《電工電子技術(shù)》課件第5章

第5章低壓電器和電氣控制電路5.1常用低壓電器5.2繼電-接觸器控制電路小結(jié)習(xí)題

5.1常用低壓電器

1.用于低壓電力網(wǎng)的配電電器

這類電器包括刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、空氣斷路器和熔斷器等。對(duì)配電電器的主要技術(shù)要求是：斷流能力強(qiáng)，系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作準(zhǔn)確，工作可靠，有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。

2.用于電力拖動(dòng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制電器

這類電器包括接觸器、啟動(dòng)器和各種控制繼電器等。對(duì)控制電器的主要技術(shù)要求是：操作頻率高，壽命長，有相應(yīng)的轉(zhuǎn)換能力。

電磁式低壓電器大都由兩個(gè)主要部分組成，即電磁機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)。5.1.1熔斷器

1.熔斷器的結(jié)構(gòu)和工作原理

熔斷器主要由熔體(俗稱保險(xiǎn)絲)和安裝熔體的熔管(或熔座)組成。熔體是熔斷器的主要部分，其材料一般由熔點(diǎn)較低、電阻率較高的金屬材料鋁銻合金絲、鉛錫合金絲和銅絲制成。熔管是裝熔體的外殼，由陶瓷、絕緣鋼紙或玻璃纖維制成，在熔體熔斷時(shí)兼有滅弧作用。

熔斷器的熔體與被保護(hù)的電路串聯(lián)，當(dāng)電路正常工作時(shí)，熔體允許通過一定大小的電流而不熔斷。當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時(shí)，熔體中流過很大的故障電流。當(dāng)電流產(chǎn)生的熱量達(dá)到熔體的熔點(diǎn)時(shí)，熔體熔斷，切斷電路，從而達(dá)到保護(hù)電路的目的。電流流過熔體時(shí)產(chǎn)生的熱量與電流的平方和電流通過的時(shí)間成正比，因此，電流越大，則熔體熔斷的時(shí)間越短。這一特性稱為熔斷器的保護(hù)特性(也稱安秒特性)。熔斷器的安秒特性為反時(shí)限特性，即短路電流越大，熔斷時(shí)間越短，這樣就能滿足短路保護(hù)的要求。表5-1示出了某熔體安秒特性的數(shù)值關(guān)系。

2.熔斷器的分類

1)插入式熔斷器

常用的插入式熔斷器為RC1A系列，其結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。它由瓷蓋、瓷座、觸頭和熔絲四部分組成。由于其結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，更換熔體方便，因此廣泛應(yīng)用于380V及其以下配電線路末端作為電力、照明負(fù)荷的短路保護(hù)。圖5-1插入式熔斷器的結(jié)構(gòu)

2)螺旋式熔斷器

常用的螺旋式熔斷器是RL1系列，由瓷座、瓷帽和熔斷管組成。熔管上有一個(gè)標(biāo)有顏色的熔斷指示器，當(dāng)熔體熔斷時(shí)熔斷指示器會(huì)自動(dòng)脫落，顯示熔絲已熔斷。

3)封閉管式熔斷器

封閉管式熔斷器主要用于負(fù)載電流較大的電力網(wǎng)絡(luò)或配電系統(tǒng)中。熔體采用封閉式結(jié)構(gòu)的原因有兩個(gè)：一是可防止電弧的飛出和熔化金屬的滴出；二是在熔斷過程中，封閉管內(nèi)將產(chǎn)生大量的氣體，使管內(nèi)壓力升高，從而使電弧因受到劇烈壓縮而很快熄滅。封閉式熔斷器有無填料式和有填料式兩種，常用的型號(hào)有RM10系列、RT0系列。

4)快速熔斷器

快速熔斷器是在RL1系列螺旋式熔斷器的基礎(chǔ)上，為保護(hù)可控硅半導(dǎo)體元件而設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)與RL1完全相同。常用的型號(hào)有RLS系列、RS0系列等。RLS系列主要用于小容量可控硅元件及其成套裝置的短路保護(hù)；RS0系列主要用于大容量晶閘管元件的短路保護(hù)。

