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1、 2 电动机起停的继电器接触器控制2.1.1概述 在电能的产生、输送、分配和应用中，能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。称为电器。电器也是电工元器件和电工器械的统称。我国现行标准将工作在交流50HZ、电压在1200V及以下或直流1500V及以下电路中的电器称为低压电器。低压电器的种类繁多，是成套电气设备的基本组成元件。在工业、农业、交通、国防以及人们生活用电等部门中得到广泛应用。随着科学技术的发展，目前低压电器正朝着高性能、高可靠性、小型化、数模化、模块化、组合化和零部件通用化的方向发展。在工业控制系统中，
2、根据控制对象和过程的工艺要求，由低压电器的组合构成的控制系统称为继-接控制系统。1低压电器的分类低压电器的品种和规格很多，作用、结构及工作原理各不相同。所以其有多种不同的分类方法。按用途分（1）控制电器 指用于控制电路通断或用于控制改变电器工作状态(如电动机的起动、停止、正反转控制等)的电器。如接触器、继电器等。（2）主令电器 用于自动控制系统中发送动作指令的电器，例如按钮、行程开关、万能转换开关等。（3）保护电器 用于保护电路及用电设备的电器，如熔断器、热继电器、各种保护继电器、避雷器等。（4）执行电器 指用于完成某种动作或传动功能的电器，如电磁铁、电磁离合器等 。（5）配电电器 用于电能的
3、输送和分配的电器，例如低压断路器、隔离开关、刀开关等。 按动作方式分（1）自动电器 指按照信号或某个物理量的变化而自动完成接通、分断动作的电器。（2）非自动电器 指通过人力操作而完成接通、分断动作的电器。按动作原理分（1）电磁式电器 是根据电磁原理工作的电器。（2）非电量电器 是依据外力（人力或机械力）或某种非电量的变化而动作的电器。按执行机理分（1）有触点电器 其触点有动触点、静触点之分，由触点的动合与动断来实现电路的通断控制。（2）无触点电器 利用晶体管的开关效应，即导通或截止来实现电路的通断。2.低压电器型号表示法国产常用低压电器的全型号形式为2.1.2电磁式低压电器的结构和工作原理低压
4、电器一般由感测机构和执行机构两大部份组成。自动电器中的感测机构多数由电磁机构组成。手动电器的感测机构一般是操作手柄。执行机构的任务是根据指令，执行接通或断开电路。1电磁机构（1）组成电磁机构一般由铁芯、衔铁及线圈等组成。按通过线圈的电流种类分有交流电磁机构和直流电磁机构。按铁芯的形状可分为E形和U形铁芯。按铁芯的运动形式可分为拍合式和直动式两大类。在工作过程中，保持不动的部份称为静铁芯，运动部份称为动铁芯。如图2.2所示。图2.2（a）为棱角转动的拍合式铁芯铁，铁芯材料一般为整块电工软铁，主要用于直流电器中。图2.2（b）为衔铁沿轴转动的拍合式铁芯，主要用于触头容量大的交流电器中。图2.2（c
5、）为衔铁直动式的双E形铁芯，主要用于中、小容量的触头的交流电器中。图2.2（b）和（c）的铁芯材料一般为相互绝缘的薄硅钢片叠制而成，以减少因涡流而引起的损耗，避免铁芯发热。同时对单相交流铁芯还安装有短路环，由于短路环中感生电流产生的磁通滞后铁芯线圈的主磁通900，当交流电流过零时，保证有足够的吸引力，能有效防止因交流电过零引起的抖动现象，如图2-3所示。电磁机构的线圈按接入的电流种类分有交流线圈和直流线圈。根据励磁方式可分为电流线圈和电压线圈。电流线圈串联在主回路中，而电压线圈则与电路并联。（2）电磁机构的工作原理当线圈中有电流通过时，通电线圈产生磁场，电磁吸引力克服弹簧的反作用力，使得衔铁与
