大三上电工产品学低压电器

第六章

低压电器低压电器是指用于交流电压1200V，直流电压至1500V的电路内，起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。根据在电路中所的起作用，低压电器可分为控制电器和配电电器。控制电器主要用于电力传动系统，对电器的要求是工作可靠、体积小、重量轻、寿命长和操作频率高。主要类型产品有接触器、继电器等。配电电器主要的作用是用来进行电能分配、接通或分断电路及对配电系统进行保护的电器。主要类型产品有刀开关和转换开关、熔断器和断路器。一、刀开关刀开关是一种手动电器，主要用于成套配电设备中作电源隔离开关亦可用于不频繁接通和分断小容量的低压线路。刀开关可分为开启式负荷开关、封闭式负荷开关、组合开关、熔断器式刀开关等。刀开关的基本结构及电气符号(a)结构；(b)电气符号

1.开启式负荷开关开启式负荷开关又称闸刀开关。其外形如图1所示。闸刀开关没有灭弧装置，仅以上胶盖为遮护以防止电弧伤人。主要用作电气照明线路、电热回路的控制开关，也可用分支电路的配电开关。闸刀开关的型号有HK1、HK2等系列。

2.封闭式负荷开关封闭式负荷开关又称铁壳开关。其结构如图2所示。它与闸刀开关基本相同，但在铁壳开关内装有速断弹簧，以快速接通和断开闸刀。另外，在铁壳开关内还设有联锁装置，即在闸刀闭合状态时，开关盖不能开启，以保证安全。

主要用于配电系统中，作为手动不频繁接通与分断负载电路，并有熔断器作过载和短路保护。

铁壳开关的型号有HH10、HH11等系列。图1开启式负荷开关1-操作手柄；2-静夹座；3-瓷插式熔断器；4-速断弹簧；5、6-开关盖；7-开关盖锁紧螺栓；3.组合开关

组合开关又称为转换开关。组合开关的外形如图3所示。它的刀片(动触片)是转动的，能组成各种不同的线路。动触片装在有手柄的绝缘方轴上，方轴可旋转，动触片随方轴的旋转使其与静触片接通或断开。可作于换接电源和负载，测量三相电压及控制小容量电机的正反转和星/三角起动。它的型号有HZ5、HZ10、HZ15等系列。图3组合开关

二、熔断器熔断器俗称保险丝。它主要由熔断体和放置熔断体的绝缘管或绝缘座组成，熔断体(熔丝)是熔断器的核心部分。

熔断器应与电路串联，正常情况下，它相当于一根导体的作用，当电路出现过载、短路故障时，由于流过熔体电流过大，熔体自行熔断，并以此切断故障电流，完成保护任务。熔断器可分为瓷插式熔断器、螺旋式熔断器、管式熔断器。

1.瓷插式熔断器瓷插式熔断器结构如图4所示。因为瓷插式熔断器具有结构简单、价廉、外形小、更换熔丝方便等优点，所以它被广泛地用于中、小容量的控制系统中。

瓷插式熔断器的型号为RC1A系列。

2.螺旋式熔断器螺旋式熔断器的外形和结构如图5所示。在熔断管内装有熔丝，并填充石英砂，作熄灭电弧之用。熔断管口有色标，以显示熔断信号。

螺旋式熔断器的型号有RL1、RL7等系列。图4瓷插式熔断器结构图5螺旋式熔断器1-瓷帽；2-熔断管；3-瓷套；4-上接线盒；5-下接线盒；6-瓷座3.管式熔断器

管式熔断器分为有填料式和无填料式两类。有填料管式熔断器的结构如图6所示。有填料管式熔断器是一种分断能力较大的熔断器，主要用于要求分断较大电流的场合。

常用的型号有RT12、RT14、RT15、RT17等系列。有填料管式熔断器(a)外形；(b)结构熔断器的主要技术参数1、额定电压：指熔断器长期工作所承受的电压。2、额定电流：指在长期工作制下，各部件温升不超过规定值时所承载的电流。

包括两个方面：一是熔断器的额定电流，另一个是熔体的额定电流。通常将可以装入最大熔体的额定电流定为熔断器的额定电流。熔断器的主要技术参数3、保护特性：熔断器的保护特性是指流过熔体的电流I与熔体熔断时间t的关系曲线。

