常用低压电器与可编程序控制器第1章

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1、第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 1.1 低压电器的基本结构 1.2 低压电器的主要技术性能和参数 1.3 电气控制技术中常用的图形和文字符号 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 1.1 低压电器的基本结构 1.1.1 电磁机构 电磁机构是电磁式电器的主要组成部分，其工作原理是将电磁能转换成为机械能，从而带动执行部分触头动作。 电磁机构由吸引线圈(励磁线圈)和磁路两部分组成。磁路包括铁心、衔铁和空气隙。当吸引线圈通入电流后，产生磁场，磁通经铁心、衔铁和工作气隙形成闭合回路，产生电磁吸力，将衔铁吸向铁心。与此同时，衔铁还要受到反

2、作用弹簧的拉力，只有当电磁吸力大于弹簧拉力时，衔铁才可靠地被铁心吸住。其结构型式按铁心型式分有单E型、螺管型等；按动作方式分有直动式、 转动式等，见图1-1。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 (a) (b) (c)图1-1 电磁机构的几种形式(a) 单E型电磁铁；(b) 螺管型电磁铁；(c) 转动式 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 电磁机构按吸引线圈的通电种类可分为直流电磁线圈和交流电磁线圈。当交流电磁线圈接通交流电源时，铁心中有磁滞损失与涡流损失。为了减小由此造成的能量损失和温升，铁心和衔铁用硅钢片叠成，而且线圈粗短并有线圈骨架将线圈与铁心隔开，以免铁心发热传给线

3、圈，使其过热而烧毁。当直流电磁线圈接通直流电源时，铁心中没有磁滞损失与涡流损失，只有线圈本身的铜损，所以直流电磁铁线圈没有骨架，且成细长形，铁心和衔铁可以用整块电工软钢做成。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 线圈是电磁铁的心脏，也是电能与磁场能量转换的场所。大多数电磁铁线圈并接在电源电压两端，称为电压线圈。它的特点是匝数多，线径较细，阻抗大，电流小，常用绝缘性能好的电磁线绕制而成。当需反映电路电流时，则将线圈串接于电路中，成为电流线圈。它的特点是匝数少，线径较粗，常用扁铜带或粗铜线绕制。 电磁机构的工作特性常用吸力特性和反力特性来表达。电磁机构使衔铁吸合的力与气隙的关系曲线称为吸

4、力特性。电磁机构使衔铁释放的力与气隙的关系曲线称为反力特性。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 1.直流电磁铁的电磁吸力 直流电磁铁的电磁吸力根据麦克斯韦公式计算： 2252 1104 SBF (1-1) 式中：F电磁铁磁极的表面吸力(N)； B工作气隙磁感应强度(T)； S铁心截面积(m 2)； 气隙磁通； 磁路空气隙。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 F 1 2 IW1IW2 IW1IW 2O图1-2 直流电磁铁的吸力特性 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 K R V 图1-3 直流线圈并联放电电路 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 2.

5、交流电磁铁的电磁吸力 交流电磁铁的电磁吸力公式为 52 104 SBF tBS sin 104 22m5 52m 10 2cos12 )( tSB tSBSB 2cos 102102 52m52m (1-2) 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 式中：Bm为B的最大值。由式(1-2)可知，虽然交流电磁铁磁感应强度是正、负交变的，但电磁吸力却是脉动的、方向不变的。电磁吸力由两项组成：第一项为平均吸力Fav，其值为最大吸力的一半；第二项为以电源频率两倍变化的交变分量，如图1-4所示。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 F avFFm FF tOFav图1-4 交流电磁铁吸力的

6、变化情况 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 即式(1-2)中的第二项为 tFF 2cos av (1-3) 交流电磁吸力是在最大值为2Fav和最小值为0的范围内以两倍于电源频率周期地变化的，因此在每一个周期内，必然有某一段时刻的吸力小于弹簧产生的反作用力。这时衔铁在反力作用下将开始释放，而当吸力再次大于反力时，衔铁又被吸合。如此周而复始，衔铁会产生振动。这种振动对电器工作十分不利，同时还会发出噪声。为此，必须采取措施消除振动。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 3. 短路环的作用 在单相交流电磁铁铁心极面上加装短路环可消除振动和噪声。 设将铁心极面上的磁通分成两部分和，

