電氣控制(一章)

1、第一章 常用 低壓電器 低壓電器的基本知識低壓電器的基本知識 接觸器接觸器 繼電器繼電器 熔斷器熔斷器 開關開關 主令電器主令電器 其他低壓電器其他低壓電器第一節(jié) 低壓電器的基本知識 電器定義：電器定義： 凡是根據外界特定的信號和要求自動或手動接凡是根據外界特定的信號和要求自動或手動接通與斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數，通與斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數，實現對電路或非電對象的切換、控制、保護、實現對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測和調節(jié)的電工器械稱為電器。檢測和調節(jié)的電工器械稱為電器。 低壓電器：通常指工作在交流低壓電器：通常指工作在交流1200V、直流、直流1500V級以下的

2、電路中起通斷、保護、控制級以下的電路中起通斷、保護、控制或調節(jié)作用的電器產品。或調節(jié)作用的電器產品。 高壓電器：交流高壓電器：交流1200V以上、直流以上、直流1500V以上。以上。一、低壓電器的分類一、低壓電器的分類 按電器的按電器的動作方式動作方式分分 ：自動切換電器和：自動切換電器和非自動切換電器非自動切換電器 按電器的按電器的用途用途分：控制電器、保護電器、分：控制電器、保護電器、 主令電器、配電電器和執(zhí)行電器主令電器、配電電器和執(zhí)行電器 按按有無觸點結構有無觸點結構分：有觸點電器和無觸分：有觸點電器和無觸點電器點電器 按按工作原理工作原理分：電磁式電器和非電量控分：電磁式電器和非電量

3、控制電器。制電器。二、低壓電器的電磁系統二、低壓電器的電磁系統1 1. .電磁系統的結構和工作原理電磁系統的結構和工作原理 電器的感測機構將電磁能轉換為機械能電器的感測機構將電磁能轉換為機械能并帶動觸頭動作實現對電路的通、斷控并帶動觸頭動作實現對電路的通、斷控制制 。 v 組成組成 鐵芯鐵芯銜鐵銜鐵線圈線圈交流交流：硅鋼片疊加：硅鋼片疊加直流直流：整塊鑄鐵或鑄鋼：整塊鑄鐵或鑄鋼直動式直動式轉動式轉動式電壓線圈電壓線圈：并聯在電路中，匝數多、導線細。：并聯在電路中，匝數多、導線細。電流線圈電流線圈：串聯在電路中，匝數少、導線粗。：串聯在電路中，匝數少、導線粗。交流線圈交流線圈：短而粗，有骨架。：

4、短而粗，有骨架。直流線圈直流線圈：細而長，無骨架。：細而長，無骨架。圖1.1.1 (a) 圖 1.1.1(b） 圖1.1.1 (c) 圖1.1.1 (a)為銜鐵繞棱角轉動的拍合式結構圖 1.1.1(b)為銜鐵繞軸轉動的拍合式結構圖1.1.1 (c) 為銜鐵直線運動的螺管式結構 原理：當線圈中有電流通過時，產生電磁吸力：原理：當線圈中有電流通過時，產生電磁吸力：電磁吸力克服彈簧的反作用力，使銜鐵與鐵心閉合，電磁吸力克服彈簧的反作用力，使銜鐵與鐵心閉合，銜鐵帶動連接機構運動，從而帶動相應觸點動作，銜鐵帶動連接機構運動，從而帶動相應觸點動作，完成通、斷電路的控制作用。完成通、斷電路的控制作用。2.

5、電磁系統吸力特性和反力特性1) 反力特性反力特性 電磁系統使銜鐵釋放的力電磁系統使銜鐵釋放的力一般有兩種：一種是利用彈簧一般有兩種：一種是利用彈簧的反力；另一種是利用銜鐵的的反力；另一種是利用銜鐵的自身重力，如圖自身重力，如圖1.1.2所示。彈所示。彈簧的反力與其變形量簧的反力與其變形量x成正比，成正比，其反力特性可寫為：其反力特性可寫為： 彈簧的反力特性：彈簧的反力特性： Ff1=K1x （1.1.1） 自重的反力特性：自重的反力特性： Ff2=M （1.1.2）圖1.1.2 反力特性2) 吸力特性吸力特性吸力可近似地按下式求得：吸力可近似地按下式求得： F=4105B2S (1.1.3)

6、即：即：F 2S (1.1.4) 交流電磁機構的吸力特性交流電磁機構的吸力特性 UE=4.44fN (1.1.5) = U4.44fN (1.1.6) 當頻率當頻率f、匝數、匝數N和外加電壓和外加電壓U都為常數時，由式都為常數時，由式(1.1.6)可知，磁通可知，磁通亦為常數。亦為常數。 由于線圈外加電壓由于線圈外加電壓U與氣隙與氣隙的變化無關，因此其吸力的變化無關，因此其吸力F亦與氣隙亦與氣隙的大小無關。的大小無關。其吸力特性如圖其吸力特性如圖1.1.3所示。雖所示。雖然交流電磁機構的氣隙磁通然交流電磁機構的氣隙磁通近似不變，但氣隙磁阻隨氣近似不變，但氣隙磁阻隨氣隙長度隙長度而變化。而變化。

