1、 低压电器能够依据操作信号或外界现场信号的要求，自动或手动地改变电路的状态、参数，实现对电路或被控对象的控制、保护、测量、指示、调节。 低压电器的作用有：控制作用、保护作用、测量作用、调节作用、指示作用、转换作用等 低压电器作用远不止这些，随着科学技术的发展，新功能、新设备会不断出现。 常用低压电器的主要种类和用途如表1-1所示。 对低压配电电器要求是灭弧能力强、分断能力好，热稳定性能好、限流准确等。对低压控制电器，则要求其动作可靠、操作频率高、寿命长并具有一定的负载能力。1.1.2 接触器 是一种用来自动接通或断开大电流电路的电器。它可以频繁地接通或分断交直流电路，并可实现远距离控制。 其主
2、要控制对象是电动机，也可用于电热设备、电焊机、电容器组等其它负载。 它还具有低电压释放保护功能，接触器具有控制容量大、过载能力强、寿命长、设备简单经济等特点，是电力拖动自动控制线路中使用最广泛的电器元件。 按照所控制电路的种类、接触器可分为交流接触器和直流接触器两大类。1）交流接触器 交流接触器结构与工作原理 如图l-1所示： 交流接触器由以下四部分组成： 电磁机构 电磁机构由线圈、动铁心（衔铁）和静铁心组成，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作。 触点系统 包括主触点和辅助触点。主触点用于通断主电路，通常为三对常开触点。辅助触点用于控制电路，起电气联锁作用，故又称联锁触点，
3、一般常开、常闭各两对。 灭弧装置 容量在10A以上的接触器都有灭弧装置，对于小容量的接触器，常采用双断口触点灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧。对于大容量的接触器，采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧。 其他部件 包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等。 电磁式接触器的工作原理如下： 线圈通电后，在铁芯中产生磁通及电磁吸力。此电磁吸力克服弹簧反力使得衔铁吸合，带动触点机构动作，常闭触点打开，常开触点闭合，互锁或接通线路。线圈失电或线圈两端电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧反力，使得衔铁释放，触点机构复位，断开线路或解除互锁。1）交流接触器 交流接触器的分类 交流接触器的种类很多
4、，其分类方法也不尽相同。按照一般的分类方法，大致有以下几种。 按主触点极数分 分为单极、双极、三极、四极和五极接触器。 按灭弧介质分 分为空气式接触器、真空式接触器等。 按有无触点分 分为有触点接触器和无触点接触器。 交流接触器的基本参数 额定电压 指主触点额定工作电压。常用的额定电压值为220V、380V、660V等 额定电流 指主触点在额定工作条件下的电流值。常用额定电流等级为10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A。 通断能力 可分为最大接通电流和最大分断电流。一般通断能力是额定电流的510倍 动 作 值 可分为吸合电压和释放电压。 吸引线圈额定电
5、压 接触器正常工作时，吸引线圈上所加的电压值。 操作频率 一般为每小时允许操作次数的最大值。 寿 命 包括电寿命和机械寿命。目前接触器的机械寿命已达一千万次以上，电气寿命约是机械寿命的5%20。2）直流接触器 直流接触器的结构和工作原理基本上与交流接触器相同。在结构上也是由电磁机构、触点系统和灭弧装置等部分组成。由于直流电弧比交流电弧难以熄灭，直流接触器常采用磁吹式灭弧装置灭弧3）接触器的符号与型号说明 接触器的符号 接触器的图形符号如图l-2所示，文字符号为KM。 接触器的型号说明 我国生产的交流接触器常用的有CJl0，CJl2，CJX1，CJ20等系列及其派生系列产品，CJ0系列及其改型产
