常用低压电器元件详解..

当运动的物体靠近开关到一定位置时， 开关发出信号，达到行程控制及计数自动 控制的开关。也就是说，它是一种非接触 式无触头的位置开关，是一种开关型的传 感器，简称接近开关（Proximity Sensors），又称接近传感器。
图2-58 接近开关
图2-59 接近开关的图形及文字符号
2.6 其 他 电 器
2.6.1 指示灯
指示灯（Indicator Light）是用亮信 息或暗信息来提供光信号的灯，具体作用 如下。
① 指示，引起操作者注意或指示操作 者应该完成某种任务。红、黄、绿和蓝色 通常用于这种方式。
主要用于电力拖动系统，以实现控制 过程的自动化；通信继电器，主要用于遥 控系统。若按输入信号的性质不同，可分 为中间继电器、热继电器、时间继电器、 速度继电器和压力继电器等。继电器的作 用如下。
图2-16 继电器的图形和文字符号
图2-17 电磁继电器
1．电流继电器
电流继电器（Current Relay）是反映 输入量为电流的继电器。电流继电器的线 圈串联在被测量电路中，用来检测电路的 电流。电流继电器的线圈匝数少，导线粗， 线圈的阻抗小。
继电器（Relay）是指当控制电器的 电气激励量（输入量）在电路中的变化达 到规定要求时，在电器的一个或多个电气 输出电路中，使被控量发生预定的阶跃变 化的开关电器。
继电器按使用范围的不同可分为3类： 保护继电器、控制继电器和通信继电器。 保护继电器主要用于电力系统，作为发电 机、变压器及输电线路的保护；控制继电 器。
图2-3 组合开关
1．组合开关的功能
组合开关一般在交流50Hz、380V以 下或直流220V以下的电气线路中，用于手 动不频繁地接通和分断电路、接通电源和 负载、测量三相电压、改变负载的连接方 式，控制小容量电动机正反转、星形—三 角形启动、变速换向等场合。
2.1.3 低压断路器
断路器（Circuit-Breaker）是指能接 通、承载以及分断正常电路条件下的电流， 也能在规定的非正常电路条件（如短路） 下接通、承载一定时间和分断电流的一种 机械开关电器，过去叫做自动空气开关， 为了和IEC（国际电工委员会）标准一致， 改名为断路器。
接触器的工作原理是：当线圈通电后， 在铁芯中产生磁通及电磁吸力，电磁吸力 克服弹簧反力使得衔铁吸合，带动触头机 构动作，使常闭触头分断，常开触头闭合， 互锁或接通线路。
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， 触头机构复位，使得常开触头断开，常闭 触头闭合。
2.3 继 电 器
通常不可以。隔离开关是指在断开位置上， 能符合规定的隔离功能要求的一种机械开 关电器，其作用是当电源切断后，保持有 效的隔离距离，可以保证维修人员的安全， 隔离开关通常不带载荷通断电路。刀开关 一般不用做隔离器，因为它不具备隔离功 能，但刀开关可以带小载荷通断电路。
2.1.2 组合开关
组合开关又称为转换开关（Changeover Switch），如图2-3所示，用于电路中， 从一组连接转换至另一组连接。在机床设 备和其他的电器设备中应用十分广泛，其 体积小，接线方式多，使用十分方便。其 灭弧性能比刀开关好。
常用的低压电器
2.1
低压开关电器
2.2
接触器
继 电 器 熔 断 器
2.3
2.4
2.5
主令电器
其他电器
2.6
2.1 低压开关电器
开关是指在正常情况下（含规定的过 载工作条件下）能接通、承载、分断电流， 并在规定的非正常电路条件下（如短路）， 在规定的时间内能承载电流的机械开关电 器。
2.1.1 刀开关
1．刀开关的功能
低压刀开关的作用是不频繁地手动接 通和分断容量较小的交、直流低压电路， 或者起隔离作用。刀开关如图2-1所示，其 图形及文字符号如图2-2所示。
图2-1 刀开关
图2-2 刀开关的图形及文字符号
2．刀开关的分类
刀开关结构简单，由手柄、刀片、触 头、底板等组成。 刀开关的主要类型有大电流刀开关、 负荷开关和熔断器式刀开关。
