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1、第1章 常用低压电器,1.1 低压电器的定义、分类 1.2 电磁式电器的组成与工作原理 1.3 接触器 1.4 继电器 1.5 主令电器 1.6 信号电器 1.7 开关电器 1.8 熔断器 1.9 电磁执行器件,1.1 低压电器的定义、分类,1.按用途和控制对象分 2.按动作方式分 3.按工作原理分,低压配电电器 低压控制电器,自动电器 手动电器,电磁式电器 非电量控制电器,图1-1 常用低压电器的分类,1.2 电磁式电器的组成与工作原理,电磁式电器的组成:,电磁机构 触点系统 灭弧系统,1.2.1 电磁机构,1.电磁机构的结构形式及工作原理 2.电磁机构的吸力特性与反力特性 3.单相交流电磁
2、机构上短路环的作用,1.电磁机构的结构形式及工作原理,衔铁沿棱角转动的拍合式 衔铁沿轴转动的拍合式 衔铁作直线运动的双E形直动式,电磁机构的结构形式,图1-3 电磁式电器的工作原理示意图 1铁心 2电磁线圈 3衔铁 4静触点 5动触点 6触点弹簧 7释放弹簧 气隙,电磁机构的工作原理,2.电磁机构的吸力特性与反力特性,(1)直流电磁机构的吸力特性,直流电磁机构的吸力特性为二次曲线形状，它表明衔铁闭合前后吸力变化很大，气隙越小吸力越大。 直流电磁机构在衔铁吸合过程中，电磁吸力是逐渐增加的，完全吸合时电磁吸力达到最大。 对于可靠性要求很高或动作频繁的控制系统常采用直流电磁机构。,(2)交流电磁机构
3、的吸力特性,交流电磁机构在衔铁吸合前后为恒磁通工作，故吸力基本不变，但考虑到漏磁通的影响，其电磁吸力随气隙的减小略有增加。 交流电磁机构的励磁电流的大小将随气隙长度成正比增大。所以，交流电流机构的励磁电流在线圈已通电但衔铁尚未吸合时，其电流将比额定电流大很多，若衔铁卡住不能吸合或衔铁频繁动作，交流线圈可能因过电流而烧毁，故在可靠性要求高或频繁动作的场合，一般不采用交流电磁机构。,(3)吸力特性与反力特性的配合,为了使电磁机构正常工作，保证衔铁能牢牢吸合，其吸力特性与反力特性必须配合得当。 在衔铁整个吸合过程中，其吸力必须大于反力，即吸力特性必须始终位于反力特性上方； 在衔铁释放时，即吸力特性必
4、须位于反力特性下方。,3.单相交流电磁机构上短路环,图1-7 单相交流电磁机构的短路环 1衔铁 2铁心 3线圈 4短路环,1.2.2 触点系统,1.触点的接触形式(分点接触、线接触、面接触) 2.触点的分类（桥式触点和指形触点）,2.触点的分类,触点按其所控制的电路可分为主触点和辅助触点。主触点用于接通或断开主电路，允许通过较大的电流；辅助触点用于接通或断开控制电路，只能通过较小的电流。 触点又有常开触点和常闭触点之分。在无外力作用且线圈未通电时，触点间是断开状态的称为常开触点(即动合触点)，反之称为常闭触点(即动断触点)。,1.2.3 灭弧系统,常用的灭弧方法 (1)电动力灭弧 (2)栅片灭
5、弧 (3)灭弧罩 (4)窄缝灭弧 (5)磁吹灭弧,(1)电动力灭弧,图1-10 双断口结构的电动力灭弧示意图 1静触点 2动触点,(2)栅片灭弧,交流电器宜采用栅片灭弧。,图1-11 栅片灭弧示意图 1灭弧栅片 2触点 3电弧,(3)灭弧罩,比灭弧栅片更简单的灭弧装置是耐高温的灭弧罩，灭弧罩用石棉水泥板或陶土制成，用以降温和隔弧。它可用于交直流灭弧。,(4)窄缝灭弧,窄缝灭弧示意图是利用灭弧罩的窄缝来实现的。 这种灭弧方法多用于大容量接触器。,图1-12 窄缝灭弧示意图,(5)磁吹灭弧,图1-13 磁吹灭弧示意图,磁吹灭弧利用电弧电流本身灭弧，因而电弧电流越大，吹弧能力也越强。磁吹力的方向与电
