大三上電工產(chǎn)品學(xué)低壓電器

第六章

低壓電器低壓電器是指用于交流電壓1200V，直流電壓至1500V的電路內(nèi)，起通斷、保護、控制或調(diào)節(jié)作用的電器產(chǎn)品。根據(jù)在電路中所的起作用，低壓電器可分為控制電器和配電電器?？刂齐娖髦饕糜陔娏鲃酉到y(tǒng)，對電器的要求是工作可靠、體積小、重量輕、壽命長和操作頻率高。主要類型產(chǎn)品有接觸器、繼電器等。配電電器主要的作用是用來進行電能分配、接通或分斷電路及對配電系統(tǒng)進行保護的電器。主要類型產(chǎn)品有刀開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器和斷路器。一、刀開關(guān)刀開關(guān)是一種手動電器，主要用于成套配電設(shè)備中作電源隔離開關(guān)亦可用于不頻繁接通和分斷小容量的低壓線路。刀開關(guān)可分為開啟式負荷開關(guān)、封閉式負荷開關(guān)、組合開關(guān)、熔斷器式刀開關(guān)等。刀開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)及電氣符號(a)結(jié)構(gòu)；(b)電氣符號

1.開啟式負荷開關(guān)開啟式負荷開關(guān)又稱閘刀開關(guān)。其外形如圖1所示。閘刀開關(guān)沒有滅弧裝置，僅以上膠蓋為遮護以防止電弧傷人。主要用作電氣照明線路、電熱回路的控制開關(guān)，也可用分支電路的配電開關(guān)。閘刀開關(guān)的型號有HK1、HK2等系列。

2.封閉式負荷開關(guān)封閉式負荷開關(guān)又稱鐵殼開關(guān)。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。它與閘刀開關(guān)基本相同，但在鐵殼開關(guān)內(nèi)裝有速斷彈簧，以快速接通和斷開閘刀。另外，在鐵殼開關(guān)內(nèi)還設(shè)有聯(lián)鎖裝置，即在閘刀閉合狀態(tài)時，開關(guān)蓋不能開啟，以保證安全。

主要用于配電系統(tǒng)中，作為手動不頻繁接通與分斷負載電路，并有熔斷器作過載和短路保護。

鐵殼開關(guān)的型號有HH10、HH11等系列。圖1開啟式負荷開關(guān)1-操作手柄；2-靜夾座；3-瓷插式熔斷器；4-速斷彈簧；5、6-開關(guān)蓋；7-開關(guān)蓋鎖緊螺栓；3.組合開關(guān)

組合開關(guān)又稱為轉(zhuǎn)換開關(guān)。組合開關(guān)的外形如圖3所示。它的刀片(動觸片)是轉(zhuǎn)動的，能組成各種不同的線路。動觸片裝在有手柄的絕緣方軸上，方軸可旋轉(zhuǎn)，動觸片隨方軸的旋轉(zhuǎn)使其與靜觸片接通或斷開?？勺饔趽Q接電源和負載，測量三相電壓及控制小容量電機的正反轉(zhuǎn)和星/三角起動。它的型號有HZ5、HZ10、HZ15等系列。圖3組合開關(guān)

二、熔斷器熔斷器俗稱保險絲。它主要由熔斷體和放置熔斷體的絕緣管或絕緣座組成，熔斷體(熔絲)是熔斷器的核心部分。

熔斷器應(yīng)與電路串聯(lián)，正常情況下，它相當(dāng)于一根導(dǎo)體的作用，當(dāng)電路出現(xiàn)過載、短路故障時，由于流過熔體電流過大，熔體自行熔斷，并以此切斷故障電流，完成保護任務(wù)。熔斷器可分為瓷插式熔斷器、螺旋式熔斷器、管式熔斷器。

1.瓷插式熔斷器瓷插式熔斷器結(jié)構(gòu)如圖4所示。因為瓷插式熔斷器具有結(jié)構(gòu)簡單、價廉、外形小、更換熔絲方便等優(yōu)點，所以它被廣泛地用于中、小容量的控制系統(tǒng)中。

瓷插式熔斷器的型號為RC1A系列。

2.螺旋式熔斷器螺旋式熔斷器的外形和結(jié)構(gòu)如圖5所示。在熔斷管內(nèi)裝有熔絲，并填充石英砂，作熄滅電弧之用。熔斷管口有色標(biāo)，以顯示熔斷信號。

