电器与PLC控制技术第一章 常用低压电器.pdf

第1章常用低压电器IKS第1章 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。由于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。而低压供电的输送、分配和保护，以及设备 的运行和控制是靠低压电器来实现的，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。1.2第1章 常用低压电器本章内容 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热继电器第1章 常用低压电器本章内容 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1.4第1章 常用低压电点1.1概 述十低压电器是构成控制系统最常用的器件，了解它的分类、作用和用途,对设计、分析和维护控制系统都是十分必要的。第1章 常用低压电器1.1 概 述1.1.1 电器的分类电器的用途广泛，功能多样，种类繁多，结构各异，工作原理也各有不 同。电器有多种分类方法：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）配电电器配电电器主要用于供、配电系统中，进行电能输送和分配。这类电器有刀开 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。+第1章 常用低压电器1.1概 述3）主令电器+主令电器主要用于发送控制指令。这类电器有按钮、主令开关、行程开关上口 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。4）保护电器保护电器主要用于对电路和电气设备进行安全保护。耳类低压电器有熔断器、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）执行电器执行电器主要用于执行某种动作和传动功能。这类低压电器有电磁铁、电磁 室八哭空 两口 TIR寸o随着电子技术和计算机技术的进步，近几年又出现了利用集成电路或部 子元件构成的电子式电器，利用单片机构成的智能化电器，以及可直接与京 场总线连接的具有通信功能的电器。第1章 常用低压电点1.1概 述1.1.2电器的作用电器是构成控制系统的最基本元件，它的性能将直接影响控制系统能 否正常工作。电器能够依据操作信号或外界现场信号的要求，自动或手动 地改变系统的状态、参数，实现对电路或被控对象弊制、保护、测量、指示、调节。它的工作过程是将一些电量信号或非/售号转变为非通即断 的开关信号或随信号变化的模拟量信号，实现对被控对象的控制。电器的 主要作用如下。(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。(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。第1章 常用低压电点1.1概 述(4)调节作用。低压电器可对一些电量和非电量进行调整，以满足用户 的要求，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。利用电器的控制、保护等功能，睾示检测出的设备运行 状况与电气电路工作情况。十(6)转换作用。在用电设备之间转换或对低压电器、控制电路分时投入 运行。以实现功能切换，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1T。第1章 常用低压电器1.1概 述表1T常用低压电器的主要种类及用途表自复式熔断器口 号类 另U主要品种主要用途 干r1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油T切断带负荷电路直流接触器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干簧继电器4熔断器瓷插式熔断器十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第1章 常用低压电东1.1 概 述序 号类 另U主要品种主要用途 A+5主令电器控制按钮十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6刀开关胶盖闸刀开关主要用于不频繁地*和分断电路封闭式负荷开关熔断器式刀开关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第1章 常用低压电亲1.2 电磁式电器结构及工作原理十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）。十1.12第1章 常用低压电器1.2 电磁式电器结构及工作原理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，如图1.1及 图1.2所示。在图1.2中，拍合式又分为衔铁沿棱角转动和衔铁沿轴转动两 种。1.13第1章 常用低压电亲1.2电磁式电器结构及工作原理图i.i直动式电磁机构1一衔铁；2 铁心；3吸引线圈T图1.2拍合式电磁机构 1 一衔铁；2 铁心；3吸引线圈直动式电磁机构多用于交流接触器、继电器中。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。衔铁沿轴转动的拍合式电磁机构的 铁心形状有E形和U形两种，多用于触头容量大的交流电器中。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 心则是用硅钢片叠钾而成。1.14第1章 常用低压电宙1.2电磁式电器结构及工作原理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支在磁滞和涡流损耗，铁心会发热。