第1章低压电器的基本原理汇总
(完整版)电磁式低压电器的结构和工作原理
第一章常用低压电器电器：电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护的作用。
根据外界的信号和要求，自动或手动接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电路对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。
定义：一种能控制电能的器件。
第一节电磁式低压电器的结构和工作原理●低压电器：用于交流1200V、直流1500V以下电路的器件●高压电器：用于交流1200V、直流1500V以上电路的电器。
电力传动系统的组成：1）主电路：由电动机、（接通、分断、控制电动机）接触器主触点等电器元件所组成。
特点：电流大2）控制电路：由接触器线圈、继电器等电器元件组成。
特点：电流小●任务：按给定的指令，依照自动控制系统的规律和具体的工艺要求对主电路进行控制。
一、低压电器的分类1、按使用的系统1）低压配电电器用于低压供电系统。
电路出现故障（过载、短路、欠压、失压、断相、漏电等）起保护作用，断开故障电路。
（动动稳定性、热稳定性）例如：低压断路器、熔断器、刀开关和转换开关等。
2）低压控制电器用于电力传动控制系统。
能分断过载电流，但不能分断短路电流。
（通断能力、操作频率、电气和机械寿命等）例如：接触器、继电器、控制器及主令电器等。
2、按操作方式1）手动电器：刀开关、按钮、转换开关2）自动电器：低压断路器、接触器、继电器3、按工作原理1）电磁式电器：电磁机构控制电器动作2）非电量控制电器：非电磁式控制电器动作◆电磁式电器由感测和执行两部分组成。
感测部分（电磁机构）：接受外界输入的信号，使执行部分动作，实现控制的目的。
执行部分：触点系统。
二、电磁机构电磁机构：通过电磁感应原理将电能转化成机械能。
电磁机构输入的电信号：电压、电流1、电磁机构的结构形式电磁机构组成：线圈、铁心(亦称静铁心)和衔铁(亦称动铁心)，1）E形电磁铁：多用于交流电磁系统。
2）螺管式电磁铁：多用作索引电磁机构和自动开关的操作电磁机构，少数过电流继电器也采用。
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
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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。
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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：
低压电器的工作原理详细教程
低压电器的工作原理详细教程目录一、低压电器概述 (2)1.1 低压电器的定义与分类 (2)1.2 低压电器的作用与特点 (3)二、低压电器的基本结构与工作原理 (4)2.1 电器的基本构造 (5)2.2 电器的工作原理 (6)三、常用低压电器及其工作原理 (7)3.1 开关电器 (8)3.1.1 隔离器 (9)3.1.2 接触器 (11)3.1.3 继电器 (12)3.2 保护电器 (14)3.2.1 熔断器 (15)3.2.2 断路器 (16)3.2.3 限时器 (17)3.3 控制电器 (17)3.3.1 主令电器 (18)3.3.2 信号电器 (19)四、低压电器的选用与维护 (20)4.1 低压电器的选用原则 (21)4.2 低压电器的维护保养 (22)五、实验与实践 (24)5.1 实验设备与器材介绍 (25)5.2 实验内容与步骤 (27)5.3 实验报告与总结 (28)六、低压电器发展动态与未来趋势 (29)6.1 国内外低压电器发展现状 (30)6.2 低压电器的发展趋势 (32)一、低压电器概述低压电器是一种用于控制电气设备的开关、保护设备以及调节电气参数的装置。
它广泛应用于工业、建筑、交通等各个领域，是电力系统中不可或缺的重要组成部分。
低压电器的主要功能包括接通、断开电路，以及保护电路和设备的安全运行。
根据其结构和功能，低压电器可分为多种类型，如开关、断路器、熔断器、继电器、接触器等。
低压电器的工作原理主要是基于电磁学、电子学和控制理论等基本原理。
在电力系统中，低压电器通过接收和传递控制信号，实现对电路的控制和保护。
当电路中出现异常时，低压电器能够迅速切断电路，保护设备和人员的安全。
随着科技的发展，现代低压电器逐渐向智能化、数字化方向发展，具有更高的可靠性和安全性。
了解低压电器的工作原理，不仅有助于我们更好地使用和维护电气设备，还能在电路设计和故障排除中发挥重要作用。
我们将详细介绍各类低压电器的工作原理及其应用场景。
第1章低压电器的基本原理讲述汇总