7、其相应的截面积为S1和S2。若使这两部分交变磁通间有一个相位差，则两部分磁通所产生的吸力间也有一个相位差。这样，虽然每部分吸力都有到达零值的时刻，但二者合成后的吸力却无零值的时刻。如果合成吸力在任一时刻都大于反力，就可消除振动和噪声。 在一部分铁心极面上安装短路环即可达到磁通的分相作用，如图1-5所示。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 S 2S1 m m1 m2图1-5 短路环 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 X m2R2R1 1m 2m m mU图1-6 有短路环的局部等效磁路 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 rrWX SR RX XR XRRU 2

8、m2 2022 2m2 j2m222m2 m22m21m1m arctan e )j( (1-4) 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 式中：Xm2短路环的磁抗()；r短路环的电阻()； 磁通与的相位差；W短路环匝数，通常W= 1。 磁通 、 可表示为 1 2 t sin m11 ) sin( m22 t (1-5) (1-6) 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 则由式(1-4)可得 和 在衔铁上产生的电磁吸力分别为 1 2 ) cos21(av11 tFF ) cos2(1 av22 tFF (1-7) (1-8) 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 由F1和

9、F2相加构成的合成吸力即为电磁铁的电磁力，图1-7所示为 、 、 和 、 的关系曲线。图中，Fmax为合成电磁吸力的最大值，Fmin为合成电磁吸力的最小值，Fr为反力，只要FminFr，即可满足消除振动和噪声的要求。但必须指出，即使满足FminFr，吸力仍是脉动的。为减小脉动，应取=5080，而S2/S134。短路环应采用导电性能好、机械强度高的材料制作。 )(1 t )(2 t )(1 tF )(2 tF )( tF 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 2FmaxFminFr F F2F tO F1 1图1-7 有短路环时的吸力变化曲线 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理

10、 4. 交流电磁机构的吸力特性 交流电磁机构励磁线圈的阻抗主要取决于线圈的电抗(电阻相对很小)，则 WfEU 444. fWU444. (1-9) (1-10) 式中：U线圈电压(V)； E线圈感应电势(V)； f线圈外加电压的频率(Hz)； 气隙磁通(Wb)； W线圈匝数。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 当频率、匝数和外加电压为常数时，由式(1-10)可知，磁通亦为常数，因此电磁吸力的幅值也为常数。由于线圈外加电压与磁路空气隙的变化无关，因此电磁吸力亦与气隙的大小无关。实际上，考虑到漏磁通的影响，吸力随气隙的减小会略有增加。其吸力特性如图1-8所示。 第 1章 低 压 电 器

11、 的 基 本 原 理 F I Ff () O 12 If ()图1-8 交流吸力特性 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 虽然交流电磁机构的气隙磁通 近似不变，但气隙磁阻随气隙长度 而变化。根据磁路定律： )( 0 0m SIWSIWRIW 得出交流励磁线圈的电流与气隙成正比。 (1-11) 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 一般当U形交流电磁机构的励磁线圈通电而衔铁尚未动作时，其电流可达到吸合后额定电流的56倍；E形电磁机构电流则达到额定电流的1015倍。因此，当衔铁卡住不能吸合或者频繁动作时，交流励磁线圈很可能因过电流而烧毁。所以在可靠性要求高或操作频繁的场合，一般不

12、采用交流电磁机构。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 5. 吸力特性与反力特性的配合 电磁铁中的衔铁除受电磁吸力作用外，同时还受到与电磁吸力方向相反的作用力。这些反作用力通常包括反作用弹簧力、触点弹簧所产生的力、运动部分的重力与摩擦力等几部分。若不计后两种力，则反力特性如图1-9所示。 为了使电磁铁能正常工作，衔铁在吸合时，吸力必须始终大于反力，即吸力特性始终处于反力特性的上方；衔铁释放时，吸力特性必须处于反力特性的下方。图1-10为吸力特性与反力特性的配合情况。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 f abcde 12 3OF 2 1 01反作用弹簧力；2常开触点弹簧力