5)自復(fù)式熔斷器

RZ1型自復(fù)式熔斷器是一種新型熔斷器，它采用金屬鈉作為熔體。在常溫下，鈉的電阻很小，允許通過正常的工作電流。當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，短路電流產(chǎn)生高溫使鈉迅速汽化，氣態(tài)鈉的電阻變得很高，從而限制了短路電流。當(dāng)故障消除時(shí)，溫度下降，氣態(tài)鈉又變?yōu)楣虘B(tài)鈉，恢復(fù)其良好的導(dǎo)電性。這種熔斷器的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作快，能重復(fù)使用，無需備用熔體；其缺點(diǎn)是它不能真正分?jǐn)嚯娐?，只能利用高阻閉塞電路，故常與自動(dòng)開關(guān)串聯(lián)使用，以提高組合分?jǐn)嘈阅堋?/p>

3.熔斷器的選擇

在選用熔斷器時(shí)，應(yīng)根據(jù)被保護(hù)電路的需要，首先確定熔斷器的型式，然后選擇熔體的規(guī)格，再根據(jù)熔體確定熔斷器的規(guī)格。圖5-2所示為熔斷器的型號(hào)含義和電氣符號(hào)。圖5-2熔斷器的型號(hào)含義和電氣符號(hào)

1)熔斷器類型的選擇

選擇熔斷器的類型時(shí)，主要根據(jù)線路要求、使用場(chǎng)合、安裝條件、負(fù)載要求的保護(hù)特性和短路電流的大小等來進(jìn)行。電網(wǎng)配電一般用封閉管式熔斷器；電動(dòng)機(jī)保護(hù)一般用螺旋式熔斷器；照明電路一般用插入式熔斷器；保護(hù)可控硅元件則應(yīng)選擇快速熔斷器。

2)熔斷器熔體額定電流的選擇

(1)對(duì)于變壓器、電爐和照明等負(fù)載，熔體的額定電流IfN應(yīng)略大于或等于負(fù)載電流I，即

IfN≥I (5-1)

(2)保護(hù)一臺(tái)電機(jī)時(shí)，考慮啟動(dòng)電流的影響，可按下式選擇：

IfN≥(1.5～2.5)IN (5-2)

式中，IN為電動(dòng)機(jī)的額定電流(A)。

(3)保護(hù)多臺(tái)電機(jī)時(shí)，可按下式計(jì)算：

(5-3)

式中，INmax為容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流；∑IN為其余電動(dòng)機(jī)的額定電流之和。5.1.2刀開關(guān)

刀開關(guān)是一種手動(dòng)電器，在低壓電路中用于不頻繁地接通和切斷電路，或用于電路與電源的隔離，故又稱為“隔離開關(guān)”。刀開關(guān)是一種結(jié)構(gòu)較為簡單的手動(dòng)電器，主要由閘刀(動(dòng)觸頭)和刀座(靜觸頭)及絕緣底板等組成，如圖5-3所示。圖5-3刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖

1．HK系列開啟式負(fù)荷開關(guān)

HK系列開啟式負(fù)荷開關(guān)又稱為瓷底膠蓋刀開關(guān)，這種開關(guān)不設(shè)專門的滅弧裝置，僅利用膠蓋的遮護(hù)來防止電弧灼傷人手，因此不宜帶負(fù)載操作，適用于接通或斷開有電壓、無負(fù)載電流的電路。這種開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，價(jià)格

低廉，在一般的照明電路和功率小于5.5kW的電動(dòng)機(jī)控制電路中可采用。

HK系列開啟式負(fù)荷開關(guān)的技術(shù)參數(shù)如表5-2所示。

2．HH系列封閉式負(fù)荷開關(guān)

HH系列封閉式負(fù)荷開關(guān)因其外殼為鐵制殼，故俗稱鐵殼開關(guān)。鐵殼開關(guān)由安裝在鐵殼內(nèi)的刀開關(guān)、速斷彈簧、熔斷器及操作手柄等組成，通?？捎脕砜刂?8kW以下的電動(dòng)機(jī)。鐵殼開關(guān)和瓷底膠蓋刀開關(guān)中都裝有熔斷器，因此都具有短路保護(hù)作用。鐵殼開關(guān)的滅弧性能、操作及通斷負(fù)載的能力和安全防護(hù)性能都優(yōu)于瓷底膠蓋刀開關(guān)，但其價(jià)格較貴。