在控制系统中，主令电器用做闭合或 断开控制电路，以发出指令或作为程序控 制的开关电器。它一般用于控制接触器、 继电器或其他电气线路，从而使电路接通 或者分断，来实现对电力传输系统或者生 产过程的自动控制。
2.5.1 控制按钮
控制按钮又称按钮（Push-button）， 是具有手动操作的操动器，并具有储能 （弹簧）复位的控制开关。它是一种短时 间接通或者断开小电流电路的手动控制器。
图2-49 按钮的图形及文字符号
在电气控制线路中，常开按钮常用来 启动电动机，也称启动按钮；常闭按钮常 用于控制电动机停车，也称停车按钮；复 合按钮用于联锁控制电路中。
2．按钮的结构和工作原理
如图2-50所示，控制按钮由按钮帽、 复位弹簧、桥式触头、外壳等组成，通常 做成复合式，即具有常闭触头和常开触头， 原来就接通的触头称为常闭触头（也称为 动断触头），原来就断开的触头称为常开 触头（也称为动合触头）。
行程开关（Travel Switches）又称限 位开关（Limit Switches），用以反应工作 机械的行程，发出命令以控制其运动方向 或行程大小的开关。它是实现行程控制的 小电流（5A以下）的主令电器。
图2-53 行程开关
图2-54 微动式行程开关
图2-55 行程开关的图形及文字符号
图2-50 按钮原理图
当按下按钮时，先断开常闭触头，后 接通常开触头；当按钮释放后，在复位弹 簧的作用下，按钮触头自动复位的先后顺 序相反。通常，在无特殊说明的情况下， 有触头电器的触头动作顺序均为“先断后 合”。按钮的外形如图2-51所示。
图2-51 按钮
2.5.2 行程开关
在生产机械中，常需要控制某些运动 部件的行程，或运动一定的行程停止，或 者在一定的行程内自动往复返回，这种控 制机械行程的方式称为“行程控制”。
电压继电器按照动作数值的不同，分 为过电压、欠电压和零电压3种。
源自文库
过电压继电器在电路正常工作条件下 （未出现过压），动铁芯不产生吸合动作， 而欠电压继电器在电路正常工作条件下 （未出现欠压），衔铁处于吸合状态。
3．中间继电器
中间继电器（Auxiliary Relay）是指 用来增加控制电路中的信号数量或将信号 放大的继电器。它实际上是电压继电器的 一种，它的触头多，有的甚至多于6对，触 头的容量大（额定电流为5A～10A），动 作灵敏（动作时间不大于0.05s）。
1．行程开关的功能
行程开关用于控制机械设备的运动部 件行程及限位保护。在实际生产中，将行 程开关安装在预先安排的位置，当安装在 生产机械运动部件上的挡块撞击行程开关 时，行程开关的触头动作，实现电路的切 换。
2.5.3 接近开关
接近式位置开关是与（机器的）运动 部件无机械接触而能操作的位置开关。
图2-42 R T23熔断器
图2-43 熔断器的图形和文字符号
熔断器结构简单，使用方便，价格低 廉，广泛用于低压配电系统中，主要用于 短路保护，也常作为电气设备的过载保护 元件。
1．熔断器的种类
（1）瓷插式熔断器 （2）螺旋式熔断器 （3）封闭式熔断器 （4）快速熔断器 （5）自复熔断器
2.5 主 令 电 器
图2-30 热继电器原理示意图 1—热元件 2—双金属片 3—导板 4—触头系统
1．速度继电器的功能
速度继电器是按照预定速度快慢而动 作的继电器，主要应用在电动机反接制动 控制电路中。
图2-34 速度继电器的图形与文字符号
2.4 熔 断 器
熔断器（Fuse）的定义为：当电流超 过规定值足够长时间后，通过熔断一个或 几个特殊设计的和相应的部件，断开其所 接入的电路，并分断电流的电器。熔断器 包括组成完整电器的所有部件。
3．注意事项
① 在接线时，刀开关上面的接线端子 应接电源线，下方的接线端子应接负荷线。
② 在安装刀开关时，处于合闸状态时 手柄应向上，不得倒装或平装；如果倒装， 拉闸后手柄可能因自重下落引起误合闸， 造成人身和设备安全事故。
③ 分断负载时，要尽快拉闸，以减小 电弧的影响。
区分刀开关和隔离开关