13、；3常闭触点弹簧力；abcdef三力叠加后即为反力特性图1-9 反力特性 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 O F 1 21吸合时最小吸力特性；2释放时允许的最大吸力特性 图1-10 吸力特性与反力特性的配合 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 1.1.2 触头和电弧 1. 触头的接触电阻 触头亦称触点，起接通和分断电路的作用。在有触头的电器元件中，电器元件的基本功能是靠触头来完成的，所以要求触头导电、导热性能良好。触头通常用铜、银、镍及其合金材料制成，有时也在铜触头表面电镀锡、银或镍。铜的表面容易氧化而生成一层氧化铜，它将增大触头的接触电阻，使触头的损耗增大，温度上升。

14、所以，有些特殊用途的电器，如微型继电器和小容量的电器，触头常采用银质材料。这不仅因为其导电和导热性能均优于铜触头，更主要的原因是其氧化膜电阻率很低，仅是纯铜的十几分之一，甚至还小，而且要在较高的温度下才会形成，并容易粉化。因此，银触头具有较低且稳定的接触电阻。在大、中容量的低压电器结构设计上，触头采用滚动接触，可将氧化膜去掉， 这种结构的触头常采用铜质材料。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 触头之间的接触电阻包括“膜电阻”和“收缩电阻”。“膜电阻”是触头接触表面在大气中自然氧化而生成的氧化膜造成的。氧化膜的电阻要比触头本身的电阻大几十到几千倍，导电性能极差，甚至不导电，而且受环境

15、的影响较大。“收缩电阻”是由于触头的接触表面不光滑造成的。在接触时，实际接触的面积总是小于触头原有的可接触面积，这样使有效导电截面减小，当电流流经时，就会产生电流收缩现象，从而使电阻增加及接触区的导电性能变差。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 如果触头之间的接触电阻较大，则会在电流流过触头时造成较大的电压降，这对弱电控制系统影响较严重。另外，电流流过触头时电阻损耗大，将使触头发热而致温度升高，导致触头表面的“膜电阻”进一步增加及相邻绝缘材料老化，严重时可使触头熔焊，造成电气系统故障。因此，对各种电器的触头都规定了它的最高环境温度和允许温升。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本

16、原 理 除此之外，触头在运行时还存在触头磨损的情况。触头的磨损包括电磨损和机械磨损。电磨损是由于在通断过程中触头间的放电作用使触头材料发生物理性能和化学性能变化而引起的。电磨损的程度决定于放电时间内通过触头间隙的电荷量的多少及触头材料的性质等。电磨损是引起触头材料损耗的主要原因之一。机械磨损是指由于机械作用而使触头材料产生的磨损和消耗。机械磨损的程度取决于材料硬度、触头压力及触头的滑动方式等。为了使接触电阻尽可能地小，要注意三个方面的问题：一是要选用导电性好、耐磨性好的金属材料作触头，使触头本身的电阻尽量减小；二是要使触头接触得紧密一些；另外，在使用过程中尽量保持触头清洁，在有条件的情况下应

17、定期清理触头表面。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 2. 触头的接触形式 触头的接触形式及结构形式很多，通常按其接触形式归为三种，即点接触、线接触和面接触，如图1-11所示。触头的结构形式有指形触头和桥形触头等。显然，面接触时的实际接触面要比线接触的大，而线接触的又要比点接触的大。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 (a) (b) (c)ABC图1-11 触点的三种接触形式(a) 点接触；(b) 线接触；(c) 面接触 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 F 1 F1 F2 F2L(a) (b) (c)图1-12 桥式触头闭合过程位置示意图(a) 最终断开位

18、置；(b) 初始接触位置；(c) 最终闭合位置 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 触头按其原始状态可分为常开触头和常闭触头。原始状态时断开(即线圈未通电)，线圈通电后闭合的触头叫常开触头。原始状态闭合，线圈通电后断开的触头叫常闭触头。线圈断电后所有触头复原。按触头控制电路的不同可将其分为主触头和辅助触头。主触头用于接通或断开主电路，允许通过较大的电流；辅助触头用于接通或断开控制电路，只能通过较小的电流。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 3. 触头的工作过程 触头的工作可分为三种工作状态：闭合过程、闭合状态和分断过程。 1) 载流情况下触头的闭合 在触头闭合的过程中，往

