常用的低壓電器

第1章電氣控制系統(tǒng)中常用低壓電器

電器分為:

高壓電器和低壓電器。低壓電器一般是指在交流50Hz、額定電壓1200V、直流額定電壓1500V及以下的電路中起通斷、保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)作用的電器產(chǎn)品。

在大多數(shù)用電行業(yè)及人們的日常生活中一般都使用低壓設(shè)備，采用低壓供電。因此低壓電器的應(yīng)用十分廣泛，直接影響低壓供電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的質(zhì)量。本章主要介紹用于電力拖動(dòng)及控制系統(tǒng)領(lǐng)域中的常用低壓電器?！?.1概述●1.2電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理●1.3電磁式接觸器●1.4電磁式繼電器●1.5熱繼電器本章內(nèi)容●1.6信號(hào)繼電器●1.7主令電器●1.8熔斷器●1.9低壓開關(guān)和低壓斷路器●1.10常用電子電器本章內(nèi)容1.1概述1.1.1電器的分類按工作電壓的等級(jí)可分為:高壓電器和低壓電器；按動(dòng)作原理可分為:手動(dòng)電器和自動(dòng)電器；按工作原理可分為:電磁式電器和非電量控制電器；按用途可分為以下幾類。

1)配電電器

主要用于供、配電系統(tǒng)中，進(jìn)行電能輸送和分配。如刀開關(guān)、自動(dòng)開關(guān)、隔離開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)以及熔斷器等。對(duì)這類電器的主要技術(shù)要求是分?jǐn)嗄芰?qiáng)，限流效果好，動(dòng)穩(wěn)定及熱穩(wěn)定性能好。

2)控制電器

主要用于各種控制電路和控制系統(tǒng)。這類電器有接觸器、繼電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、電磁閥等。對(duì)這類電器的主要技術(shù)要求是有一定的通斷能力，操作頻率要高，電器和機(jī)械壽命要長(zhǎng)。

3)主令電器

主要用于發(fā)送控制指令。如按鈕、主令開關(guān)、行程開關(guān)和萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)等。對(duì)這類電器的主要技術(shù)要求是操作頻率要高，抗沖擊，電器和機(jī)械壽命要長(zhǎng)。

1.1概述4)保護(hù)電器主要用于對(duì)電路和電氣設(shè)備進(jìn)行安全保護(hù)。如熔斷器、熱繼電器、安全繼電器、電壓繼電器、電流繼電器和避雷器等。對(duì)這類電器的主要技術(shù)要求是有一定的通斷能力，反應(yīng)要靈敏，可靠性要高。

5)執(zhí)行電器

主要用于執(zhí)行某種動(dòng)作和傳動(dòng)功能。如電磁鐵、電磁離合器等。1.1.2電器的作用

(1)控制作用。如電梯的上下移動(dòng)、快慢速自動(dòng)切換與自動(dòng)停層等。

1.1概述(2)保護(hù)作用。能根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn)，對(duì)設(shè)備、環(huán)境以及人身安全實(shí)行自動(dòng)保護(hù)，如電動(dòng)機(jī)的過熱保護(hù)、電網(wǎng)的短路保護(hù)、漏電保護(hù)等。

(3)測(cè)量作用。利用儀表及與之相適應(yīng)的電器，對(duì)設(shè)備、電網(wǎng)或其他非電參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，如電流、電壓、功率、轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等。

(4)調(diào)節(jié)作用。如電動(dòng)機(jī)速度的調(diào)節(jié)、柴油機(jī)油門的調(diào)整、房間溫度和濕度的調(diào)節(jié)、光照度的自動(dòng)調(diào)節(jié)等。

(5)指示作用。顯示檢測(cè)出的設(shè)備運(yùn)行狀況與電氣電路工作情況。

(6)轉(zhuǎn)換作用。如被控裝置操作的手動(dòng)與自動(dòng)的轉(zhuǎn)換、供電系統(tǒng)的市電與自備電源的切換等。

當(dāng)然，電器的作用遠(yuǎn)不止這些，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新功能、新設(shè)備會(huì)不斷出現(xiàn)。常用低壓電器的主要種類及用途見表l-1。表1-1常用低壓電器的主要種類及用途表序

號(hào)類

別主要品種主要用途1斷路器框架式斷路器主要用于電路的過負(fù)載、短路、欠電壓、漏電保護(hù)，也可用于不需要頻繁接通和斷開的電路塑料外殼式斷路器快速直流斷路器限流式斷路器漏電保護(hù)式斷路器2接觸器交流接觸器主要用于遠(yuǎn)距離頻繁控制負(fù)載，切斷帶負(fù)荷電路直流接觸器1.1概述序

號(hào)類

別主要品種主要用途3繼電器電磁式繼電器主要用于控制電路中，將被控量轉(zhuǎn)換成控制電路所需電量或開關(guān)信號(hào)時(shí)間繼電器溫度繼電器熱繼電器速度繼電器 序

號(hào)類

別主要品種主要用途4熔斷器瓷插式熔斷器主要用于電路短路保護(hù)，也用于電路的過載保護(hù)螺旋式熔斷器有填料封閉管式熔斷器無填料封閉管式熔斷器快速熔斷器自復(fù)式熔斷器序

號(hào)類

別主要品種主要用途5主令電器控制按鈕主要用于發(fā)布控制命令，改變控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)位置開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)主令控制器序

號(hào)類

別主要品種主要用途6熔斷器瓷插式熔斷器主要用于電路短路保護(hù)，也用于電路的過載保護(hù)螺旋式熔斷器有填料封閉管式熔斷器無填料封閉管式熔斷器快速熔斷器自復(fù)式熔斷器序

號(hào)類

別主要品種主要用途6刀開關(guān)膠蓋閘刀開關(guān)主要用于不頻繁地接通和分?jǐn)嚯娐贩忾]式負(fù)荷開關(guān)熔斷器式刀開關(guān)序

號(hào)類

別主要品種主要用途7轉(zhuǎn)換開關(guān)組合開關(guān)主要用于電源切換，也可用于負(fù)荷通斷或電路切換換向開關(guān)8控制器凸輪控制器主要用于控制回路的切換平面控制器序

號(hào)類

別主要品種主要用途9起動(dòng)器電磁起動(dòng)器主要用于電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)星/三角起動(dòng)器自耦減壓起動(dòng)器10電磁鐵制動(dòng)電磁鐵主要用于起重、牽引、制動(dòng)等場(chǎng)合起重電磁鐵牽引電磁鐵

電磁式電器是低壓電器中最典型也是應(yīng)用最廣泛的一種電器?？刂葡到y(tǒng)中的接觸器和中間繼電器就是兩種最常用的電磁式電器。雖然電磁式電器的類型很多，但它的工作原理和構(gòu)造基本相同。其結(jié)構(gòu)大都是由兩個(gè)主要部分組成，即感應(yīng)部分(電磁機(jī)構(gòu))和執(zhí)行部分(觸頭系統(tǒng))。1.2電磁式低壓電器基礎(chǔ)知識(shí)1.2.1電磁機(jī)構(gòu)原理1．電磁機(jī)構(gòu)

電磁機(jī)構(gòu)由線圈、鐵心和銜鐵組成，主要作用是通過電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，帶動(dòng)觸頭動(dòng)作，完成接通或分?jǐn)嚯娐返墓δ堋?/p>

根據(jù)銜鐵相對(duì)鐵心的運(yùn)動(dòng)方式，電磁機(jī)構(gòu)可分為直動(dòng)式和拍合式兩種，1.2電磁式低壓電器基礎(chǔ)知識(shí)圖1.1直動(dòng)式電磁機(jī)構(gòu)圖1.2拍合式電磁機(jī)構(gòu)1－銜鐵；2－鐵心；3－吸引線圈1－銜鐵；2－鐵心；3－吸引線圈

直動(dòng)式電磁機(jī)構(gòu)多用于交流接觸器、中間繼電器。銜鐵沿棱角轉(zhuǎn)動(dòng)的拍合式電磁機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于直流電器中。1.2電磁式低壓電器基礎(chǔ)知識(shí)

電磁式電器分為直流和交流兩類，都是利用電磁鐵的原理而制成。通常，直流電磁鐵的鐵心是用整塊鋼材或工程純鐵制成，而交流電磁鐵的鐵心則是用硅鋼片疊鉚而成。2．吸引線圈

吸引線圈的作用是將電能轉(zhuǎn)換為磁能。按通入電流種類不同可分為直流型線圈和交流型線圈。

直流型線圈一般做成無骨架、高而薄的瘦高型，使線圈與鐵心直接接觸，易于散熱；交流型線圈由于鐵心存在磁滯和渦流損耗，鐵心會(huì)發(fā)熱。為了改善線圈和鐵心的散熱情況，線圈設(shè)有骨架，使鐵心與線圈隔離，并將線圈制成短而厚的矮胖型。

另外，根據(jù)線圈在電路中的連接形式，可分為串聯(lián)線圈和并聯(lián)線圈。串聯(lián)線圈主要用于電流檢測(cè)類電磁式電器中，大多數(shù)電磁式電器線圈都按照并聯(lián)接入方式設(shè)計(jì)。為減少對(duì)電路電壓分配的影響，串聯(lián)線圈采用粗導(dǎo)線制造，匝數(shù)少，線圈的阻抗較小。

并聯(lián)線圈為減少電路的分流作用，需要較大的阻抗，一般線圈的導(dǎo)線細(xì)，匝數(shù)多。1.2.2電磁吸力及其特性

電磁吸力由電磁機(jī)構(gòu)產(chǎn)生。當(dāng)電磁線圈斷電時(shí)使觸點(diǎn)恢復(fù)常態(tài)的力稱為反力。

電磁電器中反力由復(fù)位彈簧和觸頭產(chǎn)生，銜鐵吸合時(shí)要求電磁吸力大于反力；銜鐵復(fù)位時(shí)要求反力大于電磁吸力(此時(shí)是剩磁產(chǎn)生的電磁吸力)。

