工信版(中职）设备控制技术第1章 常用低压电器教学课件.ppt
Y CF(中职）设备控制技术第1 章 常用低压电器教学课件第1章 常用低压电器 1.1 接触器 1.2 继电器 1.3 熔断器 1.4 开关1.1 接触器 本章概述 在工农业生产和日常生活中，电能得到了广泛应用。为了安全使用电能，必须在电路中接入各种起控制、保护作用的电气装置，如开关、熔断器(保险)等，这些装置就是我们通常所说的电器。电器按电压等级可分为高压电器和低压电器，人们日常使用的都是低压电，因此，我们重点讨论低压电器.教学目标 熟悉接触器的结构与工作原理及选用。掌握不同继电器的结构和功能。了解熔断器和开关的结构和工作原理。返回 下一页1.1 接触器 接触器实际上是一种大容量电动开关，用来频繁地接通和切断电动机或其他负载主回路，在各个工业领域都得到广泛应用。接触器能接通和断开负载电流，但不能切断短路电流。因此，常与熔断器和热继电器等配合使用。现在生产的接触器，其额定电流可达2 500 A，允许接通次数为1501500次/h,电寿命为50万100万次，机械寿命500万1000万次。接触器按驭动方式分，有电磁接触器、气动接触器和液压接触器;按灭弧介质分，有空气式接触器、油浸式接触器和真空接触器。电磁接触器应用最广泛，又可细分为交流接触器和直流接触器。本节主要介绍电磁接触器。返回 上一页 下一页1.1 接触器 一、接触器的结构与工作原理 电磁接触器主要由电磁系统、触点系统、灭弧装置以及支架底座等部件组成。图1-1中虚框部分是交流接触器内部示意图。其中，电磁系统包含铁芯、衔铁以及线圈等部件，触点系统包含主触点和辅助触点，灭弧装置未画出。当接触器的励磁线圈通电后，在铁芯与衔铁之间的气隙处产生电磁吸力，使衔铁吸合，衔铁通过传动机构带动触点系统动作，使动合触点闭合，动断触点断开。励磁线圈失电或电压显著降低时，电磁吸力消失或变小，衔铁在复位弹簧的作用下脱开，使主、辅触点恢复到原态，切断主电路。返回 上一页 下一页1.1 接触器 接触器的电磁系统、触点系统以及灭弧装置形式多样，分述如下:1.电磁系统 电磁系统产生电磁力，用来操纵触点的分断和闭合，它由铁芯、励磁线圈、衔铁等几部分组成。电磁系统常用电磁铁结构形式有拍合式和直动式，如图1-2所示。励磁线圈的作用是将电能转换成磁场能量，有直流线圈和交流线圈之分。上一页 下一页 返回1.1 接触器 2.触电系统 触点是接触器的执行元件，用来接通和断开电路。根据用途的不同，可分为主触点和辅助触点两种。主触点用于电流较大的主电路中，一般由接触面较大的常开触点组成。辅助触点用于电流较小的控制电路中，既有常开触点也有常闭触点。接触器的触点按接触形式分有点接触，线接触和面接触(如图1-3所示)。按结构形式分有桥式触点和指形触点(如图1-4所示)。上一页 下一页 返回1.1 接触器 3.灭弧装置 接触器的主触点用于电流较大的主电路中，在分断时，会在动、静触点之间产生很强的电弧。电弧的存在不仅延迟了电路的分断时间，而且还易烧毁触点或其他部件，甚至引起火灾和爆炸等事故。因此，在容量较大的接触器中，都要加装灭弧装置。要使电弧减小或熄灭，应设法降低电弧温度和电场强度，可采取以下措施。上一页 下一页 返回1.1 接触器(1)双断点电动力熄弧 采用双断点桥式触点。如图1-5所示，分断电路时，在触点之间产生电弧，由于两个电弧彼此靠近且电流方向相反，在回路磁场产生的方向相反的电磁力F，使电弧向两侧拉长，从而迅速冷却而熄灭。通常，10A以下小容量的交流接触器采用双断点电动力灭弧。上一页 下一页 返回1.1 接触器(2)熄弧栅片灭弧 如图1-6所示，熄弧栅片由镀铜薄钢片制成，位于触点上方，安装在石棉水泥制成的灭弧罩内，或安装在陶土、耐弧塑料等绝缘材料上，片间距离为23 mm，各栅片互相绝缘。产生电弧时，熄弧栅片将长电弧隔为若干段短电弧，短电弧电压不足以维持起弧，外加熄弧栅片有冷却作用，电弧可迅速熄灭。20 A以上大容量的交流接触器一般采用熄弧栅片灭弧。除此之外，还有磁吹灭弧、窄缝灭弧等。上一页 下一页 返回1.1 接触器 二、接触器的型号与图形 最常用的接触器是CJ系列交流接触器和CZ系列直流接触器，其型号组成与含义如图1-7所示。常用的CJ系列交流接触器有:CJ12系列、CJ20系列、C J28系列、CJ38系列和CJ40系列等。其中，CJ12系列适用于交流50 Hz的电力线路中，主要用于起重机械的电器设备，作远距离闭合和断开电路之用，也可用于交流电动机频繁起停等CJ20系列适用于交流50 Hz或60 Hz的电力系统，可与适当的热继电器组合成电动机启动器等。