19、往会发生运动部分的弹跳，而触头的这一机械振动又使触头表面产生电气磨损，严重时将发生触头熔焊。为此，可适当增大触头弹簧的初压力，减小触头质量，降低触头的接通速度，即采用指式触头等。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 2) 闭合状态运行的触头 触头闭合工作时，由于“收缩电阻”及氧化膜的影响，致使损耗增大，温度升高；而温度的升高又反过来使触头表面氧化膜加剧。因此，触头工作在闭合状态时的主要问题是减小接触电阻，限制温升。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 3) 载流情况下触头的分断 两触头之间的接触实质上是许多个点的接触，触头在分断时最终将出现一个点接触的现象。这时，该点处的电

20、流密度可达到1071012 A/m2，致使金属熔化，并随着触头的分离形成熔化了的高温金属液桥。一旦触头完全分开，金属液桥被拉断，会在断口处产生电弧。因此，在载流情况下触头分断时的主要问题是电弧的熄灭。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 4. 电弧的产生及灭弧方法 在自然环境中断开电路时，如果被断开电路的电流(电压)超过某一数值(根据触头材料的不同，其值约在0.251 A，1220 V)，则触头间隙中就会产生电弧。电弧实际上是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象。所谓气体放电，就是触头间隙中的气体被游离而产生大量的电子和离子，在强电场作用下，大量的带电粒子作定向运动，于是绝缘气体就

21、变成了导体。电流通过这个游离区时所消耗的电能转换为热能和光能，发出光和热的效应，产生高温及强光，使触头烧损，并使电路切断时间延长，甚至不能断开，造成严重事故。电弧对电器的 影响主要有以下几个方面： 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 (1) 触头虽已打开，但由于电弧的存在，使要断开的电路实际上并没有断开。 (2) 电弧的温度很高，严重时可使触头熔化。 (3) 电弧向四周喷射，会使电器及其周围物质损坏，甚至造成短路，引起火灾。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 1) 电弧的产生过程(1)强电场放射。(2) 撞击电离。 (3) 热电子发射。 (4) 高温游离。 第 1章 低

22、压 电 器 的 基 本 原 理 2) 灭弧方法 电离和消电离作用是同时存在的，当电离速度大于消电离速度时，电弧就增强；当电离速度与消电离速度相等时，电弧就稳定燃烧；当消电离速度大于电离速度时，电弧就熄灭。因此，熄灭电弧一方面是减弱电离作用，另一方面是增强消电离作用。实际上，作为减弱电离作用的措施，同时也往往是增强消电离作用的途径。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 熄灭电弧的基本途径有： (1) 拉长电弧以降低电场强度。 (2) 用电磁力使电弧在冷却介质中运动，降低弧柱周围的温度。 (3) 将电弧挤入绝缘壁组成的窄缝中以冷却电弧。 (4) 将电弧分成许多串联的短弧，增加对维持电弧所

23、需的临界电压降的要求。 (5) 将电弧密封于高气压或真空的容器中。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 5. 常用的灭弧方法和装置 1) 桥式结构双断口灭弧 流过触头两端的电流方向相反，将产生互相推斥的电动力。当触头打开时，在断口中产生电弧。电弧电流在两电弧之间产生图中以“ ”表示的磁场，根据左手定则，电弧电流要受到一个指向外侧的电动力F的作用，使电弧向外运动并拉长，电弧电流迅速穿越冷却介质而使电弧加快冷却并熄灭。此外，还可将一个电弧分为两个来削弱电弧的作用。这种灭弧方法效果较弱，故一般多用于小功率的电器中。但是，当其配合栅片灭弧后，也可用于 大功率的电器中。交流接触器常采用这种灭弧

24、方法。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 图1-13 桥式触头灭弧原理FF I 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 2) 栅片灭弧 灭弧栅一般由多片镀铜薄钢片(称为栅片)和石棉绝缘板组成，它们安放在电器触头上方的灭弧室内，彼此之间互相绝缘，片间距离约为25 mm。当触头分断电路时，在触头之间产生电弧，电弧电流产生磁场。由于钢片磁阻比空气磁阻小得多，因此，电弧上方的磁通非常稀疏，而下方的磁通却非常密集。这种上疏下密的磁场将电弧拉入灭弧室中。当电弧进入灭弧室后，被灭弧栅分割成数段串联的短弧，这样，每两片灭弧栅片都可以看做一对电极。维持每对电极间的电弧都需要一定的电压，同时栅片

