第一章 常用低压电器
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第1章 常用低压电器
1.1.3 常用低压电器的发展
传统低压电器的发展方向是高性能、高可靠、 小型化、模块化、模数化、组合化、零部件通 用化、网络化。
1.2 低压电器的电磁执行机构
电磁执行机构
电磁机构
触头系统
灭弧系统
1.2.1 电磁机构
1、 电磁机构的工作原理 （如图）
1.2.1 电磁机构
2、电磁机构分类
1.4.3 热继电器（三相式热继电器结构 原理 ）
三相式热继电器结构原理（如图）
三相式热继电器结构原理图 1－支架 2－双金属片 3－发热元件 4－导板 5－补偿双金属片 6－触点 7－ 常开触点 8－复位螺钉 9－触点 10－复位按钮 11－调节旋钮 12－支撑 架 13－压簧 14－推杆
1.4.3 热继电器（选用 ）
1.4.1 电磁式继电器
电磁式继电器
电流继电器
电压继电器
中间继电器
1.4.1 电磁式继电器
电磁式继电器的结构与工作原理 （如图）
1—底座 2—反力弹簧 3，4—调节螺钉 5—非磁性垫片 6—衔铁 7—铁心 8—极靴 9—电磁线圈 10—触头系统
1.4.2 时间继电器
时间继电器
直流电磁式 时间继电器
例如：接触器、继电器等。 检测电器：用于系统中反馈各种信号以及发出各种信号的电 器。 例如：电磁感应器、行程开关等。 运算电器：用于把各种信号根据需要进行转换的电器。 例如：中间继电器等。 保护电器：用于对电路、系统、设备及人身安全起保护作用 的电器。例如：漏电器、熔断器、热继电器等。 执行电器：用于执行整个电路或系统的要求动作的电器。 例如：电磁阀、电磁离合器等 。
第一章常用低压电器介绍
实现延时。
● 延时范围较宽、结构简单、工作可靠、价格低廉、寿命长。
● 延时时间有0.4～180s和0.4～60s两种规格。
➢电动式：
● 包括同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统及执行机
构。
● 延时时间长，可达数十小时，延时精度高。
● 结构复杂，体积较大。
➢电子式：
● 数字计数式，包括脉冲发生器、计数器、显示器、放大器
李自成
电气控制与PLC
第一章 常用低压电器
➢直流接触器：远距离通断直流电路或控制直流 电动机的频繁起停。 ➢工作原理：与交流接触器基本相同。
武汉工程大学电气信息学院
李自成
电气控制与PLC
第一章 常用低压电器
接触器主要技术参数：
➢线圈电压 ➢主触点额定电流、额定电压 ➢辅助触点额定电流、对数 ➢接触器极数 ➢接触器机械寿命、电寿命
继电特性曲线： x2：继电器吸合值 x1：继电器释放值
继电器的重要参数：
➢返回系数：k＝x1/ x2
● 释放弹簧的松紧 程度
● 铁心与衔铁间非 磁性垫片的厚薄 ➢吸合时间：
线圈接受电信号到衔 铁完全吸合所需的时间 ➢释放时间：
线电气信息学院
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直流为(70％～300％)IN
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第一章 常用低压电器
过流电流继电器 欠流电流继电器
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第一章 常用低压电器
➢欠电流继电器：当电路电流过低时立即将电路切断
● 线圈电流大于或等于吸合整定电流时，继电器吸合 ● 线圈电流低于释放整定电流时，继电器释放 ● 动作电流整定范围：
第一章常用低压电器
CH1 常用低压电器
第三节 接触器
二、直流接触器
用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。 结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。 工作原理：与交流接触器基本相同。
Date: 2024/8/27
Page: 41
CH1 常用低压电器
第三节 接触器
三、接触器的符号
KM
KM
KM
KM 线圈
主触点 常开辅助触点 常闭辅助触点
过流电流继电器
Date: 2024/8/27
欠流电流继电器
Page: 54
CH1 常用低压电器
第四节 继电器
一、电流继电器
I > KA KA KA
过电流继电器
I< KA KA KA
欠电流继电器
Date: 2024/8/27
1.底座 2.反力弹簧 3、4.调节螺钉 5.非磁性垫片 6.衔铁 7.铁芯 8.极靴 9.电磁线圈 10.触点系统
作用
将电磁机构中线圈中的电流转换成电 磁力，带动触头动作，完成通断电路的控 制作用，将电磁能转换成机械能。