为了改善线圈和铁心的散热情况，线圈点有骨架，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。第1章 常用低压电东1.2电磁式电器结构及工作原理1.2.2电磁吸力及其特性.电磁吸力由电磁机构(如图1.3所示)产生。当电磁线圈断电时使触,服 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，电串吸力是决定其能否 可靠工作的一个重要参数。电磁吸力bJ皮S(B为气隙磁感应强度)，可由式(1_1)表小。F=-I2N2式中：I-一线圈中通过的电流(A)；(1-1)N一线圈的匝数(匝)；S气隙截面积(m2)；8气隙宽度(m)；F-电磁吸力(N)；四0真空磁导率，网=X 10-7H/mo1.16第1章 常用低压电宙1.2电磁式电器结构及工作原理1.直流电磁机构的电磁吸力特性从式（1T）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U成反比。吸力特性曲线如图L4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唾磁电流不便，故直流 电磁机构适用于运动频繁的场合，且衔铁吸合后电磁能力大，工作可靠。但 是对于依靠弹簧复位的电磁铁来说，在线圈断电时，由于剩磁产生吸力，使 复位比较困难，会造成一些保护用继电器的性能不能满足要求。在吸力较小 的直流电压型电器中，衔铁上一般都装有一片0.1mm厚非磁性磷钢片，增加 在吸合时的空气间隙，使衔铁易于复位。在吸力较大的直流电压型电器中，如直流接触器，铁心的端面上加有极靴，减小在闭合状态下的吸力，使衔铁 复位自如。+十第1章 常用低压电东_第1章 常用低压电京1.2电磁式电器结构及工作原理+2.交流电磁机构的电磁吸力特性 十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，当外加电压极频率历常数时，忽略线圈电阻压降。44 f N*(1-2)式中：u线圈电压(v)；TE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)。，1.19第1章 常用低压电宙1.2电磁式电器结构及工作原理当外加电压&频率球口线圈匝数的常数时，则气隙磁通。也为常数十由式(1T)可知电磁吸力Q皮S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，考虑衔铁吸合前后漏磁的变化时，方随5的减小而略 有增加对于并联电磁机构，由磁路欧姆定律人。感可知(而/为气隙磁阻，随5的变化成正比变化)，在线圈通电而衔铁尚未吸合平间，吸合电流随5的变 化成正比变化，为衔铁吸合后的额定电流的很多倍，U全电磁机构可达56倍，E形电磁机构可达1015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。第1章 常用低压电器1.2电磁式电器结构及工作原理电磁机构的复位是依靠弹簧的弹力实现的，因此在吸合过程中，电磁吸力 必须克服弹簧的弹力尺。电磁吸力分与弹力尺相比应大一些，但不宜相差太大。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。当脉动的吸力分 小于弹力同时，衔铁将在弹簧的作用下移动，而当吸力以于弹力用时，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。实际吸力曲线如图1.5所示。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，如图1.6所示。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，即不穿过短路环的坐和穿过短路环的中?，由于短路的作用，使%与0?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。1.21第1章 常用低压电亲1.2电磁式电器结构及工作原理图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1一衔铁2铁心3一线圈4一短路1.22第1章 常用低压电宙1.2电磁式电器结构及工作原理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。图1.4中所示曲线3即为反力特性曲线。为了保证使衔铁能牢牢吸合，反作用力特性必须另吸力特性配合好，如图 1.4所示。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 O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。.第1章 常用低压电点1.2电磁式电器结构及工作原理1.2.3电弧的产生及灭弧方法+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。触头的结构形 式很多，按其所控制的电路可分为主触头和辅助触头。不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曲F控制电路，只能通过 较小的电流。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。十触头的结构主要有如图1.7所示的几种形式。第1章 常用低压电点1.2电磁式电器结构及工作原理(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。图 1.7中静触头的两个触点串接于同一条电路中，当衔里吸向铁心时，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，声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。十1.25第1章 常用低压电宙1.2电磁式电器结构及工作原理2.电接角虫 4.