第一篇電氣控制技術(shù)第一章 常用低壓電器

1、- 33 - 第一篇 電氣控制技術(shù) 電氣控制技術(shù)是由生產(chǎn)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象、以微電子裝置為核心、以電力電子裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)而組成的電氣控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)按照一定的規(guī)律控制電動(dòng)機(jī)，使之滿足生產(chǎn)工藝的要求，同時(shí)又達(dá)到提高效率、降低能耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度的最終目的。電氣控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究以及其他各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的重要技術(shù)手段之一。 本篇主要以電動(dòng)機(jī)和其他執(zhí)行電器為控制對(duì)象，介紹電氣控制中常用的低壓電器、基本線路以及電氣控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法。第一章 常用低壓電器 通常對(duì)一個(gè)或多個(gè)器件組合，能手動(dòng)或自動(dòng)分合，額定電壓在直流1500V、交流

2、1200V及其以下的電路，以及能夠?qū)崿F(xiàn)電路中被控制對(duì)象的控制、調(diào)節(jié)、變換、檢測(cè)、保護(hù)等作用的基本器件稱為低壓電器。低壓電器是組成各種電氣控制成套設(shè)備的基礎(chǔ)配套組件，它的正確使用是低壓電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行、安全用電的基礎(chǔ)，也是電氣控制線路設(shè)計(jì)的重要保證。 本章主要介紹常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、工作原理、用途及其圖形符號(hào)和文字符號(hào)，為正確選擇和合理使用這些電器及進(jìn)行電氣控制線路的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。第一節(jié) 電器的功能、分類和工作原理一、電器的功能 電器是一種能根據(jù)外界的信號(hào)(機(jī)械力、電動(dòng)力和其他物理量)和要求，手動(dòng)或自動(dòng)地接通、斷開電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或非電對(duì)象的切換、控制、保護(hù)、檢測(cè)、變換和調(diào)節(jié)的元件或設(shè)備。電器

3、的控制作用就是手動(dòng)或自動(dòng)地接通、斷開電路，“通”稱為“開”，“斷”也稱為“關(guān)”。因此，“開”和“關(guān)”是電器最基本、最典型的功能。二、電器的分類 低壓電器種類繁多，功能多樣，用途廣泛，結(jié)構(gòu)各異。其分類方法亦很多，常用分類方法有以下幾種。 1按工作電壓等級(jí)分 (1) 高壓電器 用于交流電壓1200V、直流電壓1500V及以上的電路中的電器，例如高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)、高壓熔斷器等。 (2) 低壓電器 用于交流50Hz(或60Hz)額定電壓為1200V以下、直流額定電壓為1500V及以下的電路中的電器，例如接觸器、繼電器等。 2按動(dòng)作原理分 (1) 手動(dòng)電器 人手操作發(fā)出動(dòng)作指令的電器，例如刀開關(guān)

4、、按鈕等。 (2) 自動(dòng)電器 產(chǎn)生電磁力而自動(dòng)完成動(dòng)作指令的電器，例如接觸器、繼電器、電磁閥等。 3按用途分 (1) 控制電器 用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器，例如接觸器、繼電器、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器等。 (2) 配電電器 用于電能的輸送和分配的電器，例如高壓斷路器等。(3) 主令電器 用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)送動(dòng)作指令的電器，例如按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。(4) 保護(hù)電器 用于保護(hù)電路及用電設(shè)備的電器，例如熔斷器、熱繼電器等。 (5) 執(zhí)行電器 用于完成某種動(dòng)作或傳送功能的電器，例如電磁鐵、電磁離合器等。三、電磁式電器的基本原理 低壓電器中大部分為電磁式電器，其基本結(jié)構(gòu)由電磁機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)組成。觸頭系統(tǒng)存在接

5、觸電阻和電弧等物理現(xiàn)象，對(duì)電器的安全運(yùn)行影響較大；而電磁機(jī)構(gòu)的電磁吸力與反力是決定電器性能的主要因素之一。低壓電器的主要技術(shù)性能指標(biāo)與參數(shù)就是在這些基礎(chǔ)上制定的。因此，觸頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、電弧的產(chǎn)生、滅弧裝置的設(shè)計(jì)以及電磁吸力和反力等問(wèn)題是低壓電器的基本問(wèn)題，也是研究電器元件結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)。 (一)電磁機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)是電磁式電器的感測(cè)元件，它將電磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而帶動(dòng)觸頭動(dòng)作。1電磁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式電磁機(jī)構(gòu)由線圈、鐵心和銜鐵三部分組成，其結(jié)構(gòu)形式按銜鐵的運(yùn)動(dòng)方式可分為直動(dòng)式和拍合式。圖1-1和圖1-2是直動(dòng)式和拍合式電磁機(jī)構(gòu)的常用結(jié)構(gòu)形式。 1銜鐵：2鐵心：3線圈 1銜鐵：2鐵心：3線圈 圖

6、1-1 直動(dòng)式電磁機(jī)構(gòu) 圖1-2 拍合式電磁構(gòu)機(jī)線圈的作用是將電能轉(zhuǎn)換為磁能，即產(chǎn)生磁通，銜鐵在電磁吸力作用下產(chǎn)生機(jī)械位移使鐵心吸合。通入直流電的線圈稱直流線圈，通入交流電的線圈稱交流線圈。 直流線圈通電，鐵心不會(huì)發(fā)熱，只有線圈發(fā)熱，因此使線圈與鐵心直接接觸，易于散熱。線圈一般做成無(wú)骨架、高而薄的瘦高型，以改善線圈自身散熱。鐵心和銜鐵由軟鋼或工程純鐵制成。 對(duì)于交流線圈，除線圈發(fā)熱外，由于鐵心中有渦流和磁滯損耗，鐵心也會(huì)發(fā)熱。為了改善線圈和鐵心的散熱情況，在鐵心與線圈之間留有散熱間隙，而且把線圈做成有骨架的矮胖型。鐵心用硅鋼片疊成，以減少渦流。另外，根據(jù)線圈在電路中的連接方式可分為串聯(lián)線圈(即

7、電流線圈)和并聯(lián)線圈(即電壓線圈) a) 串聯(lián)電磁機(jī)構(gòu) b) 并聯(lián)電磁機(jī)構(gòu)如圖1-3所示。串聯(lián)(電流)線圈串接在線路中， 圖1-3 電磁機(jī)構(gòu)中線圈的連接方式流過(guò)的電流大,為減少對(duì)電路的影響，線圈的導(dǎo)線粗，匝數(shù)少，線圈的阻抗較小。并聯(lián)(電壓)線圈并聯(lián)在線路上，為減少分流作用，需要較大的阻抗，因此線圈的導(dǎo)線細(xì)且匝數(shù)多。 2電磁機(jī)構(gòu)的工作原理 電磁鐵工作時(shí)，線圈產(chǎn)生的磁通作用于銜鐵，產(chǎn)生電磁吸力，并使銜鐵產(chǎn)生機(jī)械位移，銜鐵復(fù)位時(shí)復(fù)位彈簧將銜鐵拉回原位。因此作用在銜鐵上的力有兩個(gè)：一個(gè)是電磁吸力，另一個(gè)是反力。電磁吸力由電磁機(jī)構(gòu)產(chǎn)生，反力由復(fù)位彈簧和觸頭等產(chǎn)生。電磁機(jī)構(gòu)的工作特性常用吸力特性和反力特性