2．按控制的电路分
按控制的电路分为主触头和辅助触头。 主触头用于接通或断开主电路，允许通过 较大的电流。辅助触头用于接通或断开控 制电路，只允许通过较小的电流。
3．按原始状态分
按原始状态分为常开触头和常闭触头。 当线圈不带电时，动、静触头是分开的称 为常开触头；当线圈不带电时，动、静触 头是闭合的称为常闭触头。
四、接触器选用原则
• 1、类型选择 • 2.主电路参数确定 • 3.控制电路参数和辅助电路参数的确定
五、接触器常见故障
• 1.触头过热 • 2.触头磨损 • 3.触头不能复位 • 4.衔铁振动和噪声 • 5.线圈过热 • 6.不能吸合或虽吸合但不能自保
第一章常用低压电器
四、接触器的选用
1．接触器极数和电流种类的确定 2．根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器。 3．根据负载功率和操作情况来确定接触器主触头的电流等级。 4．根据接触器主触头接通与分断主电路电压等级来决定接触器的额定电压。 5．接触器吸引线圈的额定电压应由所接控制电路电压确定。 6．接触器触头数和种类应满足主电路和控制电路的要求。
B系列型号含义：
（二）切换电容器接触器
专用于低压无功补偿设备中投入或切除并联电 容器组，以调整用电系统的功率因素。
常用产品有：CJ16、CJ19、CJ41、CJX2A、 LC1-D、6C系列等。
（三）真空交流接触器
以真空为灭弧介质，其主触头密封在真空开关 管内。适用于条件恶劣的危险环境中。
常用的真空交流接触器有：CKJ和EVS系列等。
2．欠电压继电器 在电路中用于欠电压保护
电压继电器的符号
图1-16 电压继电器的符号
（二）电磁式电流继电器
1．过电流继电器 通常，交流过电流继电器的
吸合电流I0=（1.1～3.5）IN，直 流过电流继电器的吸合电流I0= （0.75～3）IN。由于过电流继电 器在出现过电流时衔铁吸合动作， 其触头来切断电路，故过电流继 电器无释放电流值。
DC （直流）
DC-3 DC-5
并励电动机的起动、反接制动、点动 串励电动机的起动、反接制动、点动
DC-6 白炽灯的通断
三、常用典型接触器
（一）空气电磁式交流接触器
典型产品有：CJ20、CJ21、CJ26、CJ35、CJ40、NC、B、 LC1-D、3TB、STF系列交流接触器等。
CJ20系列型号含义：
（3）栅片灭弧
图1-11 栅片灭弧示意图 1-灭弧栅片 2-触头 3-电弧
第1章常用低压电器
第1章常用低压电器内容提要本章主要讲述了接触器、继电器、熔断器、低压断路器、低压隔离器、主令器、电磁阀等低压电器的用途、基本结构、工作原理及其主要参数和图形符号。
学习要求掌握常用低压电器的工作原理，图形符号及用途。
了解各低压电器的技术参数，以便正确选取电器。
随着电器技术不断发展，为提高系统的可靠性，应尽量选用新型的电气元件。
1.1 概述1.1.1 电器的定义电器是根据外界特定的信号和要求，自动或手动接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的电气设备。
电器的种类繁多，构造各异。
根据其工作电压高低，电器可分为高压电器和低压电器。
工作在交流额定电压1200V及以下，直流额定电压1500V及以下的电器称为低压电器。
1.1.2 常用低压电器分类由于低压电器的职能、品种和规格的多样化，工作原理也各异，因而有不同的分类方法。
根据其与使用系统间的关系，习惯上按用途可分为以下几类。
1．低压配电电器主要用于低压供电系统。
这类低压电器有刀开关、自动开关、隔离开关、转换开关以及熔断器等。
对这类电器的主要技术要求是分断能力强，限流效果好，动稳定及热稳定性能好。
2．低压控制电器主要用于电力拖动控制系统。
这类低压电器有接触器、继电器、控制器等。
对这类电器的主要技术要求是有一定的通断能力，操作频率高，电器和机械寿命要长。
3．低压主令器主要用于发送控制指令的电器。
这类电器有按钮、主令开关、行程开关和万能开关等。
对这类电器的主要技术要求是操作频率要高，抗冲击，电气和机械寿命要长。
·4·4．低压保护电器主要用于对电路和电气设备进行安全保护的电器。
这类低压电器有熔断器、热继电器、电压继电器、电流继电器和避雷器等。
对这类电器的主要技术要求是有一定的通断能力，反应要灵敏，可靠性要高。
5．低压执行电器主要用于执行某种动作和传动功能的电器。
这类低压电器有电磁铁、电磁离合器等。
第一章常用低压电器
❖ 作用：隔离电源，不频繁通断小负荷电流
第一章 常用低压电器
一、刀闸开关
1.一般刀开关（不带熔断器式刀开关） ❖ 作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。 ❖ 结构图和符号 ：
