機(jī)床電氣控制與PLC三菱第2版 課件全套 第1-8章 常用低壓電器-PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)床電氣控制與PLC

1.1開關(guān)及主令電器1.2控制電器1.3保護(hù)電器1.4其他電器第1章常用低壓電器開關(guān)電器屬于配電電器，用于隔離電源或在規(guī)定的條件下接通、分?jǐn)嚯娐芬约稗D(zhuǎn)換正常或非正常的電路，它包括刀開關(guān)、低壓斷路器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。主令電器主要用來接通和分?jǐn)嗫刂齐娐?，在電力拖?dòng)系統(tǒng)中控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止、制動(dòng)、調(diào)速等。主令電器可直接用于控制電路，也可通過電磁式電器間接作用于控制電路。在控制系統(tǒng)中它是專門用于發(fā)布控制指令的電器，故稱為主令電器。常用的主令電器有按鈕、行程開關(guān)等。1.1.1刀開關(guān)

1．刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)和工作原理刀開關(guān)又稱閘刀開關(guān)，是結(jié)構(gòu)最簡單、應(yīng)用最廣泛的一種手動(dòng)電器。常用于接通和切斷長期工作設(shè)備的電源及不經(jīng)常起動(dòng)及制動(dòng)、容量小于7.5KW的異步電動(dòng)機(jī)。各類刀開關(guān)實(shí)物圖如圖1-1所示。a)瓷底刀關(guān)b)開啟式刀開關(guān)c)雙投刀開關(guān)圖1-1各類刀開關(guān)實(shí)物圖如圖1-2所示為刀開關(guān)的典型結(jié)構(gòu)，它是由手柄、靜插座、動(dòng)觸刀、鉸鏈支座和絕緣底板組成。推動(dòng)手柄使動(dòng)觸刀插入靜插座中，電路就會(huì)被接通。為保證刀開關(guān)合閘時(shí)動(dòng)觸刀和靜插座接觸良好，動(dòng)觸刀與靜插座之間應(yīng)有一定的接觸壓力。圖1-2典型刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)刀開關(guān)的種類較多，按極數(shù)可分為單極、雙極和三極；按轉(zhuǎn)換方式可分為單投和雙投；按操作方式可分為直接手柄操作和遠(yuǎn)距離連桿操作；按滅弧情況可分為有滅弧罩和無滅弧罩等。常用刀開關(guān)有瓷底式刀開關(guān)和封閉式負(fù)荷開關(guān)。

（1）瓷底式刀開關(guān)瓷底式刀開關(guān)又稱膠蓋閘刀開關(guān)，是由刀開關(guān)和熔絲組合而成的一種電器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。這種開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，使用維修方便，在小容量電動(dòng)機(jī)中得到廣泛應(yīng)用。（2）封閉式負(fù)荷開關(guān)負(fù)荷開關(guān)是刀開關(guān)上加裝快速分?jǐn)鄼C(jī)構(gòu)和簡單的滅弧裝置，以保證可靠分?jǐn)嚯娏鳌７忾]式負(fù)荷開關(guān)又稱鐵殼開關(guān)，是由刀開關(guān)、熔斷器、速斷彈簧等組成，并裝在金屬殼內(nèi)，其結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。開關(guān)采用側(cè)面手柄操作，并設(shè)有機(jī)械連鎖裝置，使箱蓋打開時(shí)不能合閘，合閘時(shí)箱蓋不能打開，保證了用電安全。手柄與底座間的速斷彈簧使開關(guān)通斷動(dòng)作迅速，滅弧性能好，因此可用于粉塵飛揚(yáng)的場所。圖1-3HK2系列瓷底開啟式負(fù)荷開關(guān)圖1-4封閉式負(fù)荷開關(guān)2．刀開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)

1）額定電壓在長期工作中能承受的最大電壓稱為額定電壓。目前生產(chǎn)的刀開關(guān)的額定電壓，一般為交流500V以下，直流440V以下。2）額定電流刀開關(guān)在合閘位置允許長期通過的最大工作電流稱為額定電流。小電流刀開關(guān)的額定電流有10，15，20，30，60A等五級。

3）使用壽命刀開關(guān)的使用壽命分機(jī)械壽命和電氣壽命兩種。機(jī)械壽命是指不帶電情況下所能達(dá)到的操作次數(shù)；電氣壽命是指刀開關(guān)在額定電壓下能可靠地分?jǐn)囝~定電流的總次數(shù)。4）動(dòng)穩(wěn)定性電流發(fā)生短路事故時(shí)，不產(chǎn)生變形、破壞或觸刀自動(dòng)彈出現(xiàn)象時(shí)的最大短路電流峰值就是刀開關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定性電流，一般是其額定電流的數(shù)十倍。

5）熱穩(wěn)定性電流發(fā)生短路事故時(shí)，如果能在一定時(shí)間（通常是1s）內(nèi)通以某一短路電流，并不會(huì)因溫度急劇上升而發(fā)生熔焊現(xiàn)象，則這一短路電流就稱為刀開關(guān)的熱穩(wěn)定性電流。3．刀開關(guān)的型號及電氣符號目前常用的刀開關(guān)有HD系列刀形隔離器、HS系列雙投刀開關(guān)、HK系列膠蓋刀開關(guān)、HH系列負(fù)荷開關(guān)及HR系列熔斷器式刀開關(guān)。表1-1為HD17系列刀開關(guān)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。表1-1HD17系列刀開關(guān)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)

刀開關(guān)的型號及含義如圖1-5所示。刀開關(guān)的圖形及文字符號如圖1-6所示。圖1-5刀開關(guān)的型號及含義圖1-6刀開關(guān)的圖形符號和文字符號

a)單極b)雙極c)三極4．刀開關(guān)的選用與安裝（1）刀開關(guān)的選用：1）按用途和安裝位置選擇合適的型號和操作方式。2）額定電壓和額定電流必須符合電路要求。3）校驗(yàn)刀開關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，如不滿足要求，就應(yīng)選大一級額定電流的刀開關(guān)。

（2）刀開關(guān)的安裝：1）應(yīng)做到垂直安裝，閉合操作時(shí)的手柄操作方向應(yīng)從下向上合，斷開操作時(shí)的手柄操作方向應(yīng)從上向下分，不允許采用平裝或倒裝，以防止產(chǎn)生誤合閘。2）安裝后檢查閘刀和靜插座的接觸是否成直線及緊密。3）母線與刀開關(guān)接線端子相連時(shí)，不應(yīng)存在極大的扭應(yīng)力，并保證接觸可靠。在安裝杠桿操作機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)好連桿的長度，使刀開關(guān)操作靈活。1.1.2低壓斷路器低壓斷路器（又稱自動(dòng)開關(guān)或空氣開關(guān)）可用來分配電能、不頻繁起動(dòng)電動(dòng)機(jī)、對供電線路及電動(dòng)機(jī)等進(jìn)行保護(hù)，用于正常情況下的接通和分?jǐn)嗖僮饕约皣?yán)重過載、短路及欠壓等故障時(shí)的自動(dòng)切斷電路，在分?jǐn)喙收想娏骱?，一般不需要更換零件，且具有較大的接通和分?jǐn)嗄芰?，因而獲得了廣泛應(yīng)用。1．低壓斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理低壓斷路器主要由觸點(diǎn)系統(tǒng)、操作機(jī)構(gòu)和脫扣器等部分組成。圖1-7所示為低壓斷路器的結(jié)構(gòu)示意圖。斷路器的主觸點(diǎn)由操作機(jī)構(gòu)手動(dòng)或電動(dòng)合閘，并通過自動(dòng)脫扣機(jī)構(gòu)鎖定在合閘位置。當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)脫扣機(jī)構(gòu)在相關(guān)脫扣器的推動(dòng)下動(dòng)作，鉤子脫開，主觸點(diǎn)在彈簧力的作用下迅速分?jǐn)唷D中過電流脫扣器的線圈和過載脫扣器的線圈與主電路串聯(lián)，欠壓脫扣器的線圈與主電路并聯(lián)。當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時(shí)，過電流脫扣器的銜鐵被吸合，使自動(dòng)脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作；當(dāng)電路過載時(shí)，過載脫扣器的熱元件產(chǎn)生的熱量增加，使雙金屬片向上彎曲，推動(dòng)自動(dòng)脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作；當(dāng)電路欠壓時(shí)，欠壓脫扣器的銜鐵釋放，自動(dòng)脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作。分勵(lì)脫扣器一般作為遠(yuǎn)距離分?jǐn)嚯娐肥褂?，按操作指令或信號控制脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作，從而使斷路器跳閘。圖1-7低壓斷路器的結(jié)構(gòu)示意圖1-彈簧；2-主觸點(diǎn)；3-傳動(dòng)桿；4-鎖扣；5-過電流脫扣器；6-過載脫扣器；7-欠壓脫扣器；8-分勵(lì)脫扣器2．低壓斷路器的主要技術(shù)參數(shù)（1）額定電壓斷路器的額定電壓分額定工作電壓、額定絕緣電壓和額定脈沖電壓。

1）額定工作電壓指與通斷能力以及使用類別相關(guān)的電壓值，對多相電路是指相間的電壓值。

2）額定絕緣電壓通常情況下，額定絕緣電壓就是斷路器最大額定工作電壓。3）額定脈沖電壓開關(guān)電器工作時(shí)，要承受系統(tǒng)中所發(fā)生的過電壓，因此開關(guān)電器（包括斷路器）的額定電壓參數(shù)中給定了額定脈沖電壓值，其數(shù)值應(yīng)大于或等于系統(tǒng)中出現(xiàn)的最大過電壓峰值。額定絕緣電壓和額定脈沖電壓共同決定了開關(guān)電器的絕緣水平。

