01_常用低壓電器

返回總目錄,第1章 常用低壓電器,電器分為高壓電器和低壓電器。低壓電器一般是指在交流50Hz、額定電壓1200V、直流額定電壓1500V及以下的電路中起通斷、保護、控制或調(diào)節(jié)作用的電器產(chǎn)品。由于在大多數(shù)用電行業(yè)及人們的日常生活中一般都使用低壓設(shè)備，采用低壓供電。而低壓供電的輸送、分配和保護，以及設(shè)備的運行和控制是靠低壓電器來實現(xiàn)的，因此低壓電器的應(yīng)用十分廣泛，直接影響低壓供電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的質(zhì)量。本章主要介紹用于電力拖動及控制系統(tǒng)領(lǐng)域中的常用低壓電器。, 1.1 概 述 1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理 1.3 電磁式接觸器 1.4 電磁式繼電器 1.5 熱繼電器,本章內(nèi)容, 1.6 信號繼電器 1.7 主令電器 1.8 熔斷器 1.9 低壓開關(guān)和低壓斷路器 1.10 常用電子電器,本章內(nèi)容,1.1 概 述,低壓電器是構(gòu)成控制系統(tǒng)最常用的器件，了解它的分類、作用和用途，對設(shè)計、分析和維護控制系統(tǒng)都是十分必要的。,1.1 概 述,1.1.1 電器的分類,電器的用途廣泛，功能多樣，種類繁多，結(jié)構(gòu)各異，工作原理也各有不同。電器有多種分類方法：按工作電壓的等級可分為高壓電器和低壓電器；按動作原理可分為手動電器和自動電器；按工作原理可分為電磁式電器和非電量控制電器；按用途可分為以下幾類。 1) 配電電器 配電電器主要用于供、配電系統(tǒng)中，進行電能輸送和分配。這類電器有刀開關(guān)、自動開關(guān)、隔離開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)以及熔斷器等。對這類電器的主要技術(shù)要求是分?jǐn)嗄芰?，限流效果好，動穩(wěn)定及熱穩(wěn)定性能好。 2) 控制電器 控制電器主要用于各種控制電路和控制系統(tǒng)。這類電器有接觸器、繼電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、電磁閥等。對這類電器的主要技術(shù)要求是有一定的通斷能力，操作頻率要高，電器和機械壽命要長。,3) 主令電器 主令電器主要用于發(fā)送控制指令。這類電器有按鈕、主令開關(guān)、行程開關(guān)和萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)等。對這類電器的主要技術(shù)要求是操作頻率要高，抗沖擊，電器和機械壽命要長。 4) 保護電器 保護電器主要用于對電路和電氣設(shè)備進行安全保護。這類低壓電器有熔斷器、熱繼電器、安全繼電器、電壓繼電器、電流繼電器和避雷器等。對這類電器的主要技術(shù)要求是有一定的通斷能力，反應(yīng)要靈敏，可靠性要高。 5) 執(zhí)行電器 執(zhí)行電器主要用于執(zhí)行某種動作和傳動功能。這類低壓電器有電磁鐵、電磁離合器等。 隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的進步，近幾年又出現(xiàn)了利用集成電路或電子元件構(gòu)成的電子式電器，利用單片機構(gòu)成的智能化電器，以及可直接與現(xiàn)場總線連接的具有通信功能的電器。,1.1 概 述,1.1.2 電器的作用,電器是構(gòu)成控制系統(tǒng)的最基本元件，它的性能將直接影響控制系統(tǒng)能否正常工作。電器能夠依據(jù)操作信號或外界現(xiàn)場信號的要求，自動或手動地改變系統(tǒng)的狀態(tài)、參數(shù)，實現(xiàn)對電路或被控對象的控制、保護、測量、指示、調(diào)節(jié)。它的工作過程是將一些電量信號或非電信號轉(zhuǎn)變?yōu)榉峭磾嗟拈_關(guān)信號或隨信號變化的模擬量信號，實現(xiàn)對被控對象的控制。電器的主要作用如下。 (1) 控制作用。如電梯的上下移動、快慢速自動切換與自動停層等。 (2) 保護作用。能根據(jù)設(shè)備的特點，對設(shè)備、環(huán)境以及人身安全實行自動保護，如電動機的過熱保護、電網(wǎng)的短路保護、漏電保護等。 (3) 測量作用。利用儀表及與之相適應(yīng)的電器，對設(shè)備、電網(wǎng)或其他非電參數(shù)進行測量，如電流、電壓、功率、轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等。,1.1 概 述,(4) 調(diào)節(jié)作用。低壓電器可對一些電量和非電量進行調(diào)整，以滿足用戶的要求，如電動機速度的調(diào)節(jié)、柴油機油門的調(diào)整、房間溫度和濕度的調(diào)節(jié)、光照度的自動調(diào)節(jié)等。 (5) 指示作用。利用電器的控制、保護等功能，顯示檢測出的設(shè)備運行狀況與電氣電路工作情況。 (6) 轉(zhuǎn)換作用。在用電設(shè)備之間轉(zhuǎn)換或?qū)Φ蛪弘娖?、控制電路分時投入運行。以實現(xiàn)功能切換，如被控裝置操作的手動與自動的轉(zhuǎn)換、供電系統(tǒng)的市電與自備電源的切換等。 當(dāng)然，電器的作用遠不止這些，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新功能、新設(shè)備會不斷出現(xiàn)。常用低壓電器的主要種類及用途見表l-1。,1.1 概 述,表1-1 常用低壓電器的主要種類及用途表,1.1 概 述,1.1 概 述,電磁式電器是低壓電器中最典型也是應(yīng)用最廣泛的一種電器?？刂葡到y(tǒng)中的接觸器和繼電器就是兩種最常用的電磁式電器。雖然電磁式電器的類型很多，但它的工作原理和構(gòu)造基本相同。其結(jié)構(gòu)大都是由兩個主要部分組成，即感應(yīng)部分(電磁機構(gòu))和執(zhí)行部分(觸頭系統(tǒng))。