电器原理与应用 2-1 有触点控制电器

1、1,控制电器不仅可以用来控制电能的传输、分配、调节和变换，并还可用来对电能的应用过程进行实时监测、故障诊断和安全保护，从而实现电气控制系统的自动化和智能化。 常用的机械式控制电器，其通断电流的触点直观可见并可及，因此通常称为有触点控制电器。 本章着重介绍常用低压有触点控制电器的基本结构、工作原理、主要功用及其符号，以便正确选用和合理运用控制电器及相关器件组成所需的电气控制系统。,第1章 常用有触点控制电器 1.1 概论,是指工作在直流1200V、交流1500V及以下的电路中，以实现对电路或非电对象的控制、检测、保护、变换、调节等作用的电器。,低压电器基本知识,采用电磁原理构成的低压电器，称为电

2、磁式低压电器；,利用集成电路或电子元件构成的低压电器，称为电子式低压电器；,利用现代控制原理构成的低压电器，称为自动化电器、智能化电器或可通信电器等。,低压电器：,一、低压电器的分类,（二）低压控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。如： 接触器、控制继电器、主令电器、电阻器、电磁铁等。,（一）低压配电电器：用于供、配电系统中进行电能输送和分配的电器。如：刀开关、低压断路器、熔断器等；,（三）低压主令电器：用于发送控制指令的电器。如：按钮、 主令 开关、行程开关、主令控制器、转换开关等。,（四）低压保护电器：用于对电路及用电设备进行保护的电器。如： 熔断器、热继电器、电压继电器、电流继电器

3、等。,（五）低压执行电器：用于完成某种动作或传送功能的电器。如： 电磁铁、电磁离合器等。,4,1.1.3 控制电器的符号,控制电器的图形符号和文字符号必须规范绘制与书写，即必须遵循国家标准的相关规定，采用现行新国标制定的符号 。国家标准局参照IEC(国际电工委员会)颁布的有关标准，制定了电气设备相关国家标准， GB/T4728. 1. 13-1985 2000电气图用图形符号和GB/T6988- 1997电、技术用文件的编制以及GB/T7159 -1987电气技术中的文字符号制订通则，并且规定从1990年1月1日起，电气控制线路中的图形符号和文字符号必须符合最新的国家标准。,5,6,1.2 手

4、动开关,手动开关可以用来直接控制负载电路，或者用来发出主令(控制指令)信号，不仅应用广泛，而且结构简单。常用的手动开关有 闸刀开关 转换开关 按钮开关 凸轮控制器 主令控制器,7,1.2.1 闸刀开关,常用的闸刀开关有三极(或称三刀)的、两极(或称双刀)的和单极(或称单刀)的，有些闸刀开关还带有熔断器(即兼有短路保护作用)。闸刀开关一般用来通断控制电路的电源，直接用手操纵闸刀开关的手柄进行合闸和断闸操作。闸刀开关的基本结构如图1-1所示，其主要由动刀片、静刀片、手柄、动刀片支座和绝缘底板等组成。动刀片与手柄相连，操作手柄便可使动刀片闭合和分离静刀片，从而通断其所在电路。,图1-1 闸刀开关的结

5、构示意图 1手柄 2动刀片 3静刀片 4动刀片支座 5绝缘底板,8,闸刀开关的安装方法及选用： 安装闸刀开关时，其手柄向上，不得倒装或平装，以避免由于重力自动下落而引起的误合闸。 接线时，应将电源线接在上端， 负载线接在下端，这样拉闸后，动刀片不带电。 选用闸刀开关时，其额定电压和额定电流均应大于所控负载电路额定电压与额定电流。此外，闸刀开关的刀片数、通断能力等参数都应符合被控负载电路的要求 闸刀开关的图形符号和文字符号如图1-2所示。,图1-2 闸刀开关的图形符号和文字符号,9,1.2.2 转换开关,转换开关亦称组合开关，也是一种刀开关，其刀片是转动式的，操作比较轻便，动片刀(亦称动触点或动

6、触头)和静刀片(亦称静触点或静触头)封装在绝缘体内，并且动刀片同操作手柄转轴相连，随手柄转轴旋转来改变各对刀片(触点) 的通断状态。转换开关基于扭簧储能作用，能快速通断动作，因此常用于不太频繁的通断控制电路中，并且还能降低容量，用于直接启停小容量的异步电动机。 转换开关的主要技术参数有额定电压、额定电流、极数等，其定义与闸刀开关对应的技术参数相同。,图1-3 转换开关结构 及其符号,手动开关的主要技术参数有额定电压、额定电流、通断能力等。 1、额定电压是指在规定条件下，保障其安全可靠正常工作所能承受的最大电压值。当前国内生产的闸刀开关，其额定电压一般为工频交流500V以下，直流440V以下。

7、2、额定电流是指在规定条件下，保障其安全可靠正常工作所能承受的最大电流值。 3、通断能力是指在规定条件下(并且在额定电压下)通断的电流值。表1-7列出了HK1系列胶盖式闸刀开关的技术参数。,10,11,1.2.3 按钮开关,按钮开关简称按钮，通常用来通断小电流控制电路，发出主令控制信号。 按钮的结构原理如图1-4所示，由按钮帽、复位弹簧、桥式动触点、外壳等组成。按钮的图形符号及文字符号如图1-5所示。 辅助功能：带指示灯， 带钥匙 带自锁 各种防护,图1-4 按钮开关结构原理示意图 1,2常闭静触点 3,4常开静触点 5桥式动触点 6复位弹簧 7按钮帽,图1-5 按钮的图形符号及文字符号,12

