5電工基礎培訓之常用低壓電器

1、常用低壓電器低壓電器通常是指工作在交流1000V及以下與直流1200V及以下電路中的電器。 按照電器動作性質不同，低壓電器可分為手控電器和自控電器兩大類；按照是否有觸點，低壓電器還可分為有觸點電器和無觸點電器兩大類。 1低壓開關常見的低壓開關有刀開關、轉換開關、自動空氣開關及主令控制器等。它們的作用主要是實現(xiàn)對電路進行接通或斷開的控制。多數(shù)作為機床電路的電源開關，有時也用來直接控制小容量電動機的通斷工作。1.1 刀開關刀開關又稱閘刀開關，它是非自動切換開關中結構最簡單，應用最廣泛的一種低壓電器。其代表產(chǎn)品有HK系列瓷底膠蓋開關及HH系列鐵殼開關等。刀開關又可分為兩極和三極兩種。兩極開關適用于交

2、流50Hz500V以下的小電流電路，主要作為一般電燈、電阻和電熱等回路的控制開關用；三極開關適當降低容量后，可作為小型電動機的手動不頻繁操作控制開關使用，并具有短路保護作用。1、瓷底膠蓋刀開關瓷底膠蓋刀開關又稱開啟式負荷開關，其結構及符號見圖11。 HK系列瓷底膠蓋刀開關的型號意義如下：實際應用中，用于普通照明電路，作為隔離或負載開關時，一般選擇開關的額定電壓大于或等于220V、額定電流大于或等于電路最大工作電流的兩極開關。用于電動機控制時，如果電動機功率小于5.5KW，可直接用于電動機的啟動、停止控制；如果電動機功率大于5.5KW，則只能作為隔離開關使用。選用時，應選擇開關的額定電壓大于或等

3、于380V、額定電流大于電動機額定電流3倍的三極開關。在安裝開啟式負荷開關時，應注意將電源進線裝在靜觸座上，將用電負荷接在閘刀開關的下出線端上。這樣當開關斷開時，閘刀和熔絲均不帶電，保證更換熔絲安全。閘刀在合閘狀態(tài)時，手柄應向上，不可倒裝或平裝，以防止誤合閘。2、鐵殼開關鐵殼開關又稱封閉式負荷開關,常用HH系列鐵殼開關的結構及外形如圖12所示。HH系列鐵殼開關的型號意義如下：1.2 組合開關組合開關又稱轉換開關,屬于刀開關類型,其結構特點是用動觸片代替閘刀,以左右旋轉操作代替刀開關的上下分合操作,有單極、雙極和多極之分。普通型的組合開關,可以用于各種低壓配電設備中,不頻繁地接通和切斷電路,如用

4、于交流電壓380V以下或直流220V以下的電路中。作為電源引入開關,可用來控制5kW以下小容量電動機的啟動、停車和正反轉,也可以作為機床照明電路的控制開關。當用于電動機控制時，其啟動、停止的操作頻率應小于（1520）次/時；用于控制電動機正反轉時,必須使電動機先經(jīng)過完全停止的位置,然后才能接通反向運轉電路，否則會因為反轉啟動電流較大而損壞開關。 （1）用于控制三相線路通斷的轉換開關。圖4.3為一用于接通和斷開三相異步電動機的轉換開關的結構示意圖。膠木盒內裝有一個可轉動的公共軸，軸上裝有多個觸片，這些可隨軸轉動的觸片稱動觸片。膠木盒內還裝有與動觸片數(shù)目相同的靜觸片。這些靜觸片由接線柱與外電路相連

5、。手柄只有兩個定位位置：水平位置和垂直位置，由凸輪定位。當轉動手柄至水平位置時，靜觸片與動觸片斷開（即X1與C1，X2與C2、X3與C3斷開），電動機停車。當轉動手柄至垂直位置時，動觸片就插入到相應的靜觸片中，使三相電路同時接通（即X1與C1、X2與C2、X3與C3接通）。電動機啟動。（2）用于控制三相異步電動機正反轉的轉換開關圖4.4是用于控制三相異步電動機正反轉的轉換開關結構示意圖和觸點動斷表。圖中X1、X2、X3分別為電源引線，C1、C2、C3，分別接電動機接線端。轉換開關手柄有三個定位位置。在不同位置時接通不同的電路，動斷表（圖4.4(d)）中的符合“X”表示相應的觸點接通，空格則表示