25、吸收电弧热量。当栅片间的电压不足以维持电弧燃烧电压时，电弧迅 速冷却并很快熄灭。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 图1-14 栅片灭弧示意图1灭弧栅片；2触头；3电弧F 123 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 当触头上加交流电压时，产生的交流电弧要比直流电弧容易熄灭。因为交流电压每个周期有两次过零点，显然电压为零时电弧容易熄灭。另外，灭弧栅对交流电弧还有“阴极效应”，更有利于电弧熄灭，即当电弧电流过零后，间隙中的电子和正离子的运动方向要随触头电极极性的改变而改变。由于正离子比电子质量大得多，因此在触头电极极性改变后(即原阳极变为新阴极，原阴极变为新阳极)，原阳极附近

26、的电子能很快地回头向相反的方向运动(走向新阳极)，而正离子几乎还停留在原来的地方，这样使得新阴极附近缺少电子而造成断流区，从而使电弧熄灭。若要使电压过零后电弧重新燃烧，两栅片间必须要有150250 V的电压，显然灭弧栅总的重燃电压所需值将大于电源电压，因此电 弧自然熄灭后就很难重燃。所以，灭弧栅装置常用作交流灭弧。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 3) 磁吹灭弧 + + . . . .F电流 (a) (b) ab+图1-15 磁吹灭弧原理(a) 磁吹线圈对电弧产生推力；(b) 顶视图 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 4) 窄缝灭弧 窄缝灭弧通过灭弧室灭弧。灭弧室由耐

27、弧陶土、石棉、水泥或耐弧塑料制成，用来引导电弧纵向吹出并防止相间短路，同时通过电弧与灭弧室的绝缘壁接触，使其迅速冷却，增强去游离作用，使电弧熄灭。为此制成窄缝灭孤室，如图1-16所示。 磁性夹板灭弧室壁电弧图1-16 窄缝灭弧室 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 6. 过电压和浪涌电压抑制器 控制电器的触头在切断具有电感负载的电路时，由于电流由某一稳定值突然降为零，电流的变化率di/dt很大，因此会在触头间隙产生较高的过电压。此电压超过270300 V时，就会在触头间隙产生火花放电现象。火花放电与电弧的不同之处是：火花放电的电压高，电流小，而且是在局部范围内产生不稳定的火花放电；火

28、花放电会使触头产生电磨损，缩短它的寿命；同时，火花放电造成的高频干扰信号将影响和干扰无线电通信及弱电控制系统的正常工作。为此，我们需要消除由于过电压引起的火花放电现象。常用的熄火花电路有以下两种。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 1) 半导体二极管与电感负载并联整流式抑制器 半导体二极管与电感负载并联整流式抑制器的原理图如图1-17所示。 在触头S闭合时，电感负载L中有稳定的电流流过。当触头突然打开时，由于二极管V的存在，电流不是从某一稳定值突然降为零，而是在由电感L和二极管V组成的放电回路中逐渐降为零，即减小了电流的变化率di/dt，从而减小了电感L产生的过电压。这样使触头S的

29、间隙不会产生火花放电，另外也使电感L的绝缘不会因过电压而被击穿。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 L iVE S图1-17 整流式抑制器的原理图 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 2) 与触头并联阻容电路RC抑制器 与触头并联阻容电路RC抑制器的原理图如图1-18所示。 在触头突然打开时，电感的磁场能量就转为电容的电场能量，此时表现为对电容器的充电。因此当触头突然打开时，电感L的电流不会立刻降为零，而是随着电容器逐渐充满电荷而降为零，电感L就不会产生过电压。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 LRE C S图1-18 RC抑制器的原理图 第 1章 低 压