7、 )(00SINSINRINm 由式(1.1.7)可知，交流勵磁線圈的電流I與氣隙成正比。一般U形交流電磁機構的勵磁線圈通電而銜鐵尚未動作時，其電流可達到吸合后額定電流的56倍；E形電磁機構則達到1015倍額定電流，如果銜鐵卡住不能吸合或者頻繁動作，交流勵磁線圈很可能因過電流而燒毀。所以，在可靠性要求高或操作頻繁的場合，一般不采用交流電磁機構。 圖1.1.3 交流吸力特性 直流電磁機構的吸力特性 直流電磁機構的勵磁電流不受氣隙變化的影響；其吸力與氣隙的平方成反比，所以吸力特性曲線比較陡峭，如圖1.1.4所示。 剩磁的吸力特性 剩磁的吸力隨氣隙的增大而減小。剩磁的吸力特性如圖1.1.5曲線4所示

8、。 2) 吸力特性與反力特性的配合 電磁機構的反力特性必須介于電磁吸力特性和剩磁吸力特性之間，如圖1.1.5所示。圖1.1.4 直流電磁機構的吸力特性1-直流吸力特性2-交流吸力特性3-反力特性4-剩磁吸力特性圖1.1.5 吸力特性和反力特性3.3.交流系統的短路環(huán)交流系統的短路環(huán)減小銜鐵吸合時產生的減小銜鐵吸合時產生的振動和噪音。振動和噪音。 閉合狀態(tài)的電磁機構都必須產生大于反力彈簧反力的吸力。直流電磁機構在這方面毫無問題，圖1.1.6(a) 未加短路環(huán)時磁通與電磁吸力圖1.1.6(b)加短路環(huán)后磁通與電磁吸力 但對于交流電磁鐵來說，鐵芯中的磁通量及吸力是一個周期函數，其未加短路環(huán)時的磁通與

9、吸力曲線如圖1.1.6(a)所示。 怎樣消除振動和噪聲？圖1.1.7 交流電磁鐵的短路環(huán) 具體辦法是在鐵芯端部開一個槽，槽內嵌入稱為短路環(huán)(或稱分磁環(huán))的銅環(huán)，如圖1.1.7所示。三三. .觸頭系統觸頭系統 是電器的主要執(zhí)行部分，通過觸頭的開合通過觸頭的開合起接通和分斷電路的作用。v 類型類型v 材料：一般采用銅材料制成；對于小容量電材料：一般采用銅材料制成；對于小容量電器常用銀質材料制成器常用銀質材料制成 橋式觸頭橋式觸頭指形觸頭指形觸頭 點接觸 面接觸 觸頭的接觸形式歸為三種：即點接觸、線接觸和面接觸 (a)點接觸(b)面接觸(c)線接觸(d)線接觸觸頭的接觸過程(e)指形觸頭(f)分裂觸

10、頭(g)片簧 圖1.1.8 觸頭的接觸形式1-固定件； 2-簧片； 3-兩個觸點(a)最終斷開位置 (b)剛剛接觸位置 (c)最終閉合位置 圖1.1.9 橋式觸頭閉合過程位置示意圖 v 電弧：開關電器切斷電流電路時，觸頭間電電?。洪_關電器切斷電流電路時，觸頭間電壓大于壓大于10V10V，電流超過，電流超過80mA80mA時，觸頭間會產生時，觸頭間會產生藍色光柱即藍色光柱即電弧是觸頭間氣體在強電場作用下產生的放電現象v 電弧的危害電弧的危害 ： 延長了切斷故障的時間；延長了切斷故障的時間； 高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞；高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞； 形成飛弧造成電源短路事故。形成飛弧造

11、成電源短路事故。v 滅弧措施：吹弧、拉弧、滅弧措施：吹弧、拉弧、長弧割短弧長弧割短弧、多斷、多斷口滅弧、利用介質滅弧、改善觸頭表面材料口滅弧、利用介質滅弧、改善觸頭表面材料 。四、低壓電器的滅弧系統第二節(jié) 接觸器一、定義： 二、功能：除能自動切換外，還具有遠距離操作功能和失壓(或欠壓)保護功能，但沒有過載和短路保護功能。 三、分類：有交流接觸器和直流接觸器 接觸器是一種用于頻繁地接通或斷開交直流主電路、大容量控制電路等大電流電路的自動切換電器。 1. 交流接觸器的結構 圖1.2.2所示為交流接觸器結構示意圖，主要由電磁系統、觸點系統、滅弧裝置和其他輔助部件四部分組成。圖1.2.2 交流接觸器結

12、構示意圖1動觸點；2靜觸點；3銜鐵；4緩沖彈簧；5電磁線圈；6鐵心；7墊氈；8觸點彈簧；9滅弧罩；10觸點壓力簧片三、接觸器的結構和工作原理2 2工作原理工作原理 線圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；線圈電壓消失，觸頭恢復常態(tài)。為防止鐵心振動，需加短路環(huán)。圖1.2.3 CJ1O-20交流接觸器l滅弧罩 2觸頭壓力彈簧片 3主觸頭 4反作用彈簧 5線圈 6短路環(huán) 7靜鐵芯 8彈簧 9動鐵芯 10輔助常開觸頭用途：遠距離通斷直流電路或控制直流電動機的頻繁起停。結構：電磁機構、觸頭系統和滅弧裝置。工作原理：與交流接觸器基本相同。3 3、直流接觸器、直流接觸器 額定電壓額定電壓 交流

13、接觸器： 127、220、380、500V 直流接觸器： 110、220、440V 交流接觸器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A 直流接觸器：40、80、100、150、250、400、600A 額定電流額定電流 吸引線圈額定電壓吸引線圈額定電壓交流接觸器：36、110（127）、220、380V 直流接觸器：24、48、220、440V 四、 接觸器的主要技術參數機械壽命和電氣壽命機械壽命和電氣壽命機械壽命100萬次1000萬次電氣壽命是機械壽命的5%20%線圈消耗功率線圈消耗功率啟動功率為吸持功率的58倍 額定操作頻率額定操作頻率300次/h、600次/

