第1章常用低壓電器1.1低壓電器基礎知識1.2接觸器1.3繼電器1.4熔斷器1.5手控電器及主令電器1.1低壓電器基礎知識1.1.1低壓電器的分類

1.按用途分類

(1)控制電器用于各種控制電路和控制系統的電器。如接觸器、各種控制繼電器、控制器、啟動器等。

(2)主令電器用于自動控制系統中發送控制指令的電器。如控制按鈕、主令開關、行程開關、萬能轉換開關等。(3)保護電器用于保護電路及用電設備的電器。如熔斷器、熱繼電器、各種保護繼電器、避雷器等。(4)配電電器用于電能的輸送和分配的電器。如高壓斷路器、隔離開關、刀開關、斷路器等。下一頁返回1.1低壓電器基礎知識(5)執行電器用于完成某種動作或傳動功能的電器。如電磁鐵、電磁離合器等。2.按工作原理分類(1)電磁式電器依據電磁感應原理來工作的電器。如交直流接觸器、各種電磁式繼電器等。

(2)非電量控制電器電器的工作是靠外力或某種非電物理量的變化而動作的電器。如刀開關、行程開關、按鈕、速度繼電器、壓力繼電器、溫度繼電器等。上一頁下一頁返回1.1低壓電器基礎知識1.1.2電磁機構電磁機構由吸引線圈、鐵芯、銜鐵等幾部分組成。

1.常用的磁路結構常用的磁路結構可分為三種形式:.街鐵沿棱角轉動的拍合式鐵芯，如圖1-1(a)所示。這種形式廣泛應用于直流電器中。

.街鐵沿軸轉動的拍合式鐵芯，如圖1-1(b)所示。其鐵芯形狀有E形和U形兩種。.街鐵直線運動的雙E形直動式鐵芯，如圖1-1(c)所示。多用于交流接觸器、繼電器中。上一頁下一頁返回1.1低壓電器基礎知識2.交流電磁鐵的短路環交流電磁鐵磁通是交變的，當磁通過零時，電磁鐵的吸力也為零，吸合后的銜鐵在反力彈簧的作用下將被拉開，磁通過零后電磁吸力又增大，當吸力大于彈簧反力時，銜鐵又吸合。這樣反復動作，使銜鐵產生強烈振動和噪聲，甚至使鐵芯松散。因此交流電磁鐵鐵芯端面上都安裝一個銅制的短路環。短路環包圍鐵芯端面約2/3的面積，如圖1-2所示。上一頁下一頁返回1.1低壓電器基礎知識1.1.3觸點系統和滅弧裝置

1.觸點系統觸點是電器的執行部分，起接通和分斷電路的作用。要求觸點的導電、導熱性能良好。觸點主要有以下幾種結構形式:

(1)橋式觸點圖1-3(a)是兩個點接觸的橋式觸點，圖1-3(b)是兩個面接觸的觸點，均為兩個觸點串于同一條電路中，電路的接通與斷開由兩個觸點共同完成。

(2)指形觸點圖1-3(c)所示為指形觸點，其接觸區為一直線，觸點接通或分斷時產生滾動摩擦，利于去掉氧化膜。此種形式適用于通電次數多、電流大的場合。上一頁下一頁返回1.1低壓電器基礎知識2.滅弧方法電器采取的滅弧措施，歸納起來主要有下面幾種:(1)機械力滅弧依靠觸點的分開，機械地拉長電弧，使之冷卻并熄滅，如圖1-4所示。

(2)電動力滅弧利用流過導電回路或特制線圈的電流在弧區產生磁場，使電弧受力迅速移動和拉長電弧，如圖1-5所示。這種滅弧方法一般用于交流接觸器等交流電器中。(3)磁吹滅弧在觸點電路中串入一個磁吹線圈，負載電流產生的磁場方向如圖1-6所示。當觸點開斷產生電弧后，在電動力作用下，電弧被拉長并吹入滅弧罩6中，使電弧冷卻熄滅。它廣泛應用于直流接觸器中。上一頁下一頁返回1.1低壓電器基礎知識

