三相交流异步电动机.pdf

三相交流异步电动机电机是实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能的相互转换。把机械能转换成电能的设备称为发电机，而把电能转换成机械能的设备叫做电动机。电动机交流电动机直流电动机异步机 同步机鼠笼式 绕线式他励、异励、串励、复励在生产上主要用的是交流电动机，特别三相异步电动机，因为它具 有结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。它被 广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机 械、功率不大的通风机及水泵等。对于各种电动机我们应该了解下列几个方面的问题：（1）基本构造;（2）工作原理；（3）表示转速与转矩之间关系的机械特性；（4）起动、调速及制动的基本原理和基本方法；（5）应用场合和如何正确使用。1.三相异步电动机的构造三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋 转部分）。此外还有端盖、风扇等附属部分，如图5T所示。1）.定子三相异步电动机的定子由三部分组成:b)2.三相异步电动机的转动原理1).基本原理 为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下 演示实验，如图5-2所示图5-2三相异步电动机工作原理(1).演示实验：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体,当转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋；若改变磁铁的 转向，则导体的转向也跟着改变。(2).现象解释：当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动,鼠笼式导体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。感应电 流又使导体受到一个电磁力的作用，于是导体就沿磁铁的旋转方向转动 起来，这就是异步电动机的基本原理。转子转动的方向和磁极旋转的方 向相同。(3).结论：欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组。图5-4旋转磁场的形成(2).旋转磁场的方向旋转磁场的方向是由三相绕组中电流相序决定的，若想改变旋转磁 场的方向，只要改变通入定子绕组的电流相序，即将三根电源线中的任意两根对调即可。这时，转子的旋转方向也跟着改变。3).三相异步电动机的极数与转速(1).极数(磁极对数p)三相异步电动机的极数就是旋转磁场的极数。旋转磁场的极数和三相绕组的安排有关。当每相绕组只有一个线圈，绕组的始端之间相差1200空间角时，产 生的旋转磁场具有一对极，即P=l;当每相绕组为两个线圈串联，绕组的始端之间相差600空间角时，产生的旋转磁场具有两对极，即P=2；同理，如果要产生三对极，即p=3的旋转磁场，则每相绕组必须有均匀安排在空间的串联的三个线圈，绕组的始端之间相差400(=1200/p)8=120/空间角。极数P与绕组的始端之间的空间角 的关系为:(2).转速n三相异步电动机旋转磁场的转速nO与电动机磁极对数p有关，它们 的关系是:由(5T)可知，旋转磁场的转速nO决定于电流频率fl和磁场的极 数P。对某一异步电动机而言，fl和P通常是一定的，所以磁场转速nO 是个常数。在我国，工频fl=50Hz,因此对应于不同极对数p的旋转磁场转速 nO,见表P123456N0300015001000750600500(3).转差率s电动机转子转动方向与磁场旋转的方向相同，但转子的转速n不可 能达到与旋转磁场的转速nO相等，否则转子与旋转磁场之间就没有相对 运动，因而磁力线就不切割转子导体，转子电动势、转子电流以及转矩 也就都不存在。