,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,1.2.1 電磁機構(gòu)原理,1電磁機構(gòu) 電磁機構(gòu)由線圈、鐵心和銜鐵組成，主要作用是通過電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)換成機械能，帶動觸頭動作，完成接通或分?jǐn)嚯娐返墓δ?。根?jù)銜鐵相對鐵心的運動方式，電磁機構(gòu)可分為直動式和拍合式兩種，如圖1.1及圖1.2所示。在圖1.2中，拍合式又分為銜鐵沿棱角轉(zhuǎn)動和銜鐵沿軸轉(zhuǎn)動兩種。,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,圖1.1 直動式電磁機構(gòu) 圖1.2 拍合式電磁機構(gòu) 1銜鐵；2鐵心；3吸引線圈 1銜鐵；2鐵心；3吸引線圈,直動式電磁機構(gòu)多用于交流接觸器、繼電器中。銜鐵沿棱角轉(zhuǎn)動的拍合式電磁機構(gòu)廣泛應(yīng)用于直流電器中。銜鐵沿軸轉(zhuǎn)動的拍合式電磁機構(gòu)的鐵心形狀有E形和U形兩種，多用于觸頭容量大的交流電器中。 電磁式電器分為直流和交流兩類，都是利用電磁鐵的原理而制成。通常，直流電磁鐵的鐵心是用整塊鋼材或工程純鐵制成，而交流電磁鐵的鐵心則是用硅鋼片疊鉚而成。,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,2吸引線圈 吸引線圈的作用是將電能轉(zhuǎn)換為磁能。按通入電流種類不同可分為直流型線圈和交流型線圈。直流型線圈一般做成無骨架、高而薄的瘦高型，使線圈與鐵心直接接觸，易于散熱；交流型線圈由于鐵心存在磁滯和渦流損耗，鐵心會發(fā)熱。為了改善線圈和鐵心的散熱情況，線圈設(shè)有骨架，使鐵心與線圈隔離，并將線圈制成短而厚的矮胖型。另外，根據(jù)線圈在電路中的連接形式，可分為串聯(lián)線圈和并聯(lián)線圈。串聯(lián)線圈主要用于電流檢測類電磁式電器中，大多數(shù)電磁式電器線圈都按照并聯(lián)接入方式設(shè)計。為減少對電路電壓分配的影響，串聯(lián)線圈采用粗導(dǎo)線制造，匝數(shù)少，線圈的阻抗較小。并聯(lián)線圈為減少電路的分流作用，需要較大的阻抗，一般線圈的導(dǎo)線細，匝數(shù)多。,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,1.2.2 電磁吸力及其特性,電磁吸力由電磁機構(gòu)(如圖1.3所示)產(chǎn)生。當(dāng)電磁線圈斷電時使觸點恢復(fù)常態(tài)的力稱為反力。電磁電器中反力由復(fù)位彈簧和觸頭產(chǎn)生，銜鐵吸合時要求電磁吸力大于反力，銜鐵復(fù)位時要求反力大于電磁吸力(此時是剩磁產(chǎn)生的電磁吸力)。 電磁式電器是根據(jù)電磁鐵的基本原理設(shè)計的，電磁吸力是決定其能否可靠工作的一個重要參數(shù)。電磁吸力FB2S(B為氣隙磁感應(yīng)強度)，可由式(1-1)表示。 (1-1) 式中：I線圈中通過的電流(A)； N線圈的匝數(shù)(匝)； S氣隙截面積(m2)； 氣隙寬度(m)； F電磁吸力(N)； 真空磁導(dǎo)率， 10-7H/m。,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,1直流電磁機構(gòu)的電磁吸力特性 從式(1-1)可以看出，對于固定線圈通以恒定直流電流時，其電磁力F僅與 成反比。吸力特性曲線如圖1.4所示。由此看出，銜鐵閉合前后吸力很大，氣隙越小，吸力越大。但銜鐵吸合前后吸引線圈勵磁電流不便，故直流電磁機構(gòu)適用于運動頻繁的場合，且銜鐵吸合后電磁吸力大，工作可靠。但是對于依靠彈簧復(fù)位的電磁鐵來說，在線圈斷電時，由于剩磁產(chǎn)生吸力，使復(fù)位比較困難，會造成一些保護用繼電器的性能不能滿足要求。在吸力較小的直流電壓型電器中，銜鐵上一般都裝有一片0.lmm厚非磁性磷鋼片，增加在吸合時的空氣間隙，使銜鐵易于復(fù)位。在吸力較大的直流電壓型電器中，如直流接觸器，鐵心的端面上加有極靴，減小在閉合狀態(tài)下的吸力，使銜鐵復(fù)位自如。,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,圖1.3 電磁機構(gòu),圖1.4 電磁吸力特性 1直流電磁機構(gòu) 2交流電磁機構(gòu) 3反力特性,2交流電磁機構(gòu)的電磁吸力特性 與直流電磁機構(gòu)相比，交流電磁機構(gòu)的吸力特性有較大的不同。交流電磁機構(gòu)多與電路并聯(lián)使用，當(dāng)外加電壓U及頻率f為常數(shù)時，忽略線圈電阻壓降。 UE4.44 (1-2) 式中：U 線圈電壓(V)； E 線圈感應(yīng)電動勢(V)； f 線圈電壓的頻率(Hz)； N 線圈匝數(shù)； 氣隙磁通(Wb)。,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,當(dāng)外加電壓U、頻率f和線圈匝數(shù)N為常數(shù)時，則氣隙磁通 也為常數(shù)，由式(1-1)可知電磁吸力FB2S也為常數(shù)，即交流電磁機構(gòu)的吸力特性為一條與氣隙長度無關(guān)的直線。實際上，考慮銜鐵吸合前后漏磁的變化時，F(xiàn)隨的減小而略有增加。對于并聯(lián)電磁機構(gòu)，由磁路歐姆定律NI Rm可知(Rm 為氣隙磁阻，隨的變化成正比變化)，在線圈通電而銜鐵尚未吸合瞬間，吸合電流隨的變化成正比變化，為銜鐵吸合后的額定電流的很多倍，U形電磁機構(gòu)可達56倍，E形電磁機構(gòu)可達1015倍。若銜鐵卡住不能吸合，或銜鐵頻繁動作，交流勵磁線圈很可能因電流過大而燒毀。所以，在可靠性要求較高或要求頻繁動作的控制系統(tǒng)中，一般采用直流電磁機構(gòu)而不采用交流電磁機構(gòu)。,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,電磁機構(gòu)的復(fù)位是依靠彈簧的彈力實現(xiàn)的，因此在吸合過程中，電磁吸力必須克服彈簧的彈力Fr。電磁吸力F與彈力Fr相比應(yīng)大一些，但不宜相差太大。對于交流電磁機構(gòu)，由于電流是交變的，吸力也是脈動的，電流為0時，吸力也為0。所以50Hz的電源加在線圈上時，吸力為100Hz的脈動吸力。當(dāng)脈動的吸力F小于彈力Fr時，銜鐵將在彈簧的作用下移動，而當(dāng)吸力F大于彈力Fr時，銜鐵將克服彈簧力而吸合。