第11章 低压控制电器与控制电路
低压电器是设备电气控制系统中的基本组成元件，控制系统的优劣与所用的低压电器直接相关。电气技术人员只有掌握低压电器的基本知识和常用低压电器的结构及工作原理，并能准确选用、检测和调整常用低压电器元件，才能够分析设备电气控制系统的工作原理，处理一般故障及维修。
随着科学技术的飞速发展，自动化程度的不断提高，电器的应用范围日益扩大，品种不增加，尤其是随着电子技术在电器中的广泛应用，近年来出现了许多新型电器，要求电气技术人员不断学习和掌握新知识。
第一节 学习目的和要求
一、学习目的
1.了解常用低压电器的分类、型号意义及技术参数。
2.熟悉常用低压电器的功能、结构及工作原理。
3.掌握常用低压电器的选用、拆装和维修方法。
4.熟记常用低压电器的文字符号和图形符号。
二、参考课时
第一章 | 授 课 内 容 | 总学时 | 理论学时 | 实训学时 |
第一节 | 低压电器基本知识 |
| 1 |
|
第二节 | 开关及主令电器 |
| 2 | 2 |
第三节 | 熔断器 |
| 1 | |
第四节 | 交流接触器 |
| 1 | 2 |
第五节 | 继电器 |
| 3 | |
第六节 | 常用的新型低压电器 |
| 2 |
|
合 计 |
| 14 | 10 | 4 |
三、学习要求
1、熟悉各类常用低压电器的功能、结构，了解其工作原理。
2、能够根据设备要求选择低压电器的类型和规格参数。
3、能够根据低压电器的外形结构识别各种电器。
4、掌握常用低压电器的安装、接线方法和维修技术。
5、掌握常用低压电器的调整方法。
第二节 学习与训练指导
本章要点
介绍常用低压电器的结构、功能与技术参数
掌握常用低压电器的使用、拆装及维修技术
介绍几种新型电器
本章难点
时间继电器和接触器的工作原理
新型电器元件的接线原理
本章主要学习常用低压电器元件的功能、结构、选用、安装及维修。低压电器是设备电气控制系统中的基本组成元件。通过对本章内容的学习，要求掌握低压电器的基本知识和常用低压电器的结构及工作原理，并能准确选用、检测和调整常用低压电器元件，为今后分析设备电气控制系统的工作原理，处理一般故障及维修打下坚实的基础。
一、低压电器基本知识
（一）重点内容：
本节学习低压电器与高压电器的区别，低压电器的分类和主要组成。重点是几种常用低压电器的分类方式。即分别按用途、执行机理、动作方式如何对电器合理分类。
即工作在交流电压1200V及以下，或直流电压1500V及以下电路中的电器称为低压电器。
分类方法有：
1．按动作方式分类可分为：手动控制电器和自动控制电器。
2．按用途分类可分为：低压控制电器和低压保护电器。
有些电器既有控制作用，又有保护作用，如行程开关既可控制行程，又能作为极限位置的保护；自动开关既能控制电路的通断，又能起短路、过载、欠压等保护作用。
3．按执行机理分类可分为：有触点电器和无触点电器。
（二）学习方法：
1．掌握电器的概念：“凡是根据外界特定的信号和要求，自动或手动接通和断开电路，断续或连续的改变电路参数，实现对电路或非电现象的切换、控制、保护、检测和调节的电气设备均称为电器。”
2．通过对高压电器与低压电器区别的学习，了解低压电器的工作电压。低压电器的不同分类方法，主要是结合具体的使用情况，对后面章节介绍的各类常用低压电器的学习，特别是如何选用，有很好的帮助作用。
3．通过对低压电器的主要组成的了解，知道不同分类方式的分类原则是什么，对学习各类低压电器的结构、动作原理，相互比较各自的不同及相同之处，利于尽快掌握。有些电器既有控制作用，又有保护作用，在分类时要根据该元件在线路中的主要作用确定其所属类别。
（三）训练要点：
1．了解常用低压电器的工作电压，即工作在交流电压1200V及以下，或直流电压1500V及以下电路中的电器称为低压电器。
2．能够对常用低压电器根据不同的分类方式进行分类。应注意的是有些电器既有控制作用，又有保护作用，在分类时要根据该元件在线路中的主要作用确定其所属类别。
3. 熟悉低压电器的主要组成部分及各自的功能：感受部分，感受外界信号，做出有规律的反应；执行部分，执行电路接通、切断等任务。
（四）注意事项：
学习分类方法时，要清楚几种不同分类方式的分类依据，在学习后面各类低压电器时，对照本部分内容，可以达到更好的学习效果。
二、 开关及主令电器
（一）重点内容：
重点学习刀开关、组合开关、自动空气开关三种开关及按钮、行程开关两种主令电器的型号、用途、结构、工作原理和技术参数。并对其选用及常见故障的处理方法进行了重点叙述。针对几种开关的拆装、检测进行具体的实训。
1、开关和主令电器的用途、特点。
（1）刀开关是一种结构最简单且应用最广泛的低压电器，常用作电源的引入开关或隔离开关，也可用于小容量的三相异步电动机不频繁地起动或停止的控制。
（2）组合开关在机床设备和其他设备中使用十分广泛，它体积小，灭弧性能比刀开关好，接线方式有多种。常用于交流380V以下，直流220V以下的电气线路中，供手动不频繁地接通或分断电路，也可控制小容量交、直流电动机的正反转、星—三角起动和变速换向等。
（3）自动空气开关又称自动开关或自动空气断路器。它既是控制电器，同时又具有保护电器的功能。当电路中发生短路、过载、失压等故障时，能自动切断电路。在正常情况下也可用作不频繁地接通和断开电路或控制电动机。
（4）按钮是一种手动电器，通常用来接通或断开小电流控制的电路。它不直接去控制主电路的通断，而是在控制电路中发出“指令”去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路。
（5）行程开关，又称限位开关或位置开关，它可以完成行程控制或限位保护。其作用与按钮相同，只是其触头的动作不是靠手指的按压的手动操作，而是利用生产机械某些运动部件上的挡块碰撞或碰压使触头动作，以次来实现接通或分断某些电路，使之达到一定的控制要求。
2、开关和主令电器的选择和使用。
（1）刀开关的选择和使用
① 用于照明或电热负载时，负荷开关的额定电流等于或大于被控制电路中各负载额定电流之和。
② 用于电动机负载时，开启式负荷开关的额定电流一般为电动机额定电流的3倍；封闭式负荷开关的额定电流一般为电动机额定电流的1.5倍。
③ 负荷开关应垂直安装在控制屏或开关板上使用。
④ 对负荷开关接线时，电源进线和出线不能接反。开启式负荷开关的上接线端应接电源进线，负载则接在下接线端，便于更换熔丝。
⑤ 封闭式负荷开关的外壳应可靠的接地，防止意外漏电使操作者发生触电事故。
⑥ 更换熔丝应在开关断开的情况下进行，且应更换与原规格相同的熔丝。
（2）组合开关的选择和使用
① 用于照明或电热电路时，组合开关的额定电流应等于或大于被控制电路中各负载电流的总和。
② 用于电动机电路时，组合开关的额定电流一般取电动机额定电流的1.5～2.5倍。
③ 组合开关的通断能力较低，当用于控制电动机作可逆运转时，必须在电动机完全停止转动后，才能反向接通。
④ 当操作频率过高或负载的功率因数较低时，转换开关要降低容量使用，否则会影响开关寿命。
（3）自动空气开关的选择和使用
① 自动空气开关的额定工作电压≥电路额定电压
② 自动空气开关的额定电流≥电路计算负载电流
③ 热脱扣器的整定电流=所控制负载的额定电流
④ 当断路器与熔断器配合使用时，熔断器应装于断路器之前，以保证使用安全。
⑤ 电磁脱扣器的整定值不允许随意更动，使用一段时间后应检查其动作的准确性。