14、h、1200次/h 動作值動作值 U吸85%U額 U釋70%U額 KM常閉輔助觸點線圈KM主觸點KM常開輔助觸點KM五、接觸器的常用型號及電氣符號 根據電路中負載電流的種類選擇接觸器的根據電路中負載電流的種類選擇接觸器的類型；類型； 接觸器的額定電壓應大于或等于負載回路接觸器的額定電壓應大于或等于負載回路的額定電壓；的額定電壓； 吸引線圈的額定電壓、功率應與所接控制吸引線圈的額定電壓、功率應與所接控制電路的額定電壓等級、功率一致；電路的額定電壓等級、功率一致； 額定電流應大于或等于被控主回路的額定額定電流應大于或等于被控主回路的額定電流。電流。六、接觸器的使用選擇原則六、接觸器的使用選擇原則

15、v定義：是一種根據電氣量或非電氣量的定義：是一種根據電氣量或非電氣量的變化接通或斷開控制電路的自動切換電器。變化接通或斷開控制電路的自動切換電器。v分類：分類：按用途分按用途分 ：控制和保護繼電器：控制和保護繼電器 按動作原理分：電磁式、感應式、電動式、電按動作原理分：電磁式、感應式、電動式、電子式、熱繼電器子式、熱繼電器 按輸入量分：電流、電壓、時間、速度、壓力按輸入量分：電流、電壓、時間、速度、壓力按動作時間分：瞬時、延時繼電器按動作時間分：瞬時、延時繼電器 v 特點：額定電流不大于特點：額定電流不大于5A5A第三節(jié)第三節(jié) 繼電器繼電器一、電磁式繼電器1. 電磁式繼電器的結構與工作原理2.

16、 電磁式繼電器的特性 電磁式繼電器的結構和工作原理與接觸器相似，即感受機構是電磁系統，執(zhí)行機構是觸點系統。主要用于控制電路中，觸點容量小(一般在5 A以下)，觸點數量多且無主、輔之分，無滅弧裝置，體積小，動作迅速、準確，控制靈敏、可靠等。 繼電器的主要特性是輸入輸出特性,又稱為繼電特性，如圖1.3.1所示。圖1.3.1 繼電特性曲線3. 繼電器的主要技術參數1）額定參數2) 時間特性3)整定值額定電壓(電流)吸合電壓(電流)釋放電壓(電流)指繼電器線圈電壓(電流)的額定值，用Ue(Ie)表示； 吸合電壓(電流)即是指使繼電器銜鐵開始運動時線圈的電壓(電流)值釋放電壓(電流)即銜鐵開始返回動作時

17、，線圈的電壓(電流)值繼電器能被吸動所必須具有的最小功率或安匝數稱為靈敏度指從接通電源到繼電器的承受機構起 中間繼電器實質上是一種中間繼電器實質上是一種電壓繼電器，結構和工作原理電壓繼電器，結構和工作原理與接觸器相同。但它的觸點數與接觸器相同。但它的觸點數量較多，在電路中主要是擴展量較多，在電路中主要是擴展觸點的數量。另外其觸頭的額觸點的數量。另外其觸頭的額定電流較大。定電流較大。 3 3) )中間繼電器中間繼電器電磁式繼電器的圖形符號和文字符號如圖1.3.6所示。圖1.3.6 電磁式繼電器的符號 欠電壓繼電器KAU U KAKAKA欠電流繼電器KAI I KAKAKA5. 電磁式繼電器的選擇

18、原則1）類型和系列的選用2）使用環(huán)境的選用3）使用類別的選用4）額定工作電壓、額定工作電流的選用5）工作制的選用空氣阻尼時間繼電器空氣阻尼時間繼電器定義：從得到輸入信號開始，經過定義：從得到輸入信號開始，經過一段延時后才輸出信號的繼電器一段延時后才輸出信號的繼電器分類：分類：按構成原理分：電磁式按構成原理分：電磁式 電動式電動式 空氣阻尼式空氣阻尼式 晶體管式晶體管式 數字式數字式按延時方式分：通電延時型按延時方式分：通電延時型 斷電延時型斷電延時型 二、時間繼電器二、時間繼電器 1. 直流電磁式時間繼電器 在直流電磁式電壓繼電器的鐵芯上增加一個阻尼銅套，即可構成時間繼電器，其結構如圖1.3.

19、8所示。 圖1.3.8 直流電磁式時間繼電器的結構1調整彈簧 2非磁性墊片 3阻尼銅套 4工作線圈 2. 空氣阻尼式時間繼電器 空氣阻尼式時間繼電器也稱氣囊式時間繼電器，它是利用空氣阻尼原理獲得延時。如圖1.3.9所示為JS23系列通電延時型時間繼電器結構原理圖。 圖1.3.9 JS23系列空氣式時間繼電器的延時原理圖l鈕牌 2濾氣片 3調時旋鈕 4延時片 5動作彈簧6波紋狀氣囊組件 7閥門彈簧 8閥桿 3. 電動式時間繼電器 電動式時間繼電器是由微型同步電動機拖動減速齒輪獲得延時的時間繼電器。JS11系列通電延時型時間繼電器的結構及工作原理如圖1.3.10所示。 圖1.3.10 JS11型電