6、铁芯闭合，通过联接机构带动其触头动作。图2.4是直流并联铁芯线圈的吸力特性。由其特性知，当铁芯线圈和电源电压一定时，通过线圈的电流与其磁路气隙无关。而其吸力与气隙的平方成反比。图2.5是交流并联铁芯线圈的吸力特性。由其特性知，当铁芯线圈和电源电压一定时，其吸力与气隙无关。而通过线圈的电流与磁路气隙有关，气隙越大，其电流也越大。当衔铁完全闭合时，线圈的工作电流称为额定工作电流。交流电磁铁在起动时的电流可达额定工作电流的1020倍。由电磁理论知道，电压线圈铁芯的吸力与其工作电压有关。通常电磁机构的线圈工作电压为其额定电压（85105）倍时，能可靠工作。电压过高，则磁路趋于饱和，线圈电流将显著增大，
7、有烧毁线圈的可能。当工作电压过低，则吸力不足，触头抖动，甚至完全释放衔铁。（3）作用将电磁机构中线圈通过的电流转换成电磁力，带动触头动作，完成通断电路的控制作用。通常电磁式机构还具有欠压保护的功能。2.触头系统触头用于接通或分断电路。其结构形式有很多。常用的分类方式有：（1）按其接触形式分按其接触方式分为点接触、线接触、面接触三大类。如图2.6所示。图2.6 (a)为点接触桥式触头，图2.6(b)为面接触桥式触头，图2.6 (c)线接触指形触头。点接触式接触面积小，允许载流量小。一般用于继电器电路或辅助回路的控制。面接触和线接触式，接触面积较大，允许载流量也较大，一般用于主电路的控制。（2）按
8、控制对象分按控制对象可分为主触头和辅助触头。主触头用于接通或断开主电路，允许截流量较大。辅助触头用于接通或分断控制或辅助回路，允许截流量较小。（3）按原始状态分所谓原始状态是指电器在无外力作用或励磁线圈无电流情况下，其触头所处的状态。原始状态为常开状态的触头称为常开触头，原始状态为常闭状态的触头称为常闭触头。3灭弧系统（1）电弧的产生电路电压不低于1020伏，电流不小于80100mA，电器的触头间便会产生电弧。电弧的形成是触头间中性质子(分子和原子)被游离的过程。开关触头分离时，触头间距离很小，电场强度E很高。当电场强度一定值时，阴极表面的电子就会被电场力拉出而形成触头空间的自由电子。这种游离
9、方式称为：强电场发射。 从阴极表面发射出来的自由电子和触头间原有的少数电子，在电场力的作用下向阳极作加速运动，途中不断地和中性质点相碰撞。只要电子的运动速度足够高，电子的动能足够大，就可能从中性质子中打出电子，形成自由电子和正离子。这种现象称为碰撞游离。新形成的自由电子也向阳极作加速运动，同样地会与中性质点碰撞而发生游离。碰撞游离连续进行的结果是触头间充满了电子和正离子，具有很大的电导；在外加电压下，介质被击穿而产生电弧。电弧产生高温并有强光，会使电路的切数年时间延长，烧损触头，严重时可引起事故或火灾。（2）电弧的分类电弧分为直流和交流电弧，交流电有自然过零点，其电弧相对直流电弧较易熄灭。（3
10、）灭弧方法机械灭弧 通过机械将电弧迅速拉长，使其熄灭的方法。主要用于开关电路的灭弧。磁吹灭弧 在一个与触头串联的磁吹线圈产生的磁力作用下，电弧被拉长且吹入由固体介质构成的灭弧罩内，电弧冷却熄灭。窄缝灭弧 在电卡形成的磁场、电场力的作用下，将电弧拉长进入灭弧罩的窄缝中，使其分成数段并迅速熄灭。该方法主要用于交流接触器中。栅片灭弧 当触头分开时，产生的电弧在电场力的作用下被推入一组金属片而被分成数段，彼此绝缘的金属片相当多个电极，因而就有许多阴阳极压降，对交流电弧来说在电流过零时使电弧无法维持而熄灭。2.3刀开关刀开关也称闸刀开关。主要作为电源引入开关或不频繁接通或分断容量不太大的负载。1、刀开关