⑥ 断路器在分断短路电流后，应在切除前级电源的情况下及时检查触头。如有严重的电灼痕迹，可用干布擦去；若发现触头烧毛，可用砂纸或细锉小心修整。
（4）按钮的选则和使用
① 根据使用场合，选择按钮的型号和型式。
② 按工作状态指示和工作情况的要求，选择按钮和指示灯的颜色。
③ 按控制回路的需要，确定按钮的触点形式和触点的组数。
④ 按钮用于高温场合时，易使塑料变形老化而导致松动，引起接线螺钉间相碰短路，可在接线螺钉处加套绝缘塑料管来防止短路。
⑤ 带指示灯的按钮因灯泡发热，长期使用易使塑料灯罩变形，应降低灯泡电压，延长使用寿命。
（5）行程开关的选择和使用
① 根据安装环境选择防护形式，是开启式还是防护式；
② 根据控制回路的电压和电流选择采用何种系统的行程开关；
③ 根据机械与行程开关的传力与位移关系选择合适的头部结构形式。
④ 位置开关安装时位置要准确，否则不能达到位置控制和限位的目的；
⑤ 应定期检查位置开关，以免触头接触不良而达不到行程和限位控制的目的。
（二）难点分析：
本部分的难点是自动空气开关的工作原理。
如图1.1所示为自动空气开关结构示意图。
图1-1 自动空气开关结构示意图
主触点通常由手动的操作机构来闭合的，闭合后主触点2被锁钩4锁住。如果电路中发生故障，脱扣机构就在有关脱扣器的作用下将锁钩脱开，于是主触点在释放弹簧1的作用下迅速分断。
脱扣器有过流脱扣器6、欠压脱扣器11和热脱扣器13，他们都是电磁铁。在正常情况下，过流脱扣器的衔铁8是释放着的，一旦发生严重过载或短路故障时，与主电路相串的线圈将产生较强的电磁吸力吸引衔铁，而推动杠杆7顶开锁钩，使主触点断开。欠压脱扣器的工作恰恰相反，在电压正常时，吸住衔铁10，才不影响主触点的闭合，一旦电压严重下降或断电时，电磁吸力不足或消失，衔铁被释放而推动杠杆，使主触点断开。当电路发生一般性过载时，过载电流虽不能使过流脱扣器动作，但能使热元件13产生一定的热量，促使双金属片12受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁钩脱开，将主触点分开。
自动开关广泛应用于低压配电线路上，也用于控制电动机及其他用电设备。
（三）、学习方法：
1、本部分内容在学习中应注意几种开关的结构特点相互比较，找出其相同点与不同点。如刀开关、组合开关和自动空气开关，都是用于不频繁的接通和分断电路，但刀开关没有快速通断的功能，组合开关和刀开关都没有专门的灭弧系统，而自动空气开关除了基本的接通和分断电路之外，还具备短路保护和过载保护的功能。按钮和行程开关从内部结构到控制方式、动作原理上都十分相似，主要不同点是按钮属于手动电器，通常是通过人手来操作的，而行程开关主要是由机械的碰撞实现自动控制的。通过对比，能够抓住重点，加深理解。
2、对常用型号的型号含义和主要技术参数作必要的了解，以达到能够根据不同负载的要求合理选用的目的。开关的选用主要考虑两个方面，一是场合，二是规格。
三种开关结构特点各不相同，其适用场合也不同。刀开关结构简单、造价低、安装使用简单，但其没有灭弧装置，易被电弧烧坏，不适于分合有负载电路，一般用作控制有电压无电流的电路的通断。可用于380V以下、60A以内的照明及电热回路的控制，也可用于小容量的三相异步电动机不频繁地起动或停止的控制。组合开关的寿命长、结构简单、体积小、使用可靠，但其接线端子暴露在外面，故只能安装在配电箱和配电柜内。适用于交流380V、直流220V以下，也可用作5KW以下小容量电动机的直接启动、正反转和照明线路的控制。自动空气开关能够快速通断、有专门的灭弧装置，还具备短路及过载保护功能，但其体积较大、成本高。广泛应用于低压配电线路上，也用于不频繁地接通和断开电路或控制电动机。
规格的选用应根据负载的额定电压及额定电流，按照教材上讲述的选用原则对照开关的技术参数选用。
按钮和行程开关的选择根据其控制方式的要求，结合教材上讲述的选用原则合理选取。
3、通过动手拆装，结合教材上讲述的动作原理，熟悉各类开关的主要结构和主要部件的作用，特别是自动空气开关，要做到对每一个部件的位置及各部件在接通、分断、保护、恢复等动作过程中动作的先后顺序。有了这些知识作基础，在学习常见故障及修理方法时，才能够准确的分析出故障发生的原因，找出相应的处理方法。
4、关于几种开关的安装使用，应注意在学习时了解清楚为什么做出规定。如刀开关要求垂直安装，操作手柄向上为合闸、不允许倒装或横装，原因是其手柄在横装时处于自由位置，受到震动容易造成合闸；而倒装时，手柄在重力作用下向下跌落也会造成合闸。通过老师的讲授和自己的观察、思考，在充分了解每条规定制定的原因后，这些条文记忆起来就很容易了。
（四）训练要点：
1．对刀开关、组合开关能够进行熟练的拆装，并根据需要对组合开关的触头进行调整。
2．根据负载及控制方式的要求合理选择低压开关的种类、规格。
3. 低压开关的常见故障原因分析及修理方法。
（五）、注意事项：
本部分学习的刀开关、组合开关、自动空气开关在分类上属于低压开关，一般用作隔离开关或是小容量电动机不频繁启动情况下的控制开关。而按钮开关、行程开关属于主令电器，通常用来接通或断开小电流控制的电路，不直接控制主电路的通断，而是在控制电路中发出“指令”去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路。虽然名称上都叫做开关，而且都是由手动控制（行程开关是利用机械碰撞），但功能完全不同。要注意区分。
三、 熔断器
（一）重点内容：
学习熔断器的结构、原理与主要技术参数，以及对熔断器的选用、安装和常见故障的处理。
1、熔断器的用途、常用品种。
熔断器是低压电路和电动机控制电路中用作过载保护和短路保护的电器。常在低压电路和电动机控制电路中起过载保护和短路保护。它串联在电路中，当通过的电流大于规定值时，使熔体熔化而自动分断电路。具有结构简单、造价低、使用维护方便、体积小、重量轻等特点，因此应用十分广泛。
熔断器有管式、插入式、螺旋式卡式等几种形式。
2、熔断器的选择方法。
选择熔断器时，主要是正确选择熔断器的类型和熔体的额定电流。
（1）应根据使用场合选择熔断器的类型。
（2）熔体额定电流的选择
（3）根据选择的熔体额定电流确定熔断器的额定电流。
（二）难点分析：
熔断器的选择是本部分内容的难点，学习中应特别注意：
（1）首先应根据使用场合和负载性质选择熔断器的类型。
（2）额定电流包括两个电流值，一个是熔体的额定电流，另一个是熔断器的额定电流。选择时先要根据负载情况确定熔体的额定电流，再根据所选熔体的额定电流选择熔断器的额定电流。
熔体额定电流的选择，要区分负载性质和控制方式。即：
① 对于变压器、电炉和照明等负载，熔体的额定电流应略大于或等于负载电流；
② 对于输配电线路，熔体的额定电流应略大于或等于线路的安全电流；
③ 对电动机负载，熔体的额定电流应等于电动机额定电流的1.5 ~2.5倍。
（3）根据选择的熔体额定电流确定熔断器的额定电流。
熔断器的额定电流应大于熔体的额定电流。例如熔体电流选择为10A，选用RL1系列螺旋式熔断器，则熔断器的规格为RL1－15，即熔断器的额定电流为15A。
（三）学习方法：
1、 首先要了解熔断器的作用。
2、选择熔断器时，首先应根据使用场合和负载性质选择熔断器的类型。额定电流包括熔体的额定电流、熔断器的额定电流这两个电流值。选择时先要根据负载情况确定熔体的额定电流，再根据所选熔体的额定电流选择熔断器的额定电流。
