下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
教学提示： 本章主要讲述开关电器、熔断器、接触器、继电器、主令器等低压电器的基本结构、工作原理、主要技术参数、用途、电气图形和文字符号、常见故障分析和使用与维护。
学习要求：
（1） 掌握常用低压电器的用途、工作原理和主要技术参数的选用。
（2） 了解常用低压电器的基本结构、电气图形文字符号、常见故障分析和使用与维护。
（3） 随着电器技术的不断发展，同时为提高系统的可靠性，应尽量选用新型的电气元件。
电器就是接通、断开电路或调节、控制和保护电路与设备的电工器具和装置。
电器的用途广泛、功能多样、构造各异、种类繁多。
（1） 按工作电压等级分类：低压电器是指工作于交流50 Hz或60 Hz、额定电压1200V以下或直流额定电压1500V以下的电路中的电器；高压电器是指工作于交流额定电压1200V以上或直流额定电压1500V以上的电路中的电器。
（2） 按动作原理分类：手动电器是指需要人工直接操作才能完成指令任务的电器；自动电器是指不需要人工操作，而是按照电的或非电的信号自动完成指令任务的电器。
（3） 按用途分类：控制电器是指用于各种控制电路和控制系统的电器；主令电器是指用于自动控制系统中发送控制指令的电器；保护电器是指用于保护电路及用电设备的电器；配电电器是指用于电能输送和分配的电器；执行电器是指用于完成某种动作或传动功能的电器。
（4） 按工作原理分类：电磁式电器是依据电磁感应原理工作的电器；非电量控制电器是靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器等。
开关电器常用来频繁地接通或分断控制线路，或者直接控制小容量电动机的电器，这类电器也可以用来隔离电源或自动切断电源，从而起到保护电路的作用。这类电器包括刀开关、转换开关、自动空气断路器等。
刀开关俗称闸刀开关，其可分为不带熔断器式和带熔断器式两大类。它们都可用于隔离电源和在无负载情况下的电路转换，其中后者还具有短路保护功能。其中最常用的有以下两种。
1. 开启式负荷开关
（1） 开启式负荷开关的结构。开启式负荷开关又称为瓷底胶盖闸刀开关，常用的有HKl、HK2系列。它由刀开关和熔断器组合而成。瓷底板上装有进线座、静触点、熔丝、出线座、带瓷质手柄的闸刀，其结构如图1.1所示。
图1.1 开启式负荷开关的结构
（2） 技术数据。HK系列开启式负荷开关的技术数据见表1-1。
表1-1 HK系列开启式负荷开关的技术数据
2. 封闭式负荷开关
（1） 封闭式负荷开关结构。封闭式负荷开关又称铁壳开关，图1.2所示为常用的HH系列封闭式负荷开关的结构与外形图。
它由刀开关、熔断器、灭弧装置、操作手柄、操作机构和外壳构成。其中3把闸刀固定在一根绝缘方轴上，由操作手柄操纵；操作机构设有机械连锁，即当盖子打开时，手柄不能合闸；手柄合闸时，盖子不能打开，这样保证了操作安全。在手柄转轴与底座间还装有速动弹簧，它使刀开关接通与断开的速度与手柄的动作速度无关，从而抑制了电弧过大。
（2） 技术数据。HH系列半开启式负荷开关的技术数据见表1-2。
图1.2 HH系列封闭式负荷开关的结构与外形
表1-2 HH系列半开启式负荷开关的技术数据
3. 开关型号含义、电气图形和文字符号
（1） 开启式开关型号含义：
（2） 封闭式负荷开关型号含义：
（3） 开启式和封闭式负荷开关的电气图形和文字符号如图1.3所示。
图1.3 电气图形和文字符号
4. 类型及参数的选择
（1） 用于照明或电热电路：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的电流之和。
（2） 用于电动机电路：根据经验，开启式负荷开关的额定电流一般是电动机额定电流的3倍；半封闭式负荷开关的额定电流一般是电动机额定电流的1.5倍。
（3） 熔丝的选择方法如下。
① 对于变压器、电热器和照明电路，熔丝的额定电流宜等于或稍大于实际负荷电流。
② 对于配电线路，熔丝的额定电流宜等于或略微小于线路的安全电流。
③ 对于电动机，熔丝的额定电流一般为电动机额定电流的1.5～2.5倍。
5. 使用及维护
（1） 负荷开关不准横装或倒装，而必须垂直地安装在控制屏或开关板上，同样更不允许将开关放在地上使用。
（2） 负荷开关安装接线时，应注意电源进线和出线不能接反，即开启式负荷开关的电源进线应接在上端进线座，负载应接在下端出线座，以方便更换熔丝；60A以上的半开启式负荷开关的电源进线应接在上端进线座，60A以下的应接在下端进线座。
（3） 半开启式负荷开关的外壳应可靠地接地，以防止意外的漏电使操作者发生触电事故。
（4） 更换熔丝必须在闸刀断开的情况下进行，且应换上与原用熔丝规格相同的新熔丝。
（5） 应经常检查开关的触点，清理灰尘和油污等物。操作机构的摩擦处应定期加润滑油，以使其动作灵活，延长使用寿命。
（6） 在修理负荷开关时，要注意保持手柄与门的连锁，不可轻易进行拆除。
6. 负荷开关的常见故障分析
（1） 合闸后一相或两相断电，其故障原因一般有以下几种。
① 夹座弹性消失或开口过大，使夹座与动触点不能接触。
② 熔丝熔断或连接不良。
③ 夹座、动触头氧化或有尘污。
④ 电源进线或出线头氧化后接触不良。
（2） 夹座或动触点过热或烧坏，其故障原因一般有以下几种。
① 开关容量太小。
② 分、合闸时动作太慢而造成电弧过大，烧坏触点。
③ 夹座表面烧毛。
④ 动触点与夹座压力不足。
⑤ 负载过大。
（3） 半开启式负荷开关的操作手柄带电，其故障原因一般有以下几种。
① 外壳接地线接触不良。
② 电源进出线绝缘损坏碰壳。
转换开关又称为组合开关，是一种变形的刀开关，其在结构上是用动触片代替了闸刀，用左右旋转代替了刀开关的上下分合动作，有单极、双极和多极之分。常用的型号有HZ等系列。
1. 转换开关的结构
转换开关共有3副静触片，每一副静触片的一边固定在绝缘垫板上，另一边伸出盒外并附有接线柱以供电源和用电设备接线使用。3个动触片装在另外的绝缘垫板上，垫板套在附有手柄的绝缘柱上。手柄每次能沿任一个方向旋转90°，并带动3个动触片分别与之对应的3副静触片保持接通或断开。在开关转轴上也装有扭簧储能装置，使开关的分合速度也与手柄的动作速度无关，这样有效地抑制了电弧过大。图1.4所示的是HZ10-10/3型转换开关的外形与结构图。
2. 技术数据
HZ10系列组合开关的技术数据见表1-3。
表1-3 HZ10系列组合开关的技术数据
图1.4 HZ10-10/3型转换开关
3. 转换开关型号含义、电气图形和文字符号
（1） 转换开关型号含义：
（2） 转换开关的电气图形和文字符号如图1.5所示。
图1.5 转换开关的电气图形和文字符号
4. 类型及参数的选择
（1） 用于照明或电热电路：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：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。
5. 使用及维护