11、（HK1系列）的结构及符号刀开关的种类很多，根据工作原理、使用条件和结构形式的不同，刀开关可分为：刀开关、刀形转换开关、开启式负荷开关（胶盖瓷底刀开关）、封闭式负荷开关（铁壳开关）、熔断器式刀开关和组合开关等。 根据刀的极数和操作方式的不同，刀开关可分为：单极、双极和三极。刀开关的外形结构及符号如图2.7所示，其文字符号为QS。2.刀开关的技术参数 主要技术参数如表2.1所示。3.刀开关的选择（1）刀的极数应与电源进线的相数相同;（2）刀开关的额定电压应大于或等于所控电路的额定电压;（3）刀开关的额定电流应大于或等于负载的额定电流。4.注意：刀开关安装时，手柄要向上，不得倒装或平装。如果倒装，
12、则拉闸后手柄可能因自重下落引起误合闸而造成人身和设备安全事故。接线时，应将电源进线接在上端，负载出线接在下端。2.4组合开关1.结构及特点组合开关（转换开关）实质也是一种刀开关，只不过它的刀是转动的。操作轻巧、方便。其动触头（刀片）和静触头装在密封的绝缘件内，采用叠层结构，其层数由动触头的数目决定。随转轴的转动改变各对触头的通断状态。组合开关一般用于电气设备中作为非频繁地接通和分断电路、换接电源和负载、测量三相电压以及控制小容量异步电动机的正反转和星形三角形降压起动等用。三极组合开关外形结构如图2.8所示，其文字符号为QS。这种开关用三副静触片，每一静触片的一端固定在绝缘垫板上，另一端伸出盒外
13、，并附有接线柱，以便和电源线及用电设备的导线相连。三个动触片装在另外的绝缘垫板上，垫板套装在附有绝缘手柄的绝缘杆上，手柄能沿任何方向每次旋转90度，带动三个动触片分别与三个静触片接通或断开。为了使开关在切断负荷电流时所产生的电弧能迅速熄灭，在开 双极 三极关的转轴上都装有弹簧储能机构，具有快速闭合与分断，其分断与闭合速度与 手柄旋转速度无关的特点。 图2.8 组合开关结构及符号 2.主要参数 主要参数有额定电压、额定电流及极数等。常用的有HZS、HZ10、HZ15等系列。2.1.5 熔断器熔断器是一种最简单有效的保护电器，具有分断能力强，安装体积小，价格低，使用维护方便等优点。当电路工作不正常
14、时，还可以起到电路与电源隔离的作用。广泛用于照明电路中的过载和短路保护及电动机电路中的短路保护。熔断器由熔体（熔丝或焥片）和熔管或熔座两部份组成。熔体与被保护电路串联。当电路发生短路事故时，熔体中通过短路电流，电流热效应使熔体的温度达到其熔点时，熔体熔断，切断电源，达到保护的目的。1.分类及特点按用途分：工业用熔断器、半导体保护用熔断器、快速熔断器和特殊熔断器按结构分：瓷插式（RCIA）：价格便宜，更换方便，广泛用于照明和小容量电动机短路保护。螺旋式（RL）：熔丝周围石英砂可熄灭电弧，熔管上端面有指示器（色点），当熔断后指示器自行脱落。体积小，多用于机床电气设备中。无填料封闭管式（RM）：断流能力强，用于低压电力网络和成套配电装置中。有填料封闭管式（RTO）：断流能力强，使用安全，特性稳定，有明显指示器，用于短路电流大的电力网络和成套配电装置中。快速熔断器（RLS、RSO、RS3）：熔断速度快，主要用于硅整流元件的短路保护。2.主要参数（1）熔断器的额定电流Ige:表示熔断器的规格;（2）熔体的额定电流Ite:表示熔体在正常工作时不熔断电流。（3）熔体的熔断电流Ib:表示使熔体开始熔断的电流。一般Ib(1.3-2.1)ITe （4
