資源簡介

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電氣控制與PLC應用
河北建筑工程學院電氣系
內容提要
1. 本教材匯聚了“工廠電氣控制”與“可編程序控制器”
兩門課程的重要內容
2. 全書共分兩篇(七章)第一篇 共三章,第二篇共四章
第一篇 電氣控制
第一章 介紹常用低壓電器;
第二章 介紹電器控制線路的基本規律 ;
第三章 介紹電器控制線路的一般設計方法.
第二篇 可編程序控制器
第四章 介紹可編程序控制器的基本知識;
第五章 介紹了FX系列可編程控制器編程元件及指令系統 ;
第六章 介紹了FX系列可編程控制器的程序設計方法 ;
第七章 介紹PLC控制變頻器的方法及編程器和編程軟件的使用 ;
第一章 常用低壓電器
第一節低壓電器的基本知識
第二節接觸器
第三節繼電器
第四節主令電器
第五節開關電器
第六節熔斷器
本章小結
第七節低壓斷器
第一節 低壓電器的基本知識
一、低壓電器的分類
按用途和控制對象分：
配電電器：用于低壓電力網的配電電器。
控制電器 ：用于電力拖動及自動控制系統 的電器。
按操作方式分：
自動電器：產生電磁吸力而自動完成動作指令的電器，如接觸器、繼電器等。
手動電器：通過人的操作發出動作指令的電器，如刀開關、轉換開關和主令電器等。
按工作原理分：
電磁式電器：根據電磁感應原理進行工作，如交直流接觸器、電磁式繼電器等。
非電量控制電器：以非電物理量作為控制量進行工作，如按鈕開關、行程開關、刀開關、熱繼電器、速度繼電器等。
低壓電器 :工作電壓交流1200V、直流1500V以下的電氣線路中起通斷、保護、控制或調節作用的電器.
1.電磁機構——將電磁能轉換為機械能并帶動觸頭動作。
組成
原理：線圈通入電流，產生磁場，經鐵芯、銜鐵和氣
隙形成回路，產生電磁力，將銜鐵吸向鐵芯。
鐵芯
銜鐵
線圈
二、電磁式低壓電器的基本結構
交流：硅鋼片疊加
直流：整塊鑄鐵或鑄鋼
直動式
轉動式
電壓線圈：并聯在電路中，匝數多、導線細。
電流線圈：串聯在電路中，匝數少、導線粗。
交流線圈：短而粗，有骨架。
直流線圈：細而長，無骨架。
常用的電磁機構型式：
銜鐵沿棱角轉動的拍合式鐵心，如圖（a）所示，其銜鐵繞鐵扼的棱角轉動，磨損較小，鐵心一般用電工軟鐵制成，適用于直流繼電器和接觸器。
銜鐵沿軸轉動的拍合式鐵心，如圖（b）所示，其銜鐵繞軸轉動，鐵心一般用硅鋼片疊成，常用于較大容量交流接觸器。
銜鐵作直線運動的雙E型直動式鐵心，如圖（c）所示，銜鐵在線圈內成直線運動，較多用于中小容量交流接觸器和繼電器中。
（a） （b） （c）
電磁吸力和反力：
電磁鐵工作時，線圈產生的磁通作用于銜鐵，產生電磁吸力，并使銜鐵產生機械位移，銜鐵在復位彈簧的作用下復位。作用在銜鐵上有兩個力：電磁吸力由電磁機構產生，反力由復位彈簧和觸頭彈簧產生。鐵心吸合時要求電磁吸力大于反力，即銜鐵位移方向與電磁吸力方向相同；銜鐵復位時要求反力大于電磁吸力。直流電磁鐵的電磁吸力公式為：
　 式中 B——氣隙間磁通密度(T)；
S——吸力處氣隙端面積( )；
F——電磁吸力(N)。
當端面積S為常數時，吸力F與磁通密度 成正比，即F與磁通 成正比，反比于端面積S，即
2.觸頭系統——通過觸頭的開合控制電路通、斷。
類型
材料：一般采用銅、銀、鎳材料制成；對于小容量電器常用銀質材料制成。
橋式觸頭
指形觸頭
點接觸
面接觸
觸點按其原始狀態可分為常開觸點和常閉觸點。原始狀態時（即線圈未通電）斷開，線圈通電后閉合的觸點叫常開觸點。原始狀態閉合，線圈通電后斷開的觸點叫常閉觸點。線圈斷電后所有觸點復原。按觸點控制的電路可分為主觸點和輔助觸點。主觸點用于接通或斷開主電路，允許通過較大的電流，輔助觸點用于接通或斷開控制電路，只能通過較小的電流。
ａ） 　　　　　　　　　 ｂ）　　　　　　　　　 ｃ）
a〉最終斷開位置　　　 b) 剛剛接觸位置　　　　 c〉最終閉合位置
3.滅弧系統
電弧：開關電器切斷電流電路時，觸頭間電壓大于
10V，電流超過80mA時，觸頭間會產生藍色
的光柱，即電弧。
電弧的危害 ：
延長了切斷故障的時間；
高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞；
形成飛弧造成電源短路事故。
滅弧措施：吹弧、拉弧、長弧割短弧、多斷口滅弧、利用介質滅弧、改善觸頭表面材料 。
常用的滅弧方法和裝置
1.電動力滅弧