20、動式時間繼電器原理圖1延針調整處 2指輪系 3指針 4刻度盤 5復位游絲 6差動輪系 7減速齒輪8同步電動機 9凸輪 10脫鉤機構 11延時觸頭 12瞬時觸頭 13離合電磁鐵 14插頭 4. 電子式時間繼電器 電子式時間繼電器(又稱晶體管時間繼電器) 除了執(zhí)行繼電器外，均由電子元件組成，沒有機械部件。 JS20時間繼電器所用的電路分為兩類：一類是單結晶體管電路，另一類是場效應管電路。 1) 單結晶體管通電延時電路 單結晶體管通電延時電路如圖1.3.11所示，方框圖如圖1.3.12所示。全部電路由延時環(huán)節(jié)、鑒幅器、輸出電路、電源和指示燈五部分組成。圖1.3.12 單結晶體管通電延時電路結構方框圖

21、 電源的穩(wěn)壓部分由R1和穩(wěn)壓管V3構成，供給延時和鑒幅。輸出電路中的晶閘管VT和繼電器K則由整流電源直接供電。電容C2的充電回路一條通過電阻RW1和R2，另一條是通過由低阻值RW2、R4、R5組成的分壓器經二極管V2向電容C2提供的預充電路。 圖1.3.11 單結晶體管時間繼電器通電延時電路 2) 帶瞬動觸點的通電延時電路 JS20對于帶瞬動觸點的延時電路原理與不帶瞬動觸點的電路基本相同，只是增加了一個瞬時動作的繼電器。采用了電阻降壓法取代原來的電源變壓器,電路如圖1.3.13所示。 圖1.3.13 JS20型帶瞬動觸點的時間繼電器電路 3) 斷電延時電路 斷電延時電路要求切斷電源后，繼電器仍

22、暫時保持吸合，等到延時時間達到后才釋放。JS20型繼電器采用兩個延時繼電器，一個是帶有機械鎖扣的瞬時繼電器KD，當接通電源時KD立即吸合并通過機械結構自鎖。機械自鎖示意如圖1.3. 14所示。當切斷電源后，KD自己不能釋放，而必須依靠另一個繼電器Ks。Ks在斷電以后經過預定的延時時間短時地吸動一下，打開KD機械鎖扣，于是KD延時釋放。 圖1.3. 14 機械自鎖示意圖JS20斷電延時繼電器電路如圖1.3.15所示。 圖1.3.15 JS20斷電延時繼電器電路 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) (a) (a) 線圈一般符號線圈一般符號 (b) (b) 通電延時線圈通

23、電延時線圈 (c) (c) 斷電延時線圈斷電延時線圈 (d) (d) 通電延時閉通電延時閉合動合（常開）觸點合動合（常開）觸點 (e) (e) 通電延時斷開動斷（常閉）觸點通電延時斷開動斷（常閉）觸點 （f f）斷電延時斷）斷電延時斷開動合（常開）觸點開動合（常開）觸點 （g g）斷電延時閉合動斷（常閉）觸點（）斷電延時閉合動斷（常閉）觸點（h h）瞬動觸點）瞬動觸點 時間繼電器的圖形符號及文字符號如圖所示。5、時間繼電器的選用原則1）根據控制電路對延時觸電的要求選擇延時方式2）根據延時范圍和精度要求選擇繼電器類型3）根據使用場合、工作環(huán)境選擇時間繼電器的類型通電延時繼電器演示圖斷電延時繼電器

24、演示圖作用：電動機的過載及斷相保護三、熱繼電器三、熱繼電器分類：不帶斷相保護 帶斷相保護一）結構：由發(fā)熱元件、雙金屬片和觸頭及動作機構等部分組成 。1、不帶斷相保護的熱繼電器a） 外形 b ） 結構圖 1- 電流整定裝置 2 - 主電路接線柱 3 - 復位按鈕 4- 常閉觸頭 5 - 動作機構 6 - 熱元件 31 -常閉觸頭接線柱32-公共動觸頭接線柱 33 -常開觸頭接線柱 雙金屬片式熱繼電器1-1.接線端子 2 - 主雙金屬片 3 - 熱元件 4 - 推動導板 5 - 補償雙金屬片 6 - 常閉觸頭 7 - 常開觸頭 8 - 復位調節(jié)螺釘 9 - 動觸頭 110 - 復位按鈕 11 -

25、偏心輪 12 - 支撐件 13 - 彈簧 雙金屬片式熱繼電器原理示意圖二）工作原理2. 帶斷相保護的熱繼電器 圖1.3.21 帶斷相保護的熱繼電器結構圖1杠桿；2上導板；3雙金屬片；4下導板 (a) 斷電(b) 正常運行(c) 過載(d) 單相斷電對于形接法的電動機，當發(fā)生故障時，若線電流達到額定電流，則在電動機繞組內部，電流較大的那一相繞組的相電流將超過額定相電流。為此需采用帶斷相保護的熱繼電器3. 熱繼電器的主要技術參數和電氣符號 (a)發(fā)熱元件 (b)常閉觸點 熱繼電器的主要技術參數包括額定電壓、額定電流、相數、熱元件編號及整定電流調節(jié)范圍等。 熱繼電器的整定電流是指熱繼電器的熱元件允許

26、長期通過又不致引起繼電器動作的最大電流值。 圖1.3.22 熱繼電器的發(fā)熱元件和觸點的圖形符號4. 熱繼電器的選擇原則 (1)熱繼電器結構型式的選擇：星形接法的電動機可選用兩相或三相結構熱繼電器；三角形接法的電動機應選用帶斷相保護裝置的三相結構熱繼電器。 (2)根據被保護電動機的實際啟動時間選取6倍額定電流下具有相應可返回時間的熱繼電器。一般熱繼電器的可返回時間大約為6倍額定電流下動作時間的50-70。 (3)熱元件額定電流一般可按下式確定 IN(0.951.05) IMN 對于工作環(huán)境惡劣、啟動頻繁的電動機，則按下式確定 IN(1.151.5) IMN作用：作用：主要用作籠型異步電動機的反接

