基本电气元件及图形表达方式

在直流电路中，电容器是相当于断路的。电容器是一种能够储藏电荷的元件，也是最常用 的电子元件之一。 这得从电容器的结构上说起。最简单的电容器是由两端的极板和中间的绝缘电介质（包括 空气）构成的。通电后，极板带电，形成电压（电势差），但是由于中间的绝缘物质，所 以整个电容器是不导电的。不过，这样的情况是在没有超过电容器的临界电压（击穿电压） 的前提条件下的。我们知道，任何物质都是相对绝缘的，当物质两端的电压加大到一定程 度后，物质是都可以导电的，我们称这个电压叫击穿电压。电容也不例外，电容被击穿后， 就不是绝缘体了。不过在中学阶段，这样的电压在电路中是见不到的，所以都是在击穿电 压以下工作的，可以被当做绝缘体看。 但是，在交流电路中，因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。而电容器充放 电的过程是有时间的，这个时候，在极板间形成变化的电场，而这个电场也是随时间变化 的函数。实际上，电流是通过电场的形式在电容器间通过的。 在中学阶段，有句话，就叫通交流，隔直流，说的就是电容的这个性质。 电容的作用： 1）旁路 旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。 就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。为尽量减少阻抗， 旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地防止输入值过大而 导致的地电位抬高和噪声。地电位是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。
电容在电动机作用
• 单相电机流过的单相电流不能产生旋转磁场，需要采取电容用来 分相，目的是使两个绕组中的电流产生近于90゜的相位差，以产 生旋转磁场。 电容感应式电机有两个绕组，即启动绕组和运行绕组。两个绕组 在空间上相差90度。在启动绕组上串连了一个容量较大的电容器， 当运行绕组和启动绕组通过单相交流电时，由于电容器作用使启 动绕组中的电流在时间上比运行绕组的电流超前90度角，先到达 最大值。在时间和空间上形成两个相同的脉冲磁场，使定子与转 子之 间的气隙中产生了一个旋转磁场，在旋转磁场的作用下，电 机转子中产生感应电流，电流与旋转磁场相互作用产生电磁场转 矩，使电机旋转起来。
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（一）空气开关：空气开关又名空气断路器，是断路器的一种。是一种只要电路中电流超 过额定电流就会自动断开的开关。空气开关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。除能完成接触和分断电路外，尚能对电路或 电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动 机。 工作原理：脱扣方式有热动、电磁和复式脱扣3种。 当线路发生一般性过载时，过载电流虽不能使电磁脱扣器动作， 但能使热元件产生一定热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁扣脱开， 将主触头分断，切断电源。当线路发生短路或严重过载电流时，短路电流超过瞬时脱扣整 定电流值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁吸合并撞击杠杆，使搭钩绕转轴座向上 转动与锁扣脱开，锁扣在反力弹簧的作用下将三副主触头分断，切断电源。
中间继电器的作用
• 中间继电器就是个继电器，它的原理和交流接触器一样，都是由固定铁芯、动铁芯、弹簧、动触点、静触点、线圈、接线端子和 外壳组成。线圈通电，动铁芯在电磁力作用下动作吸合，带动动触点动作，使常闭触点分开，常开触点闭合；线圈断电，动铁芯 在弹簧的作用下带动动触点复位。 在工业控制线路和现在的家用电器控制线路中，常常会有中间继电器存在，对于不同的控制线路，中间继电器的作用有所不同， 其在线路中的作用常见的有以下几种。 1.代替小型接触器 中间继电器的触点具有一定的带负荷能力，当负载容量比较小时，可以用来替代小型接触器使用，比如电动卷闸门和一些小家电 的控制。这样的优点是不仅可以起到控制的目的，而且可以节省空间，使电器的控制部分做得比较精致。 2．增加接点数量 这是中间继电器最常见的用法，例如，在电路控制系统中一个接触器的接点需要控制多个接触器或其他元件时而是在线路中增加 一个中间继电器。 3．增加接点容量 我们知道，中间继电器的接点容量虽然不是很大，但也具有一定的带负载能力，同时其驱动所需要的电流又很小，因此可以用中 间继电器来扩大接点容量。比如一般不能直接用感应开关、三极管的输出去控制负载比较大的电器元件。而是在控制线路中使用 中间继电器，通过中间继电器来控制其他负载，达到扩大控制容量的目的。 4．转换接点类型 在工业控制线路中，常常会出现这样的情况，控制要求需要使用接触器的常闭接点才能达到控制目的，但是接触器本身所带的常 闭接点已经用完，无法完成控制任务。这时可以将一个中间继电器与原来的接触器线圈并联，用中间继电器的常闭接点去控制相 应的元件，转换一下接点类型，达到所需要的控制目的。如 5．用作开关 在一些控制线路中，一些电器元件的通断常常使用中间继电器，用其接点的开闭来控制，例如如彩电或显示器中常见的自动消磁 电路，三极管控制中间继电器的通断，从而达到控制消磁线圈通断的作用。 6．转换电压 7．消除电路中的干扰 在工业控制或计算机控制线路中，虽然有各种各样的干扰抑制措施，但干扰现象还是或多或少地存在着