（2）額定電流對于斷路器來說，額定電流即額定持續(xù)電流，也就是脫扣器能長期通過的電流，對帶有可調(diào)式脫扣器的斷路器為可長期通過的最大工作電流。（3）額定短路分?jǐn)嗄芰嗦菲鞯念~定分?jǐn)嗄芰κ侵冈谝?guī)定的條件（電壓、頻率、功率因數(shù)及規(guī)定的試驗(yàn)程序等）下，能夠分?jǐn)嗟淖畲蠖搪冯娏髦怠?．低壓斷路器的常用型號及電氣符號低壓斷路器按用途分有配電（照明）、限流、滅磁、漏電保護(hù)等幾種；按動(dòng)作時(shí)間分，有一般型和快速型；按結(jié)構(gòu)分，有框架式（萬能式DW系列）和塑料外殼式（裝置式DZ系列），其實(shí)物圖如圖1-8所示。a)DZ-15萬能斷路器b)塑料外殼斷路器c)智能斷路器圖1-8各類斷路器實(shí)物圖（1）框架式斷路器框架式斷路器又稱萬能式斷路器，它將所有構(gòu)件組裝在具有絕緣底襯的框架結(jié)構(gòu)底座上。框架式斷路器用于在配電網(wǎng)絡(luò)中分配電能，并承擔(dān)線路及電源設(shè)備的過載保護(hù)、欠壓保護(hù)和短路保護(hù)。也可用于不頻繁起動(dòng)的40~100KW電動(dòng)機(jī)回路中，作為過載、欠壓和短路保護(hù)設(shè)備。我國生產(chǎn)的框架式低壓斷路器有DW10系列、DW15系列。其中DW10系列由于其技術(shù)指標(biāo)較低，現(xiàn)已逐漸被淘汰。目前常用的框架式低壓斷路器還有引進(jìn)國外技術(shù)制造的ME、3WE、AE、AH等系列產(chǎn)品。（2）塑殼式斷路器塑殼式斷路器又稱裝置式斷路器，它將所有構(gòu)件組裝在用模壓絕緣材料制成的封閉型外殼內(nèi)。塑殼式斷路器按性能分為配電用和電動(dòng)機(jī)保護(hù)用兩種。配電用塑殼式斷路器在配電網(wǎng)絡(luò)中用來分配電能，并且作為線路、電源設(shè)備的過負(fù)荷、欠電壓和短路保護(hù)。電動(dòng)機(jī)保護(hù)用塑殼式斷路器用于鼠籠型電動(dòng)機(jī)的過負(fù)荷、欠電壓和短路保護(hù)。

我國生產(chǎn)的塑殼式斷路器主要有DZ5、DZ10、DZ15、DZ20、DZ15L以及DZX10、DZX19等系列產(chǎn)品。其中，DZX10、DZX19系列為限流式斷路器，它利用短路電流所產(chǎn)生的電動(dòng)力使觸點(diǎn)在8~10ms內(nèi)迅速斷開，從而限制了線路中可能出現(xiàn)的最大短路電流。DZ15L系列為漏電保護(hù)斷路器，當(dāng)電路或設(shè)備出現(xiàn)對地漏電或人身觸電時(shí)，能迅速自動(dòng)斷開電路，從而有效地保證人身及線路安全。目前常用的塑殼式斷路器還有引進(jìn)國外技術(shù)制造的H、C45N（C65N）、S060、TH、AM1、3VE等系列產(chǎn)品。表1-2為DZ15系列斷路器的技術(shù)數(shù)據(jù)。表1-2DZ15系列斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)

低壓斷路器的型號及含義如圖1-9所示。圖1-9低壓斷路器型號及含義低壓斷路器的圖形符號和文字符號如圖1-10所示。圖1-10低壓斷路器的圖形符號和文字符號4．低壓斷路器的選用（1）額定電壓和額定電流應(yīng)不小于電路的正常工作電壓和工作電流。（2）各脫扣器的整定：1）熱脫扣器的整定電流應(yīng)與所控制的電動(dòng)機(jī)的額定電流或負(fù)載額定電流相等；2）失壓脫扣器的額定電壓等于主電路額定電壓；3）電流脫扣器（過電流脫扣器）的整定電流應(yīng)大于負(fù)載正常工作時(shí)的尖峰電流，對于電機(jī)負(fù)載，通常按起動(dòng)電流的1.7倍整定。（3）極數(shù)和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)符合安裝條件、保護(hù)性能及操作方式的要求。1.1.3轉(zhuǎn)換開關(guān) 轉(zhuǎn)換開關(guān)（又稱組合開關(guān)）一般用于不頻繁地通斷電路、換接電源或負(fù)載、測量三相電壓和控制小型電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)換開關(guān)由多對觸點(diǎn)組成，手柄可手動(dòng)向任意方向旋轉(zhuǎn)，每旋轉(zhuǎn)一定角度，動(dòng)觸頭就接通或分?jǐn)嚯娐?。由于采用了扭簧貯能，開關(guān)動(dòng)作迅速。HZ10-10/3型轉(zhuǎn)換開關(guān)的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-11所示。圖1-11HZ10-10/3型轉(zhuǎn)換開關(guān)1．轉(zhuǎn)換開關(guān)的結(jié)構(gòu)和工作原理轉(zhuǎn)換開關(guān)由動(dòng)觸頭、靜觸頭、轉(zhuǎn)軸、手柄、定位機(jī)構(gòu)等部分構(gòu)成，其動(dòng)、靜觸頭分別疊裝在多層絕緣殼體內(nèi)。根據(jù)動(dòng)觸頭和靜觸頭的不同組合，轉(zhuǎn)換開關(guān)有多種接線方式。圖1-11所示為常用的HZ10系列組合開關(guān)的外形與結(jié)構(gòu)示意圖。它有三對靜觸頭，每個(gè)觸頭的一端固定在絕緣墊板上，另一端伸出盒外，連在接線柱上，三個(gè)動(dòng)觸頭套在裝有手柄的絕緣桿上。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄就可將三對觸頭同時(shí)接通或分?jǐn)唷?．轉(zhuǎn)換開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)轉(zhuǎn)換開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)包括：額定電壓、額定電流、極數(shù)等。轉(zhuǎn)換開關(guān)分單極、雙極和三極。3．轉(zhuǎn)換開關(guān)的常用型號和電氣符號常用的轉(zhuǎn)換開關(guān)有HZ5、HZ10、HZ15等系列。其中，HZ10為全國統(tǒng)一設(shè)計(jì)產(chǎn)品，HZ15為全國統(tǒng)一設(shè)計(jì)的新型產(chǎn)品。表1-3為HZ10系列轉(zhuǎn)換開關(guān)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。表1-3HZ10系列轉(zhuǎn)換開關(guān)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換開關(guān)的型號及含義如圖1-12所示。轉(zhuǎn)換開關(guān)的圖形符號和文字符號如圖1-13所示圖1-12轉(zhuǎn)換開關(guān)的型號及含義圖1-13轉(zhuǎn)換開關(guān)的圖形符號和文字符號轉(zhuǎn)換開關(guān)除了用圖形符號和文字符號表示外，還可用觸點(diǎn)狀態(tài)圖和通斷表表示，其含義如圖1-14所示。圖1-14觸點(diǎn)狀態(tài)圖和通斷表4．轉(zhuǎn)換開關(guān)的選用（1）轉(zhuǎn)換開關(guān)作為電源的引入開關(guān)時(shí)，其額定電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的額定電流。（2）轉(zhuǎn)換開關(guān)作為控制小容量（5KW以下）電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、停止時(shí)，其額定電流應(yīng)為電動(dòng)機(jī)額定電流的3倍。1.1.4按鈕開關(guān) 按鈕開關(guān)俗稱按鈕，是一種結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛的主令電器，一般情況下它不直接控制主電路的通斷，而在控制電路中發(fā)出手動(dòng)“指令”去控制接觸器、繼電器等電器，再由它們?nèi)タ刂浦麟娐罚部捎脕磙D(zhuǎn)換各種信號線路與電氣連鎖線路等。1．按鈕開關(guān)的結(jié)構(gòu)和工作原理按鈕開關(guān)的實(shí)物圖和結(jié)構(gòu)圖如圖1-15所示。按鈕開關(guān)一般由按鈕帽、復(fù)位彈簧、觸點(diǎn)和外殼等組成，通常分為動(dòng)合（常開）按鈕開關(guān)、動(dòng)斷（常閉）按鈕開關(guān)和復(fù)合按鈕開關(guān)。a)實(shí)物圖b)結(jié)構(gòu)示意圖圖1-15按鈕開關(guān)實(shí)物圖和結(jié)構(gòu)示意圖1-按鈕帽；2-復(fù)位彈簧；3-動(dòng)觸點(diǎn)；4-常開觸點(diǎn)靜觸點(diǎn)；5-常閉觸點(diǎn)靜觸點(diǎn)

常開（動(dòng)合）按鈕開關(guān)，未按下時(shí)，觸點(diǎn)是斷開的，按下時(shí)觸點(diǎn)閉合接通；當(dāng)松開后，按鈕開關(guān)在復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位斷開。常閉（動(dòng)斷）按鈕開關(guān)與常開按鈕開關(guān)相反，未按下時(shí)，觸點(diǎn)是閉合的，按下時(shí)觸點(diǎn)斷開；當(dāng)手松開后，按鈕開關(guān)在復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位閉合

復(fù)合按鈕開關(guān)是將常開與常閉按鈕開關(guān)組合為一體的按鈕開關(guān)。未按下時(shí)，常閉觸點(diǎn)是閉合的，常開觸點(diǎn)是斷開的。按下時(shí)常閉觸點(diǎn)首先斷開，繼而常開觸點(diǎn)閉合；當(dāng)松開后，按鈕開關(guān)在復(fù)位彈簧的作用下，首先將常開觸點(diǎn)斷開，繼而將常閉觸點(diǎn)閉合。復(fù)合按鈕開關(guān)在控制電路中常用于電氣聯(lián)鎖。按鈕開關(guān)的結(jié)構(gòu)形式很多。緊急式按鈕裝有突出的蘑菇型鈕帽，用于緊急操作；旋鈕式開關(guān)用于旋轉(zhuǎn)操作；鑰匙式按鈕開關(guān)須插入鑰匙方能操作，用于防止誤動(dòng)作；指示燈式按鈕開關(guān)是在透明的按鈕帽內(nèi)裝有信號燈，用于信號指示。為了明示按鈕開關(guān)的作用，避免誤操作，按鈕帽通常采用不同的顏色以示區(qū)別，主要有紅、綠、黑、藍(lán)、黃、白等顏色。一般停止按鈕采用紅色，起動(dòng)按鈕采用綠色。2．按鈕開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)按鈕開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)有規(guī)格、結(jié)構(gòu)形式、觸點(diǎn)對數(shù)和顏色等。通常采用規(guī)格為額定電壓交流500V，允許持續(xù)電流5A的按鈕開關(guān)。按用途或使用場合選擇按鈕開關(guān)的形式和顏色。3．按鈕開關(guān)的常用型號和電氣符號常用的按鈕開關(guān)型號有LA18、LA19、LA20、LA25和LAY3等系列。其中LA25系列為全國統(tǒng)一設(shè)計(jì)的按鈕新型號，其采用組合式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)需要任意組合觸點(diǎn)數(shù)目。LAY3系列是引進(jìn)德國技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的產(chǎn)品，其規(guī)格品種齊全，有緊急式、鑰匙式、旋轉(zhuǎn)式等。表1-4為LA25系列按鈕開關(guān)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。表1-4LA25系列按鈕開關(guān)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)