它具有反时限特性。当电流减少到某一临界数值时，熔断时间趋于无穷大，称为最小熔断电流I0。最小熔断电流与额定电流之比叫熔化系数β。t0I0I熔断器的主要技术参数4、分断能力：指熔断器在规定的工作条件下，能分断的最大电流值。按分断电流的情况，分为限流和不限流两类。不限流是指短路电流已达到最大值后，才将电路分断。限流是在短路电流还未达到最大值时，就将电路分断。对于有限流作用的熔断器，用限流系数表示其限流能力的大小。限流系数指实际分断电流Ik与预期短路电流最大值Ikm之比。K=Ik/

Ikm三、低压断路器低压断路器又称自动空气开关、自动空气断路器或自动开关，它是一种半自动开关电器。主要由触头系统、灭孤系统、各种脱扣器、开关机构部分、金属框架或塑料外壳等组成。当电路发生严重过载、短路以及失压等故障时，低压断路器能自动切断故障电路，有效保护串接在它后面的电气设备。在正常情况下，低压断路器也可用于不频繁接通和断开的电路及控制电动机。低压断路器是目前使用最广泛的低压电器之一。可实现短路、过载、失压保护。自动空气断路器(自动开关)锁钩主触点手动闭合

过流脱扣器

欠压脱扣器衔铁释放自动空气断路器原理图连杆装置释放弹簧

低压断路器按其用途和结构特点可分为框架式、塑料外壳式、直流快速和限流式等。1．塑料外壳式塑料外壳式又称装置式或塑壳式，一般用作配电线路的保护开关、电动机及照明线路的控制开关等。主要由触头系统、灭弧装置、自动与手动操作机构、外壳、脱扣器等部分组成。根据功能的不同，低压断路器所装脱扣器主要有电磁脱扣器（用于短路保护）、热脱扣器（用于过载保护）、失压脱扣器、分励脱扣器以及由电磁和热脱扣器组合的复式脱扣器等。脱扣器是低压断路器的重要部分，可人为整定其动作电流。DZ型塑壳式低压断路器工作原理图2．框架式低压断路器框架式低压断路器又叫万能式低压断路器，主要用于40～100kW电动机回路的不频繁全压起动，并具有短路、过载、失压保护作用。其操作方式有手动、杠杆、电磁铁和电动机操作四种，额定电压一般为380V，额定电流有20～4000A若干种。常用的框架式低压断路器有DW系列等，其所有零部件都安装在框架上，它的热脱扣器、电磁脱扣器和失压脱扣器等保护原理与塑壳式相同。低压断路器的主要技术参数1、额定电压；2、额定电流；3、通断能力：指在规定的条件下能接通和开断的最大短路电流。4、动作时间：指从网络出现短路的瞬间开始至触头分离、电弧熄灭所需的全部时间。5、保护特性：指断路器的过流保护特性即过流脱扣器的动作时间与动作电流的关系。t=f(I)。6、使用寿命：指断路器能正常运行时的保证操作次数。在规定的次数内应不必更换零部件。四、按钮按钮是一种手动操作接通或断开控制电路的主令电器。它主要控制接触器和继电器，也可作为电路中的电气联锁。按钮的结构如图7所示。常态(未受外力)时，静触点1、2通过桥式动触点5闭合，所以称1、2为常闭(动断)触点。静触点3、4分断，所以称之为常开(动合)触点。当按下按钮帽6时，桥式动触点在外力的作用下向下运动，使1、2分断，3、4闭合。此时，复位弹簧7为受压状态。

当外力撤消后，桥式动触点在弹簧的作用下回到原位，静触点1、2和3、4也随之恢复到原位，此过程称为复位。图7按钮的结构示意图复位弹簧支柱连杆常闭静触头桥式静触头常开静触头外壳4SBSBSB结构符号名称常闭按钮(停止按钮)常开按钮(起动按钮)复合按钮1234123按钮帽