CJ20系列交流接触器技术数据如表1-1所示。上一页 下一页 返回1.1 接触器 常用的CJ系列交流接触器有:CJ12系列、CJ20系列、C J28系列、CJ38系列和CJ40系列等。其中，CJ12系列适用于交流50 Hz的电力线路中，主要用于起重机械的电器设备，作远距离闭合和断开电路之用，也可用于交流电动机频繁起停等;CJ20系列适用于交流50 Hz或60 Hz的电力系统，可与适当的热继电器组合成电动机启动器等。CJ20系列交流接触器技术数据如表1-1所示。上一页 下一页 返回1.1 接触器 常用的CZ系列直流接触器有:CZ0系列、CZ18系列、CZ21系列等。其中，CZ0系列适用于直流电动机频繁起停以及直流电动机的换向或反接制动;CZ18系列和CZ21系列适用于远距离接通与断开电路，并可作直流电动机的频繁启停，反向和反接制之用。接触器的图形符号如图1-8所示。上一页 下一页 返回1.1 接触器 三、接触器的选用 接触器使用广泛，为了使其在不同的使用条件下正常工作，必须根据下列原则正确选用接触器，使其技术指标满足被控电路的要求。(1)确定接触器的类型及线圈额定电压根据应用电路确定使用交流接触器还是直流接触器，再根据控制电压等级来选择线圈额定电压。通常用的额定电压等级为:交流线圈:36 V,127 V,220 V、3R0 V；直流线圈:24 V,48 V,220 V、440 V。上一页 下一页 返回1.1 接触器(2)选择接触器主触点的额定电压和额定电流主触点的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压。主触点的额定电流应大于或等于负载的额定电流。在电动机频繁启动、正反转或制动等场合下，主触点的额定电流应增大一倍。通常用的额定电流等级为:交流接触器:5 A,10 A,20 A,40 A,60 A,100 A,150 A,250 A，400 A,600 A；直流接触器:25 A,40 A,60 A,100 A,150 A,250 A,400 A,600 A。(3)选择接触器的触点数量接触器的主触点和辅助触点的数量应满足控制线路的要求。上一页 返回1.2 继电器 继电器是一种根据特定形式的输入信号而动作的控制电器。虽然继电器与接触器都是用来自动接通或断开电路，但是它们仍有显著的区别。继电器的触点只用于小电流的控制电路，而接触器触点用于大电流的主电路;继电器用于反应控制信号，与不同种类的控制信号对应，有不同类型的继电器，而接触器一般只能对电压的变化作出反应。下一页 返回1.2 继电器 一、继电器的种类 继电器的种类很多，分类方法也很多，以下是几种常用的分类方法:按输入量的物理性质分:电压继电器、电流继电器、功率继电器、时间继电器、温度继电器等;按动作原理分:电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器、电子式继电器等;按动作时间分:快速继电器、延时继电器、一般继电器;按用途分:电器控制系统用继电器、电力系统用继电器。上一页 下一页 返回1.2 继电器 二、电磁式继电器 电磁式继电器是电气控制设备中用得最多的一种继电器，常用的电磁式继电器有电压继电器、电流继电器、中间继电器以及时间继电器。电压继电器与电流继电器在结构上的主要 区别是线圈不同。电压继电器的线圈与负载并联以感测负载电压，其线圈匝数多而线径小;电流继电器的线圈与负载串联以感测负载电流，故线圈匝数少而线径大。中间继电器实际上也是一种电压继电器，只是它的触点容量较大、数量较多，起到触点容量和数量的中间放大作用。电磁式时间继电器在线圈通电后触点要延迟一段时间才动作。上一页 下一页 返回1.2 继电器 电磁式继电器的电磁系统结构主要有两种类型:直动式和拍合式。拍合式电磁系统应用较多，如图1-9所示，主要由U形静铁芯、板状动铁芯和电磁线圈等组成。线圈未通电前，动铁芯借反力弹簧的反力保持在释放位置上。为防止在线圈断电时发生剩磁粘住动铁芯的现象，在街铁上通常加有非磁性垫片(一般为0.10.5 mm厚的铜片)。线圈通电后，产生电磁吸力，使动铁芯向下拍合，带动触点系统动作。线圈失电后，电磁吸力消失，动铁芯在反力的作用下脱开静铁芯，并带动动触点系统回复原位。极帽的作用是增大工作气隙的磁导。上一页 下一页 返回1.2 继电器 在电磁式继电器中装设不同的线圈可制成电压继电器、电流继电器和中间继电器。