按鈕開關(guān)的型號及含義如圖1-16所示。圖1-16按鈕開關(guān)的型號及含義K－開啟式；S－防水式；J－緊急式；X－旋鈕式；H－保護(hù)式；F－防腐式；Y－鑰匙式；D－帶燈式按鈕開關(guān)的圖形符號和文字符號如圖1-17所示。a)動(dòng)合按鈕b)動(dòng)斷按鈕c)復(fù)合按鈕圖1-17按鈕開關(guān)的圖形符號和文字符號4．按鈕開關(guān)的選用及使用按鈕選擇的主要依據(jù)是使用場所、所需要的觸點(diǎn)數(shù)量、種類及顏色。按鈕開關(guān)使用時(shí)應(yīng)注意觸點(diǎn)間的清潔，防止油污、雜質(zhì)進(jìn)入造成短路或接觸不良等事故，在高溫下使用的按鈕開關(guān)應(yīng)加緊固墊圈或在接線柱螺釘處加絕緣套管。帶指示燈的按鈕開關(guān)不宜長時(shí)間通電，應(yīng)設(shè)法降低指示燈電壓以延長其使用壽命。在工程實(shí)踐中，綠色按鈕開關(guān)常用作起動(dòng)，紅色按鈕開關(guān)常用作停止。1.1.5行程開關(guān) 行程開關(guān)作用與按鈕開關(guān)相似，是對控制電路發(fā)出接通或斷開、信號轉(zhuǎn)換等指令的。不同的是行程開關(guān)觸點(diǎn)的動(dòng)作不是靠手來完成，而是利用生產(chǎn)機(jī)械某些運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使觸點(diǎn)動(dòng)作，從而接通或斷開某些控制電路，達(dá)到一定的控制要求。為適應(yīng)各種條件下的碰撞，行程開關(guān)有多種結(jié)構(gòu)形式，用來限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程以及使運(yùn)動(dòng)機(jī)械按一定行程自動(dòng)停車、反轉(zhuǎn)或變速、循環(huán)等，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的。常見行程開關(guān)外形如圖1-18所示。圖1-18行程開關(guān)實(shí)物圖

1．行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)和工作原理行程開關(guān)的種類很多，按結(jié)構(gòu)可分為直動(dòng)式、滾輪式和微動(dòng)式。（1）直動(dòng)式行程開關(guān)直動(dòng)式行程開關(guān)主要由操作機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)系統(tǒng)和外殼等部分組成，直動(dòng)式行程開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-19所示。直動(dòng)式行程開關(guān)的動(dòng)作原理與按鈕類似，只是它采用運(yùn)動(dòng)部件上的撞塊來碰撞行程開關(guān)的推桿。直動(dòng)式行程開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，缺點(diǎn)是觸點(diǎn)的分合速度取決于撞塊的運(yùn)動(dòng)速度。若撞塊運(yùn)動(dòng)太慢，則觸點(diǎn)就不能瞬時(shí)切斷電路，使電弧在觸點(diǎn)上停留的時(shí)間過長，易于燒蝕觸點(diǎn)。圖1-19直動(dòng)式行程開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖1-推桿；2-復(fù)位彈簧；3-動(dòng)觸點(diǎn)；4-靜觸點(diǎn)

（2）滾輪式行程開關(guān)滾輪式行程開關(guān)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-20所示，采用能瞬時(shí)動(dòng)作的滾輪旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，當(dāng)滾輪1受到向左的外力作用時(shí)，上轉(zhuǎn)臂2向左下方轉(zhuǎn)動(dòng)，推桿4向右轉(zhuǎn)動(dòng)，并壓縮右邊彈簧8，同時(shí)下面的滾珠5也很快沿著擒縱件6向右轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠5將壓縮彈簧7壓縮，當(dāng)滾珠5運(yùn)動(dòng)至擒縱件6的中點(diǎn)時(shí)，盤形彈簧3和彈簧7使擒縱件6迅速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使動(dòng)觸點(diǎn)迅速地與右邊的靜觸點(diǎn)分?jǐn)?，并與左邊的靜觸點(diǎn)閉合。圖1-20滾輪式行程開關(guān)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖1-滾輪；2-上轉(zhuǎn)臂；3-盤形彈簧；4-推桿；5-滾珠；6-擒縱件；7-壓縮彈簧；8-彈簧（3）微動(dòng)開關(guān)

微動(dòng)開關(guān)結(jié)構(gòu)如圖1-21所示，是行程非常小的瞬時(shí)動(dòng)作開關(guān)，其特點(diǎn)是操作力小及操作行程短，用于機(jī)械、紡織、輕工、電子儀器等各種機(jī)械設(shè)備和家用電器中作限位保護(hù)和聯(lián)鎖等。微動(dòng)開關(guān)也可看成為尺寸甚小而又非常靈敏的行程開關(guān)。圖1-21微動(dòng)開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖1-殼體；2-弓簧片；3-動(dòng)合靜觸點(diǎn)；4-動(dòng)斷靜觸點(diǎn)；5-動(dòng)觸點(diǎn)；6-推桿2．行程開關(guān)的常用型號和電氣符號常用的行程開關(guān)有LX19、LXW5、LXK3、LX32、LX33等系列，其中LX19、、LX32、LX33為直動(dòng)式行程開關(guān)，LXW5為微動(dòng)式行程開關(guān)。表1-5為LX32系列行程開關(guān)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。行程開關(guān)的型號及含義如圖1-22所示。圖1-22行程開關(guān)的型號及含義表1-5LX32系列行程開關(guān)主要技術(shù)數(shù)據(jù)行程開關(guān)的圖形符號和文字符號如圖1-23所示。a)動(dòng)合觸點(diǎn)b)動(dòng)斷觸點(diǎn)c)復(fù)合觸點(diǎn)圖1-23行程開關(guān)的圖形符號和文字符號3．行程開關(guān)的選用

1）根據(jù)應(yīng)用場合及控制對象選擇開關(guān)種類。

2）根據(jù)安裝環(huán)境選擇開關(guān)的防護(hù)形式。

3）根據(jù)控制回路的額定電壓和電流選擇開關(guān)的額定電壓和電流。

4）根據(jù)機(jī)械行程或位置選擇開關(guān)形式及型號。使用行程開關(guān)時(shí)，安裝位置要準(zhǔn)確牢固，若在運(yùn)動(dòng)部件上安裝，接線應(yīng)有套管保護(hù)，使用時(shí)應(yīng)定期檢查防止接觸不良或接線松脫造成誤動(dòng)作。1.1.6感應(yīng)開關(guān)前面介紹的低壓電器為有觸點(diǎn)的電器，利用其觸點(diǎn)閉合與斷開來接通或分?jǐn)嚯娐?，以達(dá)到控制目的。隨著對開關(guān)響應(yīng)速度要求的不斷提高，依靠機(jī)械動(dòng)作的電器觸點(diǎn)有的已難以滿足控制要求。同時(shí)，有觸點(diǎn)電器還存在著一些固有的缺點(diǎn)，如機(jī)械磨損、觸點(diǎn)的電蝕損耗、觸點(diǎn)分合時(shí)往往顫動(dòng)而產(chǎn)生電弧等等。隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們應(yīng)用電子元件組成各種新型低壓控制電器，可以克服有觸點(diǎn)電器的一系列缺點(diǎn)。感應(yīng)開關(guān)是隨著半導(dǎo)體元器件的發(fā)展而產(chǎn)生的一種非接觸式的物體檢測裝置，其實(shí)質(zhì)上是一種無觸點(diǎn)的行程開關(guān)，常見的有接近開關(guān)、光電開關(guān)等。1．接近開關(guān) 接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)位置開關(guān)，其實(shí)物如圖1-24所示。接近開關(guān)的用途除行程控制和限位保護(hù)外，還可作為檢測金屬體的存在、高速計(jì)數(shù)、測速、定位、變換運(yùn)動(dòng)方向、檢測零件尺寸、液面控制及用作無觸點(diǎn)按鈕等。圖1-24接近開關(guān)實(shí)物圖根據(jù)工作原理，接近開關(guān)可分為高頻振蕩型、電容型、霍爾效應(yīng)型、感應(yīng)電橋型等。其中以高頻振蕩型應(yīng)用最廣泛，占全部接近開關(guān)產(chǎn)量的80%以上，其電路形式多樣，但電路結(jié)構(gòu)大多由感應(yīng)頭、振蕩器、開關(guān)器、輸出器等組成。當(dāng)安裝在生產(chǎn)機(jī)械上的金屬物體接近感應(yīng)頭時(shí)，由于感應(yīng)作用，使處于高頻振蕩器線圈磁場中的金屬物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流損耗，使得震蕩回路因能耗增加而使震蕩減弱，直至停止震蕩。此時(shí)開關(guān)器導(dǎo)通，并通過輸出器件發(fā)出信號，以起到控制作用。

接近開關(guān)具有定位精度高、操作頻率高、功耗小、壽命長、適用面廣、能適用于惡劣工作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，其主要技術(shù)參數(shù)有：工作電壓、輸出電流、動(dòng)作距離、重復(fù)精度及工作響應(yīng)頻率等。目前市場上常用的接近開關(guān)有LJ2、LJ6、LXJ6、LXJ18等系列產(chǎn)品。表1-6為LXJ6系列接近開關(guān)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。表1-6LXJ6系列接近開關(guān)主要技術(shù)數(shù)據(jù)圖1-25接近開關(guān)的型號及含義接近開關(guān)的型號及含義如圖1-25所示。

a)動(dòng)合觸點(diǎn)b)動(dòng)斷觸點(diǎn)圖1-26接近開關(guān)的圖形符號和文字符號接近開關(guān)的圖形符號和文字符號如圖1-26所示。2．光電開關(guān)