8、來(lái)表達(dá)。 (1) 吸力特性 電磁機(jī)構(gòu)的電磁吸力F與氣隙的關(guān)系曲線稱為吸力特性。電磁吸力可按下式求得 (1-1)式中，F(xiàn)為電磁吸力，N；B為氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；S為磁極截面積，m2。當(dāng)鐵心截面積S為常數(shù)時(shí)，電磁吸力F與B 2成正比，也可認(rèn)為F與氣隙磁通 2成正比。勵(lì)磁電流的種類對(duì)吸力特性有很大影響。對(duì)于具有電壓線圈的交流電磁機(jī)構(gòu)，設(shè)線圈外加電壓U不變，交流電磁線圈的阻抗主要決定于線圈的電抗，若電阻忽略不計(jì)，則 U E = 4.44f N (1-2) (1-3)式中，U為線圈外加電壓；E為線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；f為電壓頻率；為氣隙磁通；N為電磁線圈的匝數(shù)。 當(dāng)電壓頻率f、電磁線圈的匝數(shù)N和線圈外加電壓U

9、為常數(shù)時(shí)，氣隙磁通也為常數(shù)，則電磁吸力也為常數(shù)，即F與氣隙大小無(wú)關(guān)。實(shí)際上，考慮到漏磁通的影響，電磁吸力F隨氣隙的減少略有增加。交流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性如圖1-4所示。由于交流電磁機(jī)構(gòu)的氣隙磁通不變，IN隨氣隙磁阻(也即隨氣隙)的變化成正比變化，所以交流電磁線圈的電流I與氣隙成正比變化。 對(duì)于具有電壓線圈的直流電磁機(jī)構(gòu)，其吸力特性與交流電磁機(jī)構(gòu)有所不同。因外加電壓U和線圈電阻不變，則流過(guò)線圈 圖1-4 交流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性的電流I為常數(shù)，與磁路的氣隙大小無(wú)關(guān)。根據(jù)磁路定律 (1-4) 則 F2 (1-5)故其吸力特性為二次曲線形狀，如圖1-5所示。 在一些要求可靠性較高或操作頻繁的場(chǎng)合，一般不

10、采用交流電磁機(jī)構(gòu)而采用直流電磁機(jī)構(gòu), 這是因?yàn)橐话鉛形鐵心的交流電磁機(jī)構(gòu)的勵(lì)磁線圈通電而銜鐵尚未吸合的瞬間，電流將達(dá)到銜鐵吸合后額定電流的56倍；E形鐵心電磁機(jī)構(gòu)則達(dá)到額定電流的1015倍。如果銜鐵卡住不能吸合或者頻繁操作時(shí)，交流勵(lì)磁線圈則有可能被燒毀。 (2)反力特性 電磁系統(tǒng)的反作用力與氣隙的關(guān)系曲線稱 圖1-5 直流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性為反力特性。反作用力包括彈簧力、銜鐵自身重力、摩擦阻力等。圖1-6中所示曲線1-為直流接觸器吸力特性；2-為交流接觸器吸力特性；3-即為反力特性曲線。圖中1為起始位置，2為動(dòng)、靜觸頭接觸時(shí)的位置。在12區(qū)域內(nèi)，反作用力隨氣隙減小而略有增大，到達(dá)2位置時(shí)，動(dòng)、

11、靜觸頭接觸，這時(shí)觸頭上的初壓力作用到銜鐵上, 反作用力驟增，曲線發(fā)生突變。在20區(qū)域內(nèi)，氣隙越小, 觸頭壓得越緊, 反作用力越大, 其曲線比12段越陡。 (3)反力特性與吸力特性的配合 保證使銜鐵能牢牢吸合，重要是要保證反力特性與吸力特性配合，如圖1-6所示。在整個(gè)吸合過(guò)程中，吸力都必須大于反作用力，即吸力特性高于反力特性，但不能過(guò)大或過(guò)小，吸力過(guò)大時(shí)，動(dòng)、靜觸頭接觸時(shí)以及銜鐵與鐵心接觸時(shí)的沖擊力也大，會(huì)使觸頭和銜鐵發(fā)生彈 圖1-6 吸力特性和反力特性跳，導(dǎo)致觸頭熔焊或燒毀，影響電器的機(jī)械壽命；吸力過(guò)小時(shí)，會(huì)使銜鐵運(yùn)動(dòng)速度降低，難以滿足高操作頻率的要求。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，可調(diào)整反力彈簧或觸頭

12、初壓力以改變反力特性，使之與吸力特性有良好配合。 3交流電磁機(jī)構(gòu)上短路環(huán)的作用 因單相交流電磁機(jī)構(gòu)上鐵心的磁通是交變的，故當(dāng)磁通過(guò)零時(shí)，電磁吸力也為零，吸合后的銜鐵在反力彈簧的作用下將被拉開，磁通過(guò)零后電磁吸力又增大，當(dāng)吸力大于反力時(shí)，銜鐵又被吸合。由于交流電源頻率的變化，使銜鐵容易產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)和噪聲，甚至使鐵心松散。因此，交流電磁機(jī)構(gòu)鐵心端面上都安裝一個(gè)銅制的短路環(huán)。短路環(huán)包圍鐵心端面約23的面積，如圖1-7所示。圖1-7 交流電磁鐵鐵心的短路環(huán)當(dāng)交變磁通穿過(guò)短路環(huán)所包圍的截面積S2在環(huán)中產(chǎn)生渦流時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，此渦流產(chǎn)生的磁通2在相位上落后于短路環(huán)外鐵心截面S1中的磁通1，由1、2產(chǎn)

13、生的電磁吸力為F1、F2，作用在銜鐵上的合成電磁吸力是F1+F2，只要此合力始終大于其反力，銜鐵就不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。 (二) 觸頭系統(tǒng) 觸頭(觸點(diǎn))是電磁式電器的執(zhí)行部件，用來(lái)接通或斷開被控制電路。1 觸頭的結(jié)構(gòu)形式 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(guò)較大的電流；輔助觸頭用于接通或斷開控制電路，只能通過(guò)較小的電流。觸頭按其原始狀態(tài)可分為常開觸頭和常閉觸頭：原始狀態(tài)時(shí)(即線圈未通電)斷開，線圈通電后閉合的觸頭叫常開觸頭；原始狀態(tài)閉合，線圈通電后斷開的觸頭叫常閉觸頭(線圈斷電后所有觸頭復(fù)原)。觸頭按其結(jié)構(gòu)形式可分為橋形觸頭和指形觸頭，如圖1-8所示。2

14、觸頭接觸形式觸頭按其接觸形式可分為點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸三種，如圖1-9所示。圖1-9(a)為點(diǎn)接觸，它由兩個(gè)半球形觸頭或一個(gè)半球形與一個(gè)平面形觸頭構(gòu)成常用于小電流的電器中，如接觸器的輔助觸頭或繼電器觸頭。 圖1-8 觸頭結(jié)構(gòu)形式 圖1-9 觸頭接觸形式圖1-9(b)為線接觸，它的接觸區(qū)域是一條直線，觸頭的通斷過(guò)程是滾動(dòng)式進(jìn)行的。開始接通時(shí)，靜、動(dòng)觸頭在A點(diǎn)處接觸，靠彈簧壓力經(jīng)B點(diǎn)滾動(dòng)到C點(diǎn)，斷開時(shí)做相反運(yùn)動(dòng)。這樣可以自動(dòng)清除觸頭表面的氧化物，觸頭長(zhǎng)期正常工作的位置不是在易灼燒的A點(diǎn)，而是在工作點(diǎn)C點(diǎn)，保證了觸頭的良好接觸。線接觸多用于中容量的電器，如接觸器的主觸頭。圖1-9(c)為面接觸，它