(4)窄縫滅弧依靠磁場的作用，將電弧驅入用耐弧材料制成的狹縫中，以加快電弧的冷卻，如圖1-7所示。(5)柵片滅弧將電弧分隔成許多串聯的短弧，使電弧迅速冷卻而很快滅弧，如圖1-8所示。

(6)氣吹滅弧在封閉的滅弧室中，利用電弧自身能量分解固體材料產生氣體，來提高滅弧室中的壓力或者利用產生的氣流使電弧拉長和冷卻進行滅弧，如圖1-9所示。上一頁返回1.2接觸器1.2.1交流接觸器

1.交流接觸器電磁系統用來操作觸點的閉合與分斷，包括線圈、動鐵芯和靜鐵芯。線圈由絕緣銅導線繞制而成，一般制成粗而短的圓筒形，并與鐵芯之間有一定的間隙，以免與鐵芯直接接觸而受熱燒壞。鐵芯由硅鋼片疊壓而成，以減少鐵芯中的渦流損耗，避免鐵芯過熱。在鐵芯上裝有短路環，以減少交流接觸器吸合時產生的振動和噪聲，故又稱減振環。下一頁返回1.2接觸器2.觸點系統分為主觸點和輔助觸點，用來直接接通和分斷交流主電路和控制電路。主觸點用以通斷電流較大的主電路，體積較大，一般有三對動合觸點;輔助觸點用以通斷電流較小的控制電路，體積較小，有動合和動斷兩種觸點。觸點用導電性能較好的紫銅制成，并在接觸部分鑲上銀或銀合金塊，以減小接觸電阻。上一頁下一頁返回1.2接觸器3.滅弧裝置用來迅速熄滅主觸點在分斷電路時所產生的電弧，保護觸點不受電弧灼傷，并使分斷時間縮短。容量在10A以上的接觸器都有滅弧裝置，對于小容量的接觸器，常采用雙斷口橋形觸點以利于滅弧，其上有陶土滅弧罩。對于大容量的接觸器常采用縱縫滅弧罩及柵片滅弧結構。4.其他部件其他部件包括反作用力彈簧、傳動機構和接線柱等。其結構示意圖如圖1-10所示。上一頁下一頁返回1.2接觸器5.工作原理當線圈通入電流后，在鐵芯中形成強磁場，動鐵芯受到電磁力的作用，便吸向靜鐵芯。但動鐵芯的運動受到反作用力彈簧阻力，故只有當電磁力大于彈簧反力時，動鐵芯才能被靜鐵芯吸住。動鐵芯吸下時，帶動動觸點與靜觸點接觸，從而使被控電路接通。當線圈斷電后，動鐵芯在反力彈簧作用下迅速離開靜鐵芯，從而使動、靜觸點也分離，斷開被控電路。上一頁下一頁返回1.2接觸器1.2.2直流接觸器直流接觸器在結構與工作原理上與交流接觸器基本相同。也是由電磁機構、觸點系統和滅弧裝置等部分組成。但其鐵芯通直流電，不會產生渦流和磁滯損耗，所以不發熱。通常將線圈繞制成長而薄的圓筒形，與鐵芯直接接觸，易于散熱。直流接觸器滅弧較困難，一般采用滅弧能力較強的磁吹滅弧裝置。常用的直流接觸器有:CZO,CZ18等系列。接觸器圖形及文字符號如圖1-11所示。上一頁下一頁返回1.2接觸器1.2.3使用接觸器的注意事項.定期檢查接觸器的零件，要求可動部分靈活，緊固件無松動，已損壞的零件應及時修理或更換;.保持觸點表面的清潔，不允許粘有油污，當觸點表面因電弧燒蝕而附有金屬小珠粒時，應及時去掉，觸點若已磨損，應及時調整，消除過大的超程;若觸點厚度只剩下1/3時，應及時更換;.接觸器不允許在去掉滅弧罩的情況下使用，因為這樣很可能因觸點分斷時電弧互相連接而造成相間短路事故，用陶土制成的滅弧罩易碎，拆裝時應小心，避免碰撞造成損壞;上一頁下一頁返回1.2接觸器.若接觸器已不能修復，應予更換，更換前應檢查接觸器的銘牌和線圈標牌上標出的參數。換上去的接觸器的有關數據應符合技術要求，有些接觸器還需要檢查和調整觸點的開距、超程、壓力等，使各個觸點動作同步;.接觸器工作條件惡劣時(如:電動機頻繁正、反轉)，接觸器額定電流應選大一個等級;.避免異物落入接觸器內，因為異物可能使動鐵芯卡住而不能閉合，磁路留有氣隙時，線圈電流很大，時間長了會因電流過大而燒毀。上一頁返回1.3繼電器繼電器是一種根據外界輸入信號來控制電路通斷的自動切換電器。繼電器種類繁多。隨著現代高科技的發展，不斷出現高性能、高可靠性、新結構的新型繼電器。