3、熔断器的安装使用注意事项除了教材中讲到的之外，还应注意以下方面：
①同一线路中如有多级熔断器，在选用时应遵循下一级熔断器规格比上一级熔断器规格小的原则；
②更换熔体时，不可用多根小规格熔体代替一根大规格熔体使用。
4、对于自复式熔断器作一般性了解即可。
（四） 训练要点：
1．熟记熔断器及熔体针对不同负载的选用方法。
2．对熔断器常见故障能够分析故障原因并采用正确的修理方法排除故障。
（五）注意事项：
1、熔断器对过载反应不灵敏，除照明线路外，熔断器一般不用作过载保护，主要做短路保护。
2、熔断器和熔体只有经过正确选择，才能起到应有地保护作用。熔体选择时，计算出的数值应结合实际技术参数确定，即参照教材中给出的熔断器的技术参数表，合理选择实际的熔体额定电流值，所选熔断器的额定电流应大于熔体额定电流。
四、 交流接触器
（一）重点内容：
本部分是本章的重点内容。重点学习交流接触器的型号、结构、工作原理、选用、安装及常见故障的处理方法，并针对接触器的拆装、检测进行实训。
1．交流接触器的用途。
接触器适用于远距离频繁地接通或断开交直流主电路及大容量的控制电路。其主要控制对象是电动机，也可控制其他负载。
接触器不仅能实现远距离自动操作及欠压和失压保护功能，而且具有控制容量大、工作可靠、操作频率高、使用寿命长等特点。
2．交流接触器的选择、拆装与维修。
接触器的选择包括操作频率的选择、额定电压和额定电流的选择。
操作频率是指接触器每小时通断的次数。当通断电流较大及通断频率较高时，会使触头过热甚至熔焊。操作频率若超过规定值，应选用额定电流大一级的接触器。
接触器额定电压和电流的选择方法如下：
① 主触点的额定电流（或电压）应大于或等于负载电路的额定电流（或电压）。若接触器控制的电动机起动或正反转频繁，一般将接触器主触头的额定电流降一级使用。
② 吸引线圈的额定电压，则应根据控制回路的电压来选择。
③ 当线路简单、使用电器较少时，可选用380V或220V电压的线圈；若线路较复杂、使用电器超过5个时，应选用110V及以下电压等级的线圈。
（二）难点分析：
本节的难点是交流接触器的结构和工作原理。
如图1.2所示为交流接触器结构示意图。
图1-2 交流接触器结构示意图
1．交流接触器由以下四部分组成：
① 电磁系统 用来操作触头闭合与分断。它包括静铁芯、吸引线圈、动铁芯（衔铁）。铁芯用硅钢片叠成，以减少铁芯中的铁损耗，在铁芯端部极面上装有短路环，其作用是消除交流电磁铁在吸合时产生的振动和噪音。
② 触点系统 起着接通和分断电路的作用。它包括主触点和辅助触点。通常主触点用于通断电流较大的主电路，辅助触点用于通断小电流的控制电路。
③ 灭弧装置 起着熄灭电弧的作用。
④ 其他部件 主要包括恢复弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等。
2．交流接触器的工作原理：
当吸引线圈通电后，动铁芯被吸合，所有的常开触点都闭合，常闭触点都断开。当吸引线圈断电后，在恢复弹簧的作用下，动铁芯和所有的触点都恢复到原来的状态。
接触器适用于远距离频繁接通和切断电动机或其他负载主电路，由于具备低电压释放功能，所以还当作保护电器使用。
3．短路环
教材中没有提到关于短路环的问题，在这里加以补充。
图1-3 短路环
交流接触器在运行过程中，线圈中通入的交流电在铁心中产生交变磁通，因而铁心与衔铁间的吸力是变化的。这会使衔铁产生振动，发出噪声。更主要的是会影响到触头的闭合。为消除这一现象，在交流接触器的铁心两端各开一个槽，槽内嵌装短路铜环，如图所示。加装短路环后，当线圈通以交流电时，线圈电流
产生磁通
，
的一部分穿过短路环，环中感应出电流
，
又会产生一个磁通
，两个磁通的相位不同，即、
不同时为零，这样就保证了铁心与衔铁在任何时刻都有吸力，衔铁将始终被吸住，这样就解决了振动的问题。
二、学习方法：
交流接触器是本章的重点内容之一，学习中应重点关注以下方面。
（1）首先了解交流接触器的用途。对功率较大或启动频繁的电动机，使用手动开关控制既不方便，同时安全性更得不到保证，也无法实现自动控制和远程控制，为此引入交流接触器。
（2）详细阅读教材中交流接触器结构部分，然后通过对交流接触器的拆装，结合教材图示及文字内容，了解交流接触器的各组成部分和动作原理。拆开底盖，依次取出静铁心、缓冲弹簧、线圈、反作用力弹簧。注意观察缓冲弹簧与反作用力弹簧的大小、长度、安装位置的区别；静铁心和衔铁形状的不同；短路铜环的位置、大小；线圈的位置、方向等。拆掉所有动、静触头，拆卸时注意动触头的方向、位置。拆下后，对比主、辅触头的不同点（这点对CJ10-10的交流接触器特别重要，因其主、辅触头的形状、大小相差无几，要通过仔细观察、对比才能分清），在按相反顺序依次安装，注意触头压力弹簧压力是否均匀。
（3）用手动或线圈通电的方法，观察并用万用表测量各触头的通断情况。特别是“常开”、“常闭”触头的不同。所谓“常开”、“常闭”是指电磁系统未通电时触头的状态。二者是联动的，当线圈通电时，常闭触头先断开，常开触头后闭合；线圈断电时，常开触头先断开，常闭触头后闭合。这个先后顺序不能搞错。
（4）在对以上内容充分掌握之后，学习交流接触器常见故障的故障原因分析及修理方法。
（四）、训练要点：
1．交流接触器的结构、动作原理和选用方法。
2．熟练掌握交流接触器的拆装方法。
3. 对交流接触器常见故障能够准确分析故障原因并加以修复。
（五）、注意事项：
1、交流接触器规格的选择要注意除了主触头的额定电流和额定电压之外，吸引线圈的控制电压也要合理选择。
2、交流接触器常开触头和常闭触头是联动的，但前后时间有间隔，虽然这个时间差很小，但它在后面章节中分析电路是很重要，因此要特别注意。
五、继电器
（一）重点内容：
本节内容的学习是本章的另一个重点，主要学习中间继电器、电压继电器、电流继电器、时间继电器、热继电器及速度继电器几种常用继电器的功能、选用、结构、工作原理、型号意义及技术参数。继电器种类较多，功能、结构特点各不相同。其中热继电器、时间继电器是重点，中间继电器、速度继电器次之，其他继电器仅作一般了解。
1.继电器的分类。
继电器的分类方法较多，可以按作用原理、外形尺寸、保护特征、触点负载、产品用途等分类。按作用原理分类如下：
（1）电磁继电器
在输入电路内电流的作用下，由机械部件的相对运动产生预定响应的一种继电器。它包括直流电磁继电器、交流电磁继电器、磁保持继电器、极化继电器、舌簧继电器,节能功率继电器。
① 直流电磁继电器：输入电路中的控制电流为直流的电磁继电器。
② 交流电磁继电器：输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器。
③ 磁保持继电器：将磁钢引入磁回路，继电器线圈断电后，继电器的衔铁
仍能保持在线圈通电时的状态，具有两个稳定状态。
④ 极化继电器：状态改变取决于输入激励量极性的一种直流继电器。
⑤ 舌簧继电器：利用密封在管内，具有触点簧片和衔铁磁路双重作用的舌
簧的动作来开、闭或转换线路的继电器。
⑥ 节能功率继电器:输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器,但它的电流大(一般30-100A),体积小, 具有节电功能.
