常用电气元件原理介绍

元器件的认识

主讲人：XXX电气培训（1月第一周）电气元件本节内容简介本节课我们主要讲解电气控制回路中常用的一些电气元件，通过了解它们在回路中的作用，元件结构，工作原理来掌握它们平时运行的情况。电气元件培训大纲断路器（QF）1交流接触器(KM)2中间继电器(KA)3热继电器(FR)4按钮（SB）5指示灯（HL）6转换开关（SA）7行程开关(SQ)8端子排（XT）9熔断器(FU)10时间继电器（KT）11电流/电压表(A/V)1214电压互感器(TV)15变压器(T)16变频器(INT)17电流互感器(TA)电抗器(T)13电气元件—断路器1、断路器1.1断路器图片：

文字符号：QF塑壳断路器1P:1Phase3P:3Phase辅助触点电气元件—断路器1.2断路器的作用：断路器（英文名称：circuit-breaker，circuitbreaker）是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路（短路、过载、欠压）条件下的电流的开关装置。断路器按其使用范围分为高压断路器，和低压断路器，高低压界线划分比较模糊，一般将3kV以上的称为高压电器。低压断路器又叫自动空气开关，既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压过载和短路保护的电器。可用来分配电能，不频繁地启动异步电机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或短路及欠电压等故障时能自动切断电路。电气元件—断路器1.3断路器的原理:

5－过电流脱扣器6－过载脱扣器7－失压脱扣器8－分励脱扣器电气元件—断路器1.4

断路器符号和型号：

1)文字符号：QF

2)图形符号：QFQF电气元件—电机热磁断路器1、电机热磁（电动机）断路器1.1电机热磁（电动机）断路器图片：

文字符号：QF1.2电机热磁断路器：区别

①配电用断路器瞬间脱扣电流为额定电流的5倍电动机保护断路器瞬间脱扣电流为额定电流的10倍，电动机保护断路器还是带热过载保护的

②电动机启动的时候电流比额定电流大一些.如果用配电的断路器有可能在启动的时候就过载跳闸了.而电机保护的断路器在刚启动的时候允许一点过电流.就不会跳闸了.电动机保护断路器考虑了电动机的启动与过载保护。电气元件—电机热磁断路器电气元件—交流接触器2、交流接触器2.1交流接触器的图片：NO:NormalOpenNC:NormalClose文字符号：KM电气元件—交流接触器交流接触器图片导轨安装螺丝安装辅助触点LADN22:2开2闭电气元件—交流接触器2.2交流接触器的结构和工作原理:1）基本结构：

电磁机构：由线圈、动铁心（衔铁）和静铁心组成触头系统：由主触头和辅助触头组成。主触头用于通断主电路，辅助触头用于控制电路中。电气元件—交流接触器2）文字符号：KM3）图形符号：线圈辅助常闭触头辅助常开触头主触头电气元件—交流接触器4）注意事项：①安装接触器时，查看接触器型号、辅助触点NO/NC数量②接线时注意接触器线圈电压等级③接线时先接线圈线缆，在接主回路线缆，防止主回路线缆遮住线圈接线螺丝孔④KM启动时，若接触器内部有异响，吸合不下去，可以判断为线圈内部有杂质，将接触器拆下，清灰电气元件—热继电器3、热继电器3.1热继电器图片：文字符号：FR电气元件—热继电器3.2热继电器的工作原理：热继电器的工作原理是电流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。