• 接通能力：在给定电压下接通的预期电流值
• I2t特性：在规定条件下为预期电流或电压的函数
第三节 低压电器主要技术性能指标和参数
二、电网参数
• 峰值耐受电流：开关电器在闭合位置所能承受的电流峰值 • 额定短时耐受电流：开关电器承受持续1s而不受破坏的电流
• 额定短路分断能力：开关电器在规定条件下分断电流的能力
电弧的危害 ： 延长了切断故障的时间； 电弧 高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏； 形成飞弧造成电源短路事故。
触头
灭弧措施：多断口灭弧、栅片灭弧、磁吹灭弧、 窄缝灭弧、改善触头表面材料 。
第三节 低压电器主要技术性能指标和参数
一、通断工作类型 • 隔离：开关电器把电气设备和“电源”隔开的功能 • 无载通断：通断空载电路时，触头不出现明显电压
一、电磁系统
组成
衔铁 线圈
原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气 隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。
第二节
电磁式电器的基本知识
一、电磁系统
1.电磁机构 1——铁芯 2——线圈 3——衔铁 4——静触头 5——动触头 6——触头弹簧 7——反力弹簧
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第二节
电磁式电器的基本知识
干簧继电器、速度继电器
• 熔断器：瓷插式、螺旋式、有填料式、无填料式
快速熔断器、自复式 • 低压断路器：框架式、塑壳式、限流式 • 位置开关：直动式、滚动式、微动式
第一节 概述
三、我国低压电器的发展概况 • 第一代产品：20世纪60年代～70年代，自行开 发 设计第一代产品 • 第二代产品：20世纪70年代～80年代，更新换 代 • 第三代产品：20世纪90年代，跟踪国外先进技 术 • 当前：向高性能、高可靠、小型化、多功能、组 合化、模块化、电子化、智能化方向发展
第1章 低压电器的基本原理
——控制电器：用于控制电路和系统的电器，如接触器、继电器 等。
——保护电器：用于保护用电设备和电路的电器，如熔断器、热 继电器、避雷器等。
——执行电器：用于传动或完成某种动作功能的电器，如电磁铁、 电磁离合器等。
——配电电器：用于电能的输送和分配的电器，如高压断路器、 隔离开关、刀开关、电压断路器等。
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1.1 电器的定义和分类——分类——按工作电压等级
——低压电器： 工作电压在交流1200V或直流1500V以下，起通断、保护、控 制或调节作用的电器，如按钮、接触器、继电器等。
特点为：品种多、用量大、用途广。
——高压电器： 工作电压在交流1200V或直流1500V以上，如高压断路器、高 压隔离开关、高压熔断器等。
F1
F1
F2
F2
L
(a)
(b)
(c)
图1-12 桥式触头闭合过程位置示意图
(a) 最终断开位置；(b) 初始接触位置；(c) 最终闭合位置
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1.2 低压电器的基本结构—触头和电弧—触头分类
触头按其原始状态可分为常开触头和常闭触头。 原始状态时断开(即线圈未通电)，线圈通电后闭合的触头叫常开 触头。 原始状态闭合，线圈通电后断开的触头叫常闭触头。 线圈断电后所有触头复原。 按触头控制电路的不同可将其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，只能通过较小的电流。
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继电器-接触器控制系统常用电器设备
接触器 继电器 自动空气断路器 行程开关 熔断器 其他电器
低压电器的工作原理详细教程
低压电器的工作原理详细教程电器在我们的日常生活中扮演着重要的角色，而低压电器更是我们生活和工作中不可或者缺的一部份。
从电视机、冰箱到洗衣机、烤箱，这些低压电器都是我们家庭中必不可少的设备。
那末，低压电器是如何工作的呢？本文将为您详细介绍低压电器的工作原理。
1. 低压电器的基本原理低压电器的工作原理基于电能的转换和控制。
它们通常由电源、控制电路和负载三部份组成。
电源提供电能，控制电路控制电能的流动和传输，而负载则是电能的最终转换和利用的地方。
2. 低压电器的电源低压电器通常使用交流电源或者直流电源。
交流电源是指电流方向和大小周期性变化的电能，而直流电源则是电流方向和大小恒定的电能。
电源可以通过插座、电池或者发机电提供。
3. 低压电器的控制电路控制电路是低压电器工作的核心部份，它负责控制电能的流动和传输。
控制电路通常由开关、传感器、继电器和电子元件等组成。