也就是说旋转磁场与转子之间存在转速差，因此我们把 这种电动机称为异步电动机，又因为这种电动机的转动原理是建立在电 磁感应基础上的，故又称为感应电动机。旋转磁场的转速nO常称为同步转速。转差率S用来表示转子转速n与磁场转速nO相差的程度的物理转差率是异步电动机的一个重要的物理量。当旋转磁场以同步转速nO开始旋转时，转子则因机械惯性尚未转动,转子的瞬间转速n=0,这时转差率S=l。转子转动起来之后，n0,(nO-n)差值减小，电动机的转差率Sl。如果转轴上的阻转矩加大，则转子转速 n降低，即异步程度加大，才能产生足够大的感受电动势和电流，产生足 够大的电磁转矩，这时的转差率S增大。反之，S减小。异步电动机运行 时，转速与同步转速一般很接近，转差率很小。在额定工作状态下约为 0.0150.06 之间。(4).三相异步电动机的定子电路与转子电路三相异步电动机中的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当于变压 器的原绕组，转子绕组(一般是短接的)相当于副绕组。给定子绕组接 上三相电源电压，则定子中就有三相电流通过，此三相电流产生旋转磁 场，其磁力线通过定子和转子铁心而闭合，这个磁场在转子和定子的每 相绕组中都要感应出电动势。P40 12,13,14 题授课时间第2周课次第3次章节（项目/任务）名称 1-3二相交流异步电动机授课方式理论课（V）、实践课（）、习题课（）、理实一体化（）、其它（）教学时数教学目标要求1.知识方面：了解三相异步电动机的基本结构、理解工作 原理、电磁转矩和机械特性，理解起动、调速、制动方法。2.德育方面：科学技术就是生产力。3.技能方面：识别三相异步电动机的基本结构。教学方法讲授法教学重点难点1.三相异步电动机的工作原理2.机械特性1.1常用低压电器的分类低压电器种类繁多，功能各样，构造各异，用途广泛，工作原理 各不相同，常用低压电器的分类方法也很多。1.按用途或控制对象分类(1)配电电器：主要用于低压配电系统中。要求系统发生故障 时准确动作、可靠工作，在规定条件下具有相应的动稳定性与热稳定 性，使电器不会被损坏。常用的配电电器有刀开关、转换开关、熔断 器和断路器等。(2)控制电器：主要用于电气传动系统中。要求寿命长、体积 小、重量轻且动作迅速、准确、可靠。常用的控制电器有接触器、继 电器、起动器、主令电器和电磁铁等。2.按动作方式分类(1)自动电器：依靠自身参数的变化或外来信号的作用，自动 完成接通或分断等动作，如接触器和继电器等。(2)手动电器：用手动操作来进行切换的电器，如刀开关、转 换开关和按钮等。3.按触点类型分类(1)有触点电器：利用触点的接通和分断来切换电路，如接触 器、刀开关和按钮等。(2)无触点电器：无可分离的触点。主要利用电子元件的开关 效应，即导通和截止来实现电路的通、断控制，如接近开关、霍尔开 关、电子式时间继电器和固态继电器等。4.按工作原理分类(1)电磁式电器：根据电磁感应原理动作的电器，如接触器、继电器和电磁铁等。(2)非电量控制电器：依靠外力或非电量信号(如速度、压力和温度等)的变化而动作的电器，如转换开关、行程开关、速度继电器、压力继电器和温度继电器等。5.按低压电器型号分类为了便于了解文字符号和各种低压电器的特点，采用我国国产 低压电器产品型号编制办法(JB 293081.10)的分类方法(参见 附录A),将低压电器分为13个大类。每个大类用一位汉语拼音字母 作为该产品型号的首字母，第二位汉语拼音字母表示该类电器的各种 形式。(1)刀开关H,例如HS为双投式刀开关(刀型转换开关)，HZ 为组合开关。(2)熔断器R,例如RC为瓷插式熔断器，RM为密封式 熔断器。(3)断路器D,例如DW为万能式断路器，DZ为塑壳式断路 器。(4)控制器K,例如KT为凸轮控制器，KG为鼓型控制器。(5)接触器C,例如CJ为交流接触器，CZ为直流接触器。(6)起动器Q,例如QJ为自耦变压器降压起动器，QX为星三角 起动器。(7)控制继电器J,例如JR为热继电器，JS为时间继电器。(8)主令电器L,例如LA为按钮，LX为行程开关。