如此周而復(fù)始，使銜鐵產(chǎn)生振動，發(fā)出噪聲，不能正常工作。實際吸力曲線如圖1.5所示。解決該問題的具體辦法是在鐵心端部開一個槽，槽內(nèi)嵌入稱為短路環(huán)(或稱分磁環(huán))的銅環(huán)，如圖1.6所示。當(dāng)勵磁線圈通入交流電后，在短路環(huán)中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生，該感應(yīng)電流又會產(chǎn)生一個磁通。短路環(huán)把鐵心中的磁通分為兩部分，即不穿過短路環(huán)的 和穿過短路環(huán)的中 ，由于短路的作用，使 與 產(chǎn)生相移，即不同時為零，使合成吸力始終大于反作用力，從而消除了振動和噪聲。,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,圖1.5 交流電磁機構(gòu)實際吸力曲線,圖1.6 交流電磁鐵的短路環(huán) 1銜鐵 2鐵心 3線圈 4短路,3反力特性 電磁系統(tǒng)的反作用力與氣隙的關(guān)系曲線稱為反力特性。反作用力包括彈簧力、銜鐵自身重力、摩擦阻力等。圖1.4中所示曲線3即為反力特性曲線。 為了保證使銜鐵能牢牢吸合，反作用力特性必須與吸力特性配合好，如圖1.4所示。在整個吸合過程中，吸力都必須大于反作用力，但不能過大或過小。吸力過大，動、靜觸頭接觸時以及銜鐵與鐵心接觸時的沖擊力也大，會使觸頭和銜鐵發(fā)生彈跳，導(dǎo)致觸頭熔焊或燒毀，影響電器的機械壽命；吸力過小，會使銜鐵運動速度降低，難以滿足高操作頻率的要求。因此，吸力特性與反力特性必須配合得當(dāng)。在實際應(yīng)用中，可調(diào)整反力彈簧或觸頭初壓力以改變反力特性，使之與吸力特性有良好配合。,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,1電器的觸頭 觸頭是電磁式電器的執(zhí)行部分，起接通或斷開電路的作用。觸頭的結(jié)構(gòu)形式很多，按其所控制的電路可分為主觸頭和輔助觸頭。主觸頭用于接通或斷開主電路，允許通過較大的電流；輔助觸頭用于接通或斷開控制電路，只能通過較小的電流。 電磁式電器觸頭在線圈未通電狀態(tài)時有常開(或動合)和常閉(或動斷)兩種狀態(tài)，分別稱為常開(或動合)觸頭和常閉(或動斷)觸頭。當(dāng)電磁線圈有電流通過，電磁機構(gòu)動作時，觸頭改變原來的狀態(tài)，常開(動合)觸頭將閉合，使與其相連的電路接通；常閉(動斷)觸頭將斷開，使與其相連的電路斷開。能與機械聯(lián)動的觸頭稱動觸頭，固定不動的觸頭稱靜觸頭。 觸頭的結(jié)構(gòu)主要有如圖1.7所示的幾種形式。,1.2.3 電弧的產(chǎn)生及滅弧方法,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,(1) 橋式觸頭。電磁式電器通常同時具有常開和常閉兩種觸頭，橋式常閉觸頭與常開觸頭結(jié)構(gòu)及動作對稱，一般在常開觸頭閉合時，常閉觸頭斷開。圖1.7中靜觸頭的兩個觸點串接于同一條電路中，當(dāng)銜鐵被吸向鐵心時，與銜鐵固連在一起的動觸頭也隨著移動，當(dāng)與靜觸頭接觸時，便使同靜觸頭相連的電路接通。電路的接通與斷開由兩個觸頭共同完成。 (2) 指形觸頭。觸頭接通或分?jǐn)鄷r產(chǎn)生滾動摩擦，以利于去掉觸頭表面的氧化膜。指形觸頭適用于接電次數(shù)多、電流大的場合。,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,2電接觸 觸頭在閉合狀態(tài)下，動、靜觸頭完全接觸，并有電流通過時，稱為電接觸。電接觸時觸頭的接觸電阻大小將影響其工作情況。接觸電阻大時觸頭易發(fā)熱，溫度升高，從而使觸頭易產(chǎn)生熔焊現(xiàn)象，既影響工作的可靠性，又降低了觸頭的壽命。觸頭接觸電阻的大小主要與觸頭的接觸形式、接觸壓力、觸頭材料及觸頭的表面狀況有關(guān)。,(a)橋式觸頭 (b)橋式觸頭 (c)指形觸頭(線接觸) 圖1.7 觸頭的結(jié)構(gòu)形式,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,觸頭的接觸形式有點接觸、線接觸和面接觸3種，如圖 1.8 所示。點接觸適用于電流不大，觸頭壓力小的場合；線接觸適用于接電次數(shù)多，電流大的場合；面接觸適用于大電流的場合。,(a)點接觸 (b)線接觸 (c)面接觸 圖1.8 觸頭的接觸形式,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,減小觸頭接觸電阻的方法主要如下。 (1) 增加接觸壓力可使觸點的接觸面積增加，從而減小接觸電阻。一般在動觸點上安裝一個觸點彈簧。 (2) 選擇電阻系數(shù)小的材料減小接觸電阻。如在觸點上鍍銀或嵌銀，以減小接觸電阻。 (3) 改善觸點的表面狀況，盡量避免或減少觸頭表面氧化物形成，注意保持觸頭表面清潔，避免聚集塵埃。 3電弧的產(chǎn)生 在大氣中斷開電路時，如果被斷開電路的電流超過某一數(shù)值，斷開后加在觸頭間隙(或稱弧隙)兩端電壓超過某一數(shù)值時，觸頭間隙中就會產(chǎn)生電弧。電弧實際上是觸頭間氣體在強電場作用下產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，會產(chǎn)生高溫并發(fā)出強光，將觸頭燒損，并使電路的切斷時間延長，嚴(yán)重時會引起火災(zāi)或其他事故，因此，在電器中應(yīng)采取適當(dāng)措施熄滅電弧。,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,4常用的滅弧方法 (1) 電動力滅弧。該方法如圖l.9所示。橋式觸頭在分?jǐn)鄷r具有電動力吹弧功能。當(dāng)觸頭打開時，在斷口中產(chǎn)生電弧，同時也產(chǎn)生如圖 1.9 所示的磁場。根據(jù)左手定則，電弧電流要受到一個指向外側(cè)的力F的作用，使其向外運動并拉長，迅速離開觸頭而熄滅。這種滅弧方法多用于小容量交流接觸器等交流電器中。 (2) 磁吹滅弧。在觸點電路中串入吹弧線圈，如圖1.10所示。該線圈產(chǎn)生的磁場由導(dǎo)磁夾板引向觸點周圍，其方向由右手定則確定(為圖1.10中所示)，觸點間的電弧所產(chǎn)生的磁場，其方向為和所示。