀开关

主要由操作手柄、熔丝、触刀、触刀座和底座组成。1.1开启式刀开关

安装及接线注意事项：手柄要向上，不得倒装或平装，避免由于重力作用的误合闸；接线时应将电源线接在上端，负载接在下端，这样拉闸后刀开关与电源隔离，便于更换熔丝。主要由钢板外壳、触刀、操作机构、熔丝等组成，操作机构具有两个特点：采用储能合闸方式；具有机械联锁。铁壳开关的结构图1—触刀

2—夹座

3—熔断器

4—速断弹簧5—转轴6—手柄

1.2封闭式负荷开关

2.熔断器(FU)

基于电流热效应原理和发热元件热熔断原理具有一定的瞬动特性主要起短路保护和严重过载保护使用时，熔体串接于被保护的电路中图形和文字符号：简单而有效熔断器的结构与主要技术参数

1.熔断器的结构

熔体是熔断器的核心，常做成丝状、片状或栅状，制作熔体的材料一般有铅锡合金、锌、铜、银等。

熔管是熔体的保护外壳,用耐热绝缘材料制成,在熔体熔断时兼有灭弧作用。

熔座是熔断器的底座，作用是固定熔管和外接引线。

2.熔断器的主要技术参数（1）额定电压:熔断器长期工作所能承受的电压。（2）额定电流:保证熔断器能长期正常工作的电流。（3）分断能力:在规定的使用和性能条件下，在规定电压下熔断器能分断的预期分断电流值。（4）时间－电流特性:在规定的条件下，表征流过熔体的电流与熔体熔断时间的关系曲线，如右图所示。

熔断器的熔断电流与熔断时间的关系熔断电流IS(A)1.25IN1.6IN2.0IN2.5IN3.0IN4.0IN8.0IN10.0IN熔断时间t（s）∞36004084.52.510.4□

□

□－□

/□

熔体额定电流（A）

熔断器额定电流（A）

设计代号

Ｃ—瓷插式Ｌ—螺旋式Ｍ—无填料密封管式Ｔ—有填料密封管式Ｓ—快速式Ｚ—自复式

R—熔断器如型号RC1A—15／10RL1—60/30二、常用低压熔断器

1.熔断器型号及含义2.RC1A系列瓷插式熔断器

特点结构简单，价格低廉，更换方便，使用时将瓷盖插入瓷座，拔下瓷盖便可更换熔丝应用额定电压380V及以下、额定电流为5～200A的低压线路末端或分支电路中，作线路和用电设备的短路保护，在照明线路中还可起过载保护作用1-熔丝2-动触头3-瓷盖4-空腔5-静触头6-瓷座3.RL1系列螺旋式熔断器

特点熔断管内装有石英砂、熔丝和带小红点的熔断指示器，石英砂用以增强灭弧性能。熔丝熔断后有明显指示应用在交流额定电压500V、额定电流200A及以下的电路中，作为短路保护器件

1-瓷套2-熔断管3-下接线座4-瓷座5-上接线座6-瓷帽1234564.RT0系列有填料封闭管式熔断器特点熔体是两片网状紫铜片，中间用锡桥连接。熔体周围填满石英砂起灭弧作用应用用于交流380V及以下、短路电流较大的电力输配电系统中，作为线路及电气设备的短路保护及过载保护1-熔断指示器2-石英砂填料3-指示器熔丝4-夹头5-夹座6-底座7-熔体8-熔管9-锡桥5.NG30系列有填料封闭管式圆筒帽形熔断器特点熔断体由熔管、熔体、填料组成，由纯铜片制成的变截面熔体封装于高强度熔管内，熔管内充满高纯度石英砂作为灭弧介质，熔体两端采用点焊与端帽牢固连接应用用于交流50Hz、额定电压380V、额定电流63A及以下工业电气装置的配电线路中

