第章继电接触器控制.docx

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第章继电接触器控制

第七章继电器、接触器控制

培训目标

新进员工、转岗员工、在岗员工培训：

了解各种低压电器的用途、结构。

理解低压断路器、接触器、热继电器的结构特点、工作原理。

掌握各种低压电器的图形符号、选择、使用。

课时要求

新进员工（含转岗员工）培训：

理论培训6课时

在岗员工培训:

理论培训4课时。

培训方式

采取集中授课、自学等方式进行培训。

新员工（含转岗员工）脱产培训；在岗员工半脱产培训；自学。

7.1常用低压电器

低压电器是指工作在交流1500V、直流1200V及以下的电路中，以实现对电路中信号的检测、执行部件的控制、电路的保护、信号的变换等作用的电器。

7.1.1刀开关

刀开关是一种手动电器，广泛应用于配电设备作隔离电源用，有时也用于小容量不频繁起动停止的电动机直接起动控制用。

刀开关由手柄、触刀、静插座、铰链支座和绝缘底板等组成。

图7.1.1HK2系列刀开关图7.1.2HK2系列刀开关的结构和外型图

HK2系列刀开关是由刀开关和熔断体组合而成的一种电器，装置在一块瓷底板上，上面覆着胶盖以保证用电的安全。

图7.1.1和图7.1.2分别为HK2系列刀开关的图片及结构和外型图。

图7.1.3为刀开关的图形及文字符号。

图7.1.3刀开关的图形和文字符号

HK2系列刀开关根据控制回路的电源种类、电压等级和电动机的额定电流（或额定功率）进行选择。

7.1.2低压断路器

低压断路器又称自动空气断路器或称自动空气开关。

是一种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。

低压断路器有单极、双极、三极、四极断路器四种，可用于电源电路、照明电路、

电动机主电路的分合及保护等。

图7.1.4和图7.1.5分别为DZ20系列及DZ47-63系列低压断路器图片。

图7.1.6为低压断路器图形及文字符号。

图7.1.4DZ20系列低压断路器图7.1.5DZ47-63系列低压断路器图片

图7.16低压断路器图形及文字符号

7.1.2.1低压断路器的结构

低压断路器主要由主触头、操作机构、脱扣器和灭弧装置等组成。

1）主触头

主触头用来接通和分断主电路。

当低压断路器的手柄被推上时，主触头闭合，接通电路，当手柄被落下时，主触头断开，切断电路。

2）操作机构

操作机构是实现低压断路器闭合及断开的机构。

分为机械式和电动式。

3）脱扣器

当电路出现故障，脱扣器会感测到故障信号。

如过电流、过载、欠电压失电压出现时，相应的脱扣器动作，经自由脱扣器将主触头断开。

4）灭弧装置

主触头上装有灭弧装置，目的是为了提高分断能力。

7.1.2.2低压断路器的工作原理

图7.1.7为三极低压断路器的工作原理图。

图中1为分闸弹簧、2为主触头、3为传动杆、4为锁扣、5为轴、6为过电流脱扣器、7为热脱扣器、8为欠压失压脱扣器、9-分励脱扣器。

1-分闸弹簧2-主触头3-传动杆4-锁扣5-轴6-过电流脱扣器

7-热脱扣器8-欠压失压脱扣器9-分励脱扣器

图7.1.7低压断路器工作原理图

当低压断路器的手柄推上后，主触点2闭合，三相电路接通，传动杆3被锁扣4钩住。

如果主电路出现过电流现象，则过电流脱扣器6的衔铁吸合，顶杆将锁扣4顶开，主触点在分闸弹簧1的作用下复位，断开主电路，起到保护作用。

如果出现过载现象，热脱扣器7将锁扣4顶开，如果出现欠压失压现象欠压失压脱扣器8将锁扣4顶开。

分励脱扣器9可由操作人员控制，使低压断路器跳闸。

低压断路器的品种繁多，生产厂家较多，有国产的、有进口的，也有合资生产的。

典型产品有DZ15系列、DZ20系列、3VE系列、3VT系列、S060系列、DZ47-63系列等等。

选用时一定要参照生产厂家产品样本介绍的技术参数进行。

7.1.3熔断器

熔断器是一种用于过载与短路保护的电器。

熔断器是线路中人为设置的“薄弱环节”，要求它能承受额定电流，而当短路发生的瞬间，则要求其充分显示出薄弱性来，首先熔断，从而保护电器设备的安全。

熔断器主要由熔体、触头及绝缘底板（底座）等部分组成。

7.1.3.1熔断器的分类与常用型号

熔断器按结构形式主要分为半封闭插入式、无填料密封管式、有填料密封管式等。

按用途分为工业用熔断器、半导体器件保护用熔断器、特殊用途用熔断器等。

熔断器的主要部件就是熔体。