(9)电阻器Z,例如ZG为管型电阻器，ZT为铸铁电阻器。(10)变阻器B,例如BP为频敏变阻器，BT为起动调速变阻器。(10)变阻器B,例如BP为频敏变阻器，BT为起动调速变阻器。(11)调整器T,例如TD为单相调压器，TS为三相调压器。(12)电 磁铁M,例如MY为液压电磁铁，MZ为制动电磁铁。(13)其他A,例 如AD为信号灯，AL为电铃。在选用低压电器时常根据型号来进行选用，所以本书按型号分类对上述低压电器的分类进行说明。1.2.刀开关刀开关是一器，常用的刀开关 投刀开关、HS型双 HR型熔断器式刀 型组合开关、HK型种手动电有HD型单 投刀开关、开关、HZ 闸刀开关和HY型倒顺开关等。HD型单投刀开关、HS型双投刀开关和HR型熔断器式刀开关主要用于在成套配电装置中作为隔离开关，装有灭弧装置的刀开关也可以控制一定范围内的负荷线路。作为隔离开关的刀开 关的容量比较大，其额定电流在100A1500A之间，主要用于供配电 线路的电源隔离作用。隔离开关没有灭弧装置，不能操作带负荷的线 路，而只能操作空载线路或电流很小的线路，如小型空载变压器、电 压互感器等。操作时应注意，停电时应将线路的负荷电流用断路器、负荷开关等开关电器切断后再将隔离开关断开，送电时操作顺序相 反。隔离开关断开时有明显的断开点，有利于检修人员的停电检修工 作。隔离刀开关由于控制负荷能力很小，也没有保护线路的功能，所 以通常不能单独使用，一般要和能切断负荷电流和故障电流的电器（如熔断器、断路器和负荷开关等电器）一起使用。HZ型组合开关、HK型闸刀开关一般用于电气设备及照明线路的 电源开关。HZ型组合开关、HK型闸刀开关一般用于电气设备及照明线路的电源开关。HY型倒顺开关、HH型铁壳开关装有灭弧装置，一般可用 于电气设备的起动、停止控制。1.2.1 HD型单投刀开关HD型单投刀开关按极数分为1极、2极、3极几种，其示意图及 图形符号如图1T所示。图IT(a)为直接手动操作，(b)为手柄 操作，(c)(h)为刀开关的图形符号和文字符号。图1-1(c)为 一般图形符号，(d)为手动符号，(e)为三极单投刀开关符号；当刀 开关用作隔离开关时，其图形符号上加有一横杠，如图bl(f)、图 1-1(g)、图 1-1(h)所示。(a)直接手动操作(b)手柄操作(c)一般图形符号(d)手动符号(e)3极单投 刀开关符号图1-1 HD型单投刀开关示意图及图形符号(f)一般隔离开关符号(g)手动隔离开关符号(h)3极单投 刀隔离开关符号图1-1 HD型单投刀开关示意图及图形符号（续）单投刀开关的 型号含义如下：设计代号：n中央手柄式，12侧方正面杠杆操作机构式，13 一中央正面杠杆操作机构式，14一侧面手柄式。1.2.2 HS型双投刀开关HS型双投刀开关也称转换开关，其作用和单投刀开关类似，常 用于双电源的切换或双供电线路的切换等，其示意图及图形符号如图 1-2所示。由于双投刀开关具有机械互锁的结构特点，因此可以防止 双电源的并联运行和两条供电线路同时供电。图1-2 HS型双投刀开关示意图及图形符号1.2.3 HR型熔断器式刀开关HR型熔断器式刀开关也称刀熔开关，它实际上是将刀开关和熔 断器组合成一体的电器。刀熔开关操作方便，并简化了供电线路，在 供配电线路上的应用十分广泛，其工作示意图及图形符号如图3 所示。刀熔开关可以切断故障电流，但不能切断正常的工作电流，所 以一般应在无正常工作电流的情况下进行操作。图1-3 HR型熔断器式刀开关示意图及图形符号1.2.4组合开关（a）外型（）（b）结构组合开关又称转换开关，控制容量比较小，结构紧凑，常用于空 间比较狭小的场所，如机床和配电箱等。组合开关一般用于电气设备 的非频繁操作、切换电源和负载以及控制小容量感应电动机和小型电 器。组合开关由动触头、静触头、绝缘连杆转轴、手柄、定位机构 及外壳等部分组成。其动、静触头分别叠装于数层绝缘壳内，当转动 手柄时，每层的动触片随转轴一起转动。常用的产品有HZ5、HZ10和HZ15系列。HZ5系列是类似万能转 换开关的产品，其结构与一般转换开关有所不同；组合开关有单极、双极和多极之分。