开关是控制电路的基本元件，它可以打开或者关闭电路的通路，从而控制电能的流动。
例如，我们通过电视遥控器上的开关按钮来控制电视机的开关。
传感器可以感知环境中的物理量，并将其转化为电信号。
例如，温度传感器可以感知环境的温度变化，并将其转化为电信号，从而控制空调的开关和温度调节。
继电器是一种电磁开关，它可以通过电流的控制来打开或者关闭电路。
当控制电路中的电流通过继电器时，继电器的电磁线圈会产生磁场，使开关闭合或者断开。
继电器在家电中广泛应用，比如冰箱、洗衣机等。
电子元件如电容器、电感器和晶体管等，可以通过电流或者电压的变化来控制电路的行为。
它们在电子设备中起着重要的作用，例如电视机、手机等。
4. 低压电器的负载负载是低压电器中电能的最终转换和利用的地方。
不同的低压电器有不同的负载形式和工作原理。
例如，电视机的负载是显示屏，它通过将电能转化为光能来显示图象和视频。
冰箱的负载是压缩机，它通过将电能转化为机械能来制冷。
洗衣机的负载是机电，它通过将电能转化为机械能来带动洗涤过程。
低压电器的基本原理是什么
低压电器的基本原理是什么
低压电器的基本工作原理如下:
一、低压电器主要指工作电压在1000伏特或以下的电气设备。
这类设备被广泛应用于家电、照明、通讯、仪表等领域。
二、低压电器的核心部件是电磁线圈,它利用电流通过导线所产生的电磁效应进行工作。
电流在线圈中流动时,周围会产生磁场。
这种磁场的变化可以推动电机转子转动等。
三、常见的低压电器工作原理:
1. 电动机原理:电流在定子线圈产生旋转磁场,作用于转子而带动其旋转运动。
2. 电磁铁原理:电流磁化线圈,使其产生吸力来吸住或释放铁制心轴。
3. 继电器原理:利用电磁铁带动触点吸合或分离,实现电路的接通或断开。
4. 电磁阀原理:电磁铁吸住阀芯,利用机械力带动阀门打开或关闭。
5. 电钟原理:电流驱动磁铁振荡,带动齿轮运动推动指针。
6. 电动执行机构原理:电磁铁带动执行部件做直线往复运动。
四、低压电器必须选择合理的工作电压,通常在几十伏至数百伏之间,过高电压会带来安全隐患。
五、低压电器还需要配套保护装置,如保险丝、漏电断路器等,以确保人身和设备安全。
综上所述,这就是低压电器的一些基本工作原理。
这类设备广泛应用并极大便利了人类生活。
电机与电器控制第一章1 低压电器概述
图1－3 触头的三种接触形式
a) 点接触 b）线接触 c）面接触
图1-4 不同接触形式的触头结构
a)采用点接触的桥式触头 b)采用面接触的桥式触头 c)采用线接触的指形触头
（二）接触系统的静态机械特性与参数
触头每工作一次（接通与断开），经历四个工作状态： 1. 断开状态 如图1-5a 所示，要求动、静触头间的距离S1足够大， 保证在线路规定的容许电压与电流作用下，不致发生击穿或 电弧重燃现象。 2. 关合过程 如图1-5b、c、d 所示，从断开状态到闭合状态的转换 过程，要求动触头具有一定的关合速度V1，藉以保证触头 迅速可靠地接通，而不致引起严重的碰撞弹跳现象。
3．选用低压电器的注意事项 （1）明确控制对象的分类和使用环境。 （2）明确有关的技术数据，如控制对象的额定电压、 额定功率、操作特性、起动电流倍数和工作制等。 （3）了解电器的正常工作条件，如周围温度、湿度、 海拔高度、震动和防御有害气体等。 （4）了解电器的主要技术性能，如用途、种类、控制 能力、通断能力和使用寿命等。
（1）从结构上来看，交流电磁铁的线圈有骨架式； 因为铁心中有磁滞损耗和涡流损耗，为防止热量传给线圈。
直流电磁铁的线圈多是无骨架的。 （2）交流电磁铁的结构：粗短型（减少铁心与线圈的 接触面，以满足散热的需要）； 直流：细长型。 （3）交流电磁铁的铁心由硅钢片叠加，以减少涡流、 磁滞损耗； 直流电磁铁的铁心一般由整块钢制成。
图1-7 双断口结构的电动力 吹弧效应
1－静触头 2－动触头 3—电弧
图1-8 磁吹灭弧原理
1－磁吹线圈 2－铁芯 3－导磁夹板 4－引弧角 5－灭弧罩 6－动触头 7－磁场方向 8－静触头
2. 磁吹灭弧装置 灭弧装置设有与触点串联的磁吹线圈，电弧在吹弧线 圈的作用下受力拉长，从触点间吹离，加速了冷却而熄灭。 为了加强灭弧效果，在线圈中央穿有铁芯，其两端平 行地设置夹着灭弧室的导磁钢板。 串联磁吹线圈的吹弧效果仅在触头分断大电流时很明 显，分断小电流时则效果较差，往往要同时采取几种灭弧 措施。
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第一章
低压电器的基本原理
第一节 概述
第二节 电磁式电器的基本知识 第三节 低压电器主要技术性能指标和参数 第四节 常用电气元件图形文字符号表
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CH1 低压电器 的基本原理
第一节 概述