這兩個磁場在電弧下方方向相同(疊加)，在弧柱上方方向相反(相減)，所以弧柱下方的磁場強于上方的磁場。在下方磁場作用下，電弧受力的方向為F所指的方向，在F的作用下，電弧被吹離觸點，經(jīng)引弧角引進滅弧罩，使電弧熄滅。,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,圖1.9 電動力滅弧示意圖 圖1.10 磁吹滅弧示意圖 1靜觸頭 2動觸頭 1磁吹線圈 2絕緣套 3鐵心 4引弧角 5磁導(dǎo)夾板 6滅弧罩 7動觸頭 8靜觸頭,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,(3) 柵片滅弧。滅弧柵是一組薄鋼片，它們彼此間相互絕緣，如圖1.11所示。當(dāng)電弧進入柵片時被分割成一段段串聯(lián)的短弧，而柵片就是這些短弧的電極，這樣就使每段短弧上的電壓達不到燃弧電壓。同時每兩片滅弧片之間都有150V250V的絕緣強度，使整個滅弧柵的絕緣強度大大加強，以致外加電壓無法維持，電弧迅速熄滅。此外，柵片還能吸收電弧熱量，使電弧迅速冷卻?；谏鲜鲈?，電弧進入柵片后就會很快熄滅。由于柵片滅弧裝置的滅弧效果在電流為交流時要比直流時強得多，因此在交流電器中常采用柵片滅弧。,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,(4) 窄縫滅弧。這種滅弧方法是利用滅弧罩的窄縫來實現(xiàn)的。滅弧罩內(nèi)有一個或數(shù)個縱縫，縫的下部寬，上部窄，如圖1.12所示，當(dāng)觸頭斷開時，電弧在電動力的作用下進入縫內(nèi)，窄縫可將電弧柱分成若干直徑較小的電弧，同時可將電弧直徑壓縮，使電弧同縫緊密接觸，加強冷卻和去游離作用，使電弧熄滅加快。滅弧罩通常用耐弧陶土、石棉水泥或耐弧塑料制成。,圖1.11 柵片滅弧示意圖 圖1.12 窄縫滅弧罩的斷面 1滅弧柵片 2觸頭 3電弧,1.2 電磁式電器結(jié)構(gòu)及工作原理,1.3 電磁式接觸器,接觸器是一種用來自動接通或斷開大電流電路的電器。它可以頻繁地接通或分?jǐn)嘟恢绷髫?fù)載電路，并可實現(xiàn)中遠距離控制。其主要控制對象是電動機，也可用于電熱設(shè)備、電焊機、電容器組等其他設(shè)備。它還具有低電壓釋放保護功能。接觸器具有控制容量大、過載能力強、壽命長、設(shè)備簡單經(jīng)濟等特點，是電力拖動自動控制電路中使用最廣泛的電器元件之一。 接觸器按操作方式分為電磁接觸器、氣動接觸器和電磁氣動接觸器；按滅弧介質(zhì)分為空氣電磁接觸器、油浸式接觸器和真空接觸器等。最常用的分類是按照接觸器主觸頭控制的電路種類來劃分，即將接觸器分為交流接觸器和直流接觸器兩大類。,1交流接觸器的結(jié)構(gòu) 圖1.13為交流接觸器結(jié)構(gòu)示意圖，交流接觸器由以下4部分組成。 (1) 電磁機構(gòu)。電磁機構(gòu)由線圈、動鐵心(銜鐵)和靜鐵心組成，其作用是將電磁能轉(zhuǎn)換成機械能，產(chǎn)生電磁吸力，帶動觸頭動作。 (2) 觸頭系統(tǒng)。包括主觸頭和輔助觸頭。主觸頭用于接通或斷開主電路，通常為 3 對常開觸頭。輔助觸頭用于控制電路，起控制其他元件接通或分?jǐn)嗉半姎饴?lián)鎖作用，故又稱聯(lián)鎖觸頭，一般有多對常開、常閉觸頭。 (3) 滅弧裝置。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，常采用雙斷口觸頭滅弧、電動力滅弧、相間弧板隔弧及陶土滅弧罩滅弧。對于大容量的接觸器，采用窄縫滅弧及柵片滅弧。 (4) 其他輔助部件。包括反作用彈簧、緩沖彈簧、觸頭壓力彈簧、傳動機構(gòu)、支架及外殼等。,1.3.1 接觸器的結(jié)構(gòu)及原理,1.3 電磁式接觸器,圖1.13 交流接觸器結(jié)構(gòu) 1動觸頭 2靜觸頭 3銜鐵 4彈簧 5線圈 6鐵心 7墊氈 8觸頭彈簧 9滅弧罩 10觸頭壓力彈簧,1.3 電磁式接觸器,2電磁式接觸器的工作原理 當(dāng)線圈得電后，在鐵心中產(chǎn)生磁通及電磁吸力，銜鐵在電磁吸力的作用下吸向鐵心，同時帶動動觸頭移動，使常閉觸頭打開，常開觸頭閉合。當(dāng)線圈失電或線圈兩端電壓顯著降低時，電磁吸力小于彈簧反力，使得銜鐵釋放，觸頭機構(gòu)復(fù)位，斷開電路或解除互鎖。 直流接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理與交流接觸器基本相同，接觸器的圖形符號如圖1.14所示，文字符號為KM。,(a)線圈 (b)常開觸頭 (c)常閉觸頭 圖1.14 接觸器的圖形符號,1.3 電磁式接觸器,3直流接觸器 直流接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理基本上與交流接觸器相同，結(jié)構(gòu)上也是由電磁機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置等部分組成，但在電磁機構(gòu)方面有所不同。由于直流電弧比交流電弧難以熄滅，直流接觸器常采用磁吹式滅弧裝置滅弧。,1.3 電磁式接觸器,1.3.2 接觸器的主要技術(shù)參數(shù),接觸器的主要技術(shù)參數(shù)有極數(shù)和電流種類，額定電壓、額定電流、額定通斷能力、線圈額定電壓、允許操作頻率、壽命、使用類別等。 (1) 接觸器的極數(shù)和電流種數(shù)。按接觸器主觸頭的個數(shù)確定其極數(shù)，有兩極、三極和四極接觸器；按主電路的電流種類分有交流接觸器和直流接觸器。 (2) 額定工作電壓。指主觸頭之間正常工作電壓值，也就是主觸頭所在電路的電源電壓。直流接觸器的額定電壓有110V、220V、440V、660V；交流接觸器的額定電壓有220V、380V、500V、660V等。,1.3 電磁式接觸器,(3) 額定電流。接觸器觸頭在額定工作條件下的電流值。直流接觸器的額定電流有40A、80A、100A、150A、250A、400A及600A；交流接觸器的額定電流有10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A及600A。 (4) 通斷能力。指接觸器主觸頭在規(guī)定條件下能可靠接通和分?jǐn)嗟碾娏髦怠Ｔ诖穗娏髦迪陆油娐窌r，主觸頭不應(yīng)造成熔焊。在此電流值下分?jǐn)嚯娐窌r，主觸頭不應(yīng)發(fā)生長時間燃弧。一般通斷能力是額定電流的510倍。