工厂电气控制与可编程控制器.pptx

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1、欢送学习欢送学习工厂电气操作与可编程操作器工厂电气操作与可编程操作器电气操作技术电气操作技术选选用用教教材材主讲：黄晓红授课班级：电气0332005.8-2006.1电气操作技术0绪论绪论1常用低压电器常用低压电器 2 继电继电-接触器操作系统的根本操作电路接触器操作系统的根本操作电路3电气操作在生产中的应用电气操作在生产中的应用 4继电继电-接触器操作系统的设计接触器操作系统的设计本课程的性质本课程的性质：是一门有用性与实践性很强的专：是一门有用性与实践性很强的专业课业课 本课程分为两大局部本课程分为两大局部：电气操作技术和可编程操：电气操作技术和可编程操作技术作技术电气操作技术的开展历史电

2、气操作技术的开展历史绪论本课程的目标本课程的目标：培养实际应用的能力：培养实际应用的能力本课程的具体要求本课程的具体要求：熟熟悉悉常常用用操操作作电电器器的的结结构构原原理理、用用途途，具具有有合合理选择、使用主要操作电器的能力。理选择、使用主要操作电器的能力。熟熟练练掌掌握握继继电电接接触触器器操操作作线线路路的的根根本本环环节节，具具有阅读和分析电气操作线路的工作原理的能力。有阅读和分析电气操作线路的工作原理的能力。熟熟悉悉典典型型设设备备的的电电气气操操作作系系统统，具具有有从从事事电电气气设备安装、调试、维修和管理等知识。设备安装、调试、维修和管理等知识。掌掌握握PLCPLC的的根根本

3、本原原理理及及编编程程方方法法，能能够够根根据据工工艺过程和操作要求进行系统设计和编写应用程序。艺过程和操作要求进行系统设计和编写应用程序。具具有有设设计计和和改改进进一一般般平平安安机机械械设设备备电电气气操操作作线线路的根本能力。路的根本能力。1常用低压电器1.1概述概述低压电器的概念低压电器的概念：是指工作在直流1500V、交流1200V以下的电路中，起通、断、保护、操作或调节作用的电器设备。低压电器的分类低压电器的分类：按动作性质可分为手动电器和自动电器两种。按用途可分为低压配电电器、低压操作电器、低压主令电器、低压保护电器、低压执行电器等。低压电器的根本结构低压电器的根本结构触头的结

4、构形式有：(1)桥式触头(2)指形触头 图1-1触点的结构形式低压电器的根本结构低压电器的根本结构电弧电弧产生电弧的危害低压电器的根本结构低压电器的根本结构电弧灭弧措施低压电器的根本结构低压电器的根本结构电磁机构组成：吸引线圈、铁心、衔铁三大局部 分类：按衔铁的运动方式可分为直动式和拍合式 低压电器的根本结构低压电器的根本结构直流线圈与交流线圈的区别交流电磁铁的短路环 低压操作电器的主要技术参数低压操作电器的主要技术参数额定工作电压和电流通断能力使用寿命使用类别型号表示方法表1-2 低压电器的加注通用派生代号一览表派生字母含义派生字母含义A、B、C结构设计有改进或变化H保护式、带缓冲装置J交流

5、、防溅式M密封式、灭磁Z直流、自动复位、防震Q防尘式、手车式N可逆L电流的W无灭弧机构F高返回、带分励脱扣P电磁复位、放滴式、单相、电压的、两个电源K开启式S有锁定机构、手动复位、防水式、三相、双线圈TTHTA按湿热带临时措施制造湿热带干热带1.2 接触器接触器接触器是一种用来频繁接通或断开交直流主电路及大容量操作电路的自动切换电器。它是利用电磁吸力和弹簧反作用配合动作而使触头闭合或分断的一种电器，还具有低压释放保护的功能，并能实现远距离操作，在自动操作系统中应用得相当广泛。接触器按其主触头通过电流的种类不同，可分为直流接触器和交流接触器。交流接触器交流接触器主要由电磁铁和触点两局部组成，当电

6、磁铁线圈通电后，吸住动铁心（也称衔铁），使常开触点闭合，因而把主电路接通。电磁铁断电后，靠弹簧反作用力使动铁心释放，切断主电路。交流接触器结构及图形符号(a)外形图；(b)结构图；(c)电气符号交流接触器的触点分为两类，一类接在电动机的主电路中，通过的电流较大，称作主触点；另一类接在操作电路中，通过的电流较小，称为辅助触点。主触点断开瞬间，触点间会产生电弧烧坏触点，因此交流接触器的动触点都做成桥式，有两个断点，以降低当触点断开时加在断点上的电压，使电弧容易熄灭。在电流较大的接触器的主触点上还专门装有灭弧罩，其外壳由绝缘材料制成，里面的平行薄片使三对主触点相互隔开，其作用是将电弧分割成小段，使之