.按用途分:有控制繼電器和保護繼電器;.按動作原理分:有電磁式繼電器、電動式繼電器、電子式繼電器、熱繼電器等;.按輸入信號劃分:有電流、電壓、時間、溫度、速度和壓力繼電器等;.按輸出形式分:有無觸點和有觸點繼電器等。下一頁返回1.3繼電器1.3.1電磁式繼電器

1.電流繼電器電流繼電器反映的是電流信號。在使用時電流繼電器的線圈和被保護的設備串聯，其線圈匝數少而線徑粗，阻抗刁、，分壓小，不影響電路正常工作。常用的有欠電流繼電器和過電流繼電器兩種。

2.電壓繼電器電壓繼電器反映的是電壓信號。使用時電壓繼電器的線圈與負載并聯，其線圈匝數多而且徑細。常用的有過電壓、欠電壓和零電壓繼電器。上一頁下一頁返回1.3繼電器3.中間繼電器中間繼電器實質是一種電壓繼電器，它的特點是觸點數目較多，觸點容量較大，可起到中間擴展觸點數或觸點容量的作用。產品系列包:JL14,JL18,JT18,JZ15,3TH80,3TH82及JZC2等。其中JL14系列為交直流欠電流繼電器，JL18系列為交直流過電流繼電器，JZ15為中間繼電器，3H80,3TH82為接觸器式繼電器，與JZC2系列類似。電磁式繼電器的圖形符號如圖1-12所示。上一頁下一頁返回1.3繼電器1.3.2時間繼電器從得到輸入信號(線圈的通電或斷電)開始，經過一定的延遲后才輸出信號(觸點的閉合或斷開)的繼電器，稱為時間繼電器。