触头在闭合状态下，动、静触头完全接触，并有电流通过时，称为藤 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。桥式触头(b)桥式触头(c)指形触头(线接触)图1.7触头的结构形式第1章 常用低压电器1.2电磁式电器结构及工作原理触头的接触形式有点接触、线接触和面接触3种，如图1.8所示。里触 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，电流宓场 合；面接触适用于大电流的场合。(a)点接触(c)面接触(b)线接触图1.8触头的接触形式第1章 常用低压电总1.2电磁式电器结构及工作原理减小触头接触电阻的方法主要如下。T(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囊面氧化物形成，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。第1章 常用低压电亲1.2电磁式电器结构及工作原理4.常用的灭弧方法+（1）电动力灭弧。该方法如图1.9所示。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，同时也产生如图1.9所示 的磁场。根据左手定则，电弧电流要受到一个指向外侧的力加勺作用，使其 向外运动并拉长，迅速离开触头而熄灭。这种灭弧壁多用于小容量交流 接触器等交流电器中。T（2）磁吹灭弧。在触点电路中串入吹弧线圈，如图1.10所示。该线圈 产生的磁场由导磁夹板引向触点周围，其方向由右手定则确定（为图1.10中 X所示），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，电弧受力的方向为厮指的方 向，在加勺作用下，电弧被吹离触点，经引弧角引进灭弧罩，使电弧熄灭.第1章 常用低压电器1.2电磁式电器结构及工作原理图L9电动力灭弧示意图1静触头2一动触头图1.10磁吹灭弧示意图1磁吹线圈2绝缘套 3铁心4一引弧角5磁导夹板6一灭弧罩7一动触头8静触头1.30第1章 常用低压电东1.2电磁式电器结构及工作原理+(3)栅片灭弧。灭弧栅是一组薄钢片，它们彼此间相互绝缘，如图1.11 所示。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。同时每两片灭弧片之 间都有150V250V的绝缘强度，使整个灭弧栅的绝缘南度大大加强，以致外 加电压无法维持，电弧迅速熄灭。止匕外，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。由于栅片灭弧装置 的灭弧效果在电流为交流时要比直流时强得多，因此在交流电器中常采用栅 片灭弧。_第1章 常用低压电器1.2电磁式电器结构及工作原理(4)窄缝灭弧。这种灭弧方法是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，如图1.12所示，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1.11栅片灭弧示意图1一灭弧栅片2触头3一电弧图1.12窄缝灭弧罩的断面第1章 常用低压电东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、+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。第1章 常用低压电东1.3电磁式接触器1.3.1接触器的结构及原理+1.交流接触器的结构图1.13为交流接触器结构示意图，交流接触器由以下4部分组成。(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，带动触头动生(2)触头系统。包括主触头和辅助触头。主触头点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。(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，常采用双断口触头灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧 O对于大容量的接触器，采用窄缝灭弧及栅片灭弧。(4)其他辅助部件。包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧、传型I 构、支架及外壳等。第1章 常用低压电东1.3电磁式接触器图L13交流接触器结构1一动触头2静触头3一衔铁4弹簧5一线圈6一铁心 7垫毡8触头弹簧9一灭弧罩10触头压力弹簧1.35第1章 常用低压电东1.3电磁式接触器2.电磁式接触器的工作原理 十当线圈得电后，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。1直流接触器的结构和工作原理与交流接触器基本而，接触器的图形符号 如图1.14所示，文字符号为KM。(b)常开触头(C)常闭触头图L14接触器的图形符号1.36第1章 常用低压电器1.3电磁式接触器十3.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外装置灭弧。第1章 常用低压电器1.3电磁式接触器1.3.2接触器的主要技术参数接触器的主要技术参数有极数和电流种类，额定电压、额定电流、额定通 断能力、线圈额定电压、允许操作频率、寿命、使用类别等。(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。(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HOV、220V、440V、660V；交流接触 器的额定电压有220V、380V、500V、660V等。第1章 常用低压电东1.3电磁式接触器(3)额定电流。接触器触头在额定工作条件下的电流值。