電磁式電器是根據(jù)電磁鐵的基本原理設(shè)計(jì)的，電磁吸力是決定其能否可靠工作的一個(gè)重要參數(shù)。電磁吸力F∝B2S(B為氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度)，可由式(1-1)表示。

(1-1)式中：I——線圈中通過的電流(A)；

N——線圈的匝數(shù)(匝)；

S——?dú)庀督孛娣e(m2)；

δ——?dú)庀秾挾?m)；

F——電磁吸力(N)；

μ0——真空磁導(dǎo)率，μ0

＝0.4π×10-6H/m。1．直流電磁機(jī)構(gòu)的電磁吸力特性

從式(1-1)可以看出，對(duì)于固定線圈通以恒定直流電流時(shí)，其電磁力F僅與成反比。吸力特性曲線如圖1.4所示。由此看出，銜鐵閉合前后吸力很大，氣隙越小，吸力越大。但銜鐵吸合前后吸引線圈勵(lì)磁電流不變，故直流電磁機(jī)構(gòu)適用于運(yùn)動(dòng)頻繁的場(chǎng)合，且銜鐵吸合后電磁吸力大，工作可靠。圖1.3電磁機(jī)構(gòu)

圖1.4電磁吸力特性1—直流電磁機(jī)構(gòu)2—交流電磁機(jī)構(gòu)

3—反力特性2．交流電磁機(jī)構(gòu)的電磁吸力特性

與直流電磁機(jī)構(gòu)相比，交流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性有較大的不同。交流電磁機(jī)構(gòu)多與電路并聯(lián)使用，當(dāng)外加電壓U及頻率f為常數(shù)時(shí)，忽略線圈電阻壓降。

U≈E＝4.44(1-2)式中：U——線圈電壓(V)；

E——線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(V)；

f——線圈電壓的頻率(Hz)；

N——線圈匝數(shù)；

——?dú)庀洞磐?Wb)。

當(dāng)外加電壓U、頻率f和線圈匝數(shù)N為常數(shù)時(shí)，則氣隙磁通也為常數(shù)，由式(1-1)可知電磁吸力F∝B2S也為常數(shù)，即交流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性為一條與氣隙長(zhǎng)度無關(guān)的直線。實(shí)際上，F(xiàn)隨δ的減小而略有增加。1.2電磁式低壓電器基礎(chǔ)知識(shí)

對(duì)于并聯(lián)電磁機(jī)構(gòu)，由磁路歐姆定律NI≈Rm可知(Rm

為氣隙磁阻，隨δ的變化成正比變化)，在線圈通電而銜鐵尚未吸合瞬間，吸合電流隨δ的變化成正比變化，為銜鐵吸合后的額定電流的很多倍，U形電磁機(jī)構(gòu)可達(dá)5～6倍，E形電磁機(jī)構(gòu)可達(dá)10～15倍。若銜鐵卡住不能吸合，或銜鐵頻繁動(dòng)作，交流勵(lì)磁線圈很可能因電流過大而燒毀。所以，在可靠性要求較高或要求頻繁動(dòng)作的控制系統(tǒng)中，一般采用直流電磁機(jī)構(gòu)而不采用交流電磁機(jī)構(gòu)。

銜鐵振動(dòng)與噪聲的產(chǎn)生：對(duì)于交流電磁機(jī)構(gòu)，由于電流是交變的，吸力也是脈動(dòng)的，電流為0時(shí)，吸力也為0。所以50Hz的電源加在線圈上時(shí)，吸力為100Hz的脈動(dòng)吸力。當(dāng)脈動(dòng)的吸力F小于彈力Fr時(shí)，銜鐵將在彈簧的作用下移動(dòng)，而當(dāng)吸力F大于彈力Fr時(shí)，銜鐵將克服彈簧力而吸合。如此周而復(fù)始，使銜鐵產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)出噪聲，不能正常工作。解決方法：

解決該問題的具體辦法是在鐵心端部開一個(gè)槽，槽內(nèi)嵌入稱為短路環(huán)(或稱分磁環(huán))的銅環(huán)。

當(dāng)勵(lì)磁線圈通入交流電后，在短路環(huán)中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生，該感應(yīng)電流又會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁通。短路環(huán)把鐵心中的磁通分為兩部分，即不穿過短路環(huán)的和穿過短路環(huán)的中。由于短路環(huán)的作用，使與產(chǎn)生相移，即不同時(shí)為零，使合成吸力始終大于反作用力，從而消除了振動(dòng)和噪聲。圖1.5交流電磁機(jī)構(gòu)實(shí)際吸力曲線圖1.6交流電磁鐵的短路環(huán)1—銜鐵2—鐵心3—線圈4—短路3．反力特性

電磁系統(tǒng)的反作用力與氣隙的關(guān)系曲線稱為反力特性。反作用力包括彈簧力、銜鐵自身重力、摩擦阻力等。

在整個(gè)吸合過程中，吸力都必須大于反作用力，但不能過大或過小。吸力過大，動(dòng)、靜觸頭接觸時(shí)以及銜鐵與鐵心接觸時(shí)的沖擊力也大，會(huì)使觸頭和銜鐵發(fā)生彈跳，導(dǎo)致觸頭熔焊或燒毀，影響電器的機(jī)械壽命；吸力過小，會(huì)使銜鐵運(yùn)動(dòng)速度降低，難以滿足高操作頻率的要求。因此，吸力特性與反力特性必須配合得當(dāng)。在實(shí)際應(yīng)用中，可調(diào)整反力彈簧或觸頭初壓力以改變反力特性，使之與吸力特性有良好配合。1．電器的觸頭觸頭是電磁式電器的執(zhí)行部分，起接通或斷開電路的作用。可分為主觸頭和輔助觸頭。

主觸頭用于接通或斷開主電路，允許通過較大的電流；輔助觸頭用于接通或斷開控制電路，只能通過較小的電流。

1.2.3電弧的產(chǎn)生及滅弧方法

電磁式電器觸頭在線圈未通電狀態(tài)時(shí)有常開(或動(dòng)合)和常閉(或動(dòng)斷)兩種狀態(tài)，分別稱為常開(或動(dòng)合)觸頭和常閉(或動(dòng)斷)觸頭。

當(dāng)電磁線圈有電流通過，電磁機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，觸頭改變?cè)瓉淼臓顟B(tài)，常開(動(dòng)合)觸頭將閉合，使與其相連的電路接通；常閉(動(dòng)斷)觸頭將斷開，使與其相連的電路斷開。能與機(jī)械聯(lián)動(dòng)的觸頭稱動(dòng)觸頭，固定不動(dòng)的觸頭稱靜觸頭。

(1)橋式觸頭。

電磁式電器通常同時(shí)具有常開和常閉兩種觸頭，橋式常閉觸頭與常開觸頭結(jié)構(gòu)及動(dòng)作對(duì)稱，一般在常開觸頭閉合時(shí)，常閉觸頭斷開。靜觸頭的兩個(gè)觸點(diǎn)串接于同一條電路中，當(dāng)銜鐵被吸向鐵心時(shí)，與銜鐵固連在一起的動(dòng)觸頭也隨著移動(dòng)，當(dāng)與靜觸頭接觸時(shí)，便使同靜觸頭相連的電路接通。電路的接通與斷開由兩個(gè)觸頭共同完成。

(2)指形觸頭

觸頭接通或分?jǐn)鄷r(shí)產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦，以利于去掉觸頭表面的氧化膜。指形觸頭適用于接電次數(shù)多、電流大的場(chǎng)合。

(a)橋式觸頭(b)橋式觸(c)指形觸頭(線接觸)圖1.7觸頭的結(jié)構(gòu)形式2．電接觸

觸頭在閉合狀態(tài)下，動(dòng)、靜觸頭完全接觸，并有電流通過時(shí)，稱為電接觸。

電接觸時(shí)觸頭的接觸電阻大小將影響其工作情況。接觸電阻大時(shí)觸頭易發(fā)熱，溫度升高，從而使觸頭易產(chǎn)生熔焊現(xiàn)象，既影響工作的可靠性，又降低了觸頭的壽命。

觸頭接觸電阻的大小主要與觸頭的接觸形式、接觸壓力、觸頭材料及觸頭的表面狀況有關(guān)。

觸頭的接觸形式有點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸3種。點(diǎn)接觸適用于電流不大，觸頭壓力小的場(chǎng)合；線接觸適用于接電次數(shù)多，電流大的場(chǎng)合；面接觸適用于大電流的場(chǎng)合。

(a)點(diǎn)接觸(b)線接觸(c)面接觸圖1.8觸頭的接觸形式減小觸頭接觸電阻的方法

(1)增加接觸壓力可使觸點(diǎn)的接觸面積增加，從而減小接觸電阻。一般在動(dòng)觸點(diǎn)上安裝一個(gè)觸點(diǎn)彈簧。

(2)

選擇電阻系數(shù)小的材料減小接觸電阻。如在觸點(diǎn)上鍍銀或嵌銀，以減小接觸電阻。

(3)

改善觸點(diǎn)的表面狀況，盡量避免或減少觸頭表面氧化物形成，注意保持觸頭表面清潔，避免聚集塵埃。3．電弧的產(chǎn)生

在大氣中斷開電路時(shí)，如果被斷開電路的電流超過某一數(shù)值，斷開后加在觸頭間隙(或稱弧隙)兩端電壓超過某一數(shù)值時(shí)，觸頭間隙中就會(huì)產(chǎn)生電弧。電弧實(shí)際上是觸頭間氣體在強(qiáng)電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，會(huì)產(chǎn)生高溫并發(fā)出強(qiáng)光，將觸頭燒損，并使電路的切斷時(shí)間延長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起火災(zāi)或其他事故，因此，在電器中應(yīng)采取適當(dāng)措施熄滅電弧。4．常用的滅弧方法