1.直流電磁式時間繼電器在直流電磁式電壓繼電器的鐵芯上增加一個阻尼銅套，即可構成時間繼電器。其鐵芯結構如圖1-13所示。電磁式時間繼電器結構簡單、可靠性高、壽命長。其缺點是:僅能獲得斷電延時、延時精度不高且延時時間短，最長不超過5s。常用產品有JT3和J118系列。上一頁下一頁返回1.3繼電器2.空氣阻尼式時間繼電器空氣阻尼式時間繼電器是利用空氣阻尼的作用而達到延時的目的。它由電磁機構、延時機構和觸點系統組成?，F以JS7-A系列為例介紹其工作原理。其電磁機構為直動式雙E形鐵芯，觸點系統采用LX5微動開關，延時機構采用氣囊式阻尼器。延時方式有通電延時型(如圖1-14(a)所示)和斷電延時型(如圖1-14(b)所示)，電磁機構可以有交、直流兩種。上一頁下一頁返回1.3繼電器3.電子式時間繼電器隨著電子技術的發展，電子式時間繼電器也迅速發展。這類時間繼電器體積小、延時范圍大、精度高、壽命長，到目前得到廣泛的應用?，F以JSJ系列時間繼電器為例，說明其工作原理。JSJ型晶體管時間繼電器原理圖如圖1-15所示。圖中有兩個電源，主電源由變壓器二次側的18V電壓經整流、濾波而得到;輔助電源由變壓器二次側的12V電源經整流、濾波得到。本電路利用RC電路電容器充電原理實現延時。時間繼電器圖形及文字符號如圖1-16所示。上一頁下一頁返回1.3繼電器1.3.3熱繼電器熱繼電器用于電動機的過載保護。圖1-17所示為熱繼電器結構原理圖。它主要由雙金屬片、加熱元件、動作機構、觸點系統、整定調整裝置和溫度補償元件等組成，利用電流熱效應原理工作。熱繼電器通常有一動合一動斷觸點。動斷觸點串入控制回路，動合觸點可接入信號回路。熱繼電器圖形及文字符號如圖1-18所示。上一頁下一頁返回1.3繼電器1.3.3速度繼電器速度繼電器主要用于籠型異步電動機的反接制動控制，也稱反接制動繼電器，其結構原理如圖1-19所示。速度繼電器由定子、轉子和觸點三部分組成。定子的結構與籠型異步電動機相似，是一個籠型空心圓環，由硅鋼片沖壓而成，并裝有籠型繞組。轉子是一塊永久磁鐵。速度繼電器的軸與電動機的軸相連接。轉子固定在軸上，定子與軸同心。其圖形及文字符號如圖1-20所示。上一頁返回1.4熔斷器1.4.1熔斷器的結構和保護特性熔斷器是一種簡單而有效的保護電器。它串接。在電路中主要起短路保護作用。它主要由熔體和安裝熔體的熔管組成熔體串接于被保護的電路中，當電路正常工作時，熔斷器允許通過一定大小的電流其熔體不熔化;當電路發生短路時，熔體中流過很大的故障電流，產生的熱量使熔體融化，自動切斷電路，從而達到保護目的。通過熔體的電流與熔斷時間的關系具有反時限特性，稱為熔斷器的保護特性，如圖1-21所示。下一頁返回1.4熔斷器1.4.2常用熔斷器1.插入式熔斷器如圖1-22所示，插入式熔斷器是一種最常用、結構最簡單的熔斷器，常用于低壓分支電路的短路保護。常見的插入式熔斷器有RCIA系列。2.螺旋式熔斷器如圖1-23所示，螺旋式熔斷器的熔體上的上端蓋有一熔斷指示器，一旦熔體熔斷，指示器馬上彈出，可透過瓷帽上的玻璃孔觀察到。它常用于機床電器控制設備中。上一頁下一頁返回1.4熔斷器3.無填料密閉管式熔斷器如圖1-24所示，它常用于低壓電力網或成套配電設備中。4.有填料封閉管式熔斷器如圖1-25所示，此熔斷器的絕緣管內裝有石英砂作填料，用來冷卻和熄滅電弧。它常用于大容量的電力網或配電設備中。5.快速熔斷器由于半導體元件的過載能力很低，只能在極短時間內承受較大的過載電流，因此要求短路保護具有快速熔斷的能力。快速熔斷器的結構和有填料封閉式熔斷器基本相同，但熔體材料和形狀不同，它是以銀片沖制的有V形深槽的變截面熔體。上一頁下一頁返回1.4熔斷器6.自復熔斷器它是一種新型熔斷器，以金屬鈉作熔體，其熔點低、易氣化。常溫下鈉的電阻很小，正常工作電流易通過。當發生短路時，溫度急劇升高，固態鈉迅速氣化，而氣態鈉電阻很高，從而限制短路電流通過，達到短路保護目的。當短路故障消除溫度降低后，鈉又恢復為固態，又可保持良好得導電性。熔斷器的圖形及文字符號如圖1-26所示。上一頁返回1.5手控電器及主令電器1.5.1手控電器1.刀開關刀開關又稱閘刀開關或隔離開關，它是手控電器中最簡單而使用又較廣泛的一種低壓電器。在低壓電路中，作為不頻繁接通和分斷電路用，或用來將電路與電源隔離。刀開關由操作手柄、觸刀、靜插座和絕緣底板組成。依靠手動來實現觸刀插入或脫離插座的控制。按刀數可分為單極、雙極和三極。刀開關符號如圖1-27所示。下一頁返回1.5手控電器及主令電器(1)膠蓋閘刀開關圖1-28(a)所示為HK系列瓷底膠蓋刀開關結構圖，由刀開關和熔絲組合而成。瓷底板上裝有進線座、靜觸點、熔絲、出線座和刀片式的動觸點，上面罩有兩塊膠蓋。這樣，操作人員不會觸及帶電部分，并且分斷電路時產生的電弧也不會飛出膠蓋外面而灼傷操作人員。膠蓋閘刀開關圖形符號和文字符號如圖1-28(b)所示。

