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低压电器是指工作在1200V及以下的交流（频率为50Hz）额定电压或1500V及以下的直流额定电压的低压供电网络中的电气元件或设备。它们能够根据操作信号或外界现场信号的要求，自动或手动接通和断开电路，从而实现对电路或非电路对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节。
根据用途和控制对象的不同，低压电器可以分为以下几类：
● 配电电器：用于低压电力网的配电电器，包括刀开关、转换开关、空气断路器和熔断器等。对配电电器的主要技术要求是断流能力强、工作可靠，具有足够的热稳定性和动稳定性。
● 控制电器：用于控制电力拖动及自动控制系统的电器，包括接触器、启动器和各种控制继电器等。对控制电器的主要技术要求是操作频率高、寿命长，以及具备相应的转换能力。
按操作方式的不同，低压电器可以分为：
● 自动电器：通过电磁（或压缩空气）做功来完成接通、分断、启动、反向和停止等动作的电器，如接触器、继电器等。
● 手动电器：通过人的做功来完成接通、分断、启动、反向和停止等动作的电器，如刀开关、转换开关和主令电器等。
按工作原理的不同，低压电器可以分为：
● 电磁式低压电器：根据电磁原理工作的电器。
● 电子式低压电器：根据电子技术原理工作的电器。
低压电器的产品型号是识别和选择低压电器产品品种与规格的基本标识。推进低压电器产品型号的标准化对低压电器产品的生产、使用、配套协作和维修具有重要作用，是维护各方利益的基础性措施。例如，我国之前按照JB/T 2930—91《低压电器产品型号编制方法》的规定对各种低压电器进行产品型号编制。这些型号由类组代号（类别代号、组别代号）、设计代号、基本规格代号和辅助规格代号等部分构成。每一级代号后面可根据需要加设派生代号。
低压电器产品的生产企业为增强产品的市场占有率和竞争力、保护企业的自身利益和知识产权，除了按照JB/T 2930—91申请产品型号外，还允许提出与企业名称、商标等相关的企业产品型号。对低压电器产品型号中的各部分说明如下。
常用的低压电器的图形符号及文字符号如表3-1所示。
表3-1 常用的低压电器的图形符号及文字符号
（续表）
（续表）
（续表）
在选用低压电器时，除应符合国家现行的相关标准外，还应满足以下要求：
● 电器的额定电压必须与所在回路的标准电压相匹配。
● 电器的额定电流不得小于所在回路的计算电流。
● 电器的额定频率必须与所在回路的频率相匹配。
● 电器必须适应所处的环境。
● 电器必须满足短路条件下的动态稳定性和热稳定性要求。对于用于断开短路电流的电器，必须具备短路条件下的通断能力。
如果要检验电器在短路条件下的通断能力，则应设置预期短路电流周期分量的有效值。如果短路点附近所接电动机的额定电流之和超过短路电流的1%，则必须考虑电动机反馈电流的影响。
导线的类型应根据低压电器的敷设方式及环境条件进行选择。绝缘导线除满足上述条件外，还应符合工作电压的要求。在为低压电器手工配线时（非模型、模具配线），应符合以下要求：
● 走线通道应尽可能少，同一通道中的沉底导线，应按主、控电路分类集中，单层平行密排或成束，并紧贴敷设面。
● 导线长度应尽可能短，但两个元件之间、两个触头之间的导线等，在留有一定余量的情况下可不紧贴敷设面。
● 同一平面的导线应高低一致或前后一致，不能交叉。当导线必须交叉时，可水平架空跨越，但必须走线合理。
● 导线应横平竖直，变换走向时应垂直90°。
● 若上下触点不在同一垂直线上，则不应采用斜线连接。
● 导线与接线端子或线桩连接时，应不压绝缘层、不反圈，露铜不得超过1mm，并确保同一元件、同一回路的不同接点的导线间的距离一致。
● 一个电器元件接线端子上的连接导线不得超过两根，每节接线端子板上的连接导线一般只允许连接一根。
● 布线时严禁损伤芯线和绝缘层。
● 导线截面积不同时，截面积大的应放在下层，截面积小的应放在上层。
● 多根导线布线时（主回路），应确保整体位于同一水平面，或与低压电器的综合测试仪位于同一垂直面。
为了便于检修、测试及确保电气系统的安全与效率，应严格根据导线的作用为其匹配相应的颜色，例如：
● 保护导线（PE），也就是通常所说的地线，为了易于识别，必须采用黄绿双色线。这种颜色能迅速指示保护导线的所在，对于电气安全至关重要。