QS
第一章 常用低压电器
控制对象： 380V，5.5kW 以下小电机
Q
电路符号
考虑到电机较大的起动电流，刀 闸的额定电流值一般选择：
第一章 常用低压电器
问题： 安装置？电源进 线应接时胶盖开 关应如何安在哪
一端？
第一章 常用低压电器
第一章 常用低压电器
(2) ❖ 作用：手动通断电路及短路保护。
第一章 常用低压电器
二、组合开关（转换开关）
特点：体积小，触头对数多，接线方式灵活，操作方便。 用途：电源的引入开关；通断小电流电路；
第一章 常用低压电器
四、低压电器的选用原则
安全原则：基本要求、可靠运行的前提。 手控器件必须绝缘、金属外壳有接地标志 。
经济原则：器件本身的经济价值和使用器 件而产生的价值 。
选用原则：明确控制对象的类别和使用环 境；明确控制对象的技术数据；了解电器的 正常工作条件；了解电器的主要技术性能 。
第一章 常用低压电器
第一章 常用低压电器
1.逻辑控制系统 （1）手动控制 （2）自动控制
继电器接触器自动控制系 统 顺序控制器 数字控制 2.连续控制系统 3.混合控制系统
第一章 常用低压电器
第一章 常用低压电器
第一节 低压电器的基本知识 第二节 开关电器 第三节 接触器 第四节 继电器 第五节 熔断器 第六节 主令电器 本章小结
（3~5）异步电机额定电流
第一章 常用低压电器
2.带熔断器式刀开关——用作电源开关、隔离开关 和应急开关，并作电路保护用。
第一章 常用低压电器
一、刀闸开关
1.一般刀开关（不带熔断器式刀开关） ❖ 作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。 ❖ 结构图和符号 ：
QS
第一章 常用低压电器
控制对象： 380V，5.5kW 以下小电机
Q
电路符号
考虑到电机较大的起动电流，刀 闸的额定电流值一般选择：
第一章 常用低压电器
问题： 安装置？电源进 线应接时胶盖开 关应如何安在哪
一端？
第一章 常用低压电器
第一章 常用低压电器
(2) ❖ 作用：手动通断电路及短路保护。
第一章 常用低压电器
二、组合开关（转换开关）
特点：体积小，触头对数多，接线方式灵活，操作方便。 用途：电源的引入开关；通断小电流电路；
第一章 常用低压电器
四、低压电器的选用原则
安全原则：基本要求、可靠运行的前提。 手控器件必须绝缘、金属外壳有接地标志 。
经济原则：器件本身的经济价值和使用器 件而产生的价值 。
选用原则：明确控制对象的类别和使用环 境；明确控制对象的技术数据；了解电器的 正常工作条件；了解电器的主要技术性能 。
第一章 常用低压电器
第一章 常用低压电器
1.逻辑控制系统 （1）手动控制 （2）自动控制
继电器接触器自动控制系 统 顺序控制器 数字控制 2.连续控制系统 3.混合控制系统
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第一章 常用低压电器
第一节 低压电器的基本知识 第二节 开关电器 第三节 接触器 第四节 继电器 第五节 熔断器 第六节 主令电器 本章小结
（3~5）异步电机额定电流
第一章 常用低压电器
2.带熔断器式刀开关——用作电源开关、隔离开关 和应急开关，并作电路保护用。
plc第一章常用低压电器
常开辅助触头 静铁心
吸引线圈
第三节 接触器
2. 工作原理
线圈加额定电
压, 衔铁吸合, 常
闭触头断开, 常开
触头闭合；线圈电
压消失, 触头恢复
常态。为防止铁心
振动, 需加短路
环
。
第三节 接触器
二、直流接触器
用途: 远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。 结构: 电磁机构、触头系统和灭弧装置。 工作原理: 与交流接触器基本相同。
五、速度继电器
作用: 根据速度的大小通断电路 结构: 定子、转子和触头 原理: 与异步电动机类似 参数: 动作转速: >120rpm
复位转速: <100rpm
第二节 开关电器
一、刀开关 1.开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关） 作用: 不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。 结构图和符号 :
QS
第二节 开关电器
一、刀开关 2.带熔断器式刀开关——用作电源开关、隔离
开关和应急开关, 并作电路保护用。
第二节 开关电器
一、刀开关 3.负荷开关 (1) 用途: 作不频繁带负荷操作和短路保护用。 结构: 由刀开关和熔断器组合成。瓷底板上装有进线
U< KA KA KA