（1） 由于转换开关的通断能力较低，故不能用来分断故障电流。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，才允许反向接通。
（2） 当操作频率过高或负载功率因数较低时，转换开关要降低容量使用，否则会影响开关的寿命。
6. 转换开关的常见故障分析
（1） 手柄转动90°角而内部触点未动，其故障原因一般有以下几种。
① 手柄上的三角形或半圆形口磨成了圆形。
② 操作机构损坏。
③ 绝缘杆由方形磨成了圆形。
④ 轴与绝缘杆装配不紧。
（2） 手柄转动而3副静触点和动触点不能同时接通或断开，其故障原因一般有以下几种。
① 开关型号不对。
② 修理后触点位置装配不正确。
③ 触点失去弹性或有尘污。
（3） 开关接线柱间短路，其故障原因一般是由于长期不清扫，铁屑或油污附在接线柱间形成导电层，将胶木烧焦，绝缘被破坏而形成短路。
自动空气断路器过去称为自动开关（或称低压断路器）。按其结构和性能可分为框架式、塑料外壳式和漏电保护3类。它是一种既能作开关用，又具有电路自动保护功能的低压电器，所以可用于电动机或其他用电设备作不频繁通断操作的线路转换。当电路发生过载、短路、欠电压等非正常状况时，能自动切断与它串联的电路，从而有效地保护故障电路中的用电设备。由于低压断路器具有操作安全、动作电流可调整、分断能力较强等优点，因而在各种电气控制系统中得到了广泛的应用。
1. 转换开关的结构和工作原理
自动空气断路器主要有DZ和DW两大系列，它们的基本构造和工作原理基本相同，主要由触点系统、灭弧装置、操作机构、保护装置（各种脱扣器）及外壳等几部分组成。图1.6为常用的塑壳式DZ5-20型自动空气开关的外形与结构图。其结构为立体布置，操作机构居中，红色分闸按钮和绿色合闸按钮伸出壳外；主触点系统在后部，其辅助触点有一对动合和一对动断共两对触点。
图1.7中2是自动空气断路器的3对主触点，与被保护的三相主电路相串联。当手动闭合电路后，其主触点由锁链3钩住搭钩4，克服弹簧1的拉力，保持闭合状态。搭钩4可绕轴5转动。当被保护的主电路正常工作时，电磁脱扣器6中线圈所产生的电磁吸合力不足以将衔铁8吸合，而当被保护的主电路发生短路或产生较大电流时，电磁脱扣器6中线圈所产生电磁吸合力随之增大，直至将衔铁8吸合，并推动杠杆7，把搭钩4顶离。在弹簧1的作用下，主触点断开，切断主电路，起到保护作用。又当电路电压严重下降或消失时，欠电压脱口器11中的吸力减少或失去吸力，衔铁10被弹簧9拉开，推动杠杆7，将搭钩4顶开，从而断开了主触点。如果电路发生过载时，过载电流会流过发热元件13，使双金属片12向上弯曲，将杠杆7推动，断开主触点，起到保护作用。
图1.6 DZ5-20型自动空气开关
图1.7 自动空气断路器的工作原理示意图
2. 技术数据
DZ5-20系列空气断路器的技术数据见表1-4。
表1-4 DZ5-20系列空气断路器的技术数据
3. 自动空气断路器型号含义、电气图形和文字符号
（1） 自动空气断路器型号含义：
（2） 自动空气断路器的电气图形和文字符号。自动空气断路器的电气图形和文字符号如图1.8所示。
4. 类型及参数的选择
（1） 空气断路器的一般选择原则如下所示：
图1.8 自动空气断路器的电气图形和文字符号
① 断路器的额定电压≥线路的额定电压。
② 断路器的额定电流≥线路计算负载电流。
③ 脱扣器的额定电流≥线路计算负载电流。
④ 极限通断能力≥被控网络中最大短路电流。
⑤
≥1.25。
⑥ 脱扣器额定电压=线路额定电压。
（2） 用于保护电动机的断路器的选择：
① 长延时时，电流整定值＝电动机额定电流。
② 6倍长延时时，电流整定值的可返回时间≥电动机实际启动时间。
③ 瞬时整定电流= K 2 ·脱扣器额定电流
式中， K 2 为笼型感应电动机时取8～15，为绕线转子感应电动机时取3～6。
5. 使用及维护
（1） 断路器在安装前应将脱扣器的电磁铁工作面的防锈油脂抹净，以免影响电磁机构的动作值。
（2） 断路器与熔断器配合使用时，熔断器应尽可能装于断路器之前，以保证其使用安全。
（3） 电磁脱扣器的整定值一经调好后就不允许随意更动，使用久后要检查其弹簧是否生锈卡住，以免影响其动作。
（4） 断路器在分断短路电流后，应在切除上一级电源的情况下及时地检查触点。若发现有严重的电灼痕迹，可用干布擦去；若发现触点烧毛，可用砂纸或细锉小心修整，但主触头一般不允许用锉刀修整。
（5） 应定期清除断路器上的积尘和检查各种脱扣器的动作值，操作机构在使用一段时间后（1～2年），在传动机构部分应加润滑油（小容量塑壳式断路器不需要）。
（6） 灭弧室在分断短路电流或较长时间使用之后，应清除灭弧室内壁和栅片上的金属颗粒和黑烟灰，如果灭弧室已破损，则绝不能再使用。
6. 空气断路器的常见故障分析
（1） 手动操作断路器不能闭合，其故障原因一般有以下几种：
① 电源电压太低。
② 热脱扣的双金属片尚未冷却复原。
③ 欠压脱扣器无电压或线圈损坏。
④ 储能弹簧变形，导致闭合力减小。
⑤ 反作用弹簧力过大。
⑥ 锁键和搭钩长期使用而磨损。
（2） 欠电压脱扣器不能使断路器分断，其故障原因一般是反力弹簧弹力变小或储能弹簧断裂和弹簧力变小。
（3） 欠压脱扣器噪声大，其故障原因一般为反作用弹簧力太大、铁心工作面有油污或短路环断裂。
（4） 电动机启动时断路器立即分断，其故障原因一般为过电流脱扣器瞬时整定值太小、脱扣器某些如半导体器件、橡胶膜等损坏或脱扣器反力弹簧断裂落下。
（5） 断路器闭合后经一定时间自行分断，其故障的原因一般是过电流脱扣器长延时整定值不符或热元件老化。
（6） 断路器温升过高，其故障原因一般为触点压力过小、触点表面过分磨损或接触不良，或两个导电零件的连接螺钉松动。
熔断器是低压配电网络和电力拖动系统中主要用作短路保护的电器。它使用时串联在被保护的电路中，当电路发生短路故障时，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，从而自动分断电路，以起到保护作用。它具有结构简单、价格便宜、动作可靠、使用维护方便等优点，因此得到了广泛的应用。
熔断器主要由熔体、安装熔体的熔管和熔座3部分组成。熔体的材料通常有两种，一种是由铅、铅锡合金或锌等低熔点材料所制成的，多用于小电流电路；另一种是由银铜等较高熔点的金属制成的，多用于大电流电路。
熔断器按结构形式分为半封闭插入式、无填料封闭管式、有填料封闭管式和快速熔断器。
以下介绍熔断器的结构和类型，其中半封闭插入式包括RC1A系列瓷插式和RL1系列螺旋式。
1. RC1A系列瓷插式熔断器的结构
RC1A系列瓷插式熔断器由动触点、熔丝、瓷盖、静触点和瓷底5部分组成。它主要用于交流50Hz、额定电压380V及以下、额定电流200A及以下的低压线路的末端或分支电路中，作为电气设备的短路保护及一定程度的过载保护。其外形及结构如图1.9所示。
图1.9 RC1A系列瓷插式熔断器外形及结构
1—动触点；2—熔丝；3—瓷盖；4—静触点；5—瓷底
2. RL1系列螺旋式熔断器的结构
RL1系列螺旋式熔断器主要由瓷帽、金属螺管、指示器、熔管、瓷套、下接线端、上接线端及瓷座等几部分组成，它属于有填料封闭管式熔断器。其外形及结构如图1.10所示。
3. 其他熔断器
