低压断路器：分框架式、塑料外壳式、快速直流断路器、限流式、漏电保 护器等 位置开关：有直动式、滚动式、微动式等 按钮、刀开关等
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1.1.3 我国低压控制电器的发展概况
• 现场总线系统的发展与应用将从根本上改变传统的低压 配电与控制系统及其装置，给传统低压电器带来改革性变 化。发展智能化可通信低压电器势在必行。
1.1 概述
• 电器对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、 检测和保护的作用。在电力输配电系统和电力拖动自动控 制系统中应用极为广泛 。 • 随着电子技术、自控技术和计算机应用的迅猛发展，一 些电器元件可能被电子线路所取代，但是由于电器元件本 身也朝着新的领域扩展（表现在提高元件的性能、生产新 型的元件，实现机、电、仪一体化，扩展元件的应用范围 等），且有些电器元件有其特殊性，故是不可能完全被取 代的。
静触头
灭弧装置 导电部件
头
（1）、触头的接触形式
触头的接触形式有点接触（小电流） 、线接触（中容量） 和面接触（大电流）三种。
触头的接触形式 a-点接触 b-线接触 c-面接触
（2）、触头的分类
①按其原始状态可分为：常开触头和常闭触头。 动合触头 动断触头
常闭触头 常开触头
动作顺序：先断后合
触头的复位：线圈断电后所有触头回复到原始状态。
1-动触头 2-静触头 3-衔铁 4-弹簧 5线圈 6-铁心 7-垫毡 8-触头弹簧 9-灭弧罩 10-触头压力弹簧
动铁心（衔铁） 静铁心 电磁线圈 按所控制电路 ▪ 主触点 ▪ 辅助触点 按原始状态 ▪ 常开触点 ▪ 常闭触点 灭弧罩 灭弧栅 磁吹灭弧装置
其它：包括释放弹簧机 构、支架与底座等。
继电器
接触器
按 钮
主令开关
行程开关
熔断器
热继电器
4. 按工作原理分
电磁式电器：依据电磁感应原理来工作的电器。 如：交直流接触器、电磁式继电器等。
非电量控制电器：电器的工作是依靠外力或某种非电 物理量的变化而动作的电器。 如：按钮、刀开关、行程开关、速度继电器、 压力继电器、温度继电器等。
电气控制与PLC应用 （第一章）
• 陈建明 • 王亭岭 主 孙 编 标 副主编
第1章 常用低压控制电器
学习目标：
•
掌握接触器、继电器、断路器、按钮、开 关、主令电器等常规控制电器的动作教学内容： 1.1 概述 1.2 接触器 1.3 继电器 1.4 熔断器 1.5 低压开关与低压断路器 1.6 主令电器 1.7 低压电器的产品型号
3. 按用途分
（1）、低压配电电器 作用：供电系统中进行电能的输送和分配。 要求：分断能力强，限流效果好，动稳定及热稳定性能好。 如：低压断路器 隔离开关 刀开关 自动开关等
低压断路器
带熔断器的 隔离开关
隔离开关
刀开关
自动开关
继电器
接触器
按 钮
主令开关
行程开关
熔断器
热继电器
②按触头控制的电路分为：主触头和辅助触头。 主触头：用于接通和断开主电路，允许通过较大 的电流，一般装有灭弧罩； 辅助触头：用于接通和断开控制电路，只允许通 过较小的电流。
（3）、触头的结构形式
触头的结构形式有桥式触头和指形触头三种。
触头动作时产生滚动摩擦，适用于 通电次数多，电流大的场合，常用 触头的结构形式 接触电阻小且耐磨，适用 适用于电流小且触头压力小的继电 于刀开关。 a-点接触桥式触头 b-面接触桥式触头 c-线接触指形触头 于大电流大容量接触器的 器电路、辅助触点。 主触头。
用于低压 刀开关 双断口电动力吹弧 1-静触头 2-动触头 3-电弧
2、磁吹灭弧 电动力F 铁心 磁吹线圈 磁吹线圈磁场
用于低压直、交流 接触器中
若电弧需要较大 的电动力吹入灭 弧室时，就要采 用专门的磁吹装 置
磁吹灭弧原理 1-磁吹线圈 2-铁心 3-导磁夹板 4-引弧角 5-灭弧罩 6-磁吹线圈磁场 7-电弧电流磁场 8-动触头
接触器： 交流接触器：采用交流励磁，主触头用于交流主电路的通、断控制。
直流接触器：采用直流励磁，主触头用于直流主电路的通、 断控制。
继电器： 电磁式继电器（如电压继电器、电流继电器、中间继电器）；
时间继电器（分直流电磁式、空气阻尼式、半导体式等）；
热继电器； 干簧继电器； 速度继电器等
熔断器：分瓷插式、螺旋式、有填料封闭管式、无填料密闭管式、快速熔 断器、自复式等
1.2.1 结构和工作原理
4. 接触器的工作原理 作用：用来频繁地接通和分断交直流主回路和大容量 控制电路。 控制对象：电动机，能实现远距离控制 按分断电流的种类：直流和交流
按主触点的极数：单极、双极、三极、四极、五极
一、接触器
触头系统： 电磁系统： 灭弧系统：
电磁机构：将电磁能转 换成机械能，产生电磁 吸力带动触点动作. 触点：接触器的执行元 件，用来接通或断开被 控制电路。 灭弧装置：熄灭触点分 断电流瞬间触点之间气 隙中产生的电弧。 交流接触器结构示意图