7、容易熄灭。为了减小磁滞及涡流损耗，交流接触器的铁心由硅钢片叠成。此外，由于交流电在一个周期内有两次过零点，当电流为零时，电磁吸力也为零，使动铁心振动，噪声大。为了消除这一现象，在交流接触器铁心的端面一局部嵌有短路环。在选用接触器时，应注意它的额定电流、线圈电压及触点数量等。接触器的额定电压是指吸引线圈的额定电压，额定电流是指主触点的额定电流。直流接触器接触器的选择接触器的选择一般根据以下原则来选择接触器：一般根据以下原则来选择接触器：（1 1）接触器类型）接触器类型 交交流流负负载载选选交交流流接接触触器器，直直流流负负载载选选直直流流接接触触器器，根据负载大小不同，选择不同型号的接触器。根据

8、负载大小不同，选择不同型号的接触器。（2 2）接触器额定电压）接触器额定电压 接触器的额定电压应大于或等于负载回路电压。接触器的额定电压应大于或等于负载回路电压。（3 3）接触器额定电流）接触器额定电流 接接触触器器的的额额定定电电流流应应大大于于或或等等于于负负载载回回路路的的额额定定电电流。对于电动机负载，可按下面的经验公式计算：流。对于电动机负载，可按下面的经验公式计算：Ij=1.3=1.3Ie 其中：其中：Ij为接触器主触点的额定电流；为接触器主触点的额定电流；Ie为电动机的额定电流。为电动机的额定电流。（4 4）吸引线圈的电压）吸引线圈的电压吸引线圈的额定电压应与被控回路电压一致。吸

9、引线圈的额定电压应与被控回路电压一致。（5 5）触点数量）触点数量 接接触触器器的的主主触触点点、常常开开辅辅助助触触点点、常常闭闭辅辅助助触触点数量应与主电路和操作电路的要求一致。点数量应与主电路和操作电路的要求一致。1.3 1.3 继电器继电器 继电器是一种根据外界输入的信号（电量，如电压、电流；非电量，如时间、速度、热量等）来操作电路的通、断的自动切换电器，其触点常接在操作电路中。值得注意的是，继电器的触点不能用来接通和分断负载电路，这也是继电器的作用与接触器的作用的区别。继电器的种类很多。按输入信号的不同可分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、热继电器、速度继电器与压力继电器等。本节

10、主要介绍常用的电磁式（电压、电流、中间）继电器、时间继电器、速度继电器、热继电器和其他信号继电器。1 1电磁式继电器电磁式继电器 电磁式继电器是使用最多的一种继电器，其根本结构和动作原理与接触器大致相同。但继电器是用于切换小电流的操作和保护电器，其触点种类和数量较多，体积较小，动作灵敏，无需灭弧装置。(1)电流继电器 电流继电器是根据线圈中电流的大小而操作电路通、断的操作电器。它的线圈是与负载串联的，线圈的匝数少、导线粗、线圈阻抗小。电磁式电流继电器结构如图1-9（a）所示。电流继电器又有过电流继电器和欠电流继电器之分。当线圈电流超过整定值时衔铁吸合、触点动作的继电器，称为过电流继电器，它在正

11、常工作电流时不动作。过电流继电器的图形符号、文字符号如图1-9（b）所示。当线圈电流降到某一整定值时衔铁释放的继电器，称为欠电流继电器。通常它的吸引电流为额定电流的3050，而释放电流为额定电流的1020，正常工作时衔铁是吸合的。欠电流继电器的文字符号、图形符号如图1-9（c）所示。（a）电磁式电流继电器结构示意图（b）过电流继电器（c）欠电流继电器 图19 电流继电器的结构示意图及符号(2)(2)电压继电器电压继电器 电压继电器是根据线圈两端电压大小而操作电路通断的操作电器。它的线圈是与负载并联的，线圈的匝数多，导线细，线圈的阻抗大。电压继电器又分为过电压继电器和欠电压继电器。过电压继电器是

12、在电压为110115的额定电压以上动作，而欠电压继电器在电压为4070额定电压动作。它们的图形符号、文字符号如图110所示。常用的电压继电器有JT4等系列。（a）过电压 （b）欠电压 （c）常开触点 （d）常闭触点 图1-10 电压继电器符号(3)(3)中间继电器中间继电器 中间继电器实际上也是一种电压继电器，但它的触点数量较多，容量较大，起到中间放大（触点数量和容量）作用。它在电路中常用来扩展触点数量和增大触点容量。中间继电器的图形符号、文字符号如图111（）所示。常用的中间继电器有JZ12、JZ7、JZ8等系列。图111（b）为JZ7型中间继电器结构图。（a）图形、文字符号 （b）中间继电

13、器的结构示意图图111 中间继电器的结构示意图和符号2 2 时间继电器时间继电器在生产中，经常需要按一定的时间间隔来对生产机械进行操作。例如，电动机的降压起动需要一定的时间，然后才能加上额定电压；在一条自动线中的多台电动机，常需要分批起动，在第一批电动机起动后，需经过一定时间才能起动第二批。这类自动操作称为时间操作。时间操作通常是利用时间继电器来实现的。时间继电器是一种能使感受局部在感受信号（线圈通电或断电）后，自动延时输出信号（触点闭合或分断）的继电器。时间继电器的种类很多，主要有电磁式、空气阻尼式、晶体管式等。时间继电器的符号如图1-12所示。空气阻尼式时间继电器空气阻尼式时间继电器 空气