這一數(shù)值與開斷電路的電壓等級有關(guān)，電壓越高，通斷能力越小。 (5) 線圈額定電壓。指接觸器正常工作時線圈上所加的電壓值。選用時，一般交流負(fù)載用交流接觸器，直流負(fù)載用直流接觸器，但對動作頻繁的交流負(fù)載可采用使用直流線圈的交流接觸器。 (6) 操作頻率。指接觸器每小時允許操作次數(shù)的最大值。 (7) 壽命。包括電壽命和機械壽命。目前接觸器的機械壽命已達一千萬次以上，電氣壽命約是機械壽命的5%20%。,1.3 電磁式接觸器,(8) 使用類別。接觸器用于不同負(fù)載時，其對主觸頭的接通與分?jǐn)嗄芰σ蟛煌?，按不同使用條件來選用相應(yīng)使用類別的接觸器便能滿足其要求。根據(jù)低壓電器基本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，接觸器的使用類別比較多，其中，用于電力拖動控制系統(tǒng)中的接觸器常見的使用類別及典型用途見表l-2。,表1-2 接觸器使用類別及典型用途,1.3 電磁式接觸器,1.3.3 接觸器的型號,接觸器的型號表示如圖1.15所示。,圖1.15 接觸器型號,1.3 電磁式接觸器,例如CJ10Z40/3為交流接觸器，設(shè)計序號10，重任務(wù)型，額定電流40A，主觸頭為3極。 CJ12T250/3為改型后的交流接觸器，設(shè)計序號12，額定電流250A，3個主觸頭。 我國常用的交流接觸器主要有CJ10、CJ12、CJXI、CJ20等系列及其派生系列產(chǎn)品。直流接觸器有CZ18、CZ21、CZ22、CZ10和CZ2等系列。除以上常用系列外，我國近年來還引進了一些生產(chǎn)線，生產(chǎn)了一些滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)的交流接觸器，例如CJ12BS系列鎖扣接觸器，主要用于交流50Hz、電壓380V及以下、電流600A及以下的配電電路中，供遠距離接通和分?jǐn)嚯娐酚?，并適宜于不頻繁啟動和停止的交流電動機，具有正常工作時吸引線圈不通電、無噪聲等特點。其鎖扣機構(gòu)位于電磁系統(tǒng)的下方。鎖扣機構(gòu)靠吸引線圈自通電，吸引線圈斷電后靠鎖扣機構(gòu)保持在鎖住位置。 引進的產(chǎn)品應(yīng)用較多的有德國西門子公司的3TB系列和BBC公司的B系列，法國TE公司的LC1系列等，主要供遠距離接通和分?jǐn)嚯娐?，并適用于頻繁啟動及控制交流電動機。3TB系列產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)緊湊、機械壽命和電氣壽命長、安裝方便、可靠性高等特點，額定電壓為220V660V，額定電流為9A630A。,1.3 電磁式接觸器,表1-3 常用交流接觸器主要技術(shù)數(shù)據(jù),常用交流接觸器主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表l-3。,1.3 電磁式接觸器,1.3.4 接觸器的選用,(1) 觸器極數(shù)與電流種類的確定。接觸器由主電路電流種類來決定選擇直流接觸器還是交流接觸器。三相交流系統(tǒng)中一般選用三極接觸器，當(dāng)需要同時控制中性線時，則選用四極交流接觸器。單相交流和直流系統(tǒng)中常選用兩極或三級并聯(lián)，一般場合選用電磁式接觸器，易燃易爆場合應(yīng)選用防爆型及真空接觸器。 (2) 根據(jù)接觸器所控制的負(fù)載的類型選擇相應(yīng)使用類別的接觸器。如負(fù)載是一般任務(wù)則選用AC3類別；負(fù)載為重任務(wù)則應(yīng)選用AC4類別；如負(fù)載是一般任務(wù)與重任務(wù)混合時，則可根據(jù)實際情況選用AC3或AC4類接觸器；如選AC3類別時，應(yīng)降級使用。 (3) 根據(jù)負(fù)載功率和操作情況來確定接觸器主觸頭的電流等級。當(dāng)接觸器使用類別與所控制負(fù)載的工作任務(wù)相對應(yīng)時，一般按控制負(fù)載電流值來決定接觸器主觸頭的額定電流值；若不對應(yīng)，應(yīng)降低接觸器主觸頭電流等級使用。 (4) 根據(jù)接觸器主觸頭接通與分?jǐn)嘀麟娐冯妷旱燃墎頉Q定接觸器的額定電壓。 (5) 接觸器吸引線圈的額定電壓應(yīng)由所連接的控制電路確定。 (6) 接觸器的觸頭數(shù)(主觸頭和輔助觸頭)和種類(常開或常閉)應(yīng)滿足主電路和控制電路的要求。,1.3 電磁式接觸器,繼電器是一種通過監(jiān)測各種電量或非電量信號，接通或斷開小電流控制電路的電器。它可以實現(xiàn)控制電路狀態(tài)的改變。與接觸器不同，繼電器不能用來直接接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路，而主要用于電動機或線路的保護以及生產(chǎn)過程自動化的控制。一般來說，繼電器通過測量環(huán)節(jié)輸入外部信號(如電壓、電流等電量或溫度、壓力。速度等非電量)并傳遞給中間機構(gòu)，將它與整定值(即設(shè)定值)進行比較，當(dāng)達到整定值時(過量或欠量)，中間機構(gòu)就使執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生輸出動作，從而閉合或分?jǐn)嚯娐?，達到控制電路的目的。 繼電器的種類很多，根據(jù)不同分類方法，主要有以下分類。 (1) 按用途分為控制繼電器、保護繼電器。 (2) 按動作原理分為電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、熱繼電器、機械式繼電器、電動式繼電器、電子繼電器。 (3) 按輸入信號分為電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、速度繼電器、壓力繼電器、溫度繼電器。 (4) 按動作時間分為瞬時繼電器、延時繼電器。,1.4 電磁式繼電器,在控制系統(tǒng)中，使用最多的是電磁式繼電器。本節(jié)主要介紹電磁式電壓、電流繼電器、時間繼電器、中間繼電器。 繼電器的主要技術(shù)參數(shù)包括額定參數(shù)、吸合時間和釋放時間、整定參數(shù)(繼電器的動作值，大部分控制繼電器的動作值是可調(diào)的)、靈敏度(一般指繼電器對信號的反應(yīng)能力)、觸頭的接通和分?jǐn)嗄芰?