8、,13,1.2.4 凸轮控制器,由图1-6所示凸轮控制器结构原理示意图可见，凸轮是其中的重要组成部件，此控制电器由此而得名。 当手柄转动时，方轴带动凸轮一起转动到某一位置时，凸轮顶动滚子克服弹簧张力，使动触点顺时针转动而离开静触点，即这对触点从闭合状态变为断开状态，分断所控电路。在方轴上叠装不同开关的凸轮，可使多对触点按照指定顺序通断。 凸轮控制器主要用在起重电控设备等电力拖动装置中，控制电动机的启动、正反转、调速和制动。,图1-6 凸轮控制器结构原理示意图 1静触点 2动触点 3触点弹簧 4弹簧 5滚子 6方轴 7凸轮,14,图1-7示出了凸轮控制器的图形符号和文字符号，由于其触点通断状态同

9、手柄位置相关，因此符号图中以虚线表示手柄位置，用黑点表示触点接通，如当手梢处于图中左位时，触点5-6和触点7-8均为接通状态。因此，有时亦用通断表格表示凸轮控制器手柄位置同触点通断的关系，如表1-12所示，其中“”表示触点接通。,图1-7 凸轮控制器的符号,15,1.2.5 主令控制器,主令控制器是一种可用来频繁切换复杂多路控制电路的控制电器，通常用于调速性能要求较高的场合或需多重联锁的控制场合，并且它一般不直接用于控制负载电路(因其触点容量较小)。 主令控制器的结构原理示意图如图1-8所示，主要由凸轮、转轴、定位机构、触点系统等组成。手柄通过转轴带动固定在轴上的凸轮，使触点通断。当凸轮凸起部

10、位压住滚子时，杠杆克服弹簧张力绕轴转动，使装在杠杆末端触点断开所控电路;而当凸轮凸起部位离开滚子时，复位弹簧使触点接通所控电路。其触点一般用银及合金制成桥形，当安装一些不同形状(或按不同角度安装)的凸轮时，便可使触点系统依序动作，并且操作轻便灵活。,图1-8 主令控制器结构原理示意图 1凸轮 2滚子 3杠杆 4弹簧 5动触点 6静触点 7转轴 8轴,16,主令控制器依其结构可分为调整式和非调整式两种类型。 前者凸轮片上有孔和槽，并且凸轮片位置可按指定触点通断表进行调整；后者凸轮片位置不能调整，只能按触点通断表适当进行排列组合。主令控制器亦可分为有触点式和无触点式两种类型，前者即为上述主令控制器

11、，而后者称无级主令控制器，其内部含有一自整角机，此自整角机转子由于手柄带动， 利用定转子间的空间角差输出主令信号。 因主令控制器的机理同凸轮控制器类似(只是触点电流较小)，故两者符号类同。常用的国产有触点主令控制器型号有LK5,LK6,LK14,LK15,LK16,LS1系列，无触点主令控制器有WLK系列等。表1-13列小了LK14系列主令控制器的技术参数。,17,1.3 机械式行程开关,行程开关是一种依据运动器件的行程位置来发信号的控制电器，因此行程开关亦称限位开关或位置开关。 机械式行程开关亦称有触点行程开关，其种类繁多：依运动形式可分为直线式和旋转式；依动作速度可分为瞬动式和蠕动(慢动)

12、式；依复位方式可分为自动式和被动式(非自动复位)；依操作转轮可分为单轮式和双轮式；依外壳形态可分为开启式和防护式等。 机械式行程开关的基本动作机理是依靠运动物体撞击其操动头而使触点系统通断动作，实现对所在电路的控制。,18,1.3.1 直线型行程开关,直线型行程开关的结构原理示意图如图1-9所示，当顶杆被压下，弹簧受压到一定位置时，其压力改变方向，由下向上，因此动触点上跳，离开下面的静触点，闭合上面的静触点，完成了常闭触点断开和常开触点闭合的快速切换，即将击压顶杆的机械信号迅速变换为电信号，实现对其所在电路的控制。当击压顶杆的机械运动部件离开了顶杆时，在复位弹簧作用下，顶杆上移复位，从而带动触

13、点系统复原。,19,直线型行程开关具有结构简单，造价较低的优点，而由于触点的通断速度取决于撞击部件移动速度，因此要求击件移动速度不能太馒，否则触点不能瞬时通断电路，所产生电弧停留在触点时间过长，容易烧毁触点。这种行程开关常用的型号有LXI和JLXKI等系列，表1-14列出了JLXKI系列行程开关的技术参数:,20,1.3.2 旋转型行程开关,图1-10所示旋转型行程开关利用盘形弹簧机构使触点快速动作，克服了上述直线型行程开关的缺点，对相应机械撞击部件运行速度较慢的场合亦能适用，其动作原理如下。 当滚轮受到向左外力作用时，转臂向左下方转动，推杆向右转动，压缩弹簧受压，其下面当滚轮受到向左外力作用

14、时，转臂向左下方转动，推杆向右转动，压缩弹簧受压，其下面的滚球亦同时迅速沿操纵件右滚，滚球滚动亦使压缩弹簧受压，当滚球过操纵件中点时，压缩弹簧使操纵件快速移动，从而使动触点同其有边静触点迅速分开，并同其左边静触点迅速闭合，于是减轻了电弧对触点的烧蚀。（滚球在中间位置是不稳定的）这种行程开关有单轮和双轮两种类型，其外形如图1-11所示，前者可自动复位，后者不可自动复位但运行可靠。常用的旋转型行程开关型号有LX2和JLXK2等系列。,图1-10 旋转型行程开关结构理示意图 1滚轮 2转臂 3转轮 4推杆5滚球 6操纵件 7,8摆杆 9静触点 10动触点 11压缩弹簧 12弹簧,图1-11 单轮和双