6、相應的觸點斷開。當開關手柄轉到位置“0”時，動觸點不與任何靜觸點接觸，整個電源斷開，見圖4.4（a）。當開關手柄轉到位置“I”時，X1、X2、X3，分別與C1、C2、C3，相接通。見圖4.4（b），電動正轉。當開關手柄轉到位置“II”時，X1、X2、X3則分別與C1、C2、C3相接，此時兩相電源線對調，電動機反轉，見圖4.4（c）。在電動機不頻繁起停且電動機容量不大的情況下，可采用這種轉換開關方便地實現(xiàn)電動機的正反轉控制。（3）萬能轉換開關另外，還一種多檔的轉換開關，它的觸點較多，手柄常有幾個定位位置；它能同時接通和斷開多條電路，這種轉換開關通常稱為萬能轉換開關。它常用于選擇系統(tǒng)的不同工作方式

7、，便如自動方式、半自動方式和手動方式等。圖4.5是一種萬能轉換開關的圖形符號和觸點斷合表。在圖形符號中，黑點表示手柄在相應位置時該觸點閉合，無黑點表示斷開，例如，當手柄轉到位置“II”時，觸點1和3接通，而觸點2、4、5、6斷開。又如，當手柄轉到位置“O”時，所有觸點均接通。常用的轉換開關為LS系列和LW系列。圖4.6為LW系列萬能轉換開關外形圖。 1.3自動空氣開關自動空氣開關又稱自動開關或自動空氣斷路器,它是一種既可接通分斷電路,又能對負荷電路進行自動保護的低壓電器。當電路發(fā)生嚴重的過載、短路以及失壓等故障時,能夠自動切斷故障電路(俗稱自動跳閘),有效地保護串接在它后面的電氣設備。因此,自

8、動空氣開關是低壓配電網(wǎng)路中非常重要的一種保護電器。在正常條件下,也用于不頻繁接通和斷開的電路以及控制電動機等。自動開關種類很多，但均由觸點、操作機構、脫扣器、滅弧室等組成。圖4.12為自動開關的工作原理圖。通過手動操作聯(lián)桿機構使主觸點閉合，接通三相電路。過電流線圈串在電路中（圖中只畫出一個線圈，實際上有兩個或三個），欠壓線圈則并在電源兩端。當電路短路或電流過大時，過電流線圈產(chǎn)生的電磁吸力克服了彈簧2的反作用力使過流脫扣器的頂桿向上運動頂開脫扣鉤子，于是在彈簧1的作用下，使主觸點動作，切斷電源，起到了保護作用。如電源電壓低于某一規(guī)定值或者消失時，欠壓線圈定磁吸力小于彈簧3的作用力，于是欠壓脫扣器

9、的頂桿在彈簧3的作用下頂開脫扣鉤子，起到欠壓保護作用。 用自動開關實現(xiàn)短路保護比熔斷器優(yōu)越。因為三相負載中發(fā)生線間短路時，很可能只有一相熔斷器燒斷，造成單相運行。而使用自動開關時，只要發(fā)生線間短路，開關就跳閘，將三相電路同時切斷，因此，在要求較高的場合常采用自動開關。常用的自動開關為DZ系列。如下圖所示的幾種常用的低壓空氣開關。2、主令電器主令電器是一種非自動切換的小電流開關電器,它在控制電路中的作用是發(fā)布命令去控制接觸器、繼電器或其它電器執(zhí)行元件的電磁線圈,使電路接通或分斷,從而達到控制電力拖動系統(tǒng)的啟動與停止以及改變系統(tǒng)的工作狀態(tài),如正轉與反轉等,實現(xiàn)生產(chǎn)機械的自動控制。由于它專門發(fā)送命令

10、或信號,故稱為“主令電器”,也稱“主令開關”。 主令電器的種類很多，常用的有：按鈕、轉換開關、行程開關、主令開關、主令控制器、腳踏開關等。2.1、按鈕按鈕的結構原理圖如圖4.1（a）所示。它主要由按鈕帽、連桿、二對動觸點、二對靜獨點以及恢復彈簧等所組成。按鈕帽分紅色、黃色、藍色、綠色、白色、黑色等，它裝在連桿上端，二對動觸點裝在連桿下端，二對靜觸點裝在按鈕盒內，并通過接線柱與外部相連。在正常狀態(tài)下，動觸點與上面的一對靜獨點相接觸，這對觸點稱為常閉觸點。而下面的一對觸點是斷開的，稱為常開觸點。按下按鈕時，常閉觸點斷開，常開觸點閉合（故常團觸點又稱動斷觸點，常開觸點又稱動合觸點）。當手松開后，在恢

