機床電氣控制與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)設計

機床電氣控制與PLC

1.1開關及主令電器1.2控制電器1.3保護電器1.4其他電器第1章常用低壓電器開關電器屬于配電電器，用于隔離電源或在規(guī)定的條件下接通、分斷電路以及轉換正?；蚍钦５碾娐?，它包括刀開關、低壓斷路器、轉換開關等。主令電器主要用來接通和分斷控制電路，在電力拖動系統(tǒng)中控制電動機的起動、停止、制動、調速等。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、行程開關等。1.1.1刀開關

1．刀開關的結構和工作原理刀開關又稱閘刀開關，是結構最簡單、應用最廣泛的一種手動電器。常用于接通和切斷長期工作設備的電源及不經常起動及制動、容量小于7.5KW的異步電動機。各類刀開關實物圖如圖1-1所示。a)瓷底刀關b)開啟式刀開關c)雙投刀開關圖1-1各類刀開關實物圖如圖1-2所示為刀開關的典型結構，它是由手柄、靜插座、動觸刀、鉸鏈支座和絕緣底板組成。推動手柄使動觸刀插入靜插座中，電路就會被接通。為保證刀開關合閘時動觸刀和靜插座接觸良好，動觸刀與靜插座之間應有一定的接觸壓力。圖1-2典型刀開關的結構刀開關的種類較多，按極數可分為單極、雙極和三極；按轉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。常用刀開關有瓷底式刀開關和封閉式負荷開關。

（1）瓷底式刀開關瓷底式刀開關又稱膠蓋閘刀開關，是由刀開關和熔絲組合而成的一種電器，其內部結構如圖1-3所示。這種開關結構簡單，價格低廉，使用維修方便，在小容量電動機中得到廣泛應用。（2）封閉式負荷開關負荷開關是刀開關上加裝快速分斷機構和簡單的滅弧裝置，以保證可靠分斷電流。封閉式負荷開關又稱鐵殼開關，是由刀開關、熔斷器、速斷彈簧等組成，并裝在金屬殼內，其結構如圖1-4所示。開關采用側面手柄操作，并設有機械連鎖裝置，使箱蓋打開時不能合閘，合閘時箱蓋不能打開，保證了用電安全。手柄與底座間的速斷彈簧使開關通斷動作迅速，滅弧性能好，因此可用于粉塵飛揚的場所。圖1-3HK2系列瓷底開啟式負荷開關圖1-4封閉式負荷開關2．刀開關的主要技術參數

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。目前生產的刀開關的額定電壓，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。小電流刀開關的額定電流有10，15，20，30，60A等五級。

3）使用壽命刀開關的使用壽命分機械壽命和電氣壽命兩種。機械壽命是指不帶電情況下所能達到的操作次數；電氣壽命是指刀開關在額定電壓下能可靠地分斷額定電流的總次數。4）動穩(wěn)定性電流發(fā)生短路事故時，不產生變形、破壞或觸刀自動彈出現(xiàn)象時的最大短路電流峰值就是刀開關的動穩(wěn)定性電流，一般是其額定電流的數十倍。

5）熱穩(wěn)定性電流發(fā)生短路事故時，如果能在一定時間（通常是1s）內通以某一短路電流，并不會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的熱穩(wěn)定性電流。3．刀開關的型號及電氣符號目前常用的刀開關有HD系列刀形隔離器、HS系列雙投刀開關、HK系列膠蓋刀開關、HH系列負荷開關及HR系列熔斷器式刀開關。表1-1為HD17系列刀開關的主要技術數據。表1-1HD17系列刀開關的主要技術數據

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

a)單極b)雙極c)三極4．刀開關的選用與安裝（1）刀開關的選用：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）校驗刀開關的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，如不滿足要求，就應選大一級額定電流的刀開關。

（2）刀開關的安裝：1）應做到垂直安裝，閉合操作時的手柄操作方向應從下向上合，斷開操作時的手柄操作方向應從上向下分，不允許采用平裝或倒裝，以防止產生誤合閘。2）安裝后檢查閘刀和靜插座的接觸是否成直線及緊密。3）母線與刀開關接線端子相連時，不應存在極大的扭應力，并保證接觸可靠。在安裝杠桿操作機構時，應調節(jié)好連桿的長度，使刀開關操作靈活。1.1.2低壓斷路器低壓斷路器（又稱自動開關或空氣開關）可用來分配電能、不頻繁起動電動機、對供電線路及電動機等進行保護，用于正常情況下的接通和分斷操作以及嚴重過載、短路及欠壓等故障時的自動切斷電路，在分斷故障電流后，一般不需要更換零件，且具有較大的接通和分斷能力，因而獲得了廣泛應用。1．低壓斷路器的結構和工作原理低壓斷路器主要由觸點系統(tǒng)、操作機構和脫扣器等部分組成。圖1-7所示為低壓斷路器的結構示意圖。斷路器的主觸點由操作機構手動或電動合閘，并通過自動脫扣機構鎖定在合閘位置。當電路發(fā)生故障時，自動脫扣機構在相關脫扣器的推動下動作，鉤子脫開，主觸點在彈簧力的作用下迅速分斷。圖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)。當電路發(fā)生短路或嚴重過載時，過電流脫扣器的銜鐵被吸合，使自動脫扣機構動作；當電路過載時，過載脫扣器的熱元件產生的熱量增加，使雙金屬片向上彎曲，推動自動脫扣機構動作；當電路欠壓時，欠壓脫扣器的銜鐵釋放，自動脫扣機構動作。分勵脫扣器一般作為遠距離分斷電路使用，按操作指令或信號控制脫扣機構動作，從而使斷路器跳閘。圖1-7低壓斷路器的結構示意圖1-彈簧；2-主觸點；3-傳動桿；4-鎖扣；5-過電流脫扣器；6-過載脫扣器；7-欠壓脫扣器；8-分勵脫扣器2．低壓斷路器的主要技術參數（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）額定脈沖電壓開關電器工作時，要承受系統(tǒng)中所發(fā)生的過電壓，因此開關電器（包括斷路器）的額定電壓參數中給定了額定脈沖電壓值，其數值應大于或等于系統(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）額定短路分斷能力斷路器的額定分斷能力是指在規(guī)定的條件（電壓、頻率、功率因數及規(guī)定的試驗程序等）下，能夠分斷的最大短路電流值。3．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、漏電保護等幾種；按動作時間分，有一般型和快速型；按結構分，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，它將所有構件組裝在具有絕緣底襯的框架結構底座上?？蚣苁綌嗦菲饔糜谠谂潆娋W絡中分配電能，并承擔線路及電源設備的過載保護、欠壓保護和短路保護。也可用于不頻繁起動的40~100KW電動機回路中，作為過載、欠壓和短路保護設備。我國生產的框架式低壓斷路器有DW10系列、DW15系列。其中DW10系列由于其技術指標較低，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國外技術制造的ME、3WE、AE、AH等系列產品。（2）塑殼式斷路器塑殼式斷路器又稱裝置式斷路器，它將所有構件組裝在用模壓絕緣材料制成的封閉型外殼內。塑殼式斷路器按性能分為配電用和電動機保護用兩種。配電用塑殼式斷路器在配電網絡中用來分配電能，并且作為線路、電源設備的過負荷、欠電壓和短路保護。電動機保護用塑殼式斷路器用于鼠籠型電動機的過負荷、欠電壓和短路保護。