其他常见的熔断器还有RM10系列无填料封闭管式熔断器、RT0系列有填料封闭管式熔断器和快速熔断器。RM10系列无填料密封管式熔断器主要由夹座、底座、熔断器、硬质绝缘管、黄铜套管、黄铜帽、插刀、熔体和夹座组成，其结构如图1.11所示；RT0系列有填料封闭管式熔断器主要由熔断指示器、石英沙填料、熔丝、插刀、熔体和熔管组成，其结构如图1.12所示。它适用于交流50Hz、额定电压380V或直流440V及以下电压等级的动力网络和成套配电设备中，可作为导线、电缆及较大容量电气设备的短路和连续过载保护。
图1.10 螺旋式熔断器的外形和结构
1—瓷帽；2—金属螺管；3—指示器；4—熔管；5—瓷套；6—下接线端；7—上接线端；8—瓷座
图1.11 RM10系列无填料密封管式熔断器
1、4—夹座；2—底座；3—熔断器；4—硬质绝缘管；
6—黄铜套管；7—黄铜帽；8—插刀；9—熔体；10—夹座
图1.12 RT0系列有填料密封管式熔断器
1—熔断指示器；2—石英沙填料；3—熔丝；4—插刀；5—熔体；6—熔管
快速熔断器又称为半导体保护熔断器，主要用于半导体功率元件的过电流保护。它的结构简单，使用方便，动作灵敏可靠。目前常用的快速熔断器有RS0、RS3、RLS2等系列。
4. 熔断器型号含义、电气图形和文字符号
（1） 熔断器型号含义：
（2） 电气图形和文字符号。熔断器的电气图形和文字符号如图1.13所示。
1. 熔断器的保护特性
熔断器的保护特性是指流过熔体的电流与熔体熔断的时间的关系曲线，也称安秒特性。如图1.14所示是一条熔断器的保护特性曲线。图中 I min 为最小熔化电流或临界电流，当流过的熔体电流等于 I min 时，熔体能达到稳定温度并熔断。 I N 为熔体额定电流，熔体在 I N 下不会熔断，所以可以得到 I min ＞ I N 。而 I min 与 I N 之比称为最小熔化系数 β ，其值对应不同的形式会有不同的值，一般在1.6左右，因此说它是表征熔断器保护灵敏度的特性指标之一。
图1.14 熔断器的保护特性
图1.13 熔断器的电气图形和文字符号
2. 熔断器的主要技术参数
在选配熔断器时，经常需要考虑以下几个主要技术参数。
（1） 额定电压：是指熔断器（熔壳）长期工作时以及分断后能够承受的电压值，其值一般大于或等于电气设备的额定电压。
（2） 额定电流：指熔断器（熔壳）长期通过的、不超过允许温升的最大工作电流值。
（3） 熔体的额定电流：指长期通过熔体而不熔断的最大电流值。
（4） 熔体的熔断电流：指通过熔体并使其熔化的最小电流值。
（5） 极限分断能力：指熔断器在故障条件下，能够可靠地分断电路的最大短路电流值。
常用熔断器的技术数据见表1-5。
表1-5 常用熔断器的技术数据
1. 熔断器类型的选择
（1） 应根据使用场合选择熔断器的类型。电网配电一般用管式熔断器；电动机保护一般用螺旋式熔断器；照明电路一般用瓷插式熔断器；保护晶闸管则应选用快速熔断器。
（2） 熔断器的额定电压应大于或等于电路的工作电压。
（3） 熔断器的额定电流应大于或等于电路的负载电流。
（4） 电路上、下两级都设熔断器保护时，其上、下两级熔体电流大小的比值应不小于1.6∶1。
2. 熔断器参数的选择
（1） 对于电阻性负载（如电炉、照明电路）。熔断器可作过载和短路保护，熔体的额定电流应大于或等于负载的额定电流。
（2） 对于电感性负载的电动机电路，只作短路保护而不宜作过载保护。
（3） 对于单台电动机保护，熔体的额定电流 I RN 应不小于电动机的额定电流 I N 的1.5～2.5倍，即 I RN ≥（1.5～2.5） I N 。轻载起动或启动时间较短时系数可取在1.5附近；带负载启动、启动时间较长或起动较频繁时，系数可取在2.5附近。
（4） 对于多台电动机保护，熔体的额定电流 I RN 应不小于最大一台电动机的额定电流 I Nmax 的1.5～2.5倍，再加上其余同时使用电动机的额定电流之和（Σ I N ）。即
I RN ≥（1.5∼2.5）/ I max +∑ I N
（1） 应正确选用熔体和熔断器。有分支电路时，分支电路的熔体额定电流应比前一级小2～3级；对不同性质的负载，如照明电路、电动机电路的主电路和控制电路等，应尽量分别保护，装设单独的熔断器。
（2） 安装螺旋式熔断器时，必须注意将电源线接到瓷底座的下接线端，以保证其安全。
（3） 瓷插式熔断器在安装熔丝时，熔丝应顺着螺钉旋紧方向绕过去，同时应注意不要划伤熔丝，也不要把熔丝绷紧，以免减小熔丝截面尺寸或插断熔丝。
（4） 更换熔体时应切断电源，并应换上相同额定电流的熔体，不能随意加大熔体。
（5） 电动机启动瞬间熔体即熔断，其故障的原因一般是熔体安装时受损伤或熔体规格太小以及负载侧短路或接地。
（6） 熔丝未熔断但电路不通，其故障的原因一般是熔体两端或接线端接触不良。
当电动机功率稍大或启动频繁时，使用手动开关控制既不安全，又不方便，更无法实现远距离操作和自动控制，此时就需要用自动电器来替代普通的手动开关。
接触器是一种用来频繁地接通或分断交、直流主电路及大容量控制电路的自动切换电器，主要用于控制电动机、电热设备、电焊机和电容器组等。它是电力拖动自动控制系统中使用最广泛的电器元件之一。
接触器按其主触点通过电流的种类不同，可分为交流接触器和直流接触器。由于它们的结构大致相同，所以下面仅以交流接触器为例，来分析接触器的组成和作用。
目前常用的交流接触器有CJ0、CJ10和CJ20等系列以及从国外引进的先进生产技术的3TB系列、3TH系列等，其外形结构如图1.15所示。
图1.15 交流接触器外形结构
1. 交流接触器的结构
交流接触器主要由以下4个部分组成，如图1.16所示。
（1） 电磁机构。电磁机构由线圈、衔铁和铁心等组成。它能产生电磁吸力，从而驱使触点动作。在铁心头部的平面上都装有短路环，目的是消除交流电磁铁在吸合时可能产生的衔铁振动和噪声。当交变电流过零时，电磁铁的吸力为零，衔铁被释放；但当交变电流过了零值后，衔铁又被吸合；这样一放一吸，可以使衔铁发生振动。当装上短路环后，可以在其中产生感应电流，能阻止交变电流过零时磁场的消失，使衔铁与铁心之间始终保持一定的吸力，因此消除了振动现象。
（2） 触点系统。触点系统包括主触点和辅助触点。主触头用于接通和分断主电路，通常为3对动合触点。辅助触点用于控制电路，起到电气连锁作用，故又称为连锁触点，一般有动合、动断触点各两对。在线圈未得电时（即平常状态下），处于相互断开状态的触点称作动合触点，又称作常开触点；处于相互接触状态的触点称作动断触点，又称常闭触点。接触器中的动合和动断触点是联动的。当线圈得电时，所有的动断触点先行分断，然后所有的动合触点跟着闭合；当线圈失电时，在反力弹簧的作用下，所有触点都恢复原来的平常状态。
图1.16 交流接触器的结构和工作原理图
1—反作用弹簧；2—主触点；3—触点压力弹簧；4—灭弧罩；5—辅助动断触点；6—辅助动合触点；
7—动铁心；8—缓冲弹簧；9—静铁心；10—短路环；11—线圈
（3） 灭弧罩。额定电流在20A以上的交流接触器通常都设有陶瓷灭弧罩。它的作用是能迅速切断触点在分断时所产生的电弧，以避免发生触点烧毛或熔焊。
