第一章常用低压电器

第一章常用低压电器 莱钢电大李秀云 Tel:6929059 Mobile:13963432272 E-mail:lgddlixiuyun@126.com

1.1 手动电器 1.2 自动电器 1.3 控制变压器 1.4 执行电器 1.5 小结主要内容

掌握常用手动电器、自动电器及控制变压器的工作原理、符号；掌握常用手动电器、自动电器及控制变压器的工作原理、符号；熟悉手动电器及自动电器的应用场所及选择方法；了解电磁铁、电磁离合器及电磁夹具的工作原理及选择方法。学习要求

重点、难点 1、重点 • 常用低压电器的结构、工作原理、用途、使用方法； • 常用低压电器电器的图形符号和文字符号。 2、难点 • 接触器的工作原理； • 时间继电器的工作原理。

概念：低压电器是指用于交、直流电压1200V及以下电路中起通断、控制、保护与调节等作用的电器设备。概念：低压电器是指用于交、直流电压1200V及以下电路中起通断、控制、保护与调节等作用的电器设备。概述 • 低压电器的分类： • 按电器的动作性质分为：手动电器和自动电器两大类，如按钮、各种接触器、继电器、行程开关等。 • 按电器的性能和用途分：控制电器和保护电器两大类，如接触器、熔断器、热继电器等。 • 按有无触点分：有触点电器和无触点电器。 • 按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器。

1.刀开关 Q a）结构 (b符号) 图1-1刀开关的结构和符号 1.1 手动电器刀开关又称刀闸，是手动电器中结构最简单的一种，用于各种供电线路和配电设备中做隔离开关用，也用来不频繁地接通、分断容量较小的低压供电线路或起动小容量的三相异步电动机。常用的刀开关有开启式负荷开关、封闭式负荷开关、刀熔开关、隔离开关等。

1.刀开关

刀开关结构简单、操作方便。刀开关的结构和图形符号如图1-1，主要由静插座、触刀、操作手柄、绝缘底板组成。静插座由导电材料和弹性材料制成，固定在绝缘材料制成的底板上，推动手柄带动触刀插入静插座中，电路便接通；否则电路便断开。刀开关结构简单、操作方便。刀开关的结构和图形符号如图1-1，主要由静插座、触刀、操作手柄、绝缘底板组成。静插座由导电材料和弹性材料制成，固定在绝缘材料制成的底板上，推动手柄带动触刀插入静插座中，电路便接通；否则电路便断开。 1.刀开关

刀开关的分类： 1.刀开关 • 按刀的级数分为：单极、双极和三极。 • 按灭弧装置分为：带灭弧装置和不带灭弧装置。 • 按刀的转换方向分为：单掷和双掷。 • 按接线方式分为：板前接线式和板后接线式。 • 按操作方式分为：直接手柄操作和远距离联杆操作。 • 按有无熔断器分为带熔断器式刀开关和不带熔断器式刀开关。

组合开关可用作交流50HZ、380V以下和直流220V及以下的电源引入开关，也可以用于4KW及以下小功率电动机的直接起动和正反转，以及机床照明电路中的控制开关。组合开关可用作交流50HZ、380V以下和直流220V及以下的电源引入开关，也可以用于4KW及以下小功率电动机的直接起动和正反转，以及机床照明电路中的控制开关。 2、组合开关 • 组合开关的结构紧凑、安装面积小、操作方便、省力。可根据接线方式的不同而组合成各种类型。 • 组合开关由动触片、静触片、方形转轴、手柄、定位机构和外壳等组成。

组合开关符号如图1-2所示： Q （a）外形（b）符号图1-2 组合开关的外形和符号 (1)组合开关的外形和符号

触刀极数 H Z 每极触刀额定电流设计代号组合式刀开关图1-3 组合开关型号的意义 (2)组合开关型号

按钮是一种结构简单、应用广泛的低压手动电器。在低压控制系统中，手动发出控制信号，可远距离操纵各种电磁开关，如继电器、接触器等，转换各种信号电路和电气联锁电路。按钮是一种结构简单、应用广泛的低压手动电器。在低压控制系统中，手动发出控制信号，可远距离操纵各种电磁开关，如继电器、接触器等，转换各种信号电路和电气联锁电路。 3、按钮