按钮的种类较多。按钮按触头的分合状况，可分为常开按钮(或起动按钮)、常闭按钮(或停止按钮)和复合按钮。按钮可以做成单个的(称单联按钮)、两个的(称双联按钮)和多个的。按钮的外型如图8所示。按钮的型号有LA10、LA20、LA25等系列。图8按钮的外形

(a)单联按钮；(b)双联按钮五、接触器接触器是用来频繁接通和断开电路的自动切换电器，它具有手动切换电器所不能实现的遥控功能，同时还具有欠电压、失电压保护的功能，但却不具备短路保护和过载保护功能。接触器的主要控制对象是电动机。接触器触头按通断能力，可分为主触头和辅助触头。主触头主要用于通断较大电流的电路(此电路称主电路)，它的体积较大，一般由三对常开触头组成。辅助触头主要用于通断较小电流的电路(此电路称控制电路)，它的体积较小，有常开触头和常闭触头之分。接触器按通入电流类型的不同可分为交流接触器和直流接触器。交流接触器的外形和结构如图9所示。当给交流接触器的线圈5通入交流电时，在铁心6上会产生电磁吸力，克服弹簧4的反作用力，将衔铁3吸合，衔铁的动作带动动触桥1的运动，使静触点2闭合。当电磁线圈断电后，铁心上的电磁吸力消失，衔铁在弹簧的作用下回到原位，各触点也随之回到原始状态。图9交流接触

结构示意图(1)电磁系统2、交流接触器的结构组成铁芯、衔铁通电线圈KM(2)触头系统三对主触头两对辅助常开触点KM辅助常开KM两对辅助常闭触点辅助常闭KM体积较大，由三对常开触头组成，用于通断电动机主电路的大电流。铁芯通电线圈衔铁及其固定在衔铁上的动触头支撑弹簧静触点辅助常闭触点辅助常开触点三对常开主触头3、工作原理：利用电磁吸力的作用而动作的.

六、继电器继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。主要区别在于：接触器的主触点可以通过大电流；继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以，继电器一般用于控制电路中。继电器是一种根据外来电信号来接通或断开电路，以实现对电路的控制和保护作用的自动切换电器。继电器一般不直接控制主电路，而反映的是控制信号。继电器根据用途可分为控制继电器和保护继电器；根据反映的不同信号可分为电压继电器、电流继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器、速度继电器、温度继电器。热继电器外形与结构(a)外形(b)结构1.热继电器热继电器是利用发热元件感受到的热量而动作的一种保护继电器。主要对电动机实现过载保护、断相保护、电流不平衡运行保护。~

发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。发热元件杠杆工作原理结构原理图双金属片常闭触头用于电动机的过载保护。2.中间继电器

中间继电器触头容量小，触点数目多，用于控制线路。

通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。(b)符号KA线圈常开触头KA常闭触头KA(a)外形中间继电器外形与符号3.时间继电器（KT）

时间继电器是在感受外界信号后，其执行部分需要延迟一定时间才动作的一种继电器，分有通电延时型和断电延时型。JS7-A空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼的原理来获得延时的。主要由电磁系统、气室及触点系统组成。时间继电器

从得到输入信号(线圈得电或失电)起，经过一段时间延时后才动做的继电器。适用于定时控制+直流电磁式结构图阻尼铜套衔铁工作原理：当衔铁未吸合时，磁路气隙大，线圈电感小，通电后激磁电流很快建立，将衔铁吸合，继电器触点立即改变状态。而当线圈断电时，铁心中的磁通将衰减，磁通的变化将在铜套中产生感应电动势，并产生感应电流，阻止磁通衰减，当磁通下降到一定程度时，衔铁才能释放，触头改变状态。因此继电器吸合时是瞬时动作，而释放时是延时的，故称为断电延时。(1)直流电磁式时间继电器通电延时的空气式时间继电器结构示意图常开触头延时闭合常闭触头延时打开微动开关2微动开关1常开触头常闭触头线圈通电