线圈有交流和直流之分，若用直流线圈，且在U形静铁芯上加装铜套，即构成电磁式时间继电器。各种电磁式继电器的特点与用途罗列在表1-2中.上一页 下一页 返回1.2 继电器 1.电压继电器 触点根据线圈两端电压大小来动作的继电器称为电压继电器。电压继电器按线圈电流的种类可分为交流电压继电器和直流电压继电器，交流电压规格有36 V，110 V,127 V,220V,380 V等;直流电压规格有12 V,24 V,48 V,110 V,220 V等。按用途又可分为过电压继电器、欠电压继电器。过电压继电器线圈在额定电压时，衔铁不吸合，触点不动作，只有当线圈电压高于额定电压之上的某个值(即整定值)时，触点才动作。通常，直流电压波动不大，所以在过电压继电器产品中没有直流过电压继电器，只有交流过电压继电器。过电压继电器在电路中起过电压保护作用。上一页 下一页 返回1.2 继电器 电路过压时，过电压继电器动作，从而控制接触器，及时分断电气设备的电源。欠电压继电器线圈在额定电压时，其衔铁是处于吸合状态。只有当线圈电压低至线圈的释放电压(整定值)时，衔铁释放触点动作，从而控制接触器及时断开电气设备的电源。通常情况下，过电压继电器的动作电压整定为额定电压的1.11.2倍，欠电压继电器的释放电压整定为额定电压的0.40.7倍，零电压继电器的释放电压整定为额定电压的0.050.25倍。电压继电器的图形符号如图1-10所示。上一页 下一页 返回1.2 继电器 2.中间继电器 中间继电器实际上也是电压继电器，只是触点数量较多、触头容量较大而已。中间继电器线圈通电，则触点动作，线圈失电后触点复位。尽管中间继电器从结构上看是电压继电器，但它不能与过、欠压继电器一样起过、欠压保持作用，只能用作中间转换(传递、放大、翻转、分路和记忆等)等用途。从图形符号上看，中间继电器与电压继电器的不同主要表现在线圈表示上，中间继电器的图形符号如图1-11所示。上一页 下一页 返回1.2 继电器 中间继电器种类很多，除专门的中间继电器外，额定电流较小的接触器(SA)也常被用作中间继电器。中间继电器线圈在加上有85%-105%的额定电压时应能可靠工作。中间继电器的产品类型很多，常用的有JZ7,JZ15D,JZ17、JZ18等系列。以JZ7系列为例，其型号组成如图1-12所示，其技术数据如表1-3所示。上一页 下一页 返回1.2 继电器 三、时间继电器 时间继电器在得到输入信号(线圈通电或失电)后，触点会经过一段延迟时间才动作，这段延迟时间通常可调整。时间继电器的种类很多，按动作原理分有电磁式、空气阻尼式、同步电动机式和晶体管式等;按延时方式分有通电延时和断电延时。以下重点介绍电磁式和空气阻尼式时间继电器。上一页 下一页 返回1.2 继电器(1)直流电磁式时间继电器。在普通直流电压继电器的静铁芯上加装一个阻尼铜(铝)套，就构成直流电磁式时间继电器。假设继电器原来处于通电吸合状态，继电器断电时，根据电磁感应定律，在阻尼铜(铝)套内将产生涡流，阻碍铜(铝)套内磁通减小，从而延缓继电器脱开。在继电器通电吸合时，阻尼作用不明显，这是因为原来继电器处于释放位置，动静铁芯之间的气隙大，因此磁阻大而磁通小，所以阻尼小，可近似认为通电吸合无延时。常用的直流电磁式时间继电器有JT3系列，其主要技术数据如表1-4所示。上一页 下一页 返回1.2 继电器(2)空气阻尼式时间继电器空气阻尼式时间继电器的电磁系统和触点系统的结构与通电磁继电器类似，只是附加了气室延时机构，如图1-13所示。以通电延时型为例说明空气阻尼式时间继电器的工作原理，参见图1-13。当线圈1通电后，动铁芯3克服反力弹簧4的阻力与静铁芯立即吸合，活塞杆6在塔形弹簧8的作用下向上移动，带动橡皮膜10也向上移动，但受到进气孔14进气速度的限制，这时橡皮膜下面形成空气稀薄的空间，与橡皮膜上面的空气形成压力差，对活塞向上移动产生阻尼作用，经过一段时间，活塞才能完成全部行程，通过杠杆7微动开关，因此延时触点15延时动作，起到通电延时作用.上一页 下一页 返回1.2 继电器 延时时间可以通过调节螺钉13来予以调整。通过调节螺钉13来增大进气孔气隙，即减小空气阻尼，延时变短;调节螺钉13来减小进气孔气隙，即增大空气阻尼，延时变长。当线圈1断电时，动铁芯3在反力弹簧4的作用下，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和活塞局部所形成的单向阀迅速从橡皮膜上方气室缝隙中排掉，使延时触点15和瞬时触点16均瞬时动作。