15、轮行程开关,21,22,1.3.3 微动型行程开关,图1-12是具有片状弹簧瞬动机构的微动型行程开关，其体积较小，动作灵敏，常用于行程控制要求比较精确的场合，由于此开关动作所需的外加撞击力很小，故称为微动型行程开关。 这种行程开关是基于簧片变形能产生位移而使触点瞬时动作的。当推杆受压时，弓形簧片变形，并储存于此能产生位移，从而断开常闭触点，接通常开触点。同理，复位亦是簧片和动触点瞬时跳动，只是方向相反。采用这种瞬动机构不仅动作轻便快速、准确，而且减轻了电弧对触点的烧蚀。微动型行程开关常用的型号有LXW-11和LX31等系列。常用的机械式行程开关除上述这些典型国产品种外，近年来也引进了许多国外品

16、种，如德国西门子(SIEMENS)公司的3SE3系列行程开关，不仅性能优良，而且造型多样，规格齐全，使用方便。,二、低压断路器,低压断路器又称自动开关或空气开关。它相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。 也用于不频繁起动的电动机的操作。,（一）低压断路器的结构和工作原理,图1-33 低压断路器工作原理 1-分闸弹簧 2-主触头 3-传动杆 4-锁扣 5-轴 6-过电流脱扣器 7-热脱扣器 8-欠压失压脱扣器 9-分励脱扣器（可以远程操作）,1主触头及灭弧装置,2脱扣器 (保护机构),3自由脱扣机构和操作机构,主触

17、点：银钨合金 灭弧,（二）、低压断路器的主要技术数据和保护特性,1低压断路器的主要技术数据,1）额定电压 2）断路器额定电流 3）断路器壳架等级额定电流 4）断路器的通断能力 5）保护特性,（三）低压断路器典型产品,塑壳式低压断路器：所有元件安装在塑料壳内，结构紧凑简单，防护性能好； 万能式断路器：所有元件安装在钢制的框架内，容量较大，脱扣器多，辅助触点多，可维修性好； 根据用途分为配电用断路器、电动机保护用和其它负载用断路器，用作配电线路、电动机、照明电路及电热器等设备的电源开展开关及保护。,常用的塑壳低压断路器有：DZ15、DZ20、H、T、3VE、S等系列。后四种是引进国外技术生产的产品

18、。,1.灭弧罩 2.导电系统 3.断路器本体 4.抽屉座 5.合闸电磁铁6.控制系统 7.操作手柄,（四）塑壳式低压断路器的选用,选择原则是：,1）断路器额定电压等于或大于线路额定电压。,2）断路器额定电流等于或大于线路或设备额定电流。,3）断路器通断能力等于或大于线路中可能出现的最大 短路电流。,4）欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压。,5）分励脱扣器额定电压等于控制电源电压。,6）长延时电流整定值等于电动机额定电流。,7）瞬时整定电流（脱扣电流）： 异步电机直接启动保护 ：瞬时整定电流为815倍电动机额定电流； 异步电机间接启动保护 ：瞬时整定电流为38倍电动机额定电流； 家用 ：瞬时整定

19、电流为620倍线路电流 过载长延时，短路瞬时,整定值：整定值也叫设定值，就是在自动控制系统里，当某一物理量，达到某一数值时，将发生某一动作； 整定电流是电流保护值，是电流保护设备的一个值，当负载超过这个值，开关设备（过电流脱口器）动作，切断负载； 参数整定：对一个具体的调节系统,设置和调整控制参数,使调节过程达到令人满意的品质,称为参数整定,隔离开关,低压隔离器也称刀开关，主要用于电气线路中隔离电源，也可作为不频繁地接通和分断空载电路或小电流电路之用。 注意：塑壳的外形非常相近,31,1.4.1 接触器,接触器是一种用于中远距离频繁地接通与断开交直流主电路及大容量控制电路的一种自动开关电器。

20、接触器是一种典型的电磁式控制电器，其电磁机构同复位弹簧等部件配合，使触点系统接通或断开所控电路。利用接触器可以实现远程自动控制，频繁工作，其通断能力大，瞬时过载能力强，并且有欠(零)电压自动保护作用，而且成本低廉， 应用十分广泛的控制电器。,一、接触器的结构及工作原理,图1-12 交流接触器结构示意图 1-动触头 2-静触头 3-衔铁 4-弹簧 5-线圈 6-铁心 7-垫毡 8-触头弹簧 9-灭弧罩 10-触头压力弹簧,33,接触器的触点分为主触点和辅触点，主触点一般为常开触点，电流容量较大，通常同负载电路(亦称为主回路)连接；辅触点电流容量较小(一般为5A)，通常和控制回路连接。 接触器励磁

21、电流一般与其主触点电流类型相同，但亦有不同的，如某些交流接触器控制对象对控制工作的可靠性要求很高，其励磁线圈采用直流供电。 接触器主触点数称为极数。 交流接触器的极数大都为三极, 辅触点一般为两常开和两常闭，也有四极(常用于双回路控制)，还有五极(常用 于多速电动机的控制或自耦变压器降压启动控制)。直流接触器极数一般为单极或两极。 接触器的触点同其他有触点控制电器触点一样，在断开电路时，当两端断开电压超过10V，断开电流超过100mA时，断开两触点之间将会出现较强的火花(即气体放电)，通常称为电弧。电弧不仅影响电路及时可靠地断开，而且会烧蚀触点，还可能造成其他事故，因此应采取灭弧设施，常用的灭