（2）固态继电器
输入、输出功能由电子元件完成而无机械运动部件的一种继电器。
（3）时间继电器
当加上或除去输入信号时，输出部分需延时或限时到规定的时间才闭合或断开其被控线路的继电器。
（4）温度继电器
当外界温度达到规定值时而动作的继电器。
（5）其它类型的继电器
如光继电器、声继电器、热继电器等。
2．中间继电器的用途、特点。
中间继电器一般用来控制各种电磁线圈使信号得到放大，或将信号同时传给几个控制元件。中间继电器实质上是一种电压继电器，但它的触点数量较多，容量较小，它是作为控制开关使用的接触器。它在电路中的作用主要是扩展控制触点数和增加触点容量。
3．时间继电器的用途、选用原则。
时间继电器是一种按时间原则动作的继电器。它按照设定时间控制而使触头动作，即由它的感测机构接收信号，经过一定时间延时后执行机构才会动作，并输出信号以操纵控制电路。它按工作方式分为通电延时时间继电器和断电延时时间继电器，一般具有瞬时触点和延时触点这两种触点。
时间继电器的选择：
① 类型选择 凡是对延时要求不高的场合，一般采用价格较低的JS7－A系列时间继电器，对于延时要求较高的场合，可采用JS11、JS20或7PR系列的时间继电器。
② 延时方式的选择 时间继电器有通电延时和继电延时两种，应根据控制线路的要求来选择哪一种延时方式的时间继电器。
③ 线圈电压的选择 根据控制线路电压来选择时间继电器吸引线圈的电压。
4．热继电器的用途及整定电流的调整。
热继电器是一种利用流过继电器的电流所产生的热效应而反时限动作的保护电器，它主要用作电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行及其他电气设备发热状态的控制。
热继电器的工作电流可以在一定范围内调整，称为整定。整定电流值应是被保护电动机的额定电流值，其大小可以通过旋动整定电流旋钮来实现。由于热惯性，热继电器不会瞬间动作，因此它不能用作短路保护。但也正是这个热惯性，使电动机起动或短时过载时，热继电器不会误动作。
5．速度继电器的用途和选用。
速度继电器是用来反映转速与转向变化的继电器。它可以按照被控电动机转速的大小使控制电路接通或断开的电器。速度继电器通常与接触器配合，实现对电动机的反接制动。
（1）速度继电器的选择
速度继电器主要根据电动机的额定转速来选择。
（2）速度继电器的使用
① 速度继电器的转轴应与电动机同轴联接。
② 速度继电器安装接线时，正反向的触头不能接错，否则不能起到反接制动时接通和断开反向电源的作用。
（二）难点分析：
1、气囊式时间继电器的结构和工作原理。
气囊式时间继电器的结构示意图如图1-4所示。
图1-4 气囊式时间继电器结构示意图
在通电延时时间继电器中，当线圈1通电后，铁芯2将衔铁3吸合，瞬时触点迅速动作（推板5使微动开关16立即动作），活塞杆6在塔形弹簧8作用下，带动活塞12及橡皮膜10向上移动，由于橡皮膜下方气室空气稀薄，形成负压，因此活塞杆6不能迅速上移。当空气由进气孔14进入时，活塞杆6才逐渐上移。当移到最上端时，延时触点动作（杠杆7使微动开关15动作），延时时间即为线圈通电开始至微动开关15动作为止的这段时间。通过调节螺杆13调节进气孔14的大小，就可以调节延时时间。
线圈断电时，衔铁3在复位弹簧4的作用下将活塞12推向最下端。因活塞被往下推时，橡皮膜下方气室内的空气都通过橡皮薄膜10、弱弹簧9和活塞12肩部所形成的单向阀，经上气室缝隙顺利排掉，因此瞬时触点（微动开关16）和延时触点（微动开关15）均迅速复位。
将电磁机构翻转180º 安装后，可形成断电延时时间继电器。它的工作原理与通电延时时间继电器的工作原理相似，线圈通电后，瞬时触点和延时触点均迅速动作；线圈失电后，瞬时触点迅速复位，延时触点延时复位。
2、速度继电器的结构、工作原理。
速度继电器主要由转子、定子和触点等部分组成，转子是一个圆柱形永久磁铁，定子是一个笼形空心圆环，并装有笼形绕组。如图1-5所示。
图1-5 速度继电器
速度继电器的转轴1和电动机的轴通过联轴器相连，当电动机转动时，速度继电器的转子2随之转动，定子内的绕组便切割磁力线，产生感应电动势，而后产生感应电流，此电流与转子磁场作用产生转矩，使定子3开始转动。电动机转速达到某一值时，产生的转矩能使定子转到一定角度使摆杆4推动常闭触点5动作；当电动机转速低于某一值或停转时，定子产生的转矩会减小或消失，触点在弹簧的作用下复位。
同理，电动机反转时，定子会往反方向转过一个角度，使另外一组触点动作。
（三）学习方法：
首先了解继电器的概念，继电器是一种根据某种输入信号（电量或非电量）的变化，接通或断开小电流电路，实现自动控制和保护电力拖动装置的电器。
1．继电器与接触器不同，主要区别是以下几个方面：
1）功能不同。接触器用来接通或断开带有负载的交、直流电路或大容量控制电路；继电器主要用来切换自动控制以及电力系统的保护、仪表等小电流电路。
2）结构不同。接触器有专门的灭弧装置而继电器一般没有灭弧装置，继电器的体积较小、重量较轻。
3）动作信号不同。继电器的输入信号既可以是电量，也有非电量（如时间、温度、速度、压力等），而接触器只能在一定的电压信号下才能工作。
了解控制继电器和保护继电器的区别。在学习每种继电器时，首先明白继电器属于控制继电器还是保护继电器；其次是该继电器的主要功能是什么。
2.中间继电器主要比较与交流接触器的相同点和不同点。相同点主要是基本结构、动作原理；不同点主要是功能和触头数量。
3.时间继电器重点是JS7-A系列气囊式的结构和工作原理，分清通电延时和断电延时的区别。可采用手动或给线圈通电的方法，调整（减小和增大）延时时间，注意观察瞬时触头和延时触头的动作情况。时间继电器的触头为瞬动型，这点要特别注意。对电子式时间继电器的特点作一般了解。
4.对于热继电器，在了解其结构和工作原理的基础上，要知道热继电器为何不能用作短路保护及整定电流的调整原则。
5.速度继电器主要学习其功能、结构、工作原理。
6.对教材中给出的各种继电器的技术参数，不必花费过多的时间，学会查阅即可。
7.教材中针对热继电器和时间继电器做了实训安排，通过拆装和简单检测加深对两种继电器结构、原理的了解。
（四） 训练要点：
1．时间继电器的选用，延时时间的调整方法。
2．热继电器的选用，整定电流的调整原则。
（五） 注意事项：
1、电流继电器和电压继电器的常见型号中，有一类JT系列为通用型，只需更换吸引线圈，即可由电流继电器变更为电压继电器。
2、热继电器工作依靠的是温度信号，故对工作环境的温度有要求，其整定动作电流是指在常温下的动作电流值，环境温度过高或过低都会对其动作的灵敏性有影响。
3、 热继电器主双金属片受热膨胀的热惯性及操作机构传递信号的惰性原因，使热继电器从过载开始到触头动作需要一定的时间，也就是说，即使电动机严重过载甚至短路，热继电器也不会瞬时动作，因此热继电器不能用作短路保护。
4、气囊式时间继电器只需调换电磁系统的方向即可实现通电延时和断电延时的相互转换，延时时间的调整必须在断电的情况下进行。
5、速度继电器接线时要注意根据电动机的旋转方向确定用哪一侧的触头。
六、常用的新型低压电器
（一）重点内容：
主要学习接近开关、舌簧继电器、无触点继电器等几种常见新型低压电器的功能、特点及使用环境。以下为对教材中这部分内容的扩展，了解这些内容可以拓宽知识面，在工作中如果接触到这几种新型电器，可作为参考。
1．接近开关
如图1-6所示为直流三线式电感型接近开关，其参数如下：
型号 HYP-8R1.5N□--8(Ø ) X 30(L) mm
标准检测物 铁 18×18×1mm
检测距离 1.5mm 2mm
设定距离 0~1.2mm 0~1.6mm
响应频率 800Hz
滞后距离 最大为传感距离的10％
电源电压 12~24VDC
控制输出 阻抗性负载：最大200mA 感抗性负载：最大100mA
消耗电流 最大10mA（在DC12V时）
残留电压 最大1.5V
泄漏电流 最大0.5mA（在DC12V时）
显示 红色LED
图1-6 圆型直流接近开关
2．舌簧继电器
舌簧继电器是另一种小型电磁继电器，也叫干簧继电器，它由线圈和舌簧管组成。当线圈通电后产生的磁场使导磁材料做成的舌簧管内的舌簧片磁化，在磁化力的作用下两个舌簧片相碰，接点接通；线圈断电后舌簧片本身的弹性又使接点断开，电路切断。由于舌簧片接点面积较小，因此接点允许通过的电流小。
舌簧继电器具有灵敏度高、动作速度快、结构简单、体积小、成本低的优点，再加上其接点是密闭在保护气体（通常充以干燥氮气）之中，因而寿命很长，故在各种自动控制系统及仪表中广泛应用。
3．固态继电器