组合开关的结构示意图及图形符号如图4所 示。1.2.5开启式负荷开关和封闭式负荷开关开启式负荷开关和封闭式负荷开关是一种手动电器，常用于电气 设备中作隔离电源用，有时也用于直接起动小容量的鼠笼型异步电动 机。（a）内部结构示意图，（b）外形示意图，（c）图形符号图1-4组合开关的结构示意图及图形符号1.HK型开启式负荷开关HK型开启式负荷开关俗称闸刀或胶壳刀开关，由于它结构简单、价格便宜、使用维修方便，故得到广泛应用。该开关主要用作电气照 明电路和电热电路、小容量电动机电路的不频繁控制开关，也可用作 分支电路的配电开关。胶底瓷盖刀开关由熔丝、触刀、触点座和底座组成，如图5(a)所示。此种刀开关装有熔丝，可起短路保护作用。(a)开启式负荷开关(b)封闭式负荷开关(c)图形文字符号图1-5负荷开关1一上胶盖2一下胶盖3插座4触刀12触刀13一插 座14熔断器5一操作手柄6固定螺母7一出线端15一速断弹 簧16转轴8熔丝9触点座10底座11进线端17一操作 手柄闸刀开关在安装时，手柄要向上，不得倒装或平装，以避免由 于重力自动下落而引起误动合闸。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，又可防止可能发生的意外事故。2.HH型封闭式负荷开关HH型封闭式负荷开关俗称铁壳开关，主要由钢板外壳、触刀开 关、操作机构和熔断器等组成，如图1-5(b)所示。刀开关带有灭 弧装置，能够通断负荷电流，熔断器用于切断短路电流。一般用于小 型电力排灌、电热器及电气照明线路的配电设备中，用于不频繁地接 通与分断电路，也可以直接用于异步电动机的非频繁全压起动控制。铁壳开关的操作结构有两个特点：一是采用储能合闸方式，即利用一根弹簧以执行合闸和分闸的功能，使开关的闭合和分断时的速度 与操作速度无关，这既有助于改善开关的动作性能和灭弧性能，又能 防止触点停滞在中间位置；二是设有联锁装置，以保证开关合闸后便 不能打开箱盖，而在箱盖打开后，不能再合开关，起到安全保护作用。HK型开启式负荷开关和HH型封闭式负荷开关都是由负荷开关和 熔断器组成，其图形符号也是由手动负荷开关QL和熔断器FU组成，如图1-5(c)所示。1.3熔断器熔断器在电路中主要起短路保护作用，用于保护线路。熔断器的 熔体串接于被保护的电路中，熔断器以其自身产生的热量使熔体熔 断，从而自动切断电路，实现短路保护及过载保护。熔断器具有结构 简单、体积小、重量轻、使用维护方便、价格低廉、分断能力较高、限流能力良好等优点，因此在电路中得到广泛应用。1.3.1熔断器的结构原理及分类熔断器由熔体和安装熔体的 绝缘底座(或称熔管)组成。熔体由易熔金属材料铅、锌、锡、铜、银及其合金制成，形状常为丝状或网状。由铅锡合金和锌等低熔点金 属制成的熔体，因不易灭弧，多用于小电流电路；由铜、银等高熔点 金属制成的熔体，易于灭弧，多用于大电流电路。熔断器串接于被 保护电路中，电流通过熔体时产生的热量与电流平方和电流通过的时 间成正比，电流越大，则熔体熔断时间越短，这种特性称为熔断器的 反时限保护特性或安秒特性，如图6所示。图中IN为熔断器额定 电流，熔体允许长期通过额定电流而不熔断。图-6熔断器的反时限保护特性熔断器种类很多，按结构可分为开启式、半封闭式和封闭式；按有无填料可分为有填料式、无填料式；按用途可分为工业用熔断器、保护半导体器件熔断器及自复式熔断器等。1.3.2 熔断器的主要技术参数熔断器的主要技术参数包括额定电压、熔体额定电流、熔断器额 定电流和极限分断能力等。(1)额定电压：指保证熔断器能长期正常工作的电压。(2)熔 体额定电流：指熔体长期通过而不会熔断的电流。(3)熔断器额定电 流：指保证熔断器能长期正常工作的电流(4)极限分断能力：指熔 断器在额定电压下所能开断的最大短路电流。在电路中出现的最大电 流一般是指短路电流值，所以，极限分断能力也反映了熔断器分断短 路电流的能力。1.3.3 常用的熔断器1.插入式 熔断器插入式熔断器如图7(a)所示。