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低压控制电器主要用于低压电力拖动系统中，对电动机的运行进行控制、调节和保护的电器，常用的低压控制电器有刀开关、组合开关、主令电器（按钮、位置开关等）、接触器和继电器。
低压刀开关适用于不经常操作的低压电路中，主要用于手动接通与断开交、直流电路，也可以用于不频繁接通与分断额定电流以下的负载，或作为电源隔离开关使用。
刀开关由操纵手柄、触刀、静插座、支座和绝缘底板组成，如图2-7所示。
图2-7 刀开关结构简图和外形
刀开关的主要类型有带灭弧装置的大容量刀开关、带熔断器的开启式负荷开关（胶盖开关）、带灭弧装置和熔断器的封闭式负荷开关（铁壳开关）等。
刀开关的主要技术参数：额定电压——长期工作所承受的最大电压、额定电流——长期工作所通过的最大允许电流以及分断能力等。
选用刀开关时，刀开关的极数要与电源进线相数应相等；刀开关的额定电压应大于所控制的电路额定电压；刀开关的额定电流应大于负载的额定电流。
刀开关的图形和文字符号如图2-8所示。
图2-8 刀开关的图形和文字符号
组合开关也是一种刀开关，不过它的刀片是转动式的，操作比较轻巧，它的动触点（刀片）和静触点装在封闭的绝缘件内，采用叠装式结构，其层数由动触点数量决定，动触点装在操作手柄的转轴上，随转轴旋转而改变各对触点的通断状态。
组合开关的外形、结构、图形和文字符号如图2-9所示。
图2-9 组合开关的外形、结构、图形和文字符号
组合开关一般在电气设备中用于非频繁接通和分断电路、接通电源和负载、测量三相电压以及控制小容量异步电动机的正反转和
-△形降压启动等。
组合开关的主要参数有额定电压、额定电流、极数等。其中额定电流有10A、25A、60A等几级。全国统一设计的常用产品有HZ5、HZ10系列和新型组合开关HZ15等系列。HZ10系列组合开关的技术数据见表2-1。
表2-1 HZ10系列组合开关的技术数据
主令电器是用来发布命令、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主电路实现控制，其主要类型有按钮、位置开关、凸轮控制器等。
1.按钮
按钮是用人工手动操作的，并具有储能（弹簧）复位的主令电器，它的结构虽然简单，却是应用很广泛的一种电器，主要用于远距离操作接触器、继电器等电磁装置，以自动切换控制电路。
按钮是最常用的主令电器，在低压控制电路中用于手动发出控制信号。其典型结构如图2-10所示，它由按钮帽、复位弹簧、桥式触点和常闭/常开触点等组成。
图2-10 按钮开关结构示意
1，2—常闭触点；3，4—常开触点；5—桥式触点；6—按钮帽；7—复位弹簧
按用途和结构的不同，分为启动按钮、停止按钮和复合按钮等。
启动按钮带有常开触点，用手指按下按钮帽，常开触点闭合；手指松开，常开触点复位。
启动按钮的按钮帽采用绿色。停止按钮带有常闭触点，手指按下按钮帽，常闭触点断开；手指松开，常闭触点复位。停止按钮的按钮帽采用红色。复合按钮带有常开触点和常闭触点，用手指按下按钮帽，先断开常闭触点，再闭合常开触点；手指松开，常开触点和常闭触点先后复位。
按钮的图形、文字符号和外形如图2-11所示。
图2-11 按钮的图形、文字符号和外形
为了便于识别各个按钮的作用，避免误动作，通常在按钮帽上做不同标记或涂上不同颜色。一般红色表示停止，绿色表示启动。
2.位置开关
位置开关主要有两类：行程开关和接近开关。
1）行程开关
位置开关也称为行程开关，主要用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短的主令电器。若将行程开关安装于工作机械行程终点处，用于限制其行程，则称为限位开关。