27、制動主要用作籠型異步電動機的反接制動結構：定子、轉子和觸頭結構：定子、轉子和觸頭原理：與異步電動機類似原理：與異步電動機類似參數：動作轉速：參數：動作轉速：120rpm120rpm 復位轉速：復位轉速：100rpm100rpm四、速度繼電器四、速度繼電器定子定子-由硅鋼片迭成由硅鋼片迭成籠型空心圓環(huán)套在轉子籠型空心圓環(huán)套在轉子上，裝有鼠籠型短路繞上，裝有鼠籠型短路繞組。組。符號符號轉子轉子-圓柱形永久磁圓柱形永久磁鐵，與電動機同軸連鐵，與電動機同軸連接。接。 速度繼電器結構原理圖1螺釘；2反力彈簧；3常閉觸點；4動觸點； 5常開觸點；6返回杠桿；7杠桿；8定子導體；9定子；10轉軸；11轉子速

28、度繼電器演示速度繼電器演示壓力繼電器壓力繼電器光電繼電器光電繼電器溫度繼電器溫度繼電器五、其它繼電器五、其它繼電器v 一、作用：短路和嚴重過載保護一、作用：短路和嚴重過載保護v 二、應用：串接于被保護電路的首端二、應用：串接于被保護電路的首端v 三、優(yōu)點：結構簡單，維護方便，價格便宜，體小量輕三、優(yōu)點：結構簡單，維護方便，價格便宜，體小量輕v 四、結構：熔斷器有熔體和安裝熔體的底座組成。熔體四、結構：熔斷器有熔體和安裝熔體的底座組成。熔體 有易熔金屬材料鉛、鋅、錫、銅、銀及其合金制成，形狀有易熔金屬材料鉛、鋅、錫、銅、銀及其合金制成，形狀 常為絲狀或網狀。常為絲狀或網狀。v 五、反時特性：電流

29、越大，熔體熔斷的時間越短。五、反時特性：電流越大，熔體熔斷的時間越短。第四節(jié) 熔斷器v六、分類六、分類： 2. 螺旋式熔斷器1. 插入式熔斷器3. 封閉管式熔斷器4. 新型熔斷器自恢復熔斷器分斷能力較小分斷能力較大分為無填料管式、有填料管式和快速熔斷器瓷插式熔斷器瓷插式熔斷器螺旋式熔斷器螺旋式熔斷器有填料式熔斷器有填料式熔斷器無填料密封式熔斷器無填料密封式熔斷器快速熔斷器快速熔斷器自恢復熔斷器自恢復熔斷器v七、熔斷器型號 熔斷器型號及含義 八 、 熔斷器的選擇原則 1. 熔斷器類型的選擇 2. 額定電壓的選擇 熔斷器額定電壓應大于或等于線路的工作電壓。 3. 熔體與熔斷器額定電流的確定 1)

30、熔體額定電流的確定 對于電阻性負載，熔體的額定電流等于或略大于電路的工作電流。 對電動機負載，要考慮啟動電流沖擊的影響，計算方法如下： a對于單臺電動機：INF(1.52.5)INM 式中：INF 熔體額定電流(A)；INM電動機額定電流(A)。 b對于多臺電動機；INF (1.52.5)INMmaxINM式中：INMmax容量最大一臺電動機額定電流(A)；INM其余各臺電動機額定電流之和(A)。 2) 熔斷器額定電流的確定 熔斷器的額定電流應大于或等于熔體的額定電流。第五節(jié) 開關電器一、刀開關一、刀開關 v 作用：隔離電源，不頻繁通斷電路作用：隔離電源，不頻繁通斷電路v 分類：分類： 按刀的

31、按刀的級數級數分分: :單極、雙極和三極單極、雙極和三極 按按滅弧滅弧裝置分：帶滅弧裝置和不帶滅弧裝置裝置分：帶滅弧裝置和不帶滅弧裝置 按刀的轉換按刀的轉換方向方向分為：單擲和雙擲分為：單擲和雙擲 按按接線接線方式分為：板前接線和板后接線方式分為：板前接線和板后接線 按按操作操作方式分為：手柄操作和遠距離聯桿操作方式分為：手柄操作和遠距離聯桿操作 按有無按有無熔斷器熔斷器分：帶熔斷器和不帶熔斷器分：帶熔斷器和不帶熔斷器1.開關板用刀開關（不帶熔斷器式刀開關）開關板用刀開關（不帶熔斷器式刀開關）v 作用：作用：不頻繁地手動接通、斷開電路和隔離電源用。不頻繁地手動接通、斷開電路和隔離電源用。v 結

32、構圖和符號結構圖和符號 ： QS2.2.帶熔斷器式刀開關帶熔斷器式刀開關用作電源開關、隔離開關用作電源開關、隔離開關和應急開關，并作電路保護用。和應急開關，并作電路保護用。3.3.負荷開關負荷開關(1)(1)開啟式負荷開關開啟式負荷開關v 用途：作不頻繁帶負荷操作和短路保護用。用途：作不頻繁帶負荷操作和短路保護用。v 結構：由刀開關和熔斷器組合成。瓷底板上裝有進線結構：由刀開關和熔斷器組合成。瓷底板上裝有進線 座、靜觸頭、熔絲、出線座及刀片式動觸頭，座、靜觸頭、熔絲、出線座及刀片式動觸頭， 工作部分用膠木蓋罩住，以防電弧灼傷人手。工作部分用膠木蓋罩住，以防電弧灼傷人手。v 分類：單相雙極和三相