螺旋式熔斷器的型號有RL1、RL7等系列。圖4瓷插式熔斷器結(jié)構(gòu)圖5螺旋式熔斷器1-瓷帽；2-熔斷管；3-瓷套；4-上接線盒；5-下接線盒；6-瓷座3.管式熔斷器

管式熔斷器分為有填料式和無填料式兩類。有填料管式熔斷器的結(jié)構(gòu)如圖6所示。有填料管式熔斷器是一種分斷能力較大的熔斷器，主要用于要求分斷較大電流的場合。

常用的型號有RT12、RT14、RT15、RT17等系列。有填料管式熔斷器(a)外形；(b)結(jié)構(gòu)熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)1、額定電壓：指熔斷器長期工作所承受的電壓。2、額定電流：指在長期工作制下，各部件溫升不超過規(guī)定值時所承載的電流。

包括兩個方面：一是熔斷器的額定電流，另一個是熔體的額定電流。通常將可以裝入最大熔體的額定電流定為熔斷器的額定電流。熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)3、保護特性：熔斷器的保護特性是指流過熔體的電流I與熔體熔斷時間t的關(guān)系曲線。

它具有反時限特性。當(dāng)電流減少到某一臨界數(shù)值時，熔斷時間趨于無窮大，稱為最小熔斷電流I0。最小熔斷電流與額定電流之比叫熔化系數(shù)β。t0I0I熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)4、分斷能力：指熔斷器在規(guī)定的工作條件下，能分斷的最大電流值。按分斷電流的情況，分為限流和不限流兩類。不限流是指短路電流已達到最大值后，才將電路分斷。限流是在短路電流還未達到最大值時，就將電路分斷。對于有限流作用的熔斷器，用限流系數(shù)表示其限流能力的大小。限流系數(shù)指實際分斷電流Ik與預(yù)期短路電流最大值Ikm之比。K=Ik/

Ikm三、低壓斷路器低壓斷路器又稱自動空氣開關(guān)、自動空氣斷路器或自動開關(guān)，它是一種半自動開關(guān)電器。主要由觸頭系統(tǒng)、滅孤系統(tǒng)、各種脫扣器、開關(guān)機構(gòu)部分、金屬框架或塑料外殼等組成。當(dāng)電路發(fā)生嚴重過載、短路以及失壓等故障時，低壓斷路器能自動切斷故障電路，有效保護串接在它后面的電氣設(shè)備。在正常情況下，低壓斷路器也可用于不頻繁接通和斷開的電路及控制電動機。低壓斷路器是目前使用最廣泛的低壓電器之一。可實現(xiàn)短路、過載、失壓保護。自動空氣斷路器(自動開關(guān))鎖鉤主觸點手動閉合

過流脫扣器

欠壓脫扣器銜鐵釋放自動空氣斷路器原理圖連桿裝置釋放彈簧

低壓斷路器按其用途和結(jié)構(gòu)特點可分為框架式、塑料外殼式、直流快速和限流式等。1．塑料外殼式塑料外殼式又稱裝置式或塑殼式，一般用作配電線路的保護開關(guān)、電動機及照明線路的控制開關(guān)等。主要由觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、自動與手動操作機構(gòu)、外殼、脫扣器等部分組成。根據(jù)功能的不同，低壓斷路器所裝脫扣器主要有電磁脫扣器（用于短路保護）、熱脫扣器（用于過載保護）、失壓脫扣器、分勵脫扣器以及由電磁和熱脫扣器組合的復(fù)式脫扣器等。脫扣器是低壓斷路器的重要部分，可人為整定其動作電流。DZ型塑殼式低壓斷路器工作原理圖2．框架式低壓斷路器框架式低壓斷路器又叫萬能式低壓斷路器，主要用于40～100kW電動機回路的不頻繁全壓起動，并具有短路、過載、失壓保護作用。其操作方式有手動、杠桿、電磁鐵和電動機操作四種，額定電壓一般為380V，額定電流有20～4000A若干種。常用的框架式低壓斷路器有DW系列等，其所有零部件都安裝在框架上，它的熱脫扣器、電磁脫扣器和失壓脫扣器等保護原理與塑殼式相同。低壓斷路器的主要技術(shù)參數(shù)1、額定電壓；2、額定電流；3、通斷能力：指在規(guī)定的條件下能接通和開斷的最大短路電流。4、動作時間：指從網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)短路的瞬間開始至觸頭分離、電弧熄滅所需的全部時間。5、保護特性：指斷路器的過流保護特性即過流脫扣器的動作時間與動作電流的關(guān)系。t=f(I)。6、使用壽命：指斷路器能正常運行時的保證操作次數(shù)。在規(guī)定的次數(shù)內(nèi)應(yīng)不必更換零部件。四、按鈕按鈕是一種手動操作接通或斷開控制電路的主令電器。它主要控制接觸器和繼電器，也可作為電路中的電氣聯(lián)鎖。按鈕的結(jié)構(gòu)如圖7所示。常態(tài)(未受外力)時，靜觸點1、2通過橋式動觸點5閉合，所以稱1、2為常閉(動斷)觸點。靜觸點3、4分斷，所以稱之為常開(動合)觸點。當(dāng)按下按鈕帽6時，橋式動觸點在外力的作用下向下運動，使1、2分斷，3、4閉合。此時，復(fù)位彈簧7為受壓狀態(tài)。