30、电 器 的 基 本 原 理 1.2 低压电器的主要技术性能和参数 1.2.1 开关电器的通断工作类型及相关参数 1开关电器的通断工作类型 (1) 隔离。隔离指开关电器具有将电器设备和电源“隔开”的功能，在对电器设备的带电部分进行维修时以确保人员和设备的安全。隔离不仅要求各电流通路之间、电流通路和邻近的接地零部件之间应保持规定的电气间隙，而且要求电器的动、静触头之间也应保持规定的电气间隙。能满足隔离功能的开关电器是隔离器。如果在维修期间需要确保电器设备一直处于无 电状态，应选用操作机构分断位置能上锁的隔离器。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 (2) 无载(空载)通断。无载(空载)通

31、断指接通或分断电路时不分断电流，分开的两触头间不会出现明显电压的情况。选用无载通断的开关电器时，必须有其他措施可以保证不会出现有载通断的可能性，否则有造成事故，损坏设备，甚至危及人身安全的危险。无载通断的开关电器仅在某些专门场所使用，如隔离器。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 (3) 有载通断。有载通断是相对于无载通断而言的，其开关电器需接通和分断一定的负载电流(具体负载电流的数据因负载类型而异)。有的隔离器产品也能在非故障条件下接通和分断电路，其通断能力大致和其需要通断的额定电流相同。产品样本中隔离器和熔断器式隔离器的通断能力常按额定电流的倍数给出，因此，有些隔离器也能分断各种

32、工作过电流，如电动机的启动电流。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 (4) 控制电动机通断。控制电动机通断通常指电动机开关。电动机开关是指用来接通和分断电动机的开关电器或电路，其通断能力应能满足各种型号的电动机按不同工作制(如点动和反接)工作的控制要求。电动机开关有控制开关、电动机用负荷开关、接触器、电动机用断路器及其组合控制电路等。 (5) 在短路条件下通断。在短路条件下通断负载应选用有短路保护功能的开关电器。断路器就是一种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的开关电器。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 2开关电器的相

33、关参数 (1) 通电持续率：电器的有载时间与工作时间之比，常用百分数表示。 (2) 通断能力：开关电器在规定的条件下，能在给定的电压下接通和分断的预期电流值。 (3) 分断能力：开关电器在规定的条件下，能在给定的电压下分断的预期分断电流值。 (4) 接通能力：开关电器在规定的条件下，能在给定的电压下接通的预期接通电流值。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 1.2.2 与低压电器有关的电网参数 在按短路强度和额定通断能力选用开关电器时，短路点处的短路电流值是一个决定性因素，常用以下指标来衡量。 1) 峰值耐受(短路)电流Ip(动稳定短路强度) 2) 额定短时耐受电流Is(热稳定短路强

34、度) 3) 额定短路分断能力 4) 额定短路通断能力 5) 约定脱扣电流 6) 约定熔断电流 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 1.2.3 与开关电器动作时间有关的参数 (1) 断开时间。开关电器从断开操作开始瞬间起到所有极的弧触头都分开瞬间为止的时间间隔。 (2) 燃弧时间。电器分断电路过程中，从触头断开或熔断体熔断出现电弧的瞬间开始，至电弧完全熄灭为止的时间间隔。 (3) 分断时间。从开关电器的断开时间开始起到燃弧时间结束为止的时间间隔。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 (4) 接通时间。开关电器从闭合操作开始瞬间起到电流开始流过主电路瞬间为止的时间间隔。 (5)

35、 闭合时间。开关电器从闭合操作开始瞬间起到所有极的触头都接触瞬间为止的时间间隔。 (6) 通断时间。从电流开始在开关电器一个极流过瞬间起到所有极的电弧最终熄灭瞬间为止的时间间隔。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 1.2.4 颜色标志 为了保证正确操作，防止事故，对各个电器元件与装备之间的接线、配线、敷线和相对安装位置及它们之间的电连接关系易于识别，方便设备的操作和维护，及时排除故障以及确保人身和设备的安全，需要对各种绝缘导线的连接标记、颜色、指示灯的颜色及接线端子的标记做出统一规定。 表1-1列出了指示灯的颜色及含义，表1-2列出了按钮的颜色及含义。指示灯和按钮的选色原则是，依指