1）基本结构及工作原理

3.2热继电器的结构：它由发热元件、双金属片、触点及一套传动和调整机热继电器构组成。发热元件是一段阻值不大的电阻丝，串接在被保护电动机的主电路中。双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片辗压而成。图中所示的双金属片，下层一片的热膨胀系数大，上层的小。当电动机过载时，通过发热元件的电流超过整定电流，双金属片受热向上弯曲脱离扣板，使常闭触点断开。由于常闭触点是接在电动机的控制电路中的，它的断开会使得与其相接的接触器线圈断电，从而接触器主触点断开，电动机的主电路断电，实现了过载保护。热继电器动作后，双金属片经过一段时间冷却，按下复位按钮即可复位电气元件—热继电器电气元件—热继电器日常维护：1、热继电器动作后复位要一定的时间，自动复位时间应在5分钟内完成，手动复位要在2分钟后才能按下复位按钮。2、当发生短路故障后，要检查热元件和双金属片是否变形，如有不正常情况，应及时调整，但不能将元件拆下。3、使用中的热继电器每周应检查一次，具体内容是：热继电器有无过热、异味及放电现象，各部件螺丝有无松动，脱落及解除不良，表面有无破损及清洁与否。4、使用中的热继电器每年应检修一次，具体内容是：清扫卫生，查修零部件，测试绝缘电阻应大于1兆欧，通电校验。经校验过的热继电器，除了接线螺钉之外，其它螺钉不要随便行动。5、更换热继电器时，新安装的热继电器必须符合原来的规格与要求。6、定期检查各接线电有无松动，在检修过程中绝不能折弯双金属片电气元件—热继电器2）文字符号：FR3）图形符号：热元件常闭触头常开触头电气元件—热继电器4）主要型号及技术参数常用的热继电器有：JR0、JR2、JR9、JR10、JR15、JR16、JR20、JR36等几个系列。型号额定电流热元件规格额定电流电流调节范围JR36-20/3200.350.25~0.350.50.32~0.51.61.0~1.65.03.2~5.011.06.8~112214~22电气元件—中间继电器4、中间继电器4.1中间继电器图片DC12VDC24VAC220VAC110V中间继电器：KA电气元件—中间继电器4开4闭底座2开2闭底座电气元件

—中间继电器电气元件

—中间继电器注：(1)DC中继接线时线圈注意正负，若线缆接反，LED指示灯不亮，但触点正常动作(2)交流线圈虽无正负之分，但为保证接线一致性，13接N，14接信号线电气元件—中间继电器4.2中间继电器的结构和工作原理中间继电器的原理是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大（即增大触头容量）的继电器。其实质是电压继电器，但它的触头数量较多（可达8对），触头容量较大（5～10A）、动作灵敏。

1）文字符号：KA

2）图形符号：吸引线圈常闭触头常开触头电气元件—中间继电器3）用途当其它电器的触头对数不够用时，可借助中间电器来扩展它们的触头数量。也可以实现触点通电容量的扩展。电气元件—按钮5、按钮5.1按钮的图片蘑菇头辅助NC/NO自锁/自复位一体式带灯按钮①123EM:emergencystop电气元件—按钮5.2按钮的结构及工作原理：1）基本结构及工作原理：2）文字符号：SB3）图形符号：常开按钮常闭按钮复合按钮SBSBSBSB：SwitchButton电气元件—按钮4）按钮的使用：（1）选择时应根据所需的触头数、使用的场所及颜色来确定。常用的LA18,LA19,LA20系列按钮开关，适用AC500V,DC440V,额定电流5A，控制功率为AC300W,DC70W的控制回路中。（2）按钮颜色要求：①“停止”和“急停”按钮必须是红色。当按下红色按钮时，必须使设备停止工作或断电。②“起动”按钮的颜色是绿色。③“起动”与“停止”交替动作的按钮必须是黑色、白色或灰色，不得用红色和绿色。电气元件—按钮④“点动”按钮必须是黑色。⑤“复位”(如保护继电器的复位按钮)必须是蓝色。当复位按钮还有停止的作用时，则必须是红色。电气元件—指示灯6、指示灯6.1指示灯的图片：HL1：停止指示HL2：故障指示HL3：运行指示HL:HightLED高电平亮电气元件—指示灯6.2指示灯的作用：红绿指示灯的作用有三：一是指示电气设备的运行与停止状态；二是监视控制电路的电源是否正常；三是利用红灯监视跳闸回路是否正常，用绿灯监视合闸回路是否正常。电器元件—转换开关7、转换开关7.1转换开关图片自复位自锁自复位+自锁十字自复位主令开关文字符号：SA电气元件—转换开关电气元件—转换开关7.2转换开关的结构和工作原理1）基本结构及工作原理万能转换开关由操作机构、面板、手柄及数个触头座等主要部件组成。电气元件—转换开关2）文字符号：SA3）图形符号：各触头在手柄转到不同档位时的通断状态用黑点“·”表示，有黑点者表示触头闭合，无黑点者表示触头断开。电气元件—行程开关8、行程开关8.1行程开关图片电气元件—行程开关行程开关图片电气元件—行程开关1、