值得注意的是，无论线圈通电或断电，瞬时触点16都能瞬时动作。上一页 下一页 返回1.2 继电器 图1-13(b)为断电延时型，其与通电延时型在结构上的主要区别在于电磁系统倒过来安装，其工作原理请读者自己分析。常用的空气阻尼式时间继电器有JS7-A,JS23等系列，表1-5列出了JS7-A系列空气阻尼式时间继电器的主要技术数据。上一页 下一页 返回1.2 继电器 2.时间继电器的图形符号 在时间继电器的图形符号中必须表示出延时特性，因此，时间继电器的图形表示比普通继电器复杂得多，图1-14列出了时间继电器的各种图形符号。从图中可以看出，时间继电器的线圈有三种图形，分别代表一般、通电延时以及断电延时;时间继电器的瞬时触点与普通继电器的表示方法相同;延时触点的表示复杂，对于动合(常开)触点，又分延时闭合和延时断开两种情况(图1-14第2排图形);对于动开(常闭)触点，又分延时断开和延时闭合两种情况(图1-14第3排图)上一页 下一页 返回1.2 继电器 四、热继电器 热继电器是热过载继电器的简称，是一种利用电流的热效应来切断电路的保护电器，常与接触器配合使用，主要用于电动机的过载、断电及电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。上一页 下一页 返回1.2 继电器 热继电器可按多种方式予以分类:按动作方式可分为双金属片式热继电器、易熔合金式热继电器和热敏电阻式热继电器;按相数可分为单相热继电器、两相热继电器、三相热继电器，其中三相热继电器常用于三相交流电动机的过载保护。双金属片式热继电器结构简单、体积较小、成本较低，应用最广泛。上一页 下一页 返回1.2 继电器 1.双金属片式热继电器结构与工作原理 双金属片式热继电器由双金属片、加热元件、触点系统及推杆、弹簧、整定值(电流)调节旋钮、复位按钮等组成。双金属片式热继电器中最关键的部件是双金属片，它是由两种不同线膨胀系数的金属片以机械辗压方式形成的，如图1-15所示。在室温下(即受热前)，双金属片整体呈平板状，如图1-15(a)所示;当温度升高时，线膨胀系数大的金属片1较之线膨胀系数小的金属片2膨胀大，因此，双金属片向线膨胀系数小的金属片这边弯曲，如图1-15(b)所示。双金属片有4种加热方式:直接加热式、间接加热式、复合加热式和电流互感器加热式四种，如图1-16所示。上一页 下一页 返回1.2 继电器(1)直接加热式电流直接流过双金属片产生热量。这种情况下，双金属片兼作感测元件和加热元件，具有结构简单、体积小、节省材料、发热时间常数小等特点。(2)间接加热式电流流过环绕在双金属片四周丝状或带状加热元件。这种情况下，加热元件产生的热量要经过空气传给双金属片，因而发热时间常数大，反映温度变化也比较慢。(3)复合加热式复合加热实际上是直接加热与间接加热两种形式的结合，其发热时间常数介于以上两种形式之间，兼具直接加热和间接加热的长处，所以获得广泛应用。(4)电流互感器加热式电流互感器加热主要用于大容量的热继电器以及重载启动的热继电器。上一页 下一页 返回1.2 继电器 双金属片式热继电器的触点动作系统大多采用弓簧式、压簧式或拉簧式跳跃机构，且设有温度补偿装置，保证在一定的温度范围内，热继电器的动作特性基本不变。热继电器动作后有手动和自动两种复位方式，通过复位调节螺钉予以调节。双金属片式热继电器的结构原理图如图1-17所示。当负载过载时，过载电流通过串联在负载回路中的热元件(电阻封)4，使之发热，双金属片5受热膨胀，其下端向右弯曲，通过导板6推动温度补偿双金属片7，使推杆10绕轴转动，推杆10又推动了杠杆15绕转轴14转动，于是热继电器的动断(常闭)静触点16断开。上一页 下一页 返回1.2 继电器 2.热继电器的图形符号与产品系列 热继电器的图形符号如图1-18所示。实际应用中，热继电器的热元件串联在负载主回路中，动断触点则与主回路接触器的线圈串联在一起，过载时，热继电器动作，动断触点断开，使接触器线圈失电，串联在负载主回路中的接触器主触点断开，达到过载保护的目的。常用的热继电器有JR0,JR15,JR20,JR20等系列。以JR0系列为例，其型号组成如图1-19所示。JR0系列热继电器有20A,40A,60A以及100 A四种，适用于电压在500V以下的交流电路，其主要技术数据如表1-6所示。上一页 返回1.3 熔断器 一、熔断器的作用和分类 熔断器是一种结构简单、使用方便且价格低廉的保护电器，主要作线路短路保护之用。