22、弧设施有下列几种。,34,多断点灭弧: 在交流电路中可采用如图1-14所示的桥式触点(接触器的主触点一般为桥式结构)，即断开电路时有两处同时开断，利于灭弧，比如交流电过零后，一处断点电弧重燃需要200V电压，则两处断点电弧重燃就需400V。若采用两极触点或更多极触点控制一条电路，则可灵活串联多极触点当作一触点使用，于是多极触点便成为多个断点，增强了灭弧效果。 磁吹灭弧: 其灭弧原理是利用电磁力把电弧“吹”长，并拉入耐弧材料制成的狭缝形灭弧罩内，使电弧快速熄灭。磁吹灭弧装置原理示意图如图1-15所示。当电流逆时针方向经“吹”弧线圈时，产生磁通穿过铁心和导磁夹片到触点周围(磁通方向从纸面穿入，如图

23、中“”所示)，电弧在“吹”线圈所产生的磁场中受力向上(依左手定则可知)，于是被“吹”长，并被拉入到狭缝形灭弧罩中熄灭。其中狭缝罩壁同静触点相连，从而引导电弧上移，将热量传递给灭弧罩壁，促使电弧熄灭,图1-14 桥式断点灭弧原理示意图,图1-15 磁吹灭弧原理示意图,35,弧栅灭弧: 这是一种常用的交流灭弧装置，其灭弧原理示意图如图1-16所示，栅片由镀铜等钢片构成(片间距为23mm)，装在触点上方灭弧罩内。当电弧产生时，其周围生成磁场，钢片感生涡流，两者相互作用产生的电动力将电弧拉入栅内，被栅片分割成多段串联的短弧，很容易熄灭(交流电过零时电弧自然熄灭)，且很难重燃，因为栅片具有散热作用，并且

24、栅片之间相互绝缘，相当于多个断点，片间所分得的触点电源电压很小，比电弧重燃所需电压小得多，所以电弧在栅内熄灭很难以重燃。 弧罩灭弧: 用耐弧防土、石棉水泥或耐弧塑料制成灭弧罩，对电弧进行分隔降温，促使电弧熄灭，这种装置对交、直流灭弧均可适用，实际上磁吹灭弧和弧栅灭弧这两种装置中都装有弧罩。,图1-16 弧栅灭弧原理示意图 1灭弧栅片 2触点 3电弧,36,接触器铁心结构同其励磁线圈的额定电源密切相关，当励磁线圈额定电源为交流电时，其铁心用硅钢片叠成，片间绝缘，以减小铁心损耗，并且铁心端面上装有短路环，如图1-18所示，以减小铁心振动与噪声。励磁线圈额定电源为直流电时，铁心无损耗，不会发热。铁心

25、常用整块钢制成。 接触器触点动作基于电磁力和复位弹簧力的共同作用，其原理示意图如图1-19所示。当励磁线圈通电后，产生电磁吸力，使静铁心吸引动铁心，从而使动触点动作;常闭触点断开，常开触点闭合(即这两种触点是连动的)； 当励磁线圈断电后，电磁吸力消失，在复位弹簧作用下，动铁心被释放复位，常开触点复原为断开状态，常闭触点复原为闭合状态。因此，接触器在运行中如果励磁线圈电压低于额定电压到调定值，或励磁电压突然消失，则接触器动铁心释放，触点系统复位，这就是其具有失压或零压保护作用的原理。,图1-18 交流电磁铁的短路环 1动铁心 2铁心 3线圈 4短路环,图1-19 接触器动作原理示意图 1常闭触点

26、 2复位弹簧 3常开触点 4静铁心 5励磁线圈 6动铁心(衔铁),37,接触器的图形符号和文字符号如图1-20所示。,图1-20 接触器的图形符号和文字符号,交流接触器型号含义如下:,38,接触器主要技术参数 额定电压: 指主触点的额定电压。常用交流接触器额定电压等级有127V,220V,380V,500V,660V，直流接触器额定电压等级有110V,220V,440V,660V。 额定电流:指主触点的额定电流。常用交直流接触器额定电流等级有5A,10A, 40A,60A,100A,150A,250A,400A,600A. 励磁线圈额定电压:交流接触器额定电压有36V,110V,127V,22

27、0V,380V，直流接触器额定电压有24V,48V,220V,440V。 额定操作频率:指每小时允许操作的次数。接触器额定操作频率的等级有300次/h, 600次/h,1200次/h，交流接触器额定操作频率最高为600次/h. 电寿命和机械寿命:电寿命是指主触点在额定负载下，所能操作的极限次数;机械寿命是指不需维修的条件下，所能承受的最大空载操作次数。现在生产的接触器，其电寿命一般可达到50100万次; 机械寿命一般可达到5001000万次。,39,选用接触器的基本原则: 接触器的使用类别应同被接触对象(负载)性质相同 接触器的额定电压应负载额定电压。 在规定条件下，接触器的额定电压应负载额定

