常用低压用电器.docx

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常用低压用电器

2—1常用低压电器

低压电器是指工作电压在1000V一下或1200V以下的各种电器，这种电器种类繁多，功能多样，应用十分广泛。

下面介绍一些常用低压电器的功能、工作原理即在电路图中的图形符号和文字符号。

一、开关电器

开关电器是指低压电器中作为不频繁的手动接触和分段电路的开关，或作为机床电路中电源的引入开关。

它包括刀开关，组合开关及自动开关等。

刀开关结构简单，手动操作，在低压控制柜中作为电源的引入开关。

在机床种组合开关和自动开关应用也很广泛。

1、组合开关

组合开关又称转换开关。

它由动触头1、静触头2、方形转轴3、手柄4、定位机构及外壳等组成。

动、静触头叠装在数层绝缘壳内，其结构示意如图2—1所示。

当手柄由位置1转到位置2时，方轴带动各层动触片一起转动，使相应的静触头插入动触头中，便接通电路。

动触头有180°分布，也有90°分布的。

若各层动静触头选用不同的形式与分布、在转动手柄时，电路就有不同的通、断状态。

组合开关有单极，双极及多级之分，图2—1所示为三相（三级）开关。

组合开关在机床电气设备中主要作为电源引入开关，也可以来直接控制小容量异步电动机的非频繁地启动和停止。

刀开关和组合开关在电路中的图形符号与文字符号如图2—2所示。

2、自动开关

自动开关又称自动空气开关。

当电路发生严重过载、短路以及施压故障时，能自动切断故障电路，有效的保护串联在它后面的电气设备。

在正常情况下，自动开关也可以不频繁的接通和断开电路及控制电动机直接起动，因此，自动开关是低压电路常用的具有保护环节的断合电器。

图2—3时自动开关的工作原理图，图中手动合闸操作机构未画出，自动开关处于合闸位置。

当过电流（短路）时，衔铁11吸合；欠电压时，衔铁7释放；过载时双金属片10向上弯曲；三者都通过杠杆5使搭钩3脱开。

由主触头1切断电路。

由于主触头系统要断开电路的短路电流，因此主触头由耐弧合金制成并带有栅片灭弧装置。

自动开关的图形符号及文字符号如图2—4所示。

二．熔断器

熔断器是一种最简单有效的而价廉的保护电器。

使用时，它串联在所保护的电器中，作为电路及用电设备的短路及严重过载的保护元件，主要用作短路保护。

熔断器主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管（或熔座）两部分组成。

熔体是由易熔的金属铅，锡、铜、银以及其合金制成，通常制成丝状或片状，熔管是装溶体的外壳，由陶瓷，绝缘钢纸或玻璃纤维制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。

熔断器的熔体与被保护的电路串联，当电路正常工作时，熔体允许通过1、2倍额定电流而不熔断。

当电路发生短路或严重过载时，溶体中流过很大的故障电流，当电流产生的热量达到溶体的熔点时，熔体熔断切断电路，从而达到保护目的。

电流通过熔体时产生的热量与电流的平方及电流通过时间成正比，即电流过大，熔体熔断时间越短，这一特性称为熔断器的保护特性（熔断器的安秒特性），如图2—5所示。

熔断器的图形符号及文字符号见图2—6所示。

三、主令电器

主令电器是自动控制系统中用于发送控制指令的非自动切换电器。

主要有控制按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、十字开关、主合控制器及其他控制器。

下面介绍应用较多的按钮开关和行程开关。

1、按钮

按钮是一种结构简单，应用广泛的主令电器。

在低压控制电路中，用于手动发出控制信号。

按钮由按钮帽、复位弹簧、桥式触头、和外壳组成，通常做成复合式，即具有常闭（动断）触头和常开（动合）触头，其结构示意图如图2—7所示。

按钮的图形符号及文字符号见图2—8。

2、行程开关

行程开关又称限位开关，是一种利用生产机械的某运动部件对开关操作系统的碰撞而使触头动作发出控制信号的主令电器。

主要用来控制生产机械的运动方向、行程及位置保护。

行程开关按其结构可分为直动式（如LX1系列等）、滚轮式（如LX2系列等）和微动式（如LWX-11等）三种。

直动式行程开关的结构与按钮相似，缺点是触头的分合速度取决于挡板的移动速度，当仿版移动速度低于0.4m/min时，因触头断开太慢，易受电弧烧坏，这时应选用有顺势机构的滚轮式或微动行程开关。