15、允許通過(guò)較大的電流。這種觸頭一般在接觸表面上鑲有合金，以減少觸頭接觸電阻并提高耐磨性，多用于大容量接觸器的主觸頭。3 觸頭的分類固定不動(dòng)的稱為靜觸頭，能由聯(lián)桿帶著移動(dòng)的稱為動(dòng)觸頭，觸頭通常以其初始位置，即“常態(tài)"位置來(lái)命名的。對(duì)電磁式電器來(lái)說(shuō), 是電磁鐵線圈未通電時(shí)的位置；對(duì)非電量電器來(lái)說(shuō)，是 l按鈕帽；2復(fù)位彈簧；3聯(lián)桿；在沒(méi)有受外力作用時(shí)的位置。 4常閉觸頭；5常開觸頭；常閉觸頭(又稱動(dòng)斷觸頭)常態(tài)時(shí)動(dòng)靜觸頭是相互閉合的。 6靜觸頭；7動(dòng)觸頭常開觸頭(又稱動(dòng)合觸頭)常態(tài)時(shí)動(dòng)靜觸頭是相互分開的。觸 圖1-10 觸頭位置示意頭的位置如圖1-10所示。 4推動(dòng)機(jī)構(gòu) 推動(dòng)機(jī)構(gòu)與動(dòng)觸頭的聯(lián)

16、桿相接，以推動(dòng)動(dòng)觸頭動(dòng)作。對(duì)于電磁式電器，推動(dòng)力是電磁鐵的電磁力；對(duì)于非電量電器，推動(dòng)力是人力或機(jī)械力。當(dāng)推動(dòng)力消失后，依靠復(fù)位彈簧的彈力使動(dòng)觸頭復(fù)位。(三) 滅弧工作原理 觸點(diǎn)在通電狀態(tài)下動(dòng)、靜觸頭脫離接觸時(shí)，由于電場(chǎng)的存在，使觸頭表面的自由電子大量溢出而產(chǎn)生電弧。電弧的存在既燒損觸頭金屬表面，降低電器的壽命，又延長(zhǎng)了電路的分?jǐn)鄷r(shí)間，所以必須迅速消除。1滅弧方法 1靜觸頭：2動(dòng)觸(1) 迅速增大電弧長(zhǎng)度 電弧長(zhǎng)度增加，使觸點(diǎn)間隙增 圖1-11 電動(dòng)力吹弧示意加，電場(chǎng)強(qiáng)度降低，同時(shí)又使散熱面積增大，降低電弧溫度，使自由電子和空穴復(fù)合的運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，因而電荷容易熄滅。 (2) 冷卻 使電弧與冷卻介質(zhì)

17、接觸，帶走電弧熱量，也可使復(fù)合運(yùn)動(dòng)得以加強(qiáng)，從而使電弧熄滅。2滅弧裝置 (1) 電動(dòng)力吹弧 電動(dòng)力吹弧如圖1-11所示。雙斷點(diǎn)橋式觸頭在分?jǐn)鄷r(shí)具有電動(dòng)力吹弧功能，不用任何附加裝置，便可使電弧迅速熄滅。這種滅弧方法多用于小容量交流接觸器中。(2) 磁吹滅弧 在觸點(diǎn)電路中串入吹弧線圈，如圖1-12 所示。圖中的1-磁吹線圈：2-絕緣套：3-鐵心：4-引弧角： 5-導(dǎo)磁甲板：6-滅弧罩：7-動(dòng)觸頭：8-靜觸頭。該線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)由導(dǎo)磁夾板引向觸點(diǎn)周圍，其方向由右手定則確定(為圖中×所示)。觸點(diǎn)間的電弧所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，其方向?yàn)樗?。這兩個(gè)磁場(chǎng)在電弧下方方向相同(疊加)，在弧柱上方方向相反(相減)

18、，所以弧柱下方的磁場(chǎng)強(qiáng)于上方的磁場(chǎng)。在下方磁場(chǎng)作用下，電弧受力的方向?yàn)镕所指的方向，在F的 圖1-12 磁吹滅弧示意作用下，電弧被吹離觸點(diǎn)，經(jīng)引弧角引進(jìn)滅弧罩，使電弧熄滅。 (3) 柵片滅弧 滅弧柵是一組鍍銅薄鋼片，它們彼此間相互絕緣如圖1-13所示。圖中的1-滅弧柵片：2-觸點(diǎn)：3-電弧。電弧進(jìn)入柵片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。每?jī)善瑴缁∑g都有150250V的絕緣強(qiáng)度，使整個(gè)滅弧柵的絕緣強(qiáng)度大大加強(qiáng)，以致外加 圖1-13 柵片滅弧示意電壓無(wú)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(jìn)入柵片后就會(huì)很快熄滅。由于柵片滅弧裝置的

19、滅弧效果在交流時(shí)要比直流時(shí)強(qiáng)得多，因此在交流電器中常采用柵片滅弧。第二節(jié) 電氣控制中常用電器 一、隔離器隔離器是低壓電器中結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、應(yīng)用十分廣泛的一類手動(dòng)操作電器，品種主要有低壓刀開關(guān)、熔斷器式刀開關(guān)和組合開關(guān)三種。 隔離器主要是在電源斷開后，將線路與電源明顯地隔開，以保障檢修人員的安全。熔斷器式刀開關(guān)由刀開關(guān)和熔斷器組合而成，故兼有兩者的功能，即電源隔離和電路保護(hù)功能，可分?jǐn)嘁欢ǖ呢?fù)載電流。1刀開關(guān)刀開關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖由圖1-14所示。由1-靜插座；2-操縱手柄；3-觸刀；4-支座；5-絕緣底板等組成。刀開關(guān)的主要類型有：帶滅弧裝置的大容量刀開關(guān)，帶熔斷器的開啟式負(fù)荷開關(guān)(膠蓋開 圖1-14刀

20、開關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖關(guān))、帶滅弧裝置和熔斷器的封閉式負(fù)荷開關(guān)(鐵殼開關(guān))等。常用的產(chǎn)品有：HD11HDl4和HS11HSl3系列刀開關(guān)，HK1、HK2系列膠蓋開關(guān)，HH3、HH4系列鐵殼開關(guān)。刀開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)有：長(zhǎng)期工作所承受的最大電壓額定電壓；長(zhǎng)期通過(guò)的最大允許電流額定電流；以及分?jǐn)嗄芰Φ?。新產(chǎn)品有HDl8、HDl7、HSl7等系列刀形隔離開關(guān)，HG1系列熔斷器式隔離開關(guān)等。選用刀開關(guān)時(shí)，刀的極數(shù)要與電源進(jìn)線相數(shù)相等；刀開關(guān)的額定電壓應(yīng)大于所控制的線路額定電壓；刀開關(guān)的額定電流應(yīng)大于負(fù)載的額定電流。表1-1列出HK1系列膠蓋開關(guān)的技術(shù)參數(shù)。刀開關(guān)的圖形、文字符號(hào)如圖1-15所示。表1-1 HK1

