第2章-低壓電器元件

第2章低壓電器元件

主講人：李紅利2013年03月天津工業(yè)大學電氣學院低壓電器(low-voltage

apparatus)

低壓電器通常是指在交流額定電壓1200V、直流額定電壓1500V及以下的電路中起通斷、保護、控制或調(diào)節(jié)作用的電器產(chǎn)品。低壓電器產(chǎn)品包括以下12大類：刀開關和刀形轉換開關、熔斷器、斷路器、控制器、接觸器、啟動器、控制繼電器、主令電器、電阻器及變阻器、調(diào)整器、電磁鐵、其它低壓電器（觸電保護器、信號燈與接線盒等）。第一節(jié)主令電器及指示燈主令電器用于發(fā)布操作命令以接通和分斷控制電路。常見類型有控制按鈕、位置開關、萬能轉換開關和主令控制器等。一、按鈕(pushbutton)按鈕是一種用人力（一般為手指或手掌）操作，并具有儲能復位的開關電器。它主要用于電氣控制線路中，用于發(fā)布命令及電氣聯(lián)鎖。操作時，將按鈕帽往下按，橋式動觸頭就向下運動，常閉觸頭先分斷，再常開觸頭接通。一旦操作人員的手指離開按鈕帽，在復位彈簧的作用下，先是常開觸頭分斷，然后是常閉觸頭閉合。按鈕的一般結構主要由按鈕帽1、復位彈簧2、橋式動觸頭3、動合靜觸頭4、動斷靜觸頭5和裝配基座等組成。第一節(jié)主令電器及指示燈按鈕第一節(jié)主令電器及指示燈按鈕a觸點是指通常呈開啟狀態(tài)的觸點，給予指令后才會閉合。又稱為“常開觸點”。動作：以按鈕開關為例未按開關時觸點為開啟狀態(tài)，按下開關后則觸點閉合。第一節(jié)主令電器及指示燈按鈕b觸點是指通常呈閉合狀態(tài)的觸點，給予指令后才會開啟。又稱為“常閉觸點”。動作：以按鈕開關為例未按開關時觸點為閉合狀態(tài)，按下開關后則觸點開啟。-一個開關可在a觸點或b觸點中選擇一個功能-轉換觸點-Changeovercontact第一節(jié)主令電器及指示燈按鈕第一節(jié)主令電器及指示燈按鈕包括回歸型按鈕和保持型按鈕。按鈕按鈕頭+環(huán)1+安裝板+間隔環(huán)+環(huán)2+安裝環(huán)+托架+觸點block按鈕第一節(jié)主令電器及指示燈腳踏開關第一節(jié)主令電器及指示燈-不能用手直接進行操作-保證操作者的安全二、選擇開關(SelectSwitch)-運轉/停止,自動/手動三、雙向轉換開關(ToggleSwitch)-兩組電路的切換四、急停開關(EmergencyStopSwitch)-發(fā)生緊急情況時，整個電路緊急斷路-未動作時，保持閉合的狀態(tài)-連接多個緊急開關時，多采用串聯(lián)方式按鈕及開關的使用：（1）選擇時應根據(jù)所需的觸頭數(shù)、使用的場所及顏色來確定。常用LA18,LA19,LA20系列按鈕開關，適用AC500V,DC440V,額定電流5A，控制功率為AC300W,DC70W的控制回路中。（2）按鈕顏色要求：

