电气设备第二章低压开关设备

交流电磁式接触器的工作原理： 线圈通电后，在铁芯中产生磁通及电磁吸力。此电磁吸力克服弹簧反
力使得衔铁吸合，带动触点机构动作。常闭触点打开，常开触点闭合，互 锁或接通电路。线圈失电或线圈两端电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧 反力，使得衔铁释放，触点机构复位，断开线路或解除互锁。
4.1.2 交流接触器的结构
5.1.5 时间继电器 时间继电器用来按照所需时间间隔，接通或断开被控制的电路，以
协调和控制生产机械的各种动作，因此是按整定时间长短进行动作的控
时间继电器种类很多，按构成原理有：电磁式、电动式、空气阻尼 式、晶体管式和数字式等。按延时方式分：通电延时型、断电延时型。
5.1.6 速度继电器 速度继电器是以
4.2 直流接触器（CZ0）
直流接触器主要用于远距离接通和分断直流电路，还用于直流电动 机的频繁起动、停止、反转和反接制动。
适用：400V、600A以下直流线路远距离控制和频繁操作 主要结构和工作原理与交流接触器基本相同。在结构上也是由电磁 机构、触点系统和灭弧装置等部分组成。由于直流电弧比交流电弧难 以熄灭，直流接触器常采用磁吹式灭弧装置灭弧。
切断控制电路→切断主电路 • 复位方式：5min后自动复位
3min后可手动复位 • 调节弹簧改变整定电流大小 • 环境温度的影响由补偿双金属片消除。 • 一对常开和常闭触点
1.过载保护：通过热继电器实现；* 2.短路保护：通过熔断器实现 3.连锁保护: 通过接触器两个常闭触点实现 4.欠压保护：通过接触器线圈实现
当吸引线圈7、8两端加上额定电压时，动、静铁芯间产生大于反作 用弹簧弹力的电磁吸力，动、静铁芯9、10吸合，带动动铁芯上的触头 动作，即常闭触头1-5和2-6断开，常开触头3-5和4-6闭合。当吸引线圈7、 8两端电压消失后，电磁吸力消失，触头在反弹力（弹簧弹力）作用下 恢复常态。
静铁心
动铁心 弹簧
6.1 工作原理
• 电磁铁线圈串连在主电路中 • 短路和过载时，电磁力大，吸引衔铁，使
搭钩和钩杆分离 • 弹簧带动钩杆，断开电路 • 即电流脱扣器－ 电磁铁直接作用于脱扣器
• （最小）脱扣电流—脱扣器启动的电流
• 弹簧调节－脱扣电流可调
ABC
文字符号QF，俗称“低压自动开关”、“低压断路器”或“空气开关”等。 1. 作用 是低压供配电系统中最主要的电器元件，不仅能带负荷通断电路， 而且能在短路、过负荷、欠压或失压的情况下自动跳闸，断开故障电路。 2. 原理结构 其示意图如图 所示。
加后动铁芯受力增加，且大于0。
φa φb
Fp
Fa Fb
4.1.5 CJ12交流接触器 • Ie为600A，工作可靠，通断能力较大 • 指式主触头系统 • 转动式铁芯动触头，辅助触头在转轴上
4.1.6 控制电路
常开触头
常闭触头
AB C
常开主触头 常开辅助触头
控制电路图
D 电动机
注：闸刀开关、 熔断器未示出。
第二章 低压开关设备
• 定义： 500伏以下的电路的控制电器。包括：闸刀开关、接触器、 磁力启动器、自动空气开关 等4类
• 应用： 发电厂、变电所及其它低压配电装置中，接通和断开交直流 电路
• 灭弧： 空气中拉长电弧或灭弧栅将长电弧截为短电弧
1 闸刀开关
1.1 特点 a. 最简单的手动操作电器。额定电流最大为
2 组合开关
组合开关又称转换开关。常用 的组合开关有HZ10系列，其结构 如图1.8所示。
3 按钮
适用：手动控制低压电器的 线圈通、断电，进而控制其 它设备；信号电路控制
种类很多，按需选择（红色 －停止按钮）
绝缘杆
手柄
转轴 弹簧 凸轮 绝缘垫板 动触头 静触头
图1.8 HZ系列转换开关
4 接触器
1500A。 a. 与熔断器串联，短路或过载时切断电路 b. 速断刀片：通过弹簧与主刀片相连，电
弧产生于速断刀片，保护主刀片 1.2 分类 a. 极数：单极、双极和三极 b. 灭弧结构：带灭弧罩和不带灭弧罩 c. 操作方式：直接手柄操作和连杆操作 d. 用途：单投和双投
(a) 刀开关结构
(b) 符号
4.3 接触器的主要技术指标
4.3.1 额定电压 4.3.2 额定电流 4.3.3 吸引线圈额定电压 4.3.4 通断能力 4.3.5 操作频率 4.3.6 交直流接触器的额定操作频率：
4.4 接触器的选择
接触器的选择原则： 4.4.1 根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型。一般直流电路用直
流接触器控制，当直流电动机和直流负载容量较小时，也可用交流接触器
AB C
ZQC
K RJ TA
ZQA ZQC
FC FQA FQC