當(dāng)外力撤消后，橋式動觸點在彈簧的作用下回到原位，靜觸點1、2和3、4也隨之恢復(fù)到原位，此過程稱為復(fù)位。圖7按鈕的結(jié)構(gòu)示意圖復(fù)位彈簧支柱連桿常閉靜觸頭橋式靜觸頭常開靜觸頭外殼4SBSBSB結(jié)構(gòu)符號名稱常閉按鈕(停止按鈕)常開按鈕(起動按鈕)復(fù)合按鈕1234123按鈕帽

按鈕的種類較多。按鈕按觸頭的分合狀況，可分為常開按鈕(或起動按鈕)、常閉按鈕(或停止按鈕)和復(fù)合按鈕。按鈕可以做成單個的(稱單聯(lián)按鈕)、兩個的(稱雙聯(lián)按鈕)和多個的。按鈕的外型如圖8所示。按鈕的型號有LA10、LA20、LA25等系列。圖8按鈕的外形

(a)單聯(lián)按鈕；(b)雙聯(lián)按鈕五、接觸器接觸器是用來頻繁接通和斷開電路的自動切換電器，它具有手動切換電器所不能實現(xiàn)的遙控功能，同時還具有欠電壓、失電壓保護的功能，但卻不具備短路保護和過載保護功能。接觸器的主要控制對象是電動機。接觸器觸頭按通斷能力，可分為主觸頭和輔助觸頭。主觸頭主要用于通斷較大電流的電路(此電路稱主電路)，它的體積較大，一般由三對常開觸頭組成。輔助觸頭主要用于通斷較小電流的電路(此電路稱控制電路)，它的體積較小，有常開觸頭和常閉觸頭之分。接觸器按通入電流類型的不同可分為交流接觸器和直流接觸器。交流接觸器的外形和結(jié)構(gòu)如圖9所示。當(dāng)給交流接觸器的線圈5通入交流電時，在鐵心6上會產(chǎn)生電磁吸力，克服彈簧4的反作用力，將銜鐵3吸合，銜鐵的動作帶動動觸橋1的運動，使靜觸點2閉合。當(dāng)電磁線圈斷電后，鐵心上的電磁吸力消失，銜鐵在彈簧的作用下回到原位，各觸點也隨之回到原始狀態(tài)。圖9交流接觸

結(jié)構(gòu)示意圖(1)電磁系統(tǒng)2、交流接觸器的結(jié)構(gòu)組成鐵芯、銜鐵通電線圈KM(2)觸頭系統(tǒng)三對主觸頭兩對輔助常開觸點KM輔助常開KM兩對輔助常閉觸點輔助常閉KM體積較大，由三對常開觸頭組成，用于通斷電動機主電路的大電流。鐵芯通電線圈銜鐵及其固定在銜鐵上的動觸頭支撐彈簧靜觸點輔助常閉觸點輔助常開觸點三對常開主觸頭3、工作原理：利用電磁吸力的作用而動作的.