光電開關(guān)又稱為無接觸式檢測和控制開關(guān)。它利用物質(zhì)對光束的遮蔽、吸收或反射作用，檢測物體的位置、形狀、標(biāo)志、符號等。光電開關(guān)實(shí)物圖如圖1-27所示。光電開關(guān)的核心器件是光電元件，這是將光照強(qiáng)弱的變化轉(zhuǎn)換為電信號的傳感元件。光電元件主要有發(fā)光二極管、光敏電阻、光電晶體管、光電耦合器等。光電開關(guān)具有體積小、壽命長、功能多、功耗低、精度高、響應(yīng)速度快、檢測距離長和抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)設(shè)備中，可進(jìn)行物體檢測、液位檢測、行程控制、計(jì)數(shù)、速度檢測、產(chǎn)品外形尺寸檢測、色斑與標(biāo)識識別、人體接近開關(guān)和防盜警戒等。1.2控制電器

低壓控制電器通常應(yīng)用于電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)，這類電器主要有接觸器、繼電器、控制器等。對這類電器的要求是使用壽命長、體積小、重量輕，動(dòng)作迅速準(zhǔn)確、安全可靠。圖1-27光電開關(guān)實(shí)物圖

1.2.1接觸器

接觸器是一種適用于遠(yuǎn)距離頻繁接通和分?jǐn)嘟恢绷髦麟娐泛涂刂齐娐返淖詣?dòng)控制電器。其主要控制對象是電動(dòng)機(jī)，也可用于其他電力負(fù)載，如電熱器、電焊機(jī)等。接觸器具有欠壓保護(hù)、零壓保護(hù)、控制容量大、工作可靠、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，它是自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種電器，其實(shí)物圖如圖1-28所示。a)CJ20接觸器b)CJ24接觸器圖1-28接觸器實(shí)物圖接觸器種類繁多，按操作方式可分為電磁接觸器、氣動(dòng)接觸器和電磁氣動(dòng)接觸器；按滅弧介質(zhì)可分為空氣電磁式接觸器、油浸式接觸器和真空接觸器；按主觸點(diǎn)控制的電流性質(zhì)可分為交流接觸器、直流接觸器；按電磁機(jī)構(gòu)的勵(lì)磁方式可分為直流勵(lì)磁操作與交流勵(lì)磁操作。1．交流接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理（1）交流接觸器的結(jié)構(gòu)組成交流接觸器由電磁系統(tǒng)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、釋放彈簧及基座等幾部分構(gòu)成，圖1-29所示為交流接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1-29交流接觸器結(jié)構(gòu)示意圖1-動(dòng)觸點(diǎn)；2-靜觸點(diǎn)；3-銜鐵；4-緩沖彈簧；5-電磁線圈；6-鐵心；7-墊氈；8-觸點(diǎn)彈簧；9-滅弧罩；10-觸點(diǎn)壓力彈簧1）電磁機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)由吸引線圈、鐵芯及銜鐵組成。它的作用是將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，帶動(dòng)觸點(diǎn)使之閉合或斷開。

2）觸點(diǎn)系統(tǒng)觸點(diǎn)系統(tǒng)由主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)組成。主觸點(diǎn)接在控制對象的主回路中（常常串在低壓斷路器之后）控制其通斷，輔助觸點(diǎn)一般容量較小，用來切換控制電路。每對觸點(diǎn)均由靜觸點(diǎn)和動(dòng)觸點(diǎn)共同組成，動(dòng)觸點(diǎn)與電磁機(jī)構(gòu)的銜鐵相連，當(dāng)接觸器的電磁線圈得電時(shí)，銜鐵帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，使接觸器的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。觸點(diǎn)有點(diǎn)接觸、面接觸、線接觸三種，如圖1-30所示。接觸面越大則通電電流越大。觸點(diǎn)材料有銅和銀，銀質(zhì)觸點(diǎn)更好。

a)點(diǎn)接觸b)面接觸c)線接觸圖1-30常見的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)3）電弧的產(chǎn)生與滅弧裝置當(dāng)一個(gè)較大電流的電路突然斷電時(shí)，如觸點(diǎn)間的電壓超過一定數(shù)值，觸點(diǎn)間空氣在強(qiáng)電場的作用下會(huì)產(chǎn)生電離放電現(xiàn)象，在觸點(diǎn)間隙產(chǎn)生大量帶電粒子，形成熾熱的電子流，被稱為電弧。電弧伴隨高溫、高熱和強(qiáng)光，可能造成電路不能正常切斷、燒毀觸點(diǎn)、引起火災(zāi)等其它事故，因此對切換較大電流的觸點(diǎn)系統(tǒng)必須采取滅弧措施。

常用的滅弧裝置有：滅弧罩、滅弧柵和磁吹滅弧裝置。主要用于熄滅觸點(diǎn)在分?jǐn)嚯娏鞯乃查g動(dòng)靜觸點(diǎn)間產(chǎn)生的電弧，以防止電弧的高溫?zé)龎挠|點(diǎn)或出現(xiàn)其它事故。直流接觸器工作原理與交流接觸器基本相同，在結(jié)構(gòu)上也由電磁機(jī)構(gòu)、主觸點(diǎn)、輔助觸點(diǎn)、滅弧裝置等組成，但在鐵心結(jié)構(gòu)、線圈形狀、觸點(diǎn)形狀和數(shù)量、滅弧方式等方面有所不同。（2）交流接觸器的工作原理當(dāng)電磁線圈通電后，鐵芯被磁化產(chǎn)生磁通，由此在銜鐵氣隙處產(chǎn)生電磁力將銜鐵吸合，主觸點(diǎn)在銜鐵的帶動(dòng)下閉合，接通主電路。同時(shí)銜鐵還帶動(dòng)輔助觸點(diǎn)動(dòng)作，動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)首先斷開，接著動(dòng)合輔助觸點(diǎn)閉合。當(dāng)線圈斷電或外加電壓顯著降低時(shí)，在反力彈簧的作用下銜鐵釋放，主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)又恢復(fù)到原來的狀態(tài)。2．接觸器的主要技術(shù)參數(shù)接觸器的主要技術(shù)參數(shù)有額定電壓、額定電流、操作頻率、接通與分?jǐn)嗄芰?、電氣與機(jī)械壽命等。（1）額定電壓按觸器銘牌上標(biāo)注的額定電壓是指主觸點(diǎn)的額定工作電壓，其電壓等級如下：

1）交流接觸器：36V、127V、220V、380V、500V、660V（特殊場合可高達(dá)1140V）；

2）直流接觸器：24V、48V、110V、220V、440V。（2）額定電流接觸器銘牌上額定電流是指在正常工作條件下主觸點(diǎn)中允許通過的長期工作電流，其電流等級如下：1）交流接觸器：6.3A、10A、16A、25A、40A、60A、100A、160A、250A、400A、630A、800A；2）直流接觸器：10A、25A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A。

（3）線圈的額定電壓一般交流負(fù)載采用交流接觸器，直流負(fù)載采用直流接觸器。接觸器線圈的常用電壓等級如下：1）交流接觸器：36V、127V、220V、380V；2）直流接觸器：24V、48V、110V、220V、440V。（4）額定操作頻率額定操作頻率是指接觸器每小時(shí)允許的接通次數(shù)。一般為300次/h、600次/h和1200次/h。（5）接通與分?jǐn)嗄芰油ㄅc分?jǐn)嗄芰κ侵附佑|器的主觸點(diǎn)在規(guī)定的條件下能可靠地接通和分?jǐn)嗟碾娏髦?，而不?yīng)該發(fā)生熔焊，飛弧和過分磨損等。（6）機(jī)械壽命和電氣壽命接觸器是頻繁操作電器，應(yīng)有較長的機(jī)械壽命和電氣壽命。目前接觸器的機(jī)械壽命一般為數(shù)百萬次乃至一千萬次；電氣壽命是機(jī)械壽命的5%～20%。接觸器的不同使用類別是根據(jù)其不同的控制對象（負(fù)載）和所需的控制方式?jīng)Q定的。按照GB2455－1985規(guī)定的電器使用類別，常見接觸器使用類別及其典型用途如表1-7所示。表1-7常見接觸器使用類別及其典型用途

根據(jù)接觸器的使用類別不同，對接觸器主觸點(diǎn)的接通和分?jǐn)嗄芰Φ囊笠膊灰粯?。AC－1和DC－1允許接觸器接通和分?jǐn)囝~定電流，AC－2、DC－3和DC－5允許接觸器接通和分?jǐn)?倍的額定電流，AC－3允許接觸器接通8~10倍的額定電流和分?jǐn)?~8倍的額定電流，AC－4允許接觸器接通10~12倍的額定電流和分?jǐn)?~10倍的額定電流。接觸器的使用類別代號通常標(biāo)識于產(chǎn)品的銘牌或使用手冊中。3．接觸器的常用型號及電氣符號目前我國常用的交流接觸器主要有：CJ20、CJX1、CJX2、CJ12和CJ10等系列，引進(jìn)德國BBC公司制造技術(shù)生產(chǎn)的B系列，德國SIEMENS公司的3TB系列等。常用的直流接觸器主要有：CZ0、CZ16、CZ18、CZ21、CZ22等系列產(chǎn)品。交流接觸器、直流接觸器型號及含義如圖1-31、1-32所示。圖1-31CJ20系列交流接觸器型號及含義圖1-32CZ18系列直流接觸器型號及含義接觸器的圖形符號和文字符號如圖1-33所示。圖1-33接觸器的圖形符號和文字符號4．接觸器的選用1）根據(jù)負(fù)載性質(zhì)確定使用類別，再按照使用類別選擇相應(yīng)系列的接觸器；2）根據(jù)負(fù)載額定電壓確定接觸器的電壓等級。接觸器主觸點(diǎn)的額定電壓應(yīng)不小于負(fù)載的額定電壓；3）根據(jù)負(fù)載工作電流確定接觸器的額定電流等級，對于電動(dòng)機(jī)負(fù)載，應(yīng)按照使用類別進(jìn)行選擇：用于AC－1、AC－3類別時(shí)，可按電動(dòng)機(jī)的滿載電流選擇相應(yīng)額定工作電流的接觸器；用于AC－2、AC－4類別時(shí)，可采用降低控制容量的方法提高電壽命。對于非電動(dòng)機(jī)負(fù)載（如電阻爐、電焊機(jī)、照明設(shè)備等），應(yīng)考慮使用時(shí)可能出現(xiàn)的過電流，宜選用AC－4類接觸器；4）交流接觸器吸合線圈的額定電壓一般直接選用220V或380V。如果控制線路比較復(fù)雜，為安全起見，線圈的額定電壓可選低一些（如127V、36V等）。直流接觸器線圈的額定電壓一般與其所控制的直流電路的電壓一致；5）根據(jù)操作次數(shù)校驗(yàn)接觸器所允許的操作頻率（每小時(shí)觸點(diǎn)通斷次數(shù)），當(dāng)通斷電流較大且通斷頻率超過規(guī)定數(shù)值時(shí)，應(yīng)選用額定電流大一級的接觸器型號。否則會(huì)使觸點(diǎn)嚴(yán)重發(fā)熱，甚至熔焊在一起，造成電動(dòng)機(jī)等負(fù)載缺相運(yùn)行。