14、阻尼式时间继电器是利用空气阻尼原理获得延时的，它由电磁机构、延时机构、触头三局部组成，其外形及结构如以以下图所示。空气阻尼式时间继电器结构图(a)外形；(b)结构；(c)电气符号上图是通电延时的空气阻尼式时间继电器的结构和触头符号。线圈1通电后，吸下动铁心2，活塞3因失去支撑，在释放弹簧4的作用下开始下降，带动伞形活塞5和固定在其上的橡皮膜6一起下移，在膜上面造成空气稀薄的空间，活塞由于受到下面空气的压力，只能缓慢下降。经过一定时间后，杠杆8才能碰触微动开关9，使常闭触点断开，常开触点闭合。可见，从电磁线圈通电开始到触点动作为止，中间经过一定的延时，这就是时间继电器的延时作用。延时长短可以通过

15、螺钉10调节进气孔的大小来改变。空气阻尼式时间继电器的延时范围较大，可达0.4180s。当电磁线圈断电后，活塞在恢复弹簧11的作用下迅速复位，气室内的空气经由出气孔12及时排出，因此，断电不延时。通电延时的空气阻尼式时间继电器结构示意图晶体管式时间继电器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，它主要利用电容对电压变化的阻尼作用作为延时环节而构成。其特点是延时范围广，精度高，体积小，便调节，寿命长，是目前开展最快、最有前途的电子器件。以以下图是采用非对称双稳态触发器的晶体管时间继电器原理图。晶体管式时间继电器原理图整个线路可分为主电源、辅助电源、双稳态触发器及其附属电路等几

16、局部。主电源是有电容滤波的半波整流电路，它是触发器和输出继电器的工作电源。辅助电源是也带电容滤波的半波整流电路，它与主电源叠加起来作为R、C环节的充电电源。另外，在延时过程结束，二极管V3导通后，辅助电源的正电压又通过R和V3加到晶体管V5的基极上，使之截止，从而使触发器翻转。触发器的工作原理是：接通电源时，晶体管V5处于导通状态，V6处于截止状态。主电源与辅助电源叠加后，通过可变电阻R和R1对电容器C充电。在充电过程中，a点的电位逐渐升高，直至高于b点的电位，二极管V3则导通，使辅助电源的正电压加到晶体V5的基极上。这样，V5就由导通变为截止，而V6则由截止变为导通，使触发器发生翻转。于是，

17、继电器K便动作；通过触头发出相应的操作信号。与此同时，电容器C经由继电器的常开触头对电阻R4放电，为下一步工作做准备。3 热继电器热继电器电动机在工作时，当负载过大、电压过低或发生一相断路故障时，电动机的电流都要增大，其值往往超过额定电流。如果超过不多，电路中熔断器的熔体不会熔断，但时间长了会影响电动机的寿命，甚至烧毁电动机，因此需要有过载保护。热继电器用于电动机的过载保护，它是利用电流热效应使双金属片受热后弯曲，通过联动机构使触点动作的自动电器。以以下图是热继电器的结构及图形符号。它由发热元件、双金属片、触点及一套传动和调整机构组成。发热元件是一段阻值不大的电阻丝，串接在被保护电动机的主电路

18、中。双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片辗压而成。图中所示的双金属片，下层一片的热膨胀系数大，上层的小。当电动机过载时，通过发热元件的电流超过整定电流，双金属片受热向上弯曲脱离扣板，使常闭触点断开。由于常闭触点是接在电动机的操作电路中的，它的断开会使得与其相接的接触器线圈断电，从而接触器主触点断开，电动机的主电路断电，实现了过载保护。热继电器动作后，双金属片经过一段时间冷却，按下复位按钮即可复位。热继电器的主要技术数据是整定电流。整定电流是指长期通过发热元件而不致使热继电器动作的最大电流。当发热元件中通过的电流超过整定电流值的20时，热继电器应在20分钟内动作。热继电器的整定电流大小可通过整定

19、电流旋钮来改变。选用和整定热继电器时一定要使整定电流值与电动机的额定电流一致。由于热继电器是间接受热而动作的，热惯性较大，因而即使通过发热元件的电流短时间内超过整定电流几倍，热继电器也不会立即动作。只有这样，在电动机起动时热继电器才不会因起动电流大而动作，否则电动机将无法起动。反之，如果电流超过整定电流不多，但时间一长也会动作。由此可见，热继电器与熔断器的作用是不同的，热继电器只能作过载保护而不能作短路保护，而熔断器则只能作短路保护而不能作过载保护。在一个较完善的操作电路中，特别是容量较大的电动机中，这两种保护都应具备。热继电器的选用 热继电器选用是否得当，直接影响着对电动机进行过载保护的可靠