我國生產的塑殼式斷路器主要有DZ5、DZ10、DZ15、DZ20、DZ15L以及DZX10、DZX19等系列產品。其中，DZX10、DZX19系列為限流式斷路器，它利用短路電流所產生的電動力使觸點在8~10ms內迅速斷開，從而限制了線路中可能出現(xiàn)的最大短路電流。DZ15L系列為漏電保護斷路器，當電路或設備出現(xiàn)對地漏電或人身觸電時，能迅速自動斷開電路，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國外技術制造的H、C45N（C65N）、S060、TH、AM1、3VE等系列產品。表1-2為DZ15系列斷路器的技術數據。表1-2DZ15系列斷路器技術數據

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與所控制的電動機的額定電流或負載額定電流相等；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）的整定電流應大于負載正常工作時的尖峰電流，對于電機負載，通常按起動電流的1.7倍整定。（3）極數和結構形式應符合安裝條件、保護性能及操作方式的要求。1.1.3轉換開關 轉換開關（又稱組合開關）一般用于不頻繁地通斷電路、換接電源或負載、測量三相電壓和控制小型電動機正反轉。轉換開關由多對觸點組成，手柄可手動向任意方向旋轉，每旋轉一定角度，動觸頭就接通或分斷電路。由于采用了扭簧貯能，開關動作迅速。HZ10-10/3型轉換開關的外形和內部結構如圖1-11所示。圖1-11HZ10-10/3型轉換開關1．轉換開關的結構和工作原理轉換開關由動觸頭、靜觸頭、轉軸、手柄、定位機構等部分構成，其動、靜觸頭分別疊裝在多層絕緣殼體內。根據動觸頭和靜觸頭的不同組合，轉換開關有多種接線方式。圖1-11所示為常用的HZ10系列組合開關的外形與結構示意圖。它有三對靜觸頭，每個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，三個動觸頭套在裝有手柄的絕緣桿上。轉動手柄就可將三對觸頭同時接通或分斷。2．轉換開關的主要技術參數轉換開關的主要技術參數包括：額定電壓、額定電流、極數等。轉換開關分單極、雙極和三極。3．轉換開關的常用型號和電氣符號常用的轉換開關有HZ5、HZ10、HZ15等系列。其中，HZ10為全國統(tǒng)一設計產品，HZ15為全國統(tǒng)一設計的新型產品。表1-3為HZ10系列轉換開關的主要技術數據。表1-3HZ10系列轉換開關的主要技術數據轉換開關的型號及含義如圖1-12所示。轉換開關的圖形符號和文字符號如圖1-13所示圖1-12轉換開關的型號及含義圖1-13轉換開關的圖形符號和文字符號轉換開關除了用圖形符號和文字符號表示外，還可用觸點狀態(tài)圖和通斷表表示，其含義如圖1-14所示。圖1-14觸點狀態(tài)圖和通斷表4．轉換開關的選用（1）轉換開關作為電源的引入開關時，其額定電流應大于電動機的額定電流。（2）轉換開關作為控制小容量（5KW以下）電動機起動、停止時，其額定電流應為電動機額定電流的3倍。1.1.4按鈕開關 按鈕開關俗稱按鈕，是一種結構簡單，應用廣泛的主令電器，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“指令”去控制接觸器、繼電器等電器，再由它們去控制主電路，也可用來轉換各種信號線路與電氣連鎖線路等。1．按鈕開關的結構和工作原理按鈕開關的實物圖和結構圖如圖1-15所示。按鈕開關一般由按鈕帽、復位彈簧、觸點和外殼等組成，通常分為動合（常開）按鈕開關、動斷（常閉）按鈕開關和復合按鈕開關。a)實物圖b)結構示意圖圖1-15按鈕開關實物圖和結構示意圖1-按鈕帽；2-復位彈簧；3-動觸點；4-常開觸點靜觸點；5-常閉觸點靜觸點

常開（動合）按鈕開關，未按下時，觸點是斷開的，按下時觸點閉合接通；當松開后，按鈕開關在復位彈簧的作用下復位斷開。常閉（動斷）按鈕開關與常開按鈕開關相反，未按下時，觸點是閉合的，按下時觸點斷開；當手松開后，按鈕開關在復位彈簧的作用下復位閉合

