电气控制(一章)

1、第一章 常用 低压电器 低压电器的基本知识低压电器的基本知识 接触器接触器 继电器继电器 熔断器熔断器 开关开关 主令电器主令电器 其他低压电器其他低压电器第一节 低压电器的基本知识 电器定义：电器定义： 凡是根据外界特定的信号和要求自动或手动接凡是根据外界特定的信号和要求自动或手动接通与断开电路，断续或连续地改变电路参数，通与断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测和调节的电工器械称为电器。检测和调节的电工器械称为电器。 低压电器：通常指工作在交流低压电器：通常指工作在交流1200V、直流、直流1500V级以下的

2、电路中起通断、保护、控制级以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。或调节作用的电器产品。 高压电器：交流高压电器：交流1200V以上、直流以上、直流1500V以上。以上。一、低压电器的分类一、低压电器的分类 按电器的按电器的动作方式动作方式分分 ：自动切换电器和：自动切换电器和非自动切换电器非自动切换电器 按电器的按电器的用途用途分：控制电器、保护电器、分：控制电器、保护电器、 主令电器、配电电器和执行电器主令电器、配电电器和执行电器 按按有无触点结构有无触点结构分：有触点电器和无触分：有触点电器和无触点电器点电器 按按工作原理工作原理分：电磁式电器和非电量控分：电磁式电器和非电量

3、控制电器。制电器。二、低压电器的电磁系统二、低压电器的电磁系统1 1. .电磁系统的结构和工作原理电磁系统的结构和工作原理 电器的感测机构将电磁能转换为机械能电器的感测机构将电磁能转换为机械能并带动触头动作实现对电路的通、断控并带动触头动作实现对电路的通、断控制制 。 v 组成组成 铁芯铁芯衔铁衔铁线圈线圈交流交流：硅钢片叠加：硅钢片叠加直流直流：整块铸铁或铸钢：整块铸铁或铸钢直动式直动式转动式转动式电压线圈电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。：并联在电路中，匝数多、导线细。电流线圈电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。：串联在电路中，匝数少、导线粗。交流线圈交流线圈：短而粗，有骨架。：

4、短而粗，有骨架。直流线圈直流线圈：细而长，无骨架。：细而长，无骨架。图1.1.1 (a) 图 1.1.1(b） 图1.1.1 (c) 图1.1.1 (a)为衔铁绕棱角转动的拍合式结构图 1.1.1(b)为衔铁绕轴转动的拍合式结构图1.1.1 (c) 为衔铁直线运动的螺管式结构 原理：当线圈中有电流通过时，产生电磁吸力：原理：当线圈中有电流通过时，产生电磁吸力：电磁吸力克服弹簧的反作用力，使衔铁与铁心闭合，电磁吸力克服弹簧的反作用力，使衔铁与铁心闭合，衔铁带动连接机构运动，从而带动相应触点动作，衔铁带动连接机构运动，从而带动相应触点动作，完成通、断电路的控制作用。完成通、断电路的控制作用。2.

5、电磁系统吸力特性和反力特性1) 反力特性反力特性 电磁系统使衔铁释放的力电磁系统使衔铁释放的力一般有两种：一种是利用弹簧一般有两种：一种是利用弹簧的反力；另一种是利用衔铁的的反力；另一种是利用衔铁的自身重力，如图自身重力，如图1.1.2所示。弹所示。弹簧的反力与其变形量簧的反力与其变形量x成正比，成正比，其反力特性可写为：其反力特性可写为： 弹簧的反力特性：弹簧的反力特性： Ff1=K1x （1.1.1） 自重的反力特性：自重的反力特性： Ff2=M （1.1.2）图1.1.2 反力特性2) 吸力特性吸力特性吸力可近似地按下式求得：吸力可近似地按下式求得： F=4105B2S (1.1.3)

6、即：即：F 2S (1.1.4) 交流电磁机构的吸力特性交流电磁机构的吸力特性 UE=4.44fN (1.1.5) = U4.44fN (1.1.6) 当频率当频率f、匝数、匝数N和外加电压和外加电压U都为常数时，由式都为常数时，由式(1.1.6)可知，磁通可知，磁通亦为常数。亦为常数。 由于线圈外加电压由于线圈外加电压U与气隙与气隙的变化无关，因此其吸力的变化无关，因此其吸力F亦与气隙亦与气隙的大小无关。的大小无关。其吸力特性如图其吸力特性如图1.1.3所示。虽所示。虽然交流电磁机构的气隙磁通然交流电磁机构的气隙磁通近似不变，但气隙磁阻随气近似不变，但气隙磁阻随气隙长度隙长度而变化。而变化。