刀開關(guān)常用于不頻繁地接通和切斷電源，因此選用刀開關(guān)時(shí)應(yīng)根據(jù)電源及負(fù)載的情況確定其極數(shù)、額定電壓和額定電流。當(dāng)?shù)堕_關(guān)控制電動(dòng)機(jī)時(shí)，其額定電流要大于電動(dòng)機(jī)額定電流的3倍，然后根據(jù)表5-2所示的技術(shù)參數(shù)，確定刀開關(guān)的具體型號(hào)。兩極和三極刀開關(guān)本身均配有熔斷器。刀開關(guān)的型號(hào)含義和電氣符號(hào)如圖5-4所示。圖5-4刀開關(guān)的型號(hào)含義和電氣符號(hào)5.1.3低壓斷路器

1．萬能式斷路器

萬能式斷路器(標(biāo)準(zhǔn)型式為DW)又稱為框架式斷路器。其特點(diǎn)是具有一個(gè)鋼制框架，所有部件都裝于框架內(nèi)，導(dǎo)電部分需加絕緣，部件大都設(shè)計(jì)成可拆裝式的，便于安裝和制造。由于其保護(hù)方案和操動(dòng)方式較多，裝設(shè)地點(diǎn)也很靈活，因此有“萬能式”之稱。萬能式斷路器的容量較大，可裝設(shè)多種脫扣器，輔助接點(diǎn)的數(shù)量也較多，對(duì)不同的脫扣器組合可形成不同的保護(hù)特性，故可作為選擇性、非選擇性或具有反時(shí)限動(dòng)作特性的電動(dòng)機(jī)保護(hù)。萬能式斷路器通過輔助接點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方遙控和

智能化控制，其額定電流為630～5000A，一般用作變壓器400V側(cè)出線總開關(guān)、母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)、大容量饋線開關(guān)或大型電動(dòng)機(jī)控制開關(guān)。

2．塑料外殼式斷路器

塑料外殼式斷路器(標(biāo)準(zhǔn)型式為DZ)簡稱塑殼式低壓斷路器，原稱裝置式自動(dòng)空氣斷路器。其主要特征是所有部件都安裝在一個(gè)塑料外殼中，沒有裸露的帶電部分，提高了使用時(shí)的安全性。新型塑殼式低壓斷路器也可制成選擇型。小容量的該種斷路器(50A以下)采用非儲(chǔ)能式閉合，手動(dòng)操作；大容量的該種斷路器的操作機(jī)構(gòu)采用儲(chǔ)能式閉合，可以手動(dòng)操作，亦可電動(dòng)操作。電動(dòng)操作可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方遙控操作。塑料外殼式斷路器的額定電流一般為6～630A，有單極式、二極式、三極式和四極式等。目前已有額定電流為800～3000A的大型塑殼式低壓斷路器。塑殼式低壓斷路器一般用于配電饋線、小型配電變壓器的低壓側(cè)出線總開關(guān)、動(dòng)力配電終端以及住宅配電終端的控制和保護(hù)，也可用于各種生產(chǎn)機(jī)械的電源開關(guān)。

3．漏電保護(hù)斷路器

漏電保護(hù)斷路器有電磁式電流動(dòng)作型、電壓動(dòng)作型和晶體管(集成電路)電流動(dòng)作型等。其結(jié)構(gòu)是在一般的塑料外殼式斷路器中增加一個(gè)能檢測(cè)剩余電流的感受元件(檢測(cè)電流互感器)和剩余電流脫扣器。在正常運(yùn)行時(shí)，各相電流的相量和為零，檢測(cè)電流互感器的二次側(cè)無輸出。當(dāng)出現(xiàn)漏電(剩余電流)或人身觸電時(shí)，檢測(cè)電流互感器的二次線圈，則感應(yīng)出剩余電流。剩余電流脫扣器受此電流激勵(lì)，使斷路器脫扣，從而斷開電路。斷路器的型號(hào)含義和電氣符號(hào)如圖5-5所示。