直流接触，的额定电流有40A、80A、100A.150A、250A、400A及600A；交流接触器的 额定电流有 10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A及600A。(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，主触头不应造成熔晕 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510 倍。这一数值与开断电路的电压等级有关，电压越高，通断能力越小。(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一千十 万次以上，电气寿命约是机械寿命的5%20%。第1章 常用低压电东1.3电磁式接触器（8）使用类别。接触器用于不同负载时，其对主触头的接通与分断能 力要求不同，按不同使用条件来选用相应使用类别的接触器便能满足其要 求。根据低压电器基本标准的规定，接触器的使用类别比较多，其中，用 于电力拖动控制系统中的接触器常见的使用类别及典型用途见表2。表1-2接触器使用类别及典型用电流种类使川类别典型川途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、反向和点动第1章常用低压电东1.3电磁式接触器1.3.3接触器的型号接触器的型号表示如图1.15所示。CJ 交流接触器 设计序号 Z-重任务 X-消弧 B-栅片去游离灭弧 -极数表示(三极产品不注数字)-A、B-改型产品Z-直流线圈S-带钮扣-额定电流(A)CZ 直流接触器 设计序号 额定电流(A)常闭主触头数量 常开主触头数量 C-不带辅助触头 C/22-带辅助触头 D-不带辅助触头 D22-带辅助触头图1.15接触器型号1.41第1章 常用低压电东1.3电磁式接触器例如CJ10Z40/3为交流接触器，设计序号10,重任务型，额定电流4，主触头为3极。十CJ12T250/3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、CJXK CJ20等系列及其派生系 列产品。直流接触器有CZ18、CZ21、CZ22、CZ10和CZ2爷系列。除以上常用系 列外，我国近年来还引进了一些生产线，生产了一些满板IEC标准的交流接触器，例如CJ12BS系列锁扣接触器，主要用于交流50Hz、电压380V及以下、电流 600A及以下的配电电路中，供远距离接通和分断电路用，并适宜于不频繁启动 和停止的交流电动机，具有正常工作时吸引线圈不通电、无噪声等特点。其锁 扣机构位于电磁系统的下方。锁扣机构靠吸引线圈自通电，吸引线圈断电后靠 锁扣机构保持在锁住位置。引进的产品应用较多的有德国西门子公司的3TB系歹U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，并适用于频繁启动对控 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220V660V,额定电流为9A630A。1.42第1章 常用低压电东1.3电磁式接触器常用交流接触器主要技术数据见表一3。表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额压电压/VjB/kW220V380VCJ0-103103802个常开2个常闭538036110(127)220 380142.54 70 80、95、105 115 125 135、145c和165c等H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5c40。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。另外，由于体积偏大而多置于绕组的端部，故很难反映温度上升的情况，以 致发生动作滞后的现象。同时，也不宜用来保护高压电动机，因为过强的绝 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。第1章 常用低压电器1.6信号继电器没有电源变压器的正温度系数热敏电阻式温度继电器电路如图1.31所示。图中m是表示各绕组内埋设的热敏电阻串联后的总电阻，它同电阻去、放、而 构成一电桥。由晶体管VI、V2构成的开关接在电桥的对角线上。当温度在65 以下时，町大体为一恒值且比较小，电桥处于平衡状态；VI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，依阻值剧增，电 桥出现不平衡状态而使VI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，羽阻值锐减,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。第1章 常用低压电器1.6信号继电器图1.31热敏电阻式温度继电器电路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“6”即可。1.77第1章 常用低压电器1.6信号继电器1.6.2速度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。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。速度继电器是依靠电磁感应原理实现触点动作的，与交流电动机的电磁 系统相似，由定子和转子组成其电磁系统。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为速度继电器外形、结构和图形符号示意 图。速度继电器工作时，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。第1章 常用低压电器1.6信号继电器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/min3600i7min。