衔铁向下吸合连杆动作触头动作工作原理调节螺丝进气孔托板线圈动铁心恢复弹簧档块释放弹簧活塞杆橡皮模排气孔(2)空气式时间继电器断电延时的空气式时间继电器结构示意图常闭延时断开常开延时闭合常开触头常闭触头空气式时间继电器的延时范围大(有0.4~60s和0.4~180s两种)。结构简，但准确度较低。时间继电器的型号有JS7-A和JJSK2等多种类型。时间继电器各部分图符号和文字符号常闭触点常开通电后延时闭合常开触点常闭断电后延时闭合常闭通电后延时断开常开断电后延时闭合常闭触点常开触点通电式瞬时动作延时动作断电式

3.速度继电器速度继电器也称转速继电器。它是一种用来反映转速和转向变化的继电器。它的工作方式是依靠电动机转速的快慢作为输入信号，通过触点的动作信号传递给接触器，再通过接触器实现对电动机的控制。

它主要用于反接制动电路中。其外形和结构如图11所示。图11速度继电器的外形和结构

(a)外形；(b)结构

速度继电器是根据电磁感应原理制成的，其结构示意图如图12所示。当电动机旋转时，与电动机同轴的速度继电器转子也随之旋转，此时笼型导条就会产生感应电动势和电流，此电流与磁场作用产生电磁转矩，圆环10带动摆杆8在此电磁转矩的作用下顺着电动机偏转一定角度。

这样，使速度继电器的常闭触点断开，常开触点闭合。当电动机反转时，就会使另一对触点动作。当电机转速下降到一定数值时，电磁转矩减小，返回杠杆7使摆杆8复位，各触点也随之复位。图12速度继电器的结构示意图1-调节螺钉；

2-反力弹簧；3-常闭触点；4-常开触点；5-动触点；6-推杆；7-返回杠杆；

8-摆杆；9-笼型导条；10-圆环;11-转轴；12-永磁转子

七、行程开关

行程开关，又称限位开关。它主要用于限制机械运动的位置，同时还能使机械实现自动停止、反向、变速或自动往复等运动。行程开关的动作原理与按钮相似，二者的区别在于：按钮是用手来操作的，而行程开关是靠机械的运动来实现其动作的。行程开关可分为按钮式和旋转式，旋转式又可分为单轮旋转式和双轮旋转式两种，它们的外形分别如图13(a)、(b)、(c)所示。

型号有JLXK、LX19等系列。

图13行程开关

(a)按钮式；(b)单轮旋转式；(c)双轮旋转式用于自动往复控制或限位保护等。(b)示意图未撞击撞击(a)外形图ST常开触点常闭触点ST(c)符号主电路：一台电机正反转向右工作台撞块向右（电机正转）ABSTA1STA2STB1STB2例:工作台前进、后退往复运动控制电路：应在正反转的基础上，在每套支路中分别串联行程开关的动断触点.动作原理:运动部件撞击产生动作鼠笼式异步电动机的直接起动控制工业上用的生产机械动作是各式各样的，因而满足生产机械动作要求的继电—接触器控制电路也是多种多样的，但各种控制电路一般都由一些基本控制环节按照一定要求连接而成。下面以工业生产中最常用的鼠笼式异步电动机的控制电路为例，说明继电—接触器控制的基本环节及其原理。1、点动控制所谓点动控制，指按下按钮时电动机动作，放开按钮时，电动机即停止工作。生产机械在进行试车和调整时常要求点动控制。图16所示为点动控制电路图，由组合开关QS、熔断器FU1、按钮SB、接触器KM和电动机M组成。当电动机需要点动时，先合上QS，再按下SB，使接触器KM的吸引线圈通电，铁心吸合，于是接触器的三对主触头闭合，电动机与电源接通而运转。松开SB后，接触器KM的线圈失电，动铁心在弹簧力作用下释放复位，主触头KM断开，于是电动机就停转。带过载保护的点动控制电路主电路:开关、熔断器、接触器的主触头、热继电器的热元件。与被控制电动机相串联。控制电路:按钮、接触器线圈、热继电器常闭触点。接在两相之间，控制电路中的电流较小。起动控制过程：按下按钮SB

接触器线圈KM得电

KM主触头闭合

电动机运转；主电路FRKMSB控制电路FRM3~QSFUL1L2L3KM停止控制过程：松开按钮SB

接触器线圈失电

KM主触头打开

电动机停转。2、起、停控制大多数生产机械需要连续工作，例如水泵、通风机、机床等，如仍采用