20、性。通常选用时应按电动机形式、工作环境、启动情况及负荷情况等几方面综合加以考虑。原则上热继电器的额定电流应按电动机的额定电流选择。对于过载能力较差的电动机，其配用的热继电器(主要是发热元件)的额定电流可适当小些。通常，选取热继电器的额定电流(实际上是选取发热元件的额定电流)为电动机额定电流的6080。在不频繁启动场合，要保证热继电器在电动机的启动过程中不产生误动作。通常，当电动机启动电流为其额定电流6倍以及启动时间不超过6s时，假设很少连续启动，就可按电动机的额定电流选取热继电器。当电动机为重复短时工作时，首先注意确定热继电器的允许操作频率。因为热继电器的操作频率是很有限的，如果用它保护操作频

21、率较高的电动机，效果很不理想，有时甚至不能使用。对于可逆运行和频繁通断的电动机，不宜采用热继电器保护，必要时可采用装入电动机内部的温度继电器。热继电器使用中应注意的问题热继电器使用中应注意的问题 热继电器尽管选用得当，但使用不当时也会造成对电动机过载保护的不可靠，因此，必须正确使用热继电器。热继电器本身的额定电流等级并不多，但其发热元件编号很多。每一种编号都有一定的电流整定范围，故在使用上先应使发热元件的电流与电动机的电流相适应，然后根据电动机实际运行情况再做上下范围的适当调节。例如，对于20kW、380V的三相笼型电动机，其额定电流为30A，根据电动机为连续工作制的特点，可选用JRl660型

22、热继电器和15号发热元件(其电流整定范围为283645A)。先整定在36A挡上。假设使用中发现电动机温升较高，而热继电器却延迟动作，说明整定电流过高。这对可旋动调整旋钮，重新将电流整定在28A挡上。热继电器有手动复位和自动复位两种方式。对于重要设备，当热继电器动作之后，必须待故障排除前方可重新启动电动机，宜采用手动复位方式；如果热继电器和接触器的安装。地点远离操作地点，且从工艺上又易于看清楚过载情况，则宜采用自动复位式。热继电器的出线端的连接导线，须严格规定选用。这是因为导线的材料和其线径大小均能影响发热元件端点传导到外部热量的多少。导线过细，轴向导热较差，热继电器可能提前动作；反之，导线过粗

23、，轴向导热快，热继电器可能延迟动作。按规定，连接导线应为铜线，假设不得已要用铝线，导线的截面积应放大18倍。除此之外，出线端螺钉应当拧紧，以免因螺钉松动导致接触电阻增大，影响发热元件的温升，最终可能使保护特性不稳定而引起误动作。热继电器和电动机的周围介质温度应尽量相同，否则会破坏已整调好的配合情况。例如，当电动机安装于高温处，而热继电器却安装于低温处时，热继电器动作将会延迟；反之，热继电器的动作将会提前。热继电器必须按照产品说明书中规定的方式安装。当与其他电器装在一起时，应将热继电器装在其他电器的下方，以免其动作特性受其他电器发热的影响。使用中应定期去除尘埃和污垢。假设双金属片中出现锈斑，可用

24、棉布蘸上汽油轻轻揩拭，切忌用砂纸打磨。使用中每年要通电校验一次。另外，当主电路发生短路事故后，应检查发热元件和双金属片是否已发生永久性变形。假设发生变形或无法作出判断时，则应进行通电试验。在调整时，绝不允许弯折双金属片。4 4速度继电器速度继电器 速度继电器是根据电磁感应原理制成的，主要由转子、定子和触点三局部组成，其结构如图116所示。其工作原理是：套有永久磁铁的轴与被控电动机的轴相连，用以接受转速信号，当速度继电器的轴由电动机带动旋转时，磁铁磁通切割圆环内的笼型绕组，绕组感应出电流，该电流与磁铁磁场作用产生电磁转矩，在此转矩的推动下，圆环带动摆杆克服弹簧力顺电动机方向偏转一定角度，并拨动触

25、点改变其通断状态。调节弹簧松紧可调节速度继电器的触点在电动机不同转速时切换。速度继电器主要用于笼型异步电动机的反接制动。当反接制动的电动机转速下降到接近零时，能自动切断电源。速度继电器的符号如图117所示。5 5 温度继电器温度继电器 电动机出现过载电流时，会使其绕组温升过高，而利用发热元件可间接地反映出绕组温升的上下，热继电器就可以起到电动机过载保护的作用。然而，即使电动机不过载，由于电网电压升高，会导致铁损增加而使铁心发热，这样也会使绕组温升过高，或者电动机环境温度过高以及通风不良等，同样会使绕组温度过高。出现后两种情况时，假设用热继电器已显得无能为力。为此，出现了按温度原则动作的继电器，