下圖是一種橋式結構雙斷口觸頭系統。當觸頭打開時，在斷口中產生電弧。電弧電流在兩電弧之間產生如圖所示的磁場。根據左手定則，電弧電流要受到一個指向外側的電動力F的作用，使電孤向外運動并拉長，使其迅速穿越冷卻介質，從而加快電弧冷卻并熄滅。交流接觸器通常采用這種滅弧方法。
1
2
橋式觸頭滅弧原理　　　　　　
1一動觸頭；2一靜觸頭
2.磁吹滅弧
在觸頭電路中串入吹弧線圈，該線圈產生的磁通經過導磁夾板引向觸頭周圍，在弧柱下方，兩個磁通是相加的，而在弧柱上方是彼此相減的，在下強上弱的磁場作用下電弧被拉長并吹入滅弧罩中，電弧被拉長并受到冷卻而很快被熄滅。它廣泛應用于直流滅弧裝置中（如直流接觸器中）。
4 5 6
1 2 3
F
I
7 8
磁吹式滅弧裝置
1—鐵心 2—絕緣管 3—吹弧線圈 4—導磁夾片
5—滅弧罩6—引弧角 7—靜觸點 8—動觸點
3.柵片滅弧
滅弧柵一般是由多片鍍銅薄鋼片(稱為柵片)和石棉絕緣板組成、它們通常在電器觸頭上方的滅孤室內，彼此之間互相絕緣。當觸頭分斷電路時，在觸頭之間產生電弧，電弧電流產生磁場，由于鋼片磁阻比空氣磁阻小得多，因此，電弧上方的磁通非常稀疏，而下方的磁通卻非常密集，這種上疏下密的磁場將電弧拉人滅弧罩中，當電弧進入滅弧柵后，被分割成數段串聯的短弧。這樣每兩片滅弧柵片可以看做一對電極，而每對電極間都有150-250V的絕緣強度，使整個滅弧柵的絕緣強度大大加強，而每個柵片間的電壓不足以達到電弧燃燒電壓，同時柵片吸收電弧熱量，使電弧迅速冷卻而很快熄滅。
第二節 接觸器
電力拖動和自動控制系統中使用量大，涉及面廣的一種低壓自動控制電器，用來頻繁地接通和分斷交、直流主回路和大容量控制電路。主要控制對象是電動機，能實現遠距離控制，并具有欠壓保護。
1-主觸點 2-常閉輔助觸點
3-常開輔助觸點 4-動鐵心 5-線圈
6-靜鐵心 7-滅弧罩 8-彈簧
電磁接觸器結構示意圖
電磁機構：將電磁能轉換成機械能，產生電磁吸力帶動觸點動作.
觸點：接觸器的執行元件，用來接通或斷開被控制電路。
滅弧裝置：熄滅觸點分斷電流瞬間觸點之間氣隙中產生的電弧。
其它：包括釋放彈簧機構、支架與底座等。
動鐵心（銜鐵）
靜鐵心
電磁線圈
按所控制電路
主觸點
輔助觸點
按原始狀態
常開觸點
常閉觸點
滅弧罩
滅弧柵
磁吹滅弧裝置
1．結構
2.工作原理：
當電磁線圈通電后，線圈電流產生磁場，使靜鐵心產生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動觸點動作，使常閉觸點斷開，常開觸點閉合，兩者是聯動的。當線圈斷電時，電磁力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸點復原，即常開觸點斷開，常閉觸點閉合。
電磁接觸器工作原理
3.接觸器分類及特點：
交流接觸器：線圈通以交流電，主觸點接通、切斷交流主電路。
● 交變磁通穿過鐵心，產全渦流和磁滯損耗，使鐵心發熱。
● 鐵心用硅鋼片沖壓而成以減少鐵損。
● 線圈做成短而粗的圓筒狀繞在骨架上以便于散熱。
● 鐵心端面上安裝銅制的短路環，以防止交變磁通使銜鐵產生強烈
振動和噪聲。
● 滅弧裝置通常采用滅弧罩和滅弧柵。
直流接觸器：線圈通以直流電，主觸點接通、切斷直流主電路。
● 不產全渦流和磁滯損耗，鐵心不發熱。
● 鐵心用整塊鋼制成。
● 線圈制成長而薄的圓筒狀。
● 250A以上的直流接觸器采用串聯雙繞組線圈。
● 滅弧裝置通常采用滅弧能力較強的磁吹滅弧裝置。
4.接觸器主要技術參數：
接觸器極數：2P 3P 4P
額定電壓：指主觸點的額定工作電壓
交流有：127V、220V、380V、500V、660V
直流有：24V、110V、220V、440V、660V
額定電流：指主觸點的額定電流
交流接觸器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A
直流接觸器：40、80、100、150、250、400、600A
線圈的額定電壓：吸引線圈正常工作的電壓值
交流接觸器：36、110（127）、220、380V
直流接觸器：24、48、220、440V
額定通斷能力：主觸頭在規定條件下可靠地接通和分斷的電流值。
額定操作頻率：每小時的最高操作次數。交流接觸器為600次/h，直流接觸器為1200次/h。
機械壽命（1000萬次以上）與電氣壽命（100萬次以上）
線圈的起動功率和吸持功率：直流接觸器起動和吸持功率相等，交流接觸器起動功率為吸持功率的5-8倍.