3）滤波 从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。但实际上超过1μF 的电容大多为电解电容，有很大 的电感成份，所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容，这时大电容通低频，小电容 通高频。电容的作用就是通高阻低，通高频阻低频。电容越大高频越容易通过。具体用在滤波中，大电容（1000μF）滤低频，小电容 （20pF）滤高频。曾有网友形象地将滤波电容比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变，由此可知，信号频率越高则衰减越大， 可很形象的说电容像个水塘，不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。它把电压的变动转化为电流的变化，频率越高，峰值电 流就越大，从而缓冲了电压。滤波就是充电，放电的过程。 4）储能 储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为40～450VDC、电容值在 220～150 000μF 之间的铝电解电容器是较为常用的。根据不同的电源要求，器件有时会采用串联、并联或其组合的形式， 对于功率 级超过10KW 的电源，通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。
选择方法 热继电器主要用于保护电动机的过载，因此选用时必须了解电动机的情况，如工作环境、启 动电流、负载性质、工作制、允许过载能力等。 1、原则上应使热继电器的安秒特性尽可能接近甚至重合电动机的过载特性，或者在电动机的 过载特性之下，同时在电动机短时过载和启动的瞬间，热继电器应不受影响(不动作)。 2、当热继电器用于保护长期工作制或间断长期工作制的电动机时，在常规工作环境温度一般 按电动机的额定电流来选用。例如，热继电器的整定值可等于0.95~1.05倍的电动机的额定电 流，或者取热继电器整定电流的中值等于电动机的额定电流，然后进行调整。 3、一般热继电器的电流整定值 就按电机铭牌上电机的额定电流选择。因为热继电器是作过载 保护的，热继电器的保护特性符合电机的热过载特性。如果按电机的额定电流的1.1---1,2倍选 取，也可以。 4、当热继电器用于保护反复短时工作制的电动机时，热继电器仅有一定范围的适应性。如果 短时间内操作次数很多，就要选用带速饱和电流互感器的热继电器。 5、对于正反转和通断频繁的特殊工作制电动机，不宜采用热继电器作为过载保护装置，而应 使用埋入电动机绕组的温度继电器或热敏电阻来保护。
热继电器是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属 片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断 开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。继电器 作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在 生产中得到了广泛应用。 技术参数 额定电压：热继电器能够正常工作的最高的电压值，一般为交流220V， 380V，600V。 额定电流：热继电器的额定电流主要是指通过热继电器的电流 额定频率：一般而言，其额定频率按照45~62HZ设计。 整定电流范围：整定电流的范围有本身的特性来决定。它描述的是在 一定的电流条件下热继电器的动作时间和电流的平方成反比。
目前单相异步电容式电动机主要有三大类 第一类， 则是无离心开关，单电容移相式的，比如电风扇那些，通常都是小电动机上用的 第二类，则是有离心开关，单电容移相启动式的，比如一些风机等设备，但目前由于各种原因，这种电动机似 乎越来越少。但在一些特殊地方，的确他还存在。 第三类，即是有离心开关，双电容双值移相式的，目前在很多地方最常见，比如空气压缩机，切割机，台式电 钻等地方。 首先简单说， 第一类，由于这种设计，启动钮矩不大，所以不适合高载荷设备，特别是比如空气压缩机这些的启动需要很大 钮矩的，这种无法胜任。 第二类，这种是以前设计的为主，启动性能比前者大，但是他只适合启动后稳定运行的，因为他的辅助绕组是 作为启动使用，启动后就完全依靠主绕组的旋转磁场，已经没有所谓的换相了，因为电容器以及辅绕组在电动 机转速到达一个速度后，通过离心开关以及分离，他们已经不工作，这种电动机致命的缺点就是，一旦带一些 高载荷设备，比如空气压缩机，经常会转转就慢下来，然后又再次通过辅绕组启动，所以实在不适合很多地方， 通常只有用在风机等地方才有一些用，但已经被第三类所说的那种电动机取代。 