熔体的材料分为低熔点和高熔点材料。

低熔点材料主要有铅锡合金、锌等，高熔点材料主要有铜、银、铝等。

图7.1.8为RL1、RT18系列熔断器图片，图7.1.10为RC1系列半封闭插入式熔断器和RL1系列螺旋式熔断器外型图。

图7.1.9为熔断器的图形及文字符号。

图7.1.8RL1、RT18熔断器图7.1.9熔断器的图形符号

图7.1.10熔断器外型图

7.1.3.2熔断器的主要技术参数

1）额定电压

熔断器长期工作时能够正常工作的电压。

2）额定电流

熔断器长期工作时允许通过的最大电流。

熔断器一般是起保护作用的，负载正常工作时，电流是基本不变的，熔断器的熔体要根据负载的额定电流进行选择，只有选择合适的熔体，才能起到保护电路的作用。

3）极限分断能力

熔断器在规定的额定电压下能够分断的最大电流值。

它取决于熔断器的灭弧能力，与熔体的额定电流无关。

7.1.4接触器

接触器主要用来频繁地接通和分断带有负载的主电路或大容量的控制电路，并可实现远距离的自动控制。

接触器主要应用于电动机的自动控制、电热设备的控制以及电容器组等设备的控制等。

接触器根据操作原理的不同可分为：

电磁式、气动式和液压式，绝大多数的接触器为电磁式接触器；根据接触器触头控制负载的不同可分为：

直流接触器（用作接通和分断直流电路的接触器）和交流接触器（用作接通和分断交流电路的接触器）两种。

图7.1.11为交流接触器图片，图7.1.12为交流接触器的结构和触头系统示意图。

图7.1.13为交流接触器图形及文字符号图。

（a）CJ20系列交流接触器（b）CJX1系列交流接触器（c）NC1系列交流接触器

图7.1.11交流接触器

7.1.4.1交流接触器的构造和工作原理

1）交流接触器的结构

（1）电磁系统：

包括线圈、上铁芯（又叫衔铁、动铁芯）和下铁芯（又叫静铁芯）。

（2）触头系统：

包括主触头、辅助触头。

辅助常开和常闭触头是联动的，即常闭触头打开时常开触头闭合。

接触器的主触头的作用是接通和断开主电路，辅助触头一般接在控制电路中，完成电路的各种控制要求。

图7.1.12交流接触器的结构和触头系统示意图

图7.1.13交流接触器图形及文字符号

（3）灭弧室：

触头开关时产生很大电弧会烧坏主触头，为了迅速切断触头开关时的电弧，一般容量稍大些的交流接触器都有灭弧室。

（4）其他部分：

包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧片、传动机构、短路环、接线柱等。

2）接触器的工作原理

接触器的线圈和静铁芯固定不动。

当线圈得电时，铁芯线圈产生电磁吸力，将动铁芯吸合，由于动触片与铁芯都是固定在同一根轴上的，因此动铁芯就带动动触片向下运动，与静触片接触，使电路接通。

当线圈断电时，吸力消失，动铁芯依靠反作用弹簧的作用而分离，动触头就断开，电路被切断。

7.1.4.2接触器的主要技术参数

1）极数：

接触器主触头个数。

极数有两极、三极和四极接触器。

用于三相异步电动机的起停控制一般选用三极接触器。

2）接触器电流种类：

主电路分为直流和交流，所以接触器分为直流接触器和交流接触器。

直流接触器用于直流主电路接通与断开，交流接触器用于交流主电路的接通与断开。

3）额定工作电压：

主触头之间的正常工作电压，即主触头所在电路的电源电压。

交流接触器额定工作电压有127V、220V、380V、500V、660V等。

直流接触器额定工作电压有110V、220V、380V、500V、660V等。

4）额定工作电流：

主触头正常工作的电流值。

交流接触器的额定工作电流有10A、20A、40A、60A、100A、150A、400A、600A等。

直流接触器的额定工作电流有40A、80A、100A、150A、400A、600A等。

5）线圈额定电压：

电磁线圈正常工作的电压值。

交流线圈有127V、220V、380V，直流线圈有110V、220V、440V。

6）机械寿命和电寿命：

机械寿命为接触器在空载情况下能够正常工作的操作次数。

电寿命为接触器有载操作次数。

7）使用类别：

不同的负载，对接触器的触头要求不同，要选择相应使用类别的接触器。

AC为交流接触器的使用类别，DC为直流接触器的使用类别。

AC1和DC1类允许接通和分断额定电流，AC2、DC3和DC5类允许接通和分断4倍额定电流，AC3类允许接通6倍的额定电流和分断额定电流，AC4允许接通和分断6倍额定电流。

