第一篇 電氣控制系統(tǒng)及其應(yīng)用

第一章 常用低壓電器

1.1 低壓電器常識(shí)

電器對(duì)電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用，起控制、調(diào)節(jié)、檢測(cè)、轉(zhuǎn)換及保護(hù)作用，是所有電工器械的簡(jiǎn)稱。我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)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(fā)電廠、變電所、工礦企業(yè)、交通運(yùn)輸和國(guó)防工業(yè)等電力輸配電系統(tǒng)和電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)中。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，低壓電器將會(huì)沿著體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、使用方便及性價(jià)比高的方向發(fā)展。

1.1.1 分類

低壓電器的品種、規(guī)栺很多，作用、構(gòu)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(dòng)機(jī)完成生產(chǎn)機(jī)械要求的啟動(dòng)、調(diào)速、反轉(zhuǎn)和停止所用的電器；配電電器是指正常或事故狀態(tài)下接通或斷開用電設(shè)備和供電電網(wǎng)所用的電器。

2.按動(dòng)作方式分

低壓電器按它的動(dòng)作方式可分為自動(dòng)切換電器和非自動(dòng)切換電器兩大類：前者是依靠本身參數(shù)的變化或外來信號(hào)的作用，自動(dòng)完成接通或分?jǐn)嗟葎?dòng)作；后者主要是用手直接操作來進(jìn)行切換。

3.按有無觸點(diǎn)分

低壓電器按它有無觸點(diǎn)可分為有觸點(diǎn)電器和無觸點(diǎn)電器兩大類：有觸點(diǎn)電器有動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)之分，利用觸點(diǎn)的合與分來實(shí)現(xiàn)電路的通與斷；無觸點(diǎn)電器沒有觸點(diǎn)，主要利用晶體管的導(dǎo)通與截止來實(shí)現(xiàn)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(jī)構(gòu)）和執(zhí)行部分（即觸點(diǎn)系統(tǒng)）組成。它由電磁機(jī)構(gòu)控制電器動(dòng)作，即由感受部分接受外界輸入信號(hào)，使執(zhí)行部分動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)控制目的；非電量控制電器由非電磁力控制電器觸點(diǎn)的動(dòng)作。

國(guó)產(chǎn)常用低壓電器的型號(hào)組成形式如下：

1.1.2 型號(hào)表示法

低壓電器型號(hào)各部分必須使用規(guī)定的符號(hào)或數(shù)字表示，其含義如下。

類組代號(hào)：包括類別代號(hào)和組別代號(hào)，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(shè)計(jì)代號(hào)：用數(shù)字表示，代表同類低壓電器元件的不同設(shè)計(jì)序列。

系統(tǒng)派生代號(hào)：表示全系列產(chǎn)品的變化特征，用1～2個(gè)漢語拼音字母表示。

基本規(guī)栺代號(hào)：用數(shù)字表示，代表同一系列產(chǎn)品中不同的規(guī)栺品種。

品種派生代號(hào)：表示系列內(nèi)個(gè)別品種的變化特征，用1～2個(gè)漢語拼音字母表示。

輔助規(guī)栺代號(hào)：用字母或數(shù)字表示，代表同一系列、同一規(guī)栺中的有某種區(qū)別的不同產(chǎn)品。

特殊環(huán)境條件派生代號(hào)：表示產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)特性，用漢語拼音字母表示。

低壓電器型號(hào)中的類組代號(hào)與設(shè)計(jì)代號(hào)的組合代表產(chǎn)品的系列，一般稱為電器的系列號(hào)。同一系列的電器元件的用途、工作原理和結(jié)構(gòu)基本相同，而規(guī)栺、容量則根據(jù)需要可以有許多種。例如：JR16是熱繼電器的系列號(hào)，同屬這一系列的熱繼電器的結(jié)構(gòu)、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(guī)栺。其中輔助規(guī)栺代號(hào)為3D的熱繼電器，表示有三相熱元件，裝有差動(dòng)式斷相保護(hù)裝置，因此能對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)有過載和斷相保護(hù)功能。低壓電器類組代號(hào)及派生代號(hào)的含義見表1-1和表1-2。

1.1.3 主要技術(shù)數(shù)據(jù)

為保證電器設(shè)備安全可靠工作，國(guó)家對(duì)低壓電器的設(shè)計(jì)、制造制定了嚴(yán)栺的標(biāo)準(zhǔn)，合栺的電器產(chǎn)品必須具有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)要求。我們?cè)谑褂秒娖髟r(shí)，必須按照產(chǎn)品說明書中規(guī)定的技術(shù)條件選用，低壓電器的技術(shù)指標(biāo)主要有以下幾項(xiàng)。

1.額定電流

① 額定工作電流：在規(guī)定條件下，保證開關(guān)電器正常工作的電流值。

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

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

④ 額定持續(xù)電流：在規(guī)定的條件下，開關(guān)電器在長(zhǎng)期工作制下，各部件的溫升不超過規(guī)定極限值時(shí)所能承載的最大電流值。

2.額定電壓

① 額定工作電壓：在規(guī)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(guī)定條件下，用來度量電器及其部件的絕緣強(qiáng)度、電氣間隙和漏電距離的標(biāo)稱電壓值。除非另有規(guī)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(tǒng)發(fā)生最大過電壓時(shí)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(qiáng)度

指電器元件的觸點(diǎn)處于分?jǐn)酄顟B(tài)時(shí)，動(dòng)靜觸點(diǎn)之間耐受的電壓值（無擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象）。

4.耐潮濕性能

指保證電器可靠工作的允許環(huán)境潮濕條件。

5.極限允許溫升

電器的導(dǎo)電部件通過電流時(shí)將引起發(fā)熱和溫升。極限允許溫升指為防止過度氧化和燒熔而規(guī)定的最高溫升值（溫升值=測(cè)得實(shí)際溫度?環(huán)境溫度）。

6.操作頻率及通電持續(xù)率

開關(guān)電器每小時(shí)內(nèi)可能實(shí)現(xiàn)的最高操作循環(huán)次數(shù)稱為操作頻率。通電持續(xù)率是電器工作于斷續(xù)周期工作制時(shí)負(fù)載時(shí)間與工作周期之比，通常以百分?jǐn)?shù)表示。

7.機(jī)械壽命和電氣壽命

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

對(duì)于有觸點(diǎn)的電器，其觸點(diǎn)在工作中除機(jī)械磨損外，尚有比機(jī)械磨損更為嚴(yán)重的電磨損。因而，電器的電氣壽命一般小于其機(jī)械壽命。設(shè)計(jì)電器時(shí)，要求其電氣壽命為機(jī)械壽命的20%～50%。

1.1.4 選擇注意事項(xiàng)

低壓電器品種規(guī)栺較多，在選擇時(shí)首先考慮安全原則，安全可靠是對(duì)任何電器的基本要求，保證電路和用電設(shè)備的可靠運(yùn)行是正常生活與生產(chǎn)的前提。其次是經(jīng)濟(jì)性，即電器本身的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和使用該電器產(chǎn)生的價(jià)值。另外，在選擇低壓電器時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

① 明確控制對(duì)象及其工作環(huán)境。

② 明確控制對(duì)象的額定電壓、額定功率、操作特性、啟動(dòng)電流及工作方式等相關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)。

③ 了解備選電器的正常工作條件，如環(huán)境溫度、濕度、海拔高度、振動(dòng)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(shù)性能，如額定電流、額定電壓、通斷能力和使用壽命等。