实用电工学李源生第七章

1、实用电工学实用电工学第七章第七章继电器、接触器控制系统继电器、接触器控制系统第一章第一章 电路的基本概念和基本定律电路的基本概念和基本定律第七章第七章 继电器、接触器控制系统继电器、接触器控制系统 就现代机床或其他生产机械而言，它们的运动部件大多是由电动机来带动的。因此，在生产过程中要对电动机进行自动控制，使生产机械各部件的动作按顺序进行，保证生产过程和加工工艺合乎预定要求。对电动机主要是控制它的起动、停止、正反转、调速及制动。对电动机或其他电气设备的电路的接通或断开，当前国内还较多地采用继电器、接触器及按钮等电器构成的控制系统来实现自动控制。第一章第一章 电路的基本概念和基本定律电路的基本概

2、念和基本定律第七章第七章 继电器、接触器控制系统继电器、接触器控制系统 本章在介绍常用低压电器的基础上，着重说明了生产实际中常用的控制电动机运行的继电器、接触器控制系统电路。第一节第一节 常用低压电器常用低压电器 通常，把用于接通和断开电路以及对电路或用电设备进行控制、调节、切换、检测和保护的元器件称为电器。要懂得一个控制线路的原理，必须了解其中各个电器元件的结构、工作原理以及它们的控制作用。 刀开关是一种结构简单、应用最广泛的手动低压电器。它是由操作手柄、触刀、熔丝、静插座和绝缘底板组成，依靠手动进行触刀插入插座与脱离插座的控制。为保证刀开关合闸时触刀与插座有良好的接触，触刀与插座之间应有一

3、定的接触应力。 刀开关的种类很多。按刀的极数可分为单极、双极和三极；按刀的转换方向可分为单掷和双掷；按操作方式可分为直接手柄操作式和远距离连杆操纵式；按灭弧情况可分为有灭弧罩和无灭弧罩等。常用的刀开关有开启式负荷开关和封闭式负荷开关。 开启式负荷开关由瓷底板、静触头、触刀、瓷柄、熔体和胶壳等构成，故又称瓷底胶壳刀开关。图7-1a所示为HK系列负荷开关结构，图7-1b为开关的图形符号。1开启式负荷开关第一节第一节 常用低压电器常用低压电器图7-1 HK系列负荷开关a)结构图 b)图形符号1-瓷柄 2-触刀 3-出线端子 4-瓷底板 5-静触头 6-进线端子 7-胶壳 这种开关结构简单，价格低廉，

4、常用作照明电路的电源开关，也可用来控制小容量异步电动机的起动和停止。但这种开关没有专门的灭弧装置，不宜于频繁地分、合电路。安装和使用开启式负荷开关时应注意下列事项：（1） 电源进线应接在静触头一边的进线端(进线座应在上方)，出线应接在动触头一边的出线端。这样，第一节第一节 常用低压电器常用低压电器当开关断开时，触刀和熔体均不带电，以保证更换熔体时的安全。（2）安装时，刀开关在合闸状态下手柄应该向上，不能倒装和平装，以防止触刀松动落下时误合闸。2封闭式负荷开关图7-2 HH系列封闭式负荷开关1-速动弹簧 2-转轴 3-手柄 4-触刀 5-静插座 6-熔体第一节第一节 常用低压电器常用低压电器 封

5、闭式负荷开关由触刀、熔体、操作机构和铁外壳等构成。由于整个开关装于铁壳内，又称铁壳开关。图7-2所示为HH系列封闭式负荷开关的外形与结构图。 从图7-2可以看到，三把触刀固定于一根绝缘的轴上，由手柄操纵。为保证安全，铁壳与操作机构装有机械联锁，即盖子打开时开关不能闭合或开关闭合时盖子不能打开。操作机构中，在手柄转轴与底座之间装有速动弹簧，能使开关快速接通与断开，而开关的通断速度与手柄操作速度无关，这样有利于迅速灭弧。 使用封闭式负荷开关应注意下列事项：（1）对于电热和照明电路，封闭式负荷开关可以根据 额定电流选择；对于电动机，开关额定电流可选 电动机额定电流的1.5 倍。（2）外壳应可靠接地，