(1)電動(dòng)力滅弧。橋式觸頭在分?jǐn)鄷r(shí)具有電動(dòng)力吹弧功能。當(dāng)觸頭打開時(shí)，在斷口中產(chǎn)生電弧，同時(shí)也產(chǎn)生磁場(chǎng)。電弧電流要受到一個(gè)指向外側(cè)的力F的作用，使其向外運(yùn)動(dòng)并拉長(zhǎng)，迅速離開觸頭而熄滅。這種滅弧方法多用于小容量交流接觸器等交流電器中。

(2)磁吹滅弧。

在觸點(diǎn)電路中串入吹弧線圈，該線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)由導(dǎo)磁夾板引向觸點(diǎn)周圍，觸點(diǎn)間的電弧所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，其方向?yàn)楱捄汀阉?。這兩個(gè)磁場(chǎng)在電弧下方方向相同(疊加)，在弧柱上方方向相反(相減)，所以弧柱下方的磁場(chǎng)強(qiáng)于上方的磁場(chǎng)。在下方磁場(chǎng)作用下，電弧受力的方向?yàn)镕所指的方向，在F的作用下，電弧被吹離觸點(diǎn)，經(jīng)引弧角引進(jìn)滅弧罩，使電弧熄滅。圖1.9電動(dòng)力滅弧示意圖圖1.10磁吹滅弧示意圖

1—靜觸頭2—?jiǎng)佑|頭1—磁吹線圈2—絕緣套3—鐵心4—引弧角

5—磁導(dǎo)夾板6—滅弧罩7—?jiǎng)佑|頭8—靜觸頭

(3)柵片滅弧。滅弧柵是一組薄鋼片，它們彼此間相互絕緣。當(dāng)電弧進(jìn)入柵片時(shí)被分割成一段段串聯(lián)的短弧，而柵片就是這些短弧的電極，這樣就使每段短弧上的電壓達(dá)不到燃弧電壓，電弧迅速熄滅。此外，柵片還能吸收電弧熱量，使電弧迅速冷卻。基于上述原因，電弧進(jìn)入柵片后就會(huì)很快熄滅。圖1.11柵片滅弧示意圖1—滅弧柵片2—觸頭3—電弧

(4)窄縫滅弧。利用滅弧罩的窄縫來實(shí)現(xiàn)的。滅弧罩內(nèi)有一個(gè)或數(shù)個(gè)縱縫，縫的下部寬，上部窄，當(dāng)觸頭斷開時(shí)，電弧在電動(dòng)力的作用下進(jìn)入縫內(nèi)，窄縫可將電弧柱分成若干直徑較小的電弧，同時(shí)可將電弧直徑壓縮，使電弧同縫緊密接觸，加強(qiáng)冷卻和去游離作用，使電弧熄滅加快。滅弧罩通常用耐弧陶土、石棉水泥或耐弧塑料制成。圖1.12窄縫滅弧罩的斷面

1.3電磁式接觸器

接觸器是一種用來自動(dòng)接通或斷開大電流電路的電器。它可以頻繁地接通或分?jǐn)嘟恢绷髫?fù)載電路，并可實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)距離控制。其主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可用于電熱設(shè)備、電焊機(jī)、電容器組等其他設(shè)備。它還具有低電壓釋放保護(hù)功能。接觸器具有控制容量大、過載能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、設(shè)備簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，是電力拖動(dòng)自動(dòng)控制電路中使用最廣泛的電器元件之一。

接觸器按操作方式分為：電磁接觸器、氣動(dòng)接觸器和電磁氣動(dòng)接觸器；

按滅弧介質(zhì)分為：空氣電磁接觸器、油浸式接觸器和真空接觸器等。

最常用的分類是按照接觸器主觸頭控制的電路種類來劃分，即將接觸器分為交流接觸器和直流接觸器兩大類。1．交流接觸器的結(jié)構(gòu)

(1)電磁機(jī)構(gòu)。電磁機(jī)構(gòu)由線圈、動(dòng)鐵心(銜鐵)和靜鐵心組成，其作用是將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，產(chǎn)生電磁吸力，帶動(dòng)觸頭動(dòng)作。

(2)觸頭系統(tǒng)。包括主觸頭和輔助觸頭。

主觸頭用于接通或斷開主電路，通常為

3

對(duì)常開觸頭。

輔助觸頭用于控制電路，起控制其他元件接通或分?jǐn)嗉半姎饴?lián)鎖作用，故又稱聯(lián)鎖觸頭，一般有多對(duì)常開、常閉觸頭。

1.3.1接觸器的結(jié)構(gòu)及原理(3)滅弧裝置。

(4)其他輔助部件。包括反作用彈簧、緩沖彈簧、觸頭壓力彈簧、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、支架及外殼等。圖1.13交流接觸器結(jié)構(gòu)1—?jiǎng)佑|頭2—靜觸頭3—銜鐵4—彈簧5—線圈6—鐵心7—墊氈8—觸頭彈簧9—滅弧罩10—觸頭壓力彈簧1.3電磁式接觸器2．電磁式接觸器的工作原理

當(dāng)線圈得電后，在鐵心中產(chǎn)生磁通及電磁吸力，銜鐵在電磁吸力的作用下吸向鐵心，同時(shí)帶動(dòng)動(dòng)觸頭移動(dòng)，使常閉觸頭打開，常開觸頭閉合。當(dāng)線圈失電或線圈兩端電壓顯著降低時(shí)，電磁吸力小于彈簧反力，使得銜鐵釋放，觸頭機(jī)構(gòu)復(fù)位，斷開電路或解除互鎖。

接觸器的圖形符號(hào)如圖1.14所示，文字符號(hào)為KM。(a)線圈(b)常開觸頭(c)常閉觸頭圖1.14接觸器的圖形符號(hào)3．直流接觸器

直流接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理基本上與交流接觸器相同，結(jié)構(gòu)上也是由電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置等部分組成，但在電磁機(jī)構(gòu)方面有所不同。由于直流電弧比交流電弧難以熄滅，直流接觸器常采用磁吹式滅弧裝置滅弧。1.3.2接觸器的主要技術(shù)參數(shù)

(1)接觸器的極數(shù)和電流種數(shù)。

按接觸器主觸頭的個(gè)數(shù)確定其極數(shù)，有兩極、三極和四極接觸器；

按主電路的電流種類分有交流接觸器和直流接觸器。

1.3電磁式接觸器(2)額定工作電壓。指主觸頭之間正常工作電壓值，也就是主觸頭所在電路的電源電壓。

直流接觸器的額定電壓有110V、220V、440V、660V；

交流接觸器的額定電壓有220V、380V、500V、660V等。

(3)額定電流。

接觸器觸頭在額定工作條件下的電流值。交流接觸器的額定電流有10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A及630A。

(4)通斷能力。

指接觸器主觸頭在規(guī)定條件下能可靠接通和分?jǐn)嗟碾娏髦?。在此電流值下接通電路時(shí)，主觸頭不應(yīng)造成熔焊。在此電流值下分?jǐn)嚯娐窌r(shí)，主觸頭不應(yīng)發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間燃弧。一般通斷能力是額定電流的5～10倍。(5)線圈額定電壓。指接觸器正常工作時(shí)線圈上所加的電壓值。選用時(shí)，一般交流負(fù)載用交流接觸器，直流負(fù)載用直流接觸器，但對(duì)動(dòng)作頻繁的交流負(fù)載可采用使用直流線圈的交流接觸器。

(6)操作頻率。

指接觸器每小時(shí)允許操作次數(shù)的最大值。

(7)壽命。

包括電壽命和機(jī)械壽命。目前接觸器的機(jī)械壽命已達(dá)一千萬次以上，電氣壽命約是機(jī)械壽命的5%～20%。

(8)使用類別。表1-2接觸器使用類別及典型用途電流種類使用類別典型用途AC(交流)AC1AC2AC3AC4無感或微感負(fù)載、電阻爐繞線式電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和中斷籠型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和中斷籠型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反接制動(dòng)、反向和點(diǎn)動(dòng)DC(直流)DC1DC2DC3無感或微感負(fù)載、電阻爐并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反接制動(dòng)、反向和點(diǎn)動(dòng)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反接制動(dòng)、反向和點(diǎn)動(dòng)1.3.3接觸器的型號(hào)

例如CJ10Z—40/3為交流接觸器，設(shè)計(jì)序號(hào)10，重任務(wù)型，額定電流40A，主觸頭為3極。

CJ12—250A/3為改型后的交流接觸器，設(shè)計(jì)序號(hào)12，額定電流250A，3個(gè)主觸頭。

我國(guó)常用的交流接觸器主要有CJ10、CJ12、CJXI、CJ20、CJ40等系列及其派生系列產(chǎn)品。直流接觸器有CZ18、CZ21、CZ22、CZ10和CZ2等系列。

引進(jìn)的產(chǎn)品應(yīng)用較多的有德國(guó)西門子公司的3TB系列和BBC公司的B系列，法國(guó)TE公司的LC1系列等，主要供遠(yuǎn)距離接通和分?jǐn)嚯娐罚⑦m用于頻繁啟動(dòng)及控制交流電動(dòng)機(jī)。3TB系列產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)械壽命和電氣壽命長(zhǎng)、安裝方便、可靠性高等特點(diǎn)，額定電壓為220V～660V，額定電流為9A～630A。表1-3常用交流接觸器主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)主觸頭輔助觸頭線圈可控制電器的最大功率/kW額定操作頻率/(次/h)對(duì)數(shù)額定電流/A額定電壓/V對(duì)數(shù)額定電流/A額定電壓/V電壓/V功率/kW220V380VCJ0-103103802個(gè)常開2個(gè)常閉538036110(127)220380142.54≤600CJ0-20320335.510CJ0-40340331120CJ0-75375552240CJ10-10310112.24CJ10-20320225.510CJ10-40340321120CJ10-603607017301.3.4接觸器的選用