图2—9～1—11所示是行程开关原理图及图形符号。

四、交流接触器

接触器是利用电磁吸力的作用来使触头闭合或断开大电流电路（主电路及大容量控制电路）的自动切换电器。

其主要控制对象是电动机，也可用于控制其他电力负载如电热器、电照明、电烙铁及电容器组等。

它具有低电压（欠电压或失压）释放保护功能，并能实现远距离控制。

接触器按其主触头通过的电流种类，分为直流接触器和交流接触器。

交流接触器多用于远距离控制电压至380V，电流至600A的交流电路，频繁起动和控制交流电流电动机，它主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置等部分组成，图2—12为常用的CJ10系列交流接触器结构原理图，它有3对主触头，2对动合辅助触头，2对东段辅助触头。

1.电磁结构

电磁结构是接触器的动力元件，由铁心、衔铁（动铁心）、电磁线圈和释放弹簧组成。

当电磁线圈接上交流电时，产生吸引力，是衔铁带动触头系统动作。

为渐少涡流及磁滞损耗，铁心与衔铁皆采用薄硅钢片叠制而成，再铁心柱端面上装上短路环，以减少衔铁交流震动噪声，其电磁线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上。

3、触头系统与灭弧装置

触头系统是接触器的执行元件，起分段与闭合电路作用。

因此，要求出头接触电阻小，导电性能好，工作可靠。

触头分主触头与辅助触头，主触头与辅助触头，主触头用以通断主电路，辅助触头用以通断控制电路。

触头结构采用双断点桥式触头（如图2—12所示），触头用纯银或者银基粉末冶金材料制成，在触头系统中设有缓冲弹簧，以减轻触头磨损，为增加触头初压力，还设有触头弹簧。

接触主触头在断开电路时，触头间会产生弧光放电现象，电弧的高温会将触头烧损，并使电路的切断时间延长，严重时还会引起火灾和其他事故，为使电弧迅速熄灭，交流接触装置触头间常设置灭弧装置。

接触器的图形和文字符号见图2—13所示。

五．继电器

继电器是一种根据电量（电压、电流）或非电量的（如转速、时间、温度等）变化开闭控制电路，实现自动控制和保护电力拖动装置的电器。

继电器按输入信号的性质可分为：

电压继电器、电流继电器、速度继电器、时间继电器、压力继电器等。

按工作原理可分为：

电磁式继电器、感应式继电器、热继电器、电动式继电器与电子继电器等。

按用途可分为：

控制用和保护用继电器等。

1．电磁式继电器

低压控制系统中采用的控制继电器大部分为电磁式，如电压继电器、电流继电器、中间继电器及一部分时间继电器等，其构造和工作原理与接触器相似，由电磁机构的触头系统组成，由于用于控制电路，电路电流小，故不设灭弧装置。

中间继电器实质上是电压继电器，但它的触头对数多，触头容量较大（额点电流5~10A），动作灵敏。

当其他用电器的触头对数或触头容量不够时，可借助中间继电器来扩大它的触头数或触头容量，起到中间转换作用。

中间继电器图形及文字符号见图2—14.

2．热继电器

热继电器是利用电流的热效应原理来工作的保护电器。

它在电路中用作三相导步电动机的过载保护。

电动机在实际运动中常会遇到过载情况，但只要过在不太严重，时间较短，绕组不超过允许温升，这种过载是允许的，但如果在时间太长，绕组温升超过允许值，会加速电机绝缘的老化，甚至烧坏绕组。

因此，长期运行的电动机应设有过载保护。

热继电器主要由发热元件、双金属片和触头三部分组成。

双金属片是热继电器的感测元件，由两种热膨胀系数不同的金属碾压而成。

当温度升高时，双金属片向膨胀系数小的金属一面弯曲。

热继电器的工作原理如图2—15所示。

发热元件串联于定子绕组电路中。

电机正常运转时，热元件仅能是双金属片弯曲，还不足使触头动作。

当电机过载时，即流过热元件的电流超过完整电流时，热元件发热量增加使双金属片弯曲的位移增大，经过一段时间后，双金属片推动导板使热继电器动断触头断开，切断电动机的控制电路，使电机停车。

热继电器的整定电流是指热继电器长久不动作的最大电流，超过此值即动作。

热继电器的整定电流旋钮进行调整。

热继电器的图形及文字符号见图2—16.