復合按鈕開關是將常開與常閉按鈕開關組合為一體的按鈕開關。未按下時，常閉觸點是閉合的，常開觸點是斷開的。按下時常閉觸點首先斷開，繼而常開觸點閉合；當松開后，按鈕開關在復位彈簧的作用下，首先將常開觸點斷開，繼而將常閉觸點閉合。復合按鈕開關在控制電路中常用于電氣聯(lián)鎖。按鈕開關的結構形式很多。緊急式按鈕裝有突出的蘑菇型鈕帽，用于緊急操作；旋鈕式開關用于旋轉操作；鑰匙式按鈕開關須插入鑰匙方能操作，用于防止誤動作；指示燈式按鈕開關是在透明的按鈕帽內裝有信號燈，用于信號指示。為了明示按鈕開關的作用，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、黃、白等顏色。一般停止按鈕采用紅色，起動按鈕采用綠色。2．按鈕開關的主要技術參數按鈕開關的主要技術參數有規(guī)格、結構形式、觸點對數和顏色等。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。按用途或使用場合選擇按鈕開關的形式和顏色。3．按鈕開關的常用型號和電氣符號常用的按鈕開關型號有LA18、LA19、LA20、LA25和LAY3等系列。其中LA25系列為全國統(tǒng)一設計的按鈕新型號，其采用組合式結構，可根據需要任意組合觸點數目。LAY3系列是引進德國技術標準生產的產品，其規(guī)格品種齊全，有緊急式、鑰匙式、旋轉式等。表1-4為LA25系列按鈕開關的主要技術數據。表1-4LA25系列按鈕開關的主要技術數據

按鈕開關的型號及含義如圖1-16所示。圖1-16按鈕開關的型號及含義K－開啟式；S－防水式；J－緊急式；X－旋鈕式；H－保護式；F－防腐式；Y－鑰匙式；D－帶燈式按鈕開關的圖形符號和文字符號如圖1-17所示。a)動合按鈕b)動斷按鈕c)復合按鈕圖1-17按鈕開關的圖形符號和文字符號4．按鈕開關的選用及使用按鈕選擇的主要依據是使用場所、所需要的觸點數量、種類及顏色。按鈕開關使用時應注意觸點間的清潔，防止油污、雜質進入造成短路或接觸不良等事故，在高溫下使用的按鈕開關應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不宜長時間通電，應設法降低指示燈電壓以延長其使用壽命。在工程實踐中，綠色按鈕開關常用作起動，紅色按鈕開關常用作停止。1.1.5行程開關 行程開關作用與按鈕開關相似，是對控制電路發(fā)出接通或斷開、信號轉換等指令的。不同的是行程開關觸點的動作不是靠手來完成，而是利用生產機械某些運動部件的碰撞使觸點動作，從而接通或斷開某些控制電路，達到一定的控制要求。為適應各種條件下的碰撞，行程開關有多種結構形式，用來限制機械運動的位置或行程以及使運動機械按一定行程自動停車、反轉或變速、循環(huán)等，以實現(xiàn)自動控制的目的。常見行程開關外形如圖1-18所示。圖1-18行程開關實物圖

1．行程開關的結構和工作原理行程開關的種類很多，按結構可分為直動式、滾輪式和微動式。（1）直動式行程開關直動式行程開關主要由操作機構、觸點系統(tǒng)和外殼等部分組成，直動式行程開關結構示意圖如圖1-19所示。直動式行程開關的動作原理與按鈕類似，只是它采用運動部件上的撞塊來碰撞行程開關的推桿。直動式行程開關的優(yōu)點是結構簡單、成本較低，缺點是觸點的分合速度取決于撞塊的運動速度。若撞塊運動太慢，則觸點就不能瞬時切斷電路，使電弧在觸點上停留的時間過長，易于燒蝕觸點。圖1-19直動式行程開關結構示意圖1-推桿；2-復位彈簧；3-動觸點；4-靜觸點

（2）滾輪式行程開關滾輪式行程開關其內部結構如圖1-20所示，采用能瞬時動作的滾輪旋轉式結構，當滾輪1受到向左的外力作用時，上轉臂2向左下方轉動，推桿4向右轉動，并壓縮右邊彈簧8，同時下面的滾珠5也很快沿著擒縱件6向右轉動，滾珠5將壓縮彈簧7壓縮，當滾珠5運動至擒縱件6的中點時，盤形彈簧3和彈簧7使擒縱件6迅速轉動，從而使動觸點迅速地與右邊的靜觸點分斷，并與左邊的靜觸點閉合。圖1-20滾輪式行程開關其內部結構示意圖1-滾輪；2-上轉臂；3-盤形彈簧；4-推桿；5-滾珠；6-擒縱件；7-壓縮彈簧；8-彈簧（3）微動開關

微動開關結構如圖1-21所示，是行程非常小的瞬時動作開關，其特點是操作力小及操作行程短，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。圖1-21微動開關結構示意圖1-殼體；2-弓簧片；3-動合靜觸點；4-動斷靜觸點；5-動觸點；6-推桿2．行程開關的常用型號和電氣符號常用的行程開關有LX19、LXW5、LXK3、LX32、LX33等系列，其中LX19、、LX32、LX33為直動式行程開關，LXW5為微動式行程開關。表1-5為LX32系列行程開關的主要技術數據。行程開關的型號及含義如圖1-22所示。圖1-22行程開關的型號及含義表1-5LX32系列行程開關主要技術數據行程開關的圖形符號和文字符號如圖1-23所示。a)動合觸點b)動斷觸點c)復合觸點圖1-23行程開關的圖形符號和文字符號3．行程開關的選用

1）根據應用場合及控制對象選擇開關種類。

2）根據安裝環(huán)境選擇開關的防護形式。

3）根據控制回路的額定電壓和電流選擇開關的額定電壓和電流。

4）根據機械行程或位置選擇開關形式及型號。使用行程開關時，安裝位置要準確牢固，若在運動部件上安裝，接線應有套管保護，使用時應定期檢查防止接觸不良或接線松脫造成誤動作。1.1.6感應開關前面介紹的低壓電器為有觸點的電器，利用其觸點閉合與斷開來接通或分斷電路，以達到控制目的。隨著對開關響應速度要求的不斷提高，依靠機械動作的電器觸點有的已難以滿足控制要求。同時，有觸點電器還存在著一些固有的缺點，如機械磨損、觸點的電蝕損耗、觸點分合時往往顫動而產生電弧等等。隨著微電子技術、電力電子技術的不斷發(fā)展，人們應用電子元件組成各種新型低壓控制電器，可以克服有觸點電器的一系列缺點。感應開關是隨著半導體元器件的發(fā)展而產生的一種非接觸式的物體檢測裝置，其實質上是一種無觸點的行程開關，常見的有接近開關、光電開關等。1．接近開關 接近開關又稱無觸點位置開關，其實物如圖1-24所示。接近開關的用途除行程控制和限位保護外，還可作為檢測金屬體的存在、高速計數、測速、定位、變換運動方向、檢測零件尺寸、液面控制及用作無觸點按鈕等。圖1-24接近開關實物圖根據工作原理，接近開關可分為高頻振蕩型、電容型、霍爾效應型、感應電橋型等。其中以高頻振蕩型應用最廣泛，占全部接近開關產量的80%以上，其電路形式多樣，但電路結構大多由感應頭、振蕩器、開關器、輸出器等組成。當安裝在生產機械上的金屬物體接近感應頭時，由于感應作用，使處于高頻振蕩器線圈磁場中的金屬物體內部產生渦流損耗，使得震蕩回路因能耗增加而使震蕩減弱，直至停止震蕩。此時開關器導通，并通過輸出器件發(fā)出信號，以起到控制作用。