(1)接觸器極數(shù)與電流種類的確定。

一般選用三極接觸器，當(dāng)需要同時(shí)控制中性線時(shí)，則選用四極交流接觸器。

接觸器由主電路電流種類來決定選擇直流接觸器還是交流接觸器。

(2)根據(jù)負(fù)載的類型選擇相應(yīng)使用類別的接觸器。

如負(fù)載是一般任務(wù)則選用AC-3類別；負(fù)載為重任務(wù)則應(yīng)選用AC-4類別；(3)確定接觸器主觸頭的電流等級(jí)。

一般按控制負(fù)載電流值來決定接觸器主觸頭的額定電流值；(4)根據(jù)接觸器主觸頭接通與分?jǐn)嘀麟娐冯妷旱燃?jí)來決定接觸器的額定電壓。

(5)接觸器吸引線圈的額定電壓應(yīng)由所連接的控制電路確定。

(6)接觸器的觸頭數(shù)(主觸頭和輔助觸頭)和種類(常開或常閉)應(yīng)滿足主電路和控制電路的要求。

繼電器是一種通過監(jiān)測(cè)各種電量或非電量信號(hào)，接通或斷開小電流控制電路的電器。

工作原理：

一般來說，繼電器通過測(cè)量環(huán)節(jié)輸入外部信號(hào)(如電壓、電流等電量或溫度、壓力、速度等非電量)并傳遞給中間機(jī)構(gòu)，將它與整定值(即設(shè)定值)進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到整定值時(shí)(過量或欠量)，中間機(jī)構(gòu)就使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生輸出動(dòng)作，從而閉合或分?jǐn)嚯娐罚_(dá)到控制電路的目的。

1.4電磁式繼電器功能：1、實(shí)現(xiàn)控制電路狀態(tài)的改變。2、與接觸器不同，繼電器不能用來直接接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路，而主要用于電動(dòng)機(jī)或線路的保護(hù)以及生產(chǎn)過程自動(dòng)化的控制。種類：(1)按用途分為：控制繼電器、保護(hù)繼電器。(2)按動(dòng)作原理分為：電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、熱繼電器、機(jī)械式繼電器、電動(dòng)式繼電器、電子繼電器。

(3)按輸入信號(hào)分為：電壓繼電器、電流繼電器、時(shí)間繼電器、速度繼電器、壓力繼電器、溫度繼電器。(4)按動(dòng)作時(shí)間分為：瞬時(shí)繼電器、延時(shí)繼電器。繼電器的主要技術(shù)參數(shù)：

包括額定參數(shù)、吸合時(shí)間和釋放時(shí)間、整定參數(shù)(繼電器的動(dòng)作值，大部分控制繼電器的動(dòng)作值是可調(diào)的)、靈敏度(一般指繼電器對(duì)信號(hào)的反應(yīng)能力)、觸頭的接通和分?jǐn)嗄芰?、使用壽命等?.4電磁式繼電器1.4.1電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)與特性

1．結(jié)構(gòu)與工作原理

電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理與電磁式接觸器相似，也是由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)和釋放彈簧等組成。特點(diǎn)：用于控制電路；流過觸頭的電流比較小(一般5A以下)；故不需要滅弧裝置。常用的電磁式繼電器有電壓繼電器、中間繼電器和電流繼電器。1.4電磁式繼電器圖1.16電磁式繼電器原理圖圖1.17電磁式繼電器的圖形、文字符號(hào)1—鐵心2—旋轉(zhuǎn)棱角3—釋放彈簧4—調(diào)節(jié)螺母

5—銜鐵6—?jiǎng)佑|頭7—靜觸頭8—非磁性墊片9—線圈2．電磁式繼電器的特性

繼電器的主要特性是輸入——輸出特性，又稱繼電特性。當(dāng)繼電器輸入量X由0增至X1以前，繼電器輸出量Y為零。當(dāng)輸入量增加到X2時(shí)，繼電器吸合，輸出量為Y1，若再增大X，Y保持不變。當(dāng)X小到X1，繼電器釋放，輸出量由Y1到零，X再減小，Y值均為0。X2稱為繼電器吸合值，欲使繼電器吸合，輸入量必須等于或大于X2；X1稱為繼電器釋放值，欲使繼電器釋放，輸入量必須等于或小于X1。圖1.18繼電特性曲線圖

繼電器的返回系數(shù)Kf

：

Kf＝X1/X2稱為繼電器的返回系數(shù)。

Kf值可通過調(diào)節(jié)釋放彈簧的松緊程度(擰緊時(shí)，X1與X2同時(shí)增大，Kf也隨之增大；放松時(shí)，Kf減小)或調(diào)整鐵心與銜鐵間非磁性墊片的厚度(增厚時(shí)X1增大、Kf增大；減薄時(shí)Kf減小)來達(dá)到不同的Kf值。

一般繼電器要求低的返回系數(shù)，Kf值應(yīng)在0.1～0.4之間，這樣當(dāng)繼電器吸合后，輸入量波動(dòng)較大時(shí)不致引起誤動(dòng)作；

欠電壓繼電器則要求高的返回系數(shù)，Kf值在0.6以上。

設(shè)某繼電器Kf＝0.66，吸合電壓為額定電壓的90%，則電壓低于額定電壓的60%時(shí)，繼電器釋放，起到欠電壓保護(hù)作用。

繼電器的吸合時(shí)間和釋放時(shí)間。

吸合時(shí)間是指從線圈接受電信號(hào)到銜鐵完全吸合所需的時(shí)間；

釋放時(shí)間是指從線圈失電到銜鐵完全釋放所需的時(shí)間。

一般繼電器的吸合時(shí)間與釋放時(shí)間為0.05s～0.15s，快速繼電器為0.005s～0.05s，它的大小影響繼電器的操作頻率。1.4.2電壓繼電器

根據(jù)線圈兩端電壓的大小通斷電路的繼電器稱為電壓繼電器。

電壓繼電器的線圈并聯(lián)在電路上，對(duì)所接電路上的電壓高低作出反應(yīng)。

用于控制系統(tǒng)的電壓保護(hù)和控制。

電壓繼電器分過電壓繼電器、欠電壓繼電器和零電壓繼電器。1．過電壓繼電器

過電壓繼電器用于電路的過電壓保護(hù)，其吸合整定值為被保護(hù)電路額定電壓的1.05～1.2倍。

在額定電壓工作時(shí)，銜鐵不動(dòng)作；當(dāng)被保護(hù)電路的電壓高于額定值，達(dá)到過電壓繼電器的整定值時(shí)，銜鐵吸合，觸頭機(jī)構(gòu)動(dòng)作，控制電路失電，控制接觸器及時(shí)分?jǐn)啾槐Ｗo(hù)電路。2．欠電壓繼電器

欠電壓繼電器用于電路的欠電壓保護(hù)，其釋放整定值為電路額定電壓的0.1～0.6倍。在額定電壓工作時(shí)，銜鐵可靠吸合；當(dāng)被保護(hù)電路電壓降至欠電壓繼電器的釋放整定值時(shí)，銜鐵釋放，觸頭機(jī)構(gòu)復(fù)位，控制接觸器及時(shí)分?jǐn)啾槐Ｗo(hù)電路。電壓繼電器的符號(hào)如圖圖1.19過電壓繼電器符號(hào)

圖1.20欠電壓繼電器符號(hào)

1.4電磁式繼電器3．零電壓繼電器

零電壓繼電器在額定電壓下也吸合，當(dāng)線圈電壓達(dá)到額定電壓的5%～25%時(shí)釋放。對(duì)電路實(shí)現(xiàn)零電壓保護(hù)，常用于電路的失壓保護(hù)。1.4.3電流繼電器

根據(jù)線圈中電流的大小通斷電路的繼電器稱為電流繼電器。

電流繼電器用于電力拖動(dòng)系統(tǒng)的電流保護(hù)和控制。

線圈串聯(lián)接入主電路，用來感測(cè)主電路的電流；

觸頭接入控制電路，為執(zhí)行元件。常用的電流繼電器有過電流繼電器和欠電流繼電器兩種。1．過電流繼電器

過電流繼電器用于電路的過流保護(hù)。

過電流繼電器在電路正常工作時(shí)不動(dòng)作，整定范圍通常為額定電流的1.1～4倍，當(dāng)被保護(hù)電路的電流高于額定值，達(dá)到過電流繼電器的整定值時(shí)，銜鐵吸合，觸頭機(jī)構(gòu)動(dòng)作，控制電路失電，從而控制接觸器及時(shí)分?jǐn)嚯娐?，?duì)電路起過電流保護(hù)作用。

2．欠電流繼電器

欠電流繼電器用于電路的欠電流保護(hù)。

吸引電流為線圈額定電流30%～65%，釋放電流為額定電流10%～20%，因此，在電路正常工作時(shí)，銜鐵是吸合的，只有當(dāng)電流降低到某一整定值時(shí)，繼電器釋放，控制電路失電，從而控制接觸器及時(shí)分?jǐn)嚯娐?。電流繼電器的符號(hào)如圖。圖1.22欠電流繼電器符號(hào)1.4電磁式繼電器