6、品已逐步被CJ20、CJX系列产品取代。上述系列产品一般具有三对常开主触点，常开、常闭辅助触点各两对。直流接触器常用的有CZ0系列，分单极和双极两大类，常开、常闭辅助触点各不超过两对。 由德国引进的西门子公司的3TB系列、BBC公司的B系列交流接触器等具有80年代初水平。它们主要供远距离接通和分断电路，并适用于频繁地起动及控制交流电动机。3TB系列产品具有结构紧凑、机械寿命和电气寿命长、安装方便、可靠性高等特点。额定电压为220660V，额定电流为9630A。4）接触器的选用 应根据负荷的类型和工作参数合理选用。具体如下： 选择接触器的类型 交流接触器按负荷种类一般分为一类、二类、三类和四类，
7、分别记为AC1 、AC2 、AC3和AC4 。一类交流接触器对应的控制对象是无感或微感负荷，如白炽灯、电阻炉等；二类交流接触器用于绕线式异步电动机的起动和停止；三类交流接触器的典型用途是鼠笼型异步电动机的运转和运行中分断；四类交流接触器用于笼型异步电动机的起动、反接制动、反转和点动。选择接触器的额定参数 根据被控对象和工作参数如电压、电流、功率、频率及工作制等确定接触器的额定参数。1.1.3 继电器 继电器是根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力装置的自动电器。 按输入信号的性质分为：电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、压力继电器等； 按工作
8、原理可分为：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器和电子式继电器等； 按输出形式可分为：有触点和无触点两类， 按用途可分为：控制用与保护用继电器等。1）电磁式继电器 电磁式继电器的结构与工作原理 其结构及工作原理与接触器大体相同。由电磁系统、触点系统和释放弹簧等组成，电磁式继电器原理如图l-3所示。由于继电器用于控制电路，流过触点的电流比较小（一般5A以下），故不需要灭弧装置。 常用的电磁式继电器有电压继电器、中间继电器和电流继电器。 电磁式继电器的图形、文字符号如图1-4所示。 电磁式继电器的特性 继电器的主要特性是输入-输出特性，又称继电特性，继电特性曲线电压继电器 用于电力拖
9、动系统的电压保护和控制。其线圈并联接入主电路。电压继电器可分为过电压继电器和欠电压继电器。 过电压继电器（FV）用于线路的过电压保护，其吸合整定值为被保护线路额定电1.051.2倍。 欠电压继电器（KV）用于线路的欠电压保护，其释放整定值为线路额定电压的0.10.6倍。 零电压继电器是当电路电压降低到525UN时释放，对电路实现零电压保护。用于线路的失压保护。 中间继电器实质上是一种电压继电器。它的特点是触点数目较多，电流容量可增大，起到中间放大（触点数目和电流容量）的作用。 电流继电器 用于电力拖动系统的电流保护和控制。其线圈串联接入主电路。常用的电流继电器有欠电流继电器和过电流继电器两种。
10、 欠电流继电器（KA）用于电路起欠电流保护，吸引电流为线圈额定电流3065，释放电流为额定电流1020。 过电流继电器（FA）在电路正常工作时不动作，整定范围通常为额定电流1.14倍，当被保护线路的电流高于额定值，达到过电流继电器的整定值时，衔铁吸合，触点机构动作，控制电路失电，从而控制接触器及时分断电路。2）时间继电器 时间继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理实现触点延时接通或断开的自动控制电器，其种类很多，常用的有电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等。 时间继电器图形符号及文字符号如图1-6所示。 直流电磁式时间继电器 在直流电磁式电压继电器的铁心上增加一个阻尼铜套，即可构成时间继电器
11、，其结构示意图如图1-7所示。 原 理：利用电磁阻尼原理产生延时的，由电磁感应定律可知，在继电器线圈通断电过程中铜套内将感应电势，并流过感应电流，此电流产生的磁通总是反对原磁通变化。电器通电时，由于衔铁处于释放位置，气隙大，磁阻大，磁通小，铜套阻尼作用相对也小，因此衔铁吸合时延时不显著（一般忽略不计）。而当继电器断电时，磁通变化量大，铜套阻尼作用也大，使衔铁延时释放而起到延时作用。 特 点：仅用作断电延时，延时时间较短，JT3系列最长不超过5s，而且准确度较低，一般只用于要求不高的场合。 空气式时间继电器 利用空气阻尼原理获得延时的。它由电磁系统、延时机构和触点三部分组成，电磁机构为直动式双E