26、这就是温度继电器。温度继电器是埋设在电动机发热部位，如电动机定子槽内、绕组端部等，可直接反映该处发热情况，无论是电动机本身出现过载电流引起温度升高，还是其他原因引起电动机温度升高，温度继电器都可引起保护作用。不难看出，温度继电器具有“全热保护”作用。温度继电器大体上有两种类型，一种是双金属片式双金属片式温度继电器，另一种是热敏电阻式热敏电阻式温度继电器。双金属片式温度继电器双金属片式温度继电器 JW2系列温度继电器就是一种双金属片温度继电器，其结构组成如图1-18所示。在结构上它是封闭式的，其内部有盘式双金属片2，此双金属片左面为主动层，右面为被动层。动触点8铆在双金属片上，且经由导电片3、外

27、壳l与连接片4相连，静触点6与连接片4相连。当电动机发热部位温度升高时，产生的热量通过外壳1传导给其内部的双金属片，当到达一定温度时双金属片开始变形，双金属片及动触点向图中左方瞬动地跳开，从而操作接触器使电动机断电到达过热保护的目的。当故障排除后，发热部位温度降低，双金属片也反向弹回而使触点重新复位。图118 JW2系列温度继电器1一外壳；2一双金属片；3一导电片；4一连接片5，7一绝缘垫片；6一静触点；8一动触点 双金属片式温度继电器的动作温度是以电动机绕组绝缘等级为根底来划分的，它共有50、60、70、80、95、105、115、125、135、145、165等11个规格。继电器的返回温度

28、因动作温度而异，一般比动作温度低540。双金属片式温度继电器的缺点是加工工艺复杂，且双金属片又容易老化。另外，由于体积偏大而多置于绕组的端部，故很难反映温度上升的情况，以致发生动作滞后的现象。同时，也不宜用来保护高压电动机，因为过强的绝缘层会加剧动作的滞后现象。热敏电阻式温度继电器热敏电阻式温度继电器 这种继电器的外型同一般晶体管式时间继电器相似，但作为温度检测元件的热敏电阻不装在继电器中，而是装在电动机定子槽内或绕组的端部。热敏电阻是一种半导体器件，根据材料性质来分有正温度系数和负温度系数两种热敏电阻。正温度系数热敏电阻具有明显的开关特性、电阻温度系数大、体积小、灵敏度高等优点而得到广泛应用

29、和迅速开展。没有电源变压器的正温度系数热敏电阻式温度继电器电路如图1-19所示。图中RT，是表示各绕组内埋设的热敏电阻串联后的总电阻，它同电阻R3、R4、R6构成一电桥。由晶体管VT1、VT2构成的开关接在电桥的对角线上。当温度在65以下时，RT大体为一恒值且比较小，电桥处于平衡状态，VT1及VT2截止，晶闸管VS不导通，执行继电器KA不动作。当温度上升到动作温度时，RT阻值剧增，电桥出现不平衡状态而使VT1及VT2导通，晶闸管VS获得门极触发电流而导通，执行继电器KA线圈有电而使衔铁吸合，其常闭触点分断接触器线圈从而使电动机断电，实现了电动机的过热保护。当电动机温度下降至返回温度时，RT阻值

30、锐减，电桥恢复平衡使VS关断，执行继电器线圈断电而使衔铁释放。在热敏电阻式温度继电器中，执行继电器的任务是操作主电路接触器的线圈电路，因此，完全可以用一只双向晶闸管来代替执行继电器，直接操作接触器的线圈。温度继电器的触点在电路图中的图形符号与电压或电流继电器相同，只是在符号旁标注字母“”即可。图1-19 热敏电阻式温度继电器电路6 6压力继电器压力继电器 压力继电器广泛用于各种气压和液压操作系统中，通过检测气压或液压的变化，发出信号，操作电动机的启停，从而提供保护。图1-20为一种简单的压力继电器结构示意图，由微动开关、给定装置、压力传送装置及继电器外壳等几局部组成。给定装置包括给定螺帽、平衡

31、弹簧等。压力传送装置包括人油口管道接头、橡皮膜、及滑杆等。当使用于机床润滑油泵的操作时，润滑油经管道接头人油口进入油管，将压力传送给橡皮膜，当油管内的压力到达某给定值时，橡皮膜便受力向上凸起，推动滑杆向上，压合微动开关，发出操作信号。旋转弹簧上面的给定螺帽，便可调节弹簧的松紧程度，改变动作压力的大小，以适应操作系统的需要。图1-20 压力继电器结构简图1一微动开关；2一滑杆；3一弹簧；4一橡皮膜；5一入油口7 7 液位继电器液位继电器 某些锅炉和水柜需根据液位的上下变化来操作水泵动机的启停，这一操作可由液位继电器来完成。图1-21为液位继电器的结构示意图。浮筒置于被控锅炉或水柜内，浮筒的一端有