28、电压(当实际使用条件不符合规定条件时，此电压值要改变)。 接触器的励磁线圈额定电压种类与大小应同控制回路额定电压种类与大小相等。 接触器主、辅触点数应能满足被控电路的需要。 此外，接触器电磁机构动作灵敏度应能符合指定要求， 交流励磁线圈电压 额定值85%时，则能可靠吸合 直流励磁线圈电压 额定值65%时，则能可靠吸合 交流励磁线圈电压 额定值3040%时，释放 直流励磁线圈电压 额定值 510%时，释放,40,电寿命 ： 使用条件，额定电流，操作频率 例子： CJ20-10 交流接触器 AC1使用条件：电寿命 100万次 AC4使用条件：电寿命 4万次 如果操作频率超过规定值，额定电流应该加大

29、,41,例子：,42,约定发热电流 指在规定的试验条件下试验时，开关电器在8小时工作制下，各部件的温升不超过规定极限值所能承载的最大电流。（连续工作电流） 额定电流 是由制造厂根据额定工作电压、额定功率、额定工作制、使用类别以及防护外型式所规定的电流值。 框架电流 指壳体电流，即在这种结构和这种加工工艺下的壳体所能通过的最大安全电流。（同一尺寸，不同的电流等级）,43,1.4 电磁式控制电器,电磁式控制电器是基于电磁力动作的。 产生电磁力的机构称为电磁机构，它将电磁能量转换成机械动能，从而带动触点的通断动作。 电磁机构通常由静铁心、动铁心(衔铁)和吸引线圈等部件组成，电磁机构实质上是电磁铁，其

30、静、动铁心大都是E形，有些为U形直动式结构，其结构造型虽然多种多样，但基本动作机理相似，并且都是控制电气系统的重要器件，应用十分广泛，品种类型繁多，诸如接触器、中间继电器、时间继电器、速度继电器、各种电压继电器和电流继电器等.,电磁式继电器,继电器是一种利用各种物理量的变化，将电量或非电量信号转化为电磁力或使输出状态发生阶跃变化，从而通过其触头或突变量促使在同一电路或另一电路中的其它器件或装置动作的一种控制元件。它用于各种控制电路中进行信号传递、放大、转换、联锁等，控制主电路和辅助电路中的器件或设备按预定的动作程序进行工作，实现自动控制和保护的目的。,常用的继电器按动作原理分有电磁式、磁电式、

31、感应式、电动式、光电式、压电式、热继电器与时间继电器等。按激励量不同分为交流、直流、电压、电流、中间、时间、速度、温度、压力、脉冲继电器等。,区别,继电器：用于控制电路、电流小，没有灭 弧装置，可在电量或非电量的作 用下动作。 接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装 置，一 般只能在电压作用下动 作。,电磁机构的输入输出特性,图1-5 电磁机构的输入输出特性 Xo 动作值 Xr 释放值 Xr/Xo 返回系数,二、电磁式继电器的特性及主要参数,（二）继电器的主要参数,1额定参数,2动作参数 ：吸合时间，释放时间，灵敏度,5接通、分断能力：主要选择依据 6. 使用寿命：机械寿命，电寿命,3整定值：

32、继电器动作值， 可能是可调的,返回参数,（五）电磁式继电器的选用,1. 使用类别的选用 ：负载性质，通断条件 类型和系列的选用：工作对象，不同要求，电阻负载，电机负载 使用环境：温度、海拔、相对湿度、振动 额定工作电流与额定工作电压的选用 额定电流 发热电流 开通电流，切断电流，连续电流 瞬时电流，允许时间 额定电压，额定绝缘电压 最高电压，允许时间，谁和谁之间 工作制,49,1.4.2 中间继电器,中间继电器是一种将一个输入信号扩展(亦称中继)为多个输出信号的控制电器，实际上是一种电压继电器，通常用来传递和增扩信号，其结构原理和接触器基本相同，触点无主、辅之分，各触点电流容量相等，额定值一般

33、为510A。新式中间继电器触点闭合过程有滚动，这样可以清除触点表面尘埃，减小接触电阻，提高接触可靠度，有些中间继电器还装有防尘罩或密封构造，还有些中间继电器安装在插座上或直接安装在导轨上，使用起来灵活多便。 中间继电器型号有JZ7, JZ8,JZ14,JZ15, JZ17, MA, KHS,RT等系列，表1-17列出了JZ7系列中间继电器主要技术参数，其技术参数的定义和接触器对应技术参数相同。,图1-21 中间继电器的符号,磁保持继电器,磁保持继电器是近几年发展起来的一种新型继电器，也是一种自动开关。和其他电磁继电器一样，对电路起着自动接通和切断作用。 所不同的是，磁保持继电器的常闭或常开状态

34、完全是依赖永久磁钢的作用，其开关状态的转换是靠一定宽度的脉冲电信号触发而完成的。 动作原理： 磁保持继电器其触点开、合状态平时是由永久磁钢所产生的磁力所保持。当继电器的触点需要开或合状态时（即接通或切断负载时），只需用正（反）直流脉冲电压激励线圈，继电器在瞬间就完成了开与合的状态转换。这时的功率损耗一般小于1W。通常触点处于保持状态时，线圈不需继续通电，仅靠永久磁钢的磁力就能维持继电器的状态不变。 磁保持继电器分为单相和三相。目前市场上的磁保持继电器的触电转换电流最大可达150A；控制线圈电压分为DC9V；DC12V等。一般电器寿命 10000 次；机械寿命 1000000 次；触点接触压降