21、系列膠蓋開關(guān)的技術(shù)參數(shù)2組合開關(guān)組合開關(guān)的刀片是轉(zhuǎn)動(dòng)式的，操作比較輕巧，它的動(dòng)觸頭(刀片)和靜觸頭裝在封閉的絕緣件內(nèi)，采用疊裝式結(jié)構(gòu)，其層數(shù)由動(dòng)觸頭數(shù)量決定，動(dòng)觸頭裝在操作手柄的轉(zhuǎn)軸上，隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而改變各對(duì)觸頭的通斷狀態(tài)。組合開關(guān)的結(jié)構(gòu)和圖形、文字符號(hào)如圖1-16所示。 圖1-15 刀開關(guān)的圖形、文字符號(hào) 圖1-16 組合開關(guān)的結(jié)構(gòu)和圖形、文字符號(hào)表1-2 HZ10系列組合開關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)組合開關(guān)的主要參數(shù)有額定電壓、額定電流、極數(shù)等。其中額定電流有10A、25A、60A等幾級(jí)。常用產(chǎn)品有HZ5、HZl0系列和新型組合開關(guān)HZl5等系列。HZ10系列組合開關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1-2。組合開關(guān)一般在電

22、氣設(shè)備中用于非頻繁地接通和分?jǐn)嚯娐贰⒔油娫春拓?fù)載、測(cè)量三相電壓以及控制小容量異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)和星三角降壓?jiǎn)?dòng)等。二、熔斷器 1工作原理和保護(hù)特性熔斷器是一種最簡(jiǎn)單有效的保護(hù)電器，它具有分?jǐn)嗄芰?qiáng)，安裝體積小，使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于供電線路和電氣設(shè)備的短路保護(hù)中。熔斷器由熔體和安裝熔體的熔斷管(或座)等部分組成。熔體是熔斷器的核心，通常用低熔點(diǎn)的鉛錫合金、鋅、銅、銀的絲狀或片狀材料制成，新型的熔體通常設(shè)計(jì)成滅弧柵狀和具有變截面片狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)通過(guò)熔斷器的電流超過(guò)一定數(shù)值并經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后，電流在熔體上產(chǎn)生的熱量使熔體某處熔化而分?jǐn)嚯娐?，從而保護(hù)了電路和設(shè)備。 熔斷器熔體熔斷的電流值與熔斷時(shí)

23、間的關(guān)系稱為熔斷器的保護(hù)特性曲線，也稱為熔斷器的安-秒 ( I-t ) 特性,如圖 圖1-17 熔斷器的安-秒特性1-17所示。由特性曲線可以看出，流過(guò)熔體的電流越大，熔斷所需的時(shí)間越短。熔體的額定電流IfN是熔體長(zhǎng)期工作而不致熔斷的電流。熔斷器的熔斷電流與熔斷時(shí)間的數(shù)值關(guān)系如表1-3所示。表1-3 熔斷器的熔斷電流與熔斷時(shí)間的數(shù)值關(guān)系 2種類及技術(shù)數(shù)據(jù) 熔斷器按其結(jié)構(gòu)型式分為插入式、螺旋式、有填料密封管式、無(wú)填料密封管式等，品種規(guī)格多。在電氣控制系統(tǒng)中經(jīng)常選用螺旋式熔斷器，它有明顯的分?jǐn)嘀甘竞筒挥萌魏喂ぞ呔涂扇∠禄蚋鼡Q熔體等優(yōu)點(diǎn)。最近推出的新產(chǎn)品有RL6、RL7系列，可以替代老產(chǎn)品RL1、R

24、L2系列。RLS2系列是快速熔斷器，用以保護(hù)半導(dǎo)體硅整流元件及晶閘管，可替代老產(chǎn)品RLS1系列。RTl2、RTl5、NGT等系列是有填料密封管式熔斷器，瓷管兩端銅帽上焊有聯(lián)結(jié)板，可直接安裝在母線排上，RTl2、RTl5系列帶有熔斷指示器，熔斷時(shí)紅色指示器彈出。RTl4系列熔斷器帶有撞擊器，熔斷時(shí)撞擊器彈出，既可作熔斷信號(hào)指示，也可觸動(dòng)微動(dòng)開關(guān)以切斷接觸器線圈電路，接觸器斷電，實(shí)現(xiàn)三相電動(dòng)機(jī)的斷相保護(hù)。 主要技術(shù)參數(shù)如下。 (1) 額定電壓 指熔斷器長(zhǎng)期工作時(shí)和分?jǐn)嗪竽軌虺惺艿碾妷?，其值一般等于或大于電氣設(shè)備的額定電壓。 (2) 額定電流 指熔斷器長(zhǎng)期工作時(shí)，設(shè)備部件溫升不超過(guò)規(guī)定值時(shí)所能承受的

25、電流。即在一個(gè)額定電流等級(jí)的熔管內(nèi)可以分幾個(gè)額定電流等級(jí)的熔體，但熔體的額定電流最大不能超過(guò)熔斷管的額定電流。 (3) 極限分?jǐn)嗄芰?是指熔斷器在規(guī)定的額定電壓和功率因素(或時(shí)間常數(shù))的條件下，能分?jǐn)嗟淖畲箅娏髦?，在電路中出現(xiàn)的最大電流值一般指短路電流值。3熔斷器的選擇 熔斷器的選擇主要包括熔斷器類型、額定電壓、熔斷器額定電流和熔體額定電流的確定。熔斷器的類型主要由電控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)確定，熔斷器的額定電壓應(yīng)大于或等于實(shí)際電路的工作電壓；熔斷器額定電流應(yīng)大于或等于所裝熔體的額定電流。表1-4列出了RL6、RLS2、RTl2、RTl4等系列的技術(shù)數(shù)據(jù)。確定熔體電流是選擇熔斷器的主要任務(wù)，具體來(lái)說(shuō)有下

26、列幾條原則。 (1) 對(duì)于照明線路或電阻爐等電阻性負(fù)載，熔體的額定電流應(yīng)大于或等于電路的工作電流，即IfNI，式中IfN為熔體的額定電流，I為電路的工作電流。 (2) 保護(hù)一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，考慮電動(dòng)機(jī)沖擊電流的影響，熔體的額定電流按下式計(jì)算 IfN(1.52.5) IN (1-6) 式中，IN為電動(dòng)機(jī)的額定電流。 (3) 保護(hù)多臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，若各臺(tái)電動(dòng)機(jī)不同時(shí)啟動(dòng)，則應(yīng)按下式計(jì)算 IfN(1.52.5) INmax + IN (1-7)式中，INmax為容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流；IN 為其余電動(dòng)機(jī)額定電流的總和。(4) 為防止發(fā)生越級(jí)熔斷，上、下級(jí)(即供電干、支線)熔斷器間應(yīng)有 圖1-

27、18 熔斷器的圖良好的協(xié)調(diào)配合，為此，應(yīng)使上一級(jí)(供電干線)熔斷器的熔體額定電流比 形、文字符號(hào)下一級(jí)(供電支線)大12個(gè)級(jí)差。熔斷器的圖形、文字符號(hào)如圖1-18所示。 表1-4 RL6、RLS2、RTl2、RTl4等系列的技術(shù)數(shù)據(jù)三、繼電器 繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號(hào)的變化，使其自身的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的自動(dòng)控制電器。它具有輸入電路(又稱感應(yīng)元件)和輸出電路(又稱執(zhí)行元件)，當(dāng)感應(yīng)元件中的輸入量(如電壓、電流、溫度、壓力等)變化到某一定值時(shí)繼電器動(dòng)作，執(zhí)行元件便接通和斷開控制電路。1 繼電器分類(1) 按輸入信號(hào): 可分為電壓繼電器、電流繼電器、功率繼電器、速度繼電器、壓力繼電器、溫度繼電器等；