6.RS0、RS3系列有填料快速熔断器特点在6倍额定电流时，熔断时间不大于20ms,熔断时间短，动作迅速

应用主要用于半导体硅整流元件的过电流保护7.自复式熔断器特点在故障短路电流产生的高温下，其中的局部液态金属钠迅速气化而蒸发，阻值剧增，即瞬间呈现高阻状态，从而限制了短路电流。当故障消失后，温度下降，金属钠蒸气冷却并凝结，自动恢复至原来的导电状态

应用用于交流380V的电路中与断路器配合使用。熔断器的电流有100A、200A、400A、600A四个等级

熔断器的选用1.熔断器类型的选用根据使用环境、负载性质和短路电流的大小选用适当类型的熔断器。2.熔断器额定电压和额定电流的选用熔断器的额定电压必须等于或大于线路的额定电压。熔断器的额定电流必须等于或大于所装熔体的额定电流。3.熔体额定电流的选用（1）对照明和电热等的短路保护，熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流。（2）对一台不经常启动且启动时间不长的电动机的短路保护，应有：

IRN≥(1.5～2.5)IN

（3)对多台电动机的短路保护，应有：

IRN≥(1.5～2.5)INmax+∑IN

例1某机床电动机的型号为Y112M－4，额定功率为4kW，额定电压为380V，额定电流为8.8A，该电动机正常工作时不需要频繁启动。若用熔断器为该电动机提供短路保护，试确定熔断器的型号规格。解：（1）选择熔断器的类型：用RL1系列螺旋式熔断器。（2）选择熔体额定电流：

IRN=(1.5～2.5)×8.8≈13.2～22A查表1－8得熔体额定电流为：

IRN=20A（3）选择熔断器的额定电流和电压：查表1－8，可选取RL1－60/20型熔断器，其额定电流为60A，额定电压为380V。3.低压断路器(QF)

又称空气开关或自动开关。它相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电器的组合。是一种既有手动开关作用又能自动进行欠电压、失电压、过载和短路保护、动作值可调、分断能力高的电器。

3.低压断路器低压断路器由操作机构、触头、保护装置（各种脱扣器）、灭弧系统等组成。

低压断路器的主触头是靠手动操作或电动合闸的。

与接触器不同的是：

低压断路器不仅可分断额定电流、一般故障电流，还能分断短路电流，但单位时间内允许的操作次数较低。可实现短路、过载、失压保护。锁钩主触点手动闭合

过流脱扣器

欠压脱扣器衔铁释放连杆装置释放弹簧工作原理：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。3.低压断路器3.

低压断路器图

低压断路器的图形、文符号

4.按钮(SB)按钮是一种短时接通或断开小电流电路的手动低压控制电器，主要用于控制系统中，用来发布控制命令。按钮的结构常闭触点常开触点结构：按钮由按钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳构成。4.1按钮的结构和原理4.1按钮的结构和原理

按下按钮帽，其常闭触点断开，常开触点闭合；松开按钮帽，在复位弹簧的作用下，触点复位。按钮触点允许通过的电流很小，一般不超过5A。按钮通常有常开按钮、常闭按钮、复合按钮等。按钮原理示意图4.2按钮的型号及符号一定要记牢呀！4.3按钮的选择

按钮主要根据使用场合所需要的触点数、触点形式及颜色来选用。安装时要根据控制工艺要求，合理布局，整齐排列。按钮颜色规定：

“停止”和“急停”按钮----红色；“启动”

按钮----绿色；“点动”

按钮----黑色。

5.接触器(KM)

接触器是电力拖动自动控制系统中使用量大且面广的一种低压控制电器；用来频繁地接通和分断交直流主回路和大容量控制电路；主要控制对象是电动机；能实现远距离控制，并具有欠（零）电压保护。

外形5.1

结构和工作原理

静铁心动铁心电磁线圈弹簧常开触头常闭触头

主触头辅助触头按常态按控制的电路灭弧罩结构5..电器的触头系统图1-3触头的接触形式a)点接触b)线接触c)面接触（2）触头接触形式（1）触头接触电阻（3）触头结构形式图1-4触头的结构形式a)桥式触头b)指形触头触头的材料：银铜触头材料选用电阻系数小的材料，使触头本身的电阻尽量减小；增加触头的接触压力，一般在动触头上安装触头弹簧；改善触头表面状况，尽量避免或减小表面氧化膜形成，在使用过程中尽量保持触头清洁。减小接触电阻的方法2.电弧的产生和灭弧方法电弧：当用开关电器断开电流时，如果电路电压不低于10—20伏，电流不小于80~100mA，当触头断开瞬间，触头间距离很小，电场强度很大，触头间产生大量的带电粒子，形成炽热的电子流，产生弧光放电现象，称为电弧。电弧的危害：妨碍电路的正常分断；