熔断器的种类很多，按结构形式分，有瓷插式熔断器、螺旋式熔断器、无填料密闭管式熔断器、填料密闭管式熔断器、快速熔断器以及自复熔断器等。下一页 返回1.3 熔断器 二、熔断器的结构与工作原理 1.熔断器的结构 熔断器主要由熔体、熔管以及绝缘底板或底座组成。熔断器有很多种结构形式，图1-20 所示的是插入式熔断器，熔丝熔断后，拔下瓷盖更换熔丝即可;图1-21所示的是螺旋式熔断器，当熔断器熔断后，旋开瓷帽，换上新熔管即可。2.熔断器的工作原理 熔断器起短路保护作用，其最重要的部件是熔体，它既是感测元件又是执行元件。当短路电流流过熔体，熔体迅速熔断，使主电路断开，达到保护的目的。下一页 返回 上一页1.3 熔断器 熔体熔断的过程可分四个阶段:熔体升温、熔体熔化、电弧产生、电弧熄灭。熔体升温。短路电流流过熔体时，使熔体温度升高到熔化温度，但熔体仍处于固态，并没有开始熔化。在此阶段，电流越大，温度上升越快。熔体熔化。熔体继续吸收热量，部分金属开始从固态转变为液态。由于熔体熔化需要吸收一部分热量，因此，在此阶段熔体温度始终保持在熔点。上一页 下一页 返回1.3 熔断器 电弧产生液态。金属继续被加热直至汽化，即出现金属蒸气。此时，瞬间会出现小的绝缘间隙，使电流突然中断，但电路电压会立即击穿此间隙，产生电弧，使电路又一次接通，形成第二次加热阶段。电弧熄灭。电弧形成后，若能量较小，就会随熔断间隙的扩大而自行熄灭;否则，电弧燃烧扩散到填料中，使熔体间隙进一步扩大，以致电弧不能继续燃烧，电弧熄灭。熔体迅速真正熔断，切断主电路电流，起到保护电路的作用。上述四个阶段实际上可以看成两个连续过程，即未产生电弧之前的弧前过程和已产生电弧的弧后过程。上一页 下一页 返回1.3 熔断器 弧前过程是熔断器对故障电流作出反应的过程，在此过程中，熔体升温并熔化。故障电流越大，弧前过程越短;反之，故障电流越小，弧前过程越长。弧后过程的主要特点是含有大量金属蒸气的电弧在间隙内蔓延、燃烧，最后被熄灭，此过程的持续时间取决于熔断器的灭弧能力。熔断器的图形符号如图1-22(a)所示。使熔断器熔体熔断的电流值与熔断时间的关系称为熔断器的保护特性曲线，也称为熔断器的安一秒特性，如图1-22(b)所示。从特性曲线可以看出，流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。熔体的额定电流IfN是熔体长期工作而不致熔断的电流。上一页 下一页 返回1.3 熔断器 三、熔断器的图形符号与主要技术参数 常用的熔断器有RC1A,RM10,RL1,RT0等系列，熔断器的图形符号如图1-23所示。熔断器的主要技术参数包括额定电压、额定电流以及分断能力等。(1)额定电压熔断器长期正常工作时所承受的电压。其值一般等于或大于电气设的额定电压，有220 V,380 V,415 V,500 V,660 V,1 140 V等多个等级。上一页 下一页 返回1.3 熔断器（2）额定电流 熔断器长期工作时，各部件温升不超过规定值时所能承受的电流。值得注意的是，熔断器的额定电流与熔体的额定电流不是一个概念。熔断器的额定电流等级较少，熔体的额定电流等级较多，因此，某一规格的熔断器通常可装入多种规格的熔体，但熔体额定电流2)的最大规格只能小于或等于熔断器的额定电流。熔体的额定电流值有2A,4A,6A、8A等多个等级。（3）分断能力 熔断器在额定电压等规定的工作条件下，可以分断地预期短路电流值也就是熔断器可以分断的最大电流值.表1-7列出了RM10和RL1系列熔断器的主要技术数据。上一页 下一页 返回1.3 熔断器 四、熔断器的选择 选择熔断器时，主要考虑熔断器的种类、额定电压、熔断器额定电流和熔体额定电流等。熔断器的种类要根据电控系统整体设计来确定，熔断器的额定电压应大于或等于实际电路的工作中压.因此确定熔体中流是选择熔断器的主要任务。确定熔体电流应遵循以下原则:上一页 下一页 返回1.3 熔断器 对于照明线路或电炉等电阻性负载，由于不存在冲击性电流，选择熔体的额定电流大于或等于电路的工作电流即可。保护单台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电流应取电机额定电流的1.52.5倍。保护多台异步电动机时，若各台电动机不能同时启动，则熔体的额定电流IfN按下式计算式中IfN(1.52.5)INmax+IN 式中 INmax 容量最大的一台电动机的额定电流;IN 其余电动机额定电流的总和。