28、(2) 按工作原理: 可分為電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動(dòng)式繼電器、電子式繼電器，熱繼電器等；(3) 按用途: 可分為控制繼電器與保護(hù)繼電器；(4) 按輸出形式: 可分為有觸點(diǎn)繼電器和無(wú)觸點(diǎn)繼電器。 2 繼電器特性繼電器主要特性是輸入輸出特性，即繼電特性。 圖1-19 繼電特性曲線繼電特性曲線如圖1-19所示。當(dāng)繼電器輸入量x由零增至x2以前，輸出量y 為零。當(dāng)輸入量x增加到x2時(shí)，繼電器吸合，輸出量為y1，若x 再增大，y1值保持不變。當(dāng)x減小到x1時(shí)，繼電器釋放，輸出量由y1降至零。x再減小，y值均為零。圖中，x2稱為繼電器吸合值，欲使繼電器吸合，輸入量必須大于或等于此值；x1稱為繼電器

29、釋放值，欲使繼電器釋放，輸入量必須小于或等于此值。k=x1x2稱為繼電器的返回系數(shù)，它是繼電器的重要參數(shù)之一。k值是可以調(diào)節(jié)的，不同場(chǎng)合要求不同的k值。例如一般繼電器要求低的返回系數(shù)，k值應(yīng)在0.10.4之間，這樣當(dāng)繼電器吸合后，輸入量波動(dòng)較大時(shí)不致引起誤動(dòng)作。欠電壓繼電器則要求高的返回系數(shù)，k值應(yīng)在0.6以上。如某繼電器k=0.66，吸合電壓為額定電壓的90，則電壓低于額定電壓的60時(shí)，繼電器釋放，起到欠電壓保護(hù)的作用。3 重要參數(shù)繼電器另一個(gè)重要參數(shù)是吸合時(shí)間和釋放時(shí)間。吸合時(shí)間是指從線圈接受電信號(hào)到銜鐵完全吸合所需的時(shí)間；釋放時(shí)間是指從線圈失電到銜鐵完全釋放所需的時(shí)間。一般繼電器的吸合時(shí)

30、間與釋放時(shí)間為O.05O.15s，快速繼電器為0.0050.05s，它的大小影響著繼電器的操作頻率。 無(wú)論繼電器的輸入量是電量或非電量，繼電器工作的最終目的總是控制觸頭的分?jǐn)嗷蜷]合，而觸頭又是控制電路通斷的，就這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)接觸器與繼電器是相同的。但是它們又有區(qū)別，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。 (1) 所控制的線路不同 繼電器用于控制電訊線路、儀表線路、自控裝置等小電流電路及控制電路；接觸器用于控制電動(dòng)機(jī)等大功率、大電流電路及主電路。 (2) 輸入信號(hào)不同 繼電器的輸入信號(hào)可以是各種物理量，如電壓、電流、時(shí)間、壓力、速度等，而接觸器的輸入量只有電壓。 (一) 電磁式繼電器 在低壓控制系統(tǒng)中采用的繼電器

31、大部分是電磁式繼電器，電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)與原理和接觸器基本相同。電磁式繼電器的典型結(jié)構(gòu)如圖l-20所示, 它由1-底座；2-反力彈簧；3,4-調(diào)節(jié)螺釘；5-非磁性墊片；6-銜鐵；7-鐵心；8-極靴；9-電磁線圈；10-觸頭系統(tǒng)組成。按吸引線圈電流的類型，可分為直流電磁式繼電器和交流電磁式繼電器。按其在電路中的連接方式，可分為電流繼電器、電壓繼電器和中間繼電器等。1電流繼電器電流繼電器反映的是電流信號(hào)。使用時(shí)，電流繼電器的線圈串聯(lián)于被測(cè)電路中，根據(jù)電流的變化而動(dòng)作。為降 圖l-20 電磁式繼電器的典型結(jié)構(gòu)低負(fù)載效應(yīng)和對(duì)被測(cè)量電路參數(shù)的影響，線圈匝數(shù)少，導(dǎo)線粗，阻抗小。電流繼電器除用于電流型保護(hù)的

32、場(chǎng)合外，還經(jīng)常用于按電流原則控制的場(chǎng)合。電流繼電器有欠電流繼電器和過(guò)電流繼電器兩種。 (1) 欠電流繼電器 線圈中通以3065的額定電流時(shí)繼電器吸合，當(dāng)線圈中的電流降至額定電流的1020時(shí)繼電器釋放。當(dāng)電路由于某種原因使電流降至額定電流的20以下時(shí)，欠電流繼電器釋放發(fā)出信號(hào)，從而改變電路狀態(tài)。 (2) 過(guò)電流繼電器 其結(jié)構(gòu)、原理與欠電流繼電器相同，只不過(guò)吸合值與釋放值不同。過(guò)電流繼電器吸引線圈的匝數(shù)很少。直流過(guò)電流繼電器的吸合值為70300額定電流，交流過(guò)電流繼電器的吸合值為110400額定電流。應(yīng)當(dāng)注意，過(guò)電流繼電器在正常情況下(即電流在額定值附近時(shí))是釋放的，當(dāng)電路發(fā)生過(guò)載或短路故障時(shí)，過(guò)

33、電流繼電器才吸合，吸合后立即使所控制的接觸器或電路分?jǐn)?，然后自己也釋放。由于過(guò)電流繼電器具有短時(shí)工作的特點(diǎn)，所以交流過(guò)電流繼電器不用裝短路環(huán)。 常用的交直流電流繼電器有JT4、JTl4等系列，表1-5所列為JLl4系列交直流電流繼電器的技術(shù)數(shù)據(jù)。表1-5 JLl4系列交直流電流繼電器技術(shù)數(shù)據(jù)。2電壓繼電器電壓繼電器是根據(jù)輸入電壓大小變化而動(dòng)作的繼電器。使用時(shí)，電壓繼電器的線圈并接于被測(cè)電路，線圈的匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)、阻抗大。繼電器根據(jù)所接線路電壓值的變化，處于吸合或釋放狀態(tài)。常用的電壓繼電器按用途分為欠(零)電壓繼電器和過(guò)電壓繼電器兩種。 常用的電壓繼電器有JT4系列。JT4系列交流電磁式繼電器的

34、技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1-6所示。表1-6 JT4系列交流電磁式繼電器技術(shù)數(shù)據(jù)電路正常工作時(shí)，欠電壓繼電器吸合，當(dāng)電路電壓減小到某一整定值(3050) UN時(shí)，欠電壓繼電器釋放，對(duì)電路實(shí)現(xiàn)欠電壓保護(hù)。 電路正常工作時(shí)，過(guò)電壓繼電器不動(dòng)作，當(dāng)電路電壓超過(guò)到某一整定值(105120) UN時(shí)，過(guò)電壓繼電器吸合，對(duì)電路實(shí)現(xiàn)過(guò)電壓保護(hù)。零電壓繼電器是當(dāng)電路電壓降低到(525)UN時(shí)釋放，對(duì)電路實(shí)現(xiàn)欠電壓保護(hù)。3中間繼電器 中間繼電器實(shí)質(zhì)上是電壓繼電器，其觸頭數(shù)量多(一般有8對(duì))，容量也大，主要起到中間擴(kuò)展和放大(觸頭數(shù)目和電流容量)的作用。常用的中間繼電器有JZ7和JZ8等系列。表1-7所示為JZ7系列中間繼電