12、型，触点系统是借用微动开关，延时机构采用气囊式阻尼器。 空气阻尼式时间继电器，既具有由空气室中的气动机构带动的延时触点，也具有由电磁机构直接带动的瞬动触点，可以做成通电延时型，也可做成断电延时型。电磁机构可以是直流的，也可以是交流的。 半导体时间继电器 电子式时间继电器在时间继电器中已成为主流产品，电子式时间继电器是采用晶体管或集成电路和电子元件等构成目前已有采用单片机控制的时间继电器。电子式时间继电器具有延时范围广、精度高、体积小、耐冲击和耐振动、调节方便及寿命长等优点，所以发展很快，应用广泛。 半导体时间继电器的输出形式有两种：有触点式和无触点式，前者是用晶体管驱动小型磁式继电器，后者是采
13、用晶体管或晶闸管输出。 单片机控制时间继电器 随着微电子技术的发展，采用集成电路、功率电路和单片机等电子元件构成的新型时间继电器大量面市。如DHC6多制式单片机控制时间继电器、J5S17、J3320、JSZl3等系列大规模集成电路数字时间继电器，J5145等系列电子式数显时间继电器J5G1等系列固态时间继电器等。 DHC6多种制式时间继电器如图1-8所示。 时间继电器的选用 选用时间继电器时应注意：其线圈（或电源）的电流种类和电压等级应与控制电路相同；按控制要求选择延时方式和触点型式；校核触点数量和容量，若不够时，可用中间继电器进行扩展。 时间继电器新系列产品JS14A系列、JS20系列半导体
14、时间继电器、JS14P系列数字式半导体继电器等量具有体积小、延时精度高、寿命长、工作稳定可靠、安装方便、触点输出容大和产品规格全等优点，广泛用于电力拖动、顺序控制及各种生产过程的自动控制中。 非电磁类继电器的感测元件接受非电量信号（如：温度、转速、位移及机械力等）。 常用的非电磁类继电器有：热继电器、速度继电器、干簧继电器、永磁感应继电器等。 热继电器 热继电器（FR）主要用于电力拖动系统中电动机负载的过载保护。 电动机在实际运行中，常会遇到过载情况，但只要过载不严重、时间短，绕组不超过允许的温升，这种过载是允许的。但如果过载情况严重、时间长，则会加速电动机绝缘的老化，缩短电动机的使用年限，甚
15、至烧毁电动机，因此必须对电动机进行过载保护。 热继电器结构与工作原理 主要由热元件、双金属片和触点组成，如图l-9所示，热元件由发热电阻丝做成。双金属片由两种热膨胀系数不同的金属辗压而成，当双金属片受热时，会出现弯曲变形。使用时，把热元件串接于电动机的主电路中，而常闭触点串接于电动机的控制电路中。 热继电器结构与工作原理 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，但还不足以使热继电器的触点动作。当电动机过载时，双金属片弯曲位移增大，推动导板使常闭触点断开，从而切断电动机控制电路以起保护作用。热继电器动作后一般不能自动复位，要等双金属片冷却后按下复位按钮复位。热继电器动作电流的调节
16、可以借助旋转凸轮于不同位置来实现。 热继电器的型号及选用 我国目前生产的热继电器主要有JR0、JR1、JR2、JR9、R10、JRl5、JRl6等系列，JRl、JR2系列热继电器采用间接受热方式，其主要缺点是双金属片靠发热元件间接加热，热偶合较差；双金属片的弯曲程度受环境温度影响较大，不能正确反映负载的过流情况。 JRl5、JRl6等系列热继电器采用复合加热方式并采用了温度补偿元件，因此较能正确反映负载的工作情况。 JRl、JR2、JR0和JRl5系列的热继电器均为两相结构， JRl6和JR20系列热继电器均有带有断相保护的热继电器，具有差动式断相保护机构。 热继电器的图形及文字符号如图1-1