6、防止意外漏电造成触电事故。 第一节第一节 常用低压电器常用低压电器 组合开关是一种多档式、控制多回路的手动电器，又称转换开关。组合开关由分别装在多层绝缘件内的动、静触片组成。动触片装在附有手柄的绝缘方轴上，手柄沿任一方向每转动900，触片便轮流接通或分断。为了使开关在切断电路时能迅速灭弧，在开关转轴上装有扭簧储能机构，使开关能快速接通与断开，其通断速度与手柄旋转速度无关。图7-3 HZ系列转换开关a)外形 b)图形符号这种开关适用于交流50Hz、电压380V以下和直流电压220V以下的电气设备中接通与分断电路、电源开关或5kW以下异步电动机的直接起动和正反转控制。使用时要根据电源的种类、电压等

7、级、额定电流和触头数进行选用。图7-3所示为HZ系列转换开关的外形和图形符号。第一节第一节 常用低压电器常用低压电器三、按钮三、按钮 按钮是一种结构简单应用极为广泛的手动电器，通常用于控制电路中发出起动或停止等指令，以控制接触器、继电器等线圈的接通或断开，继而控制主电路。这种发出指令的电器，称为主令电器。按钮之间还可以实现电气联锁。图7-4 按钮结构及图形符号a)结构示意图 b)图形符号1-按钮帽 2-复位弹簧 3-桥式动触头 4-常闭触头 5-常开触头 按钮的形式很多，其结构如图7-4所示，一般由按钮帽、复位弹簧、桥式触头和外壳等组成，有一对常闭触头和常开触头。当按下按钮帽时，常开触头闭合，

8、常闭触头断开；松开按钮帽，触头在弹簧的作用下复位。另外有一种自持式按钮，按下后即可自动保持闭合位置，断电后才能断开。第一节第一节 常用低压电器常用低压电器 为了标明各个按钮的功能，避免误操作，通常将按钮帽做成不同的颜色，以示区别。如红色表示停止按钮，绿色表示起动按钮等。常用国产按钮产品有LAY3、LAY6、LA19、LA25、LA101、NP1等。国外进口及引进产品的型号亦很多。第一节第一节 常用低压电器常用低压电器 熔断器在配电系统和用电设备中主要起短路保护作用。使用时熔断器串接在被保护的电路中，在正常情况下它相当于一根导线。当流过它的电流超过规定值时，熔体产生的热量使自身熔化而切断电路。熔

9、体是用低熔点的金属丝或金属薄片做成的。 熔断器具有结构简单、使用方便以及价格低廉等优点，其应用极为广泛。 熔断器主要由熔体和绝缘底座组成。熔体材料基本上分为两类：一类由铅、锌、锡及锡铅合金等低熔点金属制成，主要用于小电流电路；另一类由银或铜等较高熔点金属制成，用于大电流电路。图7-5 熔断器的安秒特性第一节第一节 常用低压电器常用低压电器 熔断器的主要技术参数有额定电压、额定电流、熔体额定电流和极限分断能力等。极限分断能力是指熔断器在额定电压下能分断的最大电流值，它取决于熔断器的灭弧能力，与熔体额定电流无关。 常用的熔断器有：无填料瓷插式熔断器、无填料封闭管式熔断器、有填料螺旋式熔断器和快速熔

10、断器等。第一节第一节 常用低压电器常用低压电器1无填料瓷插式熔断器 瓷插式熔断器又名插入式熔断器，常用的为RClA系列插入式熔断器，它由瓷盖、瓷底座、静触头、动触头和熔体组成。这种熔断器一般用于民用交流50Hz、额定电压380V以下、额定电流200A以下的低压线路中，作为短路保护及高倍过电流保护。额定电流为15A及以下的熔断器，其触头采取线接触形式，其余各电流等级产品的触头均采取面接触形式，并在静触头两侧设置弹簧夹以产生所需的接触压力。熔断器所用熔体材料主要是软铅丝和铜丝。2有填料螺旋式熔断器 螺旋式熔断器广泛应用于工矿企业低压配电设备、机械设备的电气控制系统中作短路和过电流保护。常用产品系列