、使用壽命等?1.4 電磁式繼電器,1.4.1 電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)與特性,1結(jié)構(gòu)與工作原理 電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理與電磁式接觸器相似，也是由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)和釋放彈簧等組成，電磁式繼電器原理如圖l.16所示。由于繼電器用于控制電路，流過觸頭的電流比較小(一般5A以下)，故不需要滅弧裝置。電磁式繼電器的圖形、文字符號如圖l.17所示。常用的電磁式繼電器有電壓繼電器、中間繼電器和電流繼電器。,1.4 電磁式繼電器,圖1.16 電磁式繼電器原理圖 圖1.17 電磁式繼電器的圖形、文字符號 1鐵心 2旋轉(zhuǎn)棱角 3釋放彈簧 4調(diào)節(jié)螺母 5銜鐵 6動觸頭 7靜觸頭 8非磁性墊片 9線圈,1.4 電磁式繼電器,2電磁式繼電器的特性 繼電器的主要特性是輸入輸出特性，又稱繼電特性，繼電特性曲線如圖1.18所示。當(dāng)繼電器輸入量X由0增至X2以前，繼電器輸出量Y為零。當(dāng)輸入量增加到X2時，繼電器吸合，輸出量為Y1，若再增大X，Y保持不變。當(dāng)X小到X1，繼電器釋放，輸出量由Y1到零，X再減小，Y值均為0。圖1.18中，X2稱為繼電器吸合值，欲使繼電器吸合，輸入量必須等于或大于X2；X1稱為繼電器釋放值，欲使繼電器釋放，輸入量必須等于或小于X1。,圖1.18 繼電特性曲線圖,1.4 電磁式繼電器,KfX1/X2稱為繼電器的返回系數(shù)，它是繼電器重要參數(shù)之一。Kf值是可以調(diào)節(jié)的，可通過調(diào)節(jié)釋放彈簧的松緊程度(擰緊時，X1與X2同時增大，Kf也隨之增大；放松時，Kf減小)或調(diào)整鐵心與銜鐵間非磁性墊片的厚度(增厚時X1增大、Kf增大；減薄時Kf減小)來達到。不同場合要求不同的Kf值。例如一般繼電器要求低的返回系數(shù)，Kf值應(yīng)在0.10.4之間，這樣當(dāng)繼電器吸合后，輸入量波動較大時不致引起誤動作；欠電壓繼電器則要求高的返回系數(shù)，Kf值在0.6以上。設(shè)某繼電器Kf0.66，吸合電壓為額定電壓的90%，則電壓低于額定電壓的50%時，繼電器釋放，起到欠電壓保護作用。 另一個重要參數(shù)是吸合時間和釋放時間。吸合時間是指從線圈接受電信號到銜鐵完全吸合所需的時間；釋放時間是指從線圈失電到銜鐵完全釋放所需的時間。一般繼電器的吸合時間與釋放時間為0.05s0.15s，快速繼電器為0.005s0.05s，它的大小影響繼電器的操作頻率。,1.4 電磁式繼電器,1.4.2 電壓繼電器,根據(jù)線圈兩端電壓的大小通斷電路的繼電器稱為電壓繼電器。電壓繼電器的線圈并接在電路上，對所接電路上的電壓高低作出反應(yīng)，用于控制系統(tǒng)的電壓保護和控制。電壓繼電器分過電壓繼電器、欠電壓繼電器和零電壓繼電器。 1過電壓繼電器 過電壓繼電器用于電路的過電壓保護，其吸合整定值為被保護電路額定電壓的1.051.2倍。在額定電壓工作時，銜鐵不動作；當(dāng)被保護電路的電壓高于額定值，達到過電壓繼電器的整定值時，銜鐵吸合，觸頭機構(gòu)動作，控制電路失電，控制接觸器及時分?jǐn)啾槐Ｗo電路。由于直流電路中不會產(chǎn)生波動較大的過電壓現(xiàn)象，所以在產(chǎn)品中沒有直流過電壓繼電器。 過電壓繼電器的符號如圖1.19所示。 2欠電壓繼電器 欠電壓繼電器用于電路的欠電壓保護，其釋放整定值為電路額定電壓的0.10.6倍。在額定電壓工作時，銜鐵可靠吸合；當(dāng)被保護電路電壓降至欠電壓繼電器的釋放整定值時，銜鐵釋放，觸頭機構(gòu)復(fù)位，控制接觸器及時分?jǐn)啾槐Ｗo電路。,1.4 電磁式繼電器,欠電壓繼電器的符號如圖1.20所示。,圖1.19 過電壓繼電器符號,圖1.20 欠電壓繼電器符號,3零電壓繼電器 零電壓繼電器在額定電壓下也吸合，當(dāng)線圈電壓達到額定電壓的5%25%時釋放。對電路實現(xiàn)零電壓保護，常用于電路的失壓保護。,1.4 電磁式繼電器,1.4.3 電流繼電器,根據(jù)線圈中電流的大小通斷電路的繼電器稱為電流繼電器。電流繼電器用于電力拖動系統(tǒng)的電流保護和控制。其線圈串聯(lián)接入主電路，用來感測主電路的電流；觸頭接入控制電路，為執(zhí)行元件。 常用的電流繼電器有過電流繼電器和欠電流繼電器兩種。 1過電流繼電器 過電流繼電器用于電路的過流保護。過電流繼電器在電路正常工作時不動作，整定范圍通常為額定電流的1.14倍，當(dāng)被保護電路的電流高于額定值，達到過電流繼電器的整定值時，銜鐵吸合，觸頭機構(gòu)動作，控制電路失電，從而控制接觸器及時分?jǐn)嚯娐?，對電路起過電流保護作用。 過電流繼電器的符號如圖1.21所示。,1.4 電磁式繼電器,2欠電流繼電器 欠電流繼電器用于電路的欠電流保護。吸引電流為線圈額定電流30%65%，釋放電流為額定電流10%20%，因此，在電路正常工作時，銜鐵是吸合的，只有當(dāng)電流降低到某一整定值時，繼電器釋放，控制電路失電，從而控制接觸器及時分?jǐn)嚯娐贰?欠電流繼電器的符號如圖1.22所示。,圖1.21 過電流繼電器符號 圖1.22 欠電流繼電器符號,1.4 電磁式繼電器,從得到輸入信號(即線圈通電或斷電)開始，經(jīng)過一定的延時后才輸出信號(延時觸點狀態(tài)變化)的繼電器，稱為時間繼電器。時間繼電器可分為通電延時型和斷電延時型。通電延時型是當(dāng)接受輸入信號后延遲一定時間，輸出信號才發(fā)生變化；當(dāng)輸入信號消失后，輸出瞬時復(fù)原。斷電延時型是當(dāng)接受輸入信號時，瞬時產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號；當(dāng)輸入信號消失后，延遲一定的時間，輸出信號才復(fù)原。 時間繼電器種類很多，常用的有電磁式、空氣阻尼式、電動式和電子式等。目前用得最多的是電子式，將在1.10作詳細介紹，這里介紹利用電磁原理工作的兩種時間繼電器。 1直流電磁式時間繼電器 直流電磁式時間繼電器在鐵心上有一個阻尼銅套。其結(jié)構(gòu)如圖1.23所示。