RJ
FQC
FQC
QC
D
控制电路展开图
注：熔断器未示出。
6. 自动空气开关
• 定义
自动切断故障的低压保护电器，广泛用于电厂和变电所的低 压配电装置。
• 特点
适用于正常情况下不频繁操作的电路
与闸刀开关－熔断器组合结构相比－能多次动作；动作电流 值可调，选择性好；断流能力大，可靠；
锁触点。一般常开、常闭各两对。
4反作用弹簧
3）灭弧装置
容量在10A以上的接触器都有灭弧装置,对
于小容量的接触器,常采用双断口触点灭弧、
电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭
弧。对于大容量的接触器，采用纵缝灭弧罩
及栅片灭弧。
4）其他部件
包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹
簧、传动机构及外壳等。
11常闭辅助触点 10常开辅助触点
直流接触器的工作原理如下：当接触器线圈通电后，线圈电流产 生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引动铁心，并带动触点动作：常闭 触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力 消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原：常开触点断开， 常闭触点闭合。与交流接触器工作原理相同，不同之处在于交流接触 器的吸引线圈由交流电源供电,直流接触器的吸引线圈由直流电源供电。
AB
C
TA停止开关
RJ
ZQA ZQC
ZQC
FC FQA FQC
RJ
FQC
ZC
FQC
电气连锁－FQC回路中串联 ZQC的常闭触点，因此ZQC 接通时，按下FQA不能接通 FQC，可防止短路。
必须按下TA，才能改变电动 机转向
D
控制电路展开图
注：闸刀开关、熔断器未示出。
• 复合按钮 －FQA按下，同时断开ZQC回路 －FQC常闭触点断开，ZQC断开，主电路断开 －同时，FQC接通，迅速实现反转 • 电气连锁和机械联锁，应用广泛
下图为交流接触器结构原理图。主要由三部分组成。
常开主触点
灭弧罩
衔铁 铁心
常闭辅助触点 常开辅助触点
吸引线圈
（1） 触头系统：采用双断点桥式触头结构，一般有三对常开主触头。 主触头：指式或桥触头，接通电路 辅助触头：桥式触头，接通信号、电气连锁或自保持作用
（2）电磁系统：包括动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧。 螺旋管式和直动式：适合额定电流较小 转动式：额定电流较大
• 应用：电动机控制电路 与空气开关等配合，实现自动控制和过电流、过电压保护 不可单独切断短路和过载
• 分类：交流和直流 • 结构：电磁铁、触头和灭弧装置
直流接触器 交流接触器
接触器工作原理是利用电磁吸力的原理工作的，主要由电磁机构和 触头系统组成。电磁机构通常包括吸引线圈、铁心和衔铁三部分。图2-6 为接触器的结构示意图与图文符号。图中，1-2，3-4是静触点，5-6是动 触点，7-8是吸引线圈，9-10分别是动、静铁心，11是弹簧。
5.1.3 电压继电器
电压继电器 线圈匝数多，导 线细，工作时并 联在回路中，根 据线圈两端电压 的大小接通或断 开电路。
5.1.4 电流继电器
电流继电器的线圈串接于电路中，根据线圈电流的大小而动作。 这种继电器的线圈导线粗匝数少、线圈阻抗小。
(a)过电流继电器
(b)欠电流继电器
电流继电器的符号图
短路环
铁心 吸引线圈
衔铁
4.1.4 CJ10交流接触器
1灭弧罩
1) 电磁机构
2触点压力弹簧片
电磁机构由线圈、动铁心（衔铁）和静
铁心组成，其作用是将电磁能转换为机械能，
产生电磁吸力带动触点动作。
3主触点
2）触点系统
包括主触点和辅助触点。主触点用于通
断主电路，通常为三对常开触点。辅助触点
用于控制电路，起电气联锁作用，故又称联
（3）灭弧系统：大容量的接触器（20A以上）采用缝隙灭弧罩及灭 弧栅片灭弧，小容量接触器采用双断口触头灭弧、电动力灭弧、相间 弧板隔弧及陶土灭弧罩、石棉水泥灭弧罩灭弧。
触点的形式
1. 指形接触(有线接触和面接触之分)一般用于大容量电路。 2. 桥式点接触用于小容量电路（例如控制电路,按钮、行程开关等) 。 3. 桥式面接触用于中、小等容量电路（例如小型接触器等)。
接触器是一种电磁式自动开关，主要用于远距离频繁接通和分断交 直流主电路及大容量控制电路。其主要的控制对象为电动机。根据主触 点通过的电流的种类的不同，接触器有交流接触器与直流接触器之分。 接触器的动力来源是电磁机构.