接近開關具有定位精度高、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，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。目前市場上常用的接近開關有LJ2、LJ6、LXJ6、LXJ18等系列產品。表1-6為LXJ6系列接近開關的主要技術數據。表1-6LXJ6系列接近開關主要技術數據圖1-25接近開關的型號及含義接近開關的型號及含義如圖1-25所示。

a)動合觸點b)動斷觸點圖1-26接近開關的圖形符號和文字符號接近開關的圖形符號和文字符號如圖1-26所示。2．光電開關

光電開關又稱為無接觸式檢測和控制開關。它利用物質對光束的遮蔽、吸收或反射作用，檢測物體的位置、形狀、標志、符號等。光電開關實物圖如圖1-27所示。光電開關的核心器件是光電元件，這是將光照強弱的變化轉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。光電開關具有體積小、壽命長、功能多、功耗低、精度高、響應速度快、檢測距離長和抗電磁干擾等優(yōu)點。它廣泛應用于各種生產設備中，可進行物體檢測、液位檢測、行程控制、計數、速度檢測、產品外形尺寸檢測、色斑與標識識別、人體接近開關和防盜警戒等。1.2控制電器

低壓控制電器通常應用于電力拖動控制系統(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，動作迅速準確、安全可靠。圖1-27光電開關實物圖

1.2.1接觸器

接觸器是一種適用于遠距離頻繁接通和分斷交直流主電路和控制電路的自動控制電器。其主要控制對象是電動機，也可用于其他電力負載，如電熱器、電焊機等。接觸器具有欠壓保護、零壓保護、控制容量大、工作可靠、壽命長等優(yōu)點，它是自動控制系統(tǒng)中應用最多的一種電器，其實物圖如圖1-28所示。a)CJ20接觸器b)CJ24接觸器圖1-28接觸器實物圖接觸器種類繁多，按操作方式可分為電磁接觸器、氣動接觸器和電磁氣動接觸器；按滅弧介質可分為空氣電磁式接觸器、油浸式接觸器和真空接觸器；按主觸點控制的電流性質可分為交流接觸器、直流接觸器；按電磁機構的勵磁方式可分為直流勵磁操作與交流勵磁操作。1．交流接觸器的結構和工作原理（1）交流接觸器的結構組成交流接觸器由電磁系統(tǒng)、觸點系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、釋放彈簧及基座等幾部分構成，圖1-29所示為交流接觸器的結構示意圖。圖1-29交流接觸器結構示意圖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-觸點壓力彈簧1）電磁機構電磁機構由吸引線圈、鐵芯及銜鐵組成。它的作用是將電磁能轉換成機械能，帶動觸點使之閉合或斷開。

2）觸點系統(tǒng)觸點系統(tǒng)由主觸點和輔助觸點組成。主觸點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，輔助觸點一般容量較小，用來切換控制電路。每對觸點均由靜觸點和動觸點共同組成，動觸點與電磁機構的銜鐵相連，當接觸器的電磁線圈得電時，銜鐵帶動動觸點動作，使接觸器的常開觸點閉合，常閉觸點斷開。觸點有點接觸、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。觸點材料有銅和銀，銀質觸點更好。

a)點接觸b)面接觸c)線接觸圖1-30常見的觸點結構3）電弧的產生與滅弧裝置當一個較大電流的電路突然斷電時，如觸點間的電壓超過一定數值，觸點間空氣在強電場的作用下會產生電離放電現(xiàn)象，在觸點間隙產生大量帶電粒子，形成熾熱的電子流，被稱為電弧。電弧伴隨高溫、高熱和強光，可能造成電路不能正常切斷、燒毀觸點、引起火災等其它事故，因此對切換較大電流的觸點系統(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。主要用于熄滅觸點在分斷電流的瞬間動靜觸點間產生的電弧，以防止電弧的高溫燒壞觸點或出現(xiàn)其它事故。直流接觸器工作原理與交流接觸器基本相同，在結構上也由電磁機構、主觸點、輔助觸點、滅弧裝置等組成，但在鐵心結構、線圈形狀、觸點形狀和數量、滅弧方式等方面有所不同。（2）交流接觸器的工作原理當電磁線圈通電后，鐵芯被磁化產生磁通，由此在銜鐵氣隙處產生電磁力將銜鐵吸合，主觸點在銜鐵的帶動下閉合，接通主電路。同時銜鐵還帶動輔助觸點動作，動斷輔助觸點首先斷開，接著動合輔助觸點閉合。當線圈斷電或外加電壓顯著降低時，在反力彈簧的作用下銜鐵釋放，主觸點和輔助觸點又恢復到原來的狀態(tài)。2．接觸器的主要技術參數接觸器的主要技術參數有額定電壓、額定電流、操作頻率、接通與分斷能力、電氣與機械壽命等。（1）額定電壓按觸器銘牌上標注的額定電壓是指主觸點的額定工作電壓，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載采用交流接觸器，直流負載采用直流接觸器。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允許的接通次數。一般為300次/h、600次/h和1200次/h。（5）接通與分斷能力接通與分斷能力是指接觸器的主觸點在規(guī)定的條件下能可靠地接通和分斷的電流值，而不應該發(fā)生熔焊，飛弧和過分磨損等。（6）機械壽命和電氣壽命接觸器是頻繁操作電器，應有較長的機械壽命和電氣壽命。目前接觸器的機械壽命一般為數百萬次乃至一千萬次；電氣壽命是機械壽命的5%～20%。接觸器的不同使用類別是根據其不同的控制對象（負載）和所需的控制方式決定的。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