①“停止”和“急?！卑粹o必須是紅色。當按下紅色按鈕時，必須使設備停止工作或斷電②“起動”按鈕的顏色是綠色③“起動”與“停止”交替動作的按鈕必須是黑色、白色或灰色，不得用紅色和綠色④“點動”按鈕必須是黑色。⑤“復位”(如保護繼電器的復位按鈕)必須是藍色。當復位按鈕還有停止的作用時，則必須是紅色。第一節(jié)主令電器及指示燈位置開關主要用于將機械位移轉變?yōu)殡娦盘?，用來控制生產(chǎn)機械的動作。位置開關包括：行程開關、微動開關、限位開關及由機器部件或機械操作的其它控制開關。五、位置開關行程開關第一節(jié)主令電器及指示燈行程開關是一種按工作機械的行程，發(fā)出操作命令的位置開關。主要用于機床、自動生產(chǎn)線和其它生產(chǎn)機械的限位及流程控制。-Limitswitch-檢測對象的位置及動作的狀態(tài)，或者檢測位置的變化微動開關微動開關是行程非常小的瞬時動作開關，其特點是操作力小和操作行程短，用于機械、紡織、輕工、電子儀器等各種機械設備和家用電器中作限位保護和聯(lián)鎖等。微動開關也可看成為尺寸甚小而又非常靈敏的行程開關。第一節(jié)主令電器及指示燈微動開關第一節(jié)主令電器及指示燈-MicroSwitch-多用于機械控制的ON/OFF型開關-二進制信號(0,1)傳感器，檢測物體存在與否-可以檢測3.2mm以下的微小動作接近開關即無觸點行程開關，內(nèi)部為電子電路，按工作原理分為高頻振蕩性、電容型和永磁型三種類型。接近開關第一節(jié)主令電器及指示燈-不直接接觸檢測對象，間接檢測-應用半導體元素，感知電感或電容的變化-由于沒有觸點，反應速度快六、指示燈-指示電氣設備的運行與停止狀態(tài)；-監(jiān)視控制電路的電源是否正常；-利用紅燈監(jiān)視跳閘回路是否正常，用綠燈監(jiān)視合閘回路是否正常七、蜂鳴器-設備工作期間發(fā)生電路故障，具有通告系統(tǒng)或裝置的不能正常工作的功能-當設備發(fā)生異常時，發(fā)出聲音進行報警第二節(jié)斷路器及接觸器

斷路器俗稱自動開關（自動空氣斷路器），用于不頻繁接通、分斷線路正常工作電流，也能在電路中流過故障電流時（短路、過載、欠電壓等），在一定時間內(nèi)斷開故障電路的開關電器。一、斷路器

低壓斷路器及其電氣符號

一、斷路器1)文字符號：NFB，MCB2)圖形符號：-NoFuseBreaker-傳統(tǒng)的刀閘(KNIFESWITCHESWITHCOVER)-交流600V以下、直流750V以下的低壓屋內(nèi)電路發(fā)生過負荷、短路時，切斷電路無熔絲斷路器(NFB)一、斷路器模制外殼斷路器(MCCB)-MoldedCaseCircuitBreaker-斷路器(CB:CircuitBreaker):防止過電流或過負荷導致事故-通過手動或電機操作可以斷路電路-防止持續(xù)發(fā)生過電流導致電路內(nèi)各種元件受損及火災-如果超過額定電流，溫度增加到危險狀態(tài)之前斷路電路-開閉機構+跳閘裝置-絕緣外殼(MoldCase)內(nèi)一體型組裝一、斷路器ACB-萬能式（框架式）斷路器斷路器DZ5

MCCB-塑殼斷路器

MCB-微型斷路器

ELCB-漏電斷路器漏電斷路器

主要區(qū)別是：主要區(qū)別是：

1、分斷能力不同，ACB的分斷能力相對較高，MCCB次之，MCB最差，當然現(xiàn)在有不少的MCCB的生產(chǎn)企業(yè)能夠將MCCB的分斷能力作到很高，但穩(wěn)定和可靠性不好；

2、安裝的位置不同，ACB多被采用作為主斷路器，因為它本身具有延時功能，能夠延時分斷和脫扣，而且還具有很好的通信功能和選擇性，而MCCB多被采用作為配電電器，在線路的中間位置，因為它只具備分斷能力和反時限脫扣能力，不具備選擇性，多以只能作為下級保護開關緊急停止開關HW；MCB多被用在負載端，因為它的分斷能力相對比較低一半為6000A和4500A；

3、外形尺寸也相差很大，MCB的體積小，安裝方便，ACB的體積最大，安裝繁雜，MCCB處中間。一、斷路器漏電斷路器（ELB）-ElectricLeakageBreakers-ELB(ElectricLeakageBreakers):單純切斷、接地故障感知及切斷(綠色)-ELCB(EarthLeakageCircuitBreaker):還包括過電流保護(紅色,多)-漏電檢測部+電子電路部(零相電流互感部)+切斷部-組裝在一個元件內(nèi)-細微的(30mA)漏電現(xiàn)象發(fā)生時0.03秒內(nèi)切斷一、斷路器電路保護器（CP）-CircuitProtector-電路保護斷路器-目的在于使之免受外部影響-可替代保險絲-與保險絲相比，動作特性及回收利用性優(yōu)秀-與MCCB相比，外形小，保護性能優(yōu)秀-主要用在PLC等電子裝備保護-馬達保護型斷路器(MotorProtectiveCircuitBreaker)一、斷路器二、接觸器(Contactor)