36、示灯被接通(发光、闪光)后所反映的信息或按钮被操作(按压)后所引起的功能来选色。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 表1-1 指示灯的颜色及含义 颜色 含 义 解 释 典 型 应 用 红色 异常情况或警报 对可能出现危险和需要立即处理的情况报警 温度超过规定(或安全)限制，设备的重要部分已被保护电器切断 黄色 警告 状态改变或变量接近其极限值 温度偏离正常值出现，允许存在一定时间的过载现象 绿色 准备、安全 安全运行条件指示或机械准备启动 冷却系统运转 蓝色 特殊指示 上述几种颜色即红、 黄、绿色未包括的任一种 功能 选择开关处于指定位置 白色 一般信号 上述几种颜色即红、 黄、绿

37、、蓝色未包括的各 种功能，如某种动作正常 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 表1-2 按钮的颜色及含义 颜色 含 义 典 型 应 用 危险情况下的操作 紧急停止 红色 停止或分断 全部停机；停止一台或多台电动机；停止一台机器的某一部分，使电器元件失电，有停止功能的复位按钮 黄色 应急、干预 应急操作，抑制不正常情况或中断不理想的工作周期 绿色 启动或接通 启动一台或多台电动机；启动一台机器的一部分，使某电器元件加电 蓝色 上述几种颜色即红、 黄、绿色未包括的任一 种功能 黑色 灰色 白色 无专门指定功能 可用于停止和分断以外的任何情况 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理

38、指示灯的作用是借以指示某个指令、某种状态、某些条件或某类演变正在执行或已被执行，从而引起操作者注意或指示操作者应做的某种操作。指示灯的闪光信息则引起操作者进一步注意或需立即采取行动等。 对于按钮的颜色，红色按钮用于停止、断电；绿色按钮优先用于启动或通电，但也允许选用黑、白或灰色按钮；一钮双用的，如启动与停止、通电与断电或交替按压后改变功能的，应用黑、白或灰色按钮；按压时运动，抬起时停止运动(如点动、微动)，应用黑、白、灰或绿色按钮，最好是黑色按钮；用于单一复位功能的，用蓝、黑、白或灰色按钮；同时有复位、停止 与断电功能的，用红色按钮。灯光按钮不得用作事故按钮。 第 1章 低 压 电 器 的 基

39、 本 原 理 1.3 电气控制技术中常用的图形和文字符号 名 称 一般三 极电源 开关 图形符号 文字符号 名 称 图形符号 文字符号 名 称 图形符号 文字符号 FR KM KV 低压断路器 QS QF 接 触 器 主触头 常开辅 助触头 常闭辅 助触头 K、 KM 欠电压 继电器 线圈 中间继 电器 线圈 常闭 触头 热 继 电 器 表1-3 常用电气图形和文字符号表 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 KA 相 应 继 电 器 符 号 常开 触头 位 置 开 关 常闭 触头 复合 触头 SQ 速 度 继 电 器 助触头 常开 助头 常闭 助头 线圈 BV 常闭 触头 常开 触头

40、 过电流 继电器 线圈 线圈 继 电 器n n 表1-3 常用电气图形和文字符号表 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 表1-3 常用电气图形和文字符号表 KA FU QS QS 转换开关 起动 停止 复合 按 钮 SA SB 时 间 继 电 器 常开延 时闭合 触头 常闭延 时打开 触头 常闭延 时闭合 触头 常开延 时打开 触头 熔断器式 隔离开关 熔断器式 刀开关 熔断器KT 欠电流 继电器 线圈 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 表1-3 常用电气图形和文字符号表 名 称 图形符号 文字符号 名 称 图形符号 文字符号 名 称 图形符号 文字符号 桥式整 流装置

41、蜂鸣器 信号灯 VC H HL M T V 三相绕线 转子异步 电动机 三相笼 型异步 电动机 NPN型 三极管 PNP型 三极管 三相自耦 变压器 接 触 器 线圈 热 继 电 器 K、 KM 热元件 FR 熔断器式 负荷开关 QM M 3 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 表1-3 常用电气图形和文字符号表 电阻器 接插器 电磁铁 电磁吸盘 串励直流 电动机 复励直流 电动机 R X YA YH M M G T TC RP电位器 控制电路电 源用变压器 照明变压器 整流变压器 单相变压器 直流发电机 并励直流 电动机 他励直流 电动机 接近开关 动合触头 磁铁接近 时动作的 接