根據接觸器的使用類別不同，對接觸器主觸點的接通和分斷能力的要求也不一樣。AC－1和DC－1允許接觸器接通和分斷額定電流，AC－2、DC－3和DC－5允許接觸器接通和分斷4倍的額定電流，AC－3允許接觸器接通8~10倍的額定電流和分斷6~8倍的額定電流，AC－4允許接觸器接通10~12倍的額定電流和分斷8~10倍的額定電流。接觸器的使用類別代號通常標識于產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，引進德國BBC公司制造技術生產的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）根據負載性質確定使用類別，再按照使用類別選擇相應系列的接觸器；2）根據負載額定電壓確定接觸器的電壓等級。接觸器主觸點的額定電壓應不小于負載的額定電壓；3）根據負載工作電流確定接觸器的額定電流等級，對于電動機負載，應按照使用類別進行選擇：用于AC－1、AC－3類別時，可按電動機的滿載電流選擇相應額定工作電流的接觸器；用于AC－2、AC－4類別時，可采用降低控制容量的方法提高電壽命。對于非電動機負載（如電阻爐、電焊機、照明設備等），應考慮使用時可能出現(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）根據操作次數校驗接觸器所允許的操作頻率（每小時觸點通斷次數），當通斷電流較大且通斷頻率超過規(guī)定數值時，應選用額定電流大一級的接觸器型號。否則會使觸點嚴重發(fā)熱，甚至熔焊在一起，造成電動機等負載缺相運行。

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數據表1-8CZ18系列直流接觸器主要技術數據

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數據1.2.2繼電器繼電器是一種根據某種輸入信號的變化接通或分斷控制電路，實現(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、時間、壓力等非電量，而輸出通常是觸點的接通或斷開。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行間接控制。因此，同接觸器相比較，繼電器的觸點斷流容量較小，一般不需滅弧裝置，但對繼電器動作的準確性則要求較高。繼電器的種類很多，按其用途可分為控制繼電器、保護繼電器、中間繼電器。按動作時間可分為瞬時繼電器、延時繼電器。按輸入信號的性質可分為電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、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、感應式繼電器、電動式繼電器、熱繼電器和電子式繼電器等。按輸出形式可分為有觸點繼電器、無觸點繼電器。在電力拖動系統(tǒng)中，電磁式繼電器是應用最早同時也是應用最廣泛的一種繼電器，其實物圖如圖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電磁式繼電器實物圖1．電磁式繼電器的結構和工作原理電磁式繼電器由電磁機構和觸點系統(tǒng)組成，如圖1-35所示。鐵芯和鐵軛的作用是加強工作氣隙內的磁場；銜鐵的作用主要是實現(xiàn)電磁能與機械能的轉化；極靴的作用是增大工作氣隙的磁導；反作用力彈簧和簧片是用來提供反作用力。當線圈通電后，線圈的勵磁電流就產生磁場，從而產生電磁吸力吸引銜鐵。一旦磁力大于彈簧反作用力，銜鐵就開始運動，并帶動與之相連的觸點向下移動，使動觸點與上面的動斷靜觸點分斷，而與下面的動合靜觸點吸合。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切斷線圈電源，磁場便逐漸消失，銜鐵會在彈簧反作用力的作用下脫離極靴，并再次帶動觸點脫離動合靜觸點，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、電磁式時間繼電器等都屬于這一類。

圖1-35電磁式繼電器機構圖1-靜觸點；2-動觸點；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作與線圈所加電壓大小有關，使用時和負載并聯(lián)。電壓繼電器的線圈匝數多、導線細、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，當其線圈為額定電壓值時，銜鐵不產生吸合動作，只有當電壓為額定電壓105%～115%時才產生吸合動作，當電壓降低到釋放電壓時，觸點復位。2）欠電壓繼電器 在電路中用于欠電壓保護，當其線圈在額定電壓下工作時，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，其銜鐵打開，觸點復位，從而控制接觸器及時切斷電氣設備的電源。3）零電壓繼電器零電壓繼電器主要作用是零壓保護，當電壓降低至額定電壓的5%~25%時，繼電器動作。

（2）電磁式電流繼電器 電磁式電流繼電器的動作與線圈通過的電流大小有關，使用時和負載串聯(lián)。電流繼電器的線圈匝數少、導線粗、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，欠電流繼電器的銜鐵處于吸合狀態(tài)。如果電路中負載電流過低，并且低于欠電流繼電器線圈的釋放電流時，其銜鐵打開，觸點復位，從而切斷電氣設備的電源。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，銜鐵不產生吸合動作，只有當負載電流超過一定值時才產生吸合動作。過電流繼電器常用于電力拖動控制系統(tǒng)中起保護作用。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質上是一種電壓繼電器，其觸點數量多，觸點容量大（額定電流5~10A）。當一個輸入信號需要變成多個輸出信號或信號容量需放大時，可通過繼電器來擴大信號的數量和容量。2．電磁式繼電器的主要技術參數（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，使銜鐵開始運動時線圈的電壓稱為吸合電壓，使銜鐵開始釋放時線圈的電壓稱為釋放電壓；對于電流繼電器，使銜鐵開始運動時線圈的電流稱為吸合電流，使銜鐵開始釋放時線圈的電流稱為釋放電流。（3）吸合時間和釋放時間吸合時間是從線圈接受電信號到銜鐵完全吸合所需要的時間，釋放時間是從線圈失電到銜鐵完全釋放所需要的時間。一般繼電器的吸合與返回時間為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數據。表1-10JZ15系列中間繼電器技術數據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的圖形符號和文字符號4．電磁式繼電器的選用選用時應綜合考慮繼電器的功能特點、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）根據控制電路的要求選擇觸點的數量和類型（常開或常閉）。1.2.3時間繼電器在生產中經常需要按一定的時間間隔來對生產機械進行控制，時間控制通常是利用時間繼電器來實現(xiàn)的。