,1.4.4 時間繼電器,1.4 電磁式繼電器,圖1.23 直流電磁式時間繼電器結(jié)構(gòu) 1阻尼銅套 2釋放彈簧 3調(diào)節(jié)螺母 4調(diào)節(jié)螺釘 5銜鐵 6非磁性墊片 7電磁線圈,1.4 電磁式繼電器,由電磁感應(yīng)定律可知，在繼電器線圈通斷電過程中銅套內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，同時有感應(yīng)電流存在，此感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通阻礙穿過銅套內(nèi)的原磁通變化，因而對原磁通起了阻尼作用。 當(dāng)繼電器通電吸合時，由于銜鐵處于釋放位置，氣隙大，磁阻大，磁通小，銅套阻尼作用也小，因此鐵心吸合時的延時不顯著，一般可忽略不計。當(dāng)繼電器斷電時，磁通量的變化大，銅套的阻尼作用也大，使銜鐵延時釋放起到延時的作用。因此，這種繼電器僅作為斷電延時用。其延時動作觸點有延時打開常開觸點和延時閉合常閉觸點兩種。這種時間繼電器的延時時間較短，而且準(zhǔn)確度較低，一般只用于延時精度要求不高的場合。,1.4 電磁式繼電器,2空氣阻尼式時間繼電器 空氣阻尼式時間繼電器利用空氣阻尼原理達到延時的目的。它由電磁機構(gòu)、延時機構(gòu)和觸點組成。其中電磁機構(gòu)有交流、直流兩種；延時方式有通電延時型和斷電延時型，兩種繼電器原理和結(jié)構(gòu)均相同，只是將其電磁機構(gòu)翻轉(zhuǎn)180安裝。當(dāng)銜鐵位于鐵心和延時機構(gòu)之間時為通電延時型；當(dāng)鐵心位于銜鐵和延時機構(gòu)之間時為斷電延時型。JS7A系列時間繼電器結(jié)構(gòu)如圖1.24所示。 現(xiàn)以通電延時型為例說明其工作原理。當(dāng)線圈1得電后銜鐵3吸合，活塞桿6在塔形彈簧8作用下帶動活塞12及橡皮膜10向上移動，橡皮膜下方空氣室空氣變得稀薄，形成負(fù)壓，活塞桿只能緩慢移動，其移動速度由進氣孔氣隙大小來決定。經(jīng)一段延時后，活塞桿通過杠桿7壓動微動開關(guān)15，使其觸點動作，起到通電延時作用。 當(dāng)線圈斷電時，銜鐵釋放，橡皮膜下方空氣室內(nèi)的空氣通過活塞肩部所形成的單向閥迅速排出，使活塞桿、杠桿、微動開關(guān)等迅速復(fù)位。由線圈得電至觸點動作的一段時間即為時間繼電器的延時時間，其大小可以通過調(diào)節(jié)螺釘13調(diào)節(jié)進氣孔氣隙大小來改變。,1.4 電磁式繼電器,圖1.24 JS7A系列時間繼電器(空氣阻尼式)結(jié)構(gòu)圖 l線圈 2鐵心 3銜鐵 4反力彈簧 5推板 6活塞桿 7杠桿 8塔形彈簧9弱彈簧 10橡皮膜 11空氣室壁 12活塞 13調(diào)節(jié)螺釘 14進氣孔 15，16微動開關(guān),1.4 電磁式繼電器,圖1.25 時間繼電器的圖形符號,在線圈通電和斷電時，微動開關(guān)16在推板5的作用下都能瞬時動作，其觸點即為時間繼電器的瞬動觸點。 空氣阻尼式時間繼電器的優(yōu)點是延時范圍大、結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、價格低廉。缺點是延時誤差大，沒有調(diào)節(jié)指示，很難精確地整定延時值。在延時精度要求高的場合不宜使用。 時間繼電器的圖形符號如圖1.25所示。,1.4 電磁式繼電器,1.4.5 中間繼電器,中間繼電器實質(zhì)上是一種電壓繼電器。它的特點是觸頭數(shù)量較多(可達 8 對)，觸頭容量較大(5A10A)，動作靈敏，在電路中起增加觸頭數(shù)量和起中間放大作用。由于中間繼電器只要求線圈電壓為零時能可靠釋放，對動作參數(shù)無要求，故中間繼電器沒有調(diào)節(jié)裝置。 中間繼電器的圖形符號和文字符號如圖1.26所示。,圖1.26 中間繼電器的符號,1.4 電磁式繼電器,在電磁式低壓電器中，電壓或電流是感測元件接受的信號。但在許多低壓電器中，其感測元件接受的信號還有溫度、轉(zhuǎn)速位移及機械力等不同形式的非電量信號。常用的非電磁式繼電器有熱繼電器、速度繼電器、干簧繼電器、永磁感應(yīng)繼電器等，其中熱繼電器最為常用。,1.5 熱 繼 電 器,1.5.1 熱繼電器的作用及工作原理,1熱繼電器的作用 在電動機實際的運行中，常會遇到過載或欠電壓情況，但只要不嚴(yán)重、時間短，電機繞組不超過允許的溫度，這些情況是允許的。但若出現(xiàn)長期帶負(fù)載欠電壓運行、長期過載運行及長期斷相運行等不正常情況時，就會加速電動機絕緣老化過程，縮短電動機的使用壽命，甚至?xí)?dǎo)致燒毀電動機繞組。為了充分發(fā)揮電動機的過載能力，保證電動機的正常啟動和運轉(zhuǎn)，當(dāng)電動機一旦出現(xiàn)長時間過載等情況，需要自動切斷電路，從而出現(xiàn)了能隨過載程度而改變動作時間的電器，這就是熱繼電器。與電流繼電器和熔斷器不同，熱繼電器中發(fā)熱元件有熱慣性，在電路中不能做瞬時過載保護，更不能做短路保護。,1.5 熱 繼 電 器,熱繼電器按相數(shù)分有單相、兩相和三相式3種類型，每種類型按發(fā)熱元件的額定電流又有不同的規(guī)格和型號。三相式熱繼電器常用于三相交流電動機的過載保護，可按其職能分為不帶斷相保護和帶斷相保護兩種類型。 2熱繼電器的結(jié)構(gòu)與工作原理 熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片和觸頭組成。如圖1.27所示，熱元件由發(fā)熱電阻絲做成。雙金屬片由兩個熱膨脹系數(shù)不同的金屬輾壓而成。熱元件3串接在電動機定子繞組中。 電動機繞組電流即為流過熱元件的電流。當(dāng)電動機正常運行時，熱元件產(chǎn)生的熱量雖能使雙金屬片2彎曲，但還不足以使繼電器動作；當(dāng)電動機過載時，熱元件產(chǎn)生的熱量增大，使雙金屬片彎曲位移增大，經(jīng)過一定時間后，雙金屬片彎曲到推動導(dǎo)板 4，并通過補償雙金屬片5與推桿14將動觸點9和常閉觸點6分開，動觸點9和常閉觸點6為熱繼電器串于接觸器線圈回路的常閉觸點，斷開后使接觸器失電，接觸器的常開觸點斷開電動機的電源以保護電動機。,1.5 熱 繼 電 器,調(diào)節(jié)旋鈕11是一個偏心輪，它與支撐12構(gòu)成一個杠桿，13是一個壓簧，轉(zhuǎn)動偏心輪，改變它的半徑即可改變補償雙金屬片5與導(dǎo)板4的接觸距離，因而達到調(diào)節(jié)整定動作電流的目的。