SB SB SB （a）结构示意图（b）图形与文字符号图1-4 按钮的结构和符号（1）按钮的结构、符号

L A 结构形式常闭触头数常开触头数设计代号按钮图1-5按钮型号的意义主令电器（2）按钮的型号

按钮主要根据使用场合所需要的触点数、触点形式及颜色来选用。按钮主要根据使用场合所需要的触点数、触点形式及颜色来选用。（3）按钮的选择

自动电器含有电磁铁或其他动力机构，它按照指令、信号或参数变化而自动动作，使工作电路接通和切断。如接触器、继电器等。自动电器含有电磁铁或其他动力机构，它按照指令、信号或参数变化而自动动作，使工作电路接通和切断。如接触器、继电器等。 1.2 自动电器

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。 1、接触器 • 接触器的种类: • 按工作原理可分为电磁式、气动式和液压式。这里主要讲的是电磁式接触器。 • 按控制主回路的电源种类可分为交流接触器和直流接触器两种。

图1-6 交流接触器的外形与结构 （1）交流接触器 1）交流接触器的结构和工作原理

接触器的工作原理： （1）交流接触器当给交流接触器的线圈通入交流电时，在铁心上会产生电磁吸力，克服弹簧的反作用力，将衔铁吸合，衔铁的动作带动动触桥的运动，使主令电器的分类静触点闭合。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。

直流接触器主要用于远距离接通和分断直流电路，直流电动机的频繁启动、停止、反转和反接制动。直流接触器主要用于远距离接通和分断直流电路，直流电动机的频繁启动、停止、反转和反接制动。 (2)直流接触器 • 直流接触器的结构和工作原理与交流接触器基本相同，也由电磁机构、触头系统和灭弧装置组成。 • 电磁机构采用沿棱角转动拍合式铁芯，由于线圈中通入直流电，铁芯不会产生涡流，可用整块铸铁或铸钢制成铁芯，也不需要短路环。 • 触头系统有主触头和辅助触头，主触头通断电流大，采用滚动接触的指型触头，辅助触头通断电流小，采用点接触式的桥式触头。由于直流电弧比交流电弧难以熄灭，故直流接触器采用磁吹式灭弧装置和其它灭弧方法灭弧。直流接触器通入直流电，吸合时没有冲击启动电流，不会产生猛烈撞击现象，因此使用寿命长，适宜频繁操作场合。

线圈主触点常开常闭 辅助触点辅助触点图1-7 接触器的符号 (3)接触器的符号

1）额定电压 接触器的额定电压指在规定条件下，能保证电器正常工作的电压值。指主触头的额定电压。接触器额定工作电压标注在接触器的铭牌上。交流接触器：127、220、380、500V；直流接触器：110、220、440V。（4）接触器的主要技术指标

（4）接触器的主要技术指标 2）额定电流 • 接触器的额定电流指主触头的额定电流，由工作电压、操作频率、使用类别、外壳防护型式、触头寿命等所决定。该值标注在铭牌上。 • 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。 • 辅助触头的额定电流通常为５Ａ。

3）励磁线圈额定电压 励磁线圈额定电压指接触器电磁线圈额定电压。交流接触器：36、110（127）、220、380V；直流接触器：24、48、220、440V。（4）接触器的主要技术指标 4）操作频率指接触器在每小时内可能实现的最高操作循环次数。对接触器的电寿命、灭弧罩的工作条件和电磁线圈的温升有直接的影响。 • 交直流接触器的额定操作频率：1200次/h或600次/h 5）寿命包括机械寿命和电寿命

选择接触器主要考虑以下技术数据：① 电源种类：交流或直流。② 主触点额定电压、额定电流。③ 辅助触点种类、数量及触点额定电流。④ 励磁线圈的电源种类、频率和额定电压。⑤ 额定操作频率（次/h），即允许的每小时接通的最多次数。 (5)接触器的选用

继电器是一种根据输入信号（电量和非电量）变化，实现自动控制和保护的电器，用于接通或断开小电流电路。继电器是一种根据输入信号（电量和非电量）变化，实现自动控制和保护的电器，用于接通或断开小电流电路。 2、继电器 • 继电器的分类： • 按用途分：控制和保护继电器； • 按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式和机械式、热继电器； • 按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力继电器； • 按动作时间分：瞬时、延时继电器。