欠电压继电器
U> KA KA KA
过电压继电器
第四节 继电器
三、中间继电器
中间继电器实质上是一种电压 继电器, 结构和工作原理与接触器 相同。但它的触点数量较多, 在电 路中主要是扩展触点的数量。另外 其触头的额定电流较大。
第四节 继电器
四、热继电器
作用: 电动机的过载保护 型式: 双金属片式
双金属片式热继电器原理示意图
第四节 继电器
吸引线圈
第三节 接触器
2. 工作原理
线圈加额定电
压, 衔铁吸合, 常
闭触头断开, 常开
触头闭合；线圈电
压消失, 触头恢复
常态。为防止铁心
振动, 需加短路
环
。
第三节 接触器
二、直流接触器
用途: 远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。 结构: 电磁机构、触头系统和灭弧装置。 工作原理: 与交流接触器基本相同。
五、速度继电器
作用: 根据速度的大小通断电路 结构: 定子、转子和触头 原理: 与异步电动机类似 参数: 动作转速: >120rpm
复位转速: <100rpm
第二节 开关电器
一、刀开关 1.开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关） 作用: 不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。 结构图和符号 :
QS
第二节 开关电器
一、刀开关 2.带熔断器式刀开关——用作电源开关、隔离
开关和应急开关, 并作电路保护用。
第二节 开关电器
一、刀开关 3.负荷开关 (1) 用途: 作不频繁带负荷操作和短路保护用。 结构: 由刀开关和熔断器组合成。瓷底板上装有进线
U< KA KA KA
欠电压继电器
U> KA KA KA
过电压继电器
第四节 继电器
三、中间继电器
中间继电器实质上是一种电压 继电器, 结构和工作原理与接触器 相同。但它的触点数量较多, 在电 路中主要是扩展触点的数量。另外 其触头的额定电流较大。
第四节 继电器
四、热继电器
作用: 电动机的过载保护 型式: 双金属片式
双金属片式热继电器原理示意图
第四节 继电器
第一章 常用低压电器资料
第一章常用低压电器什么是低压电器所谓低压电器，就是指工作在交流额定电压1200V及以下、直流额定电压1500V及以下的电器。
低压电器作为基本器件，广泛应用于输配电系统和电力拖动系统。
本章主要介绍低压开关、熔断器、主令电器、接触器、继电器等在电力拖动和自动控制系统中常用的低压电器。
第一节低压开关低压开关有什么作用低压开关主要用来隔离、转换及接通和分断用，多数用作机床电路的电源开关和局部照明电路的控制开关，有时也可直接用于控制小容量电动机的启动、停止和正反转。
一、自动空气开关自动空气开关又称自动空气断路器，是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身。
自动空气开关的主要作用是：能接通和分断电路；能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护；同时也能用于不频繁地启动电动机。
自动空气开关的优点是：操作安全、安装使用方便、工作可靠、动作值可调、分断能力较高、兼顾多种保护、动作后不需要更换元件等。
1.分类自动空气开关按结构型式可分为塑壳式、框架式、限流式、直流快速式、灭磁式和漏电保护式等六类。
电力拖动与自动控制线路中常用塑壳式断路器，如图1-1-1为常用的几种塑壳式断路器。
我们以DZ系列为例讲解，其分类方法如下：（1）按极数：单极、两极和三极。
（2）按保护形式：电磁脱扣器式、热脱扣器式、复合脱扣器式（常用）和无脱扣器式。
图1-1-1 常用的塑壳断路器2. DZ5-20型自动空气开关的型号及结构（1）型号及其含义（2）结构与原理采用立体布置，操作机构在中间。
外壳顶部突出红色按键为分断；绿色按键为合闸。
自动空气开关主要三部分组成：触头和灭弧系统、各种脱扣器、操作机构和自由脱扣器。
如图1-1-2为DZ5-20型低压断路器的结构和电路符号。
a)结构b)电路符号图1-1-2 DZ5-20型低压断路器的结构和电路符号如图1-1-3所示，为低压断路器的工作原理示意图。
把自动空气开关的三副主触头2，串联在被控制的三相电路中。
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《机电设备控制技术》
授课教师：江静 机电工程系
第1章 常用低压电器
1.1 概述 1.2熔断器 1.3 隔离开关 刀开关 1.4 低压断路器 1.5接触器 1.6 继电器 1.7 主令电器
1.1.1 低压电器的分类
按基本用途分：