35、100 mV。因此，具有省电、性能稳定、体积小、承载能力大，比一般电磁继电器性能优越的特点。,51,1.4.3 时间继电器,时间继电器是一种既可瞬时(立即)输出信号又可延时输出信号的控制电器，即当时间继电器得到输入信号(其励磁线圈通断电)时，其有些触点立即通断(瞬时输出信号)，而有些触点延时一会通断(延时输出信号)。因此，电器具有时序控制功能。时间继电器的符号如图1-22所示,图1-22 时间继电器的符号,52,1.空气式时间继电器 空气式时间继电器是基于空气阻尼作用来延时的，依其控制原理可分为通电(即励磁线圈通电)延时和断电(即励磁线圈通电)延时两种类型，其基本结构由电磁系统、延时系统和触点

36、系统三部分组成。电磁系统一般为双E型直动式电磁铁结构，触点系统通常用LX5型微动开关机构，延时系统采用活塞杆气囊式阻尼机构。这种时间继电器的电磁系统既可为直流，亦可为交流。下面以交流通电延时型时间继电器为例来阐述其工作原理，如图1-23所示,图1-23 空气式通电延时型时间继电器原理示意图 1线圈 2静铁心 3动铁心 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 12活塞 13调节螺杆 14进气孔 15,16微动开关,53,当励磁线圈通电时，动铁心被吸（开关16瞬间动作），活塞杆在塔形弹簧作用下带动活塞和橡皮膜向上移动，因橡皮膜下方空气稀薄，形成负压，故活

37、塞杆只能慢慢上移。随着空气从进气孔不断进入，活塞杆上移不断加快，当活塞杆移到最上端(即同动铁心接触)时，杠杆压击微动开关动作，该微动开关15触点就是延时触点，从励磁线圈通电时刻一直到微动开关动作时刻的这段时间，就是延时的时间。调节进气孔螺杆就可改变进气孔的大小，从而调整延时时间。即进气孔调大，延时时间短，进气孔调小，延时时间长。 当励磁线圈断电时，在复位弹簧作用下复位，立即将活塞推到最下端，复位微动开关等部件都即刻(瞬时)一一复位。在活塞被下推时，橡皮膜下方室内空气通过檬皮膜、弱弹簧和活塞肩部所形成的单向阀，经橡皮膜上方气室缝隙排出。线圈通电或断电，此图上方的微动开关在推板作用下均是瞬时动作的

38、，所以其触点为时间继电器的瞬时触点。 将此图中的电磁机构(即电磁铁)倒装，如图1-24所示，便成为断电延时型时间继电器，其工作原理同通电延时型时间继电器类似。,54,2.电动式时间继电器 电动式(亦称电动机式)时间继电器是基于微型同步电动机带动减速齿轮机构(相当于钟表齿轮机构)实现延时的。其组成系统除上述两机构外，还有电磁离合机构和执行机构。它亦分为断电延时型和通电延时型两类。常用的品种有JS10,JS11,JSF和7PR等系列。 电动式时间继电器适用于工频交流的控制系统。其延时范围宽，如JS11系列通电延时型产品延时范围有08s,040s,04min,020min,02h,012h,072h

39、。由于同步电动机转速恒定，以及减速齿轮机构精度高，因此，其延时准确度可高达1%，并且不受电源波动和环境温度的影响。其主要缺点是体积大、寿命短、造价高和准确度受电源频率影响等问题，所以它一般用在延时精度要求高和延时范围要求宽的场合。 选用有触点时间继电器，主要应考虑控制系统所要求的延时范围、延时精度、延时方式(通电延时还是断电延时)以及性价比 目前常用的是电子式时间继电器,55,1.4.4 速度继电器,速度继电器是一种依据转速快慢(输入信号)激发其触点动作(输出信号)的控制电器。它通常用于异步电动机的反接制动控制，因此亦称反接制动继电器。 速度继电器的机理类似电动机原理，如图1-25所示。其主要

40、由转子(通常是圆柱形永久磁铁)、定子(由硅钢片叠成的空心圆环并装有笼形绕组)和触点三部分组成，转子的转轴同被控电动机的转轴相连接。,图1-25 速度继电器结构原理图 1转轴 2转子 3定子 4绕阻5摆锤 6,9簧片 7,8静触点,56,当电动机旋转时，速度继电器的转子随之转动，其定子绕组感应电流，并且同转子的磁场相互作用产生电磁力矩，使圆环形定子随着转子的转向偏转，偏转角度同电动机转速成正比。当偏转到一定角度时，同圆环形定子相连的摆锤推动触点动作(通断)。电动机转速下降，圆环形定子偏转角度随之减小到一定位置时，在复位簧片作用下复位，触点亦复位。调整复位弹簧的弹力之后，便可调节速度继电器触点动作

41、或复位的转速。 速度继电器的符号如图1-26所示。,图1-26 速度继电器的符号,57,1.5 其他继电器 1.5.1 温度继电器,温度继电器由于有温度保护和温度控制作用，已被广泛用作控制电器，并且应用日渐广泛。 电动机出现过载电流时，会使其绕组温升过高，利用发热元件可间接反映出绕组温升高低的热继电器就可以起到电动机过载保护的作用。 然而，即使电动机不过载，但由于电网电压升高，会导致铁损增加而使铁心发热，从而导致绕组温升过高或者电动机环境温度过高以及通风不良等，同时使绕组温度过高。出现后两种情况时，若用热继电器已无能为力。为此，出现了按温度原则动作的温度继电器。,58,1.温度继电器 温度继电

