电工电子低压电器基础讲解

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1.1.3 电器的触头系统与电弧 电器的触头系统 （1）触头接触电阻 （2）触头接触形式
触头的接触形式
a) 点接触 b) 线接触 c) 面接触
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（3）触头结构形式
触头的材料 银铜
触头的结构形式
a) 桥式触头
b) 指形触头
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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。
设有专门的灭弧装置。
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➢接触器的主要控制对象是电动机，也可以用于控制其他电力负载，如电热设 备、照明线路、电焊机、电容器组等，是电力拖动控制系统中最重要也是最常 用的控制电器。 ➢接触器按其主触点控制电路中电流的种类，分为交流接触器和直流接触器两 大类。 ➢ 交流接触器：主要用以控制远距离、频繁地接通和分断额定电压至1140v、 额定电流至630A的交流电路（主电路、控制电路、激磁电路） ➢直流接触器：主要用以控制额定电压至440v、额定电流至630A的直流电路 （主电路、控制电路、激磁电路）
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弹簧
线圈
电源 常开 常闭
铁心
衔铁
电机
M 3~
主触点 辅助触点
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接触器的图形、文字符号
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线圈得电，衔铁吸合触点动作 线圈失电，衔铁释放触点复位
常开触点－合 常闭触点－断
常开触点－断 常闭触点－合
表示符号：
KM
动合(常开)主触点 动合(常开)辅助触点 动断(常闭)辅助触点
线圈
KM
用于主电路 流过的大 电流 (需加灭弧 装置)
图1-19 JZ7系列中间继电器的外形及结构 实质是一种电压继电器，但触点数量较多，容量较大，起增加 触头数量（控制多条线路）以及信号的放大、传递作用。
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原理与小型交流接触器基本相同，但触头没有主、辅之分，且无 灭弧装置，每对触头允许通过的电流大小相同，触头容量与接触器的 辅助触头差不多，其额定电流一般为5A。
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热继电器的符号
发热元件
FR
串联在主电路中
常闭触头
FR
串联在控制电路中
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热继电器的主要参数：热元件的额定电流 指热元件能够长期通过而不致于引起热继电器动作的最大电流值。（有一定
的整定范围，如IN=5A,整定范围3.2-5A)。同一种热继电器有多种规模的热元件系
列。 热元件的额定电流与电动机的额定电流相等时，然继电器能准确地反映电动
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主要区别在于： 接触器的主触点可以通过大电流； 继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以
，继电器一般用于控制电路中。
感应机构：感测输入量的高低。
输入信号 执行机构：触头。
电量：电流、电压、功率等 非电量：热、光、声、速度等
无主辅之分，一般较小（5A以下），用于控制回路
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1.3.4 中间继电器
一.常用低压电气介绍
1.低压电器的定义 电器是所有电工器件的简称。生产机械中所用的控制电器多属低压电 器，它是指电压在1500v（DC）/1200V（AC）以下、用来接通或断开电 路，以及用来控制、调节和保护用电设备的电气器件。
2.低压电器的分类 （1）按用途和控制对象分类 ➢ 低压配电电器。用于低压供、配电系统中进行电能输送和分配的电器。 要求系统发生故障时准确动作、可靠工作，如刀开关、转换开关、空气断 路器、熔断器等。 ➢ 低压控制电器。用于各种控制电路和控制系统的电器。要求寿命长、体 积小、重量轻且动作迅速、准确、可靠，如：接触器、继电器、主令电器 、电阻器、电磁铁等。
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1.1.2 电磁式电器结构及工作原理
1.电磁机构
（1）电磁机构结构型式 组成：吸引线圈、铁心、衔铁、空气隙。 动作：电流通入线圈产生磁场及吸力，通过气隙转 换成机械能 ，带动衔铁运动使触头动作。
常用电磁机构的结构形式
a) 、b)、c) 直动式电磁机构
d)、e) 拍合式电磁机构
1-衔铁 2-铁心 3-线圈
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（2）灭弧方法
1）电动力吹弧。 拉长电弧，降低电场强度，电弧热量在拉长的过程中散发
冷却而迅速熄灭。
双断口电动力吹弧 1-静触头 2-动触头 3-电弧