33、三極兩種分類：單相雙極和三相三極兩種(2)(2)封閉式負荷開關（鐵殼開關）封閉式負荷開關（鐵殼開關）v 作用：手動通斷電路及短路保護。作用：手動通斷電路及短路保護。 刀開關的主要技術參數 刀開關的主要技術參數有額定電壓、額定電流、通斷能力、動穩(wěn)定電流、熱穩(wěn)定電流等。 動穩(wěn)定電流是當電路發(fā)生短路故障時，刀開關并不因短路電流產生的電動力作用而發(fā)生變形、損壞或觸刀自動彈出之類的現象。這一短路電流峰值即為刀開關的動穩(wěn)定電流，可高達額定電流的數十倍。 熱穩(wěn)定電流是指發(fā)生短路故障時，刀開關在一定時間(通常為1 s)內通過某一短路電流，并不會因溫度急劇升高而發(fā)出熔焊現象，這一最大短路電流稱為刀開關的熱穩(wěn)定電

34、流。刀開關的熱穩(wěn)定電流亦可高達額定電流的數十倍。型號含義及電氣符號 刀開關按刀數分單極、雙極和三極。常用刀開關的型號含義如圖1.5.3所示。(a)(b)(c)圖1.5.3 刀開關的型號含義 刀開關的圖形符號及文字符號如圖1.5.4所示： (a)單極 (b) 雙極 (c)三極 (d)三極熔斷器式開關 刀開關的選擇原則 根據使用場合，選擇刀開關的類型、極數及操作方式。 刀開關額定電壓應大于或等于線路電壓。 刀開關額定電流應等于或大于線路的額定電流。對于電動機負載，開啟式刀開關額定電流可取電動機額定電流3倍；封閉式刀開關額定電流可取為電動機額定電流的1.5倍。 二、組合開關（轉換開關）二、組合開關（

35、轉換開關）v 結構結構：靜觸頭一端固定在膠木盒內，另一端伸：靜觸頭一端固定在膠木盒內，另一端伸 出盒外，與電源或負載相連。動觸片套出盒外，與電源或負載相連。動觸片套 在絕緣方桿上，絕緣方軸每次作在絕緣方桿上，絕緣方軸每次作9090正正 或反方向的轉動，帶動靜觸頭通?；蚍捶较虻霓D動，帶動靜觸頭通。v 特點特點：結構緊湊，安裝面積小，操作方便。：結構緊湊，安裝面積小，操作方便。v 用途用途：電源的引入開關；通斷小電流電路；：電源的引入開關；通斷小電流電路； 控制控制以下電動機。以下電動機。（a）外形 （b） 符號 （c) 結構轉換開關的主要技術參數轉換開關的主要技術參數：有額定電壓、額定電流、極數

36、等。轉換開關的型號及含義轉換開關的型號及含義轉換開關的電氣符號 轉換開關在電路中表示方法有兩種：一種是觸點狀態(tài)圖結合通斷表，另一種與手動刀開關圖形符號相似文字符號不同。 (a) 觸點狀態(tài)圖及表 (b) 文字符號及圖形符號三、低壓斷路器三、低壓斷路器v 功能：不頻繁通斷電路，并能在電路過載、短路及失功能：不頻繁通斷電路，并能在電路過載、短路及失 壓時自動分斷電路。壓時自動分斷電路。v 特點：操作安全，分斷能力較高。特點：操作安全，分斷能力較高。v 分類：分類：框架式（萬能式）框架式（萬能式）和和塑殼式（裝置式）塑殼式（裝置式）v 結構：觸頭系統、滅弧裝置、脫扣機構、傳動機構。結構：觸頭系統、滅弧

37、裝置、脫扣機構、傳動機構。萬能式低壓斷路器結構圖萬能式低壓斷路器結構圖1.天弧罩2.開關本體3.抽屜座4.合閘按鈕5.分閘按鈕6.智能脫扣器7.搖勻柄插入位置8. 連接/試驗/分離指示1.天弧罩2.開關本體3.抽屜座4.合閘按鈕5.分閘按鈕6.智能脫扣器7.搖勻柄插入位置8. 連接/試驗/分離指示12345671-主觸頭2-自由脫扣器3-過電流脫扣器4-分勵脫扣器5-熱脫扣器 6-失壓脫扣器 7-按鈕12345671-主觸頭2-自由脫扣器3-過電流脫扣器4-分勵脫扣器5-熱脫扣器 6-失壓脫扣器 7-按鈕塑殼式低壓斷路器原理圖塑殼式低壓斷路器原理圖1主觸頭2自由脫扣器 3過電流脫扣器 4分勵脫

38、扣器5熱脫扣器6失壓脫扣器 7按鈕 工作原理12345671-主觸頭2-自由脫扣器3-過電流脫扣器4-分勵脫扣器5-熱脫扣器 6-失壓脫扣器 7-按鈕12345671-主觸頭2-自由脫扣器3-過電流脫扣器4-分勵脫扣器5-熱脫扣器 6-失壓脫扣器 7-按鈕塑殼式低壓斷路器原理圖塑殼式低壓斷路器原理圖1主觸頭2自由脫扣器 3過電流脫扣器 4分勵脫扣器5熱脫扣器6失壓脫扣器 7按鈕12345671-主觸頭2-自由脫扣器3-過電流脫扣器4-分勵脫扣器5-熱脫扣器 6-失壓脫扣器 7-按鈕12345671-主觸頭2-自由脫扣器3-過電流脫扣器4-分勵脫扣器5-熱脫扣器 6-失壓脫扣器 7-按鈕塑殼式低