行程开关的种类按接触方式分为接触式和非接触式；按结构分为直动式、滚动式、微动式。
接触式行程开关靠运动物体碰撞行程开关的顶杠而使行程开关的常开触点接通和常闭触点分断，从而实现对电路的控制，其结构如图2-12所示。
图2-12 接触式行程开关的结构
行程开关的图形、文字符号如图2-13所示。
图2-13 行程开关的图形、文字符号
2）接近开关
接近式位置开关是一种非接触式的位置开关，是一种开关型的传感器，简称接近开关。接近开关和行程开关相似，都是位置开关。
行程开关和微动式开关均属接触式行程开关，工作时均有挡块与推杠的机械碰撞和触点的机械分合。在动作频繁时，容易发生故障，工作可靠性较低。
接近开关是无触点非接触式的位置开关，当运动部件与接近开关的感应头接近时，就使其输出一个电信号。这类产品的特点是，当挡块运动时，无须与开关的部件接触即可发出电信号。这类开关有接近开关、光电开关等。
接近开关按工作原理分为电感式、电容式、霍尔式、超声波式、光电式、磁性接近开关等。
对于不同材质的检测体和不同的检测距离，应选用不同类型的接近开关，使其在系统中具有高的性价比。为此，在选型时应遵循以下原则。
（1）当检测体为金属材料时，应选用电感式接近开关。
（2）当检测体为非金属材料时，如木材、纸张、塑料等，应选用电容式接近开关。
（3）当要对金属体和非金属进行远距离检测和控制时，应选用光电式接近开关或超声波式接近开关。
（4）当检测体为金属且检测灵敏度要求不高时，可选用价格低廉的磁性接近开关或霍尔式接近开关。
接近开关由感应头、高频振荡器、放大器和外壳组成。接近开关的图形及文字符号如图2-14（a）所示，某型号接近开关的外形如图2-14（b）所示。
图2-14 某型号接近开关的图形、文字符号和外形
3.凸轮控制器
凸轮控制器用于起重设备和其他电力拖动装置，以控制电动机的启动、正/反转、调速和制动。其结构主要由手柄、定位机构、转轴、凸轮和动/静触点组成，如图2-15（a）所示，某型号的凸轮控制器的外形如图2-15（b）所示。
图2-15 凸轮控制器的结构和外形
转动手柄时，转轴带动凸轮一起转动，转到某一位置时，凸轮顶动滚子，克服弹簧压力使动触点顺时针方向转动，脱离静触点而分断电路。在转轴上叠装不同形状的凸轮，可以使若干触点组按规定的顺序接通或分断。
凸轮控制器的图形和文字符号如图2-16所示。由于其触点的分合状态是与操作手柄的位置有关的，为此，在电路图中除画出触点圆形符号之外，还应有操作手柄与触点分合状态的表示方法。其表示方法有两种：
图2-16 凸轮控制器的图形和文字符号
（1）在电路图中画虚线和画“·”的方法，如图2-16（a）所示，即用虚线表示操作手柄的位置，用有无“·”表示触点的闭合和打开状态。例如，在触点图形符号下方的虚线位置上画“·”，则表示当操作手柄处于该位置时，该触点是处于闭合状态的；若在虚线位置上未画“·”，则表示该触点是处于打开状态的。
（2）在电路图中既不画虚线也不画“·”，而是在触点图形符号上标出触点编号，再用接通表表示操作手柄于不同位置时的触点分合状态，如图2-16（b）所示。在接通表中用有无“×”来表示操作手柄不同位置时触点的闭合和断开状态。
接触器是一种用于频繁接通或断开交直流主电路、大容量控制电路等大电流电路的自动切换电器。在功能上接触器除能自动切换外，还具有手动开关所缺乏的远距离操作功能和失压（或欠压）保护功能，但没有自动开关所具有的过载和短路保护功能。接触器生产方便，成本低，主要用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等，是电力拖动自动控制电路中应用最广泛的电器元件。