● 动力电路的中线（N），即零线，应统一采用浅蓝色线，有助于工作人员在复杂的电路系统中快速区分中线和其他线路。
● 用作控制电路连接的导线，在特定情况下需要特别注意。如果这类导线与外部控制电路相连，并且在电源开关断开后仍然带电，那么应选用橘黄色或黄色导线，以警示工作人员注意安全。
● 与保护导线相连的电路，也就是与黄绿双色线相连的电路部分，应采用白色导线，以便工作人员能快速识别出与地线相连的部分，以确保电气系统的安全。
1.刀开关
刀开关又称闸刀开关或隔离开关，是手控电器中最简单且使用广泛的一种低压电器。
（1）作用
刀开关的作用是隔离电源，以确保电路和设备维修的安全；分断负载，如不频繁地接通和分断容量不大的低压电路或直接启动小容量电机。
（2）种类
● 按触刀的极数不同，刀开关可分为单极式、双极式和三极式。
● 按触刀的转换方向不同，刀开关可分为单掷式和双掷式。
● 按操作方式不同，刀开关可分为直接手柄操作式和远距离连杆操作式。
● 按灭弧情况不同，刀开关可分为有灭弧罩式和无灭弧罩式。
● 根据刀开关的构造不同，刀开关分为胶盖式、铁壳式、隔离式。其中，瓷底胶盖闸刀开关的示意图如图3-2所示。
图3-2 瓷底胶盖闸刀开关
（3）主要组成
刀开关主要由操作手柄、静触头、动触头和底座组成，内装有熔丝，如图3-3所示。
图3-3 刀开关的主要组成
（4）图形符号
刀开关的图形符号如图3-4所示。
图3-4 刀开关的图形符号
（5）型号说明
对刀开关的型号说明如下。
（6）选型注意事项
● 若按额定电压选型，则刀开关的额定电压要大于或等于刀开关的工作电压。
● 若按额定电流选型，则刀开关的额定电流要大于或等于刀开关的工作电流。如果电路中有电动机，则工作电流应按照电动机的启动电流计算。
● 若按热稳定和动稳定校验选型，则刀开关的最大允许电流要大于或等于三相短路冲击电流。
2.熔断器
熔断器又称保险丝，是一种广泛应用于低压电路或电动机控制电路中的简单有效的保护电器。常见的熔断器如图3-5所示。
（1）作用
当流过熔体的电流达到熔体额定电流的1.3～2倍时，熔体自身的发热温度开始缓慢上升并缓慢熔断，此时电路中断以达到保护主体电器的目的。
图3-5 常见的熔断器
（2）种类
● 瓷插式熔断器
● 无填料封闭管式熔断器
● 有填料封闭管式熔断器
● 螺旋式熔断器
● 快速式熔断器
● 自复式熔断器
RC1A系列瓷插式熔断器如图3-6所示；RL1系列螺旋式熔断器如图3-7所示。
图3-6 RC1A系列瓷插式熔断器
图3-7 RL1系列螺旋式熔断器
（3）结构和工作原理
熔断器一般包含熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分。熔体是熔断器的主要组成部分，常做成丝状、片状或栅状。熔体的材料通常有两种：一种由铅、铅锡合金或锌等低熔点材料制成，多用于小电流电路；另一种由银、铜等具有较高熔点的金属制成，多用于大电流电路。
（4）电路符号
熔断器的电路符号如图3-8所示。
图3-8 熔断器的电路符号
（5）型号说明
对熔断器的型号说明如下。
（6）选型注意事项
通常情况下，可根据正常工作电流选择熔断器的熔体，即熔体的固定电流（ I er ）≥线路计算电流（ I g ），也可根据短路电流校验动作的灵敏性选择熔断器的熔体，即 I dmin / I er ≥ K r ，其中， I dmin 为被保护线路中的最小短路电流， K r 为熔断器的动作系数，一般为4。
3.断路器
断路器又称自动空气开关，是集手动开关、热继电器、电流继电器、电压继电器等于一体的电器保护元件。断路器的构成图如图3-9所示。
（1）作用
断路器是低压配电网中的最常用的电器开关之一，不仅可以接通和分断正常负载电流、电动机工作电流和过载电流，而且可以接通和分断短路电流，主要作为电源开关用在不频繁操作的低压配电线路或开关柜中。
图3-9 断路器的构成图
（2）种类
● 按极数不同，断路器可分为单极断路器、两极断路器和三极断路器。
● 按保护形式不同，断路器可分为电磁脱扣器式断路器、热脱扣器式断路器、复合脱扣器式断路器和无脱扣器式断路器。
● 按分断时间不同，断路器可分为一般断路器和快速断路器（先于脱扣机构动作，脱扣时间在0.02秒以内）。
● 按结构不同，断路器可分为塑壳式断路器、框架式断路器、限流式断路器、直流快速式断路器、灭磁式断路器和漏电保护式断路器。
