第2章电器学基础.

6.温度继电器：它的输入量是温度，当温度达到规定值时动作，以接通或分 断被控电路。
7.速度继电器：它的输入量是机械的速度，当速度达到规定值时动作，以接 通或分断被控电路。
按结构工艺分
（1）自动电磁元件（各种继电器、传感器、逻辑元件等） （2）成套电器（高低压开关柜等） 。。。。。。
1.1.3 我国电器工业的发展概况
在电磁学及自动学方面，有悠久的发展历史。

远在公元前340年，已经利用天然磁石作为指南针。公元1500年左右，就 能利用继电器性质的触发元件制成自动爆炸的地雷。
有触头复原）。
图1-4 触头结构形式图 a）桥形触头 b）指形触头
触头系统
触点系统结构形式：触点按结构分桥型触点和指型触点； 触点按接触形式分点、线和面接触。 适用场合：点接触— 电流不大、触点压力小的场合； 面接触— 电流较大的场合； 线接触— 电流大、触点分合次数多的场合。
1.2.1 结构和工作原理
a)衔铁绕棱角转动拍合式
b)衔铁绕轴转动拍合式
c)衔铁直线运动螺管式
图1-2 接触器电磁系统结构
1.2.1 结构和工作原理
作用在衔铁上的力有 两个：电磁吸力与反力。 电磁吸力由电磁机构产生， 反力则由释放弹簧和触点 弹簧所产生。电磁系统的 工作情况常用吸力特性和 反力特性来表示。 为了保证使衔铁能牢 牢吸合，反作用力特性必 须与吸力特性配合好， 如图1-3所示。
1.1 概述
发电机产生电流，把机械能转换成电能，电动机接收电能，把电 能转换成机械能或其他形式的能量。然而，从电能的产生、输送到应 用，并不是一个简单的过程。
1、发电机的端电压随负载而变化，必须有稳定电压的设备，才能 符合用户的要求。又如：高压输电系统中出现短路时，数以万安计的 电流可以将电气设备烧坏，所以必须有自动切断故障的自动装置。 2、电动机在起动时会产生较大的起动电流，影响电力系统的稳定， 也要设法弥补这一缺点。
5. 额定操作频率 接触器额定操作频率是指每小时接通次 数。
1.3 控制继电器

功能：继电器是一种自动电器，它的功能是当输入的激 励量达到规定要求时，在电气输出电路中，被控参量发生 预定阶跃变化的电器。其中用于电力拖动系统以实现控制 过程自动化和实行保护的继电器称为控制继电器。继电器 的执行机构(触头等)均用于控制电路，其额定电流较小。
3、灭弧装置

电弧：当触头断开瞬间，触头间距离极小，电场强度极大，触 头间产生大量的带电粒子，形成炽热的电力流，产生弧光放电 现象，称为电弧。
灭弧装置 电弧的产生：在触点由闭合状态过渡到断开状态的过程中产生的电弧。气体 自持放电形式之一，是一种带电质点的急流。 电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流。 分类：根据电流性质不同，分为直流电弧和交流电弧。 原因：延误电路断开；烧损触点，缩短电器寿命。 灭弧 原理：抑制游离因素，增强去游离因素。 方法：迅速增加电弧长度；加速冷却电弧和将电弧分段。 根据以上灭弧方法，主要的灭弧装置有电动力灭弧、磁吹式灭弧装置、灭弧 栅以及灭弧罩等。
当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触
点复原，即常开触点断开，常闭触点闭合。
1.2.1 结构和工作原理
图1-9 接触器的图形、文字符号 a）线圈 b）主触头 c）常开辅助触头 d）常闭辅助触头
1.2.2 交、直流接触器的特点 1. 交流接触器