基本结构及工作原理电气元件—行程开关2、文字符号：SQ3、图形符号：常开触头常闭触头电气元件—端子排9.端子排10.1端子排图片端子排，意为承载多个或多组相互绝缘的端子组件并用于固定支持件的绝缘部件。端子排的作用就是将屏内设备和屏外设备的线路相连接，起到信号（电流电压）传输的作用。有了端子排，使得接线美观，维护方便，在远距离线之间的联接时主要是牢靠，施工和维护方便。文字符号：XT电气元件—端子排铜丝外露接头未压紧短接片上下错位安装电气元件—接地排10.地排10.1地排图片地排：（1）柜内接地线全部接在地排上，地线严禁并接，务必确保单独元件与地排点对点的连接（2）安全接地是指出于人身安全考虑，要求将二次设备机柜和柜内设备的外壳接地，要求用专用接地线接于屏内的接地排上。由于屏柜安装的槽钢支架与地网都是通过扁钢连接，这样所有设备都接在了地网上。文字符号：PE/GND接地端子电气元件—熔断器11.熔断器文字符号：FU电气元件—熔断器熔断器（fuse）：是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。

电气元件—电流表12.电流表电流表是根据通电导体在磁场中受磁场力的作用而制成的电流表的使用规则:（0）测量前要机械调零（1）电流表要串联在电路中(否则短路.);（2）电流要从"+"接线柱入,从"-"接线柱出(否则指针反转.)（3）被测电流不要超过电流表的量程(可以采用试触的方法来看是否超过量程.);（4）绝对不允许不经过用电器而把电流表连到电源的两极上(电流表内阻很小,相当于一根导线.若将电流表连到电源的两极上,轻则指针打歪,重则烧坏电流表、电源、导线.).

文字符号：A电气元件—电压表

电压表的使用规则:（0）测量前要机械调零（1）测电压时,必须把电压表并联在被测电路的两端（2）“+”“-”接线柱不能接反；(3)正确选择量程,被测电压不要超过电压表的量程.（4）交流电压表不可用于测直流电压，直流电压表不可用于测交流电压，那样不仅不测量准确，还有可能烧表电压表必须与被测用电器并联。电压表是个相当大的电阻器，理想的认为是断路。

13.电压表文字符号：V电气元件—时间继电器13.时间继电器

时间继电器（timerelay）是指当加入（或去掉）输入的动作信号后，其输出电路需经过规定的准确时间才产生跳跃式变化（或触头动作）的一种继电器。是一种使用在较低的电压或较小电流的电路上，用来接通或切断较高电压、较大电流的电路的电气元件。同时，时间继电器也是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器。它的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型等。文字符号：KT电气元件—电抗器14.电抗器

电抗器也叫电感器，一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场，所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。然而通电长直导体的电感较小，所产生的磁场不强，因此实际的电抗器是导线绕成螺线管形式，称空心电抗器；有时为了让这只螺线管具有更大的电感，便在螺线管中插入铁心，称铁心电抗器。电抗分为感抗和容抗，比较科学的归类是感抗器（电感器）和容抗器（电容器）统称为电抗器，然而由于过去先有了电感器，并且被称为电抗器，所以现在人们所说的电容器就是容抗器，而电抗器专指电感器。

文字符号：L电气元件—电抗器输出电抗器：①用于延长变频器的有效传输距离，有效抑制变频器的IGBT模块开关时产生的瞬间高压，降低电机的噪音，降低涡流损耗，保护变频器内部的功率开关器件②主要用来抑制变频器产生的高次谐波对电动机的伤害。。电气元件—电抗器输入电抗器：用以抑制浪涌电压和浪涌电流，保护变频器，延长其使用寿命和防止谐波干扰，同时由于变频器采用变频的方式调速的，所以在调速的时候经常会产生高次谐波和产生波形畸变，会影响设备正常使用，为此，须在输入端加装一个进线电抗器，可以改善变频器的功率因数及抑制谐波电流，滤除谐波电压和谐波电流，改善电网质量。电气元件—电流互感器15.电流互感器

电流互感器原理是依据电磁感应原理的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的2次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路(为防止高压侧击穿低压侧，绝缘击穿，危害工作人员和仪表，二次侧必须接地)。二次侧不允许开路，否则会有大电流流过，危害操作人员安全。在供电用电的线路中电流大大小小相差悬殊从几安到几万安都有。为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流，另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到变流和电气隔离作用。文字符号：TA电气元件—电压互感器16.电压互感器

电压互感器的基本结构和变压器很相似，它也有两个绕组，一个叫一次绕组，一个叫二次绕组。两个绕组都装在或绕在铁心上。两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有绝缘，使两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有电气隔离。电压互感器在运行时，一次绕组N1并联接在线路上，二次绕组N2并联接仪表或继电器。因此在测量高压线路上的电压时，尽管一次电压很高，但二次却是低压的，可以确保操作人员和仪表的安全。