32、一根磁钢，锅炉外壁装有一对触点，动触点的一端也有一根磁钢，它与浮筒一端的磁钢相对应。当锅炉或水柜内的水位降低到极限值时，浮筒下落使磁钢端绕支点A上翘。由于磁钢同性相斥的作用，使动触点的磁钢端被斥下落，通过支点B使触点1-1接通，2-2断开。反之，水位升高到上限位置时，浮筒上浮使触点2-2接通，1-1断开。显然，液位继电器的安装位置决定了被控的液位。图1-21 JYF-02液位继电器8 8 干簧继电器干簧继电器 干簧继电器由于其结构小巧、动作迅速、工作稳定、灵敏度高等优点，近年来得到广泛的干簧继电器的主要局部是干簧管，它由一组或几组导磁簧片封装在惰性气体(如氦、氮等气体)的玻璃管中组成开关元件。

33、导磁簧片又兼作接触簧片，即操作触点，也就是说，一组簧片起开关电路和磁路双重作用。图122为干簧继电器的结构原理图，其中图(a)表示利用线圈内磁场驱动继电器动作，图(b)表示利用外磁场驱动继电器动作。在磁场作用下，干簧管中的两根簧片分别被磁化而相互吸引，接通电路。磁场消失后，簧片靠本身的弹性分开。图122 干簧继电器的结构原理干簧继电器特点干簧继电器特点：接触点与空气隔绝，可有效地防止老化和污染，也不会因触点产生火花而引起附近易燃物的燃烧。触点采用金、钯的合金镀层，接触电阻稳定，寿命长，为1001000万次。动作速度快，为13ms，比一般继电器快510倍。与永久磁铁配合使用方便、灵活。可与晶体管

34、配套使用。承受电压低，通常不超过250V。1.41.4主令电器主令电器 主令电器是自动操作系统中用来发送操作命令的电器。常见的主令电器有操作按钮、行程开关、万能转换开关等。1按钮按钮按钮又称操作按钮，也是一种简单的手动开关，通常用于发出操作信号，接通或断开电流较小的操作电路，以操作电流较大的电动机或其他电气设备的运行。按钮的结构和图形符号如图1-23所示，它由按钮帽、动触点、静触点和复位弹簧等构成。将按钮帽按下时，下面一对原来断开的静触点被桥式动触点接通，以接通某一操作电路；而上面一对原来接通的静触点则被断开，以断开另一操作回路。手指放开后，在弹簧的作用下触点立即恢复原态。原来接通的触点称为常

35、闭触点，原来断开的触点称为常开触点。因此，当按下按钮时，常闭触点先断，常开触点后通；而松开按钮时，常开触点先断，常闭触点后通。为了标明各个按钮的作用，防止误操作，通常将按钮帽做成不同的颜色，以示区别。按钮帽的颜色有红、绿、黑、黄、蓝等，一般用红色表示停止按钮，绿色表示起动按钮。图1-23按钮结构及其电气符号(a)结构图；(b)符号图2 行程开关行程开关行程开关又称限位开关，是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出操作指令的自动电器，用于操作生产机械的运动方向、行程大小或位置保护等。行程开关的种类很多，但其结构根本一样，不同的仅是动作的传动装置。图1-10为行程开关的外形图。从结构上来看，行程

36、开关可分为三局部：操作机构、触点系统、外壳，其中单轮和径向传动杆式行程开关可自动复位，而双轮行程开关不能自动复位。以以下图为行程开关的动作原理图。图1-26滚轮式行程开关外形图(a)单轮旋转式；（b）双轮旋转式；（c）电气符号行程开关动作原理图 由于半导体元件的出现，产生了一种非接触式的行程开关，这就是接近开关。当生产机械接近它到一定距离范围之内时，它就能发出信号，以操作生产机械的位置或进行计数。从原理上看，接近开关有高频振荡型、感应电桥型、霍尔效应型、光电型、永磁及磁敏元件型、电容型及超声波型等多种形式，其中以高额振荡型为最常用，占全部接近开关产量的80以上。我国生产的接近开关也是高频振荡型

37、的，它包括感应头、振荡器、开关器、输出器和稳压器等几局部。3 3万能转换开关万能转换开关 万能转换开关是一种具有多个操作位置和触点、能进行多个电路的换接的手动操作电器。它可用于配电装置的远距离操作、电气操作线路的换接、电气测量仪表的开关转换以及小容量电动机的起动、制动、调速和换向的操作，用途广泛，故称为万能转换开关。典型的万能转换开关由触点座、凸轮、转轴、定位机构、螺杆和手柄等组成，并由120层触点底座叠装而成，每层底座可装三对触点，由触点底座中且套在转轴上的凸轮来操作此三对触点的接通和断开。由于各层凸轮的形状可制成不同，因此用手柄将开关转到不同的位置，使各对触点按需要的变化规律接通或断开，到

38、达满足不同线路的需要的目的。图130 LW6系列万能转换开关1.5 1.5 其他常用低压电器其他常用低压电器1熔断器 熔断器是一种用于短路保护的电器，它是由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的绝缘底座或绝缘管等组成。熔断器的符号如图131所示。熔体呈片状或丝状，用易熔金属材料如锡、铅、铜、银及其合金等制成，熔丝的熔点一般在200300。熔断器使用时是串接在要保护的电路上，当正常工作时，熔体相当于一根导体，允许通过一定的电流，熔体的发热温度低于熔化温度，因此长期不熔断；而当电路发生短路或严峻过载故障时，流过熔体的电流大于允许的正常发热的电流，使得熔体的温度不断上升，最终超过熔体的熔化温度而熔断，从而切