接觸器的使用類別
使用類別：AC-AC4、DC1-DC3
AC1和DC1：允許接通和分斷額定電流
AC2和DC3：允許接通和分斷4倍額定電流
AC3：允許接通6倍額定電流和分斷額定電流
AC4：允許接通和分斷6倍額定電流
見表1-9
接觸器的使用類別及典型用途
電流種類 使用類別 典型用途
AC
交流 AC1 無感或微感負載、電阻爐
AC2 繞線式電動機的啟動和中斷
AC3 籠型電動機的啟動和中斷
AC4 籠型電動機的啟動、反接制動、反向和點動
DC
直流 DC1 無感或微感負載、電阻爐
DC3 并勵電動機的啟動、反接制動、反向和點動
DC5 串勵電動機的啟動、反接制動、反向和點動
表1-9
部分CJ20系列交流接觸器主要技術數據
表1-2
5.常用典型接觸器
空氣電磁式交流接觸器：CJ20、CJ21、CJ26、CJ29、CJ35、CJ40、LC1-D、3TB、3TF等
切換電容器接觸器：CJ16、CJ19、CJ41、CJX4、LC1-D等
直流接觸器：CZ18、CZ21、CZ22、CZ0等
CJ 20－〇 〇 / 〇 〇
交流 設計 額定電流 用K表示礦用 額定工作電壓(03－380V) TH(濕熱帶產品)
接觸器 序號 (AC3，380V) 啟動器的接觸器 (06－660V；11－1140V)
CZ 16－ 〇 / 〇 〇
直流 設計 額定電流 常開主觸點數 常閉主觸點數
接觸器 序號
交流接觸器型號意義說明舉例：
直流接觸器型號意義說明舉例：
接觸器的圖形符號
線圈
KM
主觸點
KM
KM
常閉輔助觸點
常開輔助觸點
KM
接觸器的選用原則:
接觸器的使用類別應與負載性質相一致
● 控制交流負載應選用交流接觸器
● 控制直流負載則選用直流接觸器
主觸點的額定工作電壓應大于或等于負載電路的電壓
主觸點的額定工作電流應大于或等于負載電路的電流
接觸器主觸點的額定工作電流是在規定條件下（額定工作電壓、使用類別、操作頻率等）能夠正常工作的電流值，當實際使用條件不同時，這個電流值也將隨之改變
吸引線圈的額定電壓應與控制回路電壓相一致
● 接觸器在線圈額定電壓85％及以上時應能可靠地吸合
主觸點和輔助觸點的數量應能滿足控制系統的需要
幾款常用接觸器
第三節 繼電器
繼電器是一種利用各種物理量的變化，將電量或非電量的變化轉化為電磁力或使輸出狀態發生階躍變化，從而通過其觸頭或突變量促使在同一電路或另一電路中的其他器件或裝置動作的一種控制元件。繼電器用于控制電路，流過觸點的電流小，一般不需要滅弧裝置。
常用繼電器：電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器、時間繼電器、熱繼電器以及溫度、壓力、固態繼電器等。
一、電磁式電流、電壓及中間繼電器
電磁式繼電器在結構和工作原理上與電磁式接觸器相似，主要由電磁機構（包括動靜鐵心、銜鐵、線圈)和觸頭系統組成。其結構見右圖
1 2
3 4 5
6 7
8
9
10
電磁式繼電器結構圖
1-靜觸點；2-動觸點；3-簧片；4-銜鐵；
5-極靴； 6-工作氣隙；7-反力彈簧；
8-鐵軛；9-線圈；10-鐵心
1.結構、工作原理及特性
繼電特性曲線：
繼電器的重要參數：
返回系數：k＝x1/ x2
● 釋放彈簧的松緊程度
● 鐵心與銜鐵間非磁性墊片的厚薄
吸合時間：
線圈接受電信號到銜鐵完全吸合所需的時間
釋放時間：
線圈失電到銜鐵完全釋放所需的時間
x2：繼電器吸合值
