常用低压电器

电器分类

  由于电器的功能以及品种规格繁多，结构各异，用途广泛，为了能系统地掌握和选用，必须加以分类。

按工作电压等级分类

• 高压电器：工作于交流电压1200V、直流电压1500V及以上电路中的电器。
• 低压电器：工作于交流电压1200V、直流电压1500V以下电路中起通断、控制和保护等作用的电器。

按动作原理分类

手动电器

  常用的手动电器有刀开关、组合开关、按钮等。

刀开关

• 刀开关是一种操作容易、结构最简单的手动电器。刀开关主要用于隔离电源和不频繁地接通和分断电路。
  
• 刀开关的技术参数有额定电压、额定电流、通断能力、电寿命、机械寿命和极数。
  • 额定电压：指在规定条件下，刀开关长期工作能承受的最大电压。
  • 额定电流：指在规定条件下，刀开关在合闸位置允许长期通过的最大工作电流。
  • 通断能力：指在规定条件下，刀开关在额定电压时能接通和分断的最大电流值。
  • 电寿命：指在规定条件下，刀开关不经维修或更换零件的额定负载操作循环次数。
• 在选用刀开关时，刀的极数要与电源进线极数相等，其额定电压应大于或等于电路的额定电压；额定电流亦然。
  • 安装时注意：
    • 合闸时手柄向上，不准横装和倒装，以防止闸刀误合闸。
    • 电源进线端在上与静触头相连，负载出线端在下与动触头相连，确保刀片在开关分闸时不带电。
      
• 根据不同的工作原理、使用条件和结构形式，刀开关及其与熔断器组合而成的产品主要有：
  • 板用刀开关
  • 开启式负荷（胶盖）开关
    • 接线时应注意电源进线和出线不能接反，以免更换熔丝时发生触电事故。
    • 由于这种开关无灭弧装置，开关的触刀和静插座易被电弧烧坏，引起接触不良的事故，因此在操作时，动作要迅速，以利于灭弧，减小触刀和静触头的电弧烧毁。
    • 开启式负荷开关不宜用于频繁接通和分断的电路。
  • 封闭式负荷（铁壳）开关
    • 铁壳开关设有连锁装置，以防止操作人员触电。
      • 不允许把开关随意放在地上，也不允许面对着开关进行操作，以免万一发生故障而开关又分断不了短路电流时，铁壳爆炸飞出伤人。
  • 熔断器式刀开关（刀熔开关）

组合开关（转换开关）

  组合开关具有体积小、操作方便、使用寿命长、稳定可靠等有点，在机床电器控制中主要用作电源开关，不带负载接通或断开电源，供转换控制之用；也可按电动机控制要求组合，直接控制电动机的启动、停止、$Y-\Delta$变换等。在用于三项异步电机的直接启动时，应注意开关的额定电流必须不小于电动机额定电流的3倍，并需另配置熔断器。组合开关不适于频繁操作的场所使用。

按钮

  按钮属于一种主令电器，短时接通或分断小电流电路，它不直接控制主电路的通断，而是在低压控制系统中，用于手动发出控制信号。

自动电器

  自动电器是指有电磁铁或其它动力机构，能按指令、信号或参数的变化而自动动作，使电路接通或断开的控制电器。

接触器

• 交流接触器：励磁线圈为直流，主触头用来接通与断开直流电路。
• 直流接触器：励磁线圈为交流，主触头用来接通与断开交流电路。

  接触头的主触头用来接通或断开主电路，允许通过较大的电流；辅助触头则用来接通或断开控制电路，只能通过较小的电流（一般不超过10A）。
  主电路的路数称为极数。直流接触器一般分为单极接触器或双极接触器；交流接触器大多数是三极。
  间断—长期工作制是指接触器连续通电时间不超过8小时。如果超过8小时，必须空载开闭三次以上，以消除表面氧化膜。

继电器

  继电器是一种根据某种输入信号的变化而接通或断开控制电路，并实现某种控制功能的电器。继电器由输入感测机构和输出执行机构两部分组成。其输入量可以是电流、电压、功率等电量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电量。
  继电器的返回系数实际上反映了继电器吸力特性和反力特性配合的紧密程度，是电压和电流继电器的重要参数。
  继电器的另一个重要参数是吸合时间和释放时间，一般继电器的动作时间为0.05~0.2s；动作时间小雨0.05s的为快速继电器；而动作时间大于0.2s的为延时继电器。动作时间大小影响着继电器的操作频率。
继电器常见的分类方法有：

• 按输入量的物理性质分为电压、电流、速度、时间、温度、压力、热继电器等；
• 按动作时间分为瞬时动作和延时动作的继电器；
• 按动作原理分为电磁式、感应式、电动式、电子式和机械式继电器等。

电磁式继电器工作原理：

• 匝数少、线径较粗、能通过较大的电流。使用时，电流继电器的线圈应与负载串联。由于线圈上压降很小，因此不会影响负载电路电流。
• 匝数多、导线细、阻抗大。使用时，要将电压继电器的线圈与负载并联，以反映负载电压。