腐蚀触头表面。

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。1）电动力吹弧。

拉长电弧，降低电场强度，电弧热量在拉长的过程中散发冷却而迅速熄灭。

图1-6双断口电动力吹弧1-静触头2-动触头3-电弧灭弧方法2）栅片灭弧图1-7栅片灭弧装置将电弧分成许多串联的短弧，增加维持电弧所需的临极电压降，同时栅片将电弧的热量散发，使电弧迅速熄灭。3）磁吹灭弧图1-8磁吹灭弧原理

用电磁力使电弧在冷却介质中运动，降低弧柱周围的温度。当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：常闭触头断开；常开触头闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原：常开触头断开，常闭触头闭合。

工作原理图1-9

接触器的图形、文字符号a）线圈

b）主触头

c）常开辅助触头

d）常闭辅助触头符号线圈得电，衔铁吸合

触点动作常开触点－合常闭触点－断线圈失电，衔铁释放

触点复位常开触点－断常闭触点－合表示符号：

线圈KM动合(常开)主触点KMKM动合(常开)辅助触点动断(常闭)辅助触点KM

用于主电路流过的大电流(需加灭弧装置)用于控制电路流过的小电流(无需加灭弧装置)

交、直流接触器的特点

交流接触器

交流接触器线圈通以交流电，主触头接通、分断交流主电路。交变磁通穿过铁心，产生涡流和磁滞损耗，使铁心发热；铁心用硅钢片，线圈短而粗的圆筒状。通常采用短路环来解决交流电磁铁的振动问题。常采用灭弧罩和灭弧栅进行灭弧。?交、直流接触器的特点图1-10交流接触器铁心的短路环a）结构图b）电磁吸力图2.直流接触器

直流接触器线圈通以直流电流，主触头接通、切断直流主电路。铁心不发热，用整块钢块；线圈长而薄。对于250A以上的直流接触器往往采用串联双绕组线圈，可以节电和延长电磁线圈的使用寿命。常采用磁吹灭弧装置。图1-11

直流接触器双绕组线圈接线1-启动线圈2-保持线圈

接触器的主要技术参数与选用1.接触器的型号及代表意义

空气电磁式交流接触器

典型产品有：CJ10、CJ12、CJ20、CJ21、CJ26、CJ29、CJ35、CJ40、NC、B、LC1-D、3TB、3TF系列交流接触器等。

切换电容器接触器

专用于低压无功补偿设备中投入或切除并联电容器组，以调整用电系统的功率因素。

常用产品有：CJ16、CJ19、CJ41、CJX4、CJX2A、LC1-D、6C系列等。2.分类

以真空为灭弧介质，其主触头密封在真空开关管内。适用于条件恶劣的危险环境中。

常用真空交流接触器有：CKJ和EVS系列等。

装有智能化电磁系统，具有与数据总线及其它设备通信功能，有对运行工况自动识别、控制和执行能力

产品：日本富士NewSC系列、美国西屋“A”系列、ABB公司AF系列、金钟－默勒的DIL－M系列智能化接触器等。国内有单片机控制的交流接触器。

真空交流接触器智能化接触器

常用产品：CZ18、CZ21、CZ22和CZ0系列等。直流接触器常见交流接触器：CJX1系列交流接触器CJX2系列交流接触器常见直流接触器：CZO系列直流接触器CJT1系列交流接触器注：电器元件的各部分，在外观上看是一个整体，但电气原理图中同一电器的各部分是分散的，分散的各部分都用相同的文字符号表示。接触器选用原则