此外，靠調(diào)節(jié)復(fù)位螺釘8來改變常開觸點7的位置使熱繼電器能工作在手動復(fù)位和自動復(fù)位兩種工作狀態(tài)。調(diào)試手動復(fù)位時，在故障排除后要按下復(fù)位按鈕10才能使動觸點恢復(fù)與常閉觸點6相接觸的位置。,圖1.27 熱繼電器的結(jié)構(gòu)原理圖 1雙金屬片固定支點 2雙金屬片 3熱元件 4導(dǎo)板 5補償雙金屬片 6常閉觸點 7常開觸點 8復(fù)位螺釘 9動觸點 10復(fù)位按鈕 11調(diào)節(jié)旋鈕 12支撐 13壓簧 14推桿,1.5 熱 繼 電 器,3帶斷相保護的熱繼電器 三相電動機缺相是造成三相異步電動機燒壞的主要原因之一。用于保護電動機的熱繼電器的動作電流通常是按電動機的額定電流(線電流)進行整定的。如果熱繼電器所保護的電動機是Y接法，熱繼電器的整定電流與電動機繞組電流(相電流)相同，當(dāng)線路發(fā)生一相斷電時，另外兩相電流便增大很多，由于線電流等于相電流，流過電動機繞組的電流和流過熱繼電器的電流增加比例相同，因此普通的兩相或三相熱繼電器可以起到保護作用。 但是，如果電動機是形接法，當(dāng)發(fā)生斷相時，由于電動機的相電流與線電流不等，流過電動機繞組的電流和流過熱繼電器的電流增加比例不相同，而熱元件又串聯(lián)在電動機的電源進線中，按電動機的額定電流即線電流來整定，整定值較大。當(dāng)故障線電流達到額定電流時，在電動機繞組內(nèi)部，電流較大的那一相繞組的故障電流將超過額定相電流，便有過熱燒毀的危險。所以接法必須采用帶斷相保護的熱繼電器。,1.5 熱 繼 電 器,帶有斷相保護的熱繼電器是在普通熱繼電器的基礎(chǔ)上增加一個差動機構(gòu)，對三相電流進行比較。差動式斷相保護裝置結(jié)構(gòu)原理如圖1.28所示。熱繼電器的導(dǎo)板改為差動機構(gòu)，由上導(dǎo)板1、下導(dǎo)板2及杠桿5組成，它們之間都用轉(zhuǎn)軸連接。圖1.28(a)為通電前機構(gòu)各部件的位置。圖1.28(b)為正常通電時的位置，此時三相雙金屬片都受熱向左彎曲，但彎曲的撓度不夠，所以下導(dǎo)板向左移動一小段距離，繼電器不動作。圖1.28(c)是三相同時過載時的情況，三相雙金屬片同時向左彎曲，推動下導(dǎo)板向左移動，通過杠桿5使常閉觸點立即斷開。圖1.28(d)是某相斷線的情況，這時該相雙金屬片逐漸冷卻降溫，端部向右動，推動上導(dǎo)板1向右移。而另外兩相金屬片溫度上升，端部向左彎曲，推動下導(dǎo)板2繼續(xù)向左移動。由于上、下導(dǎo)板一左一右移動，產(chǎn)生差動作用，通過杠桿的機械動作，使常閉觸點打開，斷開控制線路，起到保護電動機的作用。,1.5 熱 繼 電 器,圖1.28 差動式斷相保護的熱繼電器的動作原理 1上導(dǎo)板 2下導(dǎo)板 3雙金屬片 4常閉觸點 5杠桿,1.5 熱 繼 電 器,1.5.2 熱繼電器型號及選用,1熱繼電器的型號 在電氣原理圖中，熱繼電器的發(fā)熱元件和觸點的圖形符號如圖1.29所示。 我國常用的熱繼電器主要有JR20、JRS1、JR16等系列。引進產(chǎn)品有T系列(德國BBC公司)、3UA(德國西門子)、LR1-D(法國TE公司)。JRS1、JR20系列具有斷電保護、溫度補償、整定電流可調(diào)，能手動脫扣及手動斷開動斷觸頭等功能。三相交流電動機的過載保護均采用三相式熱繼電器，尤其是JR16和JR20系列三相式熱繼電器得到廣泛應(yīng)用。這兩種系列的熱繼電器按其職能又分為帶斷相保護和不帶斷相保護兩種類型。 常用的JRS1系列和JR20系列熱繼電器的符號含義如圖1.30所示。,圖1.29 熱繼電器的圖形符號和文字符號 圖1.30 JRS1和JR20系列熱繼電器的符號含義,1.5 熱 繼 電 器,常用的JR16、JR20、JRS1、T系列熱繼電器的技術(shù)參數(shù)見表l-4。,表1-4 常用的熱繼電器技術(shù)參數(shù),1.5 熱 繼 電 器,1.5 熱 繼 電 器,2熱繼電器的選用 通常選用時應(yīng)按電動機形式、工作環(huán)境、啟動情況及負(fù)荷情況等幾方面綜合加以考慮。,(1) 原則上熱繼電器的額定電流應(yīng)按電動機的額定電流選擇。對于過載能力較差的電動機，其配用的熱繼電器(主要是發(fā)熱元件)的額定電流可適當(dāng)小些。通常，選取熱繼電器的額定電流(實際上是選取發(fā)熱元件的額定電流)為電動機額定電流的60%80%。 (2) 在不頻繁啟動場合，要保證熱繼電器在電動機的啟動過程中不產(chǎn)生誤動作。通常，當(dāng)電動機啟動電流為其額定電流6倍以及啟動時間不超過6s時，若很少連續(xù)啟動，就可按電動機的額定電流選取熱繼電器。 (3) 當(dāng)電動機為重復(fù)短時工作時，首先注意確定熱繼電器的允許操作頻率。因為熱繼電器的操作頻率是很有限的，如果用它保護操作頻率較高的電動機，效果很不理想，有時甚至不能使用。 (4) 在三相異步電動機電路中，對定子繞組為Y連接的電動機應(yīng)選用兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器；定子繞組為連接的電動機必須采用帶斷相保護的熱繼電器。,1.5 熱 繼 電 器,1.6 信號繼電器,信號繼電器是指輸入非電信號，且當(dāng)非電信號到一定值時才使觸頭動作的繼電器。常用的有溫度繼電器、速度繼電器、液位繼電器和干簧繼電器。,1.6.1 溫度繼電器,熱繼電器是對電動機進行過載保護用的電器。然而，即使電動機不過載，當(dāng)電網(wǎng)電壓升高時，也會導(dǎo)致鐵損增加而使鐵心發(fā)熱，這樣會使繞組溫升過高，或者電動機環(huán)境溫度過高以及通風(fēng)不良等，同樣會使繞組溫度過高。出現(xiàn)這些情況，熱繼電器就無能為力了。為此，出現(xiàn)了按溫度原則動作的繼電器，這就是溫度繼電器。使用時將溫度繼電器埋設(shè)在電動機發(fā)熱部位，如電動機定子槽內(nèi)、繞組端部等部位，可直接反映該處發(fā)熱情況。無論是電動機本身出現(xiàn)過載電流引起溫度升高，還是其他原因引起電動機溫度升高，溫度繼電器都可起保護作用。 溫度繼電器大體上有兩種類型，一種是雙金屬片式溫度繼電器，另一種是熱敏電阻式溫度繼電器。 雙金屬片式溫度繼電器的工作原理與熱繼電器相似，在此不重復(fù)。,1.6 信號繼電器,雙金屬片式溫度繼電器的動作溫度是以電動機繞組絕緣等級為基礎(chǔ)來劃分的，它共有50、60、70、80、95、10