42、器是一种对温度变化甚为敏感的微型过热保护元件。 它主要可供埋设在电动机发热部位，如电动机定子槽内、绕组端部等，可直接反映该处发热情况。无论是电动机本身出现过载电流引起温度升高，还是其他原因引起电动机温度升高，温度继电器都可起到保护作用。不难看出，温度继电器具有“全热保护”作用，而且温度继电器也可用于其他电气设备非正常情况下的过热保护以及介质温度控制。 常用的温度继电器有两种类型: 双金属片式温度继电器， 热敏电阻式温度继电器,59,2. 双金属片式温度继电器（温控开关） JW6系列温度继电器采用双金属片作为动作元件，结构简单小巧，外形结构如“鸭嘴形”，其结构原理示意图如图1-27所示。 不同热

43、膨胀系数的材料复合在一起。 当温度继电器用于电动机保护时，应预先埋入电动机绕组里浸漆，以保证良好的热耦合性能；当用于介质温度控制时，应将温度继电器直接置入被控介质中。 当某种原因致使绕组温度或介质温度迅速升高时，温度继电器会立即感受到温度升高，并通过外壳将温度传入内部的双金属片元件，双金属片元件感温后逐渐积蓄能量，当温度继电器感受到的温度达到额定动作温度时，双金属片元件立即产生动作，断开常闭触点，切断控制电路，起到保护作用。 而当电动机绕组温度或介质温度冷却到继电器复位温度时，温度继电器又能自动复位，重新接通控制电路。,图1-27 JW6温度继电器结构原理示意图 1绝缘垫 2常闭触点 3双金属

44、元件 4绝缘固定器 5外壳 6环氧树脂,60,3.双金属片式温度继电器的主要技术数据 额定电压：交流380V。 额定动作温度分别为50,60 ,70 ,80 ,90 ,100 ,105 ,115 ,125 ,135 共10种规格，其动作特性见表1-20。 控制触点为单断点常闭控制触点，瞬动结构，触点通断能力为交流380V/2A。 温度继电器的寿命不低于1000次。 温度继电器耐热特性最低不小于额定动作温度减10 ，最高不超过额定动作温度加20 。,61,4.温度继电器的使用与维护 不同绝缘等级的电动机应选用不同额定动作温度的温度继电器，考虑到实际使用中热传导的滞后性，继电器的额定动作温度应选择

45、比电动机绕组绝缘等级极限温度略为偏低些。 温度继电器安装使用时，应避免损伤温度继电器的外壳和封装，否则会影响保护效果或失效。 用于电动机过热保护时，温度继电器应埋设在定子槽内或装入电动机绕组端部内并绑扎牢固，每相绕组应装入一个，将常闭触点与控制电路串联，然后进行绝缘浸烘处理。对于成品电动机，应用环氧树脂将温度继电器粘贴于电动机绕组端部。 用于冷却电路及大电流母线等类似场合的超温报警时，可直接用环氧树脂将温度继电器粘上，如加一固定夹效果更好。,热敏电阻式温度继电器,使用PTC正温度系数热敏电阻监测电机温度的继电器； 电子、电磁混合式，可以实现多个温度测量和保护； 通过内置于电动机的热敏电阻探头感

46、测电机绕组温度，保护直接、准确； 可选择手动复位、自动复位； 保护标准电动机热过载； 保护变阻器、轴承、电容器等易发热器件； 适合于频繁起动、恶劣环境等特殊状况应用；,63,1.5.2 压力继电器 （压力开关）,压力继电器的用途:压力继电器应用很广，诸如飞机、坦克、机床、推土机、挖掘机、压路机等机械设备上都装有，它们将压力信号转换成电信号，实现液压、燃油、气压等系统的自动控制或信号显示。 压力继电器的结构与工作原理: 图1-28为一种简单压力继电器结构原理示意图，其由微动开关、给定装置、压力传送装置及继电器外壳等部分组成。给定装置包括给定螺母、平衡弹簧等。压力传送装置包括入油口管道接头、橡皮膜

47、及滑杆等。 当使用于机床润滑油泵控制时，润滑油经管道接头入油口进入油管，将压力传送给橡皮膜，当油管内的压力达到某一给定值时，橡皮膜便受力向上凸起，推动滑杆向上，压合微动开关，发出控制信号。旋转弹簧上面的给定螺母，便可调节弹簧的松紧程度，改变动作压力的大小，以适应控制系统的需要。 内置活塞与精密弹簧相连，当压力变化时，弹簧伸缩量发生相应变化，当压力达到设定值时，会触发预设的机械结构并发出开关信号。,图1-28 压力继电器结构原理示意图 1微动开关 2滑杆 3弹簧4橡皮膜 5入油口,64,1.5.3 液位继电器,液位继电器在电厂应用中十分广泛，常用于低压加热器水位、发电机冷却水箱水位、汽油机主油箱

48、油位、磨煤机高位油箱油位等液位的监视及连锁。 通过浮球感受液位的变化，带动磁力轴(一对相同磁极磁钢耦合而成)实现对液位的报警与控制，工作过程如图1-29所示。当被测液位升高或降低时，浮球随之升降，牵引其端部的排斥磁钢上下摆动，通过磁力推斥，安装在外壳内相同磁极的信号磁钢上下摆动，信号磁钢另一端的动触点便与静触点连通或断开，发出声、光、电信号，启动或停止电动泵供液、放液。,图1-29 液位继电器,1.5.3 液位继电器,小型浮球液位开关是一种结构简单，使用安装方便的液位控制器； 没有复杂的电路，不会受干扰，只要材质选用正确，在任何环境液体压力或是温度皆可使用； 除湿机、加湿机、模温机、饮水机、加