x1：繼電器釋放值
當線圈通電后，線圈的激磁電流就產生磁場，從而產生電磁吸力吸引銜鐵。一旦電磁力大于反力，銜鐵就開始運動，并帶動與之相連接的動觸點向下移動，使動觸點與其上面的動斷靜觸點分開，而與其下面的動合靜觸點吸合。若在銜鐵處于最終位置時切斷線圈的電源，磁場便逐漸消失，銜鐵會在反力的作用下，脫離極靴，并再次帶動動觸點脫離動合觸點，返回到初始位置處。
接觸器與繼電器的區別
繼電器：用于控制電路、電流小，沒有滅弧裝置，可在電量或非電量的作用下動作，有調節裝置。
接觸器：用于主電路、電流大，有滅弧裝置，一般只能在電壓作用下動作。
2.電壓繼電器
電壓繼電器： 根據輸入（線圈）電壓大小而動作的繼電器
特點：線圈并聯在電路中，匝數多，導線細、阻抗大。
作用:過、欠電壓保護
分類：過電壓繼電器和欠電壓繼電器
過電壓繼電器：
電路電壓正常時，銜鐵不吸合
電路電壓高于額定電壓時，銜鐵吸合
動作電壓整定范圍為(105％～115％)UN
欠電壓繼電器：
電路電壓正常時，銜鐵吸合
電路電壓低于額定電壓時，銜鐵釋放
動作電壓整定范圍為：吸合電壓調整范圍為(30％～50％)UN
釋放電壓調整范圍為(10％～35％)UN
3.電流繼電器
電流繼電器： 根據輸入（線圈）電流大小而動作的繼電器
特點：線圈串接于電路中，導線粗、匝數少、阻抗小。
作用:過、欠電流保護
分類：過電流繼電器、欠電流繼電器
過電流繼電器：當電路發生短路及過流時立即將電路切斷
● 線圈電流小于整定電流時，繼電器不動作
● 線圈電流超過整定電流時，繼電器才動作
● 動作電流整定范圍：交流為(110％～350％)IN，直流為(70％～300％)IN
欠電流繼電器：當電路電流過低時立即將電路切斷
● 線圈電流大于或等于整定電流時，繼電器吸合
● 線圈電流低于整定電流時，繼電器釋放
● 動作電流整定范圍：吸合電流為(30％～65％)IN
釋放電流為(10％～20％)IN
● 一般自動復位
4.中間繼電器
實質：是一種電磁式電壓繼電器，結構和工作原理與接觸器相同。
特點：觸點數量較多。
作用：在電路中起增加觸點數量和起中間放大作用。
分類：直流中間繼電器、交流中間繼電器。
電磁式繼電器的圖形符號
欠電流線圈
I
<
KA
過電流線圈
>
I
KA
欠電壓線圈
U
<
KA
過電壓線圈
>
U
KA
KA
中間繼電器線圈
動合觸點
動斷觸點
過流電流繼電器
欠流電流繼電器
電壓繼電器
中間繼電器
小型繼電器HH系列-2
二、時間繼電器
時間繼電器:從得到輸入信號開始,經過一定的延遲后才輸出信號的繼電器.
分類：
按構成原理分：電磁式
電動式
空氣阻尼式
晶體管式
數字式
按延時方式分：通電延時型
斷電延時型
1.直流電磁式時間繼電器
１　 ２　 ３　 ４
帶有阻尼銅套的鐵心結構
1一鐵心 2-阻尼銅套
3一線圈 4一絕緣層
直流電磁式繼電器的鐵心上加有一個阻尼銅套，其結構示意圖如右圖所示。它是利用電磁感應原理產生延時的。當繼電器線圈斷電時，磁通變化量大，銅套阻尼作用也大，使銜鐵釋放有明顯的延時作用。這種繼電器僅用作斷電延時，其延時時間較短，而且準確度較低，一般只用于要求不高的場合，如電動機的延時啟動等。
2.空氣阻尼式時間繼電器
包括電磁機構、工作觸點及氣室三部分，靠空氣阻尼作用實現延時。
延時范圍較寬、結構簡單、工作可靠、價格低廉、壽命長。
延時時間有0.4～180s和0.4～60s兩種規格。
常用型號: JS7—A, JS23等.