（1）低压配电电器：用于供、配电系统中 进行电能输送和分配的电器。如：刀开关、 低压断路器、熔断器等；
QS 单极 双极 三极
（2）HK2系列开起式负荷开关（胶盖瓷底刀开关） 常用作交流额定电压380/220V,额定电流至100A的照明 配电线路的电源开关和小容量电动机非频繁起动的操作 开关。
当快速熔断器接入整流桥臂时，所选熔体的额定电流为； I N为硅整流元件或晶闸管额定电流
整流桥臂侧
2）快速熔断器额定电压的选择
因快速熔断器分断电流的瞬间，最高电弧电压可 达电源电压的1.5-2倍。所以： UF≥K2√ 2UN UF反向峰值电压，UN所选快速熔 断器额定电压， K2安全系数
(5)熔断器的图形符号和文字符号
（2）低压控制电器：用于各种控制电路和控 制系统的电器。如：接触器、控制继电器、主 令电器、电阻器、电磁铁等。
1.1.1 低压电器的分类
（3）低压主令电器：用于发送控制指令的电器。 如 按钮、 主令开关、行程开关、主令控制器、 转换开关等。
（4）低压保护电器：用于对电路及用电设备进行
保护的电器。如熔断器、热继电器、电压继 电器、电流继电器等。 （5）低压执行电器：用于完成某种动作或传送 功能的电器。如电磁铁、电磁离合器等。
IFN为熔体的额定电流；INM为容量最大的一台电动机的额定电 流。 ∑IN为其余各台电动机额定电流之和
(4)快速熔断器的选择
以三相硅整流或三相晶闸管电路为例： 1）熔体额定电流的选择
当快速熔断器接入交流侧时，熔体的额定电流为Ire：
Ire ≥K1Izm
Ire ≥1.5 IN 交流 侧
Izm为可能使用的最大整流电流
组成：手柄、触刀、静插座、铰链支座 和绝缘底板等组成。有两极和三极 主要的技术参数：额定电压、额定电流、通断 能力、动稳定电流、热稳定电流等。 动稳定电流：电流发生短路故障时，刀开关 并不因短路电流产生的电动力作用而发生变形、 损坏或触刀自动弹出之类的现象。这一短路电 流的峰值即为刀开关的动稳定电流。
对于直流电，衔铁闭合后，磁阻较小， 吸力较大，断电后由于剩磁的存在，会使 衔铁打不开，可以在衔铁上加装非磁性垫 片，或在铁心柱端面装上极靴。
反力特性：指电磁机构中与电磁吸力方向相反得反力F反与 气隙&之间的关系。
当气隙&m减小时，反力逐渐增大，如 图ab段所示，这一段为释放弹簧的反力变 化。到达&n位置时，动静触点刚刚接触， 这时触点弹簧的初压力作用到衔铁上，反 力突增，如bc段，当气隙再减小时，释放 弹簧与触点弹簧同时起作用，使反力变化 增大，如曲线cd所示，这一段为释放弹簧 与触点弹簧的合成反力变化。
1.1.2 我国低压电器的发展概况：
发ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ概况：
第一代产品，20世纪70年代初，自行开发设计的统一设计产 品，以CJ10、DZ10、DW10为代表，约29个系列。已经淘汰
第二代产品，20世纪70年代后期到80年代，更新换代产品 以CJ20、DZ20、DW15系列为代表，约56个系列。引 进技术制造产品以ME、3WE、B、3TB、LCI－D系列 为代表，34个系列。目前市场占有率约50％。
(1)电器的基本组成
结构上分为两部分： 感受部分和执行部分。
感受部分：接受外界输入的信号，并通过转换、放 大与判断做出有规律的反应，使执行部分动作； 执行部分：按照感受部分对外界输入信号的反应进 行相应的动作，从而接通或分断电路，实现控制的 目的。
在常用的低压控制电器中大部分为电磁式电器。其 感受部分就是电磁机构，执行部分就是触头系统。
3）减小接触电阻的方法 触头材料选用电阻系数小的材料，使触 头本身的电阻尽量减小； 增加触头的接触压力，一般在动触头上 安装触头弹簧； 改善触头表面状况，尽量避免或减小表 面氧化膜形成，在使用过程中尽量保持 触头清洁。
4）电弧的产生和灭弧方法
电弧的产生 电弧的产生的原因
（1）强电场放射
（2）撞击电离 （3）热电子发射 （4）高温游离
FU
1.3 隔离器 刀开关
1.3.1 常用的隔离器、刀开关 隔离器，刀开关一般用于接通和分断低压配电 电源和用电设备、也常用来直接起动小容量的异 步电动机。
开关电器
一、刀开关
作用：隔离电源，不频繁通断电路 分类： 按刀的级数分:单极、双极和三极 按灭弧装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置 按刀的转换方向分为：单掷和双掷 按接线方式分为：板前接线和板后接线 按操作方式分为：手柄操作和远距离联杆操作 按有无熔断器分：带熔断器和不带熔断器
（2）低压电器专用计算机应用软件
除CAD/CAM/CAE通用软件外，还ANSYS/ADAMS/CFX-F3D专用 软件
（3）计算机网络系统的应用