11、有RLS、RL6系列螺旋式熔断器，如图7-6所示。螺旋式熔断器由瓷座、熔体、瓷帽等组成。熔体是一个瓷管，内装有石英砂和熔丝，熔丝的两端焊在熔体两端的导电金属端盖上，其上端盖中有一个染有红漆的熔断指示器，当熔体熔断时，熔断指示 器弹出脱 落，透过瓷帽上的玻璃孔可以看见。熔断器熔断后，只要更换熔体瓷管即可。第一节第一节 常用低压电器常用低压电器图7-6 螺旋式熔断器1-瓷座 2-熔体 3-瓷帽3其他熔断器 快速熔断器具有快速分断性能，主要用作电力半导体变流装置内部短路保护。自复熔断器是一种新型限流元件(限流器)，本身不能分断电路，常与低压断路器串联使用，可提高断路器的分断能力。这种熔断器在故障电流

12、切除后即自动恢复到初始状态，可继续使用。4熔断器的选用和维护 根据被保护电路的需要，首要选择熔体的规格，再根据熔体去确定熔断器的规格。（1）熔体额定电流的选择第一节第一节 常用低压电器常用低压电器1）对于电炉和照明等电阻性负载，可用作过载保护和短路保护，熔体的额定电流应稍大于或等于负载的额定电流。2）电动机的起动电流很大，熔体的额定电流因考虑起动时熔体不能熔断而应选得较大，因此对电动机只宜作短路保护而不能作过载保护。第一节第一节 常用低压电器常用低压电器（2） 熔断器的选择熔断器的额定电压和额定电流应不小于线路的额定电压和所装熔体的额定电流。类型根据线路要求和安装条件而定。熔断器在使用过程中应

13、当注意下列几点：1） 熔断器的插座与插片的接触要保持良好。如果发现插口处过热或触头变色，则说明插口处接触不良，应及时修复。2） 熔体烧断后，应首先查明原因，排除故障。熔断器是在一般的过载电流下熔断，还是在分断极限电流时熔断，可凭经验。一般在过载电流下熔断时，响声不大，熔体仅在一两处熔断，管子内壁没有烧焦的现象，也没有大量的熔体蒸发物附在管壁上。如果是在分断极限电流时熔断的，情况与上述的相反。更换熔体时，应使新熔体的规格与换下来的一致。3） 更换熔体或熔管时，必须把电源断开，以防触电。尤其不允许在负载未断开时带电更换，以免发生电弧烧伤。第一节第一节 常用低压电器常用低压电器4） 安装熔体时不要把

14、它碰伤，也不要将螺钉拧得太紧，使熔体轧伤。5） 如果连接处的螺钉损坏而拧不紧，则应更换新的螺钉。6） 安装熔丝时，熔丝应顺时针方向弯过来，这样在拧紧螺钉时就会越拧越紧。熔丝只需弯一圈就可以，不要多弯。 自动空气断路器也称为低压断路器等，其相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电器的组合，是一种自动切断电路故障用的保护电器。 自动空气断路器的主要参数是额定电压、额定电流和允许切断的极限电流。选择时空气断路器的允许切断极限电流应略大于线路最大短路电流。1自动空气断路器的工作原理 图7-7所示为自动空气断路器工作原理示意图，主要由触头系统、操作机构和保护元件三部分组成。第一节第一节

15、常用低压电器常用低压电器主触头由耐弧合金(如银钨合金)制成，采用灭弧栅片灭弧。主触头是由操作机构和自由脱扣器操纵其通断的，其通断可用操作手柄操作（图中未画出），也可用电磁机构操作，故障时自动脱扣。触头通断瞬时动作与手柄的操作速度无关。图7-7 自动空气断路器a)工作原理示意图 b)图形符号1-触头 2-传动杆 3-搭钩 4-转轴 5-导杆 6-弹簧 7-衔铁 8-欠电压脱扣器 9-加热电阻丝 10-热脱扣器双金属片11-衔铁 12-过电流脱扣器 13-弹簧电路正常工作时，过电流脱扣器12线圈电流所产生的磁力不能将其衔铁吸合。当电路发生短路或较大的过电流时，磁力增加将衔铁11吸合，撞击杠杆5，搭