39、断电路，保护了电路及设备。熔体熔断后要更换熔体，电路才能重新接通工作。熔断器的主要技术参数有：额定电压、熔体的额定电流、支持件的额定电流、极限分断能力等，见表110所列。常用的熔断器有瓷插式熔断器、螺旋式熔断器、螺旋式快速熔断器及有填料封闭管式熔断器等类型。熔断器的结构示意图图1-31熔断器(a)瓷插式熔断器；(b)无填料封闭管式熔断器；(c)螺旋式熔断器；(d)有填料封闭管式熔断器；（e）电气符号熔断器的选用:在照明和电热电路中选用的熔体额定电流应等于或略大于保护设备的额定电流，而保护电动机的熔体为了防止在起动时被熔断，又能在短路时尽快熔断，一般可选用熔体的额定电流约等于电动机额定电流的（1

40、.52.5）倍。2 刀开关刀开关刀开关又称闸刀开关，是结构最简单的手动电器，如图1-32所示，由静插座、手柄、动触刀、铰链支座和绝缘底板组成。刀开关在低压电路中用于不频繁接通和分断电路，或用来将电路与电源隔离。按极数不同刀开关分单极（单刀）、双极（双刀）和三极（三刀）三种，单刀和三刀在电路图中的符号如图1-32所示。图1-32刀开关的根本结构及电气符号(a)结构；(b)电气符号(a)封闭式负荷开关封闭式负荷开关(铁壳开关铁壳开关)3 组合开关组合开关又称转换开关，是手动操作电器。它是一种凸轮式的作旋转运动的刀开关。组合开关主要用于电源引入或5.5kW以下电动机的直接起动、停止、反转、调速等场合

41、。按极数不同，组合开关有单极、双极、三极和多极结构，常用的为HZ10系列组合开关。HZ10系列组合开关的结构及图形符号如图1-35所示。图1-35HZ10系列组合开关结构图(a)外形；（b）电气符号4 低压断路器（自动开关）低压断路器（自动开关）低压断路器又称自动空气开关、自动空气断路器或自动开关，它是一种半自动开关电器。当电路发生严峻过载、短路以及失压等故障时，低压断路器能自动切断故障电路，有效保护串接在它后面的电气设备。在正常情况下，低压断路器也可用于不频繁接通和断开的电路及操作电动机。低压断路器的保护参数可以人为整定，使用平安、可靠、方便，是目前使用最广泛的低压电器之一。低压断路器按其用

42、途和结构特点可分为框架式低压断路器、塑料外壳式低压断路器、直流快速低压断路器和限流式低压断路器等。下面主要介绍塑料外壳式和框架式低压断路器。塑料外壳式低压断路器 塑料外壳式低压断路器又称装置式低压断路器或塑壳式低压断路器，一般用作配电线路的保护开关、电动机及照明线路的操作开关等。其外形及内部结构如图1-37所示，它主要由触头系统、灭弧装置、自动与手动操作机构、外壳、脱扣器等局部组成。根据功能的不同，低压断路器所装脱扣器主要有电磁脱扣器（用于短路保护）、热脱扣器（用于过载保护）、失压脱扣器、过励脱扣器以及由电磁和热脱扣器组合的复式脱扣器等。脱扣器是低压断路器的重要局部，可人为整定其动作电流。图1

43、-37常用塑壳式低压断路器外形及内部结构图(a)外形；(b)DZ5型内部结构；(c)DZ10型外形；(d)图形符号塑壳式低压断路器工作原理如图1-38所示。其中，触头2合闸时，与转轴相连的锁扣扣住跳扣4，使弹簧1受力而处于储能状态。正常工作时，热脱扣器的发热元件10温升不高，不会使双金属片弯曲到顶动6的程度；电磁脱扣器13的线圈磁力不大，不能吸住12去拔动6，开关处于正常供电状态。如果主电路发生过载或短路，电流超过热脱扣器或电磁脱扣器动作电流时，双金属片11或衔铁12将拨动连杆6，使跳扣4被顶离锁扣3，弹簧1的拉力使触头2别离切断主电路。当电压失压和低于动作值时，线圈9的磁力减弱，衔铁8受弹簧

44、7拉力向上移动，顶起6使跳扣4与锁扣3分开切断回路，起到失压保护作用。图1-38DZ型塑壳式低压断路器工作原理图框架式低压断路器框架式低压断路器又叫万能式低压断路器，主要用于40100kW电动机回路的不频繁全压起动，并起短路、过载、失压保护作用。其操作方式有手动、杠杆、电磁铁和电动机操作四种，额定电压一般为380V，额定电流有204000A假设干种。常用的框架式低压断路器有DW系列等，其所有零部件都安装在框架上，它的热脱扣器、电磁脱扣器和失压脱扣器等保护原理与塑壳式相同。自动开关的选用原则：自动开关的额定电压和额定电流应不小于电路的额定电压和最大工作电流；热脱扣器的整定电流应与所操作的符号的额