7、 )(00SINSINRINm 由式(1.1.7)可知，交流励磁线圈的电流I与气隙成正比。一般U形交流电磁机构的励磁线圈通电而衔铁尚未动作时，其电流可达到吸合后额定电流的56倍；E形电磁机构则达到1015倍额定电流，如果衔铁卡住不能吸合或者频繁动作，交流励磁线圈很可能因过电流而烧毁。所以，在可靠性要求高或操作频繁的场合，一般不采用交流电磁机构。 图1.1.3 交流吸力特性 直流电磁机构的吸力特性 直流电磁机构的励磁电流不受气隙变化的影响；其吸力与气隙的平方成反比，所以吸力特性曲线比较陡峭，如图1.1.4所示。 剩磁的吸力特性 剩磁的吸力随气隙的增大而减小。剩磁的吸力特性如图1.1.5曲线4所示

8、。 2) 吸力特性与反力特性的配合 电磁机构的反力特性必须介于电磁吸力特性和剩磁吸力特性之间，如图1.1.5所示。图1.1.4 直流电磁机构的吸力特性1-直流吸力特性2-交流吸力特性3-反力特性4-剩磁吸力特性图1.1.5 吸力特性和反力特性3.3.交流系统的短路环交流系统的短路环减小衔铁吸合时产生的减小衔铁吸合时产生的振动和噪音。振动和噪音。 闭合状态的电磁机构都必须产生大于反力弹簧反力的吸力。直流电磁机构在这方面毫无问题，图1.1.6(a) 未加短路环时磁通与电磁吸力图1.1.6(b)加短路环后磁通与电磁吸力 但对于交流电磁铁来说，铁芯中的磁通量及吸力是一个周期函数，其未加短路环时的磁通与

9、吸力曲线如图1.1.6(a)所示。 怎样消除振动和噪声？图1.1.7 交流电磁铁的短路环 具体办法是在铁芯端部开一个槽，槽内嵌入称为短路环(或称分磁环)的铜环，如图1.1.7所示。三三. .触头系统触头系统 是电器的主要执行部分，通过触头的开合通过触头的开合起接通和分断电路的作用。v 类型类型v 材料：一般采用铜材料制成；对于小容量电材料：一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银质材料制成器常用银质材料制成 桥式触头桥式触头指形触头指形触头 点接触 面接触 触头的接触形式归为三种：即点接触、线接触和面接触 (a)点接触(b)面接触(c)线接触(d)线接触触头的接触过程(e)指形触头(f)分裂触

10、头(g)片簧 图1.1.8 触头的接触形式1-固定件； 2-簧片； 3-两个触点(a)最终断开位置 (b)刚刚接触位置 (c)最终闭合位置 图1.1.9 桥式触头闭合过程位置示意图 v 电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于压大于10V10V，电流超过，电流超过80mA80mA时，触头间会产生时，触头间会产生蓝色光柱即蓝色光柱即电弧是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象v 电弧的危害电弧的危害 ： 延长了切断故障的时间；延长了切断故障的时间； 高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏； 形成飞弧造成电源短路事故。形成飞弧造

11、成电源短路事故。v 灭弧措施：吹弧、拉弧、灭弧措施：吹弧、拉弧、长弧割短弧长弧割短弧、多断、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料 。四、低压电器的灭弧系统第二节 接触器一、定义： 二、功能：除能自动切换外，还具有远距离操作功能和失压(或欠压)保护功能，但没有过载和短路保护功能。 三、分类：有交流接触器和直流接触器 接触器是一种用于频繁地接通或断开交直流主电路、大容量控制电路等大电流电路的自动切换电器。 1. 交流接触器的结构 图1.2.2所示为交流接触器结构示意图，主要由电磁系统、触点系统、灭弧装置和其他辅助部件四部分组成。图1.2.2 交流接触器结

12、构示意图1动触点；2静触点；3衔铁；4缓冲弹簧；5电磁线圈；6铁心；7垫毡；8触点弹簧；9灭弧罩；10触点压力簧片三、接触器的结构和工作原理2 2工作原理工作原理 线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。为防止铁心振动，需加短路环。图1.2.3 CJ1O-20交流接触器l灭弧罩 2触头压力弹簧片 3主触头 4反作用弹簧 5线圈 6短路环 7静铁芯 8弹簧 9动铁芯 10辅助常开触头用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。工作原理：与交流接触器基本相同。3 3、直流接触器、直流接触器 额定电压额定电压 交流