從得到輸入信號(hào)(即線圈通電或斷電)開始，經(jīng)過一定的延時(shí)后才輸出信號(hào)(延時(shí)觸點(diǎn)狀態(tài)變化)的繼電器，稱為時(shí)間繼電器。1.4.4時(shí)間繼電器

時(shí)間繼電器可分為：

通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型。

通電延時(shí)型是當(dāng)接受輸入信號(hào)后延遲一定時(shí)間，輸出信號(hào)才發(fā)生變化；當(dāng)輸入信號(hào)消失后，輸出瞬時(shí)復(fù)原。

斷電延時(shí)型是當(dāng)接受輸入信號(hào)時(shí)，瞬時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)；當(dāng)輸入信號(hào)消失后，延遲一定的時(shí)間，輸出信號(hào)才復(fù)原。常用的時(shí)間繼電器有：電磁式、空氣阻尼式、電動(dòng)式和電子式等。目前用得最多的是電子式。這里介紹利用電磁原理工作的兩種時(shí)間繼電器。1．直流電磁式時(shí)間繼電器

直流電磁式時(shí)間繼電器在鐵心上有一個(gè)阻尼銅套。圖1.23直流電磁式時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)1—阻尼銅套2—釋放彈簧3—調(diào)節(jié)螺母4—調(diào)節(jié)螺釘5—銜鐵6—非磁性墊片7—電磁線圈

1.4電磁式繼電器

工作原理：

由電磁感應(yīng)定律可知，在繼電器線圈通、斷電過程中銅套內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)有感應(yīng)電流存在，此感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通阻礙穿過銅套內(nèi)的原磁通變化，因而對(duì)原磁通起了阻尼作用。

當(dāng)繼電器通電吸合時(shí)，由于銜鐵處于釋放位置，氣隙大，磁阻大，磁通小，銅套阻尼作用也小，因此鐵心吸合時(shí)的延時(shí)不顯著，一般可忽略不計(jì)。當(dāng)繼電器斷電時(shí)，磁通量的變化大，銅套的阻尼作用也大，使銜鐵延時(shí)釋放起到延時(shí)的作用。因此，這種繼電器僅作為斷電延時(shí)用。

其延時(shí)動(dòng)作觸點(diǎn)有延時(shí)打開常開觸點(diǎn)和延時(shí)閉合常閉觸點(diǎn)兩種。這種時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間較短，而且準(zhǔn)確度較低，一般只用于延時(shí)精度要求不高的場(chǎng)合。2．空氣阻尼式時(shí)間繼電器

空氣阻尼式時(shí)間繼電器利用空氣阻尼原理達(dá)到延時(shí)的目的。

它由電磁機(jī)構(gòu)、延時(shí)機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn)組成。其中電磁機(jī)構(gòu)有交流、直流兩種；

延時(shí)方式有通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型，兩種繼電器原理和結(jié)構(gòu)均相同，只是將其電磁機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)180°安裝。

當(dāng)銜鐵位于鐵心和延時(shí)機(jī)構(gòu)之間時(shí)為通電延時(shí)型；當(dāng)鐵心位于銜鐵和延時(shí)機(jī)構(gòu)之間時(shí)為斷電延時(shí)型。JS7－A系列時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)如圖1.24所示。圖1.24JS7－A系列時(shí)間繼電器(空氣阻尼式)結(jié)構(gòu)圖l—線圈2—鐵心3—銜鐵4—反力彈簧5—推板6—活塞桿7—杠桿8—塔形彈簧9—弱彈簧10—橡皮膜11—空氣室壁12—活塞13—調(diào)節(jié)螺釘14—進(jìn)氣孔15，16—微動(dòng)開關(guān)現(xiàn)以通電延時(shí)型為例說明其工作原理。

當(dāng)線圈1得電后銜鐵3吸合，活塞桿6在塔形彈簧8作用下帶動(dòng)活塞12及橡皮膜10向上移動(dòng)，橡皮膜下方空氣室空氣變得稀薄，形成負(fù)壓，活塞桿只能緩慢移動(dòng)，其移動(dòng)速度由進(jìn)氣孔氣隙大小來決定。經(jīng)一段延時(shí)后，活塞桿通過杠桿7壓動(dòng)微動(dòng)開關(guān)15，使其觸點(diǎn)動(dòng)作，起到通電延時(shí)作用。

當(dāng)線圈斷電時(shí)，銜鐵釋放，橡皮膜下方空氣室內(nèi)的空氣通過活塞肩部所形成的單向閥迅速排出，使活塞桿、杠桿、微動(dòng)開關(guān)等迅速復(fù)位。由線圈得電至觸點(diǎn)動(dòng)作的一段時(shí)間即為時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間，其大小可以通過調(diào)節(jié)螺釘13調(diào)節(jié)進(jìn)氣孔氣隙大小來改變。

在線圈通電和斷電時(shí)，微動(dòng)開關(guān)16在推板5的作用下都能瞬時(shí)動(dòng)作，其觸點(diǎn)即為時(shí)間繼電器的瞬動(dòng)觸點(diǎn)。

空氣阻尼式時(shí)間繼電器的優(yōu)點(diǎn)是延時(shí)范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉。缺點(diǎn)是延時(shí)誤差大，沒有調(diào)節(jié)指示，很難精確地整定延時(shí)值。在延時(shí)精度要求高的場(chǎng)合不宜使用。

圖1.25時(shí)間繼電器的圖形符號(hào)1.4.5中間繼電器

中間繼電器實(shí)質(zhì)上是一種電壓繼電器。它的特點(diǎn)是觸頭數(shù)量較多(可達(dá)

8

對(duì))，觸頭容量較大(5A～10A)，動(dòng)作靈敏，在電路中起增加觸頭數(shù)量和起中間放大作用。由于中間繼電器只要求線圈電壓為零時(shí)能可靠釋放，對(duì)動(dòng)作參數(shù)無要求，故中間繼電器沒有調(diào)節(jié)裝置。

中間繼電器的圖形符號(hào)和文字符號(hào)如圖1.26所示。圖1.26中間繼電器的符號(hào)1.5.1熱繼電器的作用及工作原理1．熱繼電器的作用---（延時(shí)）過載保護(hù)、斷相保護(hù)

在電動(dòng)機(jī)實(shí)際的運(yùn)行中，常會(huì)遇到過載或欠電壓情況。為了充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的過載能力，保證電動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)一旦出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間過載等情況，需要自動(dòng)切斷電路，從而出現(xiàn)了能隨過載程度而改變動(dòng)作時(shí)間的電器，這就是熱繼電器。與電流繼電器和熔斷器不同，熱繼電器中發(fā)熱元件有熱慣性，在電路中不能做瞬時(shí)過載保護(hù)，更不能做短路保護(hù)。1.5熱繼電器

分類：

熱繼電器按相數(shù)分有單相、兩相和三相式3種類型。

三相式熱繼電器常用于三相交流電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，可按其職能分為不帶斷相保護(hù)和帶斷相保護(hù)兩種類型。1.5熱繼電器2．熱繼電器的結(jié)構(gòu)與工作原理

結(jié)構(gòu)組成：

熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片和觸頭組成。熱元件由發(fā)熱電阻絲做成。雙金屬片由兩個(gè)熱膨脹系數(shù)不同的金屬輾壓而成。熱元件串接在電動(dòng)機(jī)定子繞組中。電動(dòng)機(jī)繞組電流即為流過熱元件的電流。圖1.27熱繼電器的結(jié)構(gòu)原理圖1—雙金屬片固定支點(diǎn)2—雙金屬片3—熱元件4—導(dǎo)板5—補(bǔ)償雙金屬片6—常閉觸點(diǎn)7—常開觸點(diǎn)8—復(fù)位螺釘9—?jiǎng)佑|點(diǎn)10—復(fù)位按鈕11—調(diào)節(jié)旋鈕12—支撐13—壓簧14—推桿

當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，熱元件產(chǎn)生的熱量雖能使雙金屬片2彎曲，但還不足以使繼電器動(dòng)作；

當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，熱元件產(chǎn)生的熱量增大，使雙金屬片彎曲位移增大，經(jīng)過一定時(shí)間后，雙金屬片彎曲到推動(dòng)導(dǎo)板

4，并通過補(bǔ)償雙金屬片5與推桿14將動(dòng)觸點(diǎn)9和常閉觸點(diǎn)6分開，動(dòng)觸點(diǎn)9和常閉觸點(diǎn)6為熱繼電器串于接觸器線圈回路的常閉觸點(diǎn)，斷開后使接觸器失電，接觸器的常開觸點(diǎn)斷開電動(dòng)機(jī)的電源以保護(hù)電動(dòng)機(jī)。

調(diào)節(jié)旋鈕11是一個(gè)偏心輪，它與支撐12構(gòu)成一個(gè)杠桿，13是一個(gè)壓簧，轉(zhuǎn)動(dòng)偏心輪，改變它的半徑即可改變補(bǔ)償雙金屬片5與導(dǎo)板4的接觸距離，因而達(dá)到調(diào)節(jié)整定動(dòng)作電流的目的。此外，靠調(diào)節(jié)復(fù)位螺釘8來改變常開觸點(diǎn)7的位置使熱繼電器能工作在手動(dòng)復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位兩種工作狀態(tài)。調(diào)試手動(dòng)復(fù)位時(shí)，在故障排除后要按下復(fù)位按鈕10才能使動(dòng)觸點(diǎn)恢復(fù)與常閉觸點(diǎn)6相接觸的位置。圖1.27熱繼電器的結(jié)構(gòu)原理圖1—雙金屬片固定支點(diǎn)2—雙金屬片