（4） 其他部分。其他部分包括反力弹簧、触点压力簧片、缓冲弹簧、短路环、底座和接线柱等。反力弹簧的作用是当线圈失电时使衔铁和触点复位；触头压力簧片的作用是增大触点闭合时的压力，从而增大触点的接触面积，避免因接触电阻增大而产生的触点烧毛现象；缓冲弹簧可以吸收衔铁被吸合时产生的冲击力，起到保护底座的作用。
2. 交流接触器的工作原理
当线圈得电后，线圈中电流产生的磁场会使铁心产生电磁吸力而将衔铁吸合。衔铁带动动触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。当线圈失电时，电磁吸力消失，衔铁在反力弹簧的作用下释放，各触头随之复位。
1. 交流接触器的型号
2. 电气图形和文字符号
电气图形和文字符号如图1.17所示。
图1.17 电气图形和文字符号
1. CJ20系列交流接触器的技术参数
CJ20系列交流接触器的技术参数见表1-6。
表1-6 CJ20系列交流接触器的技术参数
2. 交流接触器的主要技术参数
（1） 额定电压。接触器铭牌上的额定电压是指主触点的额定电压。交流电压的等级有127V、220V、380V和500V。
（2） 额定电流。接触器铭牌上的额定电流是指主触点的额定电流。交流电流的等级有5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A和600A。
（3） 吸引线圈的额定电压。交流电压的等级有36V、110V、127V、220V和380V。
交流接触器的选择主要考虑如下因素。
（1） 依据负载电流性质决定接触器的类型，即直流负载选用直流接触器，交流负载选用交流接触器。
（2） 额定电压与额定电流，主要考虑接触器主触点的额定电压与额定电流。
式中： U KMN ——接触器的额定电压；
U CN ——负载的额定线电压；
I KMN ——接触器的额定电流；
I N ——接触器主触点电流；
P MN ——电动机功率；
U MN ——电动机额定线电压；
K ——经验常数， K =1～1.4。
（3） 吸引线圈的额定电压与控制电路的电压相一致。
（4） 主触点与辅助触点中动合触点和动断触点的数量应符合电路需求。
（1） 接触器安装前应先检查线圈的额定电压等技术数据是否与实际相符，然后将铁心极面上的防锈油脂或粘结在极面上的锈垢用汽油擦净，以免多次使用后被油垢粘住，造成接触器断电时不能释放。
（2） 接触器安装时，一般应垂直安装，如有倾斜，其倾斜角也不得超过5°，否则会影响接触器的动作特性；安装有散热孔的接触器时，应将散热孔放在上下位置处，以利于散热而降低线圈的温度。
（3） 接触器安装与接线时，应注意不要把零件失落或掉入接触器内，以免引起卡阻而烧毁线圈；同时应将螺钉拧紧，以防振动松脱。
（4） 接线器的触点应定期清扫和保持整洁，但不允许涂油。当触点表面因电弧作用形成金属小珠时，应及时清除。但是银及银合金触点表面所产生的氧化膜，由于其接触电阻很小，可不必锉修。
1. 接触器不吸合
故障的原因一般由接触器线圈断线或电源电压过低、线圈额定电压低于电源电压、铁心机械卡阻所引起的。
2. 接触器线圈失电，铁心不释放
故障的原因一般由铁心极面有油污或尘埃粘着、接触器主触点发生熔焊、反力弹簧损坏、E形铁心的中柱去磁气隙消失使剩磁增大所引起的。
3．接触器主触点熔焊
故障的原因一般由操作频率过快或长期过负载使用、触头弹簧压力过小、负载侧短路、控制回路电压过低或触点表面有突起的金属颗粒所引起的。
4. 接触器的电磁铁心噪声过大
故障的原因一般由电源电压过低、铁心短路环断裂、触头弹簧压力过大或铁心极面有油污所引起的。
5. 接触器线圈过热或烧毁
故障的原因一般由电源电压过高或过低、操作频率过快或线圈匝间短路所引起的。
直流接触器主要用于额定电压至440V、额定电流至1600A的直流电力线路中，作为远距离接通和分断电路，控制直流电动机的频繁启动、停止和反向。
直流电磁机构通以直流电，铁心中无磁滞和涡流损耗，因而铁心不发热。而吸引线圈的匝数多、电阻大、铜耗大，线圈本身发热。因此吸引线圈做成长而薄的圆筒状，且不设线圈骨架，使线圈与铁心直接接触，以便散热。
触点系统也有主触点与辅助触点。主触点一般做成单极或双极。单极直流接触器用于一般的直流回路中，双极直流接触器用于分断后电路完全隔断的电路以及控制电动机的正反转电路中。由于通断电流大、通电次数多，故采用滚滑接触的指形触点。辅助触点由于通断电流小，常采用点接触的桥式触点。
直流接触器一般采用磁吹灭弧装置。
国内常用的直流接触器有CZl8、CZ21、CZ22等系列。
直流接触器型号含义如下：
直流接触器的图形符号和文字符号同交流接触器。
继电器是一种根据外界输入的一定信号（电量或非电量）来控制电路中电流通断的自动切换电器。它具有输入电路（又称感应元件）和输出电路（又称执行元件）。当感应元件中的输入量（如电流、电压、温度、压力等）变化到某一定值时继电器开始动作，执行元件便接通或断开控制电路。其触点通常接在控制电路中。
继电器的种类繁多，常用的有电流、电压继电器，中间继电器，时间继电器，热继电器以及温度、压力、计数、频率继电器等。下面介绍几种经常使用的继电器。
根据输入电流的大小而动作的继电器称为电流继电器。电流继电器的线圈串接在被测量的电路中，以反应电流的变化。其触点接在控制电路中，用于控制接触器线圈或信号指示灯的通断。为了不影响被测电路的正常工作，电流继电器线圈阻抗应比被测电路的等效阻抗要小得多。因此，电流继电器的线圈应该匝数少、导线粗。电流继电器按用途可分为过电流继电器和欠电流继电器。过电流继电器的任务是当电路发生短路及过电流时立即将电路切断，因此过电流继电器线圈中通过小于整定电流时继电器不动作，只有超过整定电流时，继电器才动作。过电流继电器的动作电流整定范围：交流过流继电器为110%～350% I N ，直流过流继电器为70%～300% I N 。欠电流继电器的任务是当电路电流过低时立即将电路切断，因此欠电流继电器线圈中通过的电流大于或等于整定电流时，继电器吸合，只有电流低于整定电流时，继电器才释放。欠电流继电器动作电流整定范围：吸合电流为30%～50% I N ，释放电流为10%～20% I N ，欠电流继电器一般是自动复位的。
与此类似，电压继电器是根据输入电压的大小而动作的继电器，其结构与电流继电器相似，不同的是电压继电器的线圈与被测电路并联，同样用以反应电压的变化，因此，它的吸引线圈匝数多、导线细、电阻大。电压继电器按用途可分过电压继电器和欠电压继电器。过电压继电器动作电压整定范围为105%～120% U N ，欠电压继电器吸合电压调整范围为30%～50% U N ，释放电压调整范围为7%～20% U N 。下面以过流继电器为例来介绍其结构、工作原理和技术参数等。
1. 过流继电器的结构和工作原理
过电流继电器主要用于重载或频繁起动的场合，以作为电动机和主电路的过载和短路保护。常用的JL12和JL14系列过电流继电器的外形如图1.18所示。
图1.18 过电流继电器
1—封帽；2—紧固螺母；3—接线座；4—线圈；5—磁心；
6—微动开关；7—触点；8—静铁心；9—衔铁；10—反力弹簧