常用的产品有RC1A系列，主 要用于低压分支电路的短路保护，因其分断能力较小，多用于照明电 路和小型动力电路中。2.螺旋式熔断器螺旋式熔断器如图1-7(b)所示。熔芯内装有熔丝，并填充石 英砂，用于熄灭电弧，分断能力强。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。常 用产品有RL6、RL7和RLS2等系列，其中RL6和RL7多用于机床配电电路中；RLS2为快速熔断器，主要用于保护半导体元件。3.RM10型密封管式熔断器RM10型密封管式熔断器为无填料管式熔断器，如图7(c)所 示。主要用于供配电系统作为线路的短路保护及过载保护，它采用变 截面片状熔体和密封纤维管。由于熔体较窄处的电阻大，在短路电流 通过时产生的热量最大，先熔断，因而可产生多个熔断点使电弧分散,以利于灭弧。短路时其电弧燃烧密封纤维管产生高压气体，以便将电 弧迅速熄灭。4.RT型有填料密封管式熔断器1.4断路器低压断路器俗称自动开关或空气开关，用于低压配电电路中不频 繁的通断控制。在电路发生短路、过载或欠电压等故障时能自动分断 故障电路，是一种控制兼保护电器。断路器的种类繁多，按其用途和结构特点可分为DW型框架式断 路器、DZ型塑料外壳式断路器、DS型直流快速断路器、DWX型和DWZ 型限流式断路器等。框架式断路器主要用作配电线路的保护开关，而 塑料外壳式断路器除可用作配电线路的保护开关外，还可用作电动 机、照明电路及电热电路的控制开关。下面以塑壳断路器为例简单介绍断路器的结构、工作原理、使用 与选用方法。1.4.1断路器的结构和工作原理断路器主要由3个基本部分组成，即触头、灭弧系统和各种脱扣 器，包括过电流脱扣器、失压(欠电压)脱扣器、热脱扣器、分励脱 扣器和自由脱扣器。图1-8所示为断路器工作原理示意图及图形符 号。断路器开关是靠操作机构手动或电动合闸的，触头闭合后，自由 脱扣机构将触头锁在合闸位置上。当电路发生上述故障时，通过各自 的脱扣器使自由脱扣机构动作，自动跳闸以实现保护作用。分励脱扣 器则作为远距离控制分断电路之用。过电流脱扣器用于线路的短路和 过电流保护，当线路的电流大于整定的电流值时，过电流脱扣器所产 生的电磁力使挂钩脱扣，动触点在弹簧的拉力下迅速断开，实现短路 器的跳闸功能。(1)断路器类型的选择：应根据使用场合和保护要求来选择。如一般选用塑壳式；短路电流较大时选用限流型；额定电流较大或有 选择性保护要求时选用框架式；控制和保护含有半导体器件的直流电 路时应选用直流快速断路器等。(2)断路器额定电压、额定电流应 大于或等于线路、设备的正常工作电压、工作电流。(3)断路器极限通断能力大于或等于电路最大短路电流。(4)欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。(5)过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流。1.5控制器控制器是一种手动操作，直接控制主电路大电流(10A-600A)的开关电器。常用的控制器有KT型凸轮控制器、KG型鼓型控制器和 KP型平面控制器，各种控制器的作用和工作原理基本类似。下面以 常用的凸轮控制器为例进行说明。凸轮控制器是一种大型的手动控 制器，主要用于起重设备中直接控制中小型绕线式异步电动机的起动、停止、调速、换向和制动，也适用于有相同要求的其他电力拖动 场合。1.6接触器接触器主要用于控制电动机、电热设备、电焊机及电容器组等,能频繁地接通或断开交直流主电距离自动控制。它具有低电压释放在电力拖动自动控制线路中被广接触器有交流接触器和直流类型。下面介绍交流接触器。图交流接触器的结构示意图及图形符(a)交流接触器示意图(b)交流接触器图形符号图1-10交流接触器的结构示符号1.交流接触器的组成部分路，实现远 保护功能，泛应用。接触器两大 1T0所示为(1)电磁机构：电磁机构由线圈、动铁心(衔铁)和静铁心组成。XU(2)触头系统：交流接触器的触头系统包括主触头和辅助触头。主触头用于通断主电路，有3对或4对常开触头；辅助触头用于控制 电路，起电气联锁或控制作用，通常有两对常开两对常闭触头。