17、0所示。 速度继电器 速度继电器又称为反接制动继电器。它的主要用于笼型异步电动机的反接制动控制。感应式速度继电器的原理如图1-11所示。它是靠电磁感应原理实现触点动作的。 干簧继电器 主要由干式舌簧片（触点）与励磁线圈组成。干式舌簧片是密封的，由铁镍合金做成，舌片的接触部分通常镀有贵重金属（如金、铑、钯等），具有优良的导电性能。密封在充有氮气等惰性气体的玻璃管中，因而有效地防止了尘埃的污染，减少了触点的腐蚀，提高了工作可靠性。其结构如图1-13所示。 可编程通用逻辑控制继电器 是近几年发展应用的一种新型通用逻辑控制继电器亦称通用逻辑控制模块，它将控制程序预先存储在内部存储器中，用户程序采用梯形
18、图或功能图 常用产品主要有德国金钟-默勒公司的Easy，西门子公司的LOGO、日本松下公司的可选模式控制器一控制存储式继电器等。1.1.4 刀开关与低压断路器 开关是最普通、使用最早的电器。其作用是分合电路、开断电流。常用的有刀开关、隔离开关、负荷开关、转换开关（组合开关）、自动空气开关（空气断路器）等。 分类：有载运行操作、无载运行操作、选择性运行操作； 正面操作、侧面操作、背面操作； 不带灭弧装置和带灭弧装置 刀口接触有面接触和线接触两种1）低压刀开关 刀开关是手动电器中结构最简单的一种，主要用作电源隔离开关，也可用来非频繁地接通和分断容量较小的低压配电线路。接线时应将电源线接在上端，负载
19、接在下端，这样拉闸后刀片与电源隔离，可防止意外事故发生。 刀开关的主要类型有：大电流刀开关、负荷开关、熔断器式刀开关。常用的产品有：HD11HDl4和HS11HS13系列刀开关。 刀开关选择时应考虑以下两个方面： 结构形式的选择 应根据刀开关的作用和装置的安装形式来选择如是否带灭弧装置，若分断负载电流时，应选择带灭弧装置的刀开关。根据装置的安装形式来选择，是否是正面、背面或侧面操作形式，是直接操作还是杠杆传动，是板前接线还是板后接线的结构形式 额定电流的选择 一般应等于或大于所分断电路中各个负载额定电流的总和。对于电动机负载，应考虑其启动电流，所以应选用额定电流大一级的刀开关。若再考虑电路出现
20、的短路电流，还应选用额定电流更大一级的刀开关。2）低压断路器 低压断路器也称为自动空气开关，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。 低压断路器具有多种保护功能（过载、短路、欠电压保护等）、动作值可调、分断能力高、操作方便、安全等优点，所以目前被广泛应用。 结构和工作原理 低压断路器由操作机构、触点、保护装置（各种脱扣器）、灭弧系统等组成。低压断路器工作原理图如图l-16所示。 低压断路器典型产品 装置式断路器 装置式断路器有绝缘塑料外壳，内装触点
21、系统、灭弧室及脱扣器等，可手动或电动（对大容量断路器而言）合闸。有较高的分断能力和动稳定性，有较完善的选择性保护功能，广泛用于配电线路。目前常用的有DZl5、DZ20、DZXl9和C45N（目前已升级为C65N）等系列产品。框架式低压断路器 框架式断路器一般容量较大，具有较高的短路分断能力和较高的动稳定性。适用于交流50Hz，额定电流380V的配电网络中作为配电干线的主保护。 框架式断路器主要由触点系统、操作机构、过电流脱扣器、分励脱扣器及欠压脱扣器、附件及框架等部分组成，全部组件进行绝缘后装于框架结构底座中。常用的有DWl5、ME、AE、AH等系列的框架式低压断路器。 智能化断路器 目前国内
22、生产的智能化断路器有框架式和塑料外壳式两种。 低压断路器的选用原则 根据线路对保护的要求确定断路器的类型和保护形式-确定选用框架式、装置式或限流式等。 额定电压UN应等于或大于被保护线路的额定电压。 欠压脱扣器额定电压应等于被保护线路的额定电压。 额定电流及过流脱扣器的额定电流应大于或等于被保护线路的计算电流。 的极限分断能力应大于线路的最大短路电流的有效值。 配电线路中的上、下级断路器的保护特性应协调配合，下级的保护特性应位于上级保护特性的下方且不相交。 断路器的长延时脱扣电流应小于导线允许的持续电流。1.1.5 熔断器 熔断器是一种简单而有效的保护电器。在电路中主要起短路保护作用。 熔断器