交流接触器线圈通以交流电，主触头接通、分断交流主电路。 铁心交变，磁通过零时，电磁吸力为零，有振动和噪声。 通常采用短路环来解决交流电磁铁的振动问题。交变磁通穿过短 路环时，在其中产生涡流，涡流产生磁通Φ2在相位上落后环外磁通 Φ1，这两个磁通之间产生相位差，使它们所产生的吸力间也有一个 相位差，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，就消除了振动。
灭弧方法及原理
• 灭弧栅
电弧在电动力作用下被推入一组金 属栅片中，电弧被栅片割成数段， 栅片彼此绝缘，每片相当于电极。 对于交流电弧，电压过零时自然熄 灭。电弧若要重燃，两栅片间须有 150-250V的电弧压降。这样一是电 压不足维持电弧，二是栅片散热， 电弧熄灭后很难重燃。 常用于交流接触器中。
电气工程概论
主讲人：翟力欣
金陵科技学院
JINLING INSTITUTE OF TECHNOLOGY
第2章 电器学基础
学习目标：
掌握了解电力工程中的常用开关电器、变换
电器及限制电器的外型、原理、性能，并能 够正确选择使用。
教学内容： 1.1 概述 1.2 接触器 1.3 继电器 1.4 主令电器
实现对电路控制的电器称为控制电器。如熔断器、开关、
电磁式控制电磁铁都属于控制电器。
1.1.1 电器的分类
按工作电压等级分
（1）高压电器：交流1200V、直流1500V及以上。 （2）低压电器：交流1200V、直流1500V以下。
按动作原理分
（1）手动电器：手工操作发出动作指令，刀开关、按钮等。 （2）自动电器：用电磁吸力完成动作，接触器、继电器等。



灭弧方法及原理

电动力灭弧
当触点断开时，断口处产 生的电弧，在电动力F 的 作用下，被向外拉长，加 快冷却并被熄灭。
广泛用于交流接触器中。
灭弧方法及原理
• 磁吹式灭弧
在触点电路中串入一个磁吹线圈， 负载电流产生的磁场方向如图中 “×”所示。当触点断开产生电弧后 ，电弧电流产生的磁场方向如图中 “⊙ ” 所示。电弧电流两侧磁力 线密度不同，内测强、外侧弱，从 而产生磁吹力F。在磁吹力作用下电 弧被拉长并吹入灭弧罩中，使得电 弧迅速冷却熄灭。 广泛用于直流接触器中。
3、在电力拖动与自动控制系统中，需要电动机有很好的调速性能， 对起动、制动、反向和调速等能简便而迅速地控制，并且要求对生产 过程能进行检测和自动控制。 总之，从发电机到负载之间还必须有许多其他电气设备的配合， 才能顺利实现电能的生产和应用。
而凡是对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、 调节、检测和保护等作用的工具之总称,如开关、熔断器、 变压器等都属于电器。在电力输配电系统和电力拖动自动 控制系统中应用极为广泛 。 能够按照外界指定信号手动或自动地接通和断开电路，

分类：
1.电压继电器：在控制电路电压达到规定值时动作，以接通或分断被控电路。 2.电流继电器：在控制电路电流达到规定值时动作，以接通或分断被控电路。
3.中间继电器：本质上仍属电压继电器，但加在某一电器与被控电路之间， 以扩大前一电器所控制的电路数量及容量。
4.时间继电器：在得到输入的动作信号后，到触头动作(或输出电路的参数发 生阶跃变化)，需经过一定的时间(一般大于0.2s)，以实现控制系统的时序 控制。 5.热继电器：它的输入量是电流通过加热元件产生的热量，当热量达到一定 值时动作，以接通或分断被控电路。
2. 接触器选用原则
1. 额定电压 接触器的额定电压是指主触头的额定电压， 应等于负载的额定电压。

2. 额定电流 接触器的额定电流是指主触头的额定电流， 应等于或稍大于负载的额定电流。

来自百度文库3. 电磁线圈的额定电压 电磁线圈的额定电压等于控制回 路的电源电压。

4. 触头数目 接触器的触头数目应能满足控制线路的要求。
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1.2.2 交、直流接触器的特点
图1-10 交流接触器铁心的短路环 a）结构图 b）电磁吸力图
1.2.2 交、直流接触器的特点
2. 直流接触器

直流接触器线圈通以直流电流，主 触头接通、切断直流主电路。 对于250A以上的直流接触器往往采 用串联双绕组线圈，如图1-11所示。 图1-11 直流接触器双绕组线圈接线图

在电路刚接通瞬间，保持线圈2被常闭触头短接，可使起 动线圈1获得较大的电流和吸力。当接触器动作后，常闭触头 断开，两线圈串联通电，由于电源电压不变，所以电流减小， 但仍可保持衔铁吸合，因而可以节电和延长电磁线圈的使用 寿命。
1.2.3 接触器的主要技术参数与选用
1. 接触器的型号及代表意义
1.2.3 接触器的主要技术参数与选用



1986年葛洲坝电厂安装了我国制造三相360MV-A, 500kV自藕有载调 压联络变压器和300MV - A、500kV三相双绕组升压变压器。
各种高压电器及组合柜的问世.