(3)灭弧装置：容量在10A以上的接触器都有灭弧装置。对于 小容量的接触器，常采用双断口桥形触头以利于灭弧；对于大容量的 接触器，常采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧结构。(4)其他部件：包括反 作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧、传动机构及外壳等。/动徽 府铁),吸引纥明，献接触器上标有端子标号，线圈为Al、A2,主触头1、3、5接电源 侧，2、4、6接负荷侧。辅助触头用两位数表示，前一位为辅助触头 顺序号，后一位的3、4表示常开触头，1、2表示常闭触头。接触 器的控制原理很简单，当线圈接通额定电压时，产生电磁力，克服弹 簧反力，吸引动铁心向下运动，动铁心带动绝缘连杆和动触头向下运 动使常开触头闭合，常闭触头断开。当线圈失电或电压低于释放电压 时，电磁力小于弹簧反力，常开触头断开，常闭触头闭合。2.接触器的主要技术参数和类型(1)额定电压：接触器的额定电压是指主触头的额定电压。交 流主要有220V.380V和660V,在特殊场合应用的额定电压高达1140V,直流主要有110V、220V和440V。(2)额定电流：接触器的额定电流是指主触头的额定工作电流。它是在一定的条件(额定电压、使用类别和操作频率等)下规定的,目前常用的电流等级为10A800A。(3)吸引线圈的额定电压：交流主要有36V、127V.220V和380V,直流主要有24V、48V、220V和440V。(4)机械寿命和电气寿命：接触器是频繁操作电器，应有较高 的机械和电气寿命，该指标是衡量产品质量的重要指标之一(5)额 定操作频率：接触器的额定操作频率是指每小时允许的操作次数，一 般为300次/h、600次/h和1200次/h。(6)动作值：动作值是指接触器的吸合电压和释放电压。规定接触器的吸合电压大于线圈额定电压的85%时应可靠吸合，释放电压 不高于线圈额定电压的70%o常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ10X、CJ20、CJX1、CJX2、3TB 和 3TD 等系列。3.接触器的选择(1)根据负载性质选择接触器的类型。(2)额定电压应大于或等于主电路工作电压。(3)额定电流应大于或等于被控电路的额定电流。对于电动机 负载，还应根据其运行方式适当增大或减小。(4)吸引线圈的额定电压与频率要与所在控制电路的选用电压 和频率相一致。1.7起动器起动器用于三相异步电动机的起动和停止控制，它是一种成套的 低压控制装置。常用的起动器有QC型电磁起动器，用于远距离直接 控制三相笼型异步电动机的起动、停止及正反转控制，主要由接触器 和热继电器组成；QJ型减压起动器采用自耦变压器降压，用于控制 三相笼型异步电动机的不频繁减压起动控制；QX型起动器为星形-三 角形降压起动器。各种起动器控制电路根据型号和电动机的容量大小 而不同，其控制原理将在以后的课程中讲解。1.8控制继电器控制继电器用于电路的逻辑控制。继电器具有逻辑记忆功能，能 组成复杂的逻辑控制电路，其用于将某种电量(如电压、电流)或非 电量(如温度、压力、转速、时间等)的变化量转换为开关量，以实 现对电路的自动控制功能。继电器的种类很多，按输入量可分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器和压力继电器等；按工作原理可分为电磁式 继电器、感应式继电器、电动式继电器和电子式继电器等；按用途可 分为控制继电器和保护继电器等;按输入量变化形式可分为有无继电 器和量度继电器。？有无继电器是根据输入量的有或无来动作的，无输入量时继电器不动作，有输入量时继电器动作，如中间继电器、通用继电器和时间继电器等。量度继电器是根据输入量的变化来动作 的，工作时其输入量是一直存在的，只有当输入量达到一定值时继电 器才动作，如电流继电器、电压继电器、热继电器、速度继电器、压 力继电器和液位继电器等。