42、近开关 的动合触头 接近敏感开 关动合触头 半导体 二极管 晶闸管 (阴极侧受控) G M M M M 或 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 在绘制电气控制线路时，应遵循电流方向自上而下(垂直方位画时)或自左向右(水平方位画时)的原则；绘制动合触头和动断触头时，应遵循左开右闭(垂直方位画时)、下开上闭(水平方位画时)的原则，即静触头在上或左，动触头在下或右。对于开关电器，如果按图面布置的需要，采用的图形符号的方位与表1-3中所示的一致，则直接采用；若方位不一致，应遵循按图例逆时针旋转90的原则绘制，但文字和指示方向不得颠倒。图形符号的矩形长边和圆的直径宜设计为2M的倍数，一般取M

43、= 2.5 mm。对于较小的图形符号，则可选用1.5M、1.0M或0.5M。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 在国家标准中，电气技术中的文字符号分为基本文字符号(单字母或双字母)和辅助文字符号。在GB71591987电气技术中的文字符号制订通则中，单字母符号等同于IEC750电气技术中项目代号标准中的种类代号，双字母符号等同于IEC204项目代号、图解、简图、表格和说明举例中的双字母代码。因此，上述单字母和双字母符号在国际上是通用的。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 基本文字符号中的单字母符号按拉丁字母将各种电气设备、装置和元器件划分为23个大类，每个大类用一个专用

44、单字母符号表示。如“K”表示继电器、接触器类，“F”表示保护器件类等。单字母符号应优先采用。双字母符号是由一个表示种类的单字母符号与另一字母组成，其组合形式应以单字母符号在前，另一字母在后的次序列出。只有当用单字母符号不能满足要求，容易混淆，需要将大类进一步划分时，才采用双字母符号，以便较详细和更具体地表述电气设备、装置和元器件。如“F”表示保护器件类，而“FU”表示熔断器，“FR”表示热继电器等。双字母符号的第一位字母只允许按GB71591987电气技术中的文字符号制订通则中单字母所表示的种类使用，见表1-4。 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 表1-4 单字母和双字母符号的使用

45、规则 基本文字符号 基本文字符号 单字母 双字母 项目种类 设备、装置 元器件举例 单字母 双字母 项目种类 设备、装置 元器件举例 A AT 组件部件 抽屉柜 Q QF QM QS 开关器件 断路器 电动机保护 开关 隔离开关 B BP BQ BT BV 非电量 到电量变 换器，或电 量到非电 量变换器 压力变换器 位置变换器 温度变换器 速度变换器 R RP RT RV 电阻器 电位器 热敏电阻器 压敏电阻器 F FU FV 保护器件 熔断器 限压保护器件 S SA SB SP SQ ST 控制、记忆、 信号电路的 开关器件选 择器 控制开关 按钮开关 压力传感器 位置传感器 温度传感器

46、第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 H HA HL 信号器件 声响指示器 指示灯 T TA TC TM TV 变压器 电流互感器 电源变压器 电力变压器 电压互感器 K KA KM KP KR KT 接触器继 电器 瞬时接触继电器 交流继电器 接触器 中间继电器 极化继电器 簧片继电器 延时有或无继电器 X XP XS XT 端子、插 头、插座 插头 插座 端子板 P PA PJ PS PV PT 测量设备 实验设备 电流表 电度表 记录仪器 电压表 时钟、操作时间表 Y YA YV YB 电气操作 的机械器 件 电磁铁 电磁阀 电磁离合器 表1-4 单字母和双字母符号的使用规则 第 1章 低 压 电 器 的 基 本 原 理 在绘制电气控制线路图中的支路、元件和接点等时，一般都要加上标号。主电路标号由文字和数字组成。文字用以标明主电路中的元件或线路的主要特征；数字用以区别电路的不同线段。如三相交流电源引入线端采用L1、L2、L3标号，电源开关之后的三相交流电源主电路和负载端分别标U、V、W。如U11表示电动机的第一相的第一个接点，U21为第一相的第二个接点，依此类推。控制电路由三位或三位以下的数字组成，交流控制电路的标号一般以主要压降元件(如电器元件线圈)为分界，左侧用奇数标号，右侧用偶数标号。直流控制电路中正极按奇数标号，负极按偶数标号。