表1-8、1-9分別為CZ18系列直流接觸器和CJ20系列交流接觸器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)表1-8CZ18系列直流接觸器主要技術(shù)數(shù)據(jù)

注：*5A、10A、20A為吹弧線圈的額定工作電流表1-9CJ20系列交流接觸器主要技術(shù)數(shù)據(jù)1.2.2繼電器繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號的變化接通或分?jǐn)嗫刂齐娐罚瑢?shí)現(xiàn)控制目的的電器。繼電器的輸入信號可以是電流、電壓等電量，也可以是溫度、速度、時(shí)間、壓力等非電量，而輸出通常是觸點(diǎn)的接通或斷開。繼電器一般不直接控制有較大電流的主電路，而是通過控制接觸器或其他電器對主電路進(jìn)行間接控制。因此，同接觸器相比較，繼電器的觸點(diǎn)斷流容量較小，一般不需滅弧裝置，但對繼電器動(dòng)作的準(zhǔn)確性則要求較高。繼電器的種類很多，按其用途可分為控制繼電器、保護(hù)繼電器、中間繼電器。按動(dòng)作時(shí)間可分為瞬時(shí)繼電器、延時(shí)繼電器。按輸入信號的性質(zhì)可分為電壓繼電器、電流繼電器、時(shí)間繼電器、溫度繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等。按工作原理可分為電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動(dòng)式繼電器、熱繼電器和電子式繼電器等。按輸出形式可分為有觸點(diǎn)繼電器、無觸點(diǎn)繼電器。在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，電磁式繼電器是應(yīng)用最早同時(shí)也是應(yīng)用最廣泛的一種繼電器，其實(shí)物圖如圖1-34所示，

a)中間繼電器b)電壓繼電器c)電流繼電器圖1-34電磁式繼電器實(shí)物圖1．電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理電磁式繼電器由電磁機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn)系統(tǒng)組成，如圖1-35所示。鐵芯和鐵軛的作用是加強(qiáng)工作氣隙內(nèi)的磁場；銜鐵的作用主要是實(shí)現(xiàn)電磁能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化；極靴的作用是增大工作氣隙的磁導(dǎo)；反作用力彈簧和簧片是用來提供反作用力。當(dāng)線圈通電后，線圈的勵(lì)磁電流就產(chǎn)生磁場，從而產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵。一旦磁力大于彈簧反作用力，銜鐵就開始運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)與之相連的觸點(diǎn)向下移動(dòng)，使動(dòng)觸點(diǎn)與上面的動(dòng)斷靜觸點(diǎn)分?jǐn)?，而與下面的動(dòng)合靜觸點(diǎn)吸合。最后，銜鐵被吸合在與極靴相接觸的最終位置上。若在銜鐵處于最終位置時(shí)切斷線圈電源，磁場便逐漸消失，銜鐵會(huì)在彈簧反作用力的作用下脫離極靴，并再次帶動(dòng)觸點(diǎn)脫離動(dòng)合靜觸點(diǎn)，返回到初始位置。電磁式繼電器的種類很多，如電壓繼電器、電流繼電器、中間繼電器、電磁式時(shí)間繼電器等都屬于這一類。

圖1-35電磁式繼電器機(jī)構(gòu)圖1-靜觸點(diǎn)；2-動(dòng)觸點(diǎn)；3-簧片；4-銜鐵；5-極靴；6-空氣氣隙；7-反力彈簧；8-鐵軛；9-線圈；10-鐵芯（1）電磁式電壓繼電器 電磁式電壓繼電器的動(dòng)作與線圈所加電壓大小有關(guān)，使用時(shí)和負(fù)載并聯(lián)。電壓繼電器的線圈匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)、阻抗大。電壓繼電器又分過電壓繼電器、欠電壓繼電器和零電壓繼電器。1）過電壓繼電器 在電路中用于過電壓保護(hù)，當(dāng)其線圈為額定電壓值時(shí)，銜鐵不產(chǎn)生吸合動(dòng)作，只有當(dāng)電壓為額定電壓105%～115%時(shí)才產(chǎn)生吸合動(dòng)作，當(dāng)電壓降低到釋放電壓時(shí)，觸點(diǎn)復(fù)位。2）欠電壓繼電器 在電路中用于欠電壓保護(hù)，當(dāng)其線圈在額定電壓下工作時(shí)，欠電壓繼電器的銜鐵處于吸合狀態(tài)。如果電路出現(xiàn)電壓降低，并且低于欠電壓繼電器線圈的釋放電壓時(shí)，其銜鐵打開，觸點(diǎn)復(fù)位，從而控制接觸器及時(shí)切斷電氣設(shè)備的電源。3）零電壓繼電器零電壓繼電器主要作用是零壓保護(hù)，當(dāng)電壓降低至額定電壓的5%~25%時(shí)，繼電器動(dòng)作。

（2）電磁式電流繼電器 電磁式電流繼電器的動(dòng)作與線圈通過的電流大小有關(guān)，使用時(shí)和負(fù)載串聯(lián)。電流繼電器的線圈匝數(shù)少、導(dǎo)線粗、阻抗小。電流繼電器又分欠電流繼電器和過電流繼電器。1）欠電流繼電器 正常工作時(shí)，欠電流繼電器的銜鐵處于吸合狀態(tài)。如果電路中負(fù)載電流過低，并且低于欠電流繼電器線圈的釋放電流時(shí)，其銜鐵打開，觸點(diǎn)復(fù)位，從而切斷電氣設(shè)備的電源。通常，欠電流繼電器的吸合電流為額定電流值的30%～65%，釋放電流為額定電流值的10%～20%。2）過電流繼電器 過電流繼電器線圈工作在額定電流值時(shí)，銜鐵不產(chǎn)生吸合動(dòng)作，只有當(dāng)負(fù)載電流超過一定值時(shí)才產(chǎn)生吸合動(dòng)作。過電流繼電器常用于電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)中起保護(hù)作用。通常，交流過電流繼電器的吸合電流整定范圍為額定電流的110%～400%，直流過電流繼電器的吸合電流整定范圍為額定值的70%～350%。3）中間繼電器中間繼電器實(shí)質(zhì)上是一種電壓繼電器，其觸點(diǎn)數(shù)量多，觸點(diǎn)容量大（額定電流5~10A）。當(dāng)一個(gè)輸入信號需要變成多個(gè)輸出信號或信號容量需放大時(shí)，可通過繼電器來擴(kuò)大信號的數(shù)量和容量。2．電磁式繼電器的主要技術(shù)參數(shù)（1）額定電壓和額定電流對于電壓繼電器，線圈的額定電壓為繼電器的額定電壓；對于電流繼電器，線圈的額定電流為繼電器的額定電流。（2）吸合電壓和釋放電壓、吸合電流和釋放電流對于電壓繼電器，使銜鐵開始運(yùn)動(dòng)時(shí)線圈的電壓稱為吸合電壓，使銜鐵開始釋放時(shí)線圈的電壓稱為釋放電壓；對于電流繼電器，使銜鐵開始運(yùn)動(dòng)時(shí)線圈的電流稱為吸合電流，使銜鐵開始釋放時(shí)線圈的電流稱為釋放電流。（3）吸合時(shí)間和釋放時(shí)間吸合時(shí)間是從線圈接受電信號到銜鐵完全吸合所需要的時(shí)間，釋放時(shí)間是從線圈失電到銜鐵完全釋放所需要的時(shí)間。一般繼電器的吸合與返回時(shí)間為0.05~0.15s，快速繼電器為0.005~0.05s，該值的大小影響著繼電器的操作頻率。3．電磁式繼電器的常用型號和電氣符號常用的交直流過電流繼電器有JL14、JL15、JL18等系列，其中JL18正在逐漸取代JL14和JL15系列；交流過電流繼電器常用的有JT14、JT17等系列；直流電磁式電流繼電器常用的有JT13、JT18等系列；電磁式中間繼電器常用的有JDZ1、JZ15、JZ18等系列。表1-10為JZ15系列中間繼電器技術(shù)數(shù)據(jù)。表1-10JZ15系列中間繼電器技術(shù)數(shù)據(jù)電磁式中間繼電器的型號及含義如圖1-36所示。圖1-36電磁式中間繼電器的型號及含義電磁式繼電器的圖形符號和文字符號如圖1-37所示。圖1-37電磁式繼電器線圈及觸點(diǎn)的圖形符號和文字符號4．電磁式繼電器的選用選用時(shí)應(yīng)綜合考慮繼電器的功能特點(diǎn)、使用條件、額定工作電壓和額定工作電流等因素，合理選擇，從而保證控制系統(tǒng)正常工作。1）繼電器線圈電壓或電流應(yīng)滿足控制電路的要求；2）按用途區(qū)別選擇欠電壓繼電器、過電壓繼電器、欠電流繼電器、過電流繼電器及中間繼電器等；3）按電流類別選用交流繼電器和直流繼電器；4）根據(jù)控制電路的要求選擇觸點(diǎn)的數(shù)量和類型（常開或常閉）。1.2.3時(shí)間繼電器在生產(chǎn)中經(jīng)常需要按一定的時(shí)間間隔來對生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行控制，時(shí)間控制通常是利用時(shí)間繼電器來實(shí)現(xiàn)的。