49、啡机、空调等液位控制中都得到广泛的应用。 特点： * 体积轻巧、工作原理简单、可靠性高、价格便宜。 * 几十种以上不同材质和规格的浮球可供选择。 * 提供PP、PVDF、NYLON、NBR等塑料材质可耐酸碱 。,65,干簧管 （磁簧开关）,干簧管，Reed Switches, 也称磁簧开关或舌簧开关及磁控管； 它是一种气密式密封的磁控性机械开关，可作为磁接近开关或继电器使用。 磁簧开关用一对用磁性材料制造的弹性舌簧组成，舌簧密封于充有惰性气体的玻璃管中，舌簧端面互叠但留有一条细间隙。舌簧端面触点镀有一层贵金属，如铑或钌，使开关具有稳定的特性和极长的使用寿命。 如果外界磁场施加于开关上时，使磁簧

50、开关两个舌簧磁化，使一个舌簧在触点位置上生成N极，另一个舌簧的触点位置上生成S极，（如图所示）。若生成的磁场吸引力克服了舌簧的弹性产生的阻力，舌簧被吸引力作用接触导通，即电路闭合。一旦磁场力消除，舌簧因弹力作用又重新分开，即电路断开。 它比一般机械开关结构简单、体积小、速度高、工作寿命长； 与电子开关相比，它又有工作可靠性高、抗负载、冲击能力强的特点； 干簧管可运用在磁簧继电器、电话、液位开关控制器、通讯器材、防盗系统、自动控制、运动器材等消费性电子产品中。即电子电路中只要用到自动开关，基本上都可以使用干簧管。,67,1.6 驱动电器 1.6.1 电磁阀门器,1.电磁阀门器 （电磁阀） 电磁阀

51、是用来控制流体方向的自动化基础元件，属于执行器；通常用于机械控制和工业阀门上面，对介质方向进行控制，从而达到对阀门开关的控制； 一般由电磁铁和阀门组成，利用线圈通电后产生的电磁力来驱动阀芯运动，将阀打开或者关闭； 密封性好。工作介质不会渗漏到阀外； 按介质分类，电磁阀门器可分为制冷、水液、蒸气、燃油、酸碱液、燃气等多种用途的电磁阀门器。 按使用功能分类，电磁阀门器有常闭式、常开式、自保持式、单向流通止回式、带阀位指示发信式、双向流通平衡式、三位多位流量数字控制式、压力流量比例控制式、多功能组合式等多种形式。,68,2.电磁阀门器的结构原理 直动式电磁阀: 直动式电磁阀如图1-30所示，有常闭型

52、和常开型两种。常闭型断电时呈关闭状态，当线圈通电时产生电磁力，使动铁心克服弹簧力同静铁心吸合直接开启阀口，介质呈通路；当线圈断电时电磁力消失，动铁心在弹簧力的作用下复位，直接关闭阀口，介质不通。 直动式结构简单，动作可靠，在零压差和微真空下正常工作。 常开型正好相反。通常直动式为小于6流量通径的电磁阀。,图1-30 直动式电磁阀 1线圈 2铁心 3副阀口 4阀心 5主阀口 6阀体,69,分步直动式电磁阀:分步直动式电磁阀如图1-31所示。该阀一次开阀和二次开阀连成一体，主阀和导阀分步使电磁力和压差直接开启主阀口。当线圈通电时，电磁阀产生电磁力使动铁心和静铁心吸合，导阀开启而导阀口仍在主阀口上，

53、且动铁心与主阀心连在一起，此时主阀上腔的压力通过导阀口卸荷，在压力差和电磁力的同时作用下使主阀心向上运动，开启主阀，介质流通。当线圈断电时电磁力消失，此时动铁心在自重和弹簧力的作用下关闭导阀孔，此时介质在平衡孔中进入主阀心上腔，使上腔压力升高，此时在弹簧复位和压力的作用下关闭主阀，介质断流。分步直动式电磁阀结构合理，动作可靠，在零压差时工作也可靠。,图1-31 分步直动式电磁阀 1线圈 2铁心 3阀杆 4副阀口 5阀心 6主阀口 7阀体,70,间接先导式电磁阀:间接先导式电磁阀如图1-32所示。该系列电磁阀由先导阀和主阀心形成通道组合而成；常闭型在未通电时，呈关闭状态。当线圈通电时，产生的磁力

54、使动铁心和静铁心吸合，导阀口打开分介质流向出口，此时主阀心上腔压力减少，低于进口侧的压力，形成的压差克服弹簧阻力而随之向上运动，达到开启主阀口的目的，介质流通。当线圈断电时，磁力消失，动铁心在弹簧力作用下复位关闭先导口，此时介质从平衡孔流入，主阀心上腔压力增大，并在弹簧力的作用下向下运动，常开型原理正好相反。,图1-32 间接先导式电磁阀 1电磁管 2电磁铁心 3线圈 4止漏塞头 5弹簧 6阀体 7活塞 8止漏塞与活塞环,电动阀和电磁阀的区别,电磁阀是电磁线圈通电后产生磁力吸引克服弹簧的压力带动阀芯动作，就一电磁线圈，结构简单，价格便宜，只能实现开关； 电动阀是通过电动机驱动阀杆，带动阀芯动作，电动阀又分（关断阀）和调节阀。关断阀是两位式的工作即全开和全关，调节阀是在上面安装电动阀门定位器，通过闭环调节来使阀门动态的稳定在一个位置上。 电动阀和电磁阀的用途： 电磁阀：用于液体和气体管路的开关控制，是两位DO控制。一般用于小型管道的控制。 电动阀：用于液体、