時間繼電器是一種根據電磁原理或機械動作原理，實現(xiàn)觸點延時接通或斷開的控制電器。時間繼電器在控制系統(tǒng)中用來控制動作時間，有兩種延時方式：通電延時和斷電延時。通電延時是指從繼電器線圈得電開始，延時一定時間后觸點閉合或分斷，當線圈斷電時，觸點立即恢復到初始狀態(tài)。斷電延時是指當繼電器線圈得電時，觸點立即閉合或分斷，從線圈斷電開始，延時一定時間后觸點恢復到初始狀態(tài)。1．時間繼電器的結構和工作原理時間繼電器的種類很多，按其動作原理與構造的不同可分為電磁式、空氣阻尼式、電動式和電子式時間繼電器。（1）空氣阻尼式時間繼電器圖1-38所示為JS7－A系列空氣阻尼式通電延時型時間繼電器結構原理圖，它是利用空氣的阻尼作用獲得延時的。其結構簡單，價格低廉，延時范圍較寬（0.4~180s），但精度低，延時誤差大（±20%），因此在要求延時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型時間繼電器結構原理圖1-線圈；2-鐵心；3-復位彈簧；4-活塞桿；5-彈簧；6-傘形活塞；7-出氣孔；8-進氣孔；9-調節(jié)螺釘；10-橡皮膜；11-杠桿；12-推板；13-延時動作觸點機構；14-瞬時動作觸點機構通電延時型時間繼電器工作原理：線圈1通電后，銜鐵2在電磁力的作用下被吸引向下運動，一方面，推板12在銜鐵2的作用下立即下降，觸碰瞬時觸點機構14，使其常閉觸點斷開，常開觸點閉合；另一方面，活塞桿4在彈簧5的作用下帶動傘形活塞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。經過一定時間后，杠桿11才能觸碰延時觸點機構13，使其常閉觸點斷開，常開觸點閉合。可見，空氣阻尼式時間繼電器電磁線圈通電后，瞬時觸點機構的觸點狀態(tài)立即改變，而延時觸點機構經過一段延時后，觸點的狀態(tài)才會改變。延時長短可以通過進氣調節(jié)螺釘9調節(jié)進氣孔的大小來改變。當電磁線圈斷電后，活塞在復位彈簧3的作用下迅速復位，氣室內的空氣經由出氣孔7及時排出，因此，斷電不延時。（2）電子式時間繼電器 電子式時間繼電器的種類很多，最基本的有延時吸合和延時釋放兩種，它們大多是利用電容充放電原理來達到延時的目的，其實物圖如圖1-39所示。JS20系列電子式時間繼電器具有延時長、線路簡單、延時調節(jié)方便、性能穩(wěn)定、延時誤差小、觸點容量較大等優(yōu)點。

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

=

?US。此后，直流電源經電阻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為場效應晶體管的夾斷電壓）時，VT1開始導通。由于ID在R3上產生壓降，D點電位開始下降，一旦D點電壓降到VT2的發(fā)射極電位以下時，VT2開始導通，VT2的集電極電流IC在R4上產生壓降，使場效應晶體管的US降低。R4起正反饋作用，VT2迅速地由截止變?yōu)閷ǎ⒂|發(fā)晶閘管VT導通，繼電器KA動作。由上可知，從時間繼電器接通電源開始至C2被充電到KA動作為止的這段時間為通電延時動作時間。KA動作后，C2經KA常開觸點對電阻R9放電，同時氖泡Ne起輝，并使場效應晶體管VT1和晶體管VT2都截止，為下次工作做準備。此時晶閘管VT仍保持導通，除非切斷電源，使電路恢復到初始狀態(tài)，繼電器KA才釋放。圖1-40JS20系列電子式時間繼電器原理圖2．時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間繼電器有JS7-A系列和JS23系列，常用的電動式時間繼電器有JS11系列，常用的電子式時間繼電器有JS20系列。表1-11為JS23系列時間繼電器的技術數據。表1-11JS23系列時間繼電器技術數據

時間繼電器的常用型號及含義如圖1-41所示。圖1-41時間繼電器的常用型號及含義時間繼電器的圖形符號和文字符號如圖1-42所示。a）線圈b）通電延時線圈c）斷電延時線圈d）延時閉合常開e）延時斷開常閉f）延時斷開常開g）延時閉合常閉h）瞬動常開i）瞬動常閉圖1-42時間繼電器的圖形符號和文字符號3．時間繼電器的選用1）根據控制電路對延時觸點的要求選擇延時方式，即通電延時型或斷電延時型；2）根據延時范圍和延時精度要求選用合適的時間繼電器；3）根據工作條件選擇時間繼電器的類型。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間繼電器，電源頻率不穩(wěn)定的場合不宜選用電動式時間繼電器，電源電壓波動大的場合可選用空氣阻尼式或電動式時間繼電器。1.2.4速度繼電器1．速度繼電器的結構和工作原理速度繼電器是一種當轉速達到規(guī)定值時動作的繼電器。它是根據電磁感應原理制成的，主要用作籠型異步電動機的反接制動控制，所以也稱反接制動繼電器。速度繼電器主要由轉子、定子和觸頭三部分組成，轉子是一個圓柱形永久磁鐵，定子是一個籠形空心圓環(huán)，由硅鋼片疊成，并裝有籠型繞組。圖1-43為速度繼電器的結構示意圖。圖1-43速度繼電器的結構示意圖1-主軸；2-轉子；3-定子；4-繞組；5-擺錘；6、9-簧片；7、8-靜觸點速度繼電器工作原理：速度繼電器轉子的軸與被控電動機的軸連接，而定子空套在轉子上。當電動機轉動時，速度繼電器的轉子隨之轉動，定子內的短路導體便切割磁場，產生感應電動勢，從而產生電流，此電流與旋轉的轉子磁場作用產生轉矩，于是定子開始轉動，當轉到一定角度時，裝在定子軸上的擺錘推動簧片動作，使常閉觸頭分斷，常開觸頭閉合。當電動機轉速低于某一值時，定子產生的轉矩減小，觸頭在彈簧作用下復位。工作轉速為130~3600r/min，一般在100r/min以下轉速時觸點復位。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合、動斷觸點，觸點額定電壓380V，額定電流2A。通常速度繼電器動作轉速為130r/min，復位轉速在100r/min以下。速度繼電器的圖形和文字符號如圖1-44所示。

a)轉子b)動合觸點c)動斷觸點圖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，具有開關速度快、工作頻率高、質量輕、使用壽命長、噪聲低和動作可靠等一系列優(yōu)點。不僅在許多自動化裝置中代替了常規(guī)電磁式繼電器，而且廣泛應用于數字程控裝置、調溫裝置、數據處理系統(tǒng)及計算機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)繼電器實物圖