時(shí)間繼電器是一種根據(jù)電磁原理或機(jī)械動(dòng)作原理，實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)延時(shí)接通或斷開的控制電器。時(shí)間繼電器在控制系統(tǒng)中用來控制動(dòng)作時(shí)間，有兩種延時(shí)方式：通電延時(shí)和斷電延時(shí)。通電延時(shí)是指從繼電器線圈得電開始，延時(shí)一定時(shí)間后觸點(diǎn)閉合或分?jǐn)?，?dāng)線圈斷電時(shí)，觸點(diǎn)立即恢復(fù)到初始狀態(tài)。斷電延時(shí)是指當(dāng)繼電器線圈得電時(shí)，觸點(diǎn)立即閉合或分?jǐn)啵瑥木€圈斷電開始，延時(shí)一定時(shí)間后觸點(diǎn)恢復(fù)到初始狀態(tài)。1．時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理時(shí)間繼電器的種類很多，按其動(dòng)作原理與構(gòu)造的不同可分為電磁式、空氣阻尼式、電動(dòng)式和電子式時(shí)間繼電器。（1）空氣阻尼式時(shí)間繼電器圖1-38所示為JS7－A系列空氣阻尼式通電延時(shí)型時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)原理圖，它是利用空氣的阻尼作用獲得延時(shí)的。其結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，延時(shí)范圍較寬（0.4~180s），但精度低，延時(shí)誤差大（±20%），因此在要求延時(shí)精度高的場合不宜采用。圖1-38JS7-A系列空氣阻尼式通電延時(shí)型時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)原理圖1-線圈；2-鐵心；3-復(fù)位彈簧；4-活塞桿；5-彈簧；6-傘形活塞；7-出氣孔；8-進(jìn)氣孔；9-調(diào)節(jié)螺釘；10-橡皮膜；11-杠桿；12-推板；13-延時(shí)動(dòng)作觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)；14-瞬時(shí)動(dòng)作觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)通電延時(shí)型時(shí)間繼電器工作原理：線圈1通電后，銜鐵2在電磁力的作用下被吸引向下運(yùn)動(dòng)，一方面，推板12在銜鐵2的作用下立即下降，觸碰瞬時(shí)觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)14，使其常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合；另一方面，活塞桿4在彈簧5的作用下帶動(dòng)傘形活塞6及固定在其上的橡皮膜10一起下降，由于在橡皮膜上方造成空氣稀薄的空間，橡皮膜受到下方空氣的壓力，只能緩慢下降。經(jīng)過一定時(shí)間后，杠桿11才能觸碰延時(shí)觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)13，使其常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合?？梢姡諝庾枘崾綍r(shí)間繼電器電磁線圈通電后，瞬時(shí)觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)的觸點(diǎn)狀態(tài)立即改變，而延時(shí)觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)經(jīng)過一段延時(shí)后，觸點(diǎn)的狀態(tài)才會(huì)改變。延時(shí)長短可以通過進(jìn)氣調(diào)節(jié)螺釘9調(diào)節(jié)進(jìn)氣孔的大小來改變。當(dāng)電磁線圈斷電后，活塞在復(fù)位彈簧3的作用下迅速復(fù)位，氣室內(nèi)的空氣經(jīng)由出氣孔7及時(shí)排出，因此，斷電不延時(shí)。（2）電子式時(shí)間繼電器 電子式時(shí)間繼電器的種類很多，最基本的有延時(shí)吸合和延時(shí)釋放兩種，它們大多是利用電容充放電原理來達(dá)到延時(shí)的目的，其實(shí)物圖如圖1-39所示。JS20系列電子式時(shí)間繼電器具有延時(shí)長、線路簡單、延時(shí)調(diào)節(jié)方便、性能穩(wěn)定、延時(shí)誤差小、觸點(diǎn)容量較大等優(yōu)點(diǎn)。

a)JS23時(shí)間繼電器b)NTE8時(shí)間繼電器圖1-39電子式時(shí)間繼電器實(shí)物圖圖1-40所示為JS20系列電子式時(shí)間繼電器原理圖。剛接通電源時(shí)，電容器C2尚未充電，此時(shí)UG=0，場效應(yīng)晶體管VT1的柵極與源極之間電壓UGS

=

?US。此后，直流電源經(jīng)電阻R10、RP1、R2向C2充電，電容C2上電壓逐漸上升，直至UG上升至|UG?US|

<

|UP|（UP為場效應(yīng)晶體管的夾斷電壓）時(shí)，VT1開始導(dǎo)通。由于ID在R3上產(chǎn)生壓降，D點(diǎn)電位開始下降，一旦D點(diǎn)電壓降到VT2的發(fā)射極電位以下時(shí)，VT2開始導(dǎo)通，VT2的集電極電流IC在R4上產(chǎn)生壓降，使場效應(yīng)晶體管的US降低。R4起正反饋?zhàn)饔?，VT2迅速地由截止變?yōu)閷?dǎo)通，并觸發(fā)晶閘管VT導(dǎo)通，繼電器KA動(dòng)作。由上可知，從時(shí)間繼電器接通電源開始至C2被充電到KA動(dòng)作為止的這段時(shí)間為通電延時(shí)動(dòng)作時(shí)間。KA動(dòng)作后，C2經(jīng)KA常開觸點(diǎn)對電阻R9放電，同時(shí)氖泡Ne起輝，并使場效應(yīng)晶體管VT1和晶體管VT2都截止，為下次工作做準(zhǔn)備。此時(shí)晶閘管VT仍保持導(dǎo)通，除非切斷電源，使電路恢復(fù)到初始狀態(tài)，繼電器KA才釋放。圖1-40JS20系列電子式時(shí)間繼電器原理圖2．時(shí)間繼電器的常用型號和電氣符號目前常用的空氣阻尼式時(shí)間繼電器有JS7-A系列和JS23系列，常用的電動(dòng)式時(shí)間繼電器有JS11系列，常用的電子式時(shí)間繼電器有JS20系列。表1-11為JS23系列時(shí)間繼電器的技術(shù)數(shù)據(jù)。表1-11JS23系列時(shí)間繼電器技術(shù)數(shù)據(jù)

時(shí)間繼電器的常用型號及含義如圖1-41所示。圖1-41時(shí)間繼電器的常用型號及含義時(shí)間繼電器的圖形符號和文字符號如圖1-42所示。a）線圈b）通電延時(shí)線圈c）斷電延時(shí)線圈d）延時(shí)閉合常開e）延時(shí)斷開常閉f）延時(shí)斷開常開g）延時(shí)閉合常閉h）瞬動(dòng)常開i）瞬動(dòng)常閉圖1-42時(shí)間繼電器的圖形符號和文字符號3．時(shí)間繼電器的選用1）根據(jù)控制電路對延時(shí)觸點(diǎn)的要求選擇延時(shí)方式，即通電延時(shí)型或斷電延時(shí)型；2）根據(jù)延時(shí)范圍和延時(shí)精度要求選用合適的時(shí)間繼電器；3）根據(jù)工作條件選擇時(shí)間繼電器的類型。如環(huán)境溫度變化大的場合不宜選用空氣阻尼式和電子式時(shí)間繼電器，電源頻率不穩(wěn)定的場合不宜選用電動(dòng)式時(shí)間繼電器，電源電壓波動(dòng)大的場合可選用空氣阻尼式或電動(dòng)式時(shí)間繼電器。1.2.4速度繼電器1．速度繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理速度繼電器是一種當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定值時(shí)動(dòng)作的繼電器。它是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的，主要用作籠型異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制，所以也稱反接制動(dòng)繼電器。速度繼電器主要由轉(zhuǎn)子、定子和觸頭三部分組成，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)，由硅鋼片疊成，并裝有籠型繞組。圖1-43為速度繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1-43速度繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖1-主軸；2-轉(zhuǎn)子；3-定子；4-繞組；5-擺錘；6、9-簧片；7、8-靜觸點(diǎn)速度繼電器工作原理：速度繼電器轉(zhuǎn)子的軸與被控電動(dòng)機(jī)的軸連接，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)子隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，定子內(nèi)的短路導(dǎo)體便切割磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，從而產(chǎn)生電流，此電流與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，于是定子開始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)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，使常閉觸頭分?jǐn)?，常開觸頭閉合。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于某一值時(shí)，定子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩減小，觸頭在彈簧作用下復(fù)位。工作轉(zhuǎn)速為130~3600r/min，一般在100r/min以下轉(zhuǎn)速時(shí)觸點(diǎn)復(fù)位。2．速度繼電器的常用型號及電氣符號目前常用的速度繼電器有JY1型和JFZ0型兩種。JY1型在3000r/min以下能可靠工作，JFZ0-1型適用于300~1000r/min，JFZ0-2型能適用于1000~3600r/min。速度繼電器一般具有兩對動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)，觸點(diǎn)額定電壓380V，額定電流2A。通常速度繼電器動(dòng)作轉(zhuǎn)速為130r/min，復(fù)位轉(zhuǎn)速在100r/min以下。速度繼電器的圖形和文字符號如圖1-44所示。

a)轉(zhuǎn)子b)動(dòng)合觸點(diǎn)c)動(dòng)斷觸點(diǎn)圖1-44速度繼電器的圖形和文字符號1.2.5其它繼電器繼電器的種類很多，除了前面介紹的幾種繼電器外，還有固態(tài)繼電器，溫度繼電器、壓力繼電器等。1．固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器（SSR）是近年發(fā)展起來的一種新型電子繼電器，具有開關(guān)速度快、工作頻率高、質(zhì)量輕、使用壽命長、噪聲低和動(dòng)作可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)。不僅在許多自動(dòng)化裝置中代替了常規(guī)電磁式繼電器，而且廣泛應(yīng)用于數(shù)字程控裝置、調(diào)溫裝置、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)I/O接口電路。a)三相固態(tài)繼電器b)單相固態(tài)繼電器圖1-45三相及單相固態(tài)繼電器實(shí)物圖