13、接触器： 127、220、380、500V 直流接触器： 110、220、440V 交流接触器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A 直流接触器：40、80、100、150、250、400、600A 额定电流额定电流 吸引线圈额定电压吸引线圈额定电压交流接触器：36、110（127）、220、380V 直流接触器：24、48、220、440V 四、 接触器的主要技术参数机械寿命和电气寿命机械寿命和电气寿命机械寿命100万次1000万次电气寿命是机械寿命的5%20%线圈消耗功率线圈消耗功率启动功率为吸持功率的58倍 额定操作频率额定操作频率300次/h、600次/

14、h、1200次/h 动作值动作值 U吸85%U额 U释70%U额 KM常闭辅助触点线圈KM主触点KM常开辅助触点KM五、接触器的常用型号及电气符号 根据电路中负载电流的种类选择接触器的根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型；类型； 接触器的额定电压应大于或等于负载回路接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压；的额定电压； 吸引线圈的额定电压、功率应与所接控制吸引线圈的额定电压、功率应与所接控制电路的额定电压等级、功率一致；电路的额定电压等级、功率一致； 额定电流应大于或等于被控主回路的额定额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。电流。六、接触器的使用选择原则六、接触器的使用选择原则

15、v定义：是一种根据电气量或非电气量的定义：是一种根据电气量或非电气量的变化接通或断开控制电路的自动切换电器。变化接通或断开控制电路的自动切换电器。v分类：分类：按用途分按用途分 ：控制和保护继电器：控制和保护继电器 按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、热继电器子式、热继电器 按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力按动作时间分：瞬时、延时继电器按动作时间分：瞬时、延时继电器 v 特点：额定电流不大于特点：额定电流不大于5A5A第三节第三节 继电器继电器一、电磁式继电器1. 电磁式继电器的结构与工作原理2.

16、 电磁式继电器的特性 电磁式继电器的结构和工作原理与接触器相似，即感受机构是电磁系统，执行机构是触点系统。主要用于控制电路中，触点容量小(一般在5 A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、可靠等。 继电器的主要特性是输入输出特性,又称为继电特性，如图1.3.1所示。图1.3.1 继电特性曲线3. 继电器的主要技术参数1）额定参数2) 时间特性3)整定值额定电压(电流)吸合电压(电流)释放电压(电流)指继电器线圈电压(电流)的额定值，用Ue(Ie)表示； 吸合电压(电流)即是指使继电器衔铁开始运动时线圈的电压(电流)值释放电压(电流)即衔铁开始返回动作时

17、，线圈的电压(电流)值继电器能被吸动所必须具有的最小功率或安匝数称为灵敏度指从接通电源到继电器的承受机构起 中间继电器实质上是一种中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理电压继电器，结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数与接触器相同。但它的触点数量较多，在电路中主要是扩展量较多，在电路中主要是扩展触点的数量。另外其触头的额触点的数量。另外其触头的额定电流较大。定电流较大。 3 3) )中间继电器中间继电器电磁式继电器的图形符号和文字符号如图1.3.6所示。图1.3.6 电磁式继电器的符号 欠电压继电器KAU U KAKAKA欠电流继电器KAI I KAKAKA5. 电磁式继电器的选择

18、原则1）类型和系列的选用2）使用环境的选用3）使用类别的选用4）额定工作电压、额定工作电流的选用5）工作制的选用空气阻尼时间继电器空气阻尼时间继电器定义：从得到输入信号开始，经过定义：从得到输入信号开始，经过一段延时后才输出信号的继电器一段延时后才输出信号的继电器分类：分类：按构成原理分：电磁式按构成原理分：电磁式 电动式电动式 空气阻尼式空气阻尼式 晶体管式晶体管式 数字式数字式按延时方式分：通电延时型按延时方式分：通电延时型 断电延时型断电延时型 二、时间继电器二、时间继电器 1. 直流电磁式时间继电器 在直流电磁式电压继电器的铁芯上增加一个阻尼铜套，即可构成时间继电器，其结构如图1.3.