当线圈中通过的电流为额定值时，它所产生的电磁吸力不足以克服反作用弹簧的反作用力，此时衔铁不动作。当线圈通过的电流超过整定值时，电磁吸力大于弹簧的反作用力，铁心吸引衔铁动作，带动动断触点断开，动合触点闭合。调整反作用弹簧的作用力，可整定继电器的动作电流值。该系列中有的过电流继电器带有手动复位机构，这类继电器过电流动作后，当电流再减小甚至到零时，衔铁也不能自动复位。只有当操作人员检查并排除故障后，手动松掉锁扣机构，衔铁才能在复位弹簧作用下返回，从而避免重复过电流事故的发生。
2. 过电流继电器型号含义
3. 过电流继电器的选择
（1） 过电流继电器线圈的额定电流一般可按电动机长期工作的额定电流来选择，对于频繁启动的电动机，考虑启动电流在继电器中的热效应，额定电流可选大一级的。
（2） 过电流继电器的整定值一般为电动机额定电流的1.7～2倍，频繁启动的场合可取2.25～2.5倍。
4. 使用及维护
（1） 安装前检查额定电流及整定值是否与实际使用相符。
（2） 安装后应在主触点不带电的情况下，使吸引线圈得电操作几次，以此来看继电器动作是否可靠。
（3） 定期检查各部件是否松动及损坏现象，并保持触点的清洁和接触可靠。
5. 过电流继电器的常见故障
过电流继电器的常见故障同接触器类似。
6. 电气图形和文字符号
电流、电压继电器的图形符号和文字符号如图1.19所示。
图1.19 电流、电压继电器的图形符号和文字符号
中间继电器的作用是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大（即增大触头容量）的继电器。其实质为电压继电器，但它的触点数量较多、动作灵敏。
中间继电器按电压分为两类：一类是用于交直流电路中的JZ系列，另一类是只用于直流操作的各种继电保护线路中的DZ系列。下面以中间继电器JZ7系列为例来介绍其结构、工作原理和技术参数等。
1. JZ7系列中间继电器的结构和工作原理
JZ7系列中间继电器采用立体布置，铁心和衔铁用E形硅钢片叠装而成，线圈置于铁心中柱，组成双E形直动式电磁系统。触点采用桥式双断点结构，上、下两层各有4对触点，下层触点只能是常开的，故触点系统可按8动合、6动合、2动断及4动合、4动断组合。总之，中间继电器的基本结构及工作原理与接触器基本相同，故称为接触器式继电器。所不同的是中间继电器的触点对数较多，并且没有主、辅之分，各对触点允许通过的电流大小是相同的，其额定电流为5A。JZ7系列中间继电器的结构如图1.20所示。
图1.20 JZ7系列中间继电器外形结构
1—静铁心；2—短路环；3—动铁心；4—动合触点；
5—动断触点；6—复位弹簧；7—线圈；8—反作用弹簧
中间继电器的主要用途有两个：一是当电压或电流继电器触头容量不够时，可借助中间继电器来控制，即用中间继电器作为执行元件，这时中间继电器可被看成是一级放大器。二是当其他继电器或接触器触点数量不够时，可利用中间继电器来切换多条电路。
2. 技术数据
JZ7系列中间继电器的技术数据见表1-7。
表1-7 JZ7系列中间继电器的技术数据
3. 中间继电器型号、电气图形及文字符号
图1.21 电气图形和文字符号
4. 中间继电器的选择
中间继电器一般根据负载电流的类型、电压等级和触点数量来选择。
5. 使用及维护
中间继电器的使用与接触器类似，但中间继电器由于触点容量较小，一般不能接到主线路中应用。
6. 中间继电器的常见故障分析
中间继电器的常见故障及检修方法与接触器类似。
热继电器是利用电流的热效应对电动机或其他用电设备进行过载保护的控制电器，热继电器主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护以及其他电气设备发热状态的控制。
热继电器的形式有多种，其中双金属片式的应用最多。按极数划分，热继电器可分为单极、两极和三极3种。按复位方式分，热继电器有自动复位式和手动复位式。
目前我国在生产中常用的热继电器有JR0、JR16、JRS等系列以及引进的T系列等系列产品，其均为双金属片式，其外形结构如图1.22所示。下面以JR16热继电器为例来介绍其结构、工作原理和技术参数等。
图1.22 热继电器外形结构
1. 热继电器的结构及工作原理
如图1.23所示，双金属片热继电器有热元件、触点系统、动作机构、复位按钮、电流整定装置和温度补偿元件等几部分组成。热元件由主双金属片及环绕其上的电阻丝组成，双金属片是由两种线膨胀系数不同的金属用机械碾压而成的。热元件串接于电动机定子电路中，当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片发生弯曲变形，但还不足以使热继电器的触点动作。当电动机过载时，过载电流流过热元件，从而热元件产生的热量增多，使双金属片弯曲位移增大，并推动导板使继电器触点动作，从而切断电动机控制电路，实现过载保护。
图1.23 双金属片热继电器原理结构图
1—主双金属片；2—电阻丝；3—导板；4—温度补偿双金属片；5—螺钉；
6—推杆；7—静触点；8—动触点；9—复位按钮；10—调节凸轮；11—弹簧
调节凸轮是用来调节整定电流的。旋转凸轮改变了补偿双金属片与导板间的距离，也就是改变了热继电器动作时主双金属片所需的弯曲位移，即改变了热继电器的整定动作电流值。
温度补偿双金属片可在规定范围内补偿环境温度对热继电器的影响。如周围环境温度升高，则主双金属片向右弯曲的程度加大。此时，温度补偿双金属片也向右弯曲，使导板与温度补偿双金属片的距离不变，从而使环境温度变化获得补偿。
2. 具有断相保护功能的热继电器
图1.24 电动机三角形联结W相断线时的电流分析
当三相同时出现过载时，如图1.23所示的热继电器就能起到保护作用。但当发生一相电源断路，电动机又是三角形联结时，如图1.24所示，就有可能出现热继电器不动作。如电动机在58%额定负载下运行，在不考虑功率因数和效率变化的情况下，此时电动机的线电流，即流过热继电器主双金属片电流L1、L1、L3刚好等于额定电流 I N ，转差率 S ≈0.58 S N ；如果此时发生一相电源断线，则转速变慢，恢复到 S N ，那么跨接全压下电机绕组相电流 I P3 ≈ I N ，另二相绕组串联后跨接在全压下的相电流 I P1 ＝ I P2 ＝（1/2） I P3 ，而此时线电流 I L ＝ I P1 + I P3 ＝1.5 I N ，所以接在线路中的热继电器不动作，而跨接全压下的那一相电动机绕组电流已达到额定相电流。为对缺相运行的电动机进行过载保护，因此，需采用带断相保护的热继电器。
带断相保护的热继电器是三相热继电器，即有3个热元件，分别接于三相电路中，导板采用差动机构，如图1.25所示。差动机构由上导板1、下导板2及装有顶头4的杠杆3组成，其间均用转轴连接。
图1.25 差动式断相保护继电器结构及工作原理
1—上导板；2—下导板；3—杠杆；4—顶头；5—补偿双金属片；6—主双金属片