（3）结构和工作原理
虽然断路器的种类很多，但结构基本相同，如图3-10所示。
图3-10 断路器的结构
（4）图形符号
断路器的图形符号如图3-11所示。
图3-11 断路器的图形符号
（5）型号说明
（6）选型注意事项
● 断路器的额定电压大于或等于线路的额定电压。
● 断路器的额定电流大于或等于线路的计算负荷电流。
● 断路器的脱扣器额定电流大于或等于线路的计算负荷电流。
● 断路器的极限通断能力大于或等于线路中的最大短路电流。
● 线路末端相对地的短路电流不小于1.25倍的自动开关瞬时（或短延时）脱扣整定电流。
● 断路器中欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压。
1.接触器
接触器是指根据电磁感应原理，使触头通断，以实现对电动机主电路或其他负载电路进行控制的电器。常见的几种接触器如图3-12所示。
图3-12 常见的几种接触器
（1）作用
接触器能接通、承载或分断正常条件（包括过载运行条件）下电流的非手动机械开关电器。接触器不能切断短路电流，但可频繁地接通或分断交/直流电路，并可实现远距离控制。
（2）种类
● 根据线圈所加电压不同，接触器可分为交流接触器与直流接触器。
● 根据接触器有无触头，接触器可分为有触头接触器和无触头接触器。
● 根据主触点的极数（即主触点的个数）不同，接触器可分为单极接触器、双极接触器、三极接触器、四极接触器和五极接触器等多种。直流接触器一般为单极接触器或双极接触器；交流接触器一般为三极接触器或四极接触器。
● 根据操作方式不同，接触器可分为有电磁接触器、气动接触器和液压接触器。
（3）结构和工作原理
接触器的结构如图3-13所示。交流接触器包含电磁系统、触点系统、灭弧装置。
图3-13 接触器的结构
● 电磁系统由线圈、动铁心、静铁心组成。
● 触点系统是接触器的执行元件，用以接通或分断所控制的电路。
● 灭弧装置是指用以限制电弧并帮助电弧熄灭的装置。
接触器的工作原理：当线圈通电时，在铁芯中会产生磁通和电磁吸力。这个电磁吸力会克服弹簧的反作用力，导致衔铁吸合。同时，它也会带动触头机构执行一系列动作，例如，使常闭触头分断；常开触头闭合、互锁或接通等。
（4）图形符号
接触器的图形符号如图3-14所示。
图3-14 接触器的图形符号
（5）型号说明
（6）选型注意事项
接触器作为通断负载电源的设备，在选择时应该充分考虑被控制设备的需求。除了要确保额定工作电压与被控设备相匹配外，还需要考虑被控设备的负载功率、使用类别、控制方式、操作频率、工作寿命、安装方式、安装尺寸以及经济性等因素。以下是一些选用接触器时的注意事项。
● 电压等级和类型匹配：交流接触器的电压等级应与负载相同，选用的接触器类型也应与负载相适应。
● 计算电流符合容量等级：负载的计算电流应不大于接触器的额定工作电流。接触器的接通电流应大于负载的启动电流，而分断电流则应大于负载运行时的分断需求电流。同时，需要考虑实际工作环境和工况，尤其对于启动时间长的负载，半小时内的峰值电流不能超过约定的发热电流。
● 吸引线圈参数：接触器吸引线圈的额定电压、电流以及辅助触头的数量和电流容量应符合控制回路的接线要求。考虑到接在接触器控制回路的线路长度，通常推荐的操作电压值是使接触器能够在85%～110%的额定电压范围内正常工作。如果线路过长，则可能导致电压降过大，使得接触器线圈无法对合闸指令作出反应，或者由于线路电容过大，导致跳闸指令失效。
● 操作频率校验：根据操作次数检查接触器允许的操作频率。如果操作频率超过规定值，则额定电流应增加一倍。
● 短路保护元件配合：接触器和空气断路器的配合需要考虑空气断路器的过载系数和短路保护电流系数。接触器的约定发热电流应小于空气断路器的过载电流，而接触器的接通和断开电流应小于断路器的短路保护电流，以确保断路器能够有效保护接触器。在实际应用中，接触器的约定发热电流和额定工作电流的比值通常为1～1.38，而断路器的反时限过载系数参数则因不同类型而异，因此两者之间的配合很难有一个标准，需要根据具体情况进行核算。
2.继电器
继电器是一种自动控制元件，根据输入信号的变化来控制电路的通断。在PLC（可编程逻辑控制器）控制电路中扮演着重要角色，其控制原理源于最基本的继电器控制。
（1）作用