接触器按其主触点控制的电路电流种类分类，有交流接触器和直流接触器两类。
1.交流接触器
交流接触器用于控制电压高至380V、电流高至600A的50Hz交流电路。交流接触器一般有3对主触点，2对辅助触点。主触点用于接通或分断主电路，主触点和辅助触点一般采用双断点的桥式触点，电路的接通和分断由两个触点共同完成。由于这种双断点的桥式触点具有电动力吹弧的作用，所以，10A以下的交流接触器一般无灭弧装置，而10A以上的交流接触器则采用栅片灭弧罩灭弧。图2-17为交流接触器结构示意。
图2-17 交流接触器结构示意
1—动触点；2—静触点；3—衔铁；4—缓冲弹簧；5—电磁线圈；
6—铁芯；7—垫毡；8—触点弹簧；9—灭弧罩；10—触点压力弹簧
交流接触器工作时，施加的交流电压应大于线圈额定电压值的85%时，接触器才能够可靠地吸合。其工作原理如下：在线圈上施加交流电压后，铁芯中产生磁通，该磁通对衔铁产生克服复位弹簧拉力的电磁吸力，使衔铁带动触点动作。触点动作时，常闭先断开，常开后闭合。主触点和辅助触点是同时动作的。当线圈中的电压值降到某一数值时，铁芯中的磁通下降，吸力减小到不足以克服复位弹簧的反力时，衔铁就在复位弹簧的反力作用下复位，使主触点和辅助触点的常开触点断开，常闭触点恢复闭合。这个功能就是接触器的失压保护功能。
2.直流接触器
直流接触器主要用于电压440V、电流600A以下的直流电路。其结构与工作原理基本上与交流接触器相同，即由线圈、铁芯、衔铁、触点、灭弧装置等部分组成。所不同的是除触点电流和线圈电压为直流外，其触点大都采用滚动式接触的指形触点，辅助触点则采用点接触的桥式触点。铁芯由整块钢或铸铁制成，线圈制成长而薄的圆筒形。为保证衔铁可靠地释放，常在铁芯与衔铁之间垫有非磁性垫片。
由于直流电弧不像交流电弧有自然过零点，更难熄灭，因此，直流接触器常采用磁吹式灭弧装置。
3.接触器的主要技术参数及型号的含义
1）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。交流有127V、220V、380V、500V等挡位；直流有110V、220V、440V等挡位。
（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。有5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A和600A。
（3）吸引线圈的额定电压。适用于交流的有36V、110V、127V、220V、380V；适用于直流电有24V、48V、220V、440V。
（4）电气寿命和机械寿命。电气寿命是指在不同使用条件下无须修理或更换零件的负载操作次数；机械寿命是指在需要正常维修或更换机械零件前，包括更换触点所能承受的无负载操作循环次数。
（5）额定操作频率。指接触器每小时的操作次数。
2）接触器的型号含义
3）接触器的图形符号和文字符号
接触器的图形符号和文字符号如图2-18（a）、图2-18（b）和图2-18（c）所示。
图2-18 接触器的图形和文字符号
电磁式继电器是一种自动电器，它的功能是根据外界输入信号的变化，在电气输出电路中，控制电路接通或断开。它主要用来反映各种控制信号，其触点一般接在控制电路中。电磁式电器是应用最早、最多的一种形式。其结构及工作原理与接触器大体相同，在结构上由电磁机构和触点系统等组成。
继电器种类很多，按输入信号可分为电压继电器、电流继电器、功率继电器、速度继电器、时间继电器、压力继电器、温度继电器等；按工作原理可分为电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器，热继电器等；按用途可分为控制与保护继电器；按输出形式可分为有触点和无触点继电器。