6、流方向无关。磁吹灭弧广泛应用于直流接触器中。,1.3 接触器,1.3.1 接触器的组成及工作原理 1.3.2 接触器的分类 1.3.3 接触器的主要技术参数 1.3.4 接触器的选择与使用 1.3.5 接触器的图形符号与文字符号,1.3.1 接触器的组成及工作原理,以电磁感应原理工作的接触器其结构组成与电磁式电器相同，一般也由电磁机构、触点系统、灭弧系统、复位弹簧机构或缓冲装置、支架与底座等几部分组成。接触器的电磁机构由电磁线圈、铁心、衔铁和复位弹簧几部分组成。 接触器的工作原理：当电磁线圈通电后，线圈电流在铁心中产生磁通，该磁通对衔铁产生克服复位弹簧反力的电磁吸力，使衔铁带动触点动作。触点动
7、作时，常闭触点先断开，常开触点后闭合。当线圈中的电压值降低到某一数值(无论是正常控制还是欠电压、失电压故障，一般降至85%线圈额定电压)时，铁心中的磁通下降，电磁吸力减小，当减小到不足以克服复位弹簧的反力时，衔铁在复位弹簧的反力作用下复位，使主、辅触点的常开触点断开，常闭触点恢复闭合。这也是接触器的失电压保护功能。,1.3.2 接触器的分类,1.交流接触器 2.直流接触器,电磁机构 触点系统 灭弧系统,(1)电磁机构,电磁机构由电磁线圈、铁心、衔铁和复位弹簧几部分组成。铁心一般用硅钢片叠压后铆成，以减少涡流与磁滞损耗，防止过热。电磁线圈绕在骨架上做成扁而厚的形状，与铁心隔离，这样有利于铁心和线
8、圈的散热。其铁心形状有U形和E形两种。交流接触器在铁心柱端面嵌有短路环。,1.交流接触器,(2)触点系统,交流接触器的触点一般由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。触点有主触点和辅助触点之分。主触点用以通断电流较大的主电路，一般由接触面较大的三对(三极)常开触点组成；辅助触点用以通断小电流控制电路，起电气联锁作用，一般由常开、常闭触点成对组成。主触点、辅助触点一般采用双断口桥式触点。电路的通断由主、辅触点共同完成。,1.交流接触器,2.直流接触器,功能：直流接触器主要用于远距离接通和分断直流电路以及频繁地起动、停止、反转和反接制动直流电动机，也用于频繁地接通和断开起重电磁铁、电磁阀等
9、电磁线圈等。 其结构和工作原理与交流接触器基本相同。所不同的是，除了触点电流和线圈电压为直流外，其电磁机构多采用绕棱角转动的拍合式结构，其主触点大都采用线接触的指形触点，辅助触点则采用点接触的桥式触点。铁心用整块铸铁或铸钢制成，通常将线圈绕制成长而薄的圆筒状。由于铁心中磁通恒定，因此铁心端面上不需装设短路环。 直流接触器常采用磁吹式灭弧装置。,1.3.3 接触器的主要技术参数,1.额定电压 2.额定电流 3.电磁线圈的额定电压 4.额定操作频率 5.电气寿命和机械寿命,1.3.4 接触器的选择与使用,1.接触器的类型选择 2.额定电压的选择 3.额定电流的选择 4.电磁线圈的额定电压选择 5.
10、接触器的触点数量、种类选择,1.3.5 接触器的图形符号与文字符号,1.4 继电器,1.4.1 继电器的分类和特性 1.4.2 电磁式继电器 1.4.3 时间继电器 1.4.4 热继电器 1.4.5 速度继电器 1.4.6 固态继电器,继电器与接触器的区别,1)所控制的电路不同 继电器主要用于小电流电路，其触点通常接在控制电路中，反映控制信号，触点容量较小(一般在5A以下)，也无主、辅触点之分，且无灭弧装置； 而接触器用于控制电动机等大功率、大电流电路及主电路，一般有灭弧装置。 2)输入信号不同,继电特性曲线,1.4.2 电磁式继电器,1.电磁式电流继电器 2.电磁式电压继电器 3.电磁式中间
11、继电器 4.电磁式继电器的选用 5.电磁式继电器的图形符号与文字符号,1底座 2反力弹簧 3、4调节螺钉 5非磁性垫片 6衔铁 7铁心 8极靴 9电磁线圈 10触点系统,1.电磁式电流继电器,电磁式继电器的图形符号,1.4.3 时间继电器,1.空气阻尼式时间继电器 2.电动式时间继电器 3.电子式时间继电器 4.时间继电器的选用 5.时间继电器的图形符号与文字符号,1.空气阻尼式时间继电器,图1-18 JS7A系列时间继电器的工作原理示意图 1线圈 2铁心 3衔铁 4反力弹簧 5推板 6活塞杆 7杠杆 8塔形弹簧 9弱弹簧 10橡皮膜 11空气室壁 12活塞 13调节螺杆 14进气孔 15、1