固態(tài)繼電器按其負載類型分類，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。當無信號輸入時，光耦合器中的光敏晶體管截止，晶體管VT1飽和導通，晶閘管VT2截止，晶體管VT1經橋式整流電路引入的電流很小，不足以使雙向晶閘管VT3導通。有信號輸入時，光耦合器中的光敏晶體管導通，當交流負載電源電壓接近零時，電壓值較低，經過VD1～VD4整流，R3和R4分壓，不足以使晶體管VT1導通。而整流電壓卻經過R5為晶閘管VT2提供了觸發(fā)電流，故VT2導通。這種狀態(tài)相當于短路，電流很大，只要達到雙向晶閘管VT3的導通值，VT3便導通。VT3一旦導通，不管輸入信號存在與否，只有當電流過零才能恢復關斷。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，選擇時應根據負載電流確定規(guī)格。（1）電阻型負載，如電阻絲負載，其沖擊電流較小，按額定電流80%選用。（2）冷阻型負載，如冷光鹵鎢燈，電容負載等，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機時，應在負載兩端接入二極管，以阻斷反電勢。控制交流負載時，則必須估計過電壓沖擊的程度，并采取相應保護措施（如加裝RC吸收電路或壓敏電阻等）。當控制電感性負載時，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控制或報警裝置中，常采用帶電觸點的汞溫度計或熱敏電阻、熱電偶等制成的各種形式的溫度繼電器，其實物圖如圖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，使整個電路的開關特性更好。適當調整電位器RP2的阻值，可減小雙穩(wěn)態(tài)電路的回差。RT采用負溫度系數的熱敏電阻器，當溫度超過極限值時，使A點電位上升到2

V～4

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

V以下，則VT1截止，VT2導通，VT2的集電極電位約2

V，遠低于穩(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。當溫度上升到超過極限值時，RT阻值減小，使A點電位上升到2

V～4

V，VT1立即導通，迫使VT2截止，VT2集電極電位上升，VZ1導通，VT3導通，KA吸合。該溫度繼電器可利用KA的常開或常閉（動合或動斷）觸點對加熱設備進行溫度控制，對電動機能實現(xiàn)過熱保護等，可通過調整電位器RP1的阻值來實現(xiàn)對不同溫度的控制。1.3保護電器低壓保護電器通常用于電路與電氣設備的安全保護，主要有熔斷器、熱繼電器、漏電保護開關等。1.3.1熔斷器熔斷器是一種結構簡單、使用維護方便、體積小、價格便宜的保護電器，它采用金屬導體為熔體，串聯(lián)于電路，當電路發(fā)生短路或嚴重過載時，熔斷器的熔體自身發(fā)熱而熔斷，從而分斷電路的電器，廣泛用于照明電路中的過載和短路保護及電動機電路中的短路保護。1．熔斷器的結構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；按結構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，其實物圖如圖1-49所示。

a)螺旋式熔斷器b)插式熔斷器c)半導體器件保護熔斷器圖1-49熔斷器實物圖2．熔斷器的主要技術參數（1）額定電壓－熔斷器長期工作時及分斷后所能承受的電壓值，一般大于或等于電氣設備的額定電壓。（2）額定電流－熔斷器長期工作時，設備部件溫升不超過規(guī)定值時所能承受的電流。熔斷器的額定電流應大于或等于所裝熔體的額定電流。（3）極限分斷電流－熔斷器在額定電壓下能可靠分斷的最大短路電流。它取決于熔斷器的滅弧能力，與熔體額定電流無關。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數據。表1-12RT18系列熔斷器主要技術數據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使用場合來選擇不同的類型。例如，作電網配電用，應選擇一般工業(yè)用熔斷器；作硅元件保護用，應選擇保護半導體器件熔斷器；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）電路保護用熔斷器熔體的額定電流基本上可按電路的額定負載電流來選擇，但其極限分斷能力必須大于電路中可能出現(xiàn)的最大故障電流。（4）在電動機回路中作短路保護時，應考慮電動機的起動條件，按電動機的起動時間長短選擇熔體的額定電流。1）對起動時間不長的場合，可按下式決定熔體的額定電流：

或：式中，IQ為電動機的起動電流，IN為電動機的額定電流。2）對起動時間長或較頻繁起動的場合，按下式決定熔體的額定電流：

3）對于多臺并聯(lián)電動機的電路，考慮到電動機一般不同時起動，故熔體的電流可按下式計算：

或：式中，INmax為功率最大的一臺電動機的額定電流；IQN為功率最大的一臺電動機的起動電流；∑IN為其余電動機額定電流之和。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，推動執(zhí)行機構動作的保護電器。電動機在實際運行中，常常遇到過載的情況。若過載電流不太大且過載時間較短，電動機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間長，電動機繞組溫升就會超過允許值，就會加劇繞組絕緣材料的老化，縮短電動機的使用年限，嚴重時會使電動機繞組燒毀，這種過載是電動機不能承受的。因此，常用熱繼電器做電動機的過載保護以及作為三相電動機的斷相保護。圖1-52熱繼電器外形圖1．熱繼電器的結構和工作原理熱繼電器主要由熱元件（驅動元件）、雙金屬片、觸點和動作機構等組成。雙金屬片是由兩種熱膨脹系數不同的金屬片碾壓而成，受熱后熱膨脹系數較高的主動層向熱膨脹系數小的被動層方向彎曲。其結構示意圖如圖1-53所示。圖1-53熱繼電器結構示意圖1-主雙金屬片2-電阻絲3-導板4-補償雙金屬片5-調節(jié)螺釘6-推桿7-靜觸頭8-動觸頭9-復位按鈕10-調節(jié)凸輪11-彈簧驅動元件串接于電動機的定子繞組中，繞組電流即為流過驅動元件的電流。當電動機正常工作時，驅動元件產生的熱量雖能使雙金屬片彎曲，但不足以使其觸點動作。當過載時，流過驅動元件的電流增大，使其產生的熱量增加，使雙金屬片產生的彎曲位移增大，從而推動導板，帶動溫度補償雙金屬片和與之相連的動作機構使熱繼電器觸點動作，切斷電動機控制電路。圖1-53中凸輪10可用來調節(jié)動作電流；

