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1、第1章 常用低压电器,本章主要介绍各种常用低压控制电器的用途、基本结构、工作原理、主要技术参数和选用方法。,低压电器通常是指在交流额定电压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。,1.1.1低压电器分类,低压电器产品包括以下12大类：刀开关和刀形转换开关、熔断器、断路器、控制器、接触器、启动器、控制继电器、主令电器、电阻器及变阻器、调整器、电磁铁、其它低压电器（触电保护器、信号灯与接线盒等）。,1.1 概述,电器按工作电压等级分：高压电器和低压电器 按动作原理分：手动电器和自动电器 按用途分：控制电器(继电器，接触器，按钮等）、主令电器（控制按钮
2、、主令开关、行程开关等）配电电器（低压隔离器，熔断器，断路器等）、执行电器(电磁铁，电磁离合器等） 按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器,电器分类,1.1.2 电磁式低压电器的基本结构和工作原理,1. 电磁机构 主要作用：将电磁能量转换为机械能量并带动触头动作，从而完成电路的接通或分断。 电磁机构由线圈、铁心、衔铁等几部分组成 。 2. 触头系统 触头是电器的执行部分，起接通和分断电路的作用。 3. 灭弧 常用的灭弧方法：电动力灭弧，磁吹灭弧，窄缝灭弧，栅片灭弧。,熔断器的用途：利用金属导体为熔体,串联于电路，当过载或短路电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路的电器。,1.2 熔
3、断器,熔断器主要作短路保护之用，有时也可作为过载保护。,熔断器的结构简单，分断能力高、使用方便、体积小、重量轻、价格便宜，在工农业生产中使用极为广泛。,熔断器图片,熔断器主要由熔体（保险丝）和熔管（熔座）组成。 熔体由易熔金属材料铅、锌、锡、银、铜及其合金制成，通常制成丝状和片状。 熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、绝缘钢纸制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。,1.2.1 熔断器的基本结构,几种常用的熔断器及熔断器的图形符号,熔断器的型号说明,熔断器的常用型号有：RL6、RL7、RT12、RT14、RT15、RT16（NT）、RT18、RT19（AM3）、RO19、RO20、RTO等，在选用时可根据使用
4、场合酌情选择。,类型代号：C：瓷插式；S：快速；L：螺旋式；T：有填料封闭管式,1额定电压 指熔断器长期工作时和熔断后所能承受的电压。熔断器的交流额定电压（单位为V）有： 220， 380，415，500，600，1140；直流额定电压（单位为V）有：110，220，440，800，1000，1500。,1.2.3熔断器的主要技术参数和特性,2额定电流 熔断器在长期工作时，各部件温升不超过极限允许温升所能承载的电流值。习惯上把熔断体支持件的额定电流简称为熔断器额定电流。 熔体额定电流规定（单位为A）有2，4，6，8，10等。,3极限分断能力： 指熔断器在规定的使用条件下，能可靠分断的最大短路电
5、流值。,5时间电流特性： 熔断器的时间电流特性亦称保护特性，它是熔断器的基本特性，表示熔断器的熔断时间与流过熔体电流的关系，是反时限特性，流过熔体的电流越大，熔化（或熔断）时间越短。,4截断电流特性： 指在规定的条件下，截断电流与预期电流的关系特性。截断电流是指熔断体分断期间电流到达的最大瞬时值。,6.I2t特性： 当分断电流甚大时，以弧前时间电流特性表征熔断器的性能已不够了，当熔断器弧前时间小于0.1s时，熔断器的保护特性用I2t特性表示。I2t特性在产品标准中有规定。,1.2.3 熔体的材料与形状,熔断器的熔体材料有低熔点和高熔点金属两类。低熔点材料有锡、锌、铅及其合金，高熔点材料有铜、银