3—熱元件4—導(dǎo)板5—補(bǔ)償雙金屬片

6—常閉觸點(diǎn)7—常開觸點(diǎn)8—復(fù)位螺釘

9—?jiǎng)佑|點(diǎn)10—復(fù)位按鈕11—調(diào)節(jié)旋鈕

12—支撐13—壓簧14—推桿1.5熱繼電器3．帶斷相保護(hù)的熱繼電器--△接法電動(dòng)機(jī)斷相保護(hù)

缺相是造成三相異步電動(dòng)機(jī)燒壞的主要原因之一。

用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)的熱繼電器的動(dòng)作電流通常是按電動(dòng)機(jī)的額定電流(線電流)進(jìn)行整定的。

1.5熱繼電器如果熱繼電器所保護(hù)的電動(dòng)機(jī)是Y接法，熱繼電器的整定電流與電動(dòng)機(jī)繞組電流(相電流)相同，當(dāng)線路發(fā)生一相斷電時(shí)，另外兩相電流便增大很多，由于線電流等于相電流，流過電動(dòng)機(jī)繞組的電流和流過熱繼電器的電流增加比例相同，因此普通的兩相或三相熱繼電器可以起到保護(hù)作用。

如果電動(dòng)機(jī)是△形接法，當(dāng)發(fā)生斷相時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的相電流與線電流不等，流過電動(dòng)機(jī)繞組的電流和流過熱繼電器的電流增加比例不相同，而熱元件又串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)的電源進(jìn)線中，按電動(dòng)機(jī)的額定電流即線電流來整定，整定值較大。當(dāng)故障線電流達(dá)到額定電流時(shí)，在電動(dòng)機(jī)繞組內(nèi)部，電流較大的那一相繞組的故障電流將超過額定相電流，便有過熱燒毀的危險(xiǎn)。所以△接法必須采用帶斷相保護(hù)的熱繼電器。

帶有斷相保護(hù)的熱繼電器是在普通熱繼電器的基礎(chǔ)上增加一個(gè)差動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)三相電流進(jìn)行比較。熱繼電器的導(dǎo)板改為差動(dòng)機(jī)構(gòu)。1.5熱繼電器圖1.28差動(dòng)式斷相保護(hù)的熱繼電器的動(dòng)作原理1—上導(dǎo)板2—下導(dǎo)板3—雙金屬片4—常閉觸點(diǎn)5—杠桿1.5.2熱繼電器型號(hào)及選用1．熱繼電器的型號(hào)

我國(guó)常用的熱繼電器主要有:JR20、JRS1、JR16等系列。

引進(jìn)產(chǎn)品有T系列(德國(guó)BBC公司)、3UA(德國(guó)西門子)、LR1-D(法國(guó)TE公司)。JRS1、JR20系列具有斷相保護(hù)、溫度補(bǔ)償、整定電流可調(diào)，能手動(dòng)脫扣及手動(dòng)斷開動(dòng)斷觸頭等功能。三相交流電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)均采用三相式熱繼電器，尤其是JR16和JR20系列三相式熱繼電器得到廣泛應(yīng)用。這兩種系列的熱繼電器按其職能又分為帶斷相保護(hù)和不帶斷相保護(hù)兩種類型。

1.5熱繼電器常用的JRS1系列和JR20系列熱繼電器的符號(hào)含義如圖所示。

圖1.29熱繼電器的圖1.30JRS1和JR20系列熱繼圖形符號(hào)和文字符號(hào)

電器的符號(hào)含義型號(hào)額定電壓/V額定電流/A相數(shù)熱元件斷相保護(hù)溫度補(bǔ)償觸頭數(shù)量最小規(guī)格/A最大規(guī)格/A擋數(shù)JR163802030.25～0.3514～2212有有一動(dòng)合一動(dòng)斷6014～2240～63415040～63100～1604JR206606.330.1～0.155～7.414無有一動(dòng)合一動(dòng)斷163.5～5.314～186328～1228～3666316～2455～71616033～47144～176925083～125167～2504400130～195267～4004630200～300420～6304表1-4常用的熱繼電器技術(shù)參數(shù)1.5熱繼電器JRS13801230.11～0.159.0～12.513有有一動(dòng)合一動(dòng)斷259.0～12.518～253

T6601630.11～0.1612～17.622有有一動(dòng)合一動(dòng)斷250.17～0.2526～3221450.28～0.4030～4521一動(dòng)合或一動(dòng)斷856～1060～1008一動(dòng)合一動(dòng)斷10527～4280～115617090～130140～2203250100～160250～4003370100～160310～50041.5熱繼電器

(1)

熱繼電器的額定電流應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的額定電流選擇。對(duì)于過載能力較差的電動(dòng)機(jī)，選取熱繼電器的額定電流(實(shí)際上是選取發(fā)熱元件的額定電流)為電動(dòng)機(jī)額定電流的60%～80%。

(2)

在不頻繁啟動(dòng)場(chǎng)合，要保證熱繼電器在電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程中不產(chǎn)生誤動(dòng)作?？砂措妱?dòng)機(jī)的額定電流選取熱繼電器。

2．熱繼電器的選用

(3)

當(dāng)電動(dòng)機(jī)為重復(fù)短時(shí)工作時(shí)，首先注意確定熱繼電器的允許操作頻率。因?yàn)闊崂^電器的操作頻率是很有限的，如果用它保護(hù)操作頻率較高的電動(dòng)機(jī)，效果很不理想，有時(shí)甚至不能使用。(4)在三相異步電動(dòng)機(jī)電路中，對(duì)定子繞組為Y連接的電動(dòng)機(jī)應(yīng)選用兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器；定子繞組為△連接的電動(dòng)機(jī)必須采用帶斷相保護(hù)的熱繼電器。1.6信號(hào)繼電器

信號(hào)繼電器是指輸入非電信號(hào)，且當(dāng)非電信號(hào)到一定值時(shí)才使觸頭動(dòng)作的繼電器。常用的有溫度繼電器、速度繼電器、壓力繼電器和干簧繼電器。1.6.1溫度繼電器

當(dāng)電網(wǎng)電壓升高時(shí)，導(dǎo)致鐵損增加而使鐵心發(fā)熱，這樣會(huì)使繞組溫升過高，或者電動(dòng)機(jī)環(huán)境溫度過高以及通風(fēng)不良等，同樣會(huì)使繞組溫度過高。為此，出現(xiàn)了按溫度原則動(dòng)作的繼電器，這就是溫度繼電器。

使用時(shí)將溫度繼電器埋設(shè)在電動(dòng)機(jī)發(fā)熱部位，如電動(dòng)機(jī)定子槽內(nèi)、繞組端部等部位，可直接反映該處發(fā)熱情況。無論是電動(dòng)機(jī)本身出現(xiàn)過載電流引起溫度升高，還是其他原因引起電動(dòng)機(jī)溫度升高，溫度繼電器都可起保護(hù)作用。溫度繼電器有兩種類型：一種是雙金屬片式溫度繼電器，另一種是熱敏電阻式溫度繼電器。

雙金屬片式溫度繼電器的工作原理與熱繼電器相似，在此不重復(fù)。

雙金屬片式溫度繼電器的動(dòng)作溫度是以電動(dòng)機(jī)繞組絕緣等級(jí)為基礎(chǔ)來劃分的，它共有50℃、60℃、70℃、80℃、95℃、105℃、115℃、125℃、135℃、145℃和165℃等11個(gè)規(guī)格。繼電器的返回溫度因動(dòng)作溫度而異，一般比動(dòng)作溫度低5℃～40℃。雙金屬片式溫度繼電器的缺點(diǎn)是加工工藝復(fù)雜，且雙金屬片容易老化。因?yàn)檫^厚的絕緣層會(huì)加劇動(dòng)作的滯后現(xiàn)象。

熱敏電阻式溫度繼電器的外形同一般晶體管式時(shí)間繼電器相似，但作為溫度檢測(cè)元件的熱敏電阻不裝在繼電器中，而是裝在電動(dòng)機(jī)定子槽內(nèi)或繞組的端部。

熱敏電阻是一種半導(dǎo)體器件，根據(jù)材料性質(zhì)可分為正溫度系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)兩種熱敏電阻。

正溫度系數(shù)熱敏電阻因?yàn)榫哂忻黠@的開關(guān)特性、電阻溫度系數(shù)大、體積小、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展。

RT是表示各繞組內(nèi)埋設(shè)的熱敏電阻串聯(lián)后的總電阻，它同電阻R3、R4、R6構(gòu)成一電橋。由晶體管Vl、V2構(gòu)成的開關(guān)接在電橋的對(duì)角線上。圖1.31熱敏電阻式溫度繼電器電路

當(dāng)溫度在65℃以下時(shí)，RT大體為一恒值且比較小，電橋處于平衡狀態(tài)；Vl及V2截止，晶閘管VS不導(dǎo)通，執(zhí)行繼電器KA不動(dòng)作。當(dāng)溫度上升到動(dòng)作溫度時(shí)，RT阻值劇增，電橋出現(xiàn)不平衡狀態(tài)而使Vl及V2導(dǎo)通，晶閘管VS獲得門極觸發(fā)電流而導(dǎo)通，執(zhí)行繼電器KA線圈有電而使銜鐵吸合，其常閉觸點(diǎn)分?jǐn)嘟佑|器線圈從而使電動(dòng)機(jī)斷電，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的過熱保護(hù)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)溫度下降至返回溫度時(shí)，RT阻值銳減，電橋恢復(fù)平衡，使VS關(guān)斷，執(zhí)行繼電器線圈斷電而使銜鐵釋放。

在熱敏電阻式溫度繼電器中，執(zhí)行繼電器的任務(wù)是控制主電路接觸器的線圈電路，因此，完全可以用一只雙向晶閘管來代替執(zhí)行繼電器，直接控制接觸器的線圈。溫度繼電器的觸點(diǎn)在電路圖中的圖形符號(hào)與電壓或電流繼電器相同，只是在符號(hào)旁標(biāo)注字母“θ”即可。1.6.2速度繼電器—反接制動(dòng)繼電器