23、主要由熔体和安装熔体的绝缘管（绝缘座）组成。使用时，熔体串接于被保护的电路中，当电路发生短路故障时，熔体被瞬时熔断而分断电路，起到保护作用。1）常用的熔断器 插入式熔断器 如图1-17所示，它常用于380V及以下电压等级的线路末端，作为配电支线或电气设备的短路保护用。 螺旋式熔断器 如图l-18所示。熔体上的上端盖有一熔断指示器，一旦熔体熔断，指示器马上弹出，可透过瓷帽上的玻璃孔观察到，它常用于机床电气控制设备中。螺旋式熔断器。分断电流较大，可用于电压等级500V及其以下、电流等级200A以下的电路中，作短路保护。 封闭式熔断器 封闭式熔断器分有填料熔断器和无填料熔断器两种，如图l-19和图l
24、-20所示。 有填料熔断器一般用方形瓷管，内装石英砂及熔体，分断能力强，用于电压等级500V以下、电流等级1KA以下的电路中 无填料密闭式熔断器将熔体装入密闭式圆筒中，分断能力稍小，用于500V以下，600A以下电力网或配电设备中。 快速熔断器 它主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。由于半导体元件的过载能力很低。只能在极短时间内承受较大的过载电流，因此要求短路保护具有快速熔断的能力。快速熔断器的结构和有填料封闭式熔断器基本相同，但熔体材料和形状不同，它是以银片冲制的有V形深槽的变截面熔体。 自复熔断器 采用金属钠作熔体，在常温下具有高电导率。当电路发生短路故障时，短路电流产生高温使钠迅
25、速汽化，汽态钠呈现高阻态，从而限制了短路电流。当短路电流消失后，温度下降，金属钠恢复原来的良好导电性能。自复熔断器只能限制短路电流，不能真正分断电路。其优点是不必更换熔体，能重复使用。2）熔断器的选择 熔断器的安秒特性 熔断器的动作是靠熔体的熔断来实现的，当电流较大时，熔体熔断所需的时间就较短。而电流较小时，熔体熔断所需用的时间就较长，甚至不会熔断。因此对熔体来说，其动作电流和动作时间特性即熔断器的安秒特性，为反时限特性，如图1-21所示。 熔断器的选择 主要依据负载的保护特性和短路电流的大小选择熔断器的类型。对于容量小的电动机和照明支线，常采用熔断器作为过载及短路保护，因而希望熔体的熔化系数
26、适当小些。通常选用铅锡合金熔体的RQA系列熔断器。对于较大容量的电动机和照明干线，则应着重考虑短路保护和分断能力。通常选用具有较高分断能力的RM10和RL1系列的熔断器；当短路电流很大时，宜采用具有限流作用的RT0和RTl2系列的熔断器 熔体的额定电流可按以下方法选择： 保护无起动过程的平稳负载如照明线路、电阻、电炉等时，熔体额定电流略大于或等于负荷电路中的额定电流。 保护单台长期工作的电机熔体电流可按最大起动电流选取，也可按下式选取： IRN （1.52.5）IN 保护多台长期工作的电机（供电干线） IRN （1.52.5）IN max+IN 熔断器的级间配合 为防止发生越级熔断、扩大事故范
27、围，上、下级（即供电干、支线）线路的熔断器间应有良好配合。选用时，应使上级（供电干线）熔断器的熔体额定电流比下级（供电支线）的大12个级差。1.1.6 主令电器控制系统中，主令电器是一种专门发布命令、直接或通过电磁式电器间接作用于控 制电路的电器。常用来控制电力拖动系统中电动机的起动、停车、调速及制动等。 常用的主令电器有：控制按钮、行程开关、接近开关，万能转换开关、主令控制器及其它主令电器如脚踏开关、倒顺开关、紧急开关、钮子开关等。本节仅介绍几种常用的主令电器。1）控制按钮 控制按钮是一种结构简单、使用广泛的手动主令电器。 如图1-22所示，控制按钮由按钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳等组成，
28、通常做成复合式，即具有常闭触点和常开触点。 控制铵钮的种类很多，在结构上有揿钮式、紧急式、钥匙式、旋钮式、带灯式和打碎玻璃按钮。 常用的控制按钮有LA2、LAl8、LA20、LAYl和SFAN一1型系列按钮。 按钮选择的主要依据是使用场所、所需要的触点数量、种类及颜色。 2）行程开关 行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中，还利