6、，近年来也采用铝来代替银。 熔体的形状大体有两种：丝状和片状。,1.2.4 熔断器的选择,主要考虑以下几方面因素： 1熔断器类型应根据线路要求、使用场合、安装条件和各类熔断器的适用范围来确定。 2熔断器额定电压应大于或等于线路的工作电压。 3熔体的额定电流与负载的大小及性质有关。 4. 为了防止越级熔断、扩大停电事故范围，各级熔断器间应有良好的协调配合，使下一级熔断器比上一级的先熔断，从而满足选择性保护要求。,1.3 开关电器,刀开关，主要用于电气线路中隔离电源，也可作为不频繁地接通和分断空载电路或小电流电路之用。,刀开关按极数分，有单极、双极和三极；按结构分，有平板式和条架式；按操作方式分，
7、有直接手柄操作、正面旋转手柄操作、杠杆操作和电动机操作；按转换方式分，有单投、双投。另外，还有一种采用叠装式触头元件组成旋转操作的称为组合开关或转换开关。,刀开关由静插座2、手柄1、动触刀3、铰链支座4和绝缘底板5组成，典型结构如图。在低压电路中，用于不频繁接通和分断电路，或用来将电路与电源隔离。,刀开关的结构,组合开关是一种凸轮式的作旋转运动的刀开关。,组合开关也有单极、双极、三极和多极结构，主要用于电源引入或5.5KW以下电动机的直接启动、停止、反转、调速等场合。,1.3.2 组合开关,1.3.3 断路器,断路器又称自动空气开关，是一种常用的低压控制电器，不仅具有开关作用，还有短路、失压和
8、过载保护的功能。 断路器的种类繁多，按其用途和结构特点可分为框架式断路器、塑料外壳式断路器、直流快速断路器和限流式断路器等。,1）断路器的基本结构和工作原理,短路（过载）保护：,I 过流脱扣器的线圈产生较强的电磁吸力, 衔铁吸下, 顶开锁钩, 使主触点断开,欠压保护：,U严重下降或断电时 欠压脱扣器的衔铁被释放, 顶开锁钩, 使主触点断开,低压断路器及其电气符号,2）. 断路器的技术参数,断路器的主要技术参数有：额定电压、额定电流、极数、脱扣器类型及其整定电流范围、分断能力、动作时间等。,3）. 断路器的选择与使用,选择断路器时应注意： （1）断路器的额定电流和额定电压应大于或等于线路、设备的
9、正常工作电压和工作电流； （2）断路器的极限分断能力应大于或等于电路最大短路电流； （3）欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压； （4）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； （5）断路器的类型应根据线路及电气设备的额定电流及对保护的要求来选择。,1.3.4 漏电保护断路器,是一种安全保护电器，在电路中作为触电和漏电保护之用。在线路或设备出现对地漏电或人身触电时，能迅速自动断开电路，有效地保证人身和线路安全。 有单相式和三相式等形式 。,1.4 主令电器,用于发布操作命令以接通和分断控制电路。常见类型有按钮、万能转换开关、主令控制器、行程开关和接近开关等。,1.4.1按钮,主
10、要用于电气控制线路中，用于发布命令及电气联锁。,操作时，将按钮帽往下按，桥式动触头就向下运动，常闭触头先分断，再常开触头接通。 一旦操作人员的手指离开按钮帽，在复位弹簧的作用下，先是常开触头分断，然后是常闭触头闭合。,按钮的一般结构主要由按钮帽1、复位弹簧2、桥式动触头3、动合静触头4、动断静触头5和装配基座等组成。,按钮包括瞬时型按钮和保持型按钮。,主要用于电气控制线路的转换、配电设备的远距离控制、电气测量仪表的转换和微电机的控制，也可用于小功率笼型感应电动机的启动、换向和变速。由于它能控制多个回路，适应复杂线路的要求，故有“万能”转换开关之称。 常用的万能转换开关有LW8、LW6、LW5、
11、LW2等系列。,1.4.2万能转换开关,主令控制器亦称主令开关，是一种按照预定程序来转换控制电路接线的主令电器。由触头系统、操作机构、转轴、齿轮减速机构、凸轮、外壳等部件组成。主令控制器的控制对象是二次电路，其触头工作电流不大。 主令控制器按凸轮的结构形式可分为凸轮调整式和凸轮非调整式主令控制器两种，动作原理与万能转换开关相同，都是靠凸轮来控制触头系统的分合。 电气符号同万能转换开关。,1.4.3 主令控制器,主令控制器中某一层的结构如右。 主要由凸轮块1、接线柱2、静触头3、动触头4、支杆5、转动轴6、小轮7等部分组成。当转动手柄时，方轴与凸轮块一起转动，小轮始终被弹簧压在凸轮块上，当小轮碰