电磁式继电器(简称继电器)广泛用于电力拖动系统中，起控制、放大、联锁、保护和调节作用。电磁式继电器(简称继电器)广泛用于电力拖动系统中，起控制、放大、联锁、保护和调节作用。继电器分类：按电源种类分为直流继电器和交流继电器；按动作原理分为电压继电器、电流继电器、中间继电器和时间继电器。电磁式继电器的结构和工作原理与接触器基本相同，也由电磁机构和触头系统组成。继电器可对相应的各种电量或非电量作出反应。接触器一般用于控制大电流电路，其主触点额定电流不小于5A,而继电器一般控制小电流电路，其触点额定电流不大于5A。 (1)电磁式继电器

图1-8电磁式电流继电器结构图 1-底座 2-反力弹簧 3、4-调节螺钉 5-非磁性垫片 6-衔铁 7-铁芯 8-极靴 9-电磁线圈 10.触点系统 1）电磁式电流继电器 • 电流继电器的线圈串联在电路中，根据线圈电流的大小而动作，线圈导线粗、匝数少、阻抗小。电流继电器又分为过电流继电器和欠电流继电器。当电路电流高于某整定值时动作的为过电流继电器，正常工作电流时，衔铁释放，用于频繁重载启动场合，作为电动机或主电路的短路和过载保护。当电路电流低于某整定值释放的为欠电流继电器，一般用于直流电动机欠励磁保护。通入正常工作电流时，衔铁吸合，触点动作。

I KA KA KA KA KA KA 线圈常开触点常闭触点线圈常开触点常闭触点（a) 过电流继电器（b) 欠电流继电器图1-9电流继电器的符号电流继电器的符号

电磁式电压继电器的结构、原理和内部接线与电流继电器类同，只是电压继电器线圈并联在电路中，匝数多、导线细，根据线圈两端电压的大小接通或断开电路。根据动作反映线路中电压过高或过低，有过电压继电器，欠电压继电器和零压继电器，常用于交流电路中作过电压、欠电压和失压保护。图1-10为电压继电器图形符号。电磁式电压继电器的结构、原理和内部接线与电流继电器类同，只是电压继电器线圈并联在电路中，匝数多、导线细，根据线圈两端电压的大小接通或断开电路。根据动作反映线路中电压过高或过低，有过电压继电器，欠电压继电器和零压继电器，常用于交流电路中作过电压、欠电压和失压保护。图1-10为电压继电器图形符号。 2）电磁式电压继电器

KV KV KV KV KV KV 线圈常开触点常闭触点线圈常开触点常闭触点 (a) 过电压继电器 (b) 欠电压继电器图1-10 电压继电器的符号电压继电器的符号

中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量。可以通过一个控制信号同时控制多条线路的通断，另外这些线路的电流可以比输入信号电流大许多。中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量。可以通过一个控制信号同时控制多条线路的通断，另外这些线路的电流可以比输入信号电流大许多。 3）中间继电器 • 中间继电器的电磁线圈所用电源有直流和交流两种。常用的中间继电器有JZ7和JZ8两系列。其中JZ8为交直流两用，其触头的额定电流为5A，可用于直接启动小型电动机或接通电磁阀、气阀线圈等。

热继电器用作电动机的长期过载保护。热继电器有多种型式，其中常用的有：热继电器用作电动机的长期过载保护。热继电器有多种型式，其中常用的有： 1)双金属片式：利用双金属片受热弯曲去推动杠杆使触头动作。 2)热敏电阻式：利用电阻值随温度变化而变化的特性制成的热继电器。 3)易熔合金式：利用过载电流发热使易熔合金达到某一温度值时，合金熔化而使继电器动作。（2）热继电器

热继电器是利用电流的热效应来切断电路的保护电器,主要由发热元件、双金属片和触头及动作机构等部分组成。如图1-11(a)所示。热继电器是利用电流的热效应来切断电路的保护电器,主要由发热元件、双金属片和触头及动作机构等部分组成。如图1-11(a)所示。两个（或三个）主双金属片上绕电阻丝作为发热元件，串接于电动机主电路中，常闭触头串接于电动机控制电路中。当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片弯曲，但不足以使继电器动作。当电动机过载时，热元件流过大于正常的工作电流，温度增高，使双金属片更加弯曲，经过一定时间后，双金属片推动导板，带动继电器常闭触头断开，切断电动机控制电路，使电动机停转，达到过载保护的目的。待双金属片冷却后，才能使触头复位。复位有手动复位(2分钟)和自动复位（5分钟）两种。 1）热继电器的结构及工作原理