3时间继电器

凡是继电器感测元件得到动作信号后，其执行元件（触头）触头要延迟一段时间才动作的继电器称为时间继电器。

时间继电器按延时性质分，由线圈通电延时型和线圈断电延时型两种。

按原理分电磁阻尼式、空气阻尼式、电动机式和晶体管式等几种。

下面就常用的空气阻尼式和晶体管是时间继电器作简单介绍。

1）空气阻尼式时间继电器

空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼作用用来获得延时的，它由电磁系统、延时机构和触头三部分组成。

触头系统采用LX5型微动开关，延时机构采用采用气囊式阻尼器。

这种时间继电器可以做成时间延时型。

其动作原理如图2—17所示。

现已通电延时型为例说明其工作原理。

当线圈一通电后，衔铁3被铁心2吸合，活塞杆6在塔形弹簧8的作用下，带动活塞12及橡皮膜10向上移动。

但由于橡皮膜下方气室的空气稀薄，形成负压，因此活塞杆6只能缓慢的向上移动，其移动的速度视气孔的大小而定，可通过调节螺杆13进行调整。

经过一定延时时间后，活塞杆才能移动到最上端，这时通过杠杆7将微动开关15压动，使其动触头断开，动合触头闭合，起到同点延迟的作用。

当线圈一断电时，电磁吸力消失，衔铁3在反力弹簧4的作用下释放，并通过活塞杆6将活塞12推向下端，这时橡皮膜10下方气室内的空气通过橡皮膜、弱弹簧9和活塞12的肩部所形成的单向阀，迅速地从橡皮膜上方的气室缝隙中排掉。

因此杠杆7和微动开关45能迅速的复位。

在线圈1通电和断电时，微动开关16在推板5的作用下都能瞬时动作，即为时间继电器的瞬时触头。

空间阻尼式时间继电器延时范围大（0.4—180s），结构简单，价格低廉，寿命长，但延时误差大（±10%--±20%），难以精准的整定延时值。

2）晶体管式时间继电器

晶体管式时间继电器也称为半导体式时间继电器，它具有延时范围广，精度高，体积小，耐冲击，耐振动、调节方便及其寿命长的特点，所以发展很快，使用也日益广泛。

晶体管式时间继电器一般是利用RC电路电容充电时，电容器上的电压逐渐上升的原理作为延时基础的。

改变充电电路的时间常数（改变电阻值），即可整定其延时时间。

继电器的输出形式由两种：

有触电式和无触电式，前者是用晶体管驱动小型电磁式继电器，后者是采用晶体管或晶闸管输出。

时间继电器的图形及文字符号见图2—18所示，

4速度继电器

速度继电器主要用作笼型异步电动机的反接制动控制，亦称反接制动继电器，它主要由转子，定和触头三部分组成。

转子是一个圆柱形永久磁铁，定子是一个笼型空心圆环，由沙钢片叠成，并装有笼型绕组。

图2—19为速度继电器的原理示意图。

其转子的轴与被控电动机的轴项相连接，而定子空套在转子上。

当电动机转动时，速度继电器的转自随之转动，定子内的短路导体便切割磁场而感应电势并产生电流，此电流与旋转的转子磁场作用产生转矩，于是定子开始转动，当转到一定角度时，装在定子轴上的摆锤推动簧片（或触头）动作，使常闭触头分段，常开出头闭合，当电动机猪速低于某一值时，定子产生的转矩减小，出头在黄片作用下复位。

一般速度继电器的动作转速为120r/min，触头复位转速在100r/min以下。

速度继电器的图形及文字符号如图2—20所示。