无论继电器的输入信号是电量或非电量，继电器工作的最终目的总是控制触点的分断或闭合，而触点又是控制电路通断的，就这一点来说接触器与继电器是相同的。但是它们又有区别，主要表现在以下几个方面：
1）所控制的电路不同
继电器用于控制电信电路、仪表电路、自控装置等小电流电路及控制电路；接触器用于控制电动机等大功率、大电流电路及主电路。
2）输入信号不同
继电器的输入信号可以是各种物理量，如电压、电流、时间、压力、速度等，而接触器的输入信号只有电压。
下面介绍电磁式继电器、时间继电器和速度继电器。
1.电磁式继电器
在低压控制系统中采用的继电器大部分是电磁式继电器，电磁式继电器的结构与原理和接触器基本相同。电磁式继电器由电磁机构和触点系统组成。按吸引线圈电流的类型，可分为直流电磁式继电器和交流电磁式继电器。按其在电路中的连接方式，可分为电流继电器、电压继电器和中间继电器等。电磁式继电器的结构如图2-19所示。
图2-19 电磁式继电器的结构
1—底座；2—反力弹簧；3、4—调节螺钉；5—非磁性垫片；
6—衔铁；7—铁芯；8—极靴；9—电磁线圈；10—触点系统
1）电流继电器
电流继电器反映的是电流信号。使用时，电流继电器的线圈串联在被测电路中，根据电流的变化而动作。为降低负载效应和对被测量电路参数的影响，线圈匝数少，导线粗，阻抗小。电流继电器除用于电流型保护的场合外，还经常用于按电流原则控制的场合。电流继电器有欠电流和过电流继电器两种。
（1）欠电流继电器。在欠电流继电器的线圈中通以30%～65%的额定电流时继电器吸合，当线圈中的电流降至额定电流的10%～20%时继电器释放。因此，在电路正常工作时，欠电流继电器始终是吸合的。当电路由于某种原因使电流降至额定电流的20%以下时，欠电流继电器释放，发出信号，从而改变电路状态。
（2）过电流继电器。其结构、原理与欠电流继电器相同，只不过吸合值与释放值不同。过电流继电器吸引线圈的匝数很少。直流过电流继电器的吸合值为70%～300%额定电流，交流过电流继电器的吸合值为110%～400%额定电流。应当注意，过电流继电器在正常情况下（电流在额定值附近时）是释放的，当电路发生过载或短路故障时，过电流继电器才吸合，吸合后立即使所控制的接触器或电路分断，然后自身也释放。由于过电流继电器具有短时工作的特点，因交流过电流继电器不用装短路环。
常用的交直流通用继电器有JT4、JT14等系列，表2-2所列为JL14系列交/直流电流继电器的技术数据。
表2-2 JL14系列交/直流电流继电器的技术数据
继电器的型号含义如下：
2）电压继电器
电压继电器反映的是电压信号。使用时，电压继电器的线圈并接于被测电路，线圈的匝数多、导线细、阻抗大。继电器根据所接电路电压值的变化，处于吸合或释放状态。常用的有欠（零）电压继电器和过电压继电器两种。
电路正常工作时，欠电压继电器吸合，当电路电压减小到某一整定值，如（30%～50%） U N 以下时，欠电压继电器释放，对电路实现欠电压保护。
电路正常工作时，过电压继电器不动作，当电路电压超过到某一整定值，如（105%～120%） U N 时，过电压继电器吸合，对电路实现过电压保护。
零电压继电器是当电路电压降低到（5%～25%） U N 时释放，对电路实现欠电压保护。
3）中间继电器
中间继电器实质上是电压继电器，只是触点数量多（一般有8对），容量也大，起到中间放大（触点数目和电流容量）的作用。
常用的中间继电器有JZ7和JZ8等系列。表2-3所列为JZ7系列中间继电器的技术参数。4）电磁式继电器的选择
表2-3 JZ7系列中间继电器的技术参数