第三类的，他的原理就是，他既有主绕组，也有辅绕组，也有离心开关，辅绕组和主绕组一同工作，和第一类 所说的那种差不多，但这样启动性能下降了怎么办？他们就通过离心开关，这种开关是一种双掷开关了，这样 启动时候，串一个大容量的电容[俗称启动电容]（我们也知道，电容容量越大，移相电流越大，启动性能越好， 但太大绕组则会发热）所以，这种电动机，就是在电动机低速时候，并入使用大的电容，这个大电容所提供的 电流通常都超过绕组的额定电流，这样的高电流驱动下，旋转磁场非常强烈，从而驱动转子高钮矩输出转动起 来。
电容
• 电容按功能来分主要有以下几个 1）旁路电容和去耦合电容，旁路是把输入信号中的干扰作为滤 除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信 号返回电源。 2）滤波电容的作用就是通高阻低，通高频阻低频。电容越大低 频越容易通过。具体用在滤波中,大电容（1000μF）滤低频，小电 容（20pF）滤高频。它把电压的变动转化为电流的变化，频率越 高，峰值电流就越大，从而缓冲了电压。滤波就是充电，放电的 过程
2）去耦 去耦，又称解耦。从电路来说， 总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大， 驱动电路要把电容充电、放电， 才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候， 电流比较大， 这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电 阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作，这就 是所谓的“耦合”。 去耦电容就是起到一个“电池”的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰，在电路中进一步减小电源与参考地之 间的高频干扰阻抗。 将旁路电容和去耦电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去耦合的，只是旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开 关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般取0.1μF、0.01μF 等；而去耦合电容的容量一般较大， 可能是10μF 或者更大，依据电路中分布参数、以及驱动电流的变化大小来确定。旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦 是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。
选择方法 热继电器主要用于保护电动机的过载，因此选用时必须了解电动机的情况，如工作环境、启动电流、负 载性质、工作制、允许过载能力等。 1、原则上应使热继电器的安秒特性尽可能接近甚至重合电动机的过载特性，或者在电动机的过载特性 之下，同时在电动机短时过载和启动的瞬间，热继电器应不受影响(不动作)。 2、当热继电器用于保护长期工作制或间断长期工作制的电动机时，一般按电动机的额定电流来选用。 例如，热继电器的整定值可等于0.95~1.05倍的电动机的额定电流，或者取热继电器整定电流的中值等于 电动机的额定电流，然后进行调整。 3、当热继电器用于保护反复短时工作制的电动机时，热继电器仅有一定范围的适应性。如果短时间内 操作次数很多，就要选用带速饱和电流互感器的热继电器。 4、对于正反转和通断频繁的特殊工作制电动机，不宜采用热继电器作为过载保护装置，而应使用埋入 电动机绕组的温度继电器或热敏电阻来保护。 作用： 主要用来对异步电动机进行过载保护，他的工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加 热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而将电动机控制电路断开实现电动机断电 热继电器 停车，起到过载保护的作用。鉴于双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的时间，因 此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护热继电器的过载保护。符号为FR，电路 符号如右图：
交流接触器
交流接触器工作原理
1、LC1E交流接触器主要用于交流50Hz（或60Hz）、额定工作电压至660V，额定工作 电流至 370A的电力系统中接通和分断电路，并可与适当的热过载继电器或电子式保 护装置组合成电磁起动器，以保护可能发生过载的电路。 产品符合GB 14048.4和IEC 60947-4-1等标准。