固態(tài)繼電器按其負(fù)載類型分類，可分為直流型（DC-SSR）和交流型（AC-SSR）。常用的JGD系列多功能交流固態(tài)繼電器工作原理如圖1-46所示。當(dāng)無信號輸入時(shí)，光耦合器中的光敏晶體管截止，晶體管VT1飽和導(dǎo)通，晶閘管VT2截止，晶體管VT1經(jīng)橋式整流電路引入的電流很小，不足以使雙向晶閘管VT3導(dǎo)通。有信號輸入時(shí)，光耦合器中的光敏晶體管導(dǎo)通，當(dāng)交流負(fù)載電源電壓接近零時(shí)，電壓值較低，經(jīng)過VD1～VD4整流，R3和R4分壓，不足以使晶體管VT1導(dǎo)通。而整流電壓卻經(jīng)過R5為晶閘管VT2提供了觸發(fā)電流，故VT2導(dǎo)通。這種狀態(tài)相當(dāng)于短路，電流很大，只要達(dá)到雙向晶閘管VT3的導(dǎo)通值，VT3便導(dǎo)通。VT3一旦導(dǎo)通，不管輸入信號存在與否，只有當(dāng)電流過零才能恢復(fù)關(guān)斷。電阻R7和電容C1組成浪涌抑制器。圖1-46多功能交流固態(tài)繼電器工作原理圖JDG型多功能固態(tài)繼電器按輸出額定電流劃分共有4種規(guī)格，即1

A、5

A、10

A、20

A，電壓均為220

V，選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)負(fù)載電流確定規(guī)格。（1）電阻型負(fù)載，如電阻絲負(fù)載，其沖擊電流較小，按額定電流80%選用。（2）冷阻型負(fù)載，如冷光鹵鎢燈，電容負(fù)載等，浪涌電流比工作電流高幾倍，一般按額定電流的50%～30%選用。（3）電感性負(fù)載，其瞬變電壓及電流均較高，額定電流要按冷阻型選用。固態(tài)繼電器用于控制直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)在負(fù)載兩端接入二極管，以阻斷反電勢。控制交流負(fù)載時(shí)，則必須估計(jì)過電壓沖擊的程度，并采取相應(yīng)保護(hù)措施（如加裝RC吸收電路或壓敏電阻等）。當(dāng)控制電感性負(fù)載時(shí)，固態(tài)繼電器的兩端還需加壓敏電阻。2．溫度繼電器在溫度自動(dòng)控制或報(bào)警裝置中，常采用帶電觸點(diǎn)的汞溫度計(jì)或熱敏電阻、熱電偶等制成的各種形式的溫度繼電器，其實(shí)物圖如圖1-47所示。圖1-47歐姆龍E5C溫度繼電器

圖1-48所示為用熱敏電阻作為感溫元件的溫度繼電器。晶體管VT1、VT2組成射極耦合雙穩(wěn)態(tài)電路。晶體管VT3之前串聯(lián)接入穩(wěn)壓管VZ1，可提高反相器開始工作的輸入電壓值，使整個(gè)電路的開關(guān)特性更好。適當(dāng)調(diào)整電位器RP2的阻值，可減小雙穩(wěn)態(tài)電路的回差。RT采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻器，當(dāng)溫度超過極限值時(shí)，使A點(diǎn)電位上升到2

V～4

V，觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)。圖1-48電子式溫度繼電器的原理圖電路的工作原理：當(dāng)溫度在極限值以下時(shí)，RT呈現(xiàn)很大電阻值，使A點(diǎn)電位在2

V以下，則VT1截止，VT2導(dǎo)通，VT2的集電極電位約2

V，遠(yuǎn)低于穩(wěn)壓管VZ1的5

V～6.5

V的穩(wěn)定電壓值，VT3截止，繼電器KA不吸合。當(dāng)溫度上升到超過極限值時(shí)，RT阻值減小，使A點(diǎn)電位上升到2

V～4

V，VT1立即導(dǎo)通，迫使VT2截止，VT2集電極電位上升，VZ1導(dǎo)通，VT3導(dǎo)通，KA吸合。該溫度繼電器可利用KA的常開或常閉（動(dòng)合或動(dòng)斷）觸點(diǎn)對加熱設(shè)備進(jìn)行溫度控制，對電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)過熱保護(hù)等，可通過調(diào)整電位器RP1的阻值來實(shí)現(xiàn)對不同溫度的控制。1.3保護(hù)電器低壓保護(hù)電器通常用于電路與電氣設(shè)備的安全保護(hù)，主要有熔斷器、熱繼電器、漏電保護(hù)開關(guān)等。1.3.1熔斷器熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡單、使用維護(hù)方便、體積小、價(jià)格便宜的保護(hù)電器，它采用金屬導(dǎo)體為熔體，串聯(lián)于電路，當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時(shí)，熔斷器的熔體自身發(fā)熱而熔斷，從而分?jǐn)嚯娐返碾娖?，廣泛用于照明電路中的過載和短路保護(hù)及電動(dòng)機(jī)電路中的短路保護(hù)。1．熔斷器的結(jié)構(gòu)和工作原理熔斷器由熔體（熔絲或熔片）和安裝熔體的外殼兩部分組成，起保護(hù)作用的是熔體，低壓熔斷器按形狀可分為管式、插入式、螺旋式等；按結(jié)構(gòu)可分為半封閉插入式、無填料封閉管式和有填料封閉管式等，其實(shí)物圖如圖1-49所示。

a)螺旋式熔斷器b)插式熔斷器c)半導(dǎo)體器件保護(hù)熔斷器圖1-49熔斷器實(shí)物圖2．熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)（1）額定電壓－熔斷器長期工作時(shí)及分?jǐn)嗪笏艹惺艿碾妷褐?，一般大于或等于電氣設(shè)備的額定電壓。（2）額定電流－熔斷器長期工作時(shí)，設(shè)備部件溫升不超過規(guī)定值時(shí)所能承受的電流。熔斷器的額定電流應(yīng)大于或等于所裝熔體的額定電流。（3）極限分?jǐn)嚯娏鳎蹟嗥髟陬~定電壓下能可靠分?jǐn)嗟淖畲蠖搪冯娏?。它取決于熔斷器的滅弧能力，與熔體額定電流無關(guān)。3．熔斷器的型號及電氣符號熔斷器的常用型號有：RL6、RL7、RT12、RT14、RT15、RT16（NT）、RT18、RT19（AM3）、RO19、RO20、RTO等。表1-12為RT18系列熔斷器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。表1-12RT18系列熔斷器主要技術(shù)數(shù)據(jù)熔斷器的型號及含義如圖1-50所示。圖1-50熔斷器的型號及含義熔斷器的圖形符號和文字符號如圖1-51所示。圖1-51熔斷器的圖形符號和文字符號4．熔斷器的選用（1）熔斷器類型的選擇主要根據(jù)使用場合來選擇不同的類型。例如，作電網(wǎng)配電用，應(yīng)選擇一般工業(yè)用熔斷器；作硅元件保護(hù)用，應(yīng)選擇保護(hù)半導(dǎo)體器件熔斷器；供家庭使用，宜選用螺旋式或半封閉插入式熔斷器。（2）熔斷器的額定電壓必須大于或等于安裝處的電路額定電壓。（3）電路保護(hù)用熔斷器熔體的額定電流基本上可按電路的額定負(fù)載電流來選擇，但其極限分?jǐn)嗄芰Ρ仨毚笥陔娐分锌赡艹霈F(xiàn)的最大故障電流。（4）在電動(dòng)機(jī)回路中作短路保護(hù)時(shí)，應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)條件，按電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間長短選擇熔體的額定電流。1）對起動(dòng)時(shí)間不長的場合，可按下式?jīng)Q定熔體的額定電流：

或：式中，IQ為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，IN為電動(dòng)機(jī)的額定電流。2）對起動(dòng)時(shí)間長或較頻繁起動(dòng)的場合，按下式?jīng)Q定熔體的額定電流：

3）對于多臺并聯(lián)電動(dòng)機(jī)的電路，考慮到電動(dòng)機(jī)一般不同時(shí)起動(dòng)，故熔體的電流可按下式計(jì)算：

或：式中，INmax為功率最大的一臺電動(dòng)機(jī)的額定電流；IQN為功率最大的一臺電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流；∑IN為其余電動(dòng)機(jī)額定電流之和。1.3.2熱繼電器熱繼電器是利用電流通過發(fā)熱元件加熱使雙金屬片彎曲，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的保護(hù)電器。電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常常遇到過載的情況。若過載電流不太大且過載時(shí)間較短，電動(dòng)機(jī)繞組溫升不超過允許值，這種過載是允許的。但若過載電流大且過載時(shí)間長，電動(dòng)機(jī)繞組溫升就會(huì)超過允許值，就會(huì)加劇繞組絕緣材料的老化，縮短電動(dòng)機(jī)的使用年限，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電動(dòng)機(jī)繞組燒毀，這種過載是電動(dòng)機(jī)不能承受的。因此，常用熱繼電器做電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)以及作為三相電動(dòng)機(jī)的斷相保護(hù)。圖1-52熱繼電器外形圖1．熱繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理熱繼電器主要由熱元件（驅(qū)動(dòng)元件）、雙金屬片、觸點(diǎn)和動(dòng)作機(jī)構(gòu)等組成。雙金屬片是由兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬片碾壓而成，受熱后熱膨脹系數(shù)較高的主動(dòng)層向熱膨脹系數(shù)小的被動(dòng)層方向彎曲。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-53所示。圖1-53熱繼電器結(jié)構(gòu)示意圖1-主雙金屬片2-電阻絲3-導(dǎo)板4-補(bǔ)償雙金屬片5-調(diào)節(jié)螺釘6-推桿7-靜觸頭8-動(dòng)觸頭9-復(fù)位按鈕10-調(diào)節(jié)凸輪11-彈簧驅(qū)動(dòng)元件串接于電動(dòng)機(jī)的定子繞組中，繞組電流即為流過驅(qū)動(dòng)元件的電流。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)元件產(chǎn)生的熱量雖能使雙金屬片彎曲，但不足以使其觸點(diǎn)動(dòng)作。當(dāng)過載時(shí)，流過驅(qū)動(dòng)元件的電流增大，使其產(chǎn)生的熱量增加，使雙金屬片產(chǎn)生的彎曲位移增大，從而推動(dòng)導(dǎo)板，帶動(dòng)溫度補(bǔ)償雙金屬片和與之相連的動(dòng)作機(jī)構(gòu)使熱繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，切斷電動(dòng)機(jī)控制電路。圖1-53中凸輪10可用來調(diào)節(jié)動(dòng)作電流；