交流固态继电器SSR(Solid state releys)是一种无触点通断电子开关，为四端有源器件。其中两个端子为输入控制端，另外两端为输出受控端，中间采用光电隔离，作为输入输出之间电气隔离(浮空)。在输入端加上直流或脉冲信号，输出端就能从关断状态转变成导通状态(无信号时呈阻断状态)，从而控制较大负载。整个器件无可动部件及触点，可实现相当于常用的机械式电磁继电器一样的功能。
由于固态继电器是由固体元件组成的无触点开关元件，所以与电磁继电器相比具有工作可靠、寿命长,对外界干扰小，能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快和使用方便等一系列优点，因而具有很宽的应用领域，有逐步取代传统电磁继电器之势，并可进一步扩展到传统电磁继电器无法应用的计算机等领域。
（二） 学习方法：
1、对几种新型继电器的功能、特点和选用对照前面介绍的常见低压电器加以比较，找出相同与不同点。
2、接近开关主要关注它的用途、分类和简单的工作原理。
3、舌簧继电器了解气特点和工作原理。
4、无触点继电器了解固态继电器与无触点开关的区别、特点和对工作环境（主要是温度）的要求。
（三） 训练要点：
了解几种新型继电器的功能、特点。
（四） 注意事项：
掌握新型继电器应用时对环境的要求，如温度、磁场等。
第三节 习题与思考题选解
一、教材中的习题解答
1-1．如何选用开启式负荷开关？
答：开启式负荷开关的选用：
（1）用于照明或电热负载时，负荷开关的额定电流等于或大于被控制电路中各负载额定电流之和。
（2）用于电动机负载时，开启时负荷开关的额定电流一般为电动机额定电流的3倍。而且要将开启式负荷开关接熔丝处用铜导线连接，并在开关出线座后面装设单独的熔断器作为电动机的短路保护。
1-2．熔断器主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
答：熔断器主要由熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。熔体是熔断器的主要部分，起短路保护作用。常做成丝状或片状。在小电流电路中，常用铅锡合金和锌等低熔点金属做成圆截面熔丝；在大电流电路中则用银、铜等较高熔点的金属作成薄片，便于灭弧。熔管是保护熔体的外壳，用耐热绝缘材料制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。熔座是熔断器的底座，作用是固定熔管和外接引线。
1-3．如何正确选用按钮？
答：按钮的选用主要根据以下方面：
（1） 根据使用场合，选择按钮的型号和型式。
（2） 按工作状态指示和工作情况的要求，选择按钮和指示灯的颜色。
（3） 按控制回路的需要，确定按钮的触点形式和触点的组数。
（4） 按钮用于高温场合时，易使塑料变形老化而导致松动，引起接线螺钉间相碰短路，可在接线螺钉处加套绝缘塑料管来防止短路。
（5）带指示灯的按钮因灯泡发热，长期使用易使塑料灯罩变形，应降低灯泡电压，延长使用寿命。
1-4．交流接触器主要由哪几部分组成？
答：交流接触器由以下四部分组成：
（1）电磁系统 用来操作触头闭合与分断。它包括静铁芯、吸引线圈、动铁芯（衔铁）。铁芯用硅钢片叠成，以减少铁芯中的铁损耗，在铁芯端部极面上装有短路环，其作用是消除交流电磁铁在吸合时产生的振动和噪音。
（2）触点系统 起着接通和分断电路的作用。它包括主触点和辅助触点。通常主触点用于通断电流较大的主电路，辅助触点用于通断小电流的控制电路。
（3）灭弧装置 起着熄灭电弧的作用。
（4）其他部件 主要包括恢复弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等。
1-5．中间继电器与交流接触器有什么区别？什么情况下可用中间继电器代替交流接触器使用？
答：中间继电器与交流接触器的区别有以下几点：
（1） 功能不同。交流接触器可直接用来接通和切断带有负载的交流电路；中间接触器主要用来反映控制信号。
（2） 结构不同。交流接触器一般带有灭弧装置，中间继电器则没有。
（3） 触头不同。交流接触器的触头有主、辅之分，而中间继电器的触头没有主、辅之分，且数量较多。
中间继电器与交流接触器的原理相同，但触头容量较小，一般不超过5A；对于电动机额定电流不超过5A的电气控制系统，可以代替交流接触器使用。
1-6．热继电器能否作短路保护？为什么？
答：热继电器不能作短路保护。因为热继电器主双金属片受热膨胀的热惯性及操作机构传递信号的惰性原因，使热继电器从过载开始到触头动作需要一定的时间，也就是说，即使电动机严重过载甚至短路，热继电器也不会瞬时动作，因此热继电器不能用作短路保护。
1-7．某机床主轴电动机的型号为Y132S—4，额定功率为5.5 KW，电压380V，电流11.6A，定子绕组采用△接法，起动电流为额定电流的 6.5倍。若用组合开关作电源开关，用按钮、接触器控制电动机的运行，并需要有短路、过载保护。试选择所用的组合开关、按钮、接触器、熔断器及热继电器的型号和规格。
答：组合开关的选择：
。故选用HZ10—25型。
接触器的选择：
，
。
故选用CJ10—20型或CJ20—25型。
按钮的选择：选用LA19—11型，红、绿各一只。
熔断器的选择：。故选取熔体额定电流为：，选用RL1—60/25型熔断器。
热继电器的选择：选用JR16—20/3D或JR16B—20/3D。
二、补充习题及解答
1、什么是低压电器？
答：电器在实际电路中的工作电压有高低之分，工作于不同电压下的电器可分为高压电器和低压电器两大类，凡工作在交流电压1200V及以下，或直流电压1500V及以下电路中的电器称为低压电器。
2、组合开关能否用来分断故障电流？
答：由于组合开关的通断能力较低，且没有专门的灭弧机构，故不能分断故障电流。用于控制异步电动机的正反转时，必须在电动机完全停止转动后才能反向启动，且每小时的接通次数不能超过15～20次。
3、自动空气开关有哪些保护功能？分别有哪些部件完成？
答：自动空气开关又称自动开关或自动空气断路器。它既是控制电器，同时又具有保护电器的功能。当电路中发生短路、过载、失压等故障时，能自动切断电路。
自动空气开关的短路、欠压及过载保护分别由过流脱扣器、欠压脱扣器和热脱扣器完成。在正常情况下，过流脱扣器的衔铁是释放着的，一旦发生严重过载或短路故障时，与主电路相串的线圈将产生较强的电磁吸力吸引衔铁，而推动杠杆顶开锁钩，使主触点断开。欠压脱扣器的工作恰恰相反，在电压正常时，吸住衔铁，才不影响主触点的闭合，一旦电压严重下降或断电时，电磁吸力不足或消失，衔铁被释放而推动杠杆，使主触点断开。当电路发生一般性过载时，过载电流虽不能使过流脱扣器动作，但能使热元件产生一定的热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁钩脱开，将主触点分开。
4、什么是熔体的额定电流？它与熔断器的额定电流是否相同？
答：熔体的额定电流是指在规定的工作条件下，长时间通过熔体而熔体不熔断的最大电流值，它与熔断器的额定电流是两个不同的概念。熔断器的额定电流是指保证熔断器能长期正常工作的电流，是由熔断器各部分长期工作的允许温升决定的。通常，一个额定电流等级的熔断器可以配用若干个额定电流等级的熔体，但熔体的额定电流不能大于熔断器的额定电流。
5、熔断器为什么一般不能用作过载保护？
答：熔断器使用时串联在被保护的电路中，当电路发生故障，通过熔断器的电流达到或超过某一规定值时，以其自身产生的热量使熔体熔断，从而分断电路，起到保护作用。熔体的熔断时间随着电流的增大而减小，即熔体通过的电流越大，其熔断时间越短。熔体对过载反应是很不灵敏的，当电器设备发生轻度过载时，熔体将持续很长时间才熔断，有时甚至不熔断。因此，除在照明电路中外，熔断器一般不宜作为过载保护，主要用作短路保护。
6、行程开关的触头动作方式有哪几种？各有什么特点？
答：行程开关的触头动作方式有蠕动型和瞬动型两种。
蠕动型的触头结构与按钮相似，这种行程开关的结构简单，价格便宜，但触头的分合速度取决于生产机械挡铁的移动速度，易产生电弧灼伤触头，减少触头的使用寿命，也影响动作的可靠性及行程的控制精度。
瞬动型触头具有快速换接动作机构，触头的动作速度与挡铁的移动速度无关，性能优于蠕动型。
7、什么是接近开关？它有什么特点？
答：接近开关又称无触点位置开关，是一种与运动部件无机械接触而能操作的位置开关。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、计数及自动控制的作用。
与行程开关相比，接近开关具有定位精度高、工作可靠、寿命长、操作频率高以及能适应恶劣工作环境等优点。但接近开关在使用时，一般需要有触点继电器作为输出器。
8、交流接触器在动作时，常开触头和常闭触头的动作顺序是怎样的？