图1-11 热继电器结构原理图 (a)结构原理图 (b)符号 1-电流调节凸轮 2a、2b-片簧 3-手动复位按钮 4-弓簧片 5-主双金属片 6-外导板7-内导板 8-常闭静触头 9-动触头 10-杠杆 11-常开静触头（复位调节螺钉）12-补偿金属片 13-推杆 14-连杆 15-压簧热继电器结构

J R 有断相保护的加“D”字相数额定电流设计代号电热式继电器图1-12热继电器型号的意义 2）热继电器的型号

 热继电器的整定电流为长期流过热元件而不致引起热继电器动作的最大电流。整定电流是靠调节凸轮来调节，以便与控制的电动机相配合，一般调节范围是热元件额定电流值的60％~100％。例如，热元件的额定电流为16A的热继电器，整定电流在10~16A范围内可调。 3）热继电器的选择

时间继电器用来按照所需时间间隔，接通或断开被控制的电路，以协调和控制生产机械的各种动作，因此是按整定时间长短进行动作的控制电器。时间继电器用来按照所需时间间隔，接通或断开被控制的电路，以协调和控制生产机械的各种动作，因此是按整定时间长短进行动作的控制电器。 (3)时间继电器 • 时间继电器分类： • 按构成原理有：电磁式、电动式、空气阻尼式、晶体管式和数字式等。 • 按延时方式分：通电延时型、断电延时型。空气阻尼式时间继电器（JS7系列），具有结构简单，延时范围较大（0.4~180秒），寿命长，价格低等优点。

1-13 空气阻尼式时间继电器（JS7-A系列通电延时型） (3)时间继电器 1)空气阻尼通电延时型时间继电器的结构和工作原理 • 当线圈1通电后，衔铁3被铁心2吸合，活塞杆6在塔形弹簧8的作用下，带动活塞12和橡皮膜10向上移动。但由于橡皮膜下方气室的空气稀薄，形成负压，使活塞杆6只能慢慢向上移动，其移动的速度视进气孔的大小而定，可通过调节螺杆13进行调整。经过一定的延时时间后，活塞杆

才能移到最上端，这时通过杠杆7将微动开关15压动，使其常闭触头断开，常开触头闭合，起到通电延时的作用。才能移到最上端，这时通过杠杆7将微动开关15压动，使其常闭触头断开，常开触头闭合，起到通电延时的作用。当线圈1断电时，电磁吸力消失，衔铁3在反力弹簧4的作用下释放，并通过活塞杆6将活塞12推向下端，这时橡皮膜10下方气室内的空气通过橡皮膜10、弱弹簧9和活塞12的肩部所形成的单向阀，迅速从橡皮膜上方的气室缝隙中排除，杠杆7和微动开关15随之迅速复位。在线圈1通电和断电时，微动开关16在板5的作用下都能瞬时动作，即为时间继电器的瞬动触头。 ④若将通电延时型的时间继电器的电磁机构翻转180度安装，即为断电延时型。 ⑤空气阻尼式时间继电器的优点：延时范围大、结构简单、寿命长、价格低。缺点：延时误差大（±10%~±20%）、无调节刻度指示，使整定延时值不精确。 (3)时间继电器

2）时间继电器的图形符号 a) b) c) d) e) f) g) h) 图1-14 时间继电器的图形符号 (a) 线圈一般符号 (b) 通电延时线圈 (c) 断电延时线圈 (d) 通电延时闭合动合（常开）触点 (e) 通电延时断开动断（常闭）触点（f）断点延时断开动合（常开）触点（g）断点延时闭合动断（常闭）触点（h）瞬动触点

行程开关又称位置开关或限位开关，它的作用是将机械位移转变为电信号，使电动机运行状态发生改变，即按一定行程自动停车、反转、变速或循环，从而控制机械运动或实现安全保护。行程开关又称位置开关或限位开关，它的作用是将机械位移转变为电信号，使电动机运行状态发生改变，即按一定行程自动停车、反转、变速或循环，从而控制机械运动或实现安全保护。行程开关有两种类型：直动式（按钮式）和旋转式，其结构基本相同，都是由操作机构、传动系统、触头系统和外壳组成,主要区别在传动系统。直动式行程开关的结构、动作原理与按钮相似。单轮旋转式行程开关的结构如图1-12所示，当运动机构的档铁压到行程开关的滚轮上时，传动杠杆连同转轴一起转动，凸轮撞动撞块使得常闭触头断开，常开触头闭合。档铁移开后，复位弹簧使其复位（双轮旋转式不能自动复位）。 3、行程开关