一方面使低压电器智能化，另一方面使智能化电器与中央控制计 算机进行双向通信
（4）可靠性技术 （5）新的灭弧系统和限流技术
1.1.4 常用低压电器的基础知识
F：为电磁吸力，单位为N
B：为工作气隙磁感应强度，单位为T
S：为铁心截面积，单位为m2
图1-5 交流电磁机构短路环
图1-4 交流电磁机构电磁吸力随时间变化情况
B 电磁机构的特性（通常指吸力特性和反力特性）
吸力特性：电磁吸力F与工作气隙＆之间得关系 ①直流电磁机构的吸力特性 ②交流电磁机构的吸力特性 &m：为衔铁打开后的气隙 &k：为衔铁闭合后的气隙
3） RT12和RT14系列有填料封闭管式熔断器
RT14 熔体熔断时有信号显示
4） RL6系列螺旋式熔断器
具有较高的分断能力和较小的安装面积
5） RLS2系列螺旋式快速熔断器
该系列熔断器的熔体为银丝，适用于对小 容量的硅整流元件和晶闸管的短路保护。
1.2.4、熔断器的选用原则
(1)熔断器类型的选择：
熔断器
作用：短路和严重过载保护 应用：串接于被保护电路的首端 优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻 分类：瓷插式RC 螺旋式RL 有填料式RT 无填料密封式RM 快速熔断器RS 自恢复熔断器
熔断器
瓷插式熔断器
熔断器
螺旋式熔断器
熔断器
有填料式熔断器
熔断器
无填料密封式熔断器
热稳定电流：指电路发生短路故障时，刀开关在一 定时间（通常为1S）内通过某一短路电流，并不会因 温度急剧升高而发生熔焊现象，这一最大短路电流， 称为刀开关的热稳定电流。
有HD12 、HD13和HD14系列单投开关，HS12、HS13 系列双投刀开关。这类刀开关只能用作隔离电源不能用 作分断电流。
刀开关的图形符号和文字符号
第三代产品，在20世纪90年代跟踪国外新技术、新产品、自 行开发、设计、研制的产品，以DW40、DW45、DZ40、 CJ40、S系列等为代表的10多个系列。与国外合资生产的M、 F、3TF系列等，约30个系列。
1.1.3 国内外低压电器的发展趋势：
（1）现代设计技术的应用
表现在三维计算机辅助设计与制造软件系统的引入、电器开关特 性的计算机模拟和仿真、现代化的样机测试手段等3个方面。
结构：静触头一端固定在胶木盒内，另一端伸
出盒外，与电源或负载相连。动触片套 在绝缘方杆上，绝缘方轴每次作90°正 或反方向的转动，带动静触头通。
特点：结构紧凑，安装面积小，操作方便。
用途：电源的引入开关；通断小电流电路； 控制５ＫＷ以下电动机。
（a）外形
（b） 符号
（c) 结构
（1）刀开关
②磁吹灭弧
图1-10 磁吹灭弧原理 1-磁吹线圈 2-铁心 3-导磁夹板 4-引弧角 5-灭弧罩 6-磁吹线圈磁场 7-电弧电流磁场 8-动触头
③栅片灭弧
图1-11 栅片灭弧示意图 1-灭弧栅片 2-触头 3-电弧
1.2 熔断器
熔断器是一种利用物质过热熔化的性质制作 的保护电器。当电路发生严重过载或短路时， 将有超过限定值的电流通过熔断器而将熔断器 的熔体熔断而切断电路，达到保护的目的。 1.2.1 熔断器结构及工作原理
(2)电磁机构 1）电磁机构的组成和工作原理
电磁机构：由吸引线圈、铁心、衔铁组成。
图1-2 电磁机构 a-直动式电磁机构 b-拍合式电磁机构 衔铁 2-铁心 3-线圈
电磁机构的工作原理：
当吸引线圈通人电流后，产生磁场，磁通经铁心、衔铁 和工作气隙形成闭合回路，产生电磁吸力，衔铁在电磁吸力 的作用下产生机械位移，被铁心吸合。与此同时，衔铁还要 受到弹簧的拉力等与电磁吸力方向相反的反力的作用。只有 当电磁吸力大于反力时，衔铁才能可靠地被铁心吸住。
熔断器
快速熔断器
熔断器
自恢复熔断器
组成：熔体、熔管
熔体：既是感受元件也是执行元件，可做成丝状、 片状、带状或笼状 材料：共两类，一类低熔点材料，如铅、锌、锡 及铅锡合金等，另一类为高熔点材料、如银、铜、 铝等 熔管：熔体的保护外壳，可做成封闭式或半封闭
式，其材料一般为陶瓷、绝缘纤维或玻璃纤维。
1.2.2 熔断器的保护特性
反时限保护特性： 熔体 中的电流为熔体的额定电 流时，熔体长期不熔断； 当电路发生严重过载时， 熔体在较短的时间熔断； 当电路发生短路时，熔体 能在瞬间熔断。
图1-14熔断器的保护特性
1.2.3 熔断器的主要技术参数及典型产品
（1）熔断器的主要技术参数
1．额定电压 2．额定电流 3．极限分断能力 4．熔体额定电流
主要根据负载的保护特性和预期短路电流的 大小。
(2)熔断器额定电压的选择
所选熔断器的额定电压不低于线路的额定 电压。
授课教师：江静 机电工程系
第1章 常用低压电器
1.1 概述 1.2熔断器 1.3 隔离开关 刀开关 1.4 低压断路器 1.5接触器 1.6 继电器 1.7 主令电器