19、8所示。 图1.3.8 直流电磁式时间继电器的结构1调整弹簧 2非磁性垫片 3阻尼铜套 4工作线圈 2. 空气阻尼式时间继电器 空气阻尼式时间继电器也称气囊式时间继电器，它是利用空气阻尼原理获得延时。如图1.3.9所示为JS23系列通电延时型时间继电器结构原理图。 图1.3.9 JS23系列空气式时间继电器的延时原理图l钮牌 2滤气片 3调时旋钮 4延时片 5动作弹簧6波纹状气囊组件 7阀门弹簧 8阀杆 3. 电动式时间继电器 电动式时间继电器是由微型同步电动机拖动减速齿轮获得延时的时间继电器。JS11系列通电延时型时间继电器的结构及工作原理如图1.3.10所示。 图1.3.10 JS11型电

20、动式时间继电器原理图1延针调整处 2指轮系 3指针 4刻度盘 5复位游丝 6差动轮系 7减速齿轮8同步电动机 9凸轮 10脱钩机构 11延时触头 12瞬时触头 13离合电磁铁 14插头 4. 电子式时间继电器 电子式时间继电器(又称晶体管时间继电器) 除了执行继电器外，均由电子元件组成，没有机械部件。 JS20时间继电器所用的电路分为两类：一类是单结晶体管电路，另一类是场效应管电路。 1) 单结晶体管通电延时电路 单结晶体管通电延时电路如图1.3.11所示，方框图如图1.3.12所示。全部电路由延时环节、鉴幅器、输出电路、电源和指示灯五部分组成。图1.3.12 单结晶体管通电延时电路结构方框图

21、 电源的稳压部分由R1和稳压管V3构成，供给延时和鉴幅。输出电路中的晶闸管VT和继电器K则由整流电源直接供电。电容C2的充电回路一条通过电阻RW1和R2，另一条是通过由低阻值RW2、R4、R5组成的分压器经二极管V2向电容C2提供的预充电路。 图1.3.11 单结晶体管时间继电器通电延时电路 2) 带瞬动触点的通电延时电路 JS20对于带瞬动触点的延时电路原理与不带瞬动触点的电路基本相同，只是增加了一个瞬时动作的继电器。采用了电阻降压法取代原来的电源变压器,电路如图1.3.13所示。 图1.3.13 JS20型带瞬动触点的时间继电器电路 3) 断电延时电路 断电延时电路要求切断电源后，继电器仍

22、暂时保持吸合，等到延时时间达到后才释放。JS20型继电器采用两个延时继电器，一个是带有机械锁扣的瞬时继电器KD，当接通电源时KD立即吸合并通过机械结构自锁。机械自锁示意如图1.3. 14所示。当切断电源后，KD自己不能释放，而必须依靠另一个继电器Ks。Ks在断电以后经过预定的延时时间短时地吸动一下，打开KD机械锁扣，于是KD延时释放。 图1.3. 14 机械自锁示意图JS20断电延时继电器电路如图1.3.15所示。 图1.3.15 JS20断电延时继电器电路 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) (a) (a) 线圈一般符号线圈一般符号 (b) (b) 通电延时线圈通

23、电延时线圈 (c) (c) 断电延时线圈断电延时线圈 (d) (d) 通电延时闭通电延时闭合动合（常开）触点合动合（常开）触点 (e) (e) 通电延时断开动断（常闭）触点通电延时断开动断（常闭）触点 （f f）断电延时断）断电延时断开动合（常开）触点开动合（常开）触点 （g g）断电延时闭合动断（常闭）触点（）断电延时闭合动断（常闭）触点（h h）瞬动触点）瞬动触点 时间继电器的图形符号及文字符号如图所示。5、时间继电器的选用原则1）根据控制电路对延时触电的要求选择延时方式2）根据延时范围和精度要求选择继电器类型3）根据使用场合、工作环境选择时间继电器的类型通电延时继电器演示图断电延时继电器

24、演示图作用：电动机的过载及断相保护三、热继电器三、热继电器分类：不带断相保护 带断相保护一）结构：由发热元件、双金属片和触头及动作机构等部分组成 。1、不带断相保护的热继电器a） 外形 b ） 结构图 1- 电流整定装置 2 - 主电路接线柱 3 - 复位按钮 4- 常闭触头 5 - 动作机构 6 - 热元件 31 -常闭触头接线柱32-公共动触头接线柱 33 -常开触头接线柱 双金属片式热继电器1-1.接线端子 2 - 主双金属片 3 - 热元件 4 - 推动导板 5 - 补偿双金属片 6 - 常闭触头 7 - 常开触头 8 - 复位调节螺钉 9 - 动触头 110 - 复位按钮 11 -

25、偏心轮 12 - 支撑件 13 - 弹簧 双金属片式热继电器原理示意图二）工作原理2. 带断相保护的热继电器 图1.3.21 带断相保护的热继电器结构图1杠杆；2上导板；3双金属片；4下导板 (a) 断电(b) 正常运行(c) 过载(d) 单相断电对于形接法的电动机，当发生故障时，若线电流达到额定电流，则在电动机绕组内部，电流较大的那一相绕组的相电流将超过额定相电流。为此需采用带断相保护的热继电器3. 热继电器的主要技术参数和电气符号 (a)发热元件 (b)常闭触点 热继电器的主要技术参数包括额定电压、额定电流、相数、热元件编号及整定电流调节范围等。 热继电器的整定电流是指热继电器的热元件允许