接觸器是一種能頻繁地接通和斷開遠距離用電設備主回路及其他大容量用電回路的自動控制電器。

主要由電磁機構、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置三部分組成。

電磁機構包括電磁線圈和鐵心，鐵心由靜鐵心和動鐵心（即銜鐵）組成，鐵心的活動部分與受控電路的觸頭系統(tǒng)相連。在線圈中通以勵磁信號，鐵心中就會產(chǎn)生磁場，從而吸引銜鐵，帶動觸頭系統(tǒng)斷開或接通受控電路。斷電釋放。電磁機構1.銜鐵；2.鐵心；3.吸引線圈二、接觸器(Contactor)觸頭系統(tǒng)由主觸頭和輔助觸頭組成。主觸頭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，輔助觸頭一般容量較小，用來切換控制電路。每對觸頭均由靜觸頭和動觸頭共同組成，動觸頭與電磁機構的銜鐵相連，當接觸器的電磁線圈得電時，銜鐵帶動動觸頭動作，使接觸器的常開觸頭閉合，常閉觸頭斷開。觸頭系統(tǒng)二、接觸器-線圈:A1,A2-主觸點:RST,UVW-輔助觸點(a):13,1443,44-輔助觸點(b):21,2232,32二、接觸器交流接觸器原理圖及電氣符號二、接觸器三、熱繼電器(Thermorelay)熱繼電器是一種保護電器，專門用來對過載及電源斷相進行保護，以防止電動機因上述故障導致過熱而損壞。-構成:熱敏元件(加熱器+雙金屬片)+觸點部三、熱繼電器(Thermorelay)三、熱繼電器(Thermorelay)三、熱繼電器(Thermorelay)熱繼電器的設定三、熱繼電器(Thermorelay)-線圈-2元件:12,56-3元件:12,34,56-觸點(a):95,96-觸點(b):97,98異步電動機全壓啟動和正反轉控制對于啟動頻繁，允許直接啟動電動機容量不大于變壓器容量的20%。對于不經(jīng)常啟動者，直接啟動電動機容量不大于變壓器容量的30%。全壓啟動額定電壓直接加到電動機的定子繞組優(yōu)點：電路簡單缺點：啟動電流大通常對容量小于10kW的籠型異步電動機采用直接啟動方法。電動機的點動控制電路按下啟動按鈕，電動機運轉；松開按鈕時，電動機停轉。動作過程觸頭（KM）閉合按下按鈕（SB）線圈（KM）通電電機轉動；ABKMQFRM3~KMSBFRCFU觸頭（KM）打開按鈕（SB）松開線圈（KM）斷電電機停轉。電動機的點動控制電路合上電源組合開關QS。啟動：按下按鈕SB→KM線圈得電→KM主觸點閉合→電動機M通電運轉。停止：松開按鈕SB→KM線圈失電→KM主觸點分斷→電動機M斷電停止。點動控制電路原理圖單向全壓直接啟動控制電路SB1SB2KMKMKMQSFUM3~FRFR停車按鈕啟動按鈕SB1KMSB2FRKM主電路控制電路QFUM3~FRKMABC單向全壓直接啟動控制電路SB1KMSB2FRKMQFUM3~FRKMABC啟動按下啟動按鈕SB2主觸點（KM）閉合按下按鈕（SB2）線圈（KM）通電電機轉動單向全壓直接啟動控制電路SB1KMSB2FRKMQFUM3~FRKMABC啟動KM輔助觸點閉合電機繼續(xù)轉動松開SB2線圈保持通電自鎖單向全壓直接啟動控制電路電路中任一地方短路，F(xiàn)U熔斷，電源切斷。電動機過載，F(xiàn)R常閉觸點斷開，電源切斷。電路中失壓，KM線圈斷電，自鎖斷開，

復電時不能自行啟動。短路保護：過載保護：欠壓保護：單向全壓直接啟動控制電路保護措施電動機的正反轉控制線路應用：正、反轉的實現(xiàn)：生產(chǎn)上往往要求運動部件能夠向正反兩個方向