行程开关

  行程开关（又称限位开关），用来反应工作机械行程，以实现机电信号转换的主令电器，广泛用于机床及自动生产线程序控制系统中。
常用的行程开关：

• 机械式行程开关
  • 工作原理与按钮相同，区别仅是行程开关不是靠手指按压，而是利用生产机械运动部件上撞块的碰亚而使触点动作。
• 接近式行程开关
  • 非接触式开关，当物体接近某一信号机构时，信号机构发出接近信号，可用于检测、计数、测速，以及可直接与计算机或可编程控制器的接口电路连接，作为传感器。
• 红外线光电开关
  • 对射式：由分离的发射器和接收器组成。当物体挡住发射器发出的红外线，使接收器接收不到红外线时，动断触点复位（即闭合），动合触点复位（即断开）；
  • 反射式：物体对光电开关射出的红外线反射回去，由光电开关接收，从而判断是否有物体存在。

熔断器

  熔断器是一种结构简单、使用方便、价格低廉、控制有效的保护电器。它主要由熔体或熔丝和安装熔体的熔管两部分组成。
  熔断器的熔体与被保护电路串联，当电路的电流为正常值时，熔体温度低而不熔断；当电路发生短路或瞬时严重过载时，熔体上流过很大的故障电流，熔体温度急剧上升而熔断。
主要性能参数：

• 额定电流
• 额定电压
• 分断能力

熔体额定电流的选择：

• 保护不频繁起动的单台电动机时，熔体的额定电流：$I_{RN}=(1.5\sim 2.5)I_N$。$I_N$为单台电动机的额定电流；轻载起动或起动时间短时，系数可取接近1.5；带重载或起动时间长时，系数可取2.5。
• 若快速熔断器接在交流侧电路中，熔体的额定电流为：$I_{RN}\ge K_{1}I$; $K_1$为经验值，$I$为电动机最大电流。
• 在选择熔体的额定电流时，在线路上应由前级至后级逐渐减小，否则会出现越级动作现象；另外也不应超过线路上导线的安全载流量。

  熔体在过载下熔断时，响声不大，熔丝仅在一两处熔断，变载面熔体只有小载面熔断，熔管内没有烧焦的现象。

自动空气断路器

  自动空气断路器，简称自动空气开关或自动开关，它相当于刀开关、熔断器、热继电器、欠电压继电器的组合，是一种既起手动开关作用，又可自动有效地对串接在后面的电器设备的欠压、失压、过载和短路进行保护的电路。
  断路器的结构：由触头系统、操作机构、保护装置、灭弧系统等组成。
  断路器的主触头是靠手动操作或电动合闸的。主触头闭合后，自由脱扣机构将主触头锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。
  断路器内的分励脱扣器，则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断电的，在需要远距离控制时，按下启动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触头断开。

自动开关的选用：

• 自动开关的额定电压和额定电流应大于或等于线路的正常工作电压和电流。
• 欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压。
• 过电流脱扣器的额定电压应大于或等于线路的最大负载电流。

电磁阀

  液压传动系统由四部分组成：动力装置（液压泵）、执行机构（液压缸或液压马达）、控制调节装置和辅助装置（换向阀、电磁阀、溢流阀）。
  电磁（换向）阀在液压、电液控制系统中用来改变液流方向，实现运动换向，接通或开断流路。电磁阀就是利用电磁铁推动滑阀移动来控制液流流动方向的。
  电磁阀的结构性能可用其位置数和通路数来表示。一个电磁阀中有一个或两个电磁铁，一个电磁铁的电磁阀成为单电，两个电磁铁的电磁阀称为双电。

控制变压器

  当控制线路所使用的电器较多、线路较复杂时，一般需采用经变压器降压的控制电源，提高线路的安全可靠性。
  控制变压器主要根据一次侧、二次侧的电压等级及所需要的变压器容量来选择。控制变压器可根据以下两种情况确定其容量：

• 各控制电器不同时工作时由下式计算：
  • $P_T\ge 0.6\sum P_{XC}+0.25\sum P_{D1}+0.125K_L\sum P_{D2}$
  • 式中，$\sum P_{XC}$——先吸合工作的电器吸持功率之和，单位为W；
  • $\sum P_{D1}$——所有后起动的电器在同时起动时所需要的功率之和，单位为W;
  • $\sum P_{D2}$——所有电磁铁在起动时所需要的功率之和，单位为W;
  • $K_L$——系数，一般为0.7~1之间。
• 依据控制线路最大工作负载所需要的功率计算，一般可利用下式计算：
  • $P_T\ge K_T\sum P_{XC}$
  • $P_T$——变压器容量，单位为VA；
  • $K_T$——变压器容量的出位系数，一般取为1.1~1.25；
  • $\sum P_{XC}$——控制电路各电器吸持功率之和，单位为W；

最后所需的变压器容量由上两式计算出的最大容量决定。

按用途进行分类

控制、主令、配电、保护和执行电器

• 控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。里日接触器、继电器、电动机启动器等。
• 主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令的电器。例如按钮、转换开关、行程开关、接近开关等。
• 配电电器：用于电能的输送以及分配的电器。如高压断路器等。
• 保护电器：用于保护电路及用电设备的电器。如熔断器、热继电器等。
• 执行电器：用于完成某种动作或传送功能的电器。例如电磁铁、电磁抱闸等。