1.1.1 低压电器的分类
按基本用途分：
（1）低压配电电器：用于供、配电系统中 进行电能输送和分配的电器。如：刀开关、 低压断路器、熔断器等；
QS 单极 双极 三极
（2）HK2系列开起式负荷开关（胶盖瓷底刀开关） 常用作交流额定电压380/220V,额定电流至100A的照明 配电线路的电源开关和小容量电动机非频繁起动的操作 开关。
当快速熔断器接入整流桥臂时，所选熔体的额定电流为； I N为硅整流元件或晶闸管额定电流
整流桥臂侧
2）快速熔断器额定电压的选择
因快速熔断器分断电流的瞬间，最高电弧电压可 达电源电压的1.5-2倍。所以： UF≥K2√ 2UN UF反向峰值电压，UN所选快速熔 断器额定电压， K2安全系数
(5)熔断器的图形符号和文字符号
（2）低压控制电器：用于各种控制电路和控 制系统的电器。如：接触器、控制继电器、主 令电器、电阻器、电磁铁等。
1.1.1 低压电器的分类
（3）低压主令电器：用于发送控制指令的电器。 如 按钮、 主令开关、行程开关、主令控制器、 转换开关等。
（4）低压保护电器：用于对电路及用电设备进行
保护的电器。如熔断器、热继电器、电压继 电器、电流继电器等。 （5）低压执行电器：用于完成某种动作或传送 功能的电器。如电磁铁、电磁离合器等。
IFN为熔体的额定电流；INM为容量最大的一台电动机的额定电 流。 ∑IN为其余各台电动机额定电流之和
(4)快速熔断器的选择
以三相硅整流或三相晶闸管电路为例： 1）熔体额定电流的选择
当快速熔断器接入交流侧时，熔体的额定电流为Ire：
Ire ≥K1Izm
Ire ≥1.5 IN 交流 侧
Izm为可能使用的最大整流电流
组成：手柄、触刀、静插座、铰链支座 和绝缘底板等组成。有两极和三极 主要的技术参数：额定电压、额定电流、通断 能力、动稳定电流、热稳定电流等。 动稳定电流：电流发生短路故障时，刀开关 并不因短路电流产生的电动力作用而发生变形、 损坏或触刀自动弹出之类的现象。这一短路电 流的峰值即为刀开关的动稳定电流。
对于直流电，衔铁闭合后，磁阻较小， 吸力较大，断电后由于剩磁的存在，会使 衔铁打不开，可以在衔铁上加装非磁性垫 片，或在铁心柱端面装上极靴。
反力特性：指电磁机构中与电磁吸力方向相反得反力F反与 气隙&之间的关系。
当气隙&m减小时，反力逐渐增大，如 图ab段所示，这一段为释放弹簧的反力变 化。到达&n位置时，动静触点刚刚接触， 这时触点弹簧的初压力作用到衔铁上，反 力突增，如bc段，当气隙再减小时，释放 弹簧与触点弹簧同时起作用，使反力变化 增大，如曲线cd所示，这一段为释放弹簧 与触点弹簧的合成反力变化。
1.1.2 我国低压电器的发展概况：
发ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ概况：
第一代产品，20世纪70年代初，自行开发设计的统一设计产 品，以CJ10、DZ10、DW10为代表，约29个系列。已经淘汰
第二代产品，20世纪70年代后期到80年代，更新换代产品 以CJ20、DZ20、DW15系列为代表，约56个系列。引 进技术制造产品以ME、3WE、B、3TB、LCI－D系列 为代表，34个系列。目前市场占有率约50％。
(1)电器的基本组成
结构上分为两部分： 感受部分和执行部分。
感受部分：接受外界输入的信号，并通过转换、放 大与判断做出有规律的反应，使执行部分动作； 执行部分：按照感受部分对外界输入信号的反应进 行相应的动作，从而接通或分断电路，实现控制的 目的。
在常用的低压控制电器中大部分为电磁式电器。其 感受部分就是电磁机构，执行部分就是触头系统。
3）减小接触电阻的方法 触头材料选用电阻系数小的材料，使触 头本身的电阻尽量减小； 增加触头的接触压力，一般在动触头上 安装触头弹簧； 改善触头表面状况，尽量避免或减小表 面氧化膜形成，在使用过程中尽量保持 触头清洁。
4）电弧的产生和灭弧方法
电弧的产生 电弧的产生的原因
（1）强电场放射
（2）撞击电离 （3）热电子发射 （4）高温游离
FU
1.3 隔离器 刀开关
1.3.1 常用的隔离器、刀开关 隔离器，刀开关一般用于接通和分断低压配电 电源和用电设备、也常用来直接起动小容量的异 步电动机。
开关电器
一、刀开关
作用：隔离电源，不频繁通断电路 分类： 按刀的级数分:单极、双极和三极 按灭弧装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置 按刀的转换方向分为：单掷和双掷 按接线方式分为：板前接线和板后接线 按操作方式分为：手柄操作和远距离联杆操作 按有无熔断器分：带熔断器和不带熔断器
（2）低压电器专用计算机应用软件