一、低压电器的定义 根据使用要求及控制信号，通过一个或多个器 件组合，能手动或自动分合额定电压在交流 AC1200V、 直流DC1500V及以下的电路，以实现电路中被控制 对象的控制、调节、交换、检测、保护等作用的基 本件称为低压电器。
第三节 低压电器主要技术性能指标和参数
三、额定电流
• 分断电流：分断操作时，在电弧开始瞬间流过电器一个极的 电流值
• 预期分断电流：相应于分断过程开始瞬间所确定的预期电流
• 预期接通电流：规定条件下，电器接通时所产生的预期电流
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CH1 低压电器 的基本原理
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CH1 低压电器 的基本原理
第三节 低压电器主要技术性能指标和参数
六、使用类别
• 是指有关操作条件规定要求的组合 • 通常用额定工作电流的倍数，额定工作电压的倍数及其相应
的功率因数或时间常数等来表征电器额定接触和分断能力的
类别 • 不同类型的低压电器元件的使用类别不同，主电路开关电器 各有自己的使用类别，辅助电路控制电路有两类使用类别
结论：交流电磁吸力是在最大值为2Fav和最小值为0的范 围内以两倍于电源频率周期地变化的，参见图1-4
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第二节
电磁式电器的基本知识
短路环
短路环（分磁环）
S2 S1 3 ~ 4
衔铁 铁芯 线圈
作用： 减小交流电衔铁吸合时产生的振动和噪音
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第二节
电磁式电器的基本知识
3、吸反力配合特性：电磁吸力与气隙的关系曲线
• 吸合：吸力特性必须始终处于反力特性上方
• 释放：吸力特性必须位于反力特性下方 • 注意：吸合过程中吸力特性位于反力特性上方不能太高， 否则会影响到电磁机构寿命 参见图1-9、图1-10
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CH1 低压电器 的基本原理
第二节
电磁式电器的基本知识
4、交流电磁吸力F随时间t变化：
F 4 105 B 2 S
2 4S 105 Bm sin 2 t 2 2 Bm S (1 cos 2t ) 105 2 2 2 Bm S 105 2 Bm S 105 cos 2t
电弧 触头
④窄缝灭弧：缝宽小于电弧直径，使电弧紧密与缝壁接触
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CH1 低压电器 的基本原理
第三节 低压电器主要技术性能指标和参数
一、通断工作类型 • 隔离：开关电器把电气设备和“电源”隔开的功能 • 无载通断：通断空载电路时，触头不出现明显电压
• 有载通断：接通和分断一定的负载电流
电弧的危害 ： 延长了切断故障的时间； 高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏； 形成飞弧造成电源短路事故
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CH1 低压电器 的基本原理
第二节
电磁式电器的基本知识
灭弧栅片
三、灭弧系统
灭弧措施：
①多断口灭弧：交流接触器 ②栅片灭弧：交流接触器 （栅片：多片镀铜薄钢片+石棉绝缘板） ③磁吹灭弧：直流接触器
一、电磁系统
组成 衔铁 线圈
参见图1-1 原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气 隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。
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第二节
结构示例:
电磁式电器的基本知识
1——铁芯 2——线圈 3——衔铁 4——静触头 5——动触头 6——触头弹簧 7——反力弹簧
• 接通能力：在给定电压下接通的预期电流值
• 通断持续率：电器的有载时间与工作时间之比
• I2t特性：在规定条件下为预期电流或电压的函数
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第三节 低压电器主要技术性能指标和参数
二、电网参数
• 额定峰值耐受电流：开关电器在闭合位置所能承受的电流峰 值 • 额定短时耐受电流：开关电器承受持续1s而不受破坏的电流 • 额定短路分断能力：开关电器在规定条件下分断电流的能力 • 额定短路通断能力：在规定条件下接通和分断的预期电流值
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Байду номын сангаас