AC1类主要用于无感或微感负载、电阻炉；AC2类主要用于绕线转子异步电动机的起动、制动；AC3类主要用于笼型异步电动机的起动、运转中分断；AC4类主要用于笼型异步电动机的起动、反接制动、反向和点动等。

7.1.4.3接触器的选择

1）接触器的类型选择

根据电路中负载电流的种类进行选择。

交流负载应选用交流接触器，直流负载应选择直流接触器。

如果控制系统中主要是交流负载，直流电动机或直流负载的容量较小，也可以都选用交流接触器来控制，但触头的额定电流应选的大一些。

2）选择接触器的额定工作电压

接触器的额定工作电压应等于或大于负载的额定电压。

3）选择接触器的额定工作电流

被选用的接触器的额定工作电流应不小于负载电路的额定电流。

也可根据所控制的电动机最大功率进行选择。

如果接触器是用来控制电动机的频繁起动、正反或反接制动等场合，应将接触器的主触头额定电流降低使用，一般可降低一个等级。

4）根据控制电路要求确定线圈工作电压和辅助触头容量

如果控制线路比较简单，所用接触器的数量较少，则交流接触器的线圈电压一般直接选用380V或220V。

如果控制线路比较复杂，使用的电器又比较多，为了安全起见，线圈额定电压可选低一些，这时需要增加一台控制变压器。

7.1.5电磁中间继电器

电磁式中间继电器在控制电路中用于增大触头容量，常用来控制多个元件或回路。

图7.1.14（a）为JQX-13F系列小型大功率继电器图片，图7.1.14（b）为JZ7系列电磁继电器图片，图7.1.15为继电器图形及文字符号图。

（a）JQX-13F系列小型大功率继电器（b）JZ7系列电磁式中间继电器

图7.1.14电磁式继电器

图7.1.15继电器的图形符号

7.1.5.1基本结构及分类

电磁继电器一般由电磁系统、触头系统、调节系统等组成。

如图7.1.16所示。

1）电磁系统

包括衔铁、铁心、轭铁、线圈等，是反应继电器输入量的结构系统。

2）触头系统

包括动、静触头及其附件。

触头一般为桥式触头，有常开和常闭两种形式，没有灭弧装置。

触头系统是反应输出量的结构系统。

3）调节系统

继电器中设有反作用弹簧，在继电器断电释放时使得触头复位。

一般设有改变反作用弹簧松紧程度的调节装置和改变衔铁释放时初始状态磁路气隙大小的调节装置，如调节螺母和非磁性垫片等。

图7.1.16电磁继电器的结构图

7.1.5.2工作原理

电磁继电器的工作原理是这样的：

当线圈通电以后，铁心被磁化产生足够大的电磁力，吸动衔铁并带动簧片，使动触点和静触点闭合或分开；当线圈断电后，电磁吸力消失，衔铁依靠弹簧的反作用力返回原来的位置，动触点和静触点又恢复到原来闭合或分开的状态。

应用时只要把需要控制的电路接到触点上，就可利用继电器达到控制的目的。

7.1.6热继电器

7.1.6.1作用及图形符号

热继电器是电流通过发热元件产生热量来使检测元件受热弯曲，推动执行机构动作的一种保护电器。

主要用来保护电动机或其它负载免于过载以及作为三相电动机的断相保护等。

热继电器的图形符号如图7.1.17所示，其外形图如图7.1.18所示。

图7.1.17热继电器图形符号

图7.1.18热继电器外形图

7.1.6.2结构和工作原理

1-主双金属片2-电阻丝3-导板4--补偿双金属片5-螺钉6-推杆7-静触头8-动触头9-复位按钮10-调节凸轮11-弹簧

图7.1.19双金属片式热继电器结构原理图

热继电器主要由感温元件（或称热元件）、触头系统、动作机构、复位按钮、电流调节装置、温度补偿元件等组成。

图7.1.19为热继电器结构原理图。

感温元件由双金属片及绕在双金属片外面的电阻丝组成。

双金属片是由两种膨胀系数不同的金属以机械碾压的方式而成为一体的。

使用时将电阻丝串联在主电路中，触头串联在控制电路中。

当过载电流流过电阻丝时，双金属片受热膨胀，因为两片金属的膨胀系数不同，所以就弯向膨胀系数较小的一面，利用这种弯曲的位移动作，切断热继电器的常闭触头，从而断开控制电路，使接触器线圈失电，接触器主触头断开，电动机便停止工作，起到了过载保护的作用。