图1.25（a）为通电前机构各部件的位置。图1.25（b）为三相电流小于整定电流时的工作状态，三相双金属片均匀受热，同时向左弯曲，上、下导板同时向左平行一小段距离，但顶头4尚未碰到补偿双金属片5，继电器不动作。图1.25（c）为三相同时均匀过载的状态。此时，三相双金属片同时向左弯曲，推动下导板，也同时带动上导板左移，顶头碰到补偿双金属片端部，使继电器常闭触点动作。图1.25（d）为W相发生断路时的情况，此时W相的双金属片逐渐冷却，W相双金属片的端部推动上导板右移，而另外两相双金属片在电动作用下受热向左弯曲，带动下导板左移。由于上下导板一右一左的移动，产生了差动作用，再通过杠杆放大，迅速推动补偿双金属片动作，使动断触点断开，切断接触器线圈电路，从而断开电动机定子电路三相交流电源，实现断相保护的作用。
带断相保护热继电器的保护特性见表1-8。
表1-8 带断相保护热继电器的保护特性
3. 热继电器的主要技术参数
热继电器的主要参数有：热继电器的额定电流、相数，热元件额定电流，热继电器的整定电流及调节范围等。
热继电流的额定电流是指热继电器中可以安装的热元件的最大整定电流值。
热元件的额定电流是指热元件的最大整定电流值。
热继电器的整定电流是指在热元件中能够长期通过而不致引起热继电器动作的最大电流值。通常热继电器的整定电流是按电动机的额定电流整定的。对于某一热元件的热继电器，可手动调节整定电流旋钮，然后通过偏心轮机构，调整双金属片与导板的距离，即能在一定范围内调节其电流的整定值，使热继电器更好地保护电动机。表1-9为JRl6系列热继电器的主要规格参数。
表1-9 JRl6系列热继电器的主要规格参数
4. 热继电器型号、电气图形和文字符号
电气图形及文字符号如图1.26所示。
图1.26 热继电器的图形符号和文字符号
5. 热继电器的选择
选择热继电器作为电动机的过载保护时，应使选择的热继电器的安秒特性位于电动机的过载特性之下，并尽可能地接近，甚至重合，以充分发挥电动机的能力，同时使电动机在短时过载和启动瞬间（4～7倍电动机的额定电流）时不受影响。
（1） 热继电器的类型选择：一般轻载启动、长期工作的电动机或间断长期工作的电动机，选择二相结构的热继电器；当电源电压的均衡性和工作环境较差或较少有人照管的电动机，或多台电动机的功率差别较显著时，可选择三相结构的热继电器；而三角形联结的电动机，应选用带断相保护装置的热继电器。
（2） 热继电器的额定电流及型号的选择：根据热继电器的额定电流应大于电动机的额定电流，查表确定热继电器的型号。
（3） 热元件的额定电流选择：热继电器的热元件额定电流应略大于电动机的额定电流。
（4） 热元件的整定电流选择：根据热继电器的型号和热元件的额定电流，查表得出热元件整定电流的调节范围。一般将热继电器的整定电流调整到等于电动机的额定电流；对过载能力差的电动机，可将热元件整定值调整到电动机额定电流的0.6～0.8倍；对启动时间较长、拖动冲击性负载或不允许停车的电动机，热元件的整定电流应调节到电动机额定电流的1.1～1.15倍。
6. 使用及维护
（1） 热继电器在安装接线时，应清除触头表面污垢，以避免电路不通或因接触电阻太大而影响热继电器的动作特性。
（2） 如电动机启动时间过长或操作次数过于频繁时，将会使热继电器误动作或烧坏热继电器，故这种情况下一般不用热继电器作过载保护；但如仍用热继电器，则应在热元件两端并联一副接触器或继电器的动断触点，待电动机启动完毕后，可使动断触点断开，热继电器投入工作。
（3） 热继电器周围介质的温度，原则上应和电动机周围介质的温度相同。否则，势必要破坏已调整好的配合情况。当热继电器与其他电器安装在一起时，应将它安装在其他电器的下方，以免其动作特性受到其他电器发热的影响。
（4） 热继电器出线端的连接导线不宜太粗，也不宜过细。如连接导线过细，轴向导热性差，热继电器可能提前动作；反之，如连接导线太粗，轴向导热快，热继电器可能会滞后动作。
7. 热继电器的常见故障分析
（1） 电动机严重过负载，热继电器不动作，其故障的原因一般由热继电器的动作机构卡死或导板脱出、热继电器的额定值选得太大、整定电流调节太大、热元件烧毁或脱焊所引起的。
（2） 热继电器误动作，其故障的原因一般由电动机启动时间过长、热继电器的整定电流调节偏小、电动机操作频率过快、受强烈的冲击振动所引起的。
（3） 热继电器的热元件烧断，其故障的原因一般由负载侧短路或电流过大、电动机反复短时工作或操作频率过快所引起的。
（4） 控制电路不通，其故障的原因一般由热继电器的动断触点接触不良或弹性消失、手动复位的热继电器动作后未手动复位、自动复位的热继电器调节螺钉未调到自动复位位置所引起的。
继电器感受部分在感受外界信号后，经过一段时间才能使执行部分动作的继电器，称为时间继电器。即吸引线圈得电或失电以后，其触点经过一定延时以后再动作，用以控制电路的接通或分断。
时间继电器的种类很多，主要有直流电磁式、空气阻尼式、电动式、电子式等几大类。延时方式有通电延时和断电延时两种。
1. 空气阻尼式时间继电器
1） 空气阻尼式时间继电器的结构及工作原理
空气阻尼式时间继电器又称气囊式时间继电器，是利用气囊中的空气通过小孔节流的原理来获得延时动作的。根据触头延时的特点，它可分为通电延时动作型和断电延时复位型两种。常见的型号有JS7-A系列。
JS7-A系列时间继电器的外型和结构如图1.27所示。它主要由电磁系统、触点系统、空气室、传动机构和基座组成。这种继电器有通电延时与断电延时两种类型。
通电延时继电器的原理如图1.28所示，当线圈1得电后，铁心2产生吸力，衔铁3克服反力弹簧4的阻力与铁心吸合，带动推板5立即动作，压合微动开关SQ2，使其动断触点瞬时断开，动合触点瞬时闭合。同时，活塞杆6在宝塔弹簧7的作用下向上移动，带动与活塞13相连的模皮膜9向上运动。运动的速度受进气孔12进气速度的限制。这时橡皮膜下面形成空气较稀薄的空间，与橡皮模上面的空气形成压力差，对活塞的移动产生阻尼作用。活塞杆带动杠杆15只能缓慢地移动。经过一段时间，活塞才完成全部行程而压动微动开关SQ1，使其动断触点断开，动合触点闭合。由于从线圈得电到触点动作需一段时间，因此，SQ1的两对触点分别被称为延时闭合瞬时断开的动合触点和延时断开瞬时闭合的动断触点。这种时间继电器延时时间的长短取决于进气的快慢，旋转调节螺钉11可调节进气孔的大小，即可达到调节延时时间长短的目的。JS7-A系列时间继电器的延时范围有0.4～60s和0.4～180s 两种。
图1.27 JS7-A系列时间继电器
图1.28 空气阻尼式时间继电器的结构
当线圈2失电时，衔铁3在反力弹簧4的作用下，通过活塞杆6将活塞推向下端，这时橡皮膜9下方腔内的空气通过橡皮膜9、弱弹簧8和活塞13局部所形成的单向阀迅速从橡皮膜上方气室缝隙中排掉，使微动开关SQ1、SQ2的各对触点均瞬时复位。
如果将通电延时型时间继电器的电磁机构翻转180°安装，即成为断电延时型时间继电器。
空气阻尼式时间继电器的延时范围大、结构简单、寿命长、价格低。但延时误差大，难以精确地整定延时值，且延时值易受周围环境温度、尘埃等的影响。因此，在延时精度要求较高的场合不宜采用空气阻尼式时间继电器，应采用晶体管时间继电器。
2） 空气阻尼式时间继电器型号及意义
3） 技术数据
JS7-A型空气阻尼式时间继电器的技术数据见表1-10。
表1-10 JS7-A型空气阻尼式时间继电器的技术数据
4） 空气阻尼式时间继电器的使用及维护
（1） 应经常清除时间继电器上面的灰尘和油污，否则延时误差将增大。
（2） JS7-A系列时间继电器只要将线圈转180°即可将通电延时改成断电延时。