图1-16行程开关符号 a)常开触点 b)常闭触点图1-15滚轮式行程开关 1-滚轮 2-上转臂 3-盘形弹簧 4-推杆 5-小滚轮 6-擒纵件 7、8-压板9、10.弹簧11-动触头 12-静触头 3、行程开关

熔断器是一种最常用、简单有效的严重过载和短路保护电器。使用时串联再被保护电路的首端，当电路发生短路故障时，便有较大的短路电流流过熔断器，使熔体（熔丝或熔片）发热后自动熔断，从而自动切断电路，起到保护电路及电气设备的目的。它具有结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻之优点。熔断器是一种最常用、简单有效的严重过载和短路保护电器。使用时串联再被保护电路的首端，当电路发生短路故障时，便有较大的短路电流流过熔断器，使熔体（熔丝或熔片）发热后自动熔断，从而自动切断电路，起到保护电路及电气设备的目的。它具有结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻之优点。 4．熔断器

图1-17常用熔断器结构图 (a) 瓷插式 (b)有填料螺旋式 (c) 无填料密闭管式 (d)符号 1- 瓷底座 2-石棉垫 3-触刀 4-熔丝 5-瓷盖 (1)熔断器的分类

常用的熔断器有瓷插式、螺旋式、有填料密封管式、无填料管式等几种类型， 结构如图1-16所示。图(a)为瓷插式（RC）熔断器，极限断开电流小，只用于低压分支电路或小容量电路的短路保护。图（b）为螺旋式（RL）熔断器，瓷质熔管内装熔丝，并充满石英砂，两端用铜帽封闭，防止电弧喷出管外。熔管一端有熔断指示器，熔断时能自动弹出，从瓷帽的玻璃窗可以观察到，极限断开电流大，应用广泛。封闭管式熔断器分无填料（RM）、有填料（RT）和快速（RS）三种。图(c)为无填料（RM）式，其熔体为变截面锌片，中间有几个蜂腰部；装于纤维熔管内，两端用铜帽封住；熔片熔断时先从腰部熔断，产生金属气体少，间隔大，便于灭弧；此熔断器断流能力强，用于配电柜和控制柜中作短路保护和严重过载保护。 (1)熔断器的分类

熔断器由熔体和熔座两部分组成。熔体一般用电阻率较高、熔点较低的合金材料制成片状或丝状，如铅锡合金丝，也可用截面很小的铜丝、银丝制成。熔座是熔体的保护外壳，在熔体熔断时还兼有灭弧作用。熔断器由熔体和熔座两部分组成。熔体一般用电阻率较高、熔点较低的合金材料制成片状或丝状，如铅锡合金丝，也可用截面很小的铜丝、银丝制成。熔座是熔体的保护外壳，在熔体熔断时还兼有灭弧作用。 正常情况下，熔体中通过额定电流时熔体不应该熔断，当电流增大至某值时，熔体经过一段时间后熔断并熄弧，这段时间称为熔断时间。熔断时间与通过的电流大小有关，具有反时限保护特性，即通过熔体的电流越大，熔断时间越短；当通过最小熔断电流时，熔断时间从理论上讲应为无限长，但实际使用中，由于熔体发热而被氧化和老化，或受机械损伤，即使电流小于最小熔断电流，也可能熔断，所以熔体的安全工作最大电流规定为（2~3）最小熔断电流左右，这就是熔体的额定电流。 (2)熔断器的结构和原理

（1）额定电压 额定电压指保证熔断器长期正常工作的电压。熔断器的额定电压不能小于电网的额定电压。（2）额定电流额定电流指保证熔断器能长期工作，各部件温升不超过允许值时所允许通过的最大电流。熔断器的额定电流不能小于熔体的额定电流。熔断器的额定电流是指载流部分和接触部分所允许长期工作的电流；熔体的额定电流是指长期通过熔体而熔体不会熔断的最大电流。在同一个熔断器内，可装入不同额定电流的熔体，但熔体的额定电流不能超过熔断器的额定电流。例如，RL1－60型螺旋式熔断器，额定电流为60A，额定电压500V，则15、20、30、35、60A的熔体都可装入此熔断器使用。 (3)熔断器的技术参数

（3）极限分断能力 (3)熔断器的技术参数极限分断能力指熔断器在额定电压下所能断开的最大短路电流。它代表熔断器的灭弧能力，而与熔体的额定电流大小无关。

第一章 常用低压电器