除CAD/CAM/CAE通用软件外，还ANSYS/ADAMS/CFX-F3D专用 软件
（3）计算机网络系统的应用
一方面使低压电器智能化，另一方面使智能化电器与中央控制计 算机进行双向通信
（4）可靠性技术 （5）新的灭弧系统和限流技术
1.1.4 常用低压电器的基础知识
F：为电磁吸力，单位为N
B：为工作气隙磁感应强度，单位为T
S：为铁心截面积，单位为m2
图1-5 交流电磁机构短路环
图1-4 交流电磁机构电磁吸力随时间变化情况
B 电磁机构的特性（通常指吸力特性和反力特性）
吸力特性：电磁吸力F与工作气隙＆之间得关系 ①直流电磁机构的吸力特性 ②交流电磁机构的吸力特性 &m：为衔铁打开后的气隙 &k：为衔铁闭合后的气隙
3） RT12和RT14系列有填料封闭管式熔断器
RT14 熔体熔断时有信号显示
4） RL6系列螺旋式熔断器
具有较高的分断能力和较小的安装面积
5） RLS2系列螺旋式快速熔断器
该系列熔断器的熔体为银丝，适用于对小 容量的硅整流元件和晶闸管的短路保护。
1.2.4、熔断器的选用原则
(1)熔断器类型的选择：
熔断器
作用：短路和严重过载保护 应用：串接于被保护电路的首端 优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻 分类：瓷插式RC 螺旋式RL 有填料式RT 无填料密封式RM 快速熔断器RS 自恢复熔断器
熔断器
瓷插式熔断器
熔断器
螺旋式熔断器
熔断器
有填料式熔断器
熔断器
无填料密封式熔断器
热稳定电流：指电路发生短路故障时，刀开关在一 定时间（通常为1S）内通过某一短路电流，并不会因 温度急剧升高而发生熔焊现象，这一最大短路电流， 称为刀开关的热稳定电流。
有HD12 、HD13和HD14系列单投开关，HS12、HS13 系列双投刀开关。这类刀开关只能用作隔离电源不能用 作分断电流。
刀开关的图形符号和文字符号
第三代产品，在20世纪90年代跟踪国外新技术、新产品、自 行开发、设计、研制的产品，以DW40、DW45、DZ40、 CJ40、S系列等为代表的10多个系列。与国外合资生产的M、 F、3TF系列等，约30个系列。
1.1.3 国内外低压电器的发展趋势：
（1）现代设计技术的应用
表现在三维计算机辅助设计与制造软件系统的引入、电器开关特 性的计算机模拟和仿真、现代化的样机测试手段等3个方面。
结构：静触头一端固定在胶木盒内，另一端伸
出盒外，与电源或负载相连。动触片套 在绝缘方杆上，绝缘方轴每次作90°正 或反方向的转动，带动静触头通。
特点：结构紧凑，安装面积小，操作方便。
用途：电源的引入开关；通断小电流电路； 控制５ＫＷ以下电动机。
（a）外形
（b） 符号
（c) 结构
（1）刀开关
②磁吹灭弧
图1-10 磁吹灭弧原理 1-磁吹线圈 2-铁心 3-导磁夹板 4-引弧角 5-灭弧罩 6-磁吹线圈磁场 7-电弧电流磁场 8-动触头
③栅片灭弧
图1-11 栅片灭弧示意图 1-灭弧栅片 2-触头 3-电弧
1.2 熔断器
熔断器是一种利用物质过热熔化的性质制作 的保护电器。当电路发生严重过载或短路时， 将有超过限定值的电流通过熔断器而将熔断器 的熔体熔断而切断电路，达到保护的目的。 1.2.1 熔断器结构及工作原理
(2)电磁机构 1）电磁机构的组成和工作原理
电磁机构：由吸引线圈、铁心、衔铁组成。
图1-2 电磁机构 a-直动式电磁机构 b-拍合式电磁机构 衔铁 2-铁心 3-线圈
电磁机构的工作原理：
当吸引线圈通人电流后，产生磁场，磁通经铁心、衔铁 和工作气隙形成闭合回路，产生电磁吸力，衔铁在电磁吸力 的作用下产生机械位移，被铁心吸合。与此同时，衔铁还要 受到弹簧的拉力等与电磁吸力方向相反的反力的作用。只有 当电磁吸力大于反力时，衔铁才能可靠地被铁心吸住。
熔断器
快速熔断器
熔断器
自恢复熔断器
组成：熔体、熔管
熔体：既是感受元件也是执行元件，可做成丝状、 片状、带状或笼状 材料：共两类，一类低熔点材料，如铅、锌、锡 及铅锡合金等，另一类为高熔点材料、如银、铜、 铝等 熔管：熔体的保护外壳，可做成封闭式或半封闭
式，其材料一般为陶瓷、绝缘纤维或玻璃纤维。
1.2.2 熔断器的保护特性
反时限保护特性： 熔体 中的电流为熔体的额定电 流时，熔体长期不熔断； 当电路发生严重过载时， 熔体在较短的时间熔断； 当电路发生短路时，熔体 能在瞬间熔断。
图1-14熔断器的保护特性
1.2.3 熔断器的主要技术参数及典型产品
（1）熔断器的主要技术参数
1．额定电压 2．额定电流 3．极限分断能力 4．熔体额定电流
主要根据负载的保护特性和预期短路电流的 大小。
(2)熔断器额定电压的选择
所选熔断器的额定电压不低于线路的额定 电压。