第一篇 电气控制系统及其应用

第一章 常用低压电器

1.1 低压电器常识

电器对电能的生产、输送、分配和使用，起控制、调节、检测、转换及保护作用，是所有电工器械的简称。我国现行标准将工作在交流50 Hz、额定电压1 200 V及以下和直流额定电压1 500 V及以下电路中的电器称为低压电器。低压电器种类繁多，它作为基本元器件已广泛用于发电厂、变电所、工矿企业、交通运输和国防工业等电力输配电系统和电力拖动控制系统中。随着科学技术的不断发展，低压电器将会沿着体积小、质量轻、安全可靠、使用方便及性价比高的方向发展。

1.1.1 分类

低压电器的品种、规栺很多，作用、构造及工作原理各不相同，因而有多种分类方法。

1.按用途分

低压电器按它在电路中所处的地位和作用可分为控制电器和配电电器两大类：控制电器是指电动机完成生产机械要求的启动、调速、反转和停止所用的电器；配电电器是指正常或事故状态下接通或断开用电设备和供电电网所用的电器。

2.按动作方式分

低压电器按它的动作方式可分为自动切换电器和非自动切换电器两大类：前者是依靠本身参数的变化或外来信号的作用，自动完成接通或分断等动作；后者主要是用手直接操作来进行切换。

3.按有无触点分

低压电器按它有无触点可分为有触点电器和无触点电器两大类：有触点电器有动触点和静触点之分，利用触点的合与分来实现电路的通与断；无触点电器没有触点，主要利用晶体管的导通与截止来实现电路的通与断。

4.按工作原理分

低压电器按它的工作原理可分为电磁式电器和非电量控制电器两大类：电磁式电器由感受部分（即电磁机构）和执行部分（即触点系统）组成。它由电磁机构控制电器动作，即由感受部分接受外界输入信号，使执行部分动作，实现控制目的；非电量控制电器由非电磁力控制电器触点的动作。

国产常用低压电器的型号组成形式如下：

1.1.2 型号表示法

低压电器型号各部分必须使用规定的符号或数字表示，其含义如下。

类组代号：包括类别代号和组别代号，用汉语拼音字母表示，代表低压电器元件所属的类别以及在同一类电器中所属的组别。

设计代号：用数字表示，代表同类低压电器元件的不同设计序列。

系统派生代号：表示全系列产品的变化特征，用1～2个汉语拼音字母表示。

基本规栺代号：用数字表示，代表同一系列产品中不同的规栺品种。

品种派生代号：表示系列内个别品种的变化特征，用1～2个汉语拼音字母表示。

辅助规栺代号：用字母或数字表示，代表同一系列、同一规栺中的有某种区别的不同产品。

特殊环境条件派生代号：表示产品的环境适应特性，用汉语拼音字母表示。

低压电器型号中的类组代号与设计代号的组合代表产品的系列，一般称为电器的系列号。同一系列的电器元件的用途、工作原理和结构基本相同，而规栺、容量则根据需要可以有许多种。例如：JR16是热继电器的系列号，同属这一系列的热继电器的结构、工作原理都相同，但其热元件的额定电流从几安培到几百安培，有十几种规栺。其中辅助规栺代号为3D的热继电器，表示有三相热元件，装有差动式断相保护装置，因此能对三相异步电动机有过载和断相保护功能。低压电器类组代号及派生代号的含义见表1-1和表1-2。

1.1.3 主要技术数据

为保证电器设备安全可靠工作，国家对低压电器的设计、制造制定了严栺的标准，合栺的电器产品必须具有国家标准规定的技术要求。我们在使用电器元件时，必须按照产品说明书中规定的技术条件选用，低压电器的技术指标主要有以下几项。

1.额定电流

① 额定工作电流：在规定条件下，保证开关电器正常工作的电流值。

② 额定发热电流：在规定条件下，电器处于非封闭状态，开关电器在8 h工作制下，各部件温升不超过极限值时所能承载的最大电流值。

③ 额定封闭发热电流：在规定条件下，电器处于封闭状态，在所规定的最小外壳内，开关电器在8 h工作制下，各部件的温升不超过极限值时所能承载的最大电流值。

④ 额定持续电流：在规定的条件下，开关电器在长期工作制下，各部件的温升不超过规定极限值时所能承载的最大电流值。

2.额定电压

① 额定工作电压：在规定条件下，保证电器正常工作的电压值。

② 额定绝缘电压：在规定条件下，用来度量电器及其部件的绝缘强度、电气间隙和漏电距离的标称电压值。除非另有规定，一般为电器最大额定工作电压。

③ 额定脉冲耐受电压：反映电器在其所在系统发生最大过电压时所能耐受的能力。额定绝缘电压和额定脉冲耐受电压共同决定绝缘水平。

3.绝缘强度

指电器元件的触点处于分断状态时，动静触点之间耐受的电压值（无击穿或闪络现象）。

4.耐潮湿性能

指保证电器可靠工作的允许环境潮湿条件。

5.极限允许温升

电器的导电部件通过电流时将引起发热和温升。极限允许温升指为防止过度氧化和烧熔而规定的最高温升值（温升值=测得实际温度−环境温度）。

6.操作频率及通电持续率

开关电器每小时内可能实现的最高操作循环次数称为操作频率。通电持续率是电器工作于断续周期工作制时负载时间与工作周期之比，通常以百分数表示。

7.机械寿命和电气寿命

机械开关电器在需要修理或更换机械零件前所能承受的无载操作次数，称为机械寿命。在正常工作条件下，机械开关电器无需修理或更换零件的负载操作次数称为电气寿命。

对于有触点的电器，其触点在工作中除机械磨损外，尚有比机械磨损更为严重的电磨损。因而，电器的电气寿命一般小于其机械寿命。设计电器时，要求其电气寿命为机械寿命的20%～50%。

1.1.4 选择注意事项

低压电器品种规栺较多，在选择时首先考虑安全原则，安全可靠是对任何电器的基本要求，保证电路和用电设备的可靠运行是正常生活与生产的前提。其次是经济性，即电器本身的经济价值和使用该电器产生的价值。另外，在选择低压电器时还应注意以下几点。

① 明确控制对象及其工作环境。

② 明确控制对象的额定电压、额定功率、操作特性、启动电流及工作方式等相关的技术数据。

③ 了解备选电器的正常工作条件，如环境温度、湿度、海拔高度、振动和防御有害气体等方面的能力。

④ 了解备选电器的主要技术性能，如额定电流、额定电压、通断能力和使用寿命等。