我國低壓電器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：低壓斷路器的特性參數(shù)主要有型式、主電路額定值、額定工作制等。DZ5系列低壓斷路器的主要技術(shù)參數(shù)如表5-3所示。圖5-5低壓斷路器的型號(hào)含義和電氣符號(hào)5.1.4接觸器

1.交流接觸器

電磁式交流接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)(圖中未畫出)及其他部分組成，如圖5-6所示。圖5-6電磁式交流接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖

(1)電磁系統(tǒng)：包括電磁線圈、鐵芯和銜鐵，是接觸器的重要組成部分，用來帶動(dòng)觸點(diǎn)的閉合與斷開。

(2)觸頭系統(tǒng)：接觸器的執(zhí)行部分，包括主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)。主觸點(diǎn)的作用是接通和分?jǐn)嘀骰芈?，控制較大的電流；輔助觸點(diǎn)在控制回路中，用以滿足各種控制方式的要求。

(3)滅弧系統(tǒng)：用以保證觸點(diǎn)斷開電路時(shí)，產(chǎn)生的電弧可靠地熄滅，減少電弧對(duì)觸點(diǎn)的損傷。為了迅速熄滅斷開時(shí)的電弧，通常接觸器都裝有滅弧裝置，一般采用半封式縱縫陶土滅弧罩，并配有強(qiáng)磁吹弧回路。

(4)其他部分：包括絕緣外殼、彈簧、短路環(huán)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。

2.直流接觸器

直流接觸器的結(jié)構(gòu)與工作原理基本上與交流接觸器的相同，也是由線圈、鐵芯、銜鐵、觸頭和滅弧裝置組成的。所不同的是，除觸頭電流和線圈電壓為直流外，主觸頭大都采用滾動(dòng)接觸的指形觸頭；輔助觸頭則采用點(diǎn)接觸的橋形觸頭。鐵芯由整塊鋼或鑄鐵制成，線圈制成長而薄的圓筒形。為保證銜鐵可靠地釋放，常在鐵芯與銜鐵之間墊有非磁性墊片。

由于直流電弧不像交流電弧那樣有自然過零點(diǎn)，更難熄滅，因此，直流接觸器常采用磁吹式滅弧裝置。

3.接觸器的主要技術(shù)參數(shù)和選擇

1)主要技術(shù)參數(shù)

(1)額定電壓：接觸器銘牌上的額定電壓是指主觸頭的額定電壓，交流有127V、220V、380V、500V，直流有110V、220V、440V。

(2)額定電流：接觸器銘牌上的額定電流是指主觸頭的額定電流，有5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A等。

(3)吸引線圈額定電壓：交流有36V、110V、127V、220V、380V，直流有24V、48V、220V、440V。

(4)電氣壽命：電氣壽命是指在正常操作條件下，不需修理或更換零件的負(fù)載操作次數(shù)，其數(shù)值應(yīng)小于機(jī)械壽命的1/20。

(5)額定操作頻率(次/h)：允許每小時(shí)接通的最多次數(shù)，交流接觸器最高為600次/h，直流接觸器可高達(dá)1200次/h。

2)接觸器的選擇

(1)接觸器類型的選擇。接觸器的類型應(yīng)根據(jù)負(fù)載電流的類型和負(fù)載的輕重，即是交流負(fù)載，還是直流負(fù)載，是輕負(fù)載、一般負(fù)載，還是重負(fù)載來進(jìn)行選擇。

(2)主觸頭額定電流的選擇。接觸器的額定電流應(yīng)大于或等于被控回路的額定電流。對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載，可根據(jù)下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

式中，IN主觸頭為接觸器主觸頭的額定電流(A)；PN電機(jī)為電動(dòng)機(jī)的額定功率(W)；UN電機(jī)為電動(dòng)機(jī)的額定電壓(V)。若接觸器控制的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)或正反轉(zhuǎn)頻繁，則一般將接觸器主觸頭的額定電流降一級(jí)使用。

(3)額定電壓的選擇。接觸器主觸頭的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的電壓。

(4)吸引線圈額定電壓的選擇。線圈額定電壓不一定等于主觸頭的額定電壓。當(dāng)線路簡單、使用電器較少時(shí)，可直接選用380V或220V的電壓；當(dāng)線路復(fù)雜、使用電器超過5個(gè)時(shí)，可用24V、48V或110V電壓。吸引線圈允許在額定電壓的80%～105%范圍內(nèi)使用。