上一页 返回1.4 开关 开关可大致分为两类:配电电器和主令电器。配电电器用于隔离、接通、转换和分断电源，常用的有刀开关、空气开关等。主令电器通过接通和分断控制电路来发送或转换指令，常用的有按钮开关、行程开关等。一、刀开关 刀开关俗称闸刀开关，是结构最简单的一种手控电器，广泛地应用于配电设备和供电线路中，作为非频繁地接通和分断容量不太大的电器设备的工作电源。刀开关按刀的极数分，有单极、双极和三极;按结构分，有平板式和条架式;按操作方式分，有手柄操作式、杠杆操作式和旋转操作式。下一页 返回1.4 开关 1.刀开关的结构与电路图形符号 常用的刀开关产品有:HK系列闸刀开关、HH系列封闭式负荷开关以及HR系列熔断器刀开关等。HK系列闸刀开关的结构如图1-24所示，刀开关的电路图形符号如图1-25所示。从图1-24所示的结构图可以看出，刀开关由手柄、动刀、静夹座，绝缘底座以及绝缘胶盖等组成。静夹座与进线座电气相通，连接到电源;动刀与出线座电气相通，连接到用电设备。当手柄带动动刀插入静夹座时，进线座与出线座电气相通，将电源连接到用电设备要分断电源，只须通过手柄将动刀拔出静夹座即可。上一页 下一页 返回1.4 开关 从刀开关的结构形式可以看出，合闸时，进线座与出线座之间的电气连接是靠动刀插入静夹座来形成的，为保证动刀与静夹座之间接触良好，要求二者之间必须有一定的接触压力。额定电流较小的刀开关，利用静夹座材料的弹性即可保证所需的接触压力;额定电流较大的刀开关，单靠材料的弹性难以保证所需的接触压力，必须改变静夹座或动刀的结构形式。例如，在静夹座两侧加装弹簧片，或者采用双触刀等。由此，派生出多种结构的刀开关，以适应不同的应用场合。上一页 下一页 返回1.4 开关 2.刀开关的选用(1)确定刀开关的结构形式选用刀开关时，首先应根据其在电路中的作用和安装位置来确定结构形式。如果刀开关后面所连接的负载是具有一定分断能力的开关电器，如低压断路器、接触器等，刀开关只做隔离电源之用，这种情况下选用无灭弧罩的刀开关即可;反之，如果需要用刀开关来分断负载，则必须选用带灭弧罩的刀开关，当负载电流很大时，甚至需要选用带杠杆操作的刀开关。(2)选择刀开关的规格主要是选取刀开关的额定电压和额定电流，选取原则为:刀开关的额定电压电路的额定电压；刀开关的额定电流 K电路的工作电流。上一页 下一页 返回1.4 开关 其中系数K可按如下方法确定:工作场所的散热条件好，所带负载是电阻性负载，无冲击电流，此时取K=1;工作场所的散热条件差，如开关安装在封闭的控制柜中，此时取K=1.15。在带电动机这类电感性负载时，还必须考虑电动机的启动电流的影响，因为电动机的启动电流通常为额定电流的几倍。如果电动机不频繁起停，取K=2;如果电动机频繁启停.取K=34。上一页 下一页 返回1.4 开关 二、组合开关 组合开关又名转换开关，是由多组结构相同的触点组件组合而成的控制电器。它与刀开关一样，也是一种手动控制电器。组合开关一般用于非频繁地接通和分断电路、换接电源，也可用为控制小容量电动机的直接启动、反转、调速和停止的控制开关等。1.组合开关的结构与图形符号 组合开关有单极、双极和多极之分。以HZ10系列的三极组合开关为例，其外形和内部结构如图1-26所示，它由动触片、静触片、转轴、手柄、凸轮、绝缘杆等部件组成。上一页 下一页 返回1.4 开关 转动手柄时，转轴带动每层的动触片转动，使动触片分别与静触片保持接通和分断。为了使组合开关在分断电流时迅速熄弧，在开关的转轴上装有扭簧储能机构，以促使开关闭合和分断过程的快速完成。从结构图上还可看出，组合开关与刀开关在原理上是类似的，只不过，刀开关是靠上推或下拉操作手柄来使动、静触点闭合与分开，而组合开关则是转动操作手柄来实现多组触点的开合。表示组合开关的图形符号与刀开关相同，见图1-25。上一页 下一页 返回1.4 开关 2.组合开关产品系列介绍 常用的组合开关产品有HZ5系列、HZ10系列等。组合开关的技术参数包括:额定电压、额定电流、额定控制功率、电寿命以及机械寿命等，在组合开关的型号组成中就包含了一些基本的技术参数。图1-27为HZ5系列组合开关的型号组成与含义,其他系列组合开关的型号组成与含义请查有关手册。(1)HZ5系列组合开关 HZ5系列组合开关适用于交流50 Hz(或60Hz),电压380V及以下、电流在60 A以下的一般电力拖动系统中，如普通机床线路等，作为电源引入开关、小型异步电动机启停控制等用。HZ5系列组合开关有多种组合形式，以适应不同的应用电路。