39、壓斷路器原理圖塑殼式低壓斷路器原理圖1主觸頭2自由脫扣器3過電流脫扣器4分勵脫扣器5熱脫扣器6失壓脫扣器 7按鈕線路短路線路短路或嚴重過或嚴重過載保護載保護12345671-主觸頭2-自由脫扣器3-過電流脫扣器4-分勵脫扣器5-熱脫扣器 6-失壓脫扣器 7-按鈕12345671-主觸頭2-自由脫扣器3-過電流脫扣器4-分勵脫扣器5-熱脫扣器 6-失壓脫扣器 7-按鈕塑殼式低壓斷路器原理圖塑殼式低壓斷路器原理圖1主觸頭2自由脫扣器3過電流脫扣器4分勵脫扣器5熱脫扣器6失壓脫扣器 7按鈕遠距離跳遠距離跳閘，對電閘，對電路不起保路不起保護作用護作用12345671-主觸頭2-自由脫扣器3-過電流脫扣

40、器4-分勵脫扣器5-熱脫扣器 6-失壓脫扣器 7-按鈕12345671-主觸頭2-自由脫扣器3-過電流脫扣器4-分勵脫扣器5-熱脫扣器 6-失壓脫扣器 7-按鈕塑殼式低壓斷路器原理圖塑殼式低壓斷路器原理圖1主觸頭2自由脫扣器3過電流脫扣器4分勵脫扣器5熱脫扣器6失壓脫扣器 7按鈕線路過載線路過載保護保護12345671-主觸頭2-自由脫扣器3-過電流脫扣器4-分勵脫扣器5-熱脫扣器 6-失壓脫扣器 7-按鈕12345671-主觸頭2-自由脫扣器3-過電流脫扣器4-分勵脫扣器5-熱脫扣器 6-失壓脫扣器 7-按鈕塑殼式低壓斷路器原理圖塑殼式低壓斷路器原理圖1主觸頭2自由脫扣器 3過電流脫扣器 4

41、分勵脫扣器5熱脫扣器6失壓脫扣器 7按鈕電動機的電動機的失壓保護失壓保護低壓斷路器型號及代表意義低壓斷路器的選用 (1)斷路器的額定電壓和額定電流應大于或等于線路、設備的正常工作電壓和工作電流。 (2)斷路器的極限通斷能力大于或等于電路最大短路電流。 (3)欠電壓脫扣器的額定電壓等于線路的額定電壓。 (4)過電流脫扣器的額定電流大于或等于線路的最大負載電流。 1.5.3 漏電保護器 當低壓電網發(fā)生人身觸電或設備漏電時，漏電保護器能迅速自動切斷電源，從而避免造成事故。圖1.5.13為某漏電保護器實物圖。1結構與工作原理 漏電保護器一般由3個主要部件組成。一是檢測漏電流大小的零序電流互感器；二是能

42、將檢測到的漏電流與一個預定基準值相比較，從而判斷是否動作的漏電脫扣器；三是受漏電脫扣器控制的能接通、分斷被保護電路的開關裝置。圖1.5.13 漏電保護器實物圖 1）電磁式電流型漏電保護器 電磁式電流型漏電保護器由開關裝置、試驗回路、電磁式漏電脫扣器和零序電流互感器組成。圖1.5.9所示是一種電磁式電流型漏電保護器的原理，工作原理如下：當電網處于正常情況時，不論A、B、C三相負載是否平衡，只要電路中沒有接地漏電電流或觸電電流存在，通過零序電流互感器的三相電流矢量和都等于零，即， 如果外殼沒有接地，則人碰到外殼時便會觸電?；蛘吒猩跽?，操作人員因疏忽違反操作規(guī)程，直接觸及火線而觸電。這些漏電電流便

43、通過大地回到變壓器的低壓側中性點，因而三相電流的矢量和不再為零，即 式中，IL為總漏電流。于是，零序電流互感器的二次繞組中就有感應電流流向漏電脫扣器。當總漏電電流達到漏電保護器的整定動作值時，漏電脫扣器動作推動開關脫扣機構，使開關分斷電路。 .ABC0III.ABCLIIII 圖1.5.14 電流型漏電保護器的原理 圖1.5.14中試驗按鈕SB與電阻R串聯后，跨接于AB兩相之間，以便對漏電保護器進行人體觸電的模擬試驗。視R為人體電阻，R的大小接近人體的電阻值。當按下試驗按鈕，相當于人體在火線A、B兩間觸電，由于R一端接在零序電流互感器的下方(A相輸入端)，另一端接在零序電流互感器的右方(B相輸

44、出端)，支路R的存在，使穿過零序電流互感器 A、B、C三相電流矢量和不再為零。因此，在互感器的二次繞組中產生了感應電流流過漏電脫扣器，通過脫扣機構使漏電保護開關分閘，以證明其漏電保護性能是良好的。 如果采取觸電安全保護措施，則觸電后借助漏電保護開關在觸電臨界安全值范圍內及時切斷電網電源，則能達到觸電安全保護的效果。 2）電子式電流型漏電保護器 電子式漏電保護器工作原理圖如圖1.5.15所示。工作原理與電磁式的大致相同。 圖1.5.15電子式電流型漏電保護器工作原理圖1電源變壓器；2主開關；3試驗回路；4零序電流互感器；5壓敏電阻；6電子放大器；7晶閘管；8脫扣器 2漏電保護器的選用 1）漏電保