12、6微动开关,2.电动式时间继电器,电动式时间继电器由微型同步电动机拖动减速齿轮获得延时。它延时范围宽(如JS11系列可在072h范围内调整)，延时整定偏差和重复偏差小，延时值不受电源电压波动及环境温度变化的影响。但其结构复杂、价格高、寿命短，不宜频繁操作，延时误差受电源频率影响。,3.电子式时间继电器,电子式时间继电器采用晶体管或大规模集成电路和电子元器件构成。 按延时原理划分，电子式时间继电器可分为阻容充电延时型和数字电路型。 阻容充电延时型是利用RC电路电容器充电时，电容电压不能突变，只能按指数规律逐渐变化的原理来获得延时的。因此，只要改变RC充电回路的时间常数(改变电阻值)，即可改变延时
13、时间。 按输出形式划分，电子式时间继电器可分为有触点式和无触点式。有触点式是用晶体管驱动小型电磁式继电器，而无触点式是采用晶体管或晶闸管输出。,4.时间继电器的选用,选用时间继电器时，首先应考虑满足控制系统所提出的控制要求，并根据对延时方式的要求选用通电延时型或断电延时型。当延时要求不高和延时时间较短时，可选用价格相对较低的空气阻尼式时间继电器；当要求延时准确度较高和延时时间较长时，可选用晶体管式或数字式时间继电器。在电源电压波动大的场合，可选用空气阻尼式或电动式时间继电器；而在环境温度变化较大处，则不宜选用空气阻尼式和晶体管式时间继电器。,5.时间继电器的图形、文字符号,1.4.4 热继电器
14、,1.热继电器的构成和工作原理 2.带断相保护的热继电器 3.热继电器的保护特性与电动机的过载特性 4.热继电器的主要技术参数 5.热继电器的选用 6.热继电器的图形符号与文字符号,1.热继电器的构成和工作原理,图1-20 热继电器的工作原理示意图 1接线端子 2双金属片 3热元件 4导板 5补偿双金属片 6、9常闭触点 7常开触点 8复位螺钉 10按钮 11调节旋钮 12支 撑件 13压簧转动偏心轮 14推杆,2.带断相保护的热继电器,图1-21 带断相保护的热继电器结构示意图 1上导板 2下导板 3双金属片 4常闭触点 5杠杆,5.热继电器的选用,星形联结的电动机可选用两相或三相结构的热继
15、电器；三角形联结的电动机应选用带断相保护的三相结构热继电器。 在长期工作制或间断长期工作制下，按电动机的额定电流来确定热继电器的型号及热元件的额定电流等级。 在不频繁起动的场合，要保证热继电器在电动机起动过程中不产生误动作。 对于正反转和通断频繁的特殊工作制电动机，不宜采用热继电器作为过载保护装置，必要时可选用埋入电动机绕组的温度继电器或热敏电阻来保护。,6.热继电器图形、文字符号,1.4.5 速度继电器,图1-24 速度继电器的原理结构图 1转轴 2转子 3定子 4绕组 5摆锤 6、7静触点 8、9簧片,速度继电器的图形符号,1.4.6 固态继电器,1.固态继电器的分类,按切换负载性质分，有
16、直流型固态继电器(DC-SSR)和交流型固态继电器(AC-SSR)两种。 按输入与输出之间的隔离方式分，有光电隔离型、磁隔离型和混合型三种，其中以光电隔离型为最多。 AC-SSR按控制触发信号不同，可分为过零触发型和随即导通型两种。,2.固态继电器的工作原理,图1-26 交流固态继电器的工作原理框图,1)负载为感性负载时，如直流电磁阀或电磁铁，应在负载两端并联一只二极管，极性如图所示。 2)SSR工作时应尽量把它靠近负载，其输出引线应满足负载电流的需要。 3)使用电源属于经交流降压整流所得的，其滤波电解电容应足够大。,3.固态继电器的使用,4.固态继电器的选用,1)固态继电器的选择应根据负载的类型(交流、直流)来确定，并要采用有效的过电压保护。 2)输出端要采用RC浪涌吸收电路或非线性压敏电阻吸收瞬变电压。 3)过电流保护应采用专门保护半导体器件的熔断器或动作时间小于10ms的低压断路器。 4)固态继电器对温度的敏感性很强，工作温度超过标