45、定工作电流一致；欠电压脱扣器额定电压应等于线路额定电压；电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负荷电流正常工作时的最大电流。对于单台电动机，DZ系列自动开关电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流I z为 I z（1.51.7）I q 其中：I q为电动机的起动电流。对于多台电动机，DZ系列自动开关电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流I z为Iz（1.5 1.7）Iqmax 其他电动机额定电流 其中：Iqmax 为最大的一台电动机的起动电流。5 5 漏电保护自动开关漏电保护自动开关 漏电保护自动开关又称为漏电自动开关或漏电断路器，它是作为低压交流电流中的配电、电动机过载、短路保护、漏电保护等用途。漏电保护自动开关主要

46、由三局部组成：自动开关、零序电流互感器和漏电脱扣器。实际上，漏电保护自动开关就是在一般的自动空气开关的根底上，增加了零序电流互感器和漏电脱扣器来检测漏电情况。因此，当人身触电或设备漏电时能够迅速切断故障电路，防止发生人身和设备受到危害。常用的漏电保护自动开关有电磁式和电子式两大类。电磁式漏电保护自动开关又分为电压型和电流型。电流型的漏电保护自动开关比电压型的性能较为优越，所以目前使用的大多数漏电保护自动开关为电流型的。下面就介绍电磁式电流型的漏电保护自动开关。根据其保护的线路又可分为三相和单相漏电保护自动开关。三相漏电保护自动开关 图139所示为电磁式电流型的三相漏电保护自动开关的原理图。电路

47、中的三相电源线穿过零序电流互感器1的环形铁心，零序电流互感器的输出端与漏电脱扣器2相联结，漏电脱扣器的衔铁被永久磁铁吸住，拉紧了释放弹簧。当电路正常时，三相电流的向量和为零，零序电流互感器的输出端物输出，漏电保护自动开关处于闭合状态。当有人触电或设备漏电时，漏电电流或触电电流从大地流回变压器的中性点，此时，三相电流的向量和不为零，零序电流互感器的输出端有感应电流Is输出，当Is足够大时，该感应电流使得漏电脱扣器产生的电磁吸力抵销掉永久磁场所产生的对衔铁的电磁吸力，漏电脱扣器释放弹簧的反力就会将衔铁释放，漏电闭合自动开关触点动作，切断电路是触电的人或漏电的设备与电源脱离，起到漏电保护的作用。三相

48、漏电保护自动开关主要用于动力线路或照明线路上。图139 电磁式电流动作型的漏电保护自动开关原理图单相漏电保护自动开关 对于单相电路的漏电保护自动开关，其保护原理类似于三相漏电保护自动开关。不同的是，单相漏电保护自动开关穿过零序电流互感器的导线是相线和中线。当线路正常时，相线和中线电流的向量和为零，因此零序电流互感器的铁心中的磁通也为零，互感器的二次回路无输出，漏电保护自动开关的触电处于闭合状态；而当出现人身触电或设备漏电时，相线和中线的矢量和不为零，互感器的二次侧有输出，如该输出电流大于漏电脱扣器的动作电流，则漏电脱扣器动作，使漏电保护自动开关的触点断开，从而切断电路，保护人身和设备的平安。单

49、相漏电保护自动开关一般用于学校、办公室、家庭等单相用电线路上，其额定电压为交流220V，额定电流为1516A或32A左右，额定动作电流为30mA，漏电脱扣器动作时间小于0.1s。漏电保护自动开关的选用原则 漏电保护开关的额定电压应与电路的工作电压相适应。漏电保护开关的额定电流必须大于电路的最大工作电流。漏电动作电流和动作时间应按分级保护原则和线路泄露电流的大小来选择。分级保护的原则：第一级干线保护，是以消除事故隐患为目标的保护，主要是以消除用电设备外壳带电及单相接地故障。漏电保护自动开关的漏电动作电流应小于线路单相接地故障电流（一般单相接地故障为200mA以上），因此干线保护的漏电保护动作电流

50、可选择在60-120mA之间。第二级是线路末端线路或设备保护，以防止触电为主要目标。动作电流应小于人体平安电流。通常取漏电动作电流在30mA以下，漏电动作时间（从漏电发生到开关动作完成的全程时间）小于0.1s的漏电保护开关。同时，任何供电线路和电气设备都有一定的泄露电流，因此漏电开关的漏电动作电流应考虑大于线路的正常泄露电流。例如，工厂线路及用电设备可选漏电动作电流为75mA、漏电不动作电流40mA、漏电全程时间为0.1s的漏电保护自动开关。漏电保护自动开关的安装和使用 漏电保护开关有单极、两极、三极和四极之分。单极和两极用于照明电路，三极用于三相对称负荷，四极用于动力照明线路。使用和安装时要