额定电压

接触器的额定电压是指主触头的额定电压，应等于负载的额定电压。

额定电流

接触器的额定电流是指主触头的额定电流，应等于或稍大于负载的额定电流。

电磁线圈的额定电压电磁线圈的额定电压等于控制回路的电源电压。

触头数目接触器的触头数目应能满足控制线路要求。

额定操作频率接触器额定操作频率是每小时接通次数。

返回6.继电器

按用途分：有控制继电器和保护继电器。

按工作原理：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器和热继电器。按输入信号分：电压继电器、中间继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器等。返回作用:控制与保护电路或信号转换实现：当输入量变化到某一定值时，继电器动作，其触头接通或断开交、直流小容量的控制回路。常用的分类方法有：

热继电器(FR)热继电器还常和交流接触器配合组成电磁起动器，广泛用于三相异步电动机的长期过载保护。

工作原理利用电流的热效应原理来工作的一种保护电器主要作用用于交流电动机的过载保护、断相及电流不平衡运动的保护及其他电器设备发热状态的控制。

热继电器

主要产品形式

热继电器使用时把热元件串接于电动机的主电路中，而常闭触头串接于电动机的控制电路中。发热元件1通电发热后，双金属片2受热弯曲，推动导板3运动。电流越大，导板的运动幅度也越大。当电流大到一定程度时，导板发生跃变，即触头发生动作从而切断控制电路。图1-15

热继电器原理图1—热元件2—双金属片3—导板4—触头

热继电器图1-17热继电器图形、文字符号a）发热元件b）常闭触点由于热惯性的原因，热继电器不能用于瞬时过载保护，更不能用于短路保护。

热继电器热继电器的主要参数：热元件的额定电流

指热元件能够长期通过而不致于引起热继电器动作的最大电流值。（有一定的整定范围，如IN=5A,整定范围3.2-5A)。同一种热继电器有多种规模的热元件系列。热元件的额定电流与电动机的额定电流相等时，继电器能准确地反映电动机发热。02七月2024具有断相保护的热继电器图1-27电动机三角形联结时U相断线时的电流分析图1-28差动式断相保护机构及工作原理a)通电前b)三相正常电流c)三相均匀过载d)W相断路1-上导板2-下导板3-杠杆4-顶头5-补偿双金属片6-主双金属片思考题热继电器在电路中的作用是什么？带断相保护和不带断相保护的三相式热继电器各用在什么场合？？答：热继电器主要用于电机拖动系统中电动机负载的过载保护热继电器的选择主要根据电动机定子绕组的联结方式来确定热继电器的型号，在三相异步电动机电路中，对Y连接的电动机可使用两相或者三相结构的热继电器，一般使用两相结构的热继电器，即在两相主电路中串接热元件。