上一页 下一页 返回1.4 开关(2)HZ10系列组合开关 HZ10系列组合开关适用于电压不大于交流380V(50 Hz或60 Hz)、或直流220 V的电气线路，且额定电流不大于100 A，供手动不频繁地接通、分断与转换交流电阻电感混合负载电路和直流电阻性负载电路。HZ10系列组合开关采用无限位的操作机构，使得整个结构向立体空间发展，从而缩小了安装面积。(3)HZ15系列组合开关与3LB系列组合开关 HZ15系列组合开关是在HZ10系列基础上发展起来的达标产品。3LB系列组合开关则是引进德国西门子公司的产品，主要用于三相异步电动机的电气电路，其结构形状与国产HZ5系列组合开关类似。上一页 下一页 返回1.4 开关 3.组合开关的使用 组合开关的额定电压不能低于工作电压。组合开关的额定电流选取要视负载性质而定。对于阻性负载，如一般照明、电热电路等，取组合开关的额定电流大于或等于各负载电流的总和即可;对于感性负载，如电动机等，组合开关的额定电流应按负载电流的1.52.5倍选取。除此之外，还要针对具体应用考虑接线方式，最后选定相应规格的产品。上一页 下一页 返回1.4 开关 三、按钮开关 按钮开关简称按钮，是一种结构简单、使用广泛的手动电器。按钮不能用于主电路，只能用于控制电路中，通过控制接触器、继电器等有电磁线圈的电器，达到发出启动或停车指令的目的，是最常用的主令电器。1.按钮的分类 按钮的规格品种繁多，可按不同方法予以分类。以下是几种常用的分类方法。上一页 下一页 返回1.4 开关 1.按钮的分类 按钮的规格品种繁多，可按不同方法予以分类。以下是几种常用的分类方法。按驱动方式分有按压式、推拉式、杠杆式以及旋转式等按钮 按用途分有启动按钮、停止按钮和复合按钮。为了直观表明按钮的作用，通常将按钮做成多种不同的颜色。习惯上，红色按钮作为停止按钮，绿色按钮作为启动按钮。按结构形式和防护方式分有开启式、防水式、紧急式、保护式、防腐式、钥匙式和带指示灯式等按钮。上一页 下一页 返回1.4 开关 2.按钮的结构、符号以及型号组成 按钮的结构如图1-28所示，它由按钮帽、复位弹簧、动触点以及静触点组成。没有施加按下的动作时，按钮处于原位，动触点靠弹簧压力而压在静触点1,2上，使之处于闭合状态，此时静触点3,4处于断开状态。按下按钮，则静触点1,2断开，而静触点3,4闭合。松开按钮，则按钮在复位弹簧的作用下回到原位。在无外部干预的情况下处于打开状态的触点称为“常开触点”，这种触点在外部动作干预下会变为闭合状态，因此又称为“动合触点”。上一页 下一页 返回1.4 开关 图1-28(b)中的静触点3,4就是常开触点或动合触点。在无外部干预的情况下处于闭合状态的触点称为“常闭触点”，这种触点在外部动作干预下会变为打开状态，因此又称为“动开触点”。图1-28(b)中的静触点1,2就是常闭触点或动开触点。如同图1-28这样，把动合、动断触点组合成一体的按钮称为复合按钮。按钮的图形符号很直观，就是在开关图形上加按钮图形，如图1-29所示。按钮的型号由类组代号、设计代号、动合触点数、动断触点数以及结构形式代号组成，如图1-30所示。其中结构形式代号的含义如下:上一页 下一页 返回1.4 开关 K-开启式:未加保护，适用于嵌装在开关板、控制拒或控制台的面板上。S-防水式:带密封的外壳，可防止雨水侵入。J-紧急式:有红色大蘑菇钮头突出在外，作紧急停车用。X-旋钮式:采用旋钮旋转操作方式。H-保护式:带保护外壳，可以防止内部零件受机械损伤或人触及带电部件。F-防腐式:能防止腐蚀性气体的侵入，适用于化工企业。Y-钥匙式:插入钥匙方可进行操作，供专人操作之用。D-带指示灯式:按钮内装有信号灯，做信号指示，多用于控制拒、控制台的面板上。上一页 下一页 返回1.4 开关 3.按钮的主要技术参数与使用注意事项 目前常用的按钮有LA10,LA18,LA19,LA20等系列的产品。按钮的技术数据主要是额定电压和额定电流。LA19系列按钮的技术参数如表1-8所示。上一页 下一页 返回1.4 开关 四、行程开关 行程开关又称限位开关，是实现运动部件行程控制或限位控制的主令电器。行程开关的作用和原理与按钮类似，只是其触点的动作不是靠手按动，而是利用机械运动部件的碰撞动作。行程开关广泛应用于各类机床和起重机械设备上。当机械的运动部件压到行程开关的传动部件时，其内部触点动作，给出接通、变换或分断电路的指令，达到控制目的。行程开关的种类很多，按结构分类有按钮式和旋转式，其中旋转式又分为单轮旋转式和双轮旋转式。