第四节 常用电气元件图形文字符号表
一般三极电源开关 低压断路器
位置开关常开触头
位置开关复合触头
位置开关常闭触头
要求：导电性能好、机械强度高 材料：康铜、镍鉻合金
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第二节
电磁式电器的基本知识
二、触头系统
触头：用来接通或断开被控制电路。
分类 按原始状态：常开、常闭 按触头控制电路的不同：主、辅助 线接触 按结构形式：桥式（对接）、指形、梅花状等
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第二节
电磁式电器的基本知识
2、吸力特性计算
麦克斯韦吸力公式 ：F 4 105 B 2 S 感应电势 ：U E 4.44 fN 磁势、磁通、磁阻的关系：IN Rm 磁阻：Rm
0 S
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第二节
结论：
电磁式电器的基本知识
（2）交流电磁机构：恒磁通 ，I与δ成正比
① F与δ无关，考虑漏磁通的影响，F随着δ的减少略有 增加，吸力特性参见图1-8
② 由于I与δ成正比，因此如果在吸合过程中，衔铁卡住 不能吸合，或者频繁动作时，交流励磁线圈很可能因过 电流而烧毁。 所以在可靠性要求高或者操作频繁的场 合，一般不采用交流电磁机构
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第一节 概述
二、电器的分类 • 按工作电压等级分 ：高压电器和低压电器 • 按动作原理分：手动电器和自动电器
• 按有无触点分：有触点电器和无触点电器
• 按用途分：控制电器和保护电器
• 按构成方式分:电磁式和电子式
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第二节
电磁式电器的基本知识
交流：硅钢片叠加 电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。 直流：整块铸铁或铸钢 电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。 1.电磁机构——将电磁能转换为机械能并带动触头动作。 直动式 铁芯形状： E型和U型 交流线圈：短而粗，有骨架。 转动式 铁芯 直流线圈：细而长，无骨架。
• 闭合时间：从闭合操作开始到所有极的触头都接触为止
• 通断时间：从电流开始在一个极流过瞬间起到所有极的电弧
最终熄灭瞬间为止的时间间隔
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第三节 低压电器主要技术性能指标和参数
五、额定工作制
• 长期工作制：在恒定负载下连续运行 • 短时工作制：有载时间比空载时间短的工作制
• 断续工作制：有载时间和无载时间周期性相互交替分断接通
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CH1 低压电器 的基本原理
第三节 低压电器主要技术性能指标和参数
• 1、长期工作制：电器通电后连续工作到发热稳定 • 2、间断长期工作制（八小时工作制）：在电器规定的 工作时间内温升早已达到稳定值，但超过 8h之后必须 断电，分断后可以清除触头的氧化物及尘垢 • 3、短时工作制：是指电器通电时间很短，温升未达到 稳定就停止工作，并且下一次工作要等到电器冷却到 周围介质温度 • 4、反复短时工作制：是指电器在通电和断电周期循环 下的工作过程，通电时间内温度未达到稳定值，断电 后又不能冷却到周围介质温度。多次重复通电后，电 器可能达到稳定温升
• 额定工作电流：开关电器在正常使用条件下的确定的电流值
• 额定发热电流：电器在8h工作制下，各部件的温升不超过规 定极限值时所能承载的最大电流值 • 发热电流：在约定时间内，各部件的温升不超过规定极限值 时所能承载的最大电流值
Date: 2018/10/13 Page: 21
CH1 低压电器 的基本原理
• 约定脱扣电流：在约定时间内动作（脱扣）的规定电流值
• 约定熔断电流：在约定时间内能使熔断体熔断的规定电流值
Date: 2018/10/13
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CH1 低压电器 的基本原理
第三节 低压电器主要技术性能指标和参数
三、额定电流
• 额定持续电流：电器在长期工作制下，各部件的温升不超过 规定极限值时所承载的电流值
• 电动机通断：满足控制不同工作制的电动机的要求
• 短路通断：接通和分断短路电流
Date: 2018/10/13
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第三节 低压电器主要技术性能指标和参数