(5)接觸器的觸頭數(shù)量和種類的選擇。接觸器的觸頭數(shù)量和種類應(yīng)滿足主電路和控制線路的要求。各種類型接觸器的觸點(diǎn)數(shù)目不同。交流接觸器的主觸點(diǎn)一般有三對(duì)(常開觸點(diǎn))，輔助觸點(diǎn)有四對(duì)(兩對(duì)常開，兩對(duì)常閉)，最多可達(dá)到六對(duì)(三對(duì)常開，三對(duì)常閉)；直流接觸器的主觸點(diǎn)一般有兩對(duì)(常開觸點(diǎn))，輔助觸點(diǎn)有四對(duì)(兩對(duì)常開，兩對(duì)常閉)。

接觸器的型號(hào)含義和電氣符號(hào)如圖5-7所示。圖5-7接觸器的型號(hào)含義和電氣符號(hào)5.1.5繼電器

1.電磁式電流、電壓及中間繼電器

低壓控制系統(tǒng)中的控制繼電器的結(jié)構(gòu)大部分為電磁式結(jié)構(gòu)。繼電器的型號(hào)含義和電氣符號(hào)如圖5-8所示。圖5-8電磁式繼電器的型號(hào)含義和電氣符號(hào)

1)電磁式電流繼電器

電流繼電器是隨電路電流變化而動(dòng)作的繼電器，主要用于電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)或其他負(fù)載的過載及短路保護(hù)，直流電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)控制或失磁保護(hù)等。電流繼電器的線圈串于被測(cè)量電路中，其線圈匝數(shù)少，導(dǎo)線粗，阻抗小。電流繼電器除用于電流型保護(hù)等場(chǎng)合外，還常用于按電流原則控制的場(chǎng)合。電流繼電器有過電流繼電器和欠電流繼電器兩種。過電流繼電器在電路正常工作時(shí)，銜鐵是釋放的。一旦電路發(fā)生過載或短路故障，銜鐵才吸合，帶動(dòng)相應(yīng)的觸點(diǎn)動(dòng)作，即常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。

欠電流繼電器在電路正常工作時(shí)，銜鐵是吸合的，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。一旦線圈中的電流降至額定電流的10％～20％以下，銜鐵釋放，發(fā)出信號(hào)，從而改變電路的狀態(tài)。

2)電磁式電壓繼電器

電壓繼電器反映的是電壓信號(hào)。它的線圈并聯(lián)在被測(cè)電路的兩端，所以匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)，阻抗大。電壓繼電器按動(dòng)作電壓值的不同，可分為過電壓繼電器和欠電壓繼電器兩種。過電壓繼電器在電路電壓正常時(shí)，銜鐵釋放，一旦電路電壓升高至額定電壓的110％～115％以上，銜鐵吸合，帶動(dòng)相應(yīng)的觸點(diǎn)動(dòng)作。欠電壓繼電器在電路電壓正常時(shí)，銜鐵吸合，一旦電路電壓降至額定電壓的5％～25％以下，銜鐵釋放，輸出信號(hào)。

3)電磁式中間繼電器

中間繼電器實(shí)質(zhì)上也是一種電壓繼電器，只是它的觸點(diǎn)對(duì)數(shù)較多，容量較大，動(dòng)作較靈敏，主要用于擴(kuò)展控制范圍或傳遞信號(hào)。

2.時(shí)間繼電器

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，有時(shí)需要繼電器得到信號(hào)后不立即動(dòng)作，而是順延一段時(shí)間后再動(dòng)作并輸出控制信號(hào)，以達(dá)到按時(shí)間順序進(jìn)行控制的目的。時(shí)間繼電器就可以滿足這種要求。

時(shí)間繼電器按工作原理可分為電磁式、空氣阻尼式(氣囊式)、晶體管式、電動(dòng)機(jī)式等；按延時(shí)方式可分為通電延時(shí)型、斷電延時(shí)型和通、斷電延時(shí)型等。