电磁式继电器主要包括电流继电器、电压继电器和中间继电器。选用时主要依据继电器所保护或所控制对象对继电器提出的要求，如触点的数量、种类，返回系数，控制电路的电压、电流、负载性质等。由于继电器触点容量小，所以经常将触点并联使用。有时为增加触点的分断能力，也有把触点串联起来使用的。
5）电磁式继电器的图形符号和文字符号
电磁式继电器的图形符号如图2-20所示。电流继电器的文字符号为KI，电压继电器的文字符号为KV，中间继电器的文字符号为KA。
图2-20 电磁式继电器的图形、文字符号
2.时间继电器
在自动控制系统中，需要瞬时动作的继电器，也需要延时动作的继电器。时间继电器就是利用某种原理实现触点延时动作的自动电器，经常用于时间原则进行控制的场合。其种类主要有空气阻尼式、电磁阻尼式、电子式和电动机式。
时间继电器的延时方式有两种：
（1）通电延时：接受输入信号后延迟一定的时间，输出信号才发生变化。当输入信号消失后，输出瞬时复原。
（2）断电延时：接受输入信号时，瞬时产生相应的输出信号。当输入信号消失后，延迟一定的时间，输出信号才复原。
1）空气阻尼式时间继电器
空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼原理获得延时的，其结构由电磁系统、延时机构和触点3部分组成。电磁机构为双E直动式，触点系统是LX5型微动式开关，延时机构采用气囊式阻尼器。
空气阻尼式时间继电器的电磁机构可以是直流的，也可以是交流的；既有通电延时型，也有断电延时型的。只要改变电磁机构的安装方向，便可实现不同的延时方式：当衔铁位于铁芯和延时机构之间时为通电延时，如图2-21（a）所示；当铁芯位于衔铁和延时机构之间时为断电延时，如图2-21（b）所示。
当线圈1通电后，衔铁3吸合，活塞杆6在塔形弹簧8的作用下带动活塞12及橡皮膜10向上移动，由于橡皮膜10下方的空气稀薄形成负压，活塞杠6只能缓慢上移，其移动的速度决定了延时的长短。调整调节螺栓13，改变进气孔14的大小，可以调整延时时间：进气孔大，移动速度快，延时短；进气孔小，移动速度慢，延时较长。在活塞杠向上移动的过程中，杠杆7随之做逆时针旋转。当活塞杆移动到与已吸合的衔铁接触时，活塞杠停止移动。同时杠杆7压动微动式开关15，使微动式开关的常闭触点断开、常开触点闭合，起到通电延时的作用。延时时间为线圈通电到微动开关触点动作之间的时间间隔。
当线圈1断电后，电磁吸力消失，衔铁3在反力弹簧4的作用下释放，并通过活塞杠6带动活塞12的肩部所形成的单向阀，迅速地从橡皮膜10上方的气室缝隙中排出。因此，杠杆7和微动开关15能在瞬间复位。线圈1通电和断电时，微动开关16在推板5的作用下能够瞬时动作，所以是时间继电器的瞬动触点。
按照通电延时和断电延时两种形式，空气阻尼式时间电器的延时触点有延时闭合的常开触点、延时断开的常闭触点及延时断开的常开触点、延时闭合的常闭触点。
通电延时型：线圈通电，延时一定时间后延时触点才闭合或断开；线圈断电，触点瞬时复位。
断电延时型：线圈通电，延时触点瞬时闭合或断开；线圈断电，延时一定时间后延时触点才复位。
只要改变电磁机构的安装方向，便可实现不同的延时方式：
当衔铁位于铁芯和延时机构之间时为通电延时，如图2-21（a）所示。
图2-21 JS7-A系列时间继电器动作原理
1—线圈；2—铁芯；3—衔铁；4—反力弹簧；5—推板；6—活塞杠；7—杠杆；8—塔形弹簧；9—弱弹簧；10—橡皮膜；
11—空气室壁；12—活塞；13—调节螺栓；14—进气孔；15，16—微动式开关
当铁芯位于衔铁和延时机构之间时为断电延时，如图2-21（b）所示。
2）电子式时间继电器
电子式时间继电器的种类很多，最基本的有延时吸合和延时释放两种，它们大多利用电容充放电原理来达到延时的目的。JS20系列电子式时间继电器具有延时长、电路简单、延时调节方便、性能稳定、延时误差小、触点容量较大等优点。