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JFZO系列。图1.32速度继电器1一连接头2一端盖3一定子4转子5可动支架6触点7胶木摆杆8一簧片9静触头 io一绕组 n一轴1.79第1章 常用低压电器1.6信号继电器1.6.3压力继电器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。八图;33为一种简单的压力继电器结构 示意图，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。给定 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。图1.33简单的压力继电器结构图 1微动开关2滑杆3一给定螺帽平衡弹簧4橡皮膜5入油口管道接头第1章 常用低压电器1.6信号继电器1.6.4干簧继电器干簧继电器由于其结构小巧、动作迅速、工作稳定、灵敏度高等优点，近年来得到广泛应用。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(如氮、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。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。1.81图1.34干簧继电器的结构原理图第1章 常用低压电器1.6信号继电器干簧继电器有以下特点。(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、耙的合金镀层，接触电阻稳定，寿命长，一般可达 107 次。(4)动作速度快，一般吸合与释放时间均在0.5ms2ms以内，比一般 继电器快510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。1.82第1章 常用低压电器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。主令电器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。主令电器应用十分广泛，种类也繁多，常用的有控制按钮、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、到顺 开关、紧急开关、钮子开关等。1.83第1章 常用低压电器1.7主令电器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.控制按钮的结构与符号控制按钮一般由按钮、复位弹簧、触点和外壳等部分组成，其结构如图 1.35所示。它既有常开触头，也有常闭触头。常态时在复位的作用下，由桥式 动触头将静触头1、2闭合，静触头3、4断开；当按下按钮时，桥式动触头将静 触头1、2断开，静触头3、4闭合。触头1、2被称为常闭触头或动断触头，触头3、4被称为常开触头或动合触头。1.84第1章 常用低压电器1.7主令电器图1.35典型控制按钮的结构示意图1、2一常闭触头3、4一常开触头5一桥式动触头6一复位弹簧7按钮1.85第1章 常用低压电器1.7主令电器控制按钮的图形符号和文字符号如图1.36所示。图1.36控制按钮的图形符号和文字符号第1章 常用低压电器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)旋钮式一一用手动旋钮进行操作。(2)指示灯式一一按钮内装入信号灯显示信号。(3)紧急式一一装有蘑菇型钮帽，以示紧急动作。2)按触点形式分(1)动合按钮一一外力未作用时(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)动断按钮一一外力未作用时(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)复合按钮一一既有动合按钮，又有动断按钮的按钮组，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)。1.87第1章 常用低压电器1.7主令电器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。行程开关广泛应用于各类机床和起重机械的控制，以限制这些机械的行 程。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。在电梯的控制中，还利用行程开关来 控制开关轿门的速度、自动开关门的限位、轿箱的上、下限位保护等。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-1K JLXK1-H系列）3种。直动式行程开关的外形及结构原理如图1.37所示，它的动作原理与按钮 相同。但其触头的分合速度取决于生产机械的运行速度，不宜用于速度低于 0.4m/min的场所。第1章 常用低压电器1.7主令电器滚轮式行程开关的结构原理如图1.38所示。当滚轮1受到向左的外力作用 时，上转臂2向左下方转动，推杆4向右转动，并压缩右边弹簧8,同时下面的 小滚轮5也很快沿着擒纵杆6迅速转动，因而使动触头迅速地与右边的静触头分 开，并与左边的静触头闭合。这样就减少了电弧对触头的损坏，并保证了动作 的可靠性。这类行程开关适合于低速运动的机械。滚动式行程开关又分为单滚 轮自动复位和双滚轮（羊角式）非自动复位式，由于双滚轮式行程开关具有两个 稳态位置，有“记忆”作用，在某些情况下可使控制电路简化。微动式行程开关（LXW-H系列）的结构原理如图1.39所示。它是行程非常小 的瞬时动作开关，其特点是操作力小且操作行程短，常用于机械、纺织、轻工、电子仪器等各种机械设备和家用电器中，作限位保护和连锁。微动开关可看 成尺寸甚小而又非常灵敏的微动式行程开关。行程开关的触点在电路图中的图形和文字符号如图1.40所示。1.89第1章 常用低压电器1.7主令电器图1.37直动式行程开关1一顶杆2弹簧3一