对于三相感应电动机，定子绕组为三角形连接的电动机，必须采用带断相保护的热继电器。SBKMKML1L2L3QFFU1FU2电路组成分析M3~点动正转控制线路点动控制线路SBKMKML1L2L3QFFU2合上开关QFFU1M3~点动正转控制线路点动控制线路SBKMKML1L2L3QFFU2起动：按下SBKM线圈得电FU1M3~点动正转控制线路点动控制线路SBKMKML1L2L3QFFU2KM主触头闭合电动机起动FU1M3~点动正转控制线路点动控制线路SBKMKML1L2L3QFFU2停止：松开SB，KM线圈失电KM主触头断开，电动机停转FU1M3~点动正转控制线路点动控制线路电路组成分析SB1KMKML1L2L3KMQFFU1FU2SB2M3~接触器自锁正转控制线路接触器自锁正转控制线路合上电源开关QFSB1KMKML1L2L3KMQFFU2SB2FU1M3~接触器自锁正转控制线路接触器自锁正转控制线路SB1KMKML1L2L3KMQFFU2SB2起动：按下SB1有电流通过KM线圈FU1M3~接触器自锁正转控制线路接触器自锁正转控制线路SB1KMKML1L2L3KMQFFU2SB2交流接触器动合主触头吸合，电动机正转起动，交流接触器动合辅助触头吸合通过自身辅助触头给线圈供电，称为自锁FU1M3~接触器自锁正转控制线路接触器自锁正转控制线路SB1KMKML1L2L3KMQFFU2SB2松开SB1，电动机继续运行FU1M3~接触器自锁正转控制线路接触器自锁正转控制线路KML1L2L3QFFU2SB1KMKMSB2停止：按下SB2，KM线圈失电，动合辅助触头断开，解除自锁，动合主触头断开，电动机断电停转FU1M3~接触器自锁正转控制线路接触器自锁正转控制线路具有过载保护的接触器自锁正转控制线路KML1L2L3KMFRQFFU2FU1M3~电路组成分析：在具有自锁的正转控制电路的主电路中串联热继电器，并将其动断触头串联控制回路中具有过载保护的自锁正转控制线路SB1KMSB2FRKML1L2L3KMFRQFFU2FU1M3~合上开关QF具有过载保护的接触器自锁正转控制线路具有过载保护的自锁正转控制线路SB1KMSB2FRKML1L2L3KMFRQFFU2FU1M3~起动：按下BS1有电流通过KM线圈具有过载保护的接触器自锁正转控制线路具有过载保护的自锁正转控制线路SB1KMSB2FRSB1KMKML1L2L3KMSB2FRFRQFFU2FU1M3~交流接触器动合主触头闭合，电动机正转起动交流接触器动自锁触头闭合，自锁具有过载保护的接触器自锁正转控制线路具有过载保护的自锁正转控制线路SB1KMKML1L2L3KMSB2FRFRQFFU2FU1M3~松开SB1，电动机继续运行具有过载保护的接触器自锁正转控制线路具有过载保护的自锁正转控制线路SB1KMKML1L2L3KMSB2FRFRQFFU2FU1M3~起动过程与具有自锁的正转控制电路相同具有过载保护的接触器自锁正转控制线路具有过载保护的自锁正转控制线路SB1KMKML1L2L3KMSB2FRFRQFFU2FU1M3~停止：过载时，FR动断触头断开（或按下SB2）KM线圈失电，自锁触头断开，解除自锁动合主触头断开，电动机断电停转具有过载保护的接触器自锁正转控制线路具有过载保护的自锁正转控制线路三相异步电动机的正反转控制线路

若改变电动机转动方向，将接至交流电动机的三相交流电源进线中任意两相对调，电动机就可以反转。L1L2L3FU1FU2KM1KM2FRSB2SB3SB1KM1KM2KM1KM2FRUVWQSKM2KM1U---L1V---L2W---L3U---L3V---L2W---L1M3~接触器联锁正反转控制线路L1L2L3FU1FU2KM1KM2FRSB2SB3SB1KM1KM2KM1KM2FRUVWQSKM2KM1合上电源开关QSM3~接触器联锁正反转控制线路L1L2L3FU2KM1KM2FRSB2SB3SB1KM1KM2KM1KM2FRUVWQSKM2KM1按SB2KM1线圈得电FU1M3~接触器联锁正反转控制线路L1L2L3KM1KM2FRSB2SB3SB1KM1KM2KM1KM2FRUVWKM2KM1KM1自锁触头闭合,自锁KM1动合主触头闭合,电机正转KM1联锁触头断开对KM2联锁FU2QSFU1M3~接触器联锁正反转控制线路L1L2L3KM1KM2FRSB2SB3SB1KM1KM2KM1KM2FRUVWKM2KM1松开SB2电机继续正转运行FU2QSFU1M3~接触器联锁正反转控制线路L1L2L3FU1FU2KM1KM2FRSB2SB3SB1KM1KM2KM1KM2FRUVWQSKM2KM1按下SB1,KM1线圈失电KM1自锁触头断开,解除自锁KM1主触头断开,电机停转KM1联锁触头闭合，解除联锁M3~接触器联锁正反转控制线路L1L2L3FU1FU2KM1KM2FRSB2SB3SB1KM1KM2KM1KM2FRUVWQSKM2KM1松开SB1M3~接触器联锁正反转控制线路L1L2L3KM1KM2FRSB2SB3SB1