35、器的技術(shù)參數(shù)。4電磁式繼電器的整定 繼電器在投入運(yùn)行前，必須把它的返回系數(shù)調(diào)整到控制系統(tǒng)所要求的范圍以內(nèi)。一般整定方法有兩種。 (1) 調(diào)整釋放彈簧的松緊程度 釋放彈簧越緊，反作用力越大，則吸合值和釋放值都增加，返回系數(shù)上升，反之返回系數(shù)下降。這種調(diào)節(jié)為精調(diào)，可以連續(xù)調(diào)節(jié)。但若彈簧太緊電磁吸力不能克服反作用力，有可能吸不上；彈簧太松，反作用力太小，又不能可靠釋放。 (2) 改變非磁性墊片的厚度 非磁性墊片越厚，銜鐵吸合后磁路的氣隙和磁阻增大，釋放值增大，使返回系數(shù)增大；反之釋放值減小，返回系數(shù)減小，采用這種調(diào)整方式，吸合值基本不變。這種調(diào)節(jié)為粗調(diào)，不能連續(xù)調(diào)節(jié)。表1-7 JZ7系列中間繼電器技

36、術(shù)參數(shù) 5電磁式繼電器的選擇 電磁式繼電器主要包括電流繼電器、電壓繼電器和中間繼電器。選用時(shí)主要依據(jù)繼電器所保護(hù)或所控制對(duì)象對(duì)繼電器提出的要求，如觸頭的數(shù)量、種類，返回系數(shù)，控制電路的電壓、電流、負(fù)載性質(zhì)等。由于繼電器觸頭容量小，所以經(jīng)常將觸頭并聯(lián)使用。有時(shí)為增加觸頭的分?jǐn)嗄芰?，也可以把觸頭串聯(lián)起來(lái)使用。6電磁式繼電器的圖形符號(hào)和文字符號(hào) 電磁式繼電器的圖形符號(hào)如圖1-21所示。電流繼電器的文字符號(hào)為KI，電壓繼電器的文字符號(hào)為KV，中間 圖1-21 電磁式繼電器圖形和文字符號(hào)繼電器的文字符號(hào)為KA。 (二) 時(shí)間繼電器在電氣控制系統(tǒng)中，需要有瞬時(shí)動(dòng)作的繼電器，也需要延時(shí)動(dòng)作的繼電器。時(shí)間繼電

37、器就是利用感測(cè)部件接受外界信號(hào)實(shí)現(xiàn)觸頭延時(shí)動(dòng)作的自動(dòng)電器，經(jīng)常用于時(shí)間控制原則進(jìn)行控制的場(chǎng)合。其種類按工作原理不同分為電磁式、空氣式、電子式和電動(dòng)機(jī)式。時(shí)間繼電器按延時(shí)方式不同有通電延時(shí)，即接受輸入信號(hào)后延遲一定的時(shí)間，輸出信號(hào)才發(fā)生變化。當(dāng)輸入信號(hào)消失后，輸出瞬時(shí)復(fù)原；斷電延時(shí)，既接受輸入信號(hào)時(shí)，瞬時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)。當(dāng)輸入信號(hào)消失后，延遲一定的時(shí)間，輸出才復(fù)原。1直流電磁式 在直流電磁式電壓繼電器的鐵心上加上阻尼銅套，即可構(gòu)成時(shí)間繼電器，其結(jié)構(gòu)原理如圖1-22所示。圖中的1-鐵心；2-阻尼銅套；3-絕緣層；4-線圈。它是利用電磁阻尼原理產(chǎn)生延時(shí)的，由電磁感應(yīng)定律可知，在繼電器線圈通斷電過(guò)

38、程中銅套內(nèi)將感應(yīng)電勢(shì)，并通過(guò)感應(yīng)電流，此電流產(chǎn)生的磁通總是反對(duì)原磁通變化的。當(dāng)繼電器通電時(shí)，由于銜鐵處于釋放位置，氣隙大，磁阻大，磁通小，銅套阻尼作用相對(duì)也小，因此銜鐵吸合時(shí)延時(shí)不顯著(一般忽 圖1-22 鐵心阻尼銅套示意略不計(jì))。而當(dāng)繼電器斷電時(shí)，磁通變化量大，銅套阻尼作用也大，使銜鐵延時(shí)釋放而起到延時(shí)作用。因此，這種繼電器僅用作斷電延時(shí)。這種時(shí)間繼電器延時(shí)范圍很小，一般不超過(guò)5.5s，而且準(zhǔn)確度較低，一般只用于要求不高的斷電延時(shí)的場(chǎng)合。直流電磁式時(shí)間繼電器JT3系列的技術(shù)數(shù)據(jù)如表1-8所示。表1-8 JT3系列直流電磁式時(shí)間繼電器技術(shù)數(shù)據(jù)2空氣阻尼式 空氣阻尼式時(shí)間繼電器是利用空氣阻尼原理

39、獲得延時(shí)的，其結(jié)構(gòu)由電磁系統(tǒng)、延時(shí)機(jī)構(gòu)和觸頭三部分組成。時(shí)間繼電器動(dòng)作原理示意如圖1-23所示。1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)螺桿：14進(jìn)氣孔：15、16壓動(dòng)微動(dòng)開關(guān)圖1-23 時(shí)間繼電器動(dòng)作原理電磁系統(tǒng)為雙E直動(dòng)式，觸頭用微動(dòng)開關(guān)，延時(shí)機(jī)構(gòu)采用氣囊式阻尼器。電磁機(jī)構(gòu)可以是直流的，也可以是交流的；既有通電延時(shí)型，也有斷電延時(shí)型。只要改變電磁機(jī)構(gòu)的安裝方向，便可實(shí)現(xiàn)不同的延時(shí)方式；當(dāng)銜鐵位于鐵心和延時(shí)機(jī)構(gòu)之間時(shí)為通電延時(shí)，如圖1-23(a)所示；當(dāng)鐵心位于銜鐵和延時(shí)機(jī)構(gòu)之間時(shí)為斷電延時(shí)，如圖1-23

40、(b)所示?，F(xiàn)以通電延時(shí)型為例介紹其工作原理。當(dāng)線圈1得電后，銜鐵3吸合，活塞桿6在塔形彈簧8的作用下帶動(dòng)活塞12及橡皮膜1O向上移動(dòng)，由于橡皮膜10下方的空氣較稀薄形成負(fù)壓，活塞桿6只能緩慢上移其移動(dòng)的速度決定了延時(shí)的長(zhǎng)短。調(diào)整調(diào)節(jié)螺桿13，改變進(jìn)氣孔14的大小，可以調(diào)整延時(shí)時(shí)間；進(jìn)氣孔大，移動(dòng)速度快，延時(shí)短；進(jìn)氣孔小，移動(dòng)速度慢，延時(shí)較長(zhǎng)。在活塞桿向上移動(dòng)的過(guò)程中，杠桿7隨之做逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)活塞桿移動(dòng)到與已吸合的銜鐵接觸時(shí)，活塞桿停止移動(dòng)。同時(shí)，杠桿7壓動(dòng)微動(dòng)開關(guān)15，使微動(dòng)開關(guān)的常閉觸頭斷開、常開觸頭閉合，起到通電延時(shí)的作用。延時(shí)時(shí)間為線圈通電到微動(dòng)開關(guān)觸頭動(dòng)作之間的時(shí)間間隔。當(dāng)線圈1斷