电压互感器二次侧不允许短路。由于电压互感器内阻抗很小，若二次回路短路时，会出现很大的电流，将损坏二次设备甚至危及人身安全。电压互感器可以在二次侧装设熔断器以保护其自身不因二次侧短路而损坏。在可能的情况下，一次侧也应装设熔断器以保护高压电网不因互感器高压绕组或引线故障危及一次系统的安全。

电压互感器二次绕组必须有一点接地。因为接地后，当一次和二次绕组间的绝缘损坏时，可以防止仪表和继电器出现高电压危及人身安全

文字符号：TV电气元件—变压器17.变压器油浸式变压器降压变压器降压变压器稳压变压器文字符号：T电气元件—变压器

变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器等。

电气元件—变频器18.变频器文字符号：INT电气元件—变频器变频器（Variable-frequencyDrive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

（1）变频器断电后，严禁立刻作业，待放电结束，电源指示灯完全熄灭后，用线一端分别搭变频器进/出线，另一端搭地排，检验变频器是否放电结束（2）现场设备打耐压测试时，务必将变频器输出侧线缆拆除（3）变频器接地线径一般为主回路线径一半电气元件—开关电源19.开关电源文字符号：PS注意事项：（1）开关电源进线时，注意开关电源进线电压等级（明纬开关电源AC110V/AC220V）（2）开关电源上电前，检查开关电源输入、输出有无短路（相间、对地、串线）（3）重要元件DC24V上电前，可将元件接线端子拆下，确认电压等级、电压极性后再上电（4）明纬开关电源自带短路停止输出功能，该功能建议不要使用（加强上电前检查工作）（5）开关电源上方作业时，做好防护措施，以防铁屑进入开关电源内部（6）开关电源系统进线的接地线不可缺少（7）根据空间选择电源安装方式安装方式:

（1）.平躺安装、竖着安装（2）.导轨式安装开关电源原理：开关电源就是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等），通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。电气元件—开关电源电气元件—PLC20.PLC西门子东芝输入设备

I/O扩展单元

特殊功能单元主机输出单元输入单元

电源外设接口I/O扩展口存储器

系统程序存储器

CPU

用户程序存储器盒式磁带机打印机EPROM写入器

上位计算机

PLC编程器可编程终端PT…输出设备可编程序控制器的硬件组成-整体式PLC的基本组成框图电气元件—PLC（可编程逻辑控制器）可编程序控制器的硬件组成-组合式PLC的基本组成框图

系统总线通信单元

控制系统现场过程CPU单元输出单元

编程器PLC或上位计算机……智能I/O单元输入单元电气元件—PLC电气元件—光电开关不是百分之百21.光电开关

光电开关是光电接近开关的简称它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路接通电路，从而检测物体的有无。物体不限于金属，所有能反射光线（或者对光线有遮挡作用）的物体均可以被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。安防系统中常见的光电开关烟雾报警器，工业中经常用它来计数机械臂的运动次数光电传感器的设置步骤如下：通过动作转换开关（图2中A位置所示）选择L-ON模式有效，旋钮旋到L侧；将灵敏度旋钮（图2中B位置所示）旋到Max与Min中间；找一款产品经过传感器时，传感器动作指示灯（图2中C位置所示）保持亮状态；如果动作指示灯不亮，调节灵敏度旋钮使动作指示灯变亮。动作转换开关灵敏度旋钮动作指示灯（橙）稳定指示灯（绿）电气元件—光电开关（1）对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式。（2）镜面反射式光电开关镜反射式光电开关亦是集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜，反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。（3）槽式光电开关槽式光电开关通常是标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关量信号。槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变化，分辨透明与半透明物体。（4）光纤式光电开关光纤式光电开关采用塑料或玻璃光纤（不能折弯）传感器来引导光线，以实现被检测物体不在相近区域的检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。电气元件—光电开关电气元件—光电开关注意事项：（1）接线前，先确认光电开关的电压等级（2）一般情况下,棕色线接正极、蓝色线接负极，其余是信号线，特殊情况下按照实际说明书接线（3）由于光电开关自带线缆较短，需要延长线时，注意焊点焊接牢固，不存在虚焊现象、焊点光滑无毛刺，并用绝缘黑色热缩管将焊点保护起来（4）为避免右图情况发生，建议将焊点处在不同高度电气元件—触摸屏22.触摸屏人机界面（HumanMachineInteraction，简称HMI）又称用户界面或使用者界面，是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。是系统和用