a) Js7一A系列時間繼電器 b)
a)通電延時型 b)斷電延時型
l一線圈 2一鐵心 3一銜鐵 4一反作用力彈簧 5一推板 6一活塞桿 7一杠桿
8一塔形彈簧 9一弱彈簧 lO一橡皮膜 11一空氣室壁 12一活塞
13一調節螺釘 14—進氣孔 15、16一微動開關
3.電子式時間繼電器
●數字計數式，包括脈沖發生器、計數器、顯示器、放大器及執行機構。
●延時時間長、調節方便、體積小,精度高、壽命長、應用廣。
●可取代阻容式、空氣阻尼式、電動式等時間繼電器。
MT5CR數字式時間繼電器
ST3P系列超級時間繼電器
JSZ9系列電子式式時間繼電器
JSZ8系列電子式時間繼電器
電子式時間繼電器常用的有阻容式時間繼電器，利用RC電路中電容電壓不能躍變，只能按指數規律逐漸變化的原理獲得延時。只要改變充電回路的時間常數即可改變延時時間。因為調節電容比調節電阻困難，所以多用調節電阻的方式來改變延時時間。
時間繼電器的圖形符號
(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h)
(a) 線圈一般符號 (b) 通電延時線圈 (c) 斷電延時線圈 (d) 通電延時閉合動合（常開）觸點 (e) 通電延時斷開動斷（常閉）觸點 （f）斷電延時斷開動合（常開）觸點 （g）斷電延時閉合動斷（常閉）觸點（h）瞬動觸點
KT
幾款常用時間繼電器
主要技術參數 1.額定工作電壓380V，額定發熱電流3A，額定控制容量100VA。 2.繼電器按其所具有延時的與不延時的觸頭組成可分為如表1所列4種型。 3.每種型號的繼電器還可分為： 按延時范圍可分0.4s～60s和0.4s～180s兩種。 按線圈的額定電壓分為：(50Hz)24、36、110、127、220、380(V)六種。
4.繼電器使用的環境溫度為-25℃～+40℃。 5.當線圈電壓為額定值85%～100%的時，繼電器能可靠工作。 6.繼電器延時時間的連續動作重復誤差≤15%。 7.允許操作頻率不大于600次/h和通電持續率為40% 8. 可調節進氣孔通道的大小來得到不同的延時時間。即用螺絲刀旋轉銘牌中心之螺帽，往右旋得到的延時時間較短，反之則延時時間就長。
時間繼電器DH48S系列-1
一、適用范圍 　　引進國外技術及工藝；出口產品，替代進口；DIN（84*84mm）面板尺寸；延時范圍從0.01秒～99小時99分，任意預置；精度高、體積小、功耗小、性能可靠。
二、主要技術參數 　　1.動作形式：通電延時 　　2.延時范圍：0.01～99.99s　1s～99min99s　1min～99h99min 　　3.設定方式：4位按鍵開關 　　4.重復誤差：≤1% 　　5.觸點數量：延時2轉換，延時1轉換（可暫停，復零控制） 　　6.觸點容量：AC250V　3A　COSφ=1　DC28V　5A 　　9.額定電壓：AC380、220、127、110、36V　50Hz　DC24V 　　10.安裝方式：面板式
時間繼電器DH48S系列-2
時間繼電器ST3A系列-1
ST3PA型超級時間繼電器具有體積小、重量輕、結構緊湊、延時范圍闊、延時精度高、可靠性好、壽命長等特點。適用于機床自動控制成套設備自動控制等要求高精度、高可靠性自動控制的場合作延時控制。
時間繼電器ST3A系列-2
三、熱繼電器
熱繼電器：專門用來對連續運行的電動機進行過載及斷相保護，防止電動機過熱而燒毀的保護電器。
結構：
由雙金屬片、加熱元件、動作機構、觸點系統、整定調整裝置及手動復位裝置等組成。
工作原理：
由雙金屬片、加熱元件、動作機構、觸點系統、整定調整裝置及手動復位裝置等組成。
雙金屬片為溫度檢測元件，由兩種膨脹系數不同的金屬片壓焊而成，它被加熱元件加熱后，因兩層金屬片伸長率不同而彎曲。
加熱元件串接在電動機定子繞組中，電動機正常運行時，熱元件產生的熱量不會使觸點系統動作；當電動機過載，流過熱元件的電流加大，經過一定的時間，熱元件產生的熱量使雙金屬片的彎曲程度超過一定值，通過導板推動熱繼電器的觸點動作（常開觸點閉合，常閉觸點斷開）。
通常用其常閉觸點與接觸器線圈電路串聯，切斷接觸器線圈電流，使電動機主電路失電。
故障排除后，手動復位熱繼電器觸點可以重新接通控制電路。
雙金屬片式熱繼電器
a
）
外形
b
）
結構圖
1
-
電流整定裝置
2
-
主電路接線柱
3
-
復位按鈕
4
-
常閉觸頭
5
-
動作機構
6
-
熱元件
31
-
常閉觸頭接線柱
32
-
公共動觸頭接線柱
33
-
常開觸頭接線柱
熱繼電器主要參數：
熱繼電器額定電流：熱繼電器中可以安裝的熱元件的最大整定電流值。
熱元件額定電流：熱元件的最大整定電流值。
熱繼電器整定電流：熱元件能夠長期通過而不致引起熱繼電器動作的
最大電流值。通常熱繼電器的整定電流是按電動
機的額定電流整定的。
熱繼電器整定電流調節范圍：手動調節整定電流旋鈕，通過偏心輪機
構，調整雙金屬片與導板的距離，能夠
調節的電流整定值的范圍。
相數
熱繼電器圖形符號
熱元件
常閉觸點
FR
FR
FR
FR
幾款常用熱繼電器
速度繼電器結構原理圖
1--轉子 2—轉軸 3--定子
4--繞組 5—擺錘 6—動斷靜觸點 7--動觸點 8一簧片
1
2
3
4
5
7
8
四、速度繼電器
轉子---圓柱形永久磁鐵，與電動機同軸連接。
定子---由硅鋼片迭成籠型空心圓環套在轉子上，裝有鼠籠型短路繞組。