補償雙金屬片4則用于補償周圍環(huán)境溫度變化的影響，當周圍環(huán)境溫度變化時，主雙金屬片和與之采用相同材料制成的補償雙金屬片會產生同一方向的彎曲，可使導板與補償雙金屬片之間的推動距離保持不變。此外，熱繼電器可通過調節(jié)螺釘5選擇自動復位或手動復位。由于熱慣性，當電路短路時，熱繼電器不能立即動作使電路立即斷開。因此，在控制系統(tǒng)主電路中，只能用作電動機的過載保護，而不能起到短路保護的作用。在電動機起動或短時過載時，熱繼電器也不會動作，這可避免電動機不必要的停車。2．熱繼電器的主要技術參數熱繼電器主要技術參數是整定電流，主要根據電動機的額定電流來確定。熱繼電器的整定電流是指熱繼電器長期不動作的最大電流，超過此值即開始動作。熱繼電器可以根據過載電流的大小自動調整動作時間，具有反時限保護特性。一般過載電流是整定電流的1.2倍時，熱繼電器動作時間小于20min；過載電流是整定電流的1.5倍時，動作時間小于2min；過載電流是整定電流的6倍時，動作時間小于5s。熱繼電器的整定電流通常與電動機的額定電流相等或是額定電流的0.95～1.05倍。如果電動機拖動的是沖擊性負載或電動機的起動時間較長時，熱繼電器整定電流要比電動機額定電流高一些。但對于過載能力較差的電動機，則熱繼電器的整定電流應適當小些。熱繼電器其它技術參數還包括額定電壓、額定電流、相數以及熱元件編號等。3．熱繼電器的常用型號及電氣符號目前國內生產的熱繼電器品種較多，常用的有JR20、JR16、JR15、JR14等系列產品。引進產品有德國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、斷相保護、溫度補償、整定電流值可調、手動脫扣、手動復位、動作脫扣指示等功能。安裝方式上除采用分立結構外，還增設了組合式結構，通過導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數據。表1-13JR20系列熱繼電器主要技術數據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)驅動元件b)動斷觸點圖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根據電動機的接法和工作環(huán)境決定。當定子繞組采用星形接法時，選擇通用的熱繼電器即可；如果繞組為三角形接法，則應選用帶斷相保護裝置的熱繼電器。在一般情況下，可選用兩相結構的熱繼電器；在電網電壓的均衡性較差、工作環(huán)境惡劣或維護較少的場所，可選用三相結構的熱繼電器。1.3.3漏電保護開關漏電保護開關是一種最常用的漏電保護電器，其實物圖如圖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備發(fā)生漏電或人身觸電時迅速自動掉閘，切斷電源，從而保證線路或設備的正常運行及人身安全。a)三相塑料外殼漏電開b)單相漏電保護開關圖1-56三相及單相漏電保護開關實物圖1．漏電保護開關的結構和工作原理漏電保護開關由零序電流互感器、漏電脫扣器、開關裝置等組成。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預定基準值比較，從而判斷漏電保護開關是否動作；開關裝置通過漏電脫扣器的動作來控制被保護電路的閉合或分斷。正常情況下，漏電保護開關所控制的電路沒有發(fā)生漏電和人身觸電等接地故障時，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電流信號輸出，也就是檢測到的漏電電流為零，開關保持在閉合狀態(tài)，線路正常供電。當電路中有人觸電或設備發(fā)生漏電時，I相=I負+I人，而I零=I負，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輸入端，促使電子開關導通，磁力線圈通電產生吸力斷開電源，完成人身觸電或漏電保護。圖1-57漏電保護開關原理圖2．漏電保護開關的主要技術參數（1）額定電壓（V），規(guī)定為220V或380V。（2）額定電流（A），被保護電路允許通過的最大電流，即開關主接點允許通過的最大電流。（3）額定動作電流（mA），漏電保護開關必須動作跳開時的漏電電流。（4）額定不動作電流（mA），開關不應動作的漏電電流，一般為額定動作電流的一半。（5）動作時間（s），從發(fā)生漏電到開關動作斷開的時間，快速型在0.2s以下，延時型一般為0.2s～2s。（6）消耗功率（W），開關內部元件正常情況下所消耗的功率。3．漏電保護開關的選用漏電保護開關的選用主要根據其額定電壓、額定電流以及額定動作電流和動作時間等幾個主要參數來選擇。選用漏電保護開關時，其額定電壓應與電路工作電壓相符。漏電保護開關額定電流必須大于電路最大工作電流。對于帶有短路保護裝置的漏電保護開關，其極限通斷能力必須大于電路的短路電流。漏電動作電流及動作時間的選擇可按線路泄漏電流大小選擇，也可按分級保護方式選擇。1.4其他電器1.4.1控制變壓器變壓器是具有兩個以上的線圈，通過各自的電磁導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成，兩個線圈的匝數比就是一次側及二次側的電壓比。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，為機床及其他機械設備中的控制電器、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，首先應滿足二次線圈的個數和電壓值以及一次電源電壓的數值，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，應考慮兩個方面：第一，從發(fā)熱和溫升考慮，應使變壓器的容量等于或大于二次側各線圈連續(xù)負載之總和；第二，從變壓器的輸出端壓降考慮，應使變壓器在最大沖擊負荷的情況下，輸出端電壓下降不超過允許值。一般情況下，根據經驗可將二次側連續(xù)負載的總量，乘以1.2~1.5的系數，選用額定容量等于或大于這個數值的控制變壓器即可。我國目前生產的控制變壓器主要有BK系列、JBK系列、DBK系列等產品，其中JBK系列為機床專用控制變壓器，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。在數控機床電氣控制系統(tǒng)中，需要穩(wěn)壓電源給驅動器、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電源被稱為高效節(jié)能電源，因為其內部電路工作