11、復彈簧的作用下按鈕又恢復原來的狀態(tài)。按鈕的圖形符號如圖4.1（b）所示。按鈕在結構上形式多種多樣，觸點的數(shù)目各不相同，主要根據(jù)使用場合、觸點的數(shù)目以及按鈕的顏色來選擇。對于非常重要的控制配合，要求有可以防止誤操作的按鈕時，可選用鑰匙式控制按鈕；對于要求接通多個控制支路時，可選用旋轉式控制按鈕；當要求用于緊急時切斷電源，可選用緊急式的控制按鈕；在控制柜面板上的按鈕，有的要求有燈光顯示，這時可選用帶燈的控制按鈕；沒有什么特殊要求，可選用一般按鈕。對于按鈕罩的顏色，一般紅色鈕罩多用于“停止”“緊急”的地方；黑色和綠色多用于“啟動”、“通電”的地方；黃色透明的鈕罩帶燈按鈕多用于顯示工作或間歇狀態(tài)。常用

12、的為LA系列按鈕，圖4.2為LA系列按鈕外形圖。2.2 位置開關位置開關又稱行程開關或限位開關,其作用和按鈕開關相同,都是對控制線路發(fā)出接通、斷開和信號轉換等指令的電器。但與按鈕開關不同的是,位置開關不靠手按而是利用生產(chǎn)機械某些運動部件的碰撞而使觸頭動作、接通和斷開控制線路,達到一定的控制要求。當外界機械擋鐵碰壓頂桿時,頂桿向下移動,壓迫觸頭彈簧,并通過該彈簧使接觸橋離開常閉靜觸頭,轉為同常開靜觸頭接觸,即動作后,常開觸頭閉合,常閉觸頭斷開。當外界機械擋鐵離開頂桿后,在恢復彈簧的作用下,接觸橋重新自動恢復原來的位置。3、接觸器接觸器是一種依靠電磁力使觸點產(chǎn)生動作的一種電器，在自動控制系統(tǒng)中，常

13、用它接通或斷開負載電路。根據(jù)接觸器線圈所需電源電壓的不同，接觸器常分為交流接觸器和直流接觸器，但也有交直流兩用的接觸器。3.1、交流接觸器交流接觸器主要由觸點、電磁系統(tǒng)和滅弧裝置三大部分組成，下面分別介紹它們的結構和作用。（1）觸點交流接觸器的觸點分為主觸點和輔助觸點兩類，每一對觸點包含一個動動觸點和靜觸點，如圖4.7所示。主觸點為三對常開觸點，用來接通或斷開負載電路，由于它允許通過較大的電流（一般大于10A），故觸點較大；而輔助觸點包括常開觸點和常閉觸點兩種。輔助觸點用于接通或斷開控制電路中接觸或繼電器的線圈，輔助觸點額定電源一般為5A。常和的CJ系列交流接觸器有四對輔助觸點，兩對常閉，兩對

14、常開。（2）電磁系統(tǒng)電磁系統(tǒng)是由靜鐵心、動鐵心（或叫銜鐵）和線圈組成。線圈套在靜鐵心中。動鐵心通過連桿與觸點相連。當線圈通電時，鐵心中產(chǎn)生磁通，使靜鐵心和動鐵心之間產(chǎn)生電磁吸力，動鐵心被吸引并帶動動觸點向下運動，使得原來接觸的動靜觸點分開，原來分開的動靜觸點接觸，即常開觸點閉合，常閉觸點斷開。當線圈斷電時，由于恢復彈簧的作用于使動鐵心恢復到原來的狀態(tài)（即常觸點重新斷開，常閉觸點重新閉合）。這樣，可以通過控制線圈得電或斷電，達到控制負載波電路通斷的目的。當主觸點容許通過的電流較小（小于10A）時，主觸點和輔助觸點就被做成一樣大小，即無主觸點和輔助觸點之分。線圈的額定電壓通常有兩種：380V和22

15、0V。線圈的額定電壓決定了控制電路所需的電源電壓，通常按通過主觸點的電流大小和線圈額定電壓來選擇接觸器。（3）滅弧系統(tǒng)接觸器在斷開大電流電路時，在斷開瞬間觸點處將產(chǎn)生電弧，實質上是動觸點與靜觸點之間的氣體在電場作用下出現(xiàn)的放電現(xiàn)象。它會燒壞觸點，有時還會燒熔觸點而使動靜觸點焊在一起，使電路不能切斷，有時甚至會引起相間短路。因此，通斷電流較大的交流接觸器常帶有滅弧裝置，使在觸點斷開時能迅速熄滅電弧。傳統(tǒng)的交流接觸器產(chǎn)生主要為CJ系列。換代產(chǎn)品為CJ20系列、CJO系列等。引進產(chǎn)品有B系列、STB系列等。圖4.8為CJ20系列交流接觸器外形圖。 3.2、直流接觸器直流接觸器與交流接觸器的主要區(qū)別是

