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史上最全常用低压电器元件知识汇总(上)

2017-02-24  我——



用于接通和断开电路以及对电路或用电设备进行控制、调节、切换、检测和保护的电气元件称为电器。工作在交流电压1200Ⅴ或直流电压1500Ⅴ以下的电器属于低压电器。


低压电器按其在电气线路中所处的地位与作用,可以分为低压配电电器和低压控制电器两大类。低压配电电器主要用于低压配电系统和动力装置中,包括闸刀开关、转换开关、熔断器和断路器等;低压控制电器主要用于电力拖动及自动控制系统,包括接触器、继电器、起动器和主令电器等。


机电传动断续控制系统中常用低压电器的类型有以下几种。


  • ① 执行电器。接受控制电路发出的开关信号,接通或断开电动机主电路以及直接产生生产机械所需机械动作的电器。

  • ② 检测电器。将电的或非电的模拟量转换为开关量的电器。

  • ③ 控制电器。实现开关量逻辑运算及延时、记数的电器。

  • ④ 保护电器。在线路发生故障,或者设备的工作状况超过规定的范围时,能及时分断电路的电器。

  • ⑤ 其他电器。进入21 世纪以来,随着科学技术的发展,低压电器在技术和功能上都有了很大的发展。计算机网络、数字通信技术及人工智能技术应用于低压电器,出现了采用电子和智能控制的新的电器元件,如软起动器、变频器等。


一、执行电器


执行电器以电磁式为主,常用的有接触器、电磁铁、电磁离合器等。


1电磁铁


电磁铁是将电磁能转换为机械能的电器元件,广泛应用于机械制动、牵引及流体传动中的换向阀。它也是电磁离合器、接触器和继电器的主要组成部分。


电磁铁由吸引线圈、铁心和衔铁3部分组成。直流电磁铁的铁心用整块软钢制成,而交流电磁铁的铁心用硅钢片冲压叠铆而成。几种常用电磁铁如图1.1所示。


阀用电磁铁分为交流阀用电磁铁和直流阀用电磁铁,如图1.2所示。交流阀用电磁铁用于交流50Hz,额定电压为110V、220V和380V的电路中,作为控制液体或气体管路的电磁阀的动力元件。直流阀用电磁铁用于额定电压为24V 和 110V 的直流电路中,作为液压控制系统开关电磁阀的动力元件。


图1.1 电磁铁的几种形式


图1.2 阀用电磁铁


牵引电磁铁分为推动式和拉动式两种类型,如图1.3所示,主要用于各种机床和自动控制设备中,牵引或推斥其他机械装置,以达到自控或遥控的目的。当给牵引电磁铁的线圈通电时,衔铁吸合,通过牵引杆来驱动被操作机构。线圈的额定电压有36V、110V、127V、220V、380V等。


图1.3 牵引电磁铁


制动电磁铁由衔铁、线圈、铁心、牵引杆等组成,按抱闸配合的行程可分为长行程制动电磁铁和短行程制动电磁铁两种。制动电磁铁主要用来作机械制动,通常与闸瓦式制动架配合使用,使电动机准确且快速停车,如图1.4所示。


当线圈通电后,衔铁向上运动并提升牵引杆,借牵引杆来操作机械制动装置;当线圈断电后,衔铁受自身重量和牵引杆重量的重力作用而释放,随带的空气阻尼式缓冲装置可以根据传动要求调节刹车制动时间。其线圈的额定电压有220V和380V两种。


图1.4 制动电磁铁


2电磁离合器


电磁离合器是一种利用电磁力的作用来传递或中止机械传动的扭矩的电器。根据结构不同,电磁离合器分为摩擦片式电磁离合器、牙嵌式电磁离合器、磁粉式电磁离合器和涡流式电磁离合器等,主要由电磁线圈、铁心、衔铁、摩擦片及联接件等组成,如图1.5所示。一般采用直流24V作为供电电源。


图1.5 电磁