時(shí)間繼電器的電氣符號(hào)如圖5-9所示。圖5-9時(shí)間繼電器的電氣符號(hào)

3.熱繼電器

1)熱繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理

熱繼電器的形式有多種，其中以雙金屬片式最為常見。雙金屬片式熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片和觸頭三部分組成，如圖5-10所示。雙金屬片是熱繼電器的感測(cè)元件，由兩種膨脹系數(shù)不同的金屬片碾壓而成。當(dāng)串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)定子繞組中的熱元件有電流流過時(shí)，熱元件產(chǎn)生的熱量使雙金屬片伸長，由于膨脹系數(shù)不同，因此雙金屬片發(fā)生彎曲。電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，雙金屬片的彎曲程度不足以使熱繼電器動(dòng)作。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，流過熱元件的電流增大，加上時(shí)間效應(yīng)，使雙金屬片的彎曲程度加大，最終使雙金屬片推動(dòng)導(dǎo)板，進(jìn)而使熱繼電器的觸頭動(dòng)作，切斷電動(dòng)機(jī)的控制電路。圖5-10雙金屬片式熱繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖

2)熱繼電器的分類及常見規(guī)格

熱繼電器按熱元件數(shù)可分為兩相結(jié)構(gòu)和三相結(jié)構(gòu)。三相結(jié)構(gòu)又分為帶斷相保護(hù)裝置和不帶斷相保護(hù)裝置兩種。

(1)JR16和JR16D系列。后者是帶斷相保護(hù)型熱繼電器，目前使用較多。其額定電流主要有3個(gè)規(guī)格，為20A、60A和150A，熱元件電流范圍為0.25～160A，其特點(diǎn)是帶斷相保護(hù)和溫度補(bǔ)償，可手動(dòng)或自動(dòng)復(fù)位，但沒有動(dòng)作靈活性檢查裝置及動(dòng)作指示裝置，目前已屬淘汰產(chǎn)品。

(2)JR20系列。JR20系列熱繼電器適用于交流50Hz或60Hz，主電路額定電流為0.1~630A的電力系統(tǒng)中，用作三相交流電動(dòng)機(jī)的過載和斷相保護(hù)。與JR16系列熱繼電器的不同之處是，帶有動(dòng)作靈活性檢查裝置和動(dòng)作指示裝置，但這種型號(hào)的熱繼電器其質(zhì)量不太穩(wěn)定。

(3)T系列。該系列熱繼電器從德國引進(jìn)，可與B系列交流接觸器配套構(gòu)成MSB系列電磁啟動(dòng)器，規(guī)格品種較多。

(4)3UA系列。這是SIEMENS公司的產(chǎn)品，目前國內(nèi)可由蘇州西門子電器有限公司生產(chǎn)。3UA59系列是額定電流為63A以下的產(chǎn)品，其使用較為廣泛。

熱繼電器的型號(hào)含義及圖形符號(hào)如圖5-11所示。圖5-11熱繼電器的型號(hào)含義和電氣符號(hào)

3)熱繼電器的選擇

選用熱繼電器時(shí)，必須了解被保護(hù)對(duì)象的工作環(huán)境、啟動(dòng)情況、負(fù)載性質(zhì)、工作制及電動(dòng)機(jī)允許的過載能力。

(1)熱繼電器的類型選擇。

(2)熱元件的額定電流選擇。

(3)熱元件的整定電流選擇。

4.固態(tài)繼電器

1)固態(tài)繼電器的組成

固態(tài)繼電器由三部分組成：輸入電路、隔離(耦合)電路和輸出電路。按輸入電壓的類別不同，輸入電路可分為直流輸入電路、交流輸入電路和交直流輸入電路三種。有些輸入控制電路還具有與TTL/CMOS兼容、正負(fù)邏輯控制和反相等功能。固態(tài)繼電器的輸入、輸出電路的隔離與耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種。固態(tài)繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路、交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。交流輸出時(shí)，通常使用兩個(gè)可控硅或一個(gè)雙向可控硅；直流輸出時(shí)，可使用雙極性器件或場(chǎng)效應(yīng)功率管。