16、直流接觸器線圈所需的電源是直流電源。常用的為220V和440V。直流接觸器常用于控制直流電動機的啟動、換向，調速或反接制動。常用的直流接觸器為CZ系列。4、繼電器繼電器是一種根據(jù)電氣量(如電壓、電流等)或非電氣量(如熱、時間、壓力、轉速等)的變化接通或斷開控制電路,以實現(xiàn)自動控制和保護電力拖動裝置的電器。繼電器一般由感測機構、中間機構和執(zhí)行機構三個基本部分組成。 繼電器的種類很多,按用途可分為控制繼電器和保護繼電器;按輸入信號的性質可分為電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、速度繼電器、壓力繼電器和溫度繼電器等;按工作原理可分為電磁式繼電器、感應式繼電器、熱繼電器和電子式繼電器等;按動作時間可分

17、為瞬時繼電器和延時繼電器等。 4.1、中間繼電器中間繼電器在結構上和交流接觸器基本相似，工作原理也完全相同，但中間繼電器無主觸點與輔助觸點之分，僅分常開觸點和常閉觸點兩種，且觸點數(shù)較多。常用的JZ7系列中間繼電器有4個常開、4個常閉觸點，觸點額定電流為5A。在控制電路中，中間繼電器主要用來使信號得到放大（實現(xiàn)用較弱的電流去控制額定電流較大的接觸器的電磁線圈），增加信號數(shù)量（使同一個信號能同時控制多個電磁線圈）。圖4.9為中間繼電器的線圈和觸點符合。常用中間繼電器有JZ7系列和JZ8系列兩種。通常按線圈額定電壓、觸點額定電流和觸點數(shù)來選擇中間繼電器。4.2、熱繼電器熱繼電器是一種利用電流的熱效應

18、使觸點動作的保護電器，常用作電動機的過載保護。當電動機過載或短路時，熱繼電器的常閉觸點打開，斷開相應的控制回路，使電機得到保護。熱繼電器主要由發(fā)熱元件（即電阻絲）、雙金屬片、傳導部分和常閉觸點組成，如圖4.10所示。發(fā)熱元件繞在雙金屬片上。雙金屬片由二種膨脹系數(shù)不同的金屬焊接而成。其上端固定，下端與傳導部分相連。傳導部分由導板、杠桿、彈簧等組成。工作時，發(fā)熱元件串接在電機主回路中，常閉觸點串接在控制電機的接觸器線圈所在的回路中。當電機過載時，通過發(fā)熱元件上的電流增加，雙金屬片受熱膨脹，下端向右產(chǎn)生彎曲，推動導板向右運動。當彎曲到一定程度時，導板帶動杠桿1繞支點1反時針方向旋轉，從而頂開常閉觸點

19、。常閉觸點斷開后，控制電機的接觸器線圈斷電，使電機和電源斷開，達到保護電機的目的。熱繼電器有自動復位和手動復位兩種情況。這主要由自動手動復位調節(jié)螺釘決定。當它向左旋轉到MN線左邊時，若常閉觸點斷開、動觸點A點僅限制在MN線左邊。在發(fā)熱元件冷卻后，由于彈簧1的作用使導板、杠桿1復位；同時，由于彈簧2的作用使杠桿2繞支點2順時針方向旋轉，使得常閉觸點自動閉合，這叫做自動復位，當調節(jié)螺釘在MN線右邊時，若常閉觸點斷開，動觸點A將運動到MN線右邊，這樣，彈簧2的作用使杠桿2繞支點2逆時針方向旋轉，常閉觸點無法自動閉合，只有按下手動復位按鈕才能使常閉觸點重新閉合，這叫做手動復位。熱繼電器上方裝有調節(jié)電流旋鈕。旋動旋鈕時，偏心輪壓迫支撐桿繞支點3左右移動，當支撐桿左移時，扛桿1與扛桿2的間隙增大，這樣熱元件的動作電流將增大，反之熱元件動作電流將減小。因此，熱繼電器發(fā)熱元件的動作電流（或叫整定電流）可以在一定范圍內調節(jié)。當熱元件中通過的電流超過整定電流的20%時，熱繼電器應在20分鐘內動作。通常按整定電流選用熱繼電器。整定電流應調節(jié)到與電動機的額定電流一致。由于熱慣性，熱繼電器從過載到發(fā)生動作，需要一定的時間。過載電流越大，動作時間越短。常用的熱繼電器型號為JR系列。4.3時間繼電器時間繼電器是一種利用電磁原理或機