26、长期通过又不致引起继电器动作的最大电流值。 图1.3.22 热继电器的发热元件和触点的图形符号4. 热继电器的选择原则 (1)热继电器结构型式的选择：星形接法的电动机可选用两相或三相结构热继电器；三角形接法的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器。 (2)根据被保护电动机的实际启动时间选取6倍额定电流下具有相应可返回时间的热继电器。一般热继电器的可返回时间大约为6倍额定电流下动作时间的50-70。 (3)热元件额定电流一般可按下式确定 IN(0.951.05) IMN 对于工作环境恶劣、启动频繁的电动机，则按下式确定 IN(1.151.5) IMN作用：作用：主要用作笼型异步电动机的反接

27、制动主要用作笼型异步电动机的反接制动结构：定子、转子和触头结构：定子、转子和触头原理：与异步电动机类似原理：与异步电动机类似参数：动作转速：参数：动作转速：120rpm120rpm 复位转速：复位转速：100rpm100rpm四、速度继电器四、速度继电器定子定子-由硅钢片迭成由硅钢片迭成笼型空心圆环套在转子笼型空心圆环套在转子上，装有鼠笼型短路绕上，装有鼠笼型短路绕组。组。符号符号转子转子-圆柱形永久磁圆柱形永久磁铁，与电动机同轴连铁，与电动机同轴连接。接。 速度继电器结构原理图1螺钉；2反力弹簧；3常闭触点；4动触点； 5常开触点；6返回杠杆；7杠杆；8定子导体；9定子；10转轴；11转子速

28、度继电器演示速度继电器演示压力继电器压力继电器光电继电器光电继电器温度继电器温度继电器五、其它继电器五、其它继电器v 一、作用：短路和严重过载保护一、作用：短路和严重过载保护v 二、应用：串接于被保护电路的首端二、应用：串接于被保护电路的首端v 三、优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻三、优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻v 四、结构：熔断器有熔体和安装熔体的底座组成。熔体四、结构：熔断器有熔体和安装熔体的底座组成。熔体 有易熔金属材料铅、锌、锡、铜、银及其合金制成，形状有易熔金属材料铅、锌、锡、铜、银及其合金制成，形状 常为丝状或网状。常为丝状或网状。v 五、反时特性：电流

29、越大，熔体熔断的时间越短。五、反时特性：电流越大，熔体熔断的时间越短。第四节 熔断器v六、分类六、分类： 2. 螺旋式熔断器1. 插入式熔断器3. 封闭管式熔断器4. 新型熔断器自恢复熔断器分断能力较小分断能力较大分为无填料管式、有填料管式和快速熔断器瓷插式熔断器瓷插式熔断器螺旋式熔断器螺旋式熔断器有填料式熔断器有填料式熔断器无填料密封式熔断器无填料密封式熔断器快速熔断器快速熔断器自恢复熔断器自恢复熔断器v七、熔断器型号 熔断器型号及含义 八 、 熔断器的选择原则 1. 熔断器类型的选择 2. 额定电压的选择 熔断器额定电压应大于或等于线路的工作电压。 3. 熔体与熔断器额定电流的确定 1)

30、熔体额定电流的确定 对于电阻性负载，熔体的额定电流等于或略大于电路的工作电流。 对电动机负载，要考虑启动电流冲击的影响，计算方法如下： a对于单台电动机：INF(1.52.5)INM 式中：INF 熔体额定电流(A)；INM电动机额定电流(A)。 b对于多台电动机；INF (1.52.5)INMmaxINM式中：INMmax容量最大一台电动机额定电流(A)；INM其余各台电动机额定电流之和(A)。 2) 熔断器额定电流的确定 熔断器的额定电流应大于或等于熔体的额定电流。第五节 开关电器一、刀开关一、刀开关 v 作用：隔离电源，不频繁通断电路作用：隔离电源，不频繁通断电路v 分类：分类： 按刀的

31、按刀的级数级数分分: :单极、双极和三极单极、双极和三极 按按灭弧灭弧装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置 按刀的转换按刀的转换方向方向分为：单掷和双掷分为：单掷和双掷 按按接线接线方式分为：板前接线和板后接线方式分为：板前接线和板后接线 按按操作操作方式分为：手柄操作和远距离联杆操作方式分为：手柄操作和远距离联杆操作 按有无按有无熔断器熔断器分：带熔断器和不带熔断器分：带熔断器和不带熔断器1.开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关）开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关）v 作用：作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。v 结