行程开关的外形如图1-31所示。上一页 下一页 返回1.4 开关 行程开关由顶杆操作机构、触点系统和外壳等部分组成。图1-32是按钮式行程开关的内部结构示意图。当生产机械的运动部件碰压到顶杆1时，顶杆带动微动开关快速动作，使动断触点4断开，动合触点5闭合;当运动部件脱离顶杆时，在复位弹簧2的作用下，行程开关恢复原位，动断触点闭合，动合触点断开。按钮式和单轮旋转式行程开关自身都带有复位弹簧，运动部件脱离顶杆或滚轮时，行程开关在复位弹簧作用下恢复原位。双轮旋转式行程开关没有复位弹簧，运动部件脱离其中一个滚轮时不能自动复位，必须等到运动部件从反方向碰到另一滚轮时才能复位。行程开关的图形符号如图1-33所示。上一页 下一页 返回1.4 开关 行程开关的型号组成如图1-34所示，常用的行程开关产品有LX19,LX31,LX32等系列。选择行程开关时，应根据被控对象的特点、要求以及生产现场条件来选取合适的产品。例如，在运动机械的通过路径上，不宜装设按钮式行程开关;特殊环境条件下，可能需选用防护式行程开关;还应注意滚轮的安装位置和方向，确保能与运动机械的挡铁可靠碰撞等等。上一页 返回表1-1 J20系列交流接触器技术数据返回 表1-2 电磁式继电器的特点与用途返回表1-3 JZ7系列中间继电器技术数据返回表1-4 JT3系列直流电磁式时间继电器主要技术数据返回表1-5 J57-A系列空气阻尼式时间继电器的主要技术数据返回表1-6 JR0系列热继电器的主要技术数据返回表1-7 RM10和RL1 系列熔断器的主要技术数据返回表1-8 LA19系列按钮的技术数据返回图1-1 交流接触器内部示意图返回图1-2 常用电磁铁结构形式示意图返回(a)拍合式(b)直合式1-线圈 2-静铁芯 3-衔铁(动铁芯)图1-3接触器触点的接触形式示意图(a)点指触;(b)线接触;(c)面接触返回图1-4 接触器触点的结构形式示意图(a)桥式触点;(b)指形触点返回图1-5 双断点电动力熄弧示意图1-动触点 2-中弧 3-静触点返回图1-6 熄弧栅片灭弧示意图1-静触点 2-短电弧 3-熄弧栅片 4-静触点 5-长电弧返回图1-7接触器的型号组成与含义(a)交流接触器(b)直流接触器返回图1-8 接触器的图形符号(a)线圈(b)动合主触点(c)动合辅助触点(d)动断辅助触点返回 图1-9 电磁式继电器的典型结构 1-底座 2-反力弹簧 3,4调节螺钉 5-非磁性垫片 6-动铁芯(衔铁)7-静铁芯 8-极帽 9-电磁线圈 10-触点系统 11-铜套(时间继电器用)返回 图1-10 电压继电器的图形符号(a)过电压线圈(b)欠电压线圈(c)动合触点(d)动断触点返回图1-11 中间继电器的图形符号(a)线圈(b)动合触点(c)动断触点返回图1-12 JZ7系列中间继电器型号组成与含义返回图1-13 空气阻尼式时间继电器工作原理图(a)捅中延时型(b)断中延时型1-线圈;2-静铁心 3-动铁心 4-反力弹簧 5-推板 6-活塞杆;7-杠杆 8-塔形弹簧 9-弱弹簧 10-橡皮膜 11-空气室壁 12-活塞 13-调节螺钉 14-进气孔 15-延时触点 16-瞬时触点17-推杆返回图1-14 时间继电器的图形符号返回图1-15 双金属片式受热弯曲原理示意图(a)受热前(b)受热后 1-线膨胀系数大的金属片 2-线膨胀系数小的金属片返回图1-16 双金属片的四种加热方式(a)直接加热式(b)间接加热式(c)复合加热式(d)电流互感器加热式返回图1-17 双金属片式热继电器的结构原理图 1-调节旋钮 2-偏心轮 3-复位按钮 4-热元件 5-双金属片 6-导板 7-温度补偿双金属片 8,9-弹簧 10-椎杆 11-支撑杆 12-支点 13-弹簧 14-转轴 15-杠杆 16-动断静触点 17-动触点 18-动合静触点 19-复位调节螺钉返回图1-18 热继电器的图形符号(a)热元件(b)动断触点 返回图1-19 JRO系列热继电器型号组成与含义返回图1-20 插入式熔断器结构示意图1-动触点 2-熔处 3-瓷盖 4-静触点 5-瓷座返回图1-21 螺旋式熔断器结构示意图(a)外形(b)内部结构1-瓷帽 2-熔管 3-瓷套 4-上接线端 5-下接线端 6-底座返回图1-22 熔断器的图形和保柏特件曲线(a)图形(b)保护特件曲线返回图1-23 熔断器的型号组成与含义返回图1-24 HK系列闸刀开关结构图1-瓷质平柄 2-讲线座 3静夹座 4一出线座 5-上胶座