开关触头在开断电路时，将压缩气体引向燃弧区吹弧 ，使电弧的弧根吹 离触头表面。 用六氟化硫（SF6）气体来代替空气进行气吹灭弧。
SF6 具有优良的电绝缘性和灭弧特性，能在高电压下断 开相当大的电流。在SF6气体中工作的触头不会发生氧化，接 触电阻可以保持稳定。同时由于不需要采取措施去氧化层所 以可以减少触头的磨损。
按电器工作电压等级分 低压电器：工作电压在交流1200V或 直流1500V以下的各种电器。 如：接触器、继电器。
高压电器：工作电压高于交流1200V或 直流1000V的各种电器。 如：高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器。
2. 按动作原理分
手动电器：需要人工直接操作才能完成指令任务的 电器。 如:刀开关、控制按钮、控制器、转换开关等。 自动电器：不需要人工操作，而是按照电或非电信号 自动完成指令任务的电器。 如:交直流接触器、继电器、高压断路器等
其产品的特征是：
产品中装有微处理器； 产品带有通信接口，能与现场总线连接； 采用标准化结构，具有互换性，采用模数化结构； 保护功能齐全，具有外部故障记录显示、内部故
障自诊断、进行双向通信等。
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1.2 接触器
• 接触器是电力拖动和自动控制系统中使用 量大且面广的一种低压控制电器，用来频 繁地接通和分断交直流主回路和大容量控 制电路。主要控制对象是电动机，能实现 远距离控制，并具有欠（零）电压保护。
灭弧的基本方法
1、拉长电弧，从而降低电场强度； 2、用电磁力使电弧在冷却介质中运动，降低弧柱 周围的温度； 3、将电弧挤入绝缘壁组成的窄缝中以冷却电弧； 4、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； 5、将压缩气体引向燃弧区吹弧，使电弧的弧根吹 离触头表面。
常用的灭弧装置
1、电动力吹弧
电磁机构：由吸引线圈、铁心、衔铁组成。
图1-2 电磁机构 a-直动式电磁机构 b-拍合式电磁机构 1－衔铁 2-铁心 3-线圈
电磁机构的工作原理示意图
1.2.1 结构和工作原理
• 作用在衔铁上的力有两 个：电磁吸力与反力。电 磁吸力由电磁机构产生， 反力则由释放弹簧和触点 弹簧所产生。电磁系统的 工作情况常用吸力特性和 反力特性来表示。 • 为了保证使衔铁能牢牢 吸合，反作用力特性必须 与吸力特性配合好，如图 1-3所示。
3、栅片灭弧
大多用于低压交流开 关电器
栅片灭弧示意图 1-灭弧栅片 2-触头 3-电弧
4、窄缝灭弧
用于10KV以下的高、低 压开关电器中
窄缝灭弧 1-纵缝 2-介质 3-磁性夹板 4电弧
5、固体产气灭弧装置
6、石英砂灭弧装置
冷却和消电离。 主要用于高、低压熔断器。 灭弧能力强，限流作用显著。
7、气吹灭弧装置
3.
灭弧装置
（1）灭弧的工作原理
电弧产生的机理：触点在通电状态下动、静 触头脱离接触时，由于电场的存在，使触头表面 的自由电子大量溢出，在强电场的作用下，电子 运动撞击空气分子，使之电离，阴阳离子的加速 运动使触头温度升高而产生热游离，进而产生电 弧。
电弧的危害
1、电弧的高温烧损触头，降低电器寿命； 2、延长电路的切断时间； 3、引起开关电器着火爆炸.
图1-3 吸力特性与反力特性的配合 1—直流电磁铁吸力特性 2—交流电磁铁吸力特性 3—反力特性
2. 触头系统
执行机构——电器的触头（触点）系统。
触头闭合并有工作电流通过的状态叫电接触。 要求：接触电阻要小（影响因素有：触头形状、压力 、材料等）
（1）、作用——接通和分断电路。 （2）、组成： 触 动触头
静触头
动触头
磁通 Φ
电磁吸力 F
励磁电源
~
M 3~
电磁式交流接触器的应用
接触器的符号
KM
KM
动合(常开)辅助触点
KM
KM
动断(常闭)辅助触点
属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示。
1.2.2 交、直流接触器的特点
1. 交流接触器 • 交流接触器线圈通以交流电，主触头接通、分断交流主 电路。 • 通常采用短路环来解决交流电磁铁的振动问题。短路环 s 的示意图如图1-10所示，其中 S2为短路环内截面积，S1 为环外截面积。短路环起到磁通分相的作用，把极面上的 交变磁通分成两个交变磁通，并且使这两个磁通之间产生 相位差，那么它们所产生的吸力间也有一个相位差，这样， 两部分吸力就不会同时达到零值，当然合成后的吸力就不 会有零值的时刻，如果使合成后的吸力在任一时刻都大于 弹簧拉力，就消除了振动。
2
1.2.2 交、直流接触器的特点
图1-10 交流接触器铁心的短路环 a）结构图 b）电磁吸力图
交流接触器CJ20系列:
1.2.2 交、直流接触器的特点
2. 直流接触器 • 直流接触器线圈通以直流 电流，主触头接通、切断直 流主电路。 • 对于250A以上的直流接触 器往往采用串联双绕组线圈， 如图1-11所示。