(2)鐵殼開關又稱封閉式負荷開關，常用的HH系列結構和外形如圖1-29所示。它由刀開關、熔斷器、滅弧裝置、操作機構和金屬外殼構成。操作機構裝有機械連鎖，以保證操作安全。操作機構中，在手柄轉軸與底座間裝有速動彈簧，這樣有利于迅速滅弧。上一頁下一頁返回1.5手控電器及主令電器

2.轉換開關轉換開關又稱組合開關，一般用于電氣設備中不頻繁地通斷電路、換接電源和負載，小容量電動機不頻繁地起停控制。

圖1-30所示為HZ10系列轉換開關的外形和結構圖，實際上它是由多極觸點組合而成的刀開關，由動觸點(動觸片)、靜觸點(靜觸片)、轉軸、手柄、定位機構及外殼等部分組成。其內部結構示意圖如圖1-31所示，當轉動手柄時，每層的動觸片隨方形轉軸一起轉動。轉換開關有單極、雙極和多極之分，其圖形和文字符號如圖1-32所示。上一頁下一頁返回1.5手控電器及主令電器1.5.2主令電器1.控制按鈕控制按鈕是一種結構簡單、應用廣泛的主令電器，是用來短時間接通或斷開小電流電路的手動主令電器。由按鈕帽、復位彈簧、橋式觸點和外殼等組成。通常做成復合觸點，即具有動合觸點和動斷觸點。圖1-33所示為LA19系列控制按鈕的外形圖、結構示意圖。圖1-34是按鈕的圖形符號。上一頁下一頁返回1.5手控電器及主令電器2.行程開關行程開關也稱為位置開關或限位開關。它的作用與按鈕開關相同。主要用于控制機械的運動方向、行程大小和位置保護。行程開關的結構可分為三部分:操作機構、觸點系統和外殼。行程開關的種類很多，按其結構可分為直動式、轉動式和微動式;按其復位方式可分為自動和非自動復位;按觸點性質可分為觸點式和無觸點式。

(1)直動式行程開關又可稱為按鈕式。其結構如圖1-35所示，但它是用運動部件上的撞塊碰撞行程開關的推桿發出控制指令的。上一頁下一頁返回1.5手控電器及主令電器

(2)微動開關采用彎形片狀彈簧的瞬時機構，它的快速動作是靠彎片彈簧，發生變形時儲存的能量突然釋放來完成的。微動開關結構如圖1-36所示，其動作極限行程和動作壓力均很小，只適用于小型機構中使用。但它有體積小，動作靈敏的優點。