2)固態(tài)繼電器的工作原理

交流固態(tài)繼電器(SSR)是一種無觸點(diǎn)通斷電子開關(guān)，為四端有源器件。其中，兩個(gè)端子為輸入控制端，另外兩端為輸出受控端，中間采用光電隔離，作為輸入、輸出之間的電氣隔離(浮空)。在輸入端加上直流或脈沖信號(hào)，輸出端就能由關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變成導(dǎo)通狀態(tài)(無信號(hào)時(shí)呈阻斷狀態(tài))，從而控制較大負(fù)載。整個(gè)器件無可動(dòng)部件及觸點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)與機(jī)械式電磁繼電器相同的功能。固態(tài)繼電器按觸發(fā)形式可分為零壓型(Z)和調(diào)相型(P)兩種。在輸入端施加合適的控制信號(hào)VIN時(shí)，P型SSR立即導(dǎo)通。當(dāng)VIN撤銷后，SSR維持導(dǎo)通，當(dāng)電源換向時(shí)，負(fù)載電流低于雙向晶閘管的維持電流，SSR關(guān)斷。Z型SSR內(nèi)部包括過零檢測(cè)電路，在施加輸入信號(hào)VIN時(shí)，只有負(fù)載電源電壓達(dá)到過零區(qū)，SSR才能導(dǎo)通，并有可能造成電源半個(gè)周期的最大延時(shí)。Z型SSR的關(guān)斷條件同P型，但由于負(fù)載的工作電流近似于正弦波，高次諧波干擾小，所以應(yīng)用廣泛。由于固態(tài)繼電器是由固體元件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)元件，所以與電磁式繼電器相比，它具有工作可靠、壽命長、對(duì)外界干擾小、能與邏輯電路兼容、抗干擾能力強(qiáng)、開關(guān)速度快和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因而具有很廣的應(yīng)用領(lǐng)域，有逐步取代傳統(tǒng)電磁式繼電器的趨勢(shì)，并可進(jìn)一步擴(kuò)展到傳統(tǒng)電磁繼電器無法應(yīng)用的計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。5.1.6控制按鈕

控制按鈕是一種短時(shí)接通或斷開小電流電路的電器，它不直接控制主電路的通斷，而在控制電路中發(fā)出“指令”去控制接觸器、繼電器等電器，再由它們?nèi)タ刂浦麟娐贰?/p>

控制按鈕由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸頭和外殼等組成，通常做成復(fù)合式，即具有常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。

指示燈式按鈕內(nèi)可裝入信號(hào)燈，以顯示信號(hào)；緊急式按鈕裝有蘑菇形鈕帽，以便于緊急操作；旋鈕式按鈕用于扭動(dòng)旋鈕來進(jìn)行操作。常見按鈕有LA系列和LAY1系列。按鈕帽有紅、綠、黃、白等顏色，一般紅色用作停止按鈕，綠色用作啟動(dòng)按鈕。按鈕主要根據(jù)所需要的觸點(diǎn)數(shù)、使用場(chǎng)合及顏色來選擇?？刂瓢粹o的型號(hào)含義和電氣符號(hào)如圖5-12所示。圖5-12控制按鈕的型號(hào)含義和電氣符號(hào)

5.2繼電-接觸器控制電路

5.2.1三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制電路

1.全壓啟動(dòng)控制電路

對(duì)容量較小且工作要求簡單的電動(dòng)機(jī)，如小型臺(tái)鉆、砂輪機(jī)、冷卻泵的電動(dòng)機(jī)，可用手動(dòng)開關(guān)直接接通電源啟動(dòng)。

一般中小型機(jī)床的主電機(jī)采用接觸器直接啟動(dòng)。如圖

5-13所示的控制電路中，接觸器直接啟動(dòng)電路分為兩部分：主電路(即動(dòng)力電路)由接觸器的主觸點(diǎn)接通與斷開；控制電路由觸點(diǎn)組成，控制接觸器線圈的通斷電，實(shí)現(xiàn)對(duì)主電路的通斷控制。圖5-13接觸器直接啟動(dòng)控制電路

