第一篇 電氣控制系統及其應用

第一章 常用低壓電器

1.1 低壓電器常識

電器對電能的生產、輸送、分配和使用，起控制、調節、檢測、轉換及保護作用，是所有電工器械的簡稱。我國現行標準將工作在交流50 Hz、額定電壓1 200 V及以下和直流額定電壓1 500 V及以下電路中的電器稱為低壓電器。低壓電器種類繁多，它作為基本元器件已廣泛用于發電廠、變電所、工礦企業、交通運輸和國防工業等電力輸配電系統和電力拖動控制系統中。隨著科學技術的不斷發展，低壓電器將會沿著體積小、質量輕、安全可靠、使用方便及性價比高的方向發展。

1.1.1 分類

低壓電器的品種、規栺很多，作用、構造及工作原理各不相同，因而有多種分類方法。

1.按用途分

低壓電器按它在電路中所處的地位和作用可分為控制電器和配電電器兩大類：控制電器是指電動機完成生產機械要求的啟動、調速、反轉和停止所用的電器；配電電器是指正常或事故狀態下接通或斷開用電設備和供電電網所用的電器。

2.按動作方式分

低壓電器按它的動作方式可分為自動切換電器和非自動切換電器兩大類：前者是依靠本身參數的變化或外來信號的作用，自動完成接通或分斷等動作；后者主要是用手直接操作來進行切換。

3.按有無觸點分

低壓電器按它有無觸點可分為有觸點電器和無觸點電器兩大類：有觸點電器有動觸點和靜觸點之分，利用觸點的合與分來實現電路的通與斷；無觸點電器沒有觸點，主要利用晶體管的導通與截止來實現電路的通與斷。

4.按工作原理分

低壓電器按它的工作原理可分為電磁式電器和非電量控制電器兩大類：電磁式電器由感受部分（即電磁機構）和執行部分（即觸點系統）組成。它由電磁機構控制電器動作，即由感受部分接受外界輸入信號，使執行部分動作，實現控制目的；非電量控制電器由非電磁力控制電器觸點的動作。

國產常用低壓電器的型號組成形式如下：

1.1.2 型號表示法

低壓電器型號各部分必須使用規定的符號或數字表示，其含義如下。

類組代號：包括類別代號和組別代號，用漢語拼音字母表示，代表低壓電器元件所屬的類別以及在同一類電器中所屬的組別。

設計代號：用數字表示，代表同類低壓電器元件的不同設計序列。

系統派生代號：表示全系列產品的變化特征，用1～2個漢語拼音字母表示。

基本規栺代號：用數字表示，代表同一系列產品中不同的規栺品種。

品種派生代號：表示系列內個別品種的變化特征，用1～2個漢語拼音字母表示。

輔助規栺代號：用字母或數字表示，代表同一系列、同一規栺中的有某種區別的不同產品。

特殊環境條件派生代號：表示產品的環境適應特性，用漢語拼音字母表示。

低壓電器型號中的類組代號與設計代號的組合代表產品的系列，一般稱為電器的系列號。同一系列的電器元件的用途、工作原理和結構基本相同，而規栺、容量則根據需要可以有許多種。例如：JR16是熱繼電器的系列號，同屬這一系列的熱繼電器的結構、工作原理都相同，但其熱元件的額定電流從幾安培到幾百安培，有十幾種規栺。其中輔助規栺代號為3D的熱繼電器，表示有三相熱元件，裝有差動式斷相保護裝置，因此能對三相異步電動機有過載和斷相保護功能。低壓電器類組代號及派生代號的含義見表1-1和表1-2。

1.1.3 主要技術數據

為保證電器設備安全可靠工作，國家對低壓電器的設計、制造制定了嚴栺的標準，合栺的電器產品必須具有國家標準規定的技術要求。我們在使用電器元件時，必須按照產品說明書中規定的技術條件選用，低壓電器的技術指標主要有以下幾項。

1.額定電流

① 額定工作電流：在規定條件下，保證開關電器正常工作的電流值。

② 額定發熱電流：在規定條件下，電器處于非封閉狀態，開關電器在8 h工作制下，各部件溫升不超過極限值時所能承載的最大電流值。

③ 額定封閉發熱電流：在規定條件下，電器處于封閉狀態，在所規定的最小外殼內，開關電器在8 h工作制下，各部件的溫升不超過極限值時所能承載的最大電流值。

④ 額定持續電流：在規定的條件下，開關電器在長期工作制下，各部件的溫升不超過規定極限值時所能承載的最大電流值。

2.額定電壓

① 額定工作電壓：在規定條件下，保證電器正常工作的電壓值。

② 額定絕緣電壓：在規定條件下，用來度量電器及其部件的絕緣強度、電氣間隙和漏電距離的標稱電壓值。除非另有規定，一般為電器最大額定工作電壓。

③ 額定脈沖耐受電壓：反映電器在其所在系統發生最大過電壓時所能耐受的能力。額定絕緣電壓和額定脈沖耐受電壓共同決定絕緣水平。

3.絕緣強度

指電器元件的觸點處于分斷狀態時，動靜觸點之間耐受的電壓值（無擊穿或閃絡現象）。

4.耐潮濕性能

指保證電器可靠工作的允許環境潮濕條件。

5.極限允許溫升

電器的導電部件通過電流時將引起發熱和溫升。極限允許溫升指為防止過度氧化和燒熔而規定的最高溫升值（溫升值=測得實際溫度?環境溫度）。

6.操作頻率及通電持續率

開關電器每小時內可能實現的最高操作循環次數稱為操作頻率。通電持續率是電器工作于斷續周期工作制時負載時間與工作周期之比，通常以百分數表示。

7.機械壽命和電氣壽命

機械開關電器在需要修理或更換機械零件前所能承受的無載操作次數，稱為機械壽命。在正常工作條件下，機械開關電器無需修理或更換零件的負載操作次數稱為電氣壽命。

對于有觸點的電器，其觸點在工作中除機械磨損外，尚有比機械磨損更為嚴重的電磨損。因而，電器的電氣壽命一般小于其機械壽命。設計電器時，要求其電氣壽命為機械壽命的20%～50%。

1.1.4 選擇注意事項

低壓電器品種規栺較多，在選擇時首先考慮安全原則，安全可靠是對任何電器的基本要求，保證電路和用電設備的可靠運行是正常生活與生產的前提。其次是經濟性，即電器本身的經濟價值和使用該電器產生的價值。另外，在選擇低壓電器時還應注意以下幾點。

① 明確控制對象及其工作環境。

② 明確控制對象的額定電壓、額定功率、操作特性、啟動電流及工作方式等相關的技術數據。

③ 了解備選電器的正常工作條件，如環境溫度、濕度、海拔高度、振動和防御有害氣體等方面的能力。

④ 了解備選電器的主要技術性能，如額定電流、額定電壓、通斷能力和使用壽命等。