結構：定子、轉子和觸頭
原理：與異步電動機類似，轉子的軸與電動機同軸相連，當電動機旋轉時，速度繼電器的轉子隨之轉動。在空間產生旋轉磁場，切割定子繞組，在定子繞組中感應出電流。此電流又在旋轉的轉子磁場作用下產生轉矩，使得定子隨轉子轉動方向旋轉，和定子裝在一起的擺錘推動簧片（動觸點）動作，使常閉觸點分開，常開觸點閉合。當電動機轉速低于某一值時，轉矩減小，動觸頭在簧片作用下復位。
用途:主要用于鼠籠式異步電動機的反接制動控制。
參數：動作轉速：>120rpm；復位轉速：<100rpm
型號:JY1型和JFZ0型
速度繼電器結構原理圖
1--轉子 2—轉軸 3--定子
4--繞組 5—擺錘 6—動斷靜觸點 7--動觸點 8一簧片
1
2
3
4
5
7
8
KS
KS
速度繼電器的圖形符號及文字符號
五、固態繼電器
固態繼電器(Solid State Relays)，簡稱“SSR”，是一種全部由固態電子元件組成的新型無觸點開關器件，它利用電子元器件的電、磁和光電特性完成輸入和輸出的可靠隔離，利用電子元件(如大功率三極管、功率場效應管、單向可控硅和雙向可控硅等半導體器件)的開關特性，可達到無觸點無火花地接通和斷開電路的目的，因此又被稱為“無觸點開關”。
優點：工作可靠、壽命長、對外界干擾小、能與邏輯電路兼容、抗干擾能力強、開關速度快、無火花、無動作噪音和使用方便等。
應用：有逐步取代傳統電磁繼電器的趨勢，還可應用于計算機的輸入輸出接口、外圍和終端設備等傳統電磁繼電器無法應用的領域。
四端有源器件：兩個輸入控制端，兩個輸出受控端。施加輸入信號后，其輸出呈導通狀態，無信號時輸出呈阻斷狀態。
組成：輸入電路、隔離（耦合）電路、輸出電路。
耐高壓的光電耦合：實現輸入和輸出之間的電氣隔離。
直流固態繼電器：輸出采用晶體管或場效應管。
交流固態繼電器：輸出采用晶閘管（兩個可控硅或一個雙向可控硅）。
主要參數：輸入電壓、輸入電流、輸出電壓、輸出電流、輸出漏電流等。
A C
輸入 輸出
B
D
過零控制電路
耦合電路
開
關
電
路
觸
發
電
路
吸收電路
A C
輸入
B 輸出
D
耦合電路
開
關
電
路
放
大
單
元
（a）交流固體繼電器
（b）直流固體繼電器
固體繼電器原理框圖
常用的SSR外形示意圖
第四節 主令電器
用來發布命令、改變控制系統工作狀態的控制電器。用于閉合或斷開控制電路，從而控制電動機的啟動、停車、制動以及調速等。可以直接作用于控制電路，也可以通過電磁式電器的轉換對電路實現控制。
常用主令電器：控制按鈕、行程開關、萬能轉換開關、主令控制器等
1.控制按鈕
控制按鈕結構示意圖
1—按鈕帽； 2—復位彈簧； 3—動觸頭 ；4—常閉觸頭； 5—常開觸頭
控制按鈕：
1.結構:由按鈕帽,復位彈簧,橋式觸點和外殼組成.
常態：常閉（動斷）觸點閉合，
常開（動合）觸點斷開。
按下：常閉（動斷）觸點斷開，
常開（動合）觸點閉合。
2.作用：用于遠距離操作具有電磁線圈的電器，如接觸器、繼電器等
3.顏色:紅色—停止;綠色—啟動
4.型號:LA2 、 LA10 、 LA20等
5.圖形符號
常開觸頭
常閉觸頭
復式觸頭
SB
控制按鈕
幾款常用按鈕
2.行程開關
定義：用于檢測工作機械的位置，發出命令以控制其運動方向或行程長短的控制電器。
結構：擺桿(操作機構)、觸頭系統和外殼 。
用途：控制生產機械的運動方向、速度、行程遠近或定，可實現行程控制以及限位保護的控制。
分類：接觸式、非接觸式，直動式、滾動式、微動式。
行程開關圖形符號
常閉觸點
SQ
復合觸點
3.接近開關
接近開關：(也叫無觸點行程開關)
電氣結構的非接觸式行程開關：運動著的物體接近它到一定距離時，發出動作信號，從而進行相應的操作。
特點:工作可靠,壽命長,功耗低,復位定位精度高等
用途：行程控制,限位保護,尺寸檢測,測速,液位控制等
類型：高頻振蕩型、霍爾效應型、電容型、光電型、電磁感應型、超聲波型等。
參數：動作距離、輸出狀態 、檢測方式、響應頻率及輸出形式等。
型號:LJ2 、 LJ6 、 LXJ18等
符號與行程開關相同，也用SQ表示。
接近開關
4.萬能轉換開關
定義：由多組相同結構的觸點組件疊裝而成的多回路控制電器，借助于不同形狀的凸輪使其觸點按一定的次序接通和分斷，能轉換多種和多數量的電氣控制線路。
結構：操作機構、定位裝置、觸頭系統
用途：用于低壓控制電路的轉換、電測儀表的轉換、配電設備的遙控和轉換、不頻繁起停的小容量電動機控制。
型號:LW5 、 LW6等系列。
萬能轉換開關
幾款常用萬能轉換開關
5.主令控制器：
用來頻繁順序切換復雜的多回路控制電路的主令電器，主要用作起重機、扎鋼機的主令控制
結構：見右圖
主令控制器LK16系列
主令控制器LK17系列
第五節 開關電器
一、刀開關
作用：隔離電源，不頻繁通斷電路
分類：
按刀的級數分:單極、雙極和三極
按滅弧裝置分：帶滅弧裝置和不帶滅弧裝置
按刀的轉換方向分為：單擲和雙擲
按接線方式分為：板前接線和板后接線
按操作方式分為：手柄操作和遠距離聯桿操作
按有無熔斷器分：帶熔斷器和不帶熔斷器
1.開關板用刀開關（不帶熔斷器式刀開關）
作用：不頻繁地手動接通、斷開電路和隔離電源用。
結構圖和符號 ：
QS
2.帶熔斷器式刀開關——用作電源開關、隔離開關和應急開關，并作電路保護用。
3.負荷開關
(1)開啟式負荷開關（膠蓋瓷底刀開關）?