1.8.1 电磁式继电器在控制电路中使用的继电器大多数是电磁式继电器，其具有结构 简单、价格低廉、使用维护方便、触点容量小（一般在5A以下）、触 点数量多且无主、辅之分、无灭弧装置、体积小、动作迅速、准确、控制灵敏以及可靠等特点，广泛应用于低压控制系统中。常用的电磁 式继电器有电流继电器、电压继电器、中间继电器以及各种小型通用 继电器等。电磁式继电器的结构和工作原理与接触器相似，主要由电磁机构 和触点组成。电磁式继电器也有直流和交流两种。图1T1所示为直 流电磁式继电器结构示意图，在线圈两端加上电压或通入电流，产生 电磁力，当电磁力大于弹簧反力时，吸动衔铁使常开常闭接点动作；当线圈的电压或电流下降或消失时衔铁释放，接点复位。(a)直流电磁式继电器结构示意图(b)继电器输入-输出特性 图1-11直流电磁式继电器结构示意图1.电磁式继电器的整定继电器的吸动值和释放值可以根据保护要求在一定范围内调整，现以图11所示的直流电磁式继电器为例予以说明。(1)转动调节螺母，调整反力弹簧的松紧程度可以调整动作电流(电压)。弹簧反力越大动作电流(电压)就越大，反之就越小。(2)改变非磁性垫片的厚度。非磁性垫片越厚，衔铁吸合后磁路 的气隙和磁阻就越大，释放电流(电压)也就越大，反之越小，而 吸引值不变。(3)调节螺丝，可以改变初始气隙的大小。在反作用弹簧力和非 磁性垫片厚度一定 时，初始气隙越大，吸引电流(电压)就越大，反之就越小，而释放值不变。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，又称为继电特性，如图1-11(b)所示。当继电器输入量X由0增加至X2之前，输出量 Y为0。当输入量增加到X2时，继电器吸合，输出量Y为1,表示继 电器线圈得电，常开接点闭合，常闭接点断开。当输入量继续增大时,继电器动作状态不变。当输出量Y为1的状态下，输入量X减小，当小于X2时Y值仍 不变，当X再继续减小至小于XI时，继电器释放，输出量Y变为0,X再减小，Y值仍为0。在继电特性曲线中，X2称为继电器吸合值，XI称为继电器释放值。k=Xl/X2,称为继电器的返回系数，它是继 电器的重要参数之一。返回系数k值可以调节，不同场合对k值的要求不同。例如一般 控制继电器要求k值低些，在0.10.4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。保护继电器要求k值高些，一般 在0.85-0.9之间。k值是反映吸力特性与反力特性配合紧密程度的 一个参数，一般k值越大，继电器灵敏度越高；k值越小，灵敏度越 低。1.8.2中间继电器中间继电器是最常用的继电器之一，它的结构和接触器基本相 同，如图1-12(a)所示，其图形符号如图1-12(b)所示。中间继电器在控制电路中起逻辑变换和状态记忆的功能，以及用 于扩展接点的容量和数量。另外，在控制电路中还可以调节各继电器、开关之间的动作时间，防止电路误动作的作用。中间继电器实质上是 一种电压继电器，它是根据输入电压的有或无而动作的，一般触点对 数多，触点容量额定电流为5A10A。中间继电器体积小，动作灵敏 度高，一般不用于直接控制电路的负荷，但当电路的负荷电流在5A 10A以下时，也可代替接触器起控制负荷的作用。中间继电器的工作 原理和接触器一样，触点较多，一般为四常开和四常闭触点。常用 的中间继电器型号有JZ7、JZ14等。(a)中间继电器结构示意图(b)中间继电器图形符号图1-12中间继电器的结构示意图及图形符号1.8.3电流继电器和电压继电器1.电流继电器电流继电器的输入量是电流，它是根据输入电流 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。电流继电器可分为欠电 流继电器和过电流继电器。欠电流继电器用于欠电流保护或控制，如直流电动机励磁绕组的 弱磁保护、电磁吸盘中的欠电流保护、绕线式异步电动机起动时电阻 的切换控制等。欠电流继电器的动作电流整定范围为线圈额定电流的 30%65%。