12、上凸轮块凸起的部分时，静触头和动触头之间被凸轮块顶开。,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、反转和制动，也适用于有相同要求的其它电力拖动场合。 凸轮控制器主要由触头、转轴、凸轮、杠杆、手柄、灭弧罩及定位机构等组成。,1.4.4 行程开关,行程开关是根据运动部件的位移信号而动作的，是行程控制和限位保护不可缺少的电器。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。 常用的行程开关有撞块式（也称直线式）和滚轮式。,接近开关即无触点行程开关，内部为电子电路，按工作原理分为高频振荡性、电容型和永磁型三种类型
13、。使用时对外连接3根线。接近开关供电后，输出线与绿线之间为高电平输出；当有金属物靠近该开关的检测头时，输出线与绿线之间翻成低电平。可利用该信号驱动一个继电器或直接将该信号输入PLC等控制回路。,1.4.5 接近开关,1.5 接触器,接触器能频繁地接通或断开交直流主电路，实现远距离自动控制，主要用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等，具有低电压释放保护功能。 接触器可分为直流接触器和交流接触器两类。,1.5.1 接触器的结构和工作原理,接触器是一种能频繁地接通和断开远距离用电设备主回路及其他大容量用电回路的自动控制电器。它分为直流和交流两类。,主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置三部分组成。
14、,1.5.2 接触器的技术参数,接触器的主要技术参数有： （1）额定电压 （2）额定电流 （3）吸引线圈的额定电压和频率 （4）机械寿命和电气寿命 （6）动作值 （5）额定操作频率,1.5.3 接触器的选择,主要依据以下几方面： （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。 （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。,1.6 继电器,继电器是一类用于监测各种电量或非电量的电器，广泛用于电动机或线路的保护以及生产过程自动化控制。 常用的继电器有电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继
15、电器、压力继电器、热与温度继电器等。,1.6.1、中间继电器,中间继电器的结构、工作原理与接触器类似，主要由电磁机构和触头系统组成，但没有灭弧装置，不分主副触头。 与接触器的主要区别在于：能灵敏地对电压、电流变化作出反应，触头数量很多但容量较小，主要用来切换小电流电路或用作信号的中间转换。,1.6.2、热继电器,热继电器是一种保护电器，专门用来对过载及电源断相进行保护，以防止电动机因上述故障导致过热而损坏。,1 热继电器的结构及工作原理,热继电器具有结构简单、体积小、成本低等特点，选择适当的热元件可得到良好的反时限特性。所谓反时限特性，是指热继电器动作时间随电流的增大而减小的性能。,热继电器的
16、结构主要由几大部分组成：加热元件（热电电器的加热元件有直接加热式、复合加热式、间接加热式和电流互感器加热式四种）；动作机构（大多采用弓簧式压簧式或拉簧跳跃式机构）；复位机构（有手动复位及自动复位两种型式，可根据使用要求自由调整）。,热元件,常闭触头,复位按钮,热元件,电动机过载时 转速降低,热元件,一段电阻不大的电阻丝, n0-n增大, I2增大, I1增大, 电阻丝发热,热元件要串联在主电路中。,双金属片,两种具有不同线膨胀系数的金属片。,受热时，双金属片的膨胀程度不同，下层的膨胀系数大，下层的膨胀程度大于上层，双金属片向上弯曲，使扣板托扣，触点动作。,常闭触点接在控制电路中。,工作原理：,主电路电流超过额定值 ,电阻丝发热, 双金属片受热膨胀 ,向上弯曲 ,双金属片与扣板托扣 ,弹簧带动扣板将常闭触点断开, 断开控制电路 ,断开主电路,1.6.2时间继电器,时间继电器是一种利用电磁或机械动作原理实现触头延时通或断的自动控制电器。常用的有电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等。,1.6