（3） JS7-A系列时间继电器由于无刻度，故不能准确地调整延时时间。
（4） JS11-□1系列通电延时继电器，必须在分断离合器电磁铁线圈电源时才能调节延时值；而JS11-□2系列断电延时继电器，必须在接通离合器电磁铁线圈电源时才能调节延时值。
5） 时间继电器的常见故障分析
（1） 延时触头不动作，其故障的原因一般为电磁铁线圈断线或电源电压低于线圈额定电压。若是电动式时间继电器，则故障的原因为同步电动机线圈断线、棘爪无弹性不能刹住棘齿或游丝断裂。
（2） 延时时期缩短。若是空气阻尼式时间继电器，故障的原因一般为气室装配不严而漏气或气室内橡胶膜损坏；若是电磁式时间继电器，故障的原因一般为非磁性垫片磨损。
（3） 延时时间变长。空气阻尼式时间继电器的故障的原因为气室内有灰尘，使气道阻塞；电动式时间继电器的故障的原因为传动机构缺润滑油。
2. 直流电磁式时间继电器
直流电磁式时间继电器是用阻尼的方法来延缓磁通变化的速度，以达到延时目的的时间继电器。其具有结构简单、运行可靠、寿命长、允许通电次数多等优点。但它仅适用于直流电路，延时时间较短。一般通电延时时间仅为0.1～0.5s，而断电延时时间可达0.2～10s。
因此，直流电磁式时间继电器主要用于断电延时。
3. 电动机式时间继电器
它由同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统及执行机构组成，电动机式时间继电器的延时时间长，可达数十小时，延时精度高，但其结构复杂、体积较大，常用的有JSl0、JSll系列和7PR系列。
4. 电子式时间继电器
早期产品多是阻容式，近期开发的产品多为数字式，又称计数式，其结构是由脉冲发生器、计数器、数字显示器、放大器及执行机构组成的，具有延时时间长、调节方便、精度高的优点，有的还带有数字显示，应用很广，可取代阻容式、空气式、电动机式等时间继电器，该类时间继电器只有得电延时型，延时触点均为2NO、2NC，无瞬时动作触点。
5. 电气图形和文字符号
电气图形及文字符号如图1.29所示。
图1.29 电气图形和文字符号
6. 时间继电器的选择
（1） 时间继电器的延时方式有通电延时型和断电延时型两种，因此选用时应确定采用哪种延时方式更方便组成控制线路。
（2） 凡对延时精度要求不高的场合，一般宜采用价格较低的电磁阻尼式（电磁式）或空气阻尼式（气囊式）时间继电器；若对延时精度要求很高时，则宜采用电动机式或晶体管式时间继电器。
（3） 应注意电源参数变化的影响。如在电源电压波动大的场合，采用空气阻尼式或电动式比采用晶体管式好；而在电源频率波动大的场合，则不宜采用电动机式时间继电器。
（4） 应注意环境温度变化的影响。通常在环境温度变化较大处，不宜采用空气阻尼式和晶体管式时间继电器。
（5） 对操作频率也要加以注意。因为操作频率过高不仅会影响电气寿命，还可能导致延时误差的增大。
速度继电器是反映转速和转向的继电器，其主要作用是以旋转速度的快慢为指令信号，与接触器配合实现对电动机的反接制动控制，故又称为反接制动继电器。
1. 速度继电器的结构和工作原理
JY1型速度继电器的结构和工作原理如图1.30所示。
图1.30 JY1型速度继电器的结构和工作原理
1—可动支架；2，7—转子（永久磁铁）；3，8—定子；4—端盖；5—连接头；6—电动机轴；
9—定子绕组；10—胶木摆杆；11—簧片（动触点）；12—静触点
它主要由定子、转子、可动支架、触点系统及端盖等几部分组成。转子由永久磁铁制成，固定在转轴上；定子由硅钢片叠成并装有笼型短路绕组，能作小范围偏转；触点系统由两组转换触点组成，一组在转子正转时动作，另一组在转子反转时动作。
当电动机旋转时，带动与电动机同轴相连的速度继电器的转子旋转，相当于在空间中产生旋转磁场，从而在定子笼型短路绕组中产生感应电流，感应电流与永久磁铁的旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，从而使定子随永久磁铁转动的方向偏转，与定子相连的胶木摆杆也随之偏转。当定子偏转到一定角度时，胶木摆杆推动簧片，使继电器的触点动作。
当转子转速减小到零时，由于定子的电磁转矩减小，胶木摆杆恢复到原状态，触点随即复位。
速度继电器的动作转速一般不低于100～300r/min，且复位速度约在100r/min以下。常用的速度继电器中，JY1型能在3000r/min以下可靠地工作，JFZ0型的两组触点改用两个微动开关，使其触点的动作速度不受定子偏转速度的影响。额定工作转速有300～1000r/min（JFZ0-1）型和1000～3600r/min（JFZ0-2型）两种。
2. 电气图形及文字符号
速度继电器的电气图形及文字符号如图1.31所示。
图1.31 电气图形及文字符号
3. 技术数据
常用速度继电器的技术数据见表1-11。
表1-11 常用速度继电器的技术数据
4. 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。
5. 使用及维护
（1） 速度继电器的转轴应与电动机同轴连接。
（2） 速度继电器安装接线时，正反向的触点不能接错，否则不能起到反接制动时接通和断开反向电源的作用。
6. 速度继电器的常见故障分析
（1） 反接制动时速度继电器失效使电动机不能制动故障的原因一般为速度继电器的胶木摆杆断裂、动合触点接触不良、弹性动触点断裂或失去弹性。
（2） 反接制动时制动不正常，其故障的原因一般为速度继电器的弹性动触片调整不当，可将调整螺钉向上旋，则弹性动触片的弹性减小，速度较低时便可推动。
主令器是用来发布命令、改变控制系统工作状态的电器。它可以直接作用于控制电路，也可以通过电磁式电器的转换对电路实现控制，其主要类型有按钮开关、行程开关、万能转换开关、主令控制器、脚踏开关等。
按钮开关是一种以短时接通或分断小电流电路的电器，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，然后再由它们去控制主电路。常用按钮的外形如图1.32所示。
图1.32 按钮开关
1. 按钮开关的结构
按钮开关的结构一般都是由按钮帽、复位弹簧、桥式动触点、外壳及支柱连杆等几部分组成。按钮开关按静态时触点分合状况，可分为动合按钮（启动按钮）、动断按钮（停止按钮）及复合按钮（动合、动断组合为一体的按钮）。按钮开关的结构如图1.33所示。
图1.33 按钮开关的结构
1—按钮；2—复位按钮；3—支柱连杆；4—动合静触点；5—桥式动触点；6—动断静触点；7—外壳
另外，根据不同的需要，可将单个按钮元件组成双联按钮、三联按钮或多联按钮开关，用于电动机的启动、停止及正转、反转、制动的控制。有的也可将若干按钮开关集中安装在一块控制板上，以实现集中控制，称为按钮开关站。
按钮帽的不同颜色和符号标志是用来区分功能及作用的，便于操作人员的识别，以避免误操作。
按钮帽操动部分除常见的直上、直下的操动形式外，还有旋钮、自锁钮、钥匙钮等。其中旋钮分两位置、三位置和自复式3种。
2. 技术数据
按钮开关的技术数据见表1-12～表1-14。
表1-12 按钮开关的技术数据
表1-13 按钮颜色代表的意义