32、构图和符号结构图和符号 ： QS2.2.带熔断器式刀开关带熔断器式刀开关用作电源开关、隔离开关用作电源开关、隔离开关和应急开关，并作电路保护用。和应急开关，并作电路保护用。3.3.负荷开关负荷开关(1)(1)开启式负荷开关开启式负荷开关v 用途：作不频繁带负荷操作和短路保护用。用途：作不频繁带负荷操作和短路保护用。v 结构：由刀开关和熔断器组合成。瓷底板上装有进线结构：由刀开关和熔断器组合成。瓷底板上装有进线 座、静触头、熔丝、出线座及刀片式动触头，座、静触头、熔丝、出线座及刀片式动触头， 工作部分用胶木盖罩住，以防电弧灼伤人手。工作部分用胶木盖罩住，以防电弧灼伤人手。v 分类：单相双极和三相

33、三极两种分类：单相双极和三相三极两种(2)(2)封闭式负荷开关（铁壳开关）封闭式负荷开关（铁壳开关）v 作用：手动通断电路及短路保护。作用：手动通断电路及短路保护。 刀开关的主要技术参数 刀开关的主要技术参数有额定电压、额定电流、通断能力、动稳定电流、热稳定电流等。 动稳定电流是当电路发生短路故障时，刀开关并不因短路电流产生的电动力作用而发生变形、损坏或触刀自动弹出之类的现象。这一短路电流峰值即为刀开关的动稳定电流，可高达额定电流的数十倍。 热稳定电流是指发生短路故障时，刀开关在一定时间(通常为1 s)内通过某一短路电流，并不会因温度急剧升高而发出熔焊现象，这一最大短路电流称为刀开关的热稳定电

34、流。刀开关的热稳定电流亦可高达额定电流的数十倍。型号含义及电气符号 刀开关按刀数分单极、双极和三极。常用刀开关的型号含义如图1.5.3所示。(a)(b)(c)图1.5.3 刀开关的型号含义 刀开关的图形符号及文字符号如图1.5.4所示： (a)单极 (b) 双极 (c)三极 (d)三极熔断器式开关 刀开关的选择原则 根据使用场合，选择刀开关的类型、极数及操作方式。 刀开关额定电压应大于或等于线路电压。 刀开关额定电流应等于或大于线路的额定电流。对于电动机负载，开启式刀开关额定电流可取电动机额定电流3倍；封闭式刀开关额定电流可取为电动机额定电流的1.5倍。 二、组合开关（转换开关）二、组合开关（

35、转换开关）v 结构结构：静触头一端固定在胶木盒内，另一端伸：静触头一端固定在胶木盒内，另一端伸 出盒外，与电源或负载相连。动触片套出盒外，与电源或负载相连。动触片套 在绝缘方杆上，绝缘方轴每次作在绝缘方杆上，绝缘方轴每次作9090正正 或反方向的转动，带动静触头通。或反方向的转动，带动静触头通。v 特点特点：结构紧凑，安装面积小，操作方便。：结构紧凑，安装面积小，操作方便。v 用途用途：电源的引入开关；通断小电流电路；：电源的引入开关；通断小电流电路； 控制控制以下电动机。以下电动机。（a）外形 （b） 符号 （c) 结构转换开关的主要技术参数转换开关的主要技术参数：有额定电压、额定电流、极数

36、等。转换开关的型号及含义转换开关的型号及含义转换开关的电气符号 转换开关在电路中表示方法有两种：一种是触点状态图结合通断表，另一种与手动刀开关图形符号相似文字符号不同。 (a) 触点状态图及表 (b) 文字符号及图形符号三、低压断路器三、低压断路器v 功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路及失功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路及失 压时自动分断电路。压时自动分断电路。v 特点：操作安全，分断能力较高。特点：操作安全，分断能力较高。v 分类：分类：框架式（万能式）框架式（万能式）和和塑壳式（装置式）塑壳式（装置式）v 结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。结构：触头系统、灭弧

37、装置、脱扣机构、传动机构。万能式低压断路器结构图万能式低压断路器结构图1.天弧罩2.开关本体3.抽屉座4.合闸按钮5.分闸按钮6.智能脱扣器7.摇匀柄插入位置8. 连接/试验/分离指示1.天弧罩2.开关本体3.抽屉座4.合闸按钮5.分闸按钮6.智能脱扣器7.摇匀柄插入位置8. 连接/试验/分离指示12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮塑壳式低压断路器原理图塑壳式低压断路器原理图1主触头2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4分励脱