1.1.4 电器学主要内容

电器的发热与电动力理论


电接触和电弧理论
电磁机构理论
高低压电器的介绍
1.1.5、低压电器
按用途分
（1）控制电器：用于控制电路和控制系统，接触器、继电器等。 （2）配电电器：用于电能的输送和分配，高压断路器。 （3）主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令。按钮、转换开关等。 （4）保护电器：用于保护电路及用电设备，熔断器、热继电器等。
（5）执行电器：用于完成某种动作或传送功能，电磁铁、电磁离合器等。
按所控制电路 ▪ 主触点 ▪ 辅助触点 按原始状态 ▪ 常开触点 ▪ 常闭触点 电动力灭弧 磁吹式灭弧 灭弧栅 灭弧罩
图1-1 电磁接触器结构示意图
1-主触点 2-常闭辅助触点 3-常开辅助触点 4-动铁心 5-线圈 6-静铁心 7-灭弧罩 8-弹簧
1.2.1 结构和工作原理
1、电磁系统：按铁心形状分为U型（a图）和E型（图b、c）。
图1-3 吸力特性与反力特性的配合
2-交流电磁铁吸力特性
1-直流电磁铁吸力特性 3-反力特性
1.2.1 结构和工作原理
2. 触头系统
触头是接触器的执行元件，用 来接通或断开被控制电路。
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 （即线圈未通电）断开，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
制、调节与保护的电器。
包括：接触器、控制继电器、主令电器、凸轮控制器及频敏变阻器
1.2 接触器

接触器是电力拖动和自动控
制系统中使用量大且面广的一 种低压控制电器。用来频繁地
接通和分断交直流主回路和大
容量控制电路。

主要控制对象是电动机，能实 现远距离控制。

具有欠压、零压保护作用。
1.2.1 结构和工作原理
接触器主要由电磁系统、触头系统和灭弧装置
组成，结构简图如图1-1所示。
1.2.1 结构和工作原理
动铁心（衔铁） 静铁心 电磁线圈
电磁系统：将电磁能转换 成机械能，产生电磁吸力 带动触点动作.
触点系统：接触器的执行 元件，用来接通或断开被 控制电路。 灭弧装置：熄灭触点分断 电流瞬间触点之间气隙中 产生的电弧。 其它：包括释放弹簧机构、 支架与底座等。
1.2.1
结构和工作原理
如图所示，接触器 主要由电磁机构（包括电
磁线圈 、铁心 和衔铁 ）、
触头系统（主触头 和辅助 触头 ）、灭弧装置（图中
未画出）及其他部分组成。
1.2.1 结构和工作原理
4、接触器根据电磁原理工作：
当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸
引衔铁，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联 动的。
——用于交流额定电压1200V以下和直流额定电压1500V以下电路中是起 通断、保护、控制或调节作用的电器。
低压配电电器：主要用于低压配电电路，对线路和设备进行保护，以及
通断、转换电源或负载。
包括：低压熔断器、刀开关、刀熔开关和转换开关以及低压断路器
低压控制电器：主要用于低压电力拖动系统中，对电动机的运行进行控
按职能分
（1）开关电器（刀开关、隔离开关、高低压断路器等） （2）保护电器（熔断器、避雷器、保护电器等）、控制电器（接触器、 控制继电器、电磁铁等） （3）调压器（起动器、变阻器、电压调整器）
按元件与系统关系分
（1）配电电器（高低压断路器、隔离开关、刀开关、熔断器等） （2）控制电器（接触器、继电器、起动器等） （3）弱电电器（微型继电器、逻辑元件等）手动电器：手工操作发出 动作指令，刀开关、按钮等。

解放以前，我国电机与电器工业十分薄弱。1949年以前所造电机容 量不超过20kW，变压器容量未超过2000kV -A，更没有独立的电器工业。 仅在电机厂中仿制一些小型低压电器，如刀开关及熔断器等， 1949年以来，我国电机与电器工业迅速发展。
1975年刘家峡黄河水电站建立，厂区内有我国自制的300MW双水内 冷发电机组。