用途：作不頻繁帶負荷操作和短路保護用。
結構：由刀開關和熔斷器組合成。瓷底板上裝有進線
座、靜觸頭、熔絲、出線座及刀片式動觸頭，
工作部分用膠木蓋罩住，以防電弧灼傷人手。
分類：單相雙極和三相三極兩種
(2)封閉式負荷開關（鐵殼開關）?
結構:刀開關,熔斷器,滅弧裝置操作機構,金屬外殼構成。
作用：手動通斷電路及短路保護。
注意事項:外殼要可靠接地,防止漏電.
幾款刀開關
二、組合開關
組合開關HZ5系列-1
HZ5系列組合開關
HZ5系列開關主要用于交流50Hz，電壓380V及以下的電氣線路中作電源開關和籠型感應電動機的起動、換向、變速開關。也可作控制線路的換接之用。
組合開關HZ5系列-2
組合開關HZ5B系列-1

HZ5B系列組合開關
一、適用范圍 HZ5B型組合開關適用于交流50赫茲，電壓至380伏的電路中作電動機、停止、換向、變速之用。 1.海拔高度不超過2000米； 2.周圍空氣溫度不高于+40℃，不低于-25℃，24小時內的平均溫度不超過+35℃; 3.安裝地點空氣清潔，大氣相對濕度在周圍最高溫度為40℃時不超過50%，最濕月的平均溫度25℃時月平均最大濕度為90%，并考慮到由于溫度變化發生在產品表面上的凝露。

組合開關HZ5B系列-2
三、結構特征
1、開關按接觸系統節數分為1－8節、10節、共9種； 2、開關按用途分為轉換電路用和直接開閉電動用兩種；
3、開關按操作方式與操動器位置的組合分有9種，見表

組合開關HZ5B系列-3
組合開關HZ10系列-1

HZ10系列組合開關
HZ10系列組合開關(以下稱開關)適用于交流50赫茲380及以下，直流220伏及以下的電氣線路中，供手動作不頻繁地接通或分斷電路；換接電源或負載；測量電路之用，也可控制小容量電動機。
組合開關HZ10系列-2
組合開關HZ10系列-3
第六節 熔斷器
定義：當流過其電流值超過規定值一定時間后，以它本身產生的熱量使熔體熔化而分斷電路的電器。
結構：緣底座、熔體、熔斷管、填料及導電部件。
工作原理：熔體串接在電路中，負載電流流經熔體，當電路發生短路或過電流時，通過熔體的電流使其發熱，從而自行熔斷而切斷電路。
作用：短路和過電流保護
應用：串接于被保護電路的首端
優點：結構簡單，使用方便，價格便宜，體小量輕?