需要注意的是，当欠电流继电器在电路正常工作且电流正 常不欠电流时，欠电流继电器处于吸合动作状态，常开接点处于闭合 状态，常闭接点处于断开状态；当电路出现不正常现象或故障现象导 致电流下降或消失时，继电器中流过的电流小于释放电流而动作，所 以欠电流继电器的动作电流为释放电流而不是吸合电流。过电流继电器用于过电流保护或控制，如起重机电路中的过电流 保护。过电流继电器在电路正常工作时流过正常工作电流，正常工作 电流小于继电器所整定的动作电流，继电器不动作，当电流超过动作 电流整定值时才动作。过电流继电器动作时其常开接点闭合，常闭接 点断开。过电流继电器整定范围为(110%400%)额定电流，其中交 流过电流继电器为(110%400%)IN,直流过电流继电器为(70%300%)INo常用的电流继电器的型号有JL12、JL15等。当电流继电器作为 保护电器时，其图形符号如图1T3所示。(a)欠电流继电器(b)过电流继电器图1T3电流继电器的图形符号2.电压继电器电压继电器的输入量是电路的电压大小，其根据输入电压大小而 动作。与电流继电器类似，电压继电器也分为欠电压继电器和过电压 继电器两种。过电压继电器动作电压范围为(105%120%)UN；欠电 压继电器吸合电压动作范围为(20%50%)UN,释放电压调整范围为(7%20%)UN；零电压继电器当电压降低至(5%25%)UN时动作,它们分别起过压、欠压及零压保护。电压继电器工作时并联在电路中，因此线圈匝数多、导线细、阻抗大，反映电路中电压的变化，用于电 路的电压保护。电压继电器常用在电力系统继电保护中，在低压控制电路中使用 较少。当电压继电器作为保护电器时，其图形符号如图1T4所示。(a)欠电流继电器(b)过电流继电器图1-14电压继电器的图形符号时间继电器在控制电路中用于时间的控制。其种类很多，按其动 作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式等；按延时方式 可分为通电延时型和断电延时型。下面以JS7型空气阻尼式时间继电 器为例说明其工作原理。空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼原 理获得延时的，它由电磁机构、延时机构和触头系统3部分组成。电 磁机构为直动式双E型铁心，延时机构采用气囊式阻尼器，触头系统 借用LX5型微动开关。空气阻尼式时间继电器可以做成通电延时型，也可改成断电延时 型，另外，电磁机构可以是直流的，也可以是交流的，如图1T5所 示。现以通电延时型时间继电器为例介绍其工作原理。图1-15（a）中通电延时型时间继电器为线圈不得电时的情况，当线圈通电后，动铁心吸合，带动L型传动杆向右运动，使瞬动接点 受压，其接点瞬时动作。活塞杆在塔形弹簧的作用下，带动橡皮膜向 右移动，弱弹簧将橡皮膜压在活塞上，橡皮膜左方的空气不能进入气 室，形成负压，只能通过进气孔进气，因此活塞杆只能缓慢地向右移 动，其移动的速度和进气孔的大小有关（通过延时调节螺丝调节进气 孔的大小可改变延时时间）。经过一定的延时后，活塞杆移动到右端,通过杠杆压动微动开关（通电延时接点），使其常闭触头断开，常开 触头闭合，起到通电延时作用。图1-15空气阻尼式时间继电器示意图及图形符号当线圈断电时，电磁吸力消失,动铁心在反力弹簧的作用下释放,并通过活塞杆将活塞推向左端，这时气室内中的空气通过橡皮膜和活塞杆之间的缝隙排掉，瞬动接点和延时接点迅速复位，无延时。如果将通电延时型时间继电器的电磁机构反向安装，就可以改为断电 延时型时间继电器，如图1-15(c)所示。当线圈不得电时，塔形弹 簧将橡皮膜和活塞杆推向右侧，杠杆将延时接点压下(注意，原来通 电延时的常开接点现在变成了断电延时的常闭接点，而原来通电延时 的常闭接点现在变成了断电延时的常开接点)，当线圈通电时，动铁 心带动L型传动杆向左运动，使瞬动接点瞬时动作，同时推动活塞杆 向左运动，如前所述，活塞杆向左运动不延时，延时接点瞬时动作。线圈失电时动铁心在反力弹簧的作用下返回，瞬动接点瞬时动作，延 时接点延时动作