41、電后，電磁吸力消失，銜鐵3在反力彈簧4的作用下釋放，并通過(guò)活塞桿6帶動(dòng)活塞12的肩部所形成的單向閥，迅速地從橡皮膜10上方的氣室縫隙中排出，因此杠桿7和微動(dòng)開關(guān)15能在瞬間復(fù)位，線圈1通電和斷電時(shí)，微動(dòng)開關(guān)16在推板5的作用下能夠瞬時(shí)動(dòng)作，所以是時(shí)間繼電器的瞬動(dòng)觸頭。空氣阻尼式的特點(diǎn)是：延時(shí)范圍較大(0.4180s)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)，價(jià)格低。但其延時(shí)誤差較大，無(wú)調(diào)節(jié)刻度指示，難以確定整定延時(shí)值。在對(duì)延時(shí)精度要求較高的場(chǎng)合，不宜使用這種時(shí)間繼電器。常用的JS7-A系列時(shí)間繼電器的基本技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1-9。表1-9 JS7-A空氣阻尼式時(shí)間繼電器技術(shù)數(shù)據(jù)3晶體管式 晶體管式時(shí)間繼電器也稱半導(dǎo)體式時(shí)

42、間繼電器，具有延時(shí)范圍廣(最長(zhǎng)可達(dá)3600s)、精度高(一般為5左右)、體積小、耐沖擊震動(dòng)、調(diào)節(jié)方便和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，它的發(fā)展很快，使用也日益廣泛。圖124 JSJ型晶體管式時(shí)間繼電器的原理圖晶體管式時(shí)間繼電器是利用RC電路中電容電壓不能躍變，只能按指數(shù)規(guī)律逐漸變化的原理電阻尼特性獲得延時(shí)的。所以，只要改變充電回路的時(shí)間常數(shù)即可改變延時(shí)時(shí)間。由于調(diào)節(jié)電容比調(diào)節(jié)電阻困難，所以多用調(diào)節(jié)電阻的方式來(lái)改變延時(shí)時(shí)間。常用的產(chǎn)品有JSJ、JSl3、JSl4、JSl5、JS20型等?，F(xiàn)以JSJ型為例說(shuō)明晶體管式時(shí)繼電器的工作原理。圖1-24為JSJ型晶體管式時(shí)間繼電器的原理圖。其工作原理為：接通電源后，變壓器

43、副邊18V負(fù)電源通過(guò)K的線圈、R5使V5獲得偏流而導(dǎo)通，從而V6截止。此時(shí)K的線圈中只有較小的電流，不足以使K吸合，所以繼電器K不動(dòng)作。同時(shí)，變壓器副邊12V的正電源經(jīng)V2半波整流后，經(jīng)過(guò)可調(diào)電阻R1、R、繼電器常閉觸頭K向電容C充電，使a點(diǎn)電位逐漸升高。當(dāng)點(diǎn)a電位高于b點(diǎn)電位并使V3導(dǎo)通時(shí)，在12V正電源作用下V5截止，V6通過(guò)R3獲得偏流而導(dǎo)通。V6導(dǎo)通后繼電器線圈K中的電流大幅度上升，達(dá)到繼電器的動(dòng)作值時(shí)使K動(dòng)作，其常閉打開，斷開C的充電回路，常開閉合，使C通過(guò)R4放電，為下次充電作準(zhǔn)備。繼電器K的其他觸頭則分別接通或分?jǐn)嗥渌娐?。?dāng)電源斷電后，繼電器K釋放。所以，這種時(shí)間繼電器是通電延

44、時(shí)型的，斷電延時(shí)只有幾秒鐘。電位器R1用來(lái)調(diào)節(jié)延時(shí)范圍。表1-10為JSJ型晶體管式時(shí)間繼電器的基本技術(shù)數(shù)據(jù)。表1-10 JSJ型晶體管式時(shí)間繼電器技術(shù)數(shù)據(jù)4電動(dòng)機(jī)式 電動(dòng)機(jī)式是用微型同步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速齒輪系獲得延時(shí)的，分為通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型兩種。它由微型同步電動(dòng)機(jī)、電磁離合系統(tǒng)、減速齒輪機(jī)構(gòu)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。常用的有JS10、JS11系列和7PR系列。電動(dòng)機(jī)式的延時(shí)范圍寬，其延時(shí)范圍可達(dá)072h，分為不同級(jí)別。由于同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定，減速齒輪精度較高，延時(shí)準(zhǔn)確度高達(dá)1。同時(shí)延時(shí)值不受電源電壓波動(dòng)和環(huán)境溫度變化的影響。由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)式就延時(shí)范圍和準(zhǔn)確度而言，是電磁式、空氣阻尼式、晶

45、體管式時(shí)間繼電器無(wú)法相比的。電動(dòng)機(jī)式的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、壽命低、價(jià)格貴、準(zhǔn)確度受電源頻率的影響等。所以，電動(dòng)機(jī)式不宜輕易選用，只有在要求延時(shí)范圍較寬和精度較高的場(chǎng)合才選用。5時(shí)間繼電器的選用首先應(yīng)考慮工藝和控制要求，再根據(jù)對(duì)延時(shí)方式的選用通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型。當(dāng)要求的準(zhǔn)確度低和延時(shí)時(shí)間較短時(shí)，可選用電磁式(只能斷電延時(shí))或空氣阻尼式；當(dāng)要求的延時(shí)準(zhǔn)確度較高、延時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，可選用晶體管式；或晶體管式不能滿足要求時(shí)，再考慮使用電動(dòng)機(jī)式。總之，選用時(shí)除考慮延時(shí)范圍和準(zhǔn)確度外，還要考慮可靠性、經(jīng)濟(jì)性、工藝安裝尺寸等提出的要求。時(shí)間繼電器的圖形符號(hào)及文字符號(hào)如圖1-25所示。 (a)線圈一

46、般符號(hào)；(b)通電延時(shí)線圈；(c)斷電延時(shí)線圈；(d)延時(shí)閉合常開觸頭； (e)延時(shí)斷開常閉觸頭；(f)延時(shí)斷開常開觸頭；(g)延時(shí)閉合常閉觸頭； (h)瞬動(dòng)常開觸頭；(i)瞬動(dòng)常閉觸頭圖1-25 時(shí)間繼電器的圖形符號(hào)及文字符號(hào)(三) 熱繼電器熱繼電器是一種利用電流的熱效應(yīng)原理，在出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不能承受的過(guò)載時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)電路，為電動(dòng)機(jī)提供過(guò)載和斷相保護(hù)的保護(hù)電器。 1熱繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理 熱繼電器其結(jié)構(gòu)原理圖如圖1-26所示。具體由圖中的1-熱元件；2-雙金屬片；3-導(dǎo)板；4-觸頭組成。雙金屬片是熱繼電器的感測(cè)元件，由兩種線膨脹系數(shù)不同的金屬片用機(jī)械碾壓而成。線膨脹系數(shù)大的稱為主動(dòng)層，小的稱為

47、被動(dòng)層。在加熱以前，兩金屬片長(zhǎng)度基本一致。當(dāng)串在電動(dòng)機(jī)定子電路中的熱元件有電流通過(guò)時(shí)，熱元件產(chǎn)生的熱量使兩金屬片伸長(zhǎng)。由于線膨脹系數(shù)不同，且因它們緊密結(jié)合在一起，所以,雙金屬片就 圖1-26 熱繼電器雙金屬片會(huì)發(fā)生彎曲。電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)雙金屬片的彎曲程度不足以使熱繼電器動(dòng)作，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，電流增大，加上時(shí)間效應(yīng)，雙金屬片接受的熱量就會(huì)增加，從而使彎曲程度加大，最終使雙金屬片推動(dòng)導(dǎo)板使熱繼電器的觸頭動(dòng)作，切斷電動(dòng)機(jī)的控制電路。2熱繼電器的型號(hào)及選用 我國(guó)目前生產(chǎn)的熱繼電器主要有JR10、JRl4、JRl5、JRl6等系列。按熱元件數(shù)量分為兩相結(jié)構(gòu)和三相結(jié)構(gòu)。三相結(jié)構(gòu)中有三相帶斷相保護(hù)和不帶斷相