图2-22所示为JS20系列电子式时间继电器原理。刚接通电源时，电容器C2尚未充电，此时 U G =0，场效应晶体管VT1的栅极与源极之间电压 U GS =- U S 。此后，直流电源经电阻R10、RP1、R2向C2充电，电容C2上电压逐渐上升，直至 U G 上升至| U G - U S |＜| U P |（ U P 为场效应晶体管的夹断电压）时，VT1开始导通。由于ID在R3上产生压降，D点电位开始下降，一旦D点电压降到VT2的发射极电位以下时，VT2开始导通，VT2的集电极电流IC在R4上产生压降，使场效应晶体管的US降低。R4起正反馈作用，VT2迅速地由截止变为导通，并触发晶闸管VT导通，继电器KA动作。由上可知，从时间继电器接通电源开始至C2被充电到KA动作为止的这段时间为通电延时动作时间。KA动作后，C2经KA常开触点对电阻R9放电，同时氖泡Ne起辉，并使场效应晶体管VT1和晶体管VT2都截止，为下次工作做准备。此时晶闸管VT仍保持导通，除非切断电源，使电路恢复到初始状态，继电器KA才释放。
图2-22 JS20系列电子式时间继电器原理
3）电动机式时间继电器
电动机式时间继电器是用微型同步电动机带动减速齿轮系获得延时的，分为通电延时型和断电延时型两种。它由微型同步电动机、电磁离合系统、减速齿轮机构及执行机构组成。常用的有JS10、JS11系列和7PR系列。
电动机式时间继电器的延时范围宽，以JS11通电延时型时间继电器为例，延时范围分别为0～8s，0～40s，0～4min，0～20min，0～2h，0～12h，0～72h。由于同步电动机的转速恒定，减速齿轮精度较高，延时准确度高达1%。同时延时值不受电源电压波动和环境温度变化的影响。由于具有上述优点，就延时范围和准确度而言，是电磁式、空气阻尼式、晶体管式时间继电器无法比拟的。电动机式的主要缺点是结构复杂、体积大、寿命低、价格贵、准确度受电源频率的影响等。因此，这种时间继电器不轻易选用，只有在要求延时范围较宽和精度较高的场合才选用。
时间继电器的图形符号及文字符号如图2-23所示。
图2-23 时间继电器的图形及文字符号
3.速度继电器
速度继电器是根据电磁感应原理制成的，是一种利用速度原则对电动机进行控制的自动电器。当电动机制动转速下降到一定值时，由速度继电器切断电动机控制电路。速度继电器主要由转子、定子和触点组成。转子是一个圆柱形永久磁铁，定子是一个笼型空心圆环，装有笼型的绕组。其结构原理如图2-24所示。
图2-24 速度继电器结构原理
1—转轴；2转子；3—定子；4—绕组；5—摆锤；6，9—簧片；7，8—静触点
速度继电器的转轴应与被控电动机的轴相连接，当电动机的轴旋转时，速度继电器的转子随之转动。这样，定子圆环内的绕组便切割转子旋转磁场，产生使圆环偏转的转矩。偏转角度与电动机的转速成正比。当转速使定子偏转到一定角度时，与定子圆环连接的摆锤推动触点，使常闭触点分断，当电动机转速进一步升高后，摆锤的继续偏转，使动触点与静触点的常开触点闭合。当电动机转速下降时，圆环偏转角度随之下降，动触点在簧片作用下复位（常开触点断开，常闭触点闭合）。
速度继电器有两组触点（各有一对常开触点和常闭触点），可分别控制电动机正、反转的反接制动。常用的速度继电器有JY1型和JFZ0型，一般速度继电器的触点动作速度为120 r/min，触点的复位速度值为100 r/min。在连续工作制中，能可靠地工作在1000～3600 r/min，允许操作频率每小时不超过30次。
速度继电器的图形符号及文字符号如图2-25所示。
图2-25 速度继电器的图形及文字符号