答：对于交流接触器的触头系统而言，所谓“常开”、“常闭”是指电磁系统未通电时触头的状态。二者是联动的，当线圈通电时，常闭触头先断开，常开触头后闭合；线圈断电时，常开触头先断开，常闭触头后闭合。这个先后顺序不能搞错。
9、气囊式时间继电器有何优缺点？
答：气囊式时间继电器的优点是∶延时范围较大（0.4～180s），且不受电压和频率波动的影响；可以做成通电和断电两种延时形式；结构简单、寿命长、价格低。其缺点是：延时误差大，难以精确的整定延时时间，且延时值易受周围环境温度、灰尘的影响。因此，对延时精度要求较高的场合不宜使用。
10、什么是固态继电器？它有哪些优点？
答：固态继电器又叫半导体继电器，是由半导体器件组成的继电器。它是一种无触点电子开关，利用分立元器件、集成电路及微电子技术实现了控制回路（输入端）与负载回路（输出端）之间的电隔离及信号耦合，没有任何可动作部件和触点，具有相当于电磁继电器的功能。
于电磁继电器相比，固态继电器具有工作可靠、寿命长、抗干扰能力强、开关速度快、对外干扰小、使用方便等一系列优点，从而得到越来越广泛的应用，在自动控制装置中正逐步取代电磁式继电器。
第四节 实训范例
实例一 自动空气开关的选用故障检修
一、实训要求
1．根据单台三相异步电动机的技术参数合理选择自动空气开关的规格型号。
2．能对自动空气开关进行正确的安装、接线。
3．能根据自动空气开关具体的故障现象准确分析故障原因并加以修复。
二、实训内容
1．准备实训材料、工具、仪表。
三相异步电动机一台，功率在3～4KW（可根据实际条件选取）；木制配电板
一只；自动空气开关（DZ5系列）；导线若干；木螺钉若干；电工常用工具一套；万用表一只。
2．实训步骤和要求。
（1）根据三相异步电动机铭牌上标注的主要技术参数计算所用自动空气开关的规格参数，对照教材中DZ5系列自动空气开关的技术参数列表，选取正确的开关型号。并将各技术参数填写在实训记录中。
（2）将选好的自动空气开关安装在配电板上，并接好电源线及电机线。
（3）通电试验，并将试验情况记录在实训记录中。
（4）由教师设置故障，学生根据故障现象分析故障可能产生的原因，并根据分析的原因采用正确的修理方法进行修复。将故障排除情况记入实训记录中。
（5）根据实训的整体过程填写实训报告。
3．实训记录。
三相异步电动机主要技术参数 | 通电试验情况 | |||
型号 | 额定功率 |
| ||
|
| |||
额定电压 | 额定电流 | |||
|
| 故障排除情况 | ||
自动空气开关主要技术参数 | 故障1 | 故障2 | 故障3 | |
型号 | 极数 | 故障现象 | 故障现象 | 故障现象 |
|
|
|
|
|
额定电压 | 额定电流 | 故障原因 | 故障原因 | 故障原因 |
|
|
|
|
|
脱扣器类别 |
| 修理方法 | 修理方法 | 修理方法 |
|
|
|
|
|
实例二 固态继电器的应用
S系列固态继电器,HS系列增强型固态继电器、可以广泛用于:计算机外围接口装置,恒温器和电阻炉控制、交流电机控制、中间继电器和电磁阀控制、复印机和全自动洗衣机控制、信号灯交通灯和闪烁器控制、照明和舞台灯光控制、数控机械遥控系统、自动消防和保安系统、大功率可控硅触发和工业自动化装置等。
在应用中需要考虑以下问题：
1.器件的发热
SSR在导通时,元件将承受P耗=V有€譏有的热耗散功率,其中V有效值和I有效值分别为饱和压降和工作电流的有效值。此时,需依据实际工作环境条件,严格参照额定工作电流时允许的外壳温升(75℃),合理选用散热器尺寸或降低电流使用,否则将因过热引起失控,甚至造成产品损坏。
在线路板上使用,连续负载电流2 3A时,可选用S€?3,S€?4产品,5A时,可选用S€?08W3封装产品。10A以下,可采用散热条件良好的仪器底板。10A以上,需配散热器。30A以下,采用自然风冷,连续负载电流大于30A时,需采用仪器风扇强制风冷。
2.封装和安装形式
卧式W型、立式L型,体积小适用于印制板直接焊接安装。立式L2型,既能适合于线路板焊接安装,也能适用于线路板上插接安装。K型及F型,适合散热器及仪器底板安装。大功率SSR(K型和F型封装)安装时,应注意散热器接触面应平整,并需涂复导热硅脂(先锋T-50)。安装力矩愈大,接触热阻愈小。大电流引出线,需配冷压焊片,以减少引出线接点电阻。
3.输入端驱动
SSR按输入控制方式,可分为电阻型、恒流源和交流输入控制型。目前主要提供的,是供5V TTL电平用电阻输入型。使用其他控制电压时,可相应选用限流电阻。SSR输入属于电流型器件,当输入端光耦可控硅完全导通后(微秒数量级),触发功率可控硅导通。当激励不足或斜波式的触发电压,有可能造成功率可控硅处于临界导通边缘,并造成主负载电流流经触发回路引起的损坏。
例如基本性能测试电路,输入为可调电压源,测试负载用100W灯泡,输入触发信号应为阶跃逻辑电平,强触发方式。国外厂商提供的器件标准电流为10mA,考虑到全温度工作范围(-40 +70℃),发光效率稳定和抗干扰能力,推荐最佳直流触发工作电流在12 25mA之间。
SSR输入端可并联或串联驱动。串联使用时,一个SSR按4V电压考虑,12V电压可驱动3个SSR。
4.干扰问题
SSR产品也是一种干扰源,导通时会通过负载产生辐射或电源线的射频干扰,干扰程度随负载大小而不同。白炽灯电阻类负载产生的干扰较小,零压型在交流电源的过零区(即零电压)附近导通,因此干扰也较小。减少的方法是在负载串联电感线圈。另外,信号线与功率线之间,也应避免交叉干扰。
5.过流/过压保护
快速熔断器和空气开关,是通用的过电流保护方法。快速熔断器可按额定工作电流的1.2倍选择,一般小容量可选用保险丝。特别注意负载短路,是造成SSR产品损坏的主要原因。感性及容性负载,除内部RC电路保护外,建议采用压敏电阻并联在输出端,作为组合保护。金属氧化锌压敏电阻(MOV)面积大小决定吸收功率,厚度决定保护电压值。交流220V的SSR,选用MYH12、430V、12的压敏电阻;380V选用MYH12、750V压敏电阻;较大容量的电机变压器应选用MYH20、24通流容量大的压敏电阻。
第五节 参考资料
教材中介绍的各类常用低压电器主要技术参数内容较少，实际应用中有部分电器通用型号已发生变化，还有部分改型产品已大量使用。这里对这些改型及其他通用型号的部分主要技术参数加以补充，以作参考。
表1-1 DW10系列低压断路器技术参数
型号 | 额定电流 （A） | 过电流脱扣器整定电流 （A） | 过电流脱扣器整定电流倍数 （倍） | 主电路的热稳定性 （A² ·s） | 极限通断能力/A | |
直流440V时时间常数 T≤0.015 | 交流380V λ≥0.4 | |||||
DW10 -200 | 200 | 60 | 100%、150%和300%三种刻度 | 9×10 | 10 000 | 10 000 |
100 | 12×10 | |||||
150 | ||||||
200 | ||||||
DW10 -400 | 400 | 100 | 12×10 | 15 000 | 15 000 | |
150 | ||||||
200 | ||||||
250 | 27×10 | |||||
300 | ||||||
350 | ||||||
400 | ||||||
DW10 -600 | 600 | 500 | ||||
600 | ||||||
表1-2 3TB系列交流接触器技术参数
型号 | 额定 电压 /V | 主触头 | 辅助触头 | 可控电动机功率（KW） | AC3 工作制 | |||||||||
额定发热电流（A） | 额定工作电流（A） | 额定发热电流（A） | 额定电流 | 形式 | 电寿 命 （次） | 操作 频率 次·h | ||||||||
380 V | 660 V | 220 V | 380 V | 660 V | 动合 | 动断 | 380 V | 660 V | ||||||
3TB40 10-0A | 660 | 22 | 9 | 7.2 | 10 | 0.45 | 6 | 2 | 1 | － | 4 | 5.5 | 12×10 | 1000 |
11-0A | － | 1 | ||||||||||||
12-0A | 1 | 1 | ||||||||||||
17-0A | 2 | 2 | ||||||||||||
3TB41 10-0A | 22 | 12 | 9.5 | 1 | － | 5.5 | 7.5 | |||||||
11-0A | － | 1 | ||||||||||||
12-0A | 1 | 1 | ||||||||||||
17-0A | 2 | 2 | ||||||||||||