45、護器的主要技術參數 2）漏電保護器的選用 手持電動工具、移動電器、家用電器應選用額定漏電動作電流不大于30mA的快速動作的漏電保護器(動作時間不大于0.1s)。 單臺機電設備可選用額定漏電動作電流為30mA及以上、100mA以下快速動作的漏電保護器。 有多臺設備的總保護應選用額定漏電動作電流為100mA及以上快速動作的漏電保護器。 目前生產的DZLl8-20型漏電保護器為電子式集成電路的漏電保護器，具有穩(wěn)壓、功耗低、穩(wěn)定性好的特點，主要用于單相線路末端(如家用電器設備等負載)。 1.6 主令電器 主令電器在控制電路中是一種專門用來發(fā)布命令、改變控制系統工作狀態(tài)的電器。 1.6.1 控制按鈕 控

46、制按鈕是一種結構簡單使用廣泛的手動主令電器，在控制電路中發(fā)出手動指令遠距離控制其他電器，再由其他電器去控制主電路或轉移各種信號，也可以直接用來轉換信號電路和電器聯鎖電路等。 當按下按鈕時，先斷開常閉觸點，然后才接通常開觸點；按鈕釋放后，在復位彈簧作用下使觸點復位。 控制按鈕一般由按鈕、復位彈簧、觸點和外殼等部分組成，其結構如圖1.6.1所示，圖形和文字符號如圖1.6.2所示。通常在按鈕帽上做出不同標志或涂以不同顏色，表示不同作用。一般使用時用紅色作為停止按鈕，綠色作為啟動按鈕。 按鈕的選擇原則 控制按鈕控制按鈕 (a) 外形 (b) 結構示意圖 圖1.6.1按鈕開關1按鈕帽；2復位彈簧；3動觸

47、頭；4常開觸點的靜觸頭；5常閉觸點的靜觸頭；6，7觸頭接線柱 (a)常開 (b)常閉 (c)復合 圖1.6.2按鈕的圖形及文字符號 1.6.2 位置開關 用于檢測工作機械的位置，發(fā)出命令以控制其運行方向或行程長短的主令電器，稱為位置開關或行程開關。將位置開關安裝于生產機械行程終點處，可限制其行程，也稱為限位開關或終點開關。 位置開關的工作原理和按鈕相同，區(qū)別在于它不靠手的按壓，而是利用生產機械運動部件的擋鐵碰壓而使觸點動作。位置開關按結構分為機械結構的接觸式有觸點行程開關和電氣結構的非接觸式接近開關。 1. 行程開關 機械結構的接觸式行程開關靠移動物體碰撞其可動部件使常開觸頭接通、常閉觸頭分斷

48、，實現對電路的控制。移動物體(或工作機械)一旦離開，行程開關復位，其觸點恢復為原始狀態(tài)。 行程開關按其結構可分為直動式、滾輪式和微動式三種。圖1.6.3為幾種行程開關的實物圖。 (a)直動式 (b)單輪滾輪式 (c)雙輪滾輪式 圖1.6.3 行程開關的實物圖 直動式行程開關的結構原理如圖1.6.4所示。有盤形彈簧機構瞬時動作的滾輪式行程開關，如圖1.6.5所示。具有瞬時動作和微小動作的微動開關，如圖1.6.6所示。圖1.6.4直動式行程開關1頂桿；2彈簧；3常閉觸點；4觸點彈簧；5常開觸點圖1.6.5滾輪式行程開關1滾輪；2上輪臂；3，5，11彈簧；4套架；6，9壓板；7觸點；8觸點推桿；10

49、小滑輪 圖1.6.6 微動行程開關l推桿；2彎形片狀彈簧；3常開觸點；4常閉觸點；5復位彈簧 2. 接近開關 接近開關又稱無觸點行程開關。是當運動的金屬片與開關接近到一定距離發(fā)出接近信號，以不直接接觸方式進行控制。 按工作原理分，接近開關有高頻振蕩型、電容型、電磁感應型、永磁型與磁敏元件型等。圖1.6.7為兩種接近開關的實物圖。 圖1.6.7 兩種接近開關的實物圖 晶體管停振型接近開關屬于高頻振蕩型。高頻振蕩型接近信號的發(fā)生機構實際上是一個 LC振蕩器，其中L是電感式感辨頭。LC振蕩器由LC諧振回路、放大器和反饋電路構成。 圖1.6.8所示為晶體管停振型接近開關電路的方框圖。圖1.6.9所示為

50、晶體管停振型接近開關的實際電路。 圖1.6.8 晶體管停振型接近開關電路的方框圖 圖中采用了電容式三點式振蕩器，當振蕩器振蕩時，V2的集電極電位基本等于其發(fā)射極電位，并使V3可靠截止。當有金屬檢測體接近感辨頭L使振蕩器停振時，V3導通。 圖1.6.9 晶體管停振型接近開關的實際電路 接近開關特點是工作穩(wěn)定可靠，壽命長，重復定位精度高等，其主要技術參數有：工作電壓，輸出電流，動作距離，重復精度及工作響應頻率等。 行程開關及接近開關的圖形符號及文字符號表示如如圖1.6.10所示： (a)行程開關圖形及文字符號 (b)電子接近開關圖形及文字符號 圖1.6.10 行程開關及接近開關的圖形符號及文字符號 1.6.3 萬能轉換開關 萬能轉換開關是一種多擋式、多觸點、能夠控制多回路的主令電器，圖1.6.11為某轉換開關的實物圖。 1. 萬能轉換開關的結構原理 如圖1.6.12所示為LW6系列轉換開關中某一層的結構原理示意圖，LW6系列萬能轉換開關由操作機構、面板、手柄及觸點座等主要部件組成，當手柄轉動到不同位置時，通過凸輪的作用，可使各對觸點按所需要的規(guī)律接通和分斷。圖1.6.11 轉換開關的實物圖圖1.6.12 萬能轉換開關單層結構示意圖 2. 萬能轉換開關的電氣符號