2.點(diǎn)動(dòng)控制電路

機(jī)械設(shè)備長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，即電動(dòng)機(jī)持續(xù)工作，稱為長動(dòng)。實(shí)際工作中，除要求電動(dòng)機(jī)長期運(yùn)轉(zhuǎn)外，有時(shí)還需短時(shí)或瞬時(shí)工作，稱為點(diǎn)動(dòng)，如機(jī)床調(diào)整時(shí)需主軸稍轉(zhuǎn)一下。圖5-14(a)所示為具有點(diǎn)動(dòng)控制電路的主電路。如圖5-14(b)所示，當(dāng)按下按鈕SB時(shí)，KM線圈得電，其主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，松開SB，按鈕復(fù)位斷開，KM線圈斷電，其主觸頭斷開，電動(dòng)機(jī)停止。

長動(dòng)控制電路中，接觸器線圈得電后能自鎖，而點(diǎn)動(dòng)控制電路卻不能自鎖。當(dāng)機(jī)械設(shè)備要求電動(dòng)機(jī)既能持續(xù)工作，又能方便地瞬時(shí)工作時(shí)，電路必須同時(shí)具有長動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)的控制功能，如圖5-14(c)、(d)所示。圖5-14具有點(diǎn)動(dòng)控制的電路

3.鼠籠形異步電動(dòng)機(jī)Y-△減壓啟動(dòng)控制電路

Y-△減壓啟動(dòng)用于定子繞組在正常運(yùn)行時(shí)接為三角形的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，繞組接成三角形。在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，定子繞組首先接成星形，在啟動(dòng)即將完成時(shí)再換接成三角形。圖5-15是Y-△減壓啟動(dòng)的控制電路。圖中，主電路由三組接觸器的主觸點(diǎn)分別將電動(dòng)機(jī)的定子繞組接成三角形和星形，KM3線圈得電，主觸點(diǎn)閉合時(shí)，繞組接成星形，KM2主觸點(diǎn)閉合時(shí)，接為三角形；KM1用來接通電源。兩種接線方式的切換需在極短的時(shí)間內(nèi)完成。在控制電路中是采用時(shí)間繼電器來定時(shí)自動(dòng)切換的。圖5-15

Y-△減壓啟動(dòng)電路5.2.2三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路

圖5-16是用按鈕控制正反轉(zhuǎn)的控制電路。主電路中，接觸器KM1和KM2構(gòu)成正反轉(zhuǎn)的相序接線。圖5-16(a)所示的控制電路中，按下正向啟動(dòng)按鈕SB2，正向控制接觸器KM1線圈得電動(dòng)作，其主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)；按下停止按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)；按下反向啟動(dòng)按鈕SB3，反向接觸器KM2線圈得電動(dòng)作，其主觸點(diǎn)閉合，給電動(dòng)機(jī)送入反相序電源，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。圖5-16兩種正反轉(zhuǎn)控制電路由主電路可知，若KM1與KM2的主觸點(diǎn)同時(shí)閉合，則會(huì)造成電源短路，因此任何時(shí)候只能允許一個(gè)接觸器通電工作。要實(shí)現(xiàn)這樣的控制要求，通常需在控制電路中將兩接觸器的動(dòng)斷觸點(diǎn)分別串接在對(duì)方的工作線圈電路中，如圖5-16(a)中KM1與KM2的動(dòng)斷觸點(diǎn)構(gòu)成互相制約關(guān)系，以保證電路安全正常工作，這種互相制約的關(guān)系稱為“聯(lián)鎖”，也稱為“互鎖”。

圖5-16(a)所示的控制電路中，當(dāng)變換電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)，

必須先按下停止按鈕，才能實(shí)現(xiàn)反向運(yùn)行，操作不方便。圖5-16(b)所示的控制電路利用復(fù)合按鈕SB3、SB2可直接實(shí)現(xiàn)由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)的控制(反之亦然)。小結(jié)

一、基本要求

1.掌握熔斷器的工作原理、分類和選擇方法。

2.了解刀開關(guān)的分類方法。

3.理解斷路器的工作原理。

4.理解接觸器的工作原理。

5.熟練掌握各器件的型號(hào)含義和電氣符號(hào)。

6.掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)的方法。

二、內(nèi)容提要

1.低壓電器可分為配電電器和控制電器。

2.熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價(jià)格低廉、控制有效的短路保護(hù)電器。