• 特点：利用电磁原理实现低压电路的断开和接通。操作方便、动作迅 速、灭弧性能好、能频繁操作、远距离控制。
5.1 热继电器
原理：利用电流通过电阻丝产生的热效应切断电路，保护电动机长期过 载的自动控制电器。
结构特点：双金属片结构简单、体积小、良好的反时限特性，应用广泛 主动层材料：铁铬合金 被动层材料：铁镍合金
5.1.1 JR1型热继电器工作原理
• 右图为工作原理示意图 • 属间接加热方式 • 加热元件串联于主电路 • 电流过载时，产生大于额定
速度的大小为信号与 接触器配合，完成笼 型电动机的反接制动 控制，故亦称为反接 制动继电器。速度继 电器常用于铣床和镗 床的控制电路中。
(a)外形
(b)结构
(c)符号
速度继电器外形、结构和符号图
5.2 磁力启动器
5.2.1 工作原理
• 按下QA，QC通电并自保持，主电路接通
• 过载RJ动作断开控制回路，QC断电
吸引线圈
4.1 交流接触器（CJ） A B C
4.1.1 工作原理
TA
• 按下QA（启动按钮），线圈通
电产生磁力克服弹簧拉力，
电路接通，HD（红灯）亮
HD
LD
• 辅助触点实现自保持
QA
• 按下TA（停止按钮），线圈断电，铁心、线圈
电路断开， LD（绿灯）亮
D
• 电压较低时，接触器能自动断开
原理接线图
4.1.3 电磁机构的特点
根据吸引线圈通电电流的性质分类，电磁机构分为直流电磁电磁 机构与交流电磁机构。交流电磁机构最为常见，设置障碍消除衔铁的 机械振动，通常采用短路环来解决，短路环起到磁分相的作用，把极 面上的交变磁通分成两个相位不同交变磁通，这样，两部分吸力就不 会同时达到零值，当然合成后的吸力就不会有零值的时刻，如果使合 成后的吸力在任一时刻都大于弹簧拉力，就消除了。
4.4.2 接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压； 4.4.3 吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级一致； 4.4.4 额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。根据负载额定电流， 接触器安装条件及电流流经触头的持续情况来选定接触器的额定电流。
5 磁力起源自文库器
原理： 交流接触器和热继电器组合而成，又名电磁开关。 应用： 远距离控制三相鼠笼电动机 功能：电动机停止、起动、改变旋转方向、失压和过载保护。 注：串联熔断器实现短路保护
电流产生的热量，使双金属 片受热弯曲，不能支撑动触 点 • 弹簧使静、动触点分离，切 断控制电路→主电路断开 • 复位 • 实际装置更复杂
双金属片
动触点 静触点
Ⅰ
支撑弹簧
转轴
工作原理示意框图
5.1.2 JR15型热继电器工作原理
• 属复合加热方式 • 加热元件串联于主电路，并缠绕在双金属片外 • 过载时双金属片受热弯曲，弹簧使静、动触点分离，
• 失压保护：电压低于85％，QC不能自保持
AB C
QC常开辅助触头实 现自保持
QC常开触头
TA停止开关
QC线圈
QA启动开关
RJ
RJ 触头
注：闸刀开关、熔断器 未示出。
控制电路展开图
5.2.2 可逆磁力启动器*
• 两个交流接触器和一个RJ，电动机可正、反转 • 正转：ZQA接通，ZQC接通控制电路 • 反转：FQA-FQC接通控制电路，且使A和C相对调，－电动机反转
9动铁心
7静铁心 5线圈 6短路环
5）CJ10交流接触器特点
• Ie为150A，工作可靠，通断能力较大 • 桥式触头系统，有两对常开和两对常闭辅助触头 • 直动式铁芯，静铁芯末端安装短路环，减少震动和噪音 震动原因：交变磁通过零时，磁力为零。动铁芯受力也是交变的，
故产生易震动。 短路环原理：短路环产生的感应磁通滞后线圈主磁通90度。二者叠