在过载故障排除后，要使电动机再次起动，一般需2分钟以后，待双金属片冷却，恢复原状后再按复位按钮，使热继电器的常闭触头复位。

7.1.6.3热继电器的选用

1）热继电器有三种安装方式，应按实际安装情况选择其安装型式。

2）原则上热继电器的额定电流应按电动机的额定电流选择。

3）在不频繁起动的场合，要保证热继电器在电动机起动过程中不产生误动作。

4）对于三角形接法电动机，应选用带断相保护装置的热继电器。

5）当电动机工作于重复短时工作制时，要注意确定热继电器的允许操作频率。

7.1.7控制按钮

按钮是用于接通或断开控制电路，以发出指令或作程序控制的开关电器。

据按钮静态时的分合状态，按钮有常开按钮、常闭按钮、复合按钮三种。

图7.1.20按钮外形和结构图

控制按钮一般由按钮、复位弹簧、触头和外壳等部分组成。

图7.1.20为按钮外形和结构图，图7.1.21为控制按钮的图形及文字符号图。

7.1.8电压继电器

根据电压大小而动作的继电器称为电压继电器。

这种继电器的线圈的导线较细，匝数较多，并联在主电路中。

其触头的动作与线圈的电压大小直接有关，在控制系统中起电压保护和控制作用。

图7.1.21为电压继电器的图形和文字符号。

电压继电器分为：

过电压继电器和欠电压继电器（或零电压）继电器。

7.1.8.1过电压继电器

过电压继电器是当继电器线圈电压超过规定电压上限时，衔铁吸合，触头动作，在电路中用于过电压保护。

当线圈电压降低到继电器释放电压时，衔铁才返回释放状态，相应触头也返回到原来状态。

一般动作电压为（105%~120%）UN。

图7.1.21电压继电器的图形符号

7.1.8.2欠电压继电器

欠电压继电器是当继电器线圈电压不足于所规定的电压下限时，衔铁吸合，而当线圈电压很低时衔铁才释放，在电路中用于欠电压保护。

一般直流欠电压继电器动作电压为（30%~50%）UN，释放电压为（7%~20%）UN；交流欠电压继电器动作电压为（60%~85%）UN，释放电压为（10%~35%）UN。

7.1.9电流继电器

根据线圈中电流的大小而动作的继电器称为电流继电器。

这种继电器线圈的导线较粗，匝数较少，串联在电路中。

触头的动作与否与线圈电流的大小直接有关。

图7.1.22为电流继电器的图形和文字符号。

电流继电器按吸合电流大小分为：

过电流继电器和欠电流继电器。

7.1.9.1过电流继电器

过电流继电器在正常工作时电磁吸力不足以克服反力弹簧的力，衔铁处于释放状态。

当线圈流过的电流超过某一整定值时，衔铁吸合，触头动作，起到过电流保护作用。

一般交流过电流继电器的吸合电流为（1.1~3.5）IN，直流过电流继电器的吸合电流为（0.75~3）IN。

瞬动型过电流继电器一般用于电动机的短路保护，延时动作型一般用于电动机过载兼具短路保护。

有的过电流继电器带有手动复位机构。

当过电流时，继电器衔铁动作后不能自动复位，只能在排除故障后采取人工复位。

7.1.9.2欠电流继电器

欠电流继电器是当线圈电流降低到某一整定值时释放的继电器。

所以在线圈电流正常时衔铁是吸合的。

欠电流继电器在电路中起欠电流保护作用。

这种继电器一般用于直流电动机和电磁吸盘的失磁保护。

在电器产品中只有直流欠电流继电器，没有交流欠电流继电器。

直流欠电流继电器的吸合电流和释放电流调节范围分别为（0.3~0.65）IN和（0.1~0.2）IN。

图7.1.22电流继电器的图形符号