速度繼電器主要用于籠型異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制，所以也稱反接制動(dòng)繼電器。具當(dāng)速度達(dá)到規(guī)定值時(shí)，繼電器動(dòng)作，當(dāng)速度下降到接近0時(shí)，能自動(dòng)及時(shí)切斷電源。

速度繼電器在結(jié)構(gòu)上主要由定子、轉(zhuǎn)子和觸點(diǎn)3部分組成。轉(zhuǎn)子是一個(gè)圓柱形永久磁鐵，定子是一個(gè)籠形空心圓環(huán)，由矽鋼片疊成，并裝有籠形繞組。

圖1.32速度繼電器1—連接頭2—端蓋3—定子4—轉(zhuǎn)子5—可動(dòng)支架

6—觸點(diǎn)7—膠木擺桿8—簧片9—靜觸頭10—繞組11—軸

速度繼電器轉(zhuǎn)子的軸與被控電動(dòng)機(jī)軸相連接，而定子空套在轉(zhuǎn)子上。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，速度繼電器的轉(zhuǎn)子隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣，永久磁鐵的靜止磁場(chǎng)就成了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。定子內(nèi)的籠型導(dǎo)體因切割磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生電流。此電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，于是定子跟著轉(zhuǎn)子相應(yīng)偏轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越高，定子導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的電流越大，電磁轉(zhuǎn)矩也就越大。當(dāng)定子偏轉(zhuǎn)到一定角度時(shí)，裝在定子軸上的擺錘推動(dòng)簧片動(dòng)作，使常閉觸點(diǎn)打開而常開觸點(diǎn)閉合。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，速度繼電器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也隨之下降，定子導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的電流也相應(yīng)減少，因而使電磁轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)減小。當(dāng)繼電器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速下降到一定數(shù)值時(shí)，定子產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩減小，觸頭在彈簧作用下復(fù)位。

速度繼電器的動(dòng)作轉(zhuǎn)速一般不低于120r/min，復(fù)位轉(zhuǎn)速約在100r/min以下，該數(shù)值可以調(diào)整.

工作時(shí)，允許的轉(zhuǎn)速高達(dá)1000r/min～3600r/min。由速度繼電器的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)切換觸點(diǎn)動(dòng)作，來反映電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向和速度變化，常用的速度繼電器有JY1和JFZ0系列。

壓力繼電器廣泛用于各種氣壓和液壓控制系統(tǒng)中，通過檢測(cè)氣壓或液壓的變化，發(fā)出信號(hào)，控制電動(dòng)機(jī)的啟停，從而提供保護(hù)。

圖1.33簡(jiǎn)單的壓力繼電器結(jié)構(gòu)圖1—微動(dòng)開關(guān)2—滑桿3—給定螺帽平衡彈簧

4—橡皮膜5—入油口管道接頭1.6.3壓力繼電器

壓力繼電器由微動(dòng)開關(guān)、給定裝置、壓力傳送裝置及繼電器外殼等幾部分組成。設(shè)定裝置包括給定螺帽平衡彈簧3等。壓力傳送裝置包括入油口管道接頭5、橡皮膜4及滑桿2等。

當(dāng)用于機(jī)床潤(rùn)滑油泵的控制時(shí)，潤(rùn)滑油經(jīng)管道接頭入油口管道接頭5進(jìn)入油管，將壓力傳送給橡皮膜4，當(dāng)油管內(nèi)的壓力達(dá)到某給定值時(shí)，橡皮膜4便受力向上凸起，推動(dòng)滑桿2向上，壓合微動(dòng)開關(guān)，發(fā)出控制信號(hào)。旋轉(zhuǎn)彈簧3上面的給定螺帽，便可調(diào)節(jié)彈簧的松緊程度，改變動(dòng)作壓力的大小，以適應(yīng)控制系統(tǒng)的需要。1.6.4干簧繼電器圖1.34干簧繼電器的結(jié)構(gòu)原理圖

圖1.34為干簧繼電器的結(jié)構(gòu)原理圖，其中圖1.34(a)表示利用線圈內(nèi)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，圖1.34(b)表示利用外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作。在磁場(chǎng)作用下，干簧管中的兩根由鐵鎳合金制成的簧片分別被磁化而相互吸引，接通電路。磁場(chǎng)消失后，簧片靠本身的彈性分開。

干簧繼電器結(jié)構(gòu)小巧、動(dòng)作迅速、工作穩(wěn)定、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。干簧繼電器是利用磁場(chǎng)作用來驅(qū)動(dòng)繼電器觸頭動(dòng)作的，其主要部分是干簧管，由一組或幾組導(dǎo)磁簧片封裝在惰性氣體(如氦、氮等氣體)的玻璃管中組成開關(guān)元件。導(dǎo)磁簧片又兼作接觸簧片，即控制觸點(diǎn)，也就是說，一組簧片起開關(guān)電路和磁路的雙重作用。干簧繼電器特點(diǎn)。

(1)觸點(diǎn)密封，可有效地防止老化和污染，也不會(huì)因觸點(diǎn)產(chǎn)生火花而引起附近燃物的燃燒。

(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，吸合功率小，靈敏度高。

(3)觸點(diǎn)采用金、鈀的合金鍍層，接觸電阻穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)，一般可達(dá)107次。

1.6信號(hào)繼電器(4)

動(dòng)作速度快，一般吸合與釋放時(shí)間均在0.5ms～2ms以內(nèi)，比一般繼電器快5～10倍。(5)

與永久磁鐵配合使用方便、靈活。可與晶體管電器配套使用。(6)

承受電壓低，通常不超過250V。1.7主令電器

主令電器用來閉合和斷開控制電路，用以控制電力拖動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停車、制動(dòng)以及調(diào)速等?？芍苯踊蛲ㄟ^電磁式電器間接作用于控制電路。在控制電路中，由于它是一種專門發(fā)布命令的電器，故稱為主令電器。主令電器不允許分合主電路。常用的主令電器有控制按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令控制器及其他主令電器，如腳踏開關(guān)、緊急開關(guān)、鈕子開關(guān)等。1.7.1控制按鈕

控制按鈕簡(jiǎn)稱按鈕，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用廣泛的手動(dòng)主令電器，它可以與接觸器或繼電器配合，在控制電路中對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制，用于實(shí)現(xiàn)控制電路的電氣連鎖。1.7主令電器控制按鈕一般由按鈕、復(fù)位彈簧、觸點(diǎn)和外殼等部分組成。圖1.35典型控制按鈕的結(jié)構(gòu)示意圖1、2—常閉觸頭3、4—常開觸頭

5—橋式動(dòng)觸頭6—復(fù)位彈簧

7—按鈕圖1.36控制按鈕的圖形符號(hào)和文字符號(hào)1.7主令電器2．控制按鈕的種類及動(dòng)作1)按結(jié)構(gòu)形式分(1)旋鈕式——用手動(dòng)旋鈕進(jìn)行操作。(2)指示燈式——按鈕內(nèi)裝入信號(hào)燈顯示信號(hào)。紅色表示停止,綠色表示起動(dòng)。(3)緊急式——裝有蘑菇型鈕帽，以示緊急動(dòng)作。2)按觸點(diǎn)形式分(1)動(dòng)合按鈕——外力未作用時(shí)(手未按下)，觸點(diǎn)是斷開的，外力作用時(shí)，觸點(diǎn)閉合，但外力消失后，在復(fù)位彈簧作用下自動(dòng)恢復(fù)到原來的斷開狀態(tài)。(2)動(dòng)斷按鈕——外力未作用時(shí)(手未按下)，觸點(diǎn)是閉合的，外力作用時(shí)，觸點(diǎn)斷開，但外力消失后，在復(fù)位彈簧作用下自動(dòng)恢復(fù)到原來的閉合狀態(tài)。(3)復(fù)合按鈕——既有動(dòng)合觸頭，又有動(dòng)斷觸頭的按鈕組，稱為復(fù)合按鈕。按下復(fù)合按鈕時(shí)，所有的觸點(diǎn)都改變狀態(tài)，即動(dòng)合觸點(diǎn)要閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)要斷開。但是，這兩對(duì)觸點(diǎn)的變化是有先后次序的，按下按鈕時(shí)，動(dòng)斷觸點(diǎn)先斷開，動(dòng)合觸點(diǎn)后閉合；松開按鈕時(shí)，動(dòng)合觸點(diǎn)先復(fù)位(斷開)，動(dòng)斷觸點(diǎn)后復(fù)位(閉合)。1.7.2行程開關(guān)

根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的行程發(fā)出命令以控制其運(yùn)行方向或行程長(zhǎng)短的主令電器稱為行程開關(guān)。若將行程開關(guān)安裝于生產(chǎn)機(jī)械行程終點(diǎn)處，以限制其行程，則稱為限位開關(guān)或終點(diǎn)開關(guān)。

當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)到某一預(yù)定位置時(shí)，行程開關(guān)就通過機(jī)械可動(dòng)部分的動(dòng)作，將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的控制，限制它們的動(dòng)作或位置，對(duì)生產(chǎn)機(jī)械予以必要的保護(hù)。行程開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動(dòng)式(如LX1、JLXK1系列)、滾輪式(如LX2、JLXK2系列)和微動(dòng)式(LXW-11、JLXK1-11系列)3種。圖1.37直動(dòng)式行程開關(guān)1—頂桿2—彈簧3—?jiǎng)訑嘤|頭4—觸頭彈簧5—?jiǎng)雍嫌|頭

圖1.38滾動(dòng)式行程開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1—滾輪2—上轉(zhuǎn)臂3—盤形彈簧4—推桿5—小滾輪6—擒縱桿7—壓縮彈簧8—左右彈簧