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2）栅片灭弧
将电弧分成许多串联的短 弧，增加维持电弧所需的 临极电压降，同时栅片将 电弧的热量散发，使电弧 迅速熄灭。
栅片灭弧装置
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1.2 电磁式接触器
KM KM
用于控制电路流过的小 电流 (无需加灭弧装置)
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1.2.1 接触器的结构及工作原理
1. 交流接触器外形及结构 主要由电磁系统、触头系统、灭弧装置、反力装置、支架与底座等组成
图1-13 交流接触器的外形及结构
a)外形 b）结构
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✓ 电磁系统：由吸引线圈、铁心及衔铁组成。它的作用是将 电磁能转换成机械能，带动触点使之闭合或断开。
1、极数和电流种类
2、额定工作电压
3、额定工作电流
4、线圈消耗功率
4、动作值
5、线圈额定电压
6、额定操作频率
7、机械寿命和电寿命
1.2.5 接触器的选用原则
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1.3 继电器
接触器虽已将电动机的控制由手动变为自动，但还不能满足复杂生产 工艺过程自动化的要求，如对大型龙门刨床的工作，不仅要求工作台能自动 地前进和后退、而且要求前进和后退的速度不同，能自动地减速和加速，这 些要求，必须要有整套自动控制设备才能满足．而继电器就是这种控制设备 中的主要元件。
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1.2.2 常用典型交流接触器介绍
1. 空气电磁式交流接触器 典型产品有：CJ10、CJ12、CJ20、CJ21、CJ26、 CJ29、
CJ35、CJ40、NC、B、LC1-D、3TB、STF系列交流接触器等。
2. 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、CJX4 、 CJX2A、LC1-D
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1.1.4电弧的产生和灭弧方法
（1）电弧的产生及危害
➢在自然环境中断开电路时，如果被断开的电路的电流（电压）超过某一 个数值时，触头间隙中就会产生电弧，电弧实际上是触头间气体在强电场 作用下产生的放电现象。在动静触头脱离接触时，强电场使触头间隙中气 体游离，产生大量的电子和离子，并作定向运动，使绝缘的气体变成导体 。 ➢电流通过这个游离区时所消耗的电能转换成热能和光能，产生高温并发 出强光，烧损触头金属表面，降低电器寿命，延长电路分断时间，甚至不 能断开，造成严重事故。
✓ 触点系统：触点是接触器的执行元件，用来接通和断开电 路。接触器触点系统包括主触点和辅助触点。主触点容量 大，用于接通或断开主电路，根据其容量大小，有桥式触 点和指形触点两种形式。辅助触点容量小，用于通断控制 电路。
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✓ 灭弧装置：接触器主触点分断大电流电路时，在动、静 触点之间往往会出现强烈火花，这实际上是一种气体放 电现象，称为“电弧”。电弧一方面会烧坏触点，另一 方面会使电路切断时问延长，甚至会引起事故，因此灭 弧是接触器的重点任务。对于小容量的接触器(10 A以下 )，常采用双断口桥形触点以利于灭弧。容量较大(20 A 以上)的接触器常采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧结构。
应用最广（90％以上继电器为电磁式）
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继电器外形图
Biblioteka Baidu29
1.3.1 继电器的结构原理
1．结构
➢ 感应机构：反映外界输入信号，由变换机构和比较机构组成。 ➢ 执行机构：对被控电路实现通断控制的执行机构，触头的接通与断开 ，晶体管的截止与饱和（半导体继电器） ➢ 中间机构
1．工作原理 继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。
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（2）按动作方式分类
➢ 自动电器。依靠外来信号或物理量（如电流、电压等）的变化而自动动 作的电器，如接触器、继电器等。 ➢ 非自动电器。无动力机构，通过人工或外力直接操作而动作的电器，如 按钮、行程开关等。
（3）按工作原理分类
➢ 电磁式电器。依据电磁感应原理工作的电器，如接触器、各类电磁式继电 器等。 ➢ 非电量控制电器。依靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器，如行 程开关、速度继电器等。
组成：熔体——熔点低，易于熔断，导 电性能良好的合金材料。 熔管——安装熔体的外壳。
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熔断器的典型产品
按结构分有：半封闭 瓷插式、螺旋式、无填料封 闭管式和有填料封闭管式熔 断器。
螺旋式熔断器