漏电保护器仅仅是防止发生触电事故 的一种有效的措施，不能过分夸大其作用， 最根本的措施是防患于未然。
2.2 接 触 器
2.2.1 接触器的功能
接触器（Contactor）是指仅有一个起 始位置，能接通、承载或分断正常条件 （包括过载运行条件）下电流的非手动机 械开关电器。接触器不能切断短路电流， 它可以频繁地接通或分断交、直流电路， 并可实现远距离控制。
1．低压断路器的功能
低压断路器是将控制电器和保护电器 的功能合为一体的电器，其图形及文字符 号如图2-6所示。在正常条件下，它常作为 不频繁接通和断开的电路以及控制电动机 的启动和停止。它常用做总电源开关或部 分电路的电源开关。
图2-5 低压断路器
图2-6 低压断路器的图形及文字符号
2．低压断路器的结构和工作原理
漏电保护器（Earth Leakage Circuit Breaker，ELCB）是在规定的条件下，当 漏电电流达到或者超过给定数值时，能自 动断开电路的机械开关电器或者组合电器。
1．漏电保护器的功能
漏电保护器的功能是：当电网发生人 身（相与地之间）触电事故时，能迅速切 断电源，可以使触电者脱离危险，或者使 漏电设备停止运行，从而避免触电引起人 身伤亡、设备损坏或火灾的发生，它是一 种保护电器。
1．热继电器的功能
为了充分发挥电动机的潜力，电动机 短时过载是允许的，但无论过载量的大小 如何，时间长了总会使绕组的温升超过允 许值，从而加剧绕组绝缘的老化，缩短电 动机的寿命，严重过载会很快烧毁电动机。
图2-28 热继电器
图2-29 热继电器的图形和文字符号
如图2-30所示，其热元件由发热电阻 丝构成（这种热继电器是间接加热方式）， 双金属片由两种热膨胀系数不同的金属碾 压而成，当双金属片受热时，会出现弯曲 变形，推动导板，进而使常闭触头断开， 起到保护作用。
图2-12 交流接触器
图2-13 接触器的图形和文字符号
2.2.2 接触器的结构及其工作 原理
接触器主要由电磁机构和触头系统组 成，另外，接触器还有灭弧装置、释放弹 簧、触头弹簧、触头压力弹簧、支架、底 座等部件。图2-14所示为3种结构形式的接 触器结构简图。
图2-14 3种接触器的结构简图
低压断路器的种类虽然很多，但结构 基本相同，主要由触头系统和灭弧装置、 各种脱扣器与操作机构、自由脱扣机构部 分组成。
当电路发生短路或过流故障时，过流 脱扣器的电磁铁吸合衔铁，使自由脱扣机 构的钩子脱开，自动开关触头在弹簧力的 作用下分离，及时有效地切除高达数十倍 额定电流的故障电流，如图2-7所示。
2.3.2 时间继电器
时间继电器（Time-delay Relay）是 指自得到动作信号起至触头动作或输出电 路产生跳跃式改变有一定延时，该延时又 符合其准确度要求的继电器。
图2-22 时间继电器的图形和文字符号
图2-23 空气阻尼式时间继电器
2.3.3 热继电器
热继电器（Thermal Overload Relay） 是热过载继电器的简称。它是利用流过继 电器的电流所产生的热效应而反时限动作 （包括延时）的继电器。
电流继电器有欠电流型和过电流型两
类。
（1）电流继电器的功能
欠电流继电器常用于直流电动机和电 磁吸盘的失磁保护。而瞬动型过流继电器 常用于电动机的短路保护，延时型继电器 常用于过载兼短路保护。过流继电器分为 手动复位和自动复位两种。
2．电压继电器
电压继电器（Voltage Relay）是指反 映输入量为电压的继电器。它的结构与电 流继电器相似，不同的是，电压继电器的 线圈是并联在被测量的电路两端，以监控 电路电压的变化。电压继电器的线圈的匝 数多，导线细，线圈的阻抗大。
图2-7 低压断路器工作原理图（过电流保护） 弹簧 2—脱扣机构 3—电磁铁线圈 4—触头
当电路过载时，热脱扣器的热元件发 热，使双金属片上弯曲，推动自由脱扣机 构动作，如图2-8所示。
图2-8 低压断路器工作原理图（过载保护） 1—弹簧 2—脱扣机构 3—双金属片 4—触头
2.1.4 漏电保护器