继电器的主要作用有两点：传递信号和功率放大。传递信号是指通过触点的转换来传递控制信号；功率放大则是使继电器动作的功率远小于被其控制的电路功率，从而实现功率放大的效果。
（2）种类
● 继电器根据使用范围和动作原理的不同，可分为多种类型，如保护继电器、控制继电器、通信继电器。
● 根据动作原理的不同，可分为电磁式继电器、感应式继电器、热继电器、时间继电器、光电式继电器、压电式继电器等。
● 根据输入信号的性质不同，可分为中间继电器、热继电器、时间继电器、速度继电器和压力继电器等。
（3）控制电路
在实际生产过程中，控制电路通常由逻辑电路、记忆（自锁）电路、顺序动作电路等组合而成。
● 逻辑电路包括“与”逻辑电路（AND电路）、“或”逻辑电路（OR电路）和“非”逻辑电路（NOT电路）。“与”逻辑电路由几个继电器（或控制按钮）的常开触点和一个继电器线圈串联而成，只有当所有触点闭合时，线圈通电，继电器才执行动作，示意电路如图3-15所示。相似地，“或”逻辑电路由几个继电器（或开关）的常开触点并联后与继电器线圈串联而成，只要其中任意一个触点闭合，线圈通电，继电器就执行动作，示意电路如图3-16所示。“非”逻辑电路，即实现“非”逻辑功能，输出与输入相反的状态，示意电路如图3-17所示。
图3-15 “与”逻辑电路
图3-16 “或”逻辑电路
图3-17 “非”逻辑电路
● 记忆（自锁）电路是由继电器、继电器自身的常开辅助触点、控制按钮构成的具有记忆（自锁）功能的电路，示意电路如图3-18所示。凡是要求连续运行的电动机，都要采用自锁电路。
● 顺序动作电路是一种串联式电路，也是一种电源侧优先电路，示意电路如图3-19所示。例如，在某些机床中，主轴必须在油泵工作后才能工作；在铣床中，只有主轴旋转后，工作台方可移动；在皮带运输机中，只有前级停车后，后级才能停车。上述例子都要求电动机按顺序启动和停止。
图3-18 记忆（自锁）电路
图3-19 顺序动作电路
（4）常见继电器举例
①热继电器
热继电器是一种利用电流的热效应来推动动作机构，使触点闭合或断开的保护电器，主要安装在主回路中，用于交流电动机在过载、断相及其他电器设备发热状态下的保护，如图3-20所示。热继电器主要由热元件、金属片和触点等组成，如图3-21所示。热继电器的文字符号为FR，图形符号如图3-22所示。
图3-20 常见的热继电器
图3-21 热继电器的结构
图3-22 热继电器的图形符号
热继电器的型号含义如下。
②中间继电器
中间继电器是用来转换控制信号的中间元件，常见的中间继电器实物图如图3-23所示，主要用途是在其他继电器的触头数量或容量不足时，借助中间继电器来扩大它们的触头数量或容量。中间继电器的基本结构和工作原理与小型交流接触器基本相同，由线圈、铁芯、弹簧等组成。电磁机构与接触器相似，由于其触头通过控制电路的电流较小，所以无需加装灭弧装置。中间继电器的结构如图3-24所示。在图3-24中，13和14是线圈的接线端子，1和2是常闭触头的接线端子，1和4是常开触头的接线端子。当中间继电器的线圈通电时，铁芯产生电磁力吸引衔铁，使得常闭触头分断，常开触头吸合在一起。当中间继电器的线圈不通电时，没有电磁力，衔铁在弹簧的作用下使常闭触头闭合，常开触头分断。
图3-23 常见的中间继电器实物图
图3-24 中间继电器的结构
中间继电器的触头数量较多，并且无主、辅触头之分。各对触头允许通过的电流大小是相同的，额定电流约为5A。在控制电动机的额定电流不超过5A时，也可使用中间继电器替代接触器。中间继电器的文字符号为KA，图形符号如图3-25所示。
图3-25 中间继电器的图形符号
常用的JZ系列中间继电器的型号含义如下。
③时间继电器
时间继电器是一种按时间原则进行控制的继电器，即从接收到输入信号（线圈的通电或断电）开始，经过一段延时时间后才会输出信号（触点的闭合或分断）。常见的时间继电器实物图如图3-26所示，广泛应用于需要按时间顺序控制的电器控制线路中。
图3-26 常见的时间继电器实物图
时间继电器的类型包括电磁式、电动式、空气阻尼式、晶体管式等。目前在电力拖动线路中，空气阻尼式时间继电器和晶体管式时间继电器的应用较为广泛。时间继电器的结构如图3-27所示。时间继电器的文字符号为KT，图形符号如图3-28所示。
图3-27 时间继电器的结构
图3-28 时间继电器的图形符号
常用的JS7-A系列时间继电器的型号含义如下。
常用的JS14A系列时间继电器的型号含义如下。