補(bǔ)償雙金屬片4則用于補(bǔ)償周圍環(huán)境溫度變化的影響，當(dāng)周圍環(huán)境溫度變化時(shí)，主雙金屬片和與之采用相同材料制成的補(bǔ)償雙金屬片會(huì)產(chǎn)生同一方向的彎曲，可使導(dǎo)板與補(bǔ)償雙金屬片之間的推動(dòng)距離保持不變。此外，熱繼電器可通過調(diào)節(jié)螺釘5選擇自動(dòng)復(fù)位或手動(dòng)復(fù)位。由于熱慣性，當(dāng)電路短路時(shí)，熱繼電器不能立即動(dòng)作使電路立即斷開。因此，在控制系統(tǒng)主電路中，只能用作電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，而不能起到短路保護(hù)的作用。在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)或短時(shí)過載時(shí)，熱繼電器也不會(huì)動(dòng)作，這可避免電動(dòng)機(jī)不必要的停車。2．熱繼電器的主要技術(shù)參數(shù)熱繼電器主要技術(shù)參數(shù)是整定電流，主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流來確定。熱繼電器的整定電流是指熱繼電器長期不動(dòng)作的最大電流，超過此值即開始動(dòng)作。熱繼電器可以根據(jù)過載電流的大小自動(dòng)調(diào)整動(dòng)作時(shí)間，具有反時(shí)限保護(hù)特性。一般過載電流是整定電流的1.2倍時(shí)，熱繼電器動(dòng)作時(shí)間小于20min；過載電流是整定電流的1.5倍時(shí)，動(dòng)作時(shí)間小于2min；過載電流是整定電流的6倍時(shí)，動(dòng)作時(shí)間小于5s。熱繼電器的整定電流通常與電動(dòng)機(jī)的額定電流相等或是額定電流的0.95～1.05倍。如果電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的是沖擊性負(fù)載或電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間較長時(shí)，熱繼電器整定電流要比電動(dòng)機(jī)額定電流高一些。但對于過載能力較差的電動(dòng)機(jī)，則熱繼電器的整定電流應(yīng)適當(dāng)小些。熱繼電器其它技術(shù)參數(shù)還包括額定電壓、額定電流、相數(shù)以及熱元件編號等。3．熱繼電器的常用型號及電氣符號目前國內(nèi)生產(chǎn)的熱繼電器品種較多，常用的有JR20、JR16、JR15、JR14等系列產(chǎn)品。引進(jìn)產(chǎn)品有德國ABB公司的T系列、法國TE公司的LR1-D系列、德國西門子公司的3UA系列等。JR20系列熱繼電器具有過載保護(hù)、斷相保護(hù)、溫度補(bǔ)償、整定電流值可調(diào)、手動(dòng)脫扣、手動(dòng)復(fù)位、動(dòng)作脫扣指示等功能。安裝方式上除采用分立結(jié)構(gòu)外，還增設(shè)了組合式結(jié)構(gòu)，通過導(dǎo)電桿與掛鉤直接插接，可直接連接在CJ20型接觸器上。表1-13所示為JR20系列熱繼電器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。表1-13JR20系列熱繼電器主要技術(shù)數(shù)據(jù)熱繼電器的型號及含義如圖1-54所示。圖1-54熱繼電器的型號及含義熱繼電器的圖形符號和文字符號如圖1-55所示。a)驅(qū)動(dòng)元件b)動(dòng)斷觸點(diǎn)圖1-55熱繼電器的圖形符號和文字符號4．熱繼電器的選用熱繼電器型號的選用應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的接法和工作環(huán)境決定。當(dāng)定子繞組采用星形接法時(shí)，選擇通用的熱繼電器即可；如果繞組為三角形接法，則應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置的熱繼電器。在一般情況下，可選用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器；在電網(wǎng)電壓的均衡性較差、工作環(huán)境惡劣或維護(hù)較少的場所，可選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。1.3.3漏電保護(hù)開關(guān)漏電保護(hù)開關(guān)是一種最常用的漏電保護(hù)電器，其實(shí)物圖如圖1-56所示。它既能控制電路的通與斷，又能保證其控制的線路或設(shè)備發(fā)生漏電或人身觸電時(shí)迅速自動(dòng)掉閘，切斷電源，從而保證線路或設(shè)備的正常運(yùn)行及人身安全。a)三相塑料外殼漏電開b)單相漏電保護(hù)開關(guān)圖1-56三相及單相漏電保護(hù)開關(guān)實(shí)物圖1．漏電保護(hù)開關(guān)的結(jié)構(gòu)和工作原理漏電保護(hù)開關(guān)由零序電流互感器、漏電脫扣器、開關(guān)裝置等組成。零序電流互感器用于檢測漏電電流；漏電脫扣器將檢測到的漏電電流與一個(gè)預(yù)定基準(zhǔn)值比較，從而判斷漏電保護(hù)開關(guān)是否動(dòng)作；開關(guān)裝置通過漏電脫扣器的動(dòng)作來控制被保護(hù)電路的閉合或分?jǐn)唷ＵＧ闆r下，漏電保護(hù)開關(guān)所控制的電路沒有發(fā)生漏電和人身觸電等接地故障時(shí)，I相=I零（I相為相線上的電流，I零為零線上的電流）。故零序電流互感器的二次回路沒有感應(yīng)電流信號輸出，也就是檢測到的漏電電流為零，開關(guān)保持在閉合狀態(tài)，線路正常供電。當(dāng)電路中有人觸電或設(shè)備發(fā)生漏電時(shí)，I相=I負(fù)+I人，而I零=I負(fù)，所以，I相>I零，零序電流互感器鐵芯的磁通φ相?φ零≠0，故零序電流互感器的次級線圈感生漏電信號，漏電信號輸入到電子開關(guān)輸入端，促使電子開關(guān)導(dǎo)通，磁力線圈通電產(chǎn)生吸力斷開電源，完成人身觸電或漏電保護(hù)。圖1-57漏電保護(hù)開關(guān)原理圖2．漏電保護(hù)開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)（1）額定電壓（V），規(guī)定為220V或380V。（2）額定電流（A），被保護(hù)電路允許通過的最大電流，即開關(guān)主接點(diǎn)允許通過的最大電流。（3）額定動(dòng)作電流（mA），漏電保護(hù)開關(guān)必須動(dòng)作跳開時(shí)的漏電電流。（4）額定不動(dòng)作電流（mA），開關(guān)不應(yīng)動(dòng)作的漏電電流，一般為額定動(dòng)作電流的一半。（5）動(dòng)作時(shí)間（s），從發(fā)生漏電到開關(guān)動(dòng)作斷開的時(shí)間，快速型在0.2s以下，延時(shí)型一般為0.2s～2s。（6）消耗功率（W），開關(guān)內(nèi)部元件正常情況下所消耗的功率。3．漏電保護(hù)開關(guān)的選用漏電保護(hù)開關(guān)的選用主要根據(jù)其額定電壓、額定電流以及額定動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間等幾個(gè)主要參數(shù)來選擇。選用漏電保護(hù)開關(guān)時(shí)，其額定電壓應(yīng)與電路工作電壓相符。漏電保護(hù)開關(guān)額定電流必須大于電路最大工作電流。對于帶有短路保護(hù)裝置的漏電保護(hù)開關(guān)，其極限通斷能力必須大于電路的短路電流。漏電動(dòng)作電流及動(dòng)作時(shí)間的選擇可按線路泄漏電流大小選擇，也可按分級保護(hù)方式選擇。1.4其他電器1.4.1控制變壓器變壓器是具有兩個(gè)以上的線圈，通過各自的電磁導(dǎo)電作用改變電壓的大小的裝置。變壓器由纏繞在鐵芯上的一次及二次線圈繞組構(gòu)成，兩個(gè)線圈的匝數(shù)比就是一次側(cè)及二次側(cè)的電壓比。單相控制變壓器電氣符號和文字符號如圖1-58所示。圖1-58單相控制變壓器電氣符號和文字符號控制變壓器主要用于控制系統(tǒng)中，為機(jī)床及其他機(jī)械設(shè)備中的控制電器、指示燈等提供工作電源和照明電源。在繼電器－接觸器控制系統(tǒng)中，控制變壓器的負(fù)載主要是交流接觸器和繼電器的吸引線圈。選用控制變壓器時(shí)，首先應(yīng)滿足二次線圈的個(gè)數(shù)和電壓值以及一次電源電壓的數(shù)值，控制變壓器的一次電壓一般為220V、380V、440V、660V，二次電壓有6V、12V、24V、36V、110V、127V、220V。在選擇變壓器容量時(shí)，應(yīng)考慮兩個(gè)方面：第一，從發(fā)熱和溫升考慮，應(yīng)使變壓器的容量等于或大于二次側(cè)各線圈連續(xù)負(fù)載之總和；第二，從變壓器的輸出端壓降考慮，應(yīng)使變壓器在最大沖擊負(fù)荷的情況下，輸出端電壓下降不超過允許值。一般情況下，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可將二次側(cè)連續(xù)負(fù)載的總量，乘以1.2~1.5的系數(shù)，選用額定容量等于或大于這個(gè)數(shù)值的控制變壓器即可。我國目前生產(chǎn)的控制變壓器主要有BK系列、JBK系列、DBK系列等產(chǎn)品，其中JBK系列為機(jī)床專用控制變壓器，DBK系列為低損耗單相控制變壓器。1.4.2直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源又稱開關(guān)電源，其功能是將非穩(wěn)定交流電源變成穩(wěn)定直流電源。在數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中，需要穩(wěn)壓電源給驅(qū)動(dòng)器、控制單元、直流繼電器及信號指示燈等提供直流電源。直流穩(wěn)壓電源電氣符號和文字符號如圖1-59所示。圖1-59直流穩(wěn)壓電源電氣符號和文字符號開關(guān)電源被稱為高效節(jié)能電源，因?yàn)槠鋬?nèi)部電路工作