瓷插式熔断器
有填料封闭管式熔断器
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熔断器的选配： 无冲击电流的电路——熔断器的额定电流=电路的额定电流 有冲击电流的电路——熔断器的额定电流>电路的额定电流
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常见交流接触器：
常见直流接触器：
CJX1系列交流接触 器
CZO系列直流接触器
注：电器元件的各部分，在外观上 看是一个整体，但电气原理图中同 一电器的各部分是分散的 ，分散 的各部分都用相同的文字符号表示 CJT1系列交流接触器 CJX2系列交流接触器 。
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1.2.4 接触器主要技术参数
接触器的主要技术参数有：
是一种根据某种输入信号（电流、电压、时间、速度和温度等）的变 化，接通或断开控制电路，实现控制目的的自动控制电器。
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继电器的分类： 按它反应信号的种类分：电流、电压、时间、速度、压力、热继电器等 按动作时间分：瞬时动作和延时动作继电器等 按作用原理分：电磁式、感应式、电动式、光电式、压电式、机械式等
机发热。
使用热继电器时注意几个问题：
▪动作时间不应过分小于电动机的允许发热时间，应充分发挥电动机的过载能力
▪热继电器只能用作长期过载保护，不能作短路保护
▪用热继电器保护三相异步电动机时，至少要有两
M
相接热元件
▪注意热继电器所处的周围环境温度，应保证它与电动机有相同的散热条件。
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1.4 熔断器
熔断器俗称保险丝FU，是一种当电流超过规定值一定时间后 ，以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器。广泛应用于 低压配电系统及用电设备中作短路和过电流保护。
、6C系列等。
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3. 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。
常用真空交流接触器有：CKJ和EVS系列等。
4. 智能化接触器
装有智能化电磁系统，具有与数据总线及其它设备通信功能， 有对运行工况自动识别、控制和执行能力
产品：日本富士NewSC系列、美国西屋“A”系列、ABB公司AF系 列、金钟－默勒的DIL－M系列智能化接触器等。国内有单片机控制 的交流接触器。
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✓反力装置：由反力弹簧、缓冲弹簧和触点弹簧组成。反力弹簧的作用是 当吸引线圈断电时，迅速使主触点和辅助触点断开。缓冲弹簧的作用是 缓冲衔铁在吸合时对铁心和外壳的冲击力。触点弹簧的作用是增大动、 静触点之间的压力，使之良好接触以降低接触电阻，避免因触点接触不 良而产生的故障现象。 ✓支架与底座：用于接触器的固定和安装。
接触器是一种用于中远距离频繁地接通与断开交直流主电路及 大容量控制电路的一种自动开关电器。
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接触器是继电器-接触器控制系统中最重要和常用的元 件之一，它的工作原理如图所示。
当按钮按下时，线圈通电，静铁心被磁化，并把动铁心 （衔铁）吸上，带动转轴使触头闭合，从而接通电路。
当放开按钮时，过程与上述相反，使电路断开。 接触器的结构和工作原理如下：
常用：交流JZ7系列，直流JZ12系列，交、直流两用JZ8系列 。
K 线圈
常开触头
K
图1－19 中间继电器的图形、文字符号 常闭触头 K
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1.3.5 热继电器
热继电器是电流通过发热元件加热使双金属片弯曲，推动执行机 构动作的电器。主要用来保护电动机或其它负载免于过载以及作为三 相电动机的断相保护。
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动铁心（衔铁）接触器的结构接触器工作原理接触器
静铁心
线圈
触头系统
释放弹簧
电磁部分：线圈＋静铁心+衔铁；
执行部分：触头。 触头按通过的电流的大小分主触头和辅助触头两种。 主、辅触点内部结构不一样，主触点（一般有3个）连接到主电路中，能通 以大电流；辅触点（一般4个，2个常开、2个常闭）则用在控制回路中。主触点
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（1）按用途和控制对象分类
➢ 低压保护电器：用来保护电动机，使其安全运行，以及保护生产机械使其 不受损坏。如：熔断器、热继电器、电压继电器、电流继电器等。 ➢ 低压执行电器：用来操纵带动生产机械和支撑与保持机械装置在固定位置 上的一种执行元件。如：电磁铁、电磁离合器等。 ➢ 低压主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令的电器。如：按钮、 主 令开关、行程开关、主令控制器、转换开关等。 ➢ 可通信电器：可与计算机网络连接的电器。如：智能化断路器、智能化接 触器及电动机控制器等。