1.2　常用低压电器

1.2.1　常用低压电器的分类与应用

电器是指能控制电的器具，即对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用的电工器械。低压电器指工作在交流1200V、直流1500V额定电压以下的电路中，能根据外界信号（机械力、电动力和其他物理量）自动或手动接通和断开电路的电器。低压电器种类繁多，工作原理各异，故有不同的分类方法。

（1）按用途和控制作用分类

1）用于低压电力网的配电电器　这类电器主要用于低压供电系统中电能的输送和分配。对其主要技术要求是断流能力强、限流效果好；系统发生故障时保护动作准确，工作可靠；有足够的动稳定性及热稳定性。例如刀开关、转换开关、隔离开关、空气断路器和熔断器等。

2）控制电器　这类电器主要用于电力拖动及自动控制系统。对其主要技术要求是有一定的通断能力，操作频率要高，寿命要长。例如接触器、起动器和各种控制继电器等。

3）主令电器　这类电器主要用于发送控制指令。对其主要技术要求是操作频率要高，抗冲击，寿命要长。例如按钮、主令开关、行程开关和万能转换开关等。

4）保护电器　这类电器主要用于对电路和用电设备进行保护。对其主要技术要求是有一定的通断能力，可靠性要高，反应要灵敏。例如熔断器、热继电器、电压和电流继电器等。

5）执行电器　这类电器主要用于完成某种动作和传动功能。例如电磁铁、电磁离合器等。

（2）按动作方式分类

1）自动切换电器　这类电器通过电磁或气动机构来完成接通、分断、启动、反向和停止等动作。例如接触器、继电器等。

2）非自动切换电器　这类电器主要依靠外力来直接操作以完成接通、分断、启动、反向和停止等动作。例如刀开关、转换开关和主令电器等。

（3）按工作原理分类

1）电磁式电器　这类电器是根据电磁感应原理进行工作的。例如交直流接触器、电磁式继电器等。

2）非电量控制电器　这类电器是以非电物理量作为控制量进行工作的。例如按钮开关、行程开关、刀开关、热继电器、速度继电器等。

（4）按执行机构有无触点分类

1）有触点电器　有触点电器具有可分离的动触点和静触点，利用触点的接触和分离来实现电路的通断控制。

2）无触点电器　无触点电器没有可分离触点，主要利用半导体元器件的开关效应来实现电路的通断控制。

1.2.2　接触器原理及应用

接触器由磁系统、触点系统、灭弧系统、释放弹簧机构、辅助触点及基座等组成，如图1.2所示。接触器的基本工作原理是利用电磁原理通过控制电路的控制和可动衔铁的运动来带动触点控制主电路通断。交流接触器和直流接触器的结构和工作原理基本相同。接触器符号如图1.3所示。

1）电磁机构　电磁机构由线圈、铁芯和衔铁组成。对于交流接触器，为了减小因涡流和磁滞损耗造成的能量损失和温升，铁芯和衔铁用硅钢片叠成；对于直流接触器，由于铁芯中不会产生涡流和磁滞损耗，所以不会发热，铁芯和衔铁用整块电工软钢制成，为使线圈散热良好，通常将线圈绕制成高而薄的圆筒状，不设线圈骨架，使线圈和铁芯直接接触以利于散热。中小容量的交直流接触器的电磁机构一般采用直动式磁系统，大容量的采用绕棱角转动的拍合式电磁铁结构。

2）主触点和灭弧系统　接触器的触点分为主触点和辅助触点两类。根据容量大小，主触点有桥式触点和指形触点，大容量的主触点采用转动式单断点指形触点。直流接触器和电流20A以上的交流接触器均装有灭弧罩。由于直流电弧比交流电弧熄灭更难，直流接触器常采用磁吹式灭弧装置灭弧，交流接触器常采用多纵缝灭弧装置灭弧。

3）辅助触点　辅助触点有常开和常闭辅助触点，在结构上它们均为桥式双触点。接触器的辅助触点在其控制电路中起联动作用。辅助触点的容量较小，所以不用装灭弧装置。

4）反力装置　反力装置由释放弹簧和触点弹簧组成。

5）支架和底座　支架和底座用于接触器的固定和安装。交流接触器线圈通电后，在铁芯中产生磁通，由此在衔铁气隙处产生吸力，使衔铁产生闭合动作，同时带动主触点闭合，从而接通主电路。另外，衔铁还带动辅助触点动作，使常开触点闭合，常闭触点断开。当线圈断电或电压显著下降时，吸力消失或减弱，衔铁在释放弹簧的作用下打开，主触点、辅助触点又恢复到原来状态。

1.2.3　继电器的分类及应用

继电器是一种自动和远距离操纵用的电器，广泛用于自动控制系统、遥控系统、遥测系统、电力保护系统及通信系统中，起着控制、检测、保护和调节作用，是现代电气装置中最基本的器件之一。它是根据某种输入信号的变化而接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力拖动装置的自动电器。其输入量可以是电压、电流等电量，也可以是压力、温度、时间、速度等非电量，而输出则是触点的动作，或者是电参数的变化。根据转化的物理量的不同，可以构成各种各样的不同功能的继电器，以用于在各种控制电路中进行信号传递、放大、转换、联锁等，从而控制主电路和辅助电路中的器件或设备按预定的动作程序进行工作，达到自动控制和保护的目的。

继电器主要参数：

1）额定参数　它指继电器的线圈和触点正常工作时的电压和电流的允许值。同一系列的继电器，其线圈有不同的额定电压或额定电流数值。

2）动作参数　它指衔铁刚产生动作时线圈的电压（或电流）数值。有吸合电压或电流，释放电压或电流。电压继电器的动作参数有吸合电压Uo与释放电压Ur，电流继电器的动作参数为吸合电流Io与释放电流Ir。

3）整定参数　它包括整定值、灵敏度、返回系数、动作时间等。

①整定值是人为调节的动作值，该值是用户使用时可调节的动作参数。

②灵敏度是指继电器在整定值下动作所需的最小功率或安匝数。

③返回系数是指继电器的释放值与吸合值的比值，用K表示。电压继电器的电压返回系数KU=Ur/Uo，电流继电器的电流返回系数KI=Ir/Io。返回系数实际上反映了继电器吸力特性和反力特性配合紧密程度，是电压、电流继电器的重要参数。

④动作时间分为吸合时间与释放时间。吸合时间是指从线圈通电瞬间起，到动、静触点闭合为止所需的时间。释放时间是从线圈断电瞬间起，到动、静触点恢复到原始状态为止所需的时间。一般继电器动作时间为0.05～0.2s。动作时间小于0.05s的为快速动作继电器，动作时间大于0.2s的为延时动作继电器。

继电器的种类繁多，按动作原理分，有电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、温度（热）继电器、光电式继电器、压电式继电器等；按反应激励量的不同，又可分为交流继电器、直流继电器、电压继电器、中间继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器、温度继电器、压力继电器、脉冲继电器等，其中时间继电器又分为电磁式、电动机式、机械阻尼（气囊）式和电子式等；按结构特点分，有接触式继电器、（微型、超小型、小型）继电器、舌簧继电器、电子式继电器、智能化继电器、固体继电器、可编程序控制继电器等；按动作功率分，有通用继电器、灵敏继电器和高灵敏继电器等；按输出触点容量分，有大功率继电器、中功率继电器、小功率继电器和微功率继电器等；按应用领域、环境不同，可分为电气系统继电保护用继电器、自动控制用继电器、通信用继电器、船舶用继电器、航空用继电器、航天用继电器、热带用继电器、高原用继电器等。