圖1.39微動(dòng)式行程開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1—推桿2—彈簧3—?jiǎng)雍嫌|頭4—?jiǎng)訑嘤|頭5—壓縮彈簧

圖1.40行程開關(guān)的圖形及符號(hào)

由于半導(dǎo)體元件的出現(xiàn)，產(chǎn)生了一種非接觸式的行程開關(guān)，這就是接近開關(guān)。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械接近它到一定距離范圍之內(nèi)時(shí)，它就能發(fā)出信號(hào)，以控制生產(chǎn)機(jī)械的位置或進(jìn)行計(jì)數(shù)。1.7.3萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)

萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多檔式、控制多回路的主令電器，主要用于低壓斷路器操作機(jī)構(gòu)的合閘與分閘控制、各種控制線路的轉(zhuǎn)換、電壓和電流表的換相測(cè)量控制、配電裝置線路的轉(zhuǎn)換和遙控等。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)還可以直接控制小容量電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速和換向。圖1.41萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)原理圖

常用萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)有LW5和LW6系列。LW5系列可控制5.5kW及以下的小容量電動(dòng)機(jī)；LW6系列只能控制2.2kW及以下的小容量電動(dòng)機(jī)。

LW5系列萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)按手柄的操作方式可分為自復(fù)式和自定位式兩種。所謂自復(fù)式是指用手撥動(dòng)手柄于某一檔位時(shí)，手松開后，手柄自動(dòng)返回原位；定位式則是指手柄被置于某檔位時(shí)，不能自動(dòng)返回原位而停在該檔位。

萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的手柄操作位置是以角度表示的。但由于其觸頭的分合狀態(tài)與操作手柄的位置有關(guān)，所以，除在電路圖中畫出觸頭圖形符號(hào)外，還應(yīng)畫出操作手柄與觸頭分合狀態(tài)的關(guān)系。

根據(jù)圖1.42(a)和(b)知，當(dāng)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)打向左45°時(shí)，觸頭l－2、3－4、5－6閉合，觸頭7－8打開；打向0°時(shí)，只有觸頭5－6閉合，向右45°時(shí)，觸頭7－8閉合，其余打開。圖1.42萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的圖形符號(hào)1.8熔斷器

熔斷器是一種簡(jiǎn)單而有效的保護(hù)電器，在電路中主要起短路保護(hù)作用。

熔斷器主要由熔體和安裝熔體的絕緣管(或蓋、座)等部分組成。其中熔體是主要部分，它既是感測(cè)元件又是執(zhí)行元件。熔體是由不同金屬材料(鉛錫合金、鋅、銅或銀)制成絲狀、帶狀、片狀或籠狀，串接于被保護(hù)電路。工作原理：當(dāng)電路發(fā)生短路或過載故障時(shí)，通過熔體的電流使其發(fā)熱，當(dāng)達(dá)到熔化溫度時(shí)，熔體自行熔斷，從而分?jǐn)喙收想娐贰?/p>

熔斷管一般由硬質(zhì)纖維或瓷質(zhì)絕緣材料制成半封閉式或封閉式管狀外殼，熔體裝于其中。熔斷管的作用是便于安裝熔體和有利于熔體熔斷時(shí)熄滅電弧。1.8.1熔斷器的結(jié)構(gòu)與分類

熔斷器按結(jié)構(gòu)可分為半封閉插入式、螺旋式、無填料密封管式和有填料密封管式。按用途可分為一般工業(yè)用熔斷器、半導(dǎo)體器件保護(hù)用快速熔斷器和特殊熔斷器(如具有兩段保護(hù)特性的快慢動(dòng)作熔斷器、自復(fù)式熔斷器)。

常用的熔斷器有以下幾種。1．插入式熔斷器

插入式熔斷器常用于380V及以下電壓等級(jí)的電路末端，作為配電支線或電氣設(shè)備的短路保護(hù)來使用。2．螺旋式熔斷器螺旋式熔斷器熔體上的上端蓋有一熔斷指示器，一旦熔體熔斷，指示器馬上彈出，可透過瓷帽上的玻璃孔觀察到，它常用于機(jī)床電氣控制設(shè)備中。螺旋式熔斷器分?jǐn)嚯娏鬏^大，可用于電壓等級(jí)500V及其以下、電流等級(jí)200A以下的電路中，作短路保護(hù)。

圖1.43插入式熔斷器l—?jiǎng)佑|頭2—熔體3—瓷插件

4—靜觸頭5—瓷座

圖1.44

螺旋式熔斷器l—底座2—熔體3—瓷帽

3．封閉式熔斷器封閉式熔斷器分為有填料熔斷器和無填料熔斷器兩種。有填料封閉式熔斷器一般用方形瓷管，內(nèi)裝石英砂及熔體，分?jǐn)嗄芰?qiáng)，用于電壓等級(jí)500V以下、電流等級(jí)1kA以下的電路中。

無填料封閉式熔斷器將熔體裝入密閉式圓筒中，分?jǐn)嗄芰ι孕?，用?00V以下、600A以下電力網(wǎng)或配電設(shè)備中。4．快速熔斷器快速熔斷器主要用于半導(dǎo)體整流元件或整流裝置的短路保護(hù)。由于半導(dǎo)體元件的過載能力很低，只能在極短時(shí)間內(nèi)承受較大的過載電流，因此要求短路保護(hù)具有快速熔斷的能力?？焖偃蹟嗥鞯慕Y(jié)構(gòu)和有填料封閉式熔斷器基本相同，但熔體材料和形狀不同，它是以銀片沖制的有V形深槽的變截面熔體。

圖1.45有填料封閉式熔斷器1—瓷底座2—彈簧片3—管體

4—絕緣手柄5—熔體

圖1.46無填料封閉式熔斷器l—銅圈2—熔斷管3—管帽

4—插座5—特殊墊圈6—熔體7—熔片

5．自復(fù)熔斷器自復(fù)熔斷器采用金屬鈉作熔體，在常溫下具有高電導(dǎo)率。當(dāng)電路發(fā)生短路故障時(shí)，短路電流產(chǎn)生高溫使鈉迅速汽化，汽態(tài)鈉呈現(xiàn)高阻態(tài)，從而限制了短路電流。當(dāng)短路電流消失后，溫度下降，金屬鈉恢復(fù)原來的良好導(dǎo)電性能。自復(fù)熔斷器只能限制短路電流，不能真正分?jǐn)嚯娐贰Ｆ鋬?yōu)點(diǎn)是不必更換熔體，能重復(fù)使用。1.8.2熔斷器的選用

1．熔斷器的保護(hù)特性

熔斷器的動(dòng)作是靠熔體的熔斷來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)電流較大時(shí)，熔體熔斷所需的時(shí)間就較短；而電流較小時(shí)，熔體熔斷所需用的時(shí)間就較長(zhǎng)，甚至不會(huì)熔斷。這一特性可用“時(shí)間－電流特性”曲線來描述，稱熔斷器的保護(hù)特性。

圖1.47熔斷器的保護(hù)特性

Ir為最小融化電流或稱臨界電流，Ire為熔體額定電流。當(dāng)熔體電流小于Ir時(shí)，熔體不會(huì)熔斷。Ir與熔體額定電流Ire之比稱為熔斷器的融化系數(shù)，即K=Ir/Ire，K的值小對(duì)小倍數(shù)過載保護(hù)有力，但K也不宜接近于1，否則不僅熔體在Ire下工作溫度會(huì)過高，而且還有可能因保護(hù)特性本身的誤差而發(fā)生熔體在Ire下也熔斷的現(xiàn)象，影響熔斷器工作的可靠性。2．熔斷器的主要參數(shù)(1)

額定電壓

指熔斷器長(zhǎng)期工作時(shí)和分?jǐn)嗪竽軌虺惺艿碾妷?。其值一般等于或大于設(shè)備的額定電壓。(2)額定電流指熔斷器長(zhǎng)期工作時(shí)，電器設(shè)備升溫不超過規(guī)定值時(shí)所能承受的電流。熔斷器的額定電流有兩種：一種是熔管額定電流，也稱熔斷器的額定電流；另一種是熔體的額定電流。熔管額定電流等級(jí)少，而熔體電流等級(jí)較多，在一種電流規(guī)格的熔斷管內(nèi)有適于幾種電流規(guī)格的熔體，熔體的額定電流最大不能超過熔管的額定電流。(3)

極限分?jǐn)嗄芰?/p>

指熔斷器在規(guī)定的額定電壓和功率因數(shù)(或時(shí)間常數(shù))條件下，能可靠分?jǐn)嗟淖畲蠖搪冯娏鳌?4)

熔斷電流

指通過熔體并能使其融化的最小電流。3．熔斷器的選擇

1)熔斷器類型的選擇

對(duì)于容量小的電動(dòng)機(jī)和照明支線，常采用熔斷器作為過載及短路保護(hù)，因此熔體的熔化系數(shù)可適當(dāng)小些；

對(duì)于較大容量的電動(dòng)機(jī)和照明干線，則應(yīng)著重考慮短路保護(hù)和分?jǐn)嗄芰?，通常選用具有較高分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟嗥鳎?/p>

當(dāng)短路電流很大時(shí)，宜采用具有限流作用的熔斷器。2)熔斷器額定電壓的選擇

熔斷器額定電壓應(yīng)等于或大于電器設(shè)備的額定電壓。3)熔體的額定電流的選擇(1)對(duì)于負(fù)載平穩(wěn)無沖擊的照明電路、電阻、電爐等電路，

Ire≥Ie式中：Ire——熔體的額定電流；

Ie——負(fù)載的額定電流。(2)對(duì)于單臺(tái)長(zhǎng)