48、保護(hù)裝置兩種。JRl6系列熱繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-27所示。1電流調(diào)節(jié)凸輪；2 a、b簧片；3手動(dòng)復(fù)位按鈕；4弓簧；5雙金屬片；6外導(dǎo)板；7內(nèi)導(dǎo)板；8常閉靜觸頭；9動(dòng)觸頭；10杠桿；11復(fù)位調(diào)節(jié)螺釘；12補(bǔ)償雙金屬片；13推桿；14連桿；15壓簧圖1-27 JRl6系列熱繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖3差動(dòng)式斷相保護(hù)裝置工作原理圖1-28為帶有差動(dòng)式斷相保護(hù)裝置的熱繼電器動(dòng)作原理示意圖。圖(a)為通電前的位置；圖(b)是三相均通過(guò)額定電流時(shí)的情況，此時(shí)3個(gè)雙金屬片受熱相同，同時(shí)向左彎曲內(nèi)、外導(dǎo)板一起平行左移一段距離，但移動(dòng)距離尚小，未能使常閉觸頭斷開，電路繼續(xù)保持通電狀態(tài)；圖(c)為三相均勻過(guò)載的情況

49、，此時(shí)三相雙金屬片都因過(guò)熱向左彎曲，推動(dòng)內(nèi)外導(dǎo)板向左移動(dòng)較大距離，經(jīng)補(bǔ)償雙金屬片和推桿，并借助片簧和弓簧使常閉觸頭斷開，從而達(dá)到切斷控制回路保護(hù)電動(dòng)機(jī)的目的；圖(d)為電動(dòng)機(jī)發(fā)生一相斷線故障(圖中是右邊的一相)的情況，此時(shí)該相雙金屬片逐漸冷卻，向右移動(dòng)，帶動(dòng)內(nèi)導(dǎo)板右移，而其余兩相雙金屬片因繼續(xù)通電受熱而左移，并使外導(dǎo)板仍舊左移，內(nèi)、外導(dǎo)板產(chǎn)生差動(dòng)，通過(guò)杠桿的放大作用，使常閉觸點(diǎn)斷開，從而切斷控制回路。熱繼電器的圖形符號(hào)及文字符號(hào)如圖1-29所示。4選擇熱繼電器的原則根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流確定熱繼電器的型號(hào)及熱元件的額定電流等級(jí)。熱繼電器熱元件的額定電流原則上按被控電動(dòng)機(jī)的額定電流選取，即熱元件額

50、定電流應(yīng)接近或略大于電動(dòng)機(jī)的額定電流。R16、JR20系列是目前廣泛使用的熱繼電器，表1-11所列為JRl6系列熱繼電器主要技術(shù)參數(shù)。 圖1-28 差動(dòng)式斷相保護(hù)裝置動(dòng)作原理 圖1-29 熱繼電器的圖形符號(hào)及文字符號(hào) 表1-11 JRl6系列熱繼電器的主要技術(shù)參數(shù) (四) 速度繼電器速度繼電器是根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化而作出相應(yīng)動(dòng)作的繼電器，常用于電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)的電路中。速度繼電器根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成，常用于籠型異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制線路中，也稱反接制動(dòng)繼電器。當(dāng)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)速下降到一定值時(shí)，由速度繼電器切斷電動(dòng)機(jī)控制電路。其結(jié)構(gòu)原理如圖1-30所示。速度繼電器的工作原理實(shí)質(zhì)上是一種利用速度原則對(duì)

51、電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制的自動(dòng)電器。它主要由轉(zhuǎn)子、定子和觸頭組成。轉(zhuǎn)子是一個(gè)圓柱形永久磁鐵，定子是一個(gè)籠型空心圓環(huán)，由硅鋼片疊成，并裝有籠型的繞組。速度繼電器的轉(zhuǎn)軸與被控電動(dòng)機(jī)的軸相連接，當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的轉(zhuǎn)子隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣就在速度繼電器的轉(zhuǎn)子和圓環(huán)內(nèi)的繞組便切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，產(chǎn)生使圓環(huán)偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩，偏轉(zhuǎn)角度是和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比的。當(dāng)偏轉(zhuǎn)到一定角度時(shí)，與圓環(huán)連接的擺錘推動(dòng)觸頭，使常閉觸頭分?jǐn)?，?dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步升高后，擺錘繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，使動(dòng)觸頭與靜觸頭的常開觸頭閉合。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，圓環(huán)偏轉(zhuǎn)角度隨之下降，動(dòng)觸頭在簧片作用下復(fù)位(常開觸頭打開，常閉觸頭閉合)。速度繼電器有兩組觸頭(各有一對(duì)常開觸頭

52、和常閉觸頭)，可分別控制電動(dòng)機(jī) 正、反轉(zhuǎn)的反接制動(dòng)。常用的速度繼電器有JY1型和JFZ0型，一般速度繼電器的動(dòng)作速度為120rmin，觸頭的復(fù)位速度值為100rmin。在連續(xù)工作制中，能可靠地工作在3003600 rmin，允許操作頻率每小時(shí)不超過(guò)30次。速度繼電器應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行選擇。速度繼電器的圖形符號(hào)及文字符號(hào)如圖1-31所示。 1轉(zhuǎn)軸；2轉(zhuǎn)子；3定子；4繞組； 圖1-31 速度繼電器的圖形符號(hào)及文字符號(hào)5擺錘；6、9簧片；7、8靜觸點(diǎn)圖1-30 速度繼電器結(jié)構(gòu)第三節(jié) 控制線路中的主令電器主令電器是屬于控制電器，用來(lái)發(fā)布命令、改變控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的電器；它可以直接作用于控制電路

53、，也可以通過(guò)電磁式電器的轉(zhuǎn)換對(duì)電路實(shí)現(xiàn)控制。主令電器應(yīng)用廣泛，種類繁多，本節(jié)僅介紹幾種常用的主令電器。一、控制按鈕控制按鈕又稱為按鈕開關(guān)，簡(jiǎn)稱按鈕，是最常用的主令電器，在低壓控制電路中用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)。其典型結(jié)構(gòu)如圖1-32所示，它由1,2-常閉觸頭；3,4-常開觸頭；5-橋式觸頭；6-復(fù)位彈簧；7-按鈕帽等組成。按用途和結(jié)構(gòu)的不同，分為啟動(dòng)按鈕、停止按鈕和復(fù)合按鈕等。啟動(dòng)按鈕帶有常開觸頭，手指按下按鈕帽，常開觸頭閉合；手指松開，常開觸頭復(fù)位。啟動(dòng)按鈕的按鈕帽采用綠色。停止按鈕帶有常閉觸頭，手指按下按鈕帽，常閉觸頭斷開；手指松開，常閉觸頭復(fù)位。停止按鈕的按鈕帽采用紅色。 復(fù)合按鈕帶有常開觸頭和常閉觸頭,手指按下按鈕帽，先斷開常閉觸頭再閉合常開觸頭；手指松開，常開觸頭和常閉觸頭先后復(fù)位。為了