16、钩3松开，触头1分断；当电路电压下降较多或失去电压时，欠电压脱扣器8磁力减小或失去，其衔铁7释放，撞击杠杆5，搭钩3松开，触头1分断；当电路发生过载时，加热电阻丝9发热，第一节第一节 常用低压电器常用低压电器双金属片10弯曲，撞击杠杆5，搭钩3松开，触头1分断。空气断路器具有体积小、安装方便、操作安全的特点。脱扣时将三相电源同时切断，可避免电动机断相运行。在短路故障排除以后，可重复使用，不像熔断器需 更换新熔体。2空气断路器的分类和选择（1）分类 自动空气断路器分塑料外壳式(装置式)与万能式(框架式)两种。塑料外壳式常用的有DZl0系列(分100、200、600A三个等级)；小容量的有DZ5(

17、分20、50A两个等级)、DZ6、DZl2、DZl5等系列。万能式有DWl0、DWl5、DWXl5等系列。（2）自动空气断路器的选择1）断路器的额定电压和额定电流应不小于电路正常工作电压和电流。2）热脱扣器的整定电流应与所控制的电动机额定电流或负载额定电流相等。3）电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负载电路正常工作时的尖峰电流。第一节第一节 常用低压电器常用低压电器 接触器是一种自动控制电器，可用来频繁地接通和断开主电路(作用于被控对象如电动机的电路，可通过大电流)，并具有低电压释放保护功能，能远距离控制。接触器在电力拖动自动控制系统中应用非常广泛。 接触器按其线圈通过电流种类不同，分为交流接

18、触器和直流接触器。本节只介绍交流接触器。常用的交流接触器的CJ20、B、3TB、LC-5D系列。1.触器的结构及工作原理 接触器由电磁机构、触头系统、灭弧系统、释放弹簧机构、辅助触头及基座等几部分组成，其外形结构如图7-8a所示。中小容量的交、直流接触器的电磁机构一般都采用直动式磁系统，大容量的采用绕棱角转动的拍合式电磁铁结构。接触器的触头系统分为两类：主触头和辅助触头。中小容量的交流接触器的主、辅触头一般都采用直动式双断点桥式结构，大容量的主触头线圈采用转动式单断点指型触头。交流接触器常采用多纵缝灭弧装置灭弧。第一节第一节 常用低压电器常用低压电器图7-8 交流接触器结构及图形符号a)外形结

19、构 b)主触头 c)辅助触头 d)接触器1-主触头接线端 2-灭弧罩 3-辅助常闭触头4-辅助常开触头 5-线圈接线端 6-底座电磁线圈通电后，铁心中产生磁通，于是在衔铁气隙处产生电磁吸力，将衔铁吸合，经传动机构带动主触头和辅助触头动作，常开触头闭合接通主电路，同时辅助常开触头闭合、常闭触头断开，在控制电路起联锁作用。当电磁线圈断电或电磁线圈电压显著降低时，电磁吸力消失或减弱，释放弹簧反力大于吸力，衔铁释放，使接触器主触头和辅助触头都恢复原来的状态。2交流接触器的主要技术数据 接触器的主要技术数据有：接触器额定电压、额定电流，接触器线圈额定电压，主触头接通与分断能力，接触器机械寿命与电寿命等。

20、第一节第一节 常用低压电器常用低压电器（1）额定电压 指接触器主触头之间的正常工作电压值，该值标注在接触器铭牌上。 交流接触器常用的额定电压等级为：220、380、660V。 （2）额定电流 指接触器主触头正常工作电流值。该值也标注在接触器铭牌上。常用的交流接触器额定电流等级为：10、20、40、60、100、150、250、400及600A。 (3) 线圈额定电压 指接触器电磁线圈正常工作电压值。常用的交流接触器线圈额定电压等级为：36V、110、220及380。（4）主接触头接通与分断能力 指接触器主触头在规定条件下能可靠地接通和分断的电流值。在此电流值下接通电路时，主触头不会发生熔焊;在此电流值下断开电路时，主触头不应有长时间的电弧产生。电路电流