(3)轉動式行程開關為克服直動式行程開關的缺點，還可采用能瞬時動作的轉動式行程開關。轉動式行程開關可分為單輪旋轉式和雙輪旋轉式。外形如圖1-37所示，適用于低速運動的機械。行程開關的圖形符號及文字符號如圖1-38所示。上一頁下一頁返回1.5手控電器及主令電器(4)接近開關又稱無觸點行程開關，它除可以完成行程控制和限位保護外，還是一種非接觸型的檢測裝置，用作檢測零件尺寸和測速等，也可用于變頻計數器、變頻脈沖發生器、液面控制和加工程序的自動銜接等。它具有工作可靠、壽命長、功耗低、復定位精度高、操作頻率高以及適應惡劣的工作環境等特點，目前在工業生產等領域內已逐漸得到了推廣應用。圖1-39是IJ2型晶體管式接近開關的原理圖。接近開關的文字符號與行程開關相同，其圖形符號如圖1-40所示。上一頁下一頁返回1.5手控電器及主令電器3.萬能轉換開關萬能轉換開關實際是一種多擋位、控制多回路的組合開關，用于控制電路發布控制指令或用于遠距離控制，也可作為電壓表、電流表的換相開關或作為小容量電動機的啟動、調速和換相控制。由于其換接電路多，用途廣泛，故又稱為萬能轉換開關。圖1-41所示為LW6系列萬能轉換開關中某一層的結構原理圖。萬能轉換開關的各擋位通斷狀況有兩種表示法:圖形表示法和列表表示法。圖1-42是用圖形表示法表示電路通斷狀況的一個舉例，表示在零位時1,3兩路接通，在左位時1路接通，在右位時2路接通。上一頁返回圖1-1常用的磁路結構1-街鐵;2-鐵芯;3-吸引線圈返回圖1-2交流電磁鐵的短路環1-街鐵;2-鐵芯;3-線圈;4-短路環返回圖1-3觸點的結構形式返回圖1-4機械力滅弧1-靜觸點;2-動觸點v1動觸點移動速度;v2-電弧在磁場力作用下移動速度返回圖1-5電動力滅弧1-靜觸點;2-動觸點返回圖1-6磁吹滅弧1-磁吹線圈;2-絕緣套;3-鐵芯;4-引弧角;5-導磁夾板;6-滅弧罩;7-動觸點;8-靜觸點返回圖1-7窄縫滅弧1-窄縫中的電弧;2-電弧電流;3-滅弧磁場返回圖1-8柵片滅弧1-滅弧柵片;2-觸點;3-電弧返回圖1-9氣吹滅弧1-熔管;2-端蓋;3-接線板;4-熔片;5-石英砂返回圖1-10CJ20-63型交流接觸器示意圖1-動觸點;2-靜觸點;3-動鐵芯;4-緩沖彈簧;5-電磁線圈;6-靜鐵芯;7-墊氈;8-接觸彈簧;9-滅弧罩;10-觸點壓力簧片返回圖1-11接觸器的文字與圖形符號(a)輔助動斷觸點;(b)輔助動合觸點;(c)主觸點;(d)線圈返回圖1-12電磁式繼電器的符號(a)線圈一般符號;(b)過電流、欠電流繼電器線圈;(c)過電壓、欠電壓繼電器線圈;(d)動合、動斷觸點返回圖1-13帶有阻尼銅套的鐵芯結構圖1-鐵芯;2-阻尼銅套;3-線圈;4-絕緣層返回圖1-14JS7一A系列時間繼電器(a)通電延時型;(b)斷電延時型

1-線圈;2-鐵芯;3-街鐵;4-反力彈簧;5-推板;6-活塞桿;7-杠桿;g-塔形彈簧;9-弱彈簧;10-棣皮膜;11-空氣室壁;12-活塞;13-調節螺打;14-進氣孔;1516-微動開關返回圖1-15JSJ型晶體管時間繼電器原理圖返回圖1-16時間繼電器符號(a)線圈一般符號;(b)通電延時線圈;(c)斷電延時線圈;(d)延時閉合動合觸點;(e)延時斷開動斷觸點;(f)延時斷開動合觸點;(g)延時閉合動斷觸點;(h)瞬時動合觸點;(i)瞬時動斷觸點返回圖1-17熱繼電器的結構原理圖1-推桿;2-主雙金屬片;3-加熱元件;4-導板;5-補償雙金屬片;6-靜觸點;7-動合靜觸點;8-復位螺打;9-動觸點;10-按扭;11-調節旋扭;12-支撐件;13-壓簧返回圖1-18熱繼電器的符號(a)熱繼電器驅動器件;(b)動斷觸點返回圖1-19速度繼電器結構原理圖1-轉子;2-電動機軸;3-定子;4-繞組;5-定子柄;6-靜觸點;7-動觸點;8-簧片返回圖1-20速度繼電器的圖形、文字符號(a)轉子;(b)動合觸點;(c)動斷觸點返回圖1-21熔斷器的保護特性曲線返回圖1-22插入式熔斷器1-動觸點;2-溶體;;3-瓷插