38、扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮 工作原理12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮塑壳式低压断路器原理图塑壳式低压断路器原理图1主触头2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮塑壳式低

39、压断路器原理图塑壳式低压断路器原理图1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮线路短路线路短路或严重过或严重过载保护载保护12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮塑壳式低压断路器原理图塑壳式低压断路器原理图1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮远距离跳远距离跳闸，对电闸，对电路不起保路不起保护作用护作用12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣

40、器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮塑壳式低压断路器原理图塑壳式低压断路器原理图1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮线路过载线路过载保护保护12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮塑壳式低压断路器原理图塑壳式低压断路器原理图1主触头2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4

41、分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮电动机的电动机的失压保护失压保护低压断路器型号及代表意义低压断路器的选用 (1)断路器的额定电压和额定电流应大于或等于线路、设备的正常工作电压和工作电流。 (2)断路器的极限通断能力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。 1.5.3 漏电保护器 当低压电网发生人身触电或设备漏电时，漏电保护器能迅速自动切断电源，从而避免造成事故。图1.5.13为某漏电保护器实物图。1结构与工作原理 漏电保护器一般由3个主要部件组成。一是检测漏电流大小的零序电流互感器；二是能

42、将检测到的漏电流与一个预定基准值相比较，从而判断是否动作的漏电脱扣器；三是受漏电脱扣器控制的能接通、分断被保护电路的开关装置。图1.5.13 漏电保护器实物图 1）电磁式电流型漏电保护器 电磁式电流型漏电保护器由开关装置、试验回路、电磁式漏电脱扣器和零序电流互感器组成。图1.5.9所示是一种电磁式电流型漏电保护器的原理，工作原理如下：当电网处于正常情况时，不论A、B、C三相负载是否平衡，只要电路中没有接地漏电电流或触电电流存在，通过零序电流互感器的三相电流矢量和都等于零，即， 如果外壳没有接地，则人碰到外壳时便会触电。或者更有甚者，操作人员因疏忽违反操作规程，直接触及火线而触电。这些漏电电流便

43、通过大地回到变压器的低压侧中性点，因而三相电流的矢量和不再为零，即 式中，IL为总漏电流。于是，零序电流互感器的二次绕组中就有感应电流流向漏电脱扣器。当总漏电电流达到漏电保护器的整定动作值时，漏电脱扣器动作推动开关脱扣机构，使开关分断电路。 .ABC0III.ABCLIIII 图1.5.14 电流型漏电保护器的原理 图1.5.14中试验按钮SB与电阻R串联后，跨接于AB两相之间，以便对漏电保护器进行人体触电的模拟试验。视R为人体电阻，R的大小接近人体的电阻值。当按下试验按钮，相当于人体在火线A、B两间触电，由于R一端接在零序电流互感器的下方(A相输入端)，另一端接在零序电流互感器的右方(B相输

44、出端)，支路R的存在，使穿过零序电流互感器 A、B、C三相电流矢量和不再为零。因此，在互感器的二次绕组中产生了感应电流流过漏电脱扣器，通过脱扣机构使漏电保护开关分闸，以证明其漏电保护性能是良好的。 如果采取触电安全保护措施，则触电后借助漏电保护开关在触电临界安全值范围内及时切断电网电源，则能达到触电安全保护的效果。 2）电子式电流型漏电保护器 电子式漏电保护器工作原理图如图1.5.15所示。工作原理与电磁式的大致相同。 图1.5.15电子式电流型漏电保护器工作原理图1电源变压器；2主开关；3试验回路；4零序电流互感器；5压敏电阻；6电子放大器；7晶闸管；8脱扣器 2漏电保护器的选用 1）漏电保

45、护器的主要技术参数 2）漏电保护器的选用 手持电动工具、移动电器、家用电器应选用额定漏电动作电流不大于30mA的快速动作的漏电保护器(动作时间不大于0.1s)。 单台机电设备可选用额定漏电动作电流为30mA及以上、100mA以下快速动作的漏电保护器。 有多台设备的总保护应选用额定漏电动作电流为100mA及以上快速动作的漏电保护器。 目前生产的DZLl8-20型漏电保护器为电子式集成电路的漏电保护器，具有稳压、功耗低、稳定性好的特点，主要用于单相线路末端(如家用电器设备等负载)。 1.6 主令电器 主令电器在控制电路中是一种专门用来发布命令、改变控制系统工作状态的电器。 1.6.1 控制按钮 控