運動，如：機床工作臺的前進、后退；主軸的正轉和反轉；起重機的提升、下降等。把接入電源的任意兩根聯(lián)線對調(diào)。用兩個交流接觸器

實現(xiàn)兩根電源線的調(diào)換。KMR正轉接觸器KMF通電，

電動機正轉；決不允許KMF和KMR

同時通電，否則，會

造成電源短路！主電路ABCKMFFUQFRM3~反轉接觸器KMR通電，

電動機反轉；注意！電動機的正反轉控制線路KMRKMRSBRKMFKMFSB1SBFFR

該電路必須先停車才能由正轉到反轉或

由反轉到正轉。SBF和SBR不能同時按下，

否則會造成短路！控制電路（1）M3~ABCKMFFUQFRKMR控制過程：按下SBF電機正轉按下SBR電機反轉按下SB1電機停車電動機的正反轉控制線路KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRSBR控制電路(2)--加互鎖KMRKMFM3~ABCKMFFUQFRKMR電動機的正反轉控制線路電動機的正反轉控制線路控制電路(3)--雙重互鎖電器互鎖機械互鎖M3~ABCKMFFUQFRKMRKMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMRKMFSBR雙重互鎖機械互鎖（復合按鈕）電器互鎖（互鎖觸點）第三節(jié)繼電器一、普通電磁式繼電器（Relay）

普通電磁式繼電器的結構、工作原理與接觸器類似，主要由電磁機構和觸頭系統(tǒng)組成，但沒有滅弧裝置，不分主副觸頭。

與接觸器的主要區(qū)別在于：能靈敏地對電壓、電流變化作出反應，觸頭數(shù)量很多但容量較小，主要用來切換小電流電路或用作信號的中間轉換。一、普通電磁式繼電器（Relay）繼電器的功能-可利用較小的控制電流控制較大的輸出電流-可實現(xiàn)線圈側與觸點側的電氣分離（觸點側的影響不會波及線圈側）-可控制交流電流文字符號：K一、普通電磁式繼電器（Relay）-擁有以電磁鐵啟動的多個觸點的電機開關-利用少量能量，控制或開閉開關-緩沖用途(限位開關->電磁閥直接啟動的話，在觸點發(fā)生過負荷)-信號處理用途一、普通電磁式繼電器（Relay）一、普通電磁式繼電器（Relay）一、普通電磁式繼電器（Relay）一、普通電磁式繼電器（Relay）一、普通電磁式繼電器（Relay）繼電器的配線一、普通電磁式繼電器（Relay）繼電器的配線一、普通電磁式繼電器（Relay）繼電器應用電路二、時間繼電器(TimeRelay)在生產(chǎn)中經(jīng)常需要按一定的時間間隔來對生產(chǎn)機械進行控制，時間控制通常是利用時間繼電器來實現(xiàn)的。時間繼電器是一種利用電磁或機械動作原理實現(xiàn)觸頭延時通或斷的自動控制電器。常用的有電磁式、空氣阻尼式、電動式和晶體管式等。時間繼電器定時類型：鐘表式空氣式電子式阻容式數(shù)字式。。。。。。。。通電式斷電式瞬時動作延時動作常閉觸點常閉觸點常開觸點常開觸點通電延時閉合

的常開觸點通電延時斷開

的常閉觸點斷電延時閉合

的常閉觸點斷電延時斷開

的常開觸點時間繼電器的符號時間繼電器線圈文字符號KT三、熱繼電器(Thermorelay)熱繼電器的應用四、電磁開關(MS)-EelctromagneticSwitch-通過磁開關線圈電源ON/OFF，打開和關閉電路的開關-構成:電磁接觸器(MC)+熱敏繼電器(THR)-熱敏繼電器產(chǎn)生的信號控制電磁接觸器的操作線圈,用于保護主電路-主要用于電動機的啟動及停止,正/反轉控制等-利用電磁力可進行遙控-停電時，連接自動被分離，因此電動機被停止后必須要OFF四、電磁開關(MS)利用電磁開關，啟動/停止電動機隨著微電子和功率電子技術的發(fā)展，現(xiàn)代自動化控制設備中新型的以弱電控制強電的電子器件應用越來越廣泛。固態(tài)繼電器就是一種新型無觸點繼電器，它能夠實現(xiàn)強、弱電的良好隔離，其輸出信號又能夠直接驅動強電電路的執(zhí)行元件，與有觸點的繼電器相比具有開關頻率高、使用壽命長、工作可靠等突出特點。五、固態(tài)繼電器(SolidStateRelaySSR)固態(tài)繼電器是四端器件，有兩個輸入端，兩個為輸出端，中間采用光電器件。以實現(xiàn)輸入與輸出之間的電氣隔離。五、固態(tài)繼電器(SolidState