六、繼電器繼電器和接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理大致相同。主要區(qū)別在于：接觸器的主觸點可以通過大電流；繼電器的體積和觸點容量小，觸點數(shù)目多，且只能通過小電流。所以，繼電器一般用于控制電路中。繼電器是一種根據(jù)外來電信號來接通或斷開電路，以實現(xiàn)對電路的控制和保護作用的自動切換電器。繼電器一般不直接控制主電路，而反映的是控制信號。繼電器根據(jù)用途可分為控制繼電器和保護繼電器；根據(jù)反映的不同信號可分為電壓繼電器、電流繼電器、中間繼電器、時間繼電器、熱繼電器、速度繼電器、溫度繼電器。熱繼電器外形與結(jié)構(gòu)(a)外形(b)結(jié)構(gòu)1.熱繼電器熱繼電器是利用發(fā)熱元件感受到的熱量而動作的一種保護繼電器。主要對電動機實現(xiàn)過載保護、斷相保護、電流不平衡運行保護。~

發(fā)熱元件接入電機主電路，若長時間過載，雙金屬片被加熱。因雙金屬片的下層膨脹系數(shù)大，使其向上彎曲，杠桿被彈簧拉回，常閉觸點斷開。發(fā)熱元件杠桿工作原理結(jié)構(gòu)原理圖雙金屬片常閉觸頭用于電動機的過載保護。2.中間繼電器

中間繼電器觸頭容量小，觸點數(shù)目多，用于控制線路。

通常用于傳遞信號和同時控制多個電路，也可直接用它來控制小容量電動機或其他電氣執(zhí)行元件。(b)符號KA線圈常開觸頭KA常閉觸頭KA(a)外形中間繼電器外形與符號3.時間繼電器（KT）

時間繼電器是在感受外界信號后，其執(zhí)行部分需要延遲一定時間才動作的一種繼電器，分有通電延時型和斷電延時型。JS7-A空氣阻尼式時間繼電器是利用空氣阻尼的原理來獲得延時的。主要由電磁系統(tǒng)、氣室及觸點系統(tǒng)組成。時間繼電器

從得到輸入信號(線圈得電或失電)起，經(jīng)過一段時間延時后才動做的繼電器。適用于定時控制+直流電磁式結(jié)構(gòu)圖阻尼銅套銜鐵工作原理：當(dāng)銜鐵未吸合時，磁路氣隙大，線圈電感小，通電后激磁電流很快建立，將銜鐵吸合，繼電器觸點立即改變狀態(tài)。而當(dāng)線圈斷電時，鐵心中的磁通將衰減，磁通的變化將在銅套中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并產(chǎn)生感應(yīng)電流，阻止磁通衰減，當(dāng)磁通下降到一定程度時，銜鐵才能釋放，觸頭改變狀態(tài)。因此繼電器吸合時是瞬時動作，而釋放時是延時的，故稱為斷電延時。(1)直流電磁式時間繼電器通電延時的空氣式時間繼電器結(jié)構(gòu)示意圖常開觸頭延時閉合常閉觸頭延時打開微動開關(guān)2微動開關(guān)1常開觸頭常閉觸頭線圈通電

銜鐵向下吸合連桿動作觸頭動作工作原理調(diào)節(jié)螺絲進氣孔托板線圈動鐵心恢復(fù)彈簧檔塊釋放彈簧活塞桿橡皮模排氣孔(2)空氣式時間繼電器斷電延時的空氣式時間繼電器結(jié)構(gòu)示意圖常閉延時斷開常開延時閉合常開觸頭常閉觸頭空氣式時間繼電器的延時范圍大(有0.4~60s和0.4~180s兩種)。結(jié)構(gòu)簡，但準確度較低。時間繼電器的型號有JS7-A和JJSK2等多種類型。時間繼電器各部分圖符號和文字符號常閉觸點常開通電后延時閉合常開觸點常閉斷電后延時閉合常閉通電后延時斷開常開斷電后延時閉合常閉觸點常開觸點通電式瞬時動作延時動作斷電式

3.速度繼電器速度繼電器也稱轉(zhuǎn)速繼電器。它是一種用來反映轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向變化的繼電器。它的工作方式是依靠電動機轉(zhuǎn)速的快慢作為輸入信號，通過觸點的動作信號傳遞給接觸器，再通過接觸器實現(xiàn)對電動機的控制。

它主要用于反接制動電路中。其外形和結(jié)構(gòu)如圖11所示。圖11速度繼電器的外形和結(jié)構(gòu)

(a)外形；(b)結(jié)構(gòu)

速度繼電器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖12所示。當(dāng)電動機旋轉(zhuǎn)時，與電動機同軸的速度繼電器轉(zhuǎn)子也隨之旋轉(zhuǎn)，此時籠型導(dǎo)條就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，此電流與磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，圓環(huán)10帶動擺桿8在此電磁轉(zhuǎn)矩的作用下順著電動機偏轉(zhuǎn)一定角度。