46、制按钮是一种结构简单使用广泛的手动主令电器，在控制电路中发出手动指令远距离控制其他电器，再由其他电器去控制主电路或转移各种信号，也可以直接用来转换信号电路和电器联锁电路等。 当按下按钮时，先断开常闭触点，然后才接通常开触点；按钮释放后，在复位弹簧作用下使触点复位。 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1.6.1所示，图形和文字符号如图1.6.2所示。通常在按钮帽上做出不同标志或涂以不同颜色，表示不同作用。一般使用时用红色作为停止按钮，绿色作为启动按钮。 按钮的选择原则 控制按钮控制按钮 (a) 外形 (b) 结构示意图 图1.6.1按钮开关1按钮帽；2复位弹簧；3动触

47、头；4常开触点的静触头；5常闭触点的静触头；6，7触头接线柱 (a)常开 (b)常闭 (c)复合 图1.6.2按钮的图形及文字符号 1.6.2 位置开关 用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运行方向或行程长短的主令电器，称为位置开关或行程开关。将位置开关安装于生产机械行程终点处，可限制其行程，也称为限位开关或终点开关。 位置开关的工作原理和按钮相同，区别在于它不靠手的按压，而是利用生产机械运动部件的挡铁碰压而使触点动作。位置开关按结构分为机械结构的接触式有触点行程开关和电气结构的非接触式接近开关。 1. 行程开关 机械结构的接触式行程开关靠移动物体碰撞其可动部件使常开触头接通、常闭触头分断

48、，实现对电路的控制。移动物体(或工作机械)一旦离开，行程开关复位，其触点恢复为原始状态。 行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式和微动式三种。图1.6.3为几种行程开关的实物图。 (a)直动式 (b)单轮滚轮式 (c)双轮滚轮式 图1.6.3 行程开关的实物图 直动式行程开关的结构原理如图1.6.4所示。有盘形弹簧机构瞬时动作的滚轮式行程开关，如图1.6.5所示。具有瞬时动作和微小动作的微动开关，如图1.6.6所示。图1.6.4直动式行程开关1顶杆；2弹簧；3常闭触点；4触点弹簧；5常开触点图1.6.5滚轮式行程开关1滚轮；2上轮臂；3，5，11弹簧；4套架；6，9压板；7触点；8触点推杆；10

49、小滑轮 图1.6.6 微动行程开关l推杆；2弯形片状弹簧；3常开触点；4常闭触点；5复位弹簧 2. 接近开关 接近开关又称无触点行程开关。是当运动的金属片与开关接近到一定距离发出接近信号，以不直接接触方式进行控制。 按工作原理分，接近开关有高频振荡型、电容型、电磁感应型、永磁型与磁敏元件型等。图1.6.7为两种接近开关的实物图。 图1.6.7 两种接近开关的实物图 晶体管停振型接近开关属于高频振荡型。高频振荡型接近信号的发生机构实际上是一个 LC振荡器，其中L是电感式感辨头。LC振荡器由LC谐振回路、放大器和反馈电路构成。 图1.6.8所示为晶体管停振型接近开关电路的方框图。图1.6.9所示为

50、晶体管停振型接近开关的实际电路。 图1.6.8 晶体管停振型接近开关电路的方框图 图中采用了电容式三点式振荡器，当振荡器振荡时，V2的集电极电位基本等于其发射极电位，并使V3可靠截止。当有金属检测体接近感辨头L使振荡器停振时，V3导通。 图1.6.9 晶体管停振型接近开关的实际电路 接近开关特点是工作稳定可靠，寿命长，重复定位精度高等，其主要技术参数有：工作电压，输出电流，动作距离，重复精度及工作响应频率等。 行程开关及接近开关的图形符号及文字符号表示如如图1.6.10所示： (a)行程开关图形及文字符号 (b)电子接近开关图形及文字符号 图1.6.10 行程开关及接近开关的图形符号及文字符号 1.6.3 万能转换开关 万能转换开关是一种多挡式、多触点、能够控制多回路的主令电器，图1.6.11为某转换开关的实物图。 1. 万能转换开关的结构原理 如图1.6.12所示为LW6系列转换开关中某一层的结构原理示意图，LW6系列万能转换开关由操作机构、面板、手柄及触点座等主要部件组成，当手柄转动到不同位置时，通过凸轮的作用，可使各对触点按所需要的规律接通和分断。图1.6.11 转换开关的实物图图1.6.12 万能转换开关单层结构示意图 2. 万能转换开关的电气符号