续表
表1-14 常用中英文按钮标牌的名称对照
3. 按钮开关型号及电气图形和文字符号
按钮开关型号如下：
其电气图形和文字符号如图1.34所示。
图1.34 按钮开关的电气图形和文字符号
4. 按钮开关的选择
（1） 根据用途，选用合适的型式。
（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，确定按钮数。
5. 使用及维护
（1） 由于按钮开关的触点间距较小，如有油污等则极易发生短路事故，故使用时应经常保持触点间的清洁。
（2） 按钮开关用于高温场合时，易使塑料变形老化，导致按钮松动，引起接线螺钉间相碰短路的问题，所以可视情况在安装时多加一个紧固圈，两个拼紧使用；也可在接线螺钉处加套绝缘塑料管来防止。
（3） 带指示灯的按钮开关由于灯泡要发热，时间长时易使塑料灯罩变形而造成调换灯泡困难，故不宜用在通电时间较长之处。如欲使用，可适当降低灯泡电压，以延长使用寿命。
6. 按钮开关的常见故障分析
（1） 按下启动按钮时有触电感觉，其故障的原因一般为按钮的防护金属外壳与连接的导线接触或按钮帽的缝隙间充满铁屑，使其与导电部分形成通路。
（2） 停止按钮失灵，不能断开电路，其故障的原因一般为接线错误、线头松动或搭接在一起、铁尘过多或油污使停止按钮两动断触点形成短路、胶木烧焦短路。
（3） 按下停止按钮，再按下启动按钮，被控电器不动作，其故障的原因一般为被控电器有故障、停止按钮的复位弹簧损坏或按钮接触不良。
在生产过程中，一些生产机械运动部件的行程或位置要受到限制，或者需要在一定范围内自动往返循环等，以便实现对工件的连续加工。
位置开关是一种将机械信号转换为电信号，用以控制运动部件的位置和行程的自动控制电器。位置开关它包括行程开关和接近开关等。行程开关的种类很多，按运动形式分为有直动式和转动式；按触点性质分为有触点和无触点的。
1. 位置开关的结构及原理
各种行程开关的基本结构大体相同，都是由触点系统、操作机构和外壳组成。JLXK1系列行程开关的外形如图1.35所示。
图1.35 JLXK1系列行程开关的外形
JLXK1系列行程开关的工作原理如图1.36所示。当运动部件的挡铁碰压行程开关的滚轮1时，杠杆2连同转轴3一起转动，使凸轮7推动撞块5，当撞块被压到一定位置时，推动微动开关6快速动作，使其动断触点断开、动合触点闭合。
图1.36 JLXK1-111型行程开关的动作原理
1—滚轮；2—杠杆；3—转轴；4—复位弹簧；5—撞块；6—微动开关；7—凸轮；8—调节螺钉
位置开关按其触点动作方式可分为蠕动型和瞬动型，两种类型的触点动作速度不同。JLXK1-111型位置开关分合速度取决于生产机械挡铁触动操作头的移动速度，其缺点是当移动速度低于0.4m/s时，触点分合得太慢易受电弧烧灼，从而减少触点的使用寿命。
为了位置开关触点在生产机械缓慢运动时仍能快速分合，故将触点动作设计成跳跃式瞬动结构，这样不但可以保证动作的可靠性及行程控制的位置精度，同时还可减少电弧对触头的灼伤。
2. 位置开关型号及电气图形与文字符号
位置开关型号如下。
其电气图形与文字符号如图1.37所示。
图1.37 电气图形和文字符号
3. 位置开关的选择
（1） 根据应用场合及控制对象来选择是一般用途开关还是起重设备用行程开关。
（2） 根据安装环境来选择防护形式，是开启式还是防护式。
（3） 根据控制回路的电压和电流来选择采用何种系列的行程开关。
（4） 根据机械与行程开关的传动力与位移关系来选择合适的头部结构形式。
4. 使用及维护
（1） 位置开关安装时位置要准确，否则不能达到行程控制和限位控制的目的。
（2） 应定期清扫位置开关，以免触点接触不良而达不到行程和限位控制的目的。
5. 位置开关的常见故障分析
（1） 挡铁碰撞位置开关使触点不动作，其故障的原因一般为位置开关的安装位置不对，即离挡铁太远；或者是触点接触不良或连接线松脱。
（2） 位置开关复位但动断触点不能闭合，其故障的原因一般为触点偏斜或动触点脱落、触杆被杂物卡住、弹簧弹力减退或被卡住。
（3） 位置开关的杠杆已偏转但触点不动，其故障的原因一般为位置开关的位置装得太低或触点由于机械卡阻而不动作。
6. 接近开关
近年来，接近开关获得了广泛的应用，它是靠移动物体与接近开关的感应头接近时，使其输出一个电信号，故又称为无触点开关。其在继电接触器控制系统中应用时，接近开关输出电路要驱动一个中间继电器，由其触点对继电接触器电路进行控制。
接近开关分为电容式和电感式两种，电感式的感应头是一个具有铁氧体磁芯的电感线圈，故只能检测金属物体的接近。常用的型号有LJl、LJ2等系列。图1.38所示为LJ2系列晶体管接近开关电路原理图，电路由晶体管VT 1 、振荡线圈 L 及电容器 C 1 、 C 2 、 C 3 组成电容三点式高频振荡器，其输出经由VT 2 放大，VD 3 、VD 4 整流成直流信号，加到晶体管VT 5 的基极，晶体管VT 6 、VT 7 构成施密特电路，VT 8 为接近开关的输出电路。
当开关附近没有金属物体时，高频振荡器谐振，其输出经由VT2放大并整流成直流，从而使VT 2 导通，施密特电路VT6截止，VT7饱和导通，输出级VT8截止，接近开关无输出。
当金属物体接近振荡线圈 L 时，振荡减弱，直到停止，这时VT 5 截止，施密特电路翻转，VT 7 截止，VT 8 饱和导通，亦有输出。其输出端可带继电器或其他负载。
接近开关采用非接触型感应输入和晶体管作无触点输出及放大开关构成的开关，线路具有可靠性高、寿命长、操作频率高等优点。
图1.38 LJ2系列晶体管接近开关电路原理
电容式接近开关的感应头只是一个圆形平板电极，这个电极与振荡电路的地线形成一个分布电容，当有导体或介质接近感应头时，电容量增大而使振荡器停振，输出电路发出电信号。由于电容式接近开关既能检测金属，又能检测非金属及液体，因而在国外应用得十分广泛，国内也有LXI15系列和TC系列等产品。
1-1 简述电器的概念和分类。
1-2 写出下列电器的作用、图形符号和文字符号。
（1） 熔断器；（2）组合开关；（3）按钮开关；（4）自动空气开关；
（5）交流接触器；（6）热继电器；（7）时间继电器。
1-3 有一台三相异步电动机型号为Y-1002-4，额定功率为2kW，额定电流为4.2A，额定电压380V，连接方式
形，试选择何种型号开关。
1-4 解释自动空气开关的型号含义。
1-5 如何进行自动空气开关的类型及参数选择。
1-6 熔断器主要技术参数有哪些？
1-7 如何进行熔断器类型及参数选择？
1-8 简述交流接触器在电路中的作用、结构和工作原理。
1-9 交流接触器中短路环的作用和工作原理。
1-10 如何进行交流接触器类型及参数的选择。
1-11 解释热继电器型号的含义。
1-12 如何进行热继器类型及参数的选择。
1-13 在电动机的控制线路中，熔断器和热继电器能否相互代替？为什么？
1-14 电动机的启动电流大，启动时热继电器应不应该动作？为什么？
1-15 时间继电器JS7的原理是什么？如何调整延时范围？画出图形符号并解释各触点的动作特点。
1-16 简述速度继电器的结构和工作原理。
1-17 简述按钮和位置开关的用途和工作原理。