3TB42 10-0A | 35 | 16 | 13.5 | 1 | － | 7.5 | 11 | 750 | ||||||
11-0A | 1 | 1 | ||||||||||||
12-0A | 2 | － | ||||||||||||
17-0A | 2 | 2 | ||||||||||||
表1-3 JR16B系列热继电器技术参数
型号 | 额定电流 （A） | 热元件等级 | |
热元件额定电流（A） | 热元件整定电流调节范围（A） | ||
JR16B-60/3 JR16B-60/3D | 60 | 22.0 32.0 45.0 63.0 | 14.0~22.0 20.0~32.0 28.0~45.0 40.0~63.0 |
JR16B-150/3 JR16B-150/3D | 150 | 63.0 85.0 120.0 160.0 | 40.0~63.0 53.0~85.0 75.0~120.0 100.0~160.0 |
JR16B-20/3 JR16B-20/3D | 20 | 0.35 0.50 0.72 1.1 1.6 2.4 3.5 5.0 7.2 11.0 16.0 22.0 | 0.25~0.35 0.32~0.50 0.45~0.72 0.68~1.1 1.0~1.6 1.5~2.4 2.2~3.5 3.2~5.0 4.5~7.2 6.8~11.0 10.0~16.0 14.0~22.0 |
一、熔断器
熔断器是最简便的而且是有效的短路保护电器。熔断器中的熔片或熔丝用电阻率较高的易熔合金制成，例如铅锡合金等；或用截面积甚小的良导体制成，例如铜、银等。线路在正常工作情况下，熔断器不应熔断。一旦发生短路或严重过载时，熔断器应立即熔断。有多种形式的熔断器可供选用。图5—1为几种常见熔断器的外形图及符号。
由于熔体熔断所需要的时间与通过熔体电流的大小有关，为了达到既能有效实现短路保护，又能维持设备正常工作的目的，一般情况下，要求通过熔体的电流等于或小于额定电流的1.25倍时可以长期不熔断；超过其额定电流的倍数越大，熔体熔断的时间越短。
现代汽车上常见的熔断器按外形可分为熔片式、熔管式、绝缘子式、缠丝式、插片式等。各种熔断器规格如表5-1所示。有多种形式的熔断器可供选用。
除了熔断器，汽车中还有易熔线（简称熔线）也是常用的熔断装置，图5—2为熔断器和易熔线的图形符号。
二、交流接触器
接触器是一种自动开关，是电力拖动中最主要的控制电器之一，常用来接通和断开电动机或其他设备的主电路。交流接触器的结构主要由电磁铁和触点组两部分组成。它是利用电磁铁的吸引力而动作的。电磁铁的铁心分为动、静铁心，一般静铁心是固定不动的，在接触器线圈通电时，在电磁吸力吸引山字形动铁心动作，而使常开触头闭合；线圈断电时，在复位弹簧作用下恢复到原来位置。接触器触点组的动触点与动铁心直接相连，当动铁心移动时，拖动动触点相应移动。图5－3为交流接触器的主要结构图和图形符号。
交流接触器的触点分为主触点和辅助触点。主触点通常为3对动合触点，它的接触面积较大，带有灭弧装置，所以允许通过较大的电流，接在电动机的主电路中；辅助触点既有动合触点，又有动断触点，辅助触头通过电流较小，常接在电动机的控制电路中。在图5－3a）中有常开与常闭辅助触点各2对，3个常开主触点。
在选用接触器时，应注意它的额定电流、线圈电压及触点数量等。CJ10系列接触器的主触点额定电流有5、10、20、40、75、120A等数种。
三、 继电器
继电器是自动控制电路中常用的一种元件，它是一种传递信号的电器，用来接通和分断控制电路，是可用较小的电流来控制较大电流的一种自动开关。继电器的输入信号可以是电压、电流等电量，也可以是热、速度、油压等非电量，而输出则都是触点动作，使输出量发生预定的变化。继电器的电磁系统和触头都较小，因此它的动作迅速，反应灵敏。在工业控制中使用的中间继电器、热继电器等体积较大，线圈通过的电流或承受的电压较大，触点允许通过的电流较大。在汽车电气系统中所使用的继电器体积较小，触点控制的电流也较小。
下面分别介绍中间继电器、热继电器和干簧式继电器。
1、中间继电器
中间继电器通常用来传递信号和同时控制多个电路，也可直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。中间继电器的结构和交流接触器基本相同，只是电磁系统小些，触头多些。图5—4所示为中间继电器的图形符号。常用的中间继电器有JZ7系列和JZ8系列两种，后者是交直流两用的。此外，还有了JTX系列小型通用继电器，常用在自动装置上以接通或断开电路。在选用中间继电器时，主要是考虑电压等级和触头(常开和常闭)数量。
在汽车电路中常用的继电器有：喇叭继电器、起动继电器、闪光(转向)继电器、刮水继电器等，在本章中将分析汽车中的继电器电路。
2、热继电器
热继电器是用来保护电动机,使之免受长期过载受到危害的继电器。热继电器是利用电流的热效应而动作的，它的原理图如图5－5a)所示。
a) 原理图b) 图形符号
图5－5 热继电器的原理图
图中热元件是一段电阻不大的电阻丝，接在电动机的主电路中。双金属片由两种具有不同线膨胀系数的金属采用热和压力辗压而成，亦可采用冷结合，其中下层金属的膨胀系数大，上层的膨胀系数小。当主电路中电流超过容许值而使双金属片受热时，它便向上弯曲，因而脱扣，扣板在弹簧的拉力下将常闭触头断开。触头是接在电动机的控制电路中的。控制电路断开而使接触器的线圈断电，从而断开电动机的主电路。热继电器的图形符号如图5－5b)所示。
由于热惯性, 热继电器不能作短路保护。因为发生短路事故时,我们要求电路立即断开,而热继电器是不能立即动作的。一般在电动机起动或短时过载时，热继电器不会动作，从而可避免电动机的不必要的停车。
热继电器的主要技术数据是整定电流。所谓整定电流，就是热元件通过的电流超过此值的20%时, 热继电器应当在20分钟内动作。根据整定电流选用热继电器，整定电流与电动机的额定电流基本上一致。
3、干簧式继电器
图5－6 为干簧式继电器结构示意图。它由—组或几组导磁簧片封装在有惰性气体的玻璃管中组成开关元件，继电器的触点是一个或几个干簧管，它的图形符号与中间继电器一样。当继电器线圈通以电流时，在线圈中心工作气隙中形成磁通回路，从而使干簧管的一对触点吸合，如图5－6a)。图5－6 b)表示利用外磁场驱动继电器，在磁场作用下，干簧管中的两根簧片分别被磁化而相吸引，接通电路。磁场消失后，簧片靠本身的弹性分开。
汽车控制电路继电器常用的有中间继电器和干簧式继电器两种。中间继电器成本较低，便于控制电路采用。干簧式继电器反应灵敏，多作为信号采集使用。大多采用中间继电器作为控制执行部件，采用干簧式继电器作为传感器。
四、开关
开关是电路中最常用的部件，它能控制电路的接通、断开。开关内的触点闭合时便通过电流，断开时便切断电流。开关可根据输入、输出开关的线路数目进行分类。若用“刀”表示输入开关的线路数目，用“掷”表示输出开关的线路数目，开关可分为单刀单掷开关、单刀双掷开关、单刀多掷开关等类型。下面介绍工程以及汽车中常用的开关。
1、普通开关
控制电路中常用的起动、停止按钮就是一种单刀单掷开关。如图5—7为普通按钮图形符号。图5—7a) 所示常开按钮处于原始位置时为断开状态，只有按下按钮时才会闭合触点。常用作控制电路的起动按钮。图5—7b) 所示常闭按钮处于原始位置时为闭合状态，只有按下按钮时才会断开触点。常用作控制电路的停止按钮。图5—7c)所示复合按钮，有一组常开触点和一组常闭触点。这类按钮为瞬时接触形式，内有一个保持触点张开的弹簧，只有施加外力时触点才动作，外力撤消时触点便立即恢复原状。普通电动机控制电路上的按钮、汽车上的电喇叭按钮就是这种结构。除此以外，根据结构不同，按钮还有自锁式、紧急式、钥匙式、扳柄式等形式。汽车中的水银开关、舌簧开关都属于比较特殊的单刀单掷开关。
在汽车电路中还常使用单刀双掷开关，如图1-39汽车常用照明电路中，前照灯的调光开关为单刀双掷开关。此种开关有一个输入端和两个输出端，电压加至远光电路或加至近光电路，由触点的位置决定。
2、组合开关——点火开关
点火开关是汽车电路各分支电路的控制枢纽。是汽车电路中最重要的组合式开关，它的操纵端均做成锁的形式，如图5－8所示。
点火开关主要用来接通和切断点火电路，同时还用以控制起动机、发电机励磁、收放机、空调、刮水器、点烟器、仪表、信号灯、进气预热和其他电器设备电路。
1）ON档——可接通仪表和点火系统、暖风装置、刮水器、转向灯等电路。
2) ACC档——接通收放机和点烟器电路。
3) START档——可接通起动电路，起动发动机后自动回到ON位置。
4）LOCK档——为断电且转向器联锁机构锁止位置。
5）HEAT档——预热档，柴油车上使用。