熔斷器的保護特性（安－秒）曲線
流過熔體的電流越大，熔斷所需的時間越短。
熔體的額定電流IfN是熔體長期工作而不致熔斷的電流。
瓷插式RC
螺旋式RL
有填料式RT
無填料密封式RM
快速熔斷器RS
自恢復熔斷器
分類：
熔斷器圖形和文字符號
瓷插式熔斷器
螺旋式熔斷器
有填料式熔斷器
無填料密封式熔斷器
快速熔斷器
自恢復熔斷器
熔斷器的選擇：
種類選擇：由負載的保護特性和短路電流的大小確定。
額定電壓：大于或等于實際電路的工作電壓。
額定電流：大于或等于實際電路的工作電流。
熔體電流：
● 對于變壓器、照明線路或電阻爐等沒有沖擊性電流的負載，熔體的額定電流應大于或等于電路的工作電流，即IfN≥I1，式中IfN為熔體的額定電流，I1為電路的工作電流。
● 保護一臺異步電動機時，考慮電動機沖擊電流的影響，熔體的額定電
流IfN≥(1.5~2.5)IN，式中，IN為電動機額定電流。
● 保護多臺異步電動機時，若各臺電動機不同時啟動，則
IfN≥(1.5~2.5)INmax+ΣIN，
式中：INmax為容量最大的一臺電動機的額定電流，
ΣIN為其余電動機額定電流的總和。
第七節 低壓斷路器
定義：又稱自動空氣開關，是一種不僅可以接通和分斷正常負載電流、電動機工作電流和過載電流，而且可以接通和分斷短路電流的開關電器。發生嚴重的過載或短路及欠電壓等故障時能自動切斷電路，具有過電流、過載、短路、斷相、欠電壓和漏電保護功能 。
按用途分類：保護電動機用、保護配電線路用、保護照明線路用
按結構分類：框架式（萬能式）、塑殼式（裝置式）
按極數分類：單極、雙極、三極、四極
低壓斷路器的結構和工作原理
結構：觸頭系統、滅弧裝置、脫扣機構、傳動機構。
低壓斷路器機構原理圖
1．主觸頭2．自由脫扣機構 3．過電流脫扣器 4．分勵脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器 7．按鈕
工作原理：
手動合閘后，主觸頭閉合，自由脫扣機構將主觸頭鎖在合閘位置上。短路脫扣器的線圈和熱脫扣器的熱元件串聯在主電路中，欠電壓脫扣器的線圈并聯在電路中。當電路發生短路和嚴重過載時，過電流脫扣器線圈中電流急劇增加，銜鐵吸合，使自由脫扣機構動作，主觸頭在彈簧作用下分開，從而切斷主電路。當電路過載時，熱脫扣器的熱元件發熱使雙金屬片向上彎曲，推動自由脫扣機構動作。當電路發生欠壓故障時，電壓線圈6中的磁通下降，電磁吸力下降或消失，銜鐵在彈簧作用下向上移動，推動自由脫扣機構動作。分勵脫扣器用作遠距離分斷電路。
低壓斷路器機構原理圖
1．主觸頭2．自由脫扣機構 3．過電流脫扣器 4．分勵脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器 7．按鈕
萬能式斷路器
適用于大容量配電裝置。
常用主要系列型號有DW10一般型，DW17、DW15、DW15HH多功能、高性能型，DW45智能型，另外還有ME、AE高性能型和M智能型等系列。
塑料外殼式斷路器
DZ15
DZ20
NA1系列
外殼用絕緣材料制作，安全性良好，用于電氣控制設備 及建筑物內電源線路保護、電動機過載和短路保護。
電磁式電流動作型漏電保護斷路器
1一試驗按鈕 2一零序電流互感器
3一電流脫扣器
2
1.漏電保護斷路器是為了防止低壓網絡中發生人體觸電、漏電火災、爆炸事故而研制的一種開關電器 .
2.電磁式電流動作型漏電保護斷路器原理如右圖所示。其結構是在一般的塑料殼外式斷路器中增加一個能檢測漏電流的感受元件(零序電流互感器2)和漏電脫扣器3。主電路的三相導線一起穿過零序電流互感器的環形鐵心，零序電流互感器的輸出端和漏電脫扣線圈相接。當電路正常工作時，各相電流的相量和為零，零序電流互感器二次繞組無輸出信號，漏電保護斷路器不動作。當電路發生漏電和觸電事故 ，零序電流互感器二次線圈感應出剩余電流。電流脫扣器受此激勵，使斷路器脫扣而斷開電路。
漏電保護斷路器
低壓斷路器的選用原則
額定電壓和額定電流應大于或等于線線路、設備的正常工作電壓和工作電流 。
斷路器通斷能力大于或等于電路可能出現的最大短路電流。
熱脫扣器的整定電流與所控制的電動機的額定電流或負載額定電流一致。
欠電壓脫扣器額定電壓等于線路額定電壓
分勵脫扣器額定電壓等于控制電源電壓
DZ 20 〇 － 〇 〇 / 〇 〇 〇
塑料外殼 設計序號 額定極限短路 殼架等級 操作機構代號 極數 脫扣器型 用途代號
斷路器 分斷能力代號 額定電流 (無字－手柄操作) 式及附件代號 (無-配電)
(C－經濟型) (P－電動機操作) (2-電動機)
(Y－一般型) (Z－轉動手柄操作)
(J－較高型)
(G－最高型)
低壓斷路器型號說明舉例
幾款常用斷路器
第八節 電動機
三相異步電動機的構造
鼠籠式轉子
繞線式異步電動機的構造
三相異步電機 Y 系列
三相異步電機 YD / YS系列
三相異步電機(變頻調速用)
單相交流電機 YCL/JY /MC系列
單相交流電機 YY/YC 系列
稀土永磁無刷直流電機BS系列
步進電機及驅動器
本章小結
開關電器、主令電器、接觸器、繼電器、熔斷器、低壓斷路器等低壓電器的作用、結構、工作原理；
低壓電器圖形和文字符號；
每種低壓電器的技術參數；
低壓電器的使用和選擇方法。
習 題
P56：
1-1、1-2、1-6 、1-7、1-8、1-9 、1-10、1-11

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