這樣，使速度繼電器的常閉觸點斷開，常開觸點閉合。當(dāng)電動機反轉(zhuǎn)時，就會使另一對觸點動作。當(dāng)電機轉(zhuǎn)速下降到一定數(shù)值時，電磁轉(zhuǎn)矩減小，返回杠桿7使擺桿8復(fù)位，各觸點也隨之復(fù)位。圖12速度繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖1-調(diào)節(jié)螺釘；

2-反力彈簧；3-常閉觸點；4-常開觸點；5-動觸點；6-推桿；7-返回杠桿；

8-擺桿；9-籠型導(dǎo)條；10-圓環(huán);11-轉(zhuǎn)軸；12-永磁轉(zhuǎn)子

七、行程開關(guān)

行程開關(guān)，又稱限位開關(guān)。它主要用于限制機械運動的位置，同時還能使機械實現(xiàn)自動停止、反向、變速或自動往復(fù)等運動。行程開關(guān)的動作原理與按鈕相似，二者的區(qū)別在于：按鈕是用手來操作的，而行程開關(guān)是靠機械的運動來實現(xiàn)其動作的。行程開關(guān)可分為按鈕式和旋轉(zhuǎn)式，旋轉(zhuǎn)式又可分為單輪旋轉(zhuǎn)式和雙輪旋轉(zhuǎn)式兩種，它們的外形分別如圖13(a)、(b)、(c)所示。

型號有JLXK、LX19等系列。

圖13行程開關(guān)

(a)按鈕式；(b)單輪旋轉(zhuǎn)式；(c)雙輪旋轉(zhuǎn)式用于自動往復(fù)控制或限位保護等。(b)示意圖未撞擊撞擊(a)外形圖ST常開觸點常閉觸點ST(c)符號主電路：一臺電機正反轉(zhuǎn)向右工作臺撞塊向右（電機正轉(zhuǎn)）ABSTA1STA2STB1STB2例:工作臺前進、后退往復(fù)運動控制電路：應(yīng)在正反轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，在每套支路中分別串聯(lián)行程開關(guān)的動斷觸點.動作原理:運動部件撞擊產(chǎn)生動作鼠籠式異步電動機的直接起動控制工業(yè)上用的生產(chǎn)機械動作是各式各樣的，因而滿足生產(chǎn)機械動作要求的繼電—接觸器控制電路也是多種多樣的，但各種控制電路一般都由一些基本控制環(huán)節(jié)按照一定要求連接而成。下面以工業(yè)生產(chǎn)中最常用的鼠籠式異步電動機的控制電路為例，說明繼電—接觸器控制的基本環(huán)節(jié)及其原理。1、點動控制所謂點動控制，指按下按鈕時電動機動作，放開按鈕時，電動機即停止工作。生產(chǎn)機械在進行試車和調(diào)整時常要求點動控制。圖16所示為點動控制電路圖，由組合開關(guān)QS、熔斷器FU1、按鈕SB、接觸器KM和電動機M組成。當(dāng)電動機需要點動時，先合上QS，再按下SB，使接觸器KM的吸引線圈通電，鐵心吸合，于是接觸器的三對主觸頭閉合，電動機與電源接通而運轉(zhuǎn)。松開SB后，接觸器KM的線圈失電，動鐵心在彈簧力作用下釋放復(fù)位，主觸頭KM斷開，于是電動機就停轉(zhuǎn)。帶過載保護的點動控制電路主電路:開關(guān)、熔斷器、接觸器的主觸頭、熱繼電器的熱元件。與被控制電動機相串聯(lián)?？刂齐娐?按鈕、接觸器線圈、熱繼電器常閉觸點。接在兩相之間，控制電路中的電流較小。起動控制過程：按下按鈕SB

接觸器線圈KM得電

KM主觸頭閉合

電動機運轉(zhuǎn)；主電路FRKMSB控制電路FRM3~QSFUL1L2L3KM停止控制過程：松開按鈕SB

接觸器線圈失電

KM主觸頭打開

電動機停轉(zhuǎn)。2、起、?？刂拼蠖鄶?shù)生產(chǎn)機械需要連續(xù)工作，例如水泵、通風(fēng)機、機床等，如仍采用