5－8 b)所示，点火开关处于不同状态下开关5个触点的通断关系常用表格表示法来表征。
1）LOCK档——触点不导通。
2) ACC档——触点1、3导通。
3) ON档——触点1、3、5导通。
4）HEAT档——触点1、2导通。
5）START档——触点1、2、4导通。
如图5－8 c)所示点火开关的图形符号表示法，5个触点的排列次序分别为1-3-5-2-4，配合内部接线，5个状态从左到右分别表示为LOCK档- ACC档— ON档—HEAT档—START档（分别用第一个大写字母表示）。
除了点火开关，将多种开关功能集成在一起而构成的组合开关在现代汽车上使用非常广泛，如灯光组合开关、风扇组合开关等。因此在识图时应了解开关在不同状态下开关内部触点（插头）和电路接线（插座）之间的对应关系。
第二节 三相电动机的基本控制电路
工业上用的生产机械动作是各式各样的，因而满足生产机械动作要求的继电—接触器控制电路也是多种多样的，但各种控制电路一般都由一些基本控制环节按照一定要求连接而成。 下面以工业生产中最常用的三相笼型异步电动机的控制电路为例，说明继电—接触器控制的基本环节。主要介绍对电动机实现起动运转控制、正反转控制、顺序控制、 时间控制等基本控制电路。
一、起动、停转控制
图5－9所示为起动、停转电路图，它由刀开关QS、熔断器FU1、热继电器FR、起动按钮SB2、停转按钮SB1、接触器KM和电动机M组成。
当电动机需要起动时，其动作顺序和工作原理是：
所谓触点“自锁”，就是指与起动按钮并联的接触器常开触头闭合，使按钮松开后，自己的线圈仍能保持通电状态，即“锁住”了线圈。
当需要电动机停转时，其动作顺序和工作原理是：
图5－9起动、停转控制电路图
在图5－9所示的电路中，各个部件的作用分别为：
1、刀开关Q作为隔离开关使用，当需要对电动机或电路进行检查、 维修时，用它来隔离电源，确保操作安全。因此隔离开关一般不能用于带负载切断或接通电源。 起动或断电时应注意刀开关Q动作的先后次序：起动应先合上Q，再按起动按钮SB2； 断电时则应先按停止按钮SB1，再断开Q。
2、 熔断器FU在电路中起短路保护作用，一旦发生短路事故，熔丝熔断，切断电源，电动机立即停转。
3、热继电器FR在电路中起过载保护作用，当发生过载事故时，热继电器FR的常闭点断开，控制电路断电，交流接触器KM线圈断电，其常开主触点断开，电动机停转。
4、电路在停电或电压过低时，接触器线圈的电磁吸力消失或不足，使主触头断开，切断了电动机的电源，同时也使自锁触头断开。而当电源恢复正常时，必须再按起动按钮才能使电动机重新起动。 因此此电路还具有零压保护和欠压保护，
二、正反转控制电路
生产上有许多设备需要正、 反两个方向的运动，例如机床主轴的正转和反转，工作台的前进和后退，起重机的上升和下降等等，都要求电动机能够正反转。 而我们也知道，若要改变三相异步电动机的旋转方向，只要将三根电源线中的任意两根对调即可。 因此，可利用两个接触器和三个按钮组成正反转控制电路，如图5－10所示。
图5－10正反转控制电路图
图5－10中电路，它由刀开关QS、KM1正转接触器、 KM2反转接触器、，SB2正转按钮、 SB3反转按钮、SB1停止按钮、
熔断器FU1、热继电器FR和以及电动机M组成。 正转接触器KM1的三对主触头把电动机按相序U1、V1、 W1与电源相接； 反转接触器KM2的三对主触头把电动机按相序U1、W1、V1与电源相接。 因此，正转的工作原理为：
闭合刀开关Q→按正转按钮SB2→接触器KM1线圈得电→
反转的工作原理亦可类推。
当按下停止按钮SB1时，接触器释放，电动机停转。
所谓触点“互锁”，就是指在正转的控制电路中串接入反转接触器的的常闭触头或在反转的控制电路中串接入正转接触器的的常闭触头。因此当正转接触器KM1的线圈通电时，其常闭触头断开，即使按下SB3也不能使KM2线圈通电；反之亦然。为杜绝发生相间短路，KM1和KM2的主触头是不允许同时闭合的，因此加入互锁控制环节。
在图5－10电路中，当电动机正转，如要使其反转，必须先按停止按钮SB1，令KM1失电，常闭触头KM1闭合，然后按下SB3，才能使KM2得电，电动机反转。 如果不按SB1而直接按SB3，将不起作用。 反之亦然。 这种操作方式适用于大功率电动机及一些频繁正、 反转的电动机。
三、 顺序控制电路
在装有多台电动机的生产机械上，因各电动机所起的作用不同，有时必须按一定的顺序起动，方能保证工作安全。例如，在车床的主轴工作之前，必须先起动油泵电动机，使润滑系统有足够的润滑油以后，方能起动主轴电动机。主轴电动机停止后，才允许油泵电动机停止。当油泵电动机因某种原因停车时，主轴电动机也应立即停车，以免因润滑油不足而损坏工件或设备。图5－11所示是两台三相异步电动机M1和M2的顺序起动控制电路，该控制电路工作过程是
图5－11顺序起动控制电路
有自锁功能的KM1常开触点闭合后，为接触器KM2的线圈得电做好了铺垫，此时按下起动按钮SB4，接触器KM2的线圈才能通电，M2才能起动。所以这个电路控制电动机起动的顺序是只有M1起动后，M2才能起动。
若因某种原因，在工作过程中M1的接触器线圈KM1突然断电，则M1停转。与此同时，因KM1常开辅助触头断开，接触器KM2线圈亦断电，使M2电动机随之停转。由于接触器KM2常开触点并接在SB1两端，则当M2运行时SB1被KM2常开触点短路，不起作用。只有接触器KM2断电，SB1才能使KM1失电，M1停止工作。按下停止按钮SB3，可使M2停止，而不影响M1运转。若按下停止按钮SB1，则可使两台电动机都停止运行。这样就实现了顺序起动、顺序停车的连锁控制。
四、时间控制电路
时间控制，就是采用时间继电器进行延时控制,以达到不同需要的目的。例如三相笼型异步电动机的Y-△起动，实现电动机起动时的Y联接，经过—定时间，待转速上升到接近额定值时自动进行△联接运行。
如图5－12通电延时的空气阻尼式时间继电器的结构和触头符号。 线圈1通电后，吸下动铁心2，动铁心与活塞杆3之间有一段距离，在释放弹簧4的作用下开始下降，带动活塞5和固定在其上的橡皮膜6一起下移，在膜上面造成空气稀薄的空间，由于活塞受到下面空气的压力，只能缓慢下降。 经过一定时间后，杠杆8才能碰触微动开关9，使常闭触点断开，常开触点闭合。 可见，从电磁线圈通电开始到触点动作为止，中间经过一定的延时，这就是时间继电器利用空气阻尼作用而达到的延时作用。延时间即为自电磁铁吸引线圈通电时刻起到微动开关动作时为止的这段时间。 延时长短可以通过螺钉10调节进气孔的大小来改变。 空气阻尼式时间继电器的延时范围较大，可达0.4～180 s。
吸引线圈断电后，依靠恢复弹簧12的作用而复原。空气经由气孔7被迅速排出。
图5－10中所示的时间继电器是通电延时，有两个延时触头：—个是延时断开的常闭触头，一个是延时闭合的常开触头。此外，还有两个瞬时触头，即通电后微动开关13瞬时动作。
时间继电器也可做成断电延时(图5－13)。实际上只要把铁心倒装一下就成。断电延时的时间继电器也有两个延时触头：一个是延时闭合的常闭触头，—个是延时断开的常开触头。
图5-13断电延时的空气式时间继电器
图5－14是笼型电动机Y-△起动的控制线路，其中用了图5－12所示的通电延时的时间继电器KT的两个触头：延时断开的常闭触头和延时闭合的常开触头。KM1、KM2、KM3是三个交流接触器。起动时KM1、KM3工作，电动机接成Y形；运行时KM1、KM2工作，电动机接成△形。线路的动作次序如下：
例5－1 如果图5－9的控制电路接成图5－15所示的那样，会有什么后果？
图5-15例5-1图
解：1、图5－15（a）电路中，起动按钮SB2、停止按钮SB1串联后与KM的辅助常开触头并联。因此，在按下SB2使接触器KM线圈通电，其常开触头KM实现自锁作用后，再按下停止按钮SB1时，线圈KM不会断电，即停止按钮SB1失去了作用。
2、图5－15（b）电路中，接触器KM的常开触头与停止按钮SB1并联,按下起动按钮SB2, 接触器KM线圈通电,但起动按钮SB2一松开，就断开了KM线圈的通路，KM线圈断电。
3、图5－15（c）电路中，接触器KM的常开触头与线圈并联，按下SB2时接触器线圈通电，其常开触头闭合，短接了接触器KM线圈，更造成了电路的短路。若电路中装有熔断器，则会烧断熔断器中的熔体。
4、图5－15（d）电路中，用一个按钮SB1的常开和常闭两个触头替代原电路中的起动和停止两个按钮。根据按钮的结构特点，通常是常闭触头先断开，常开触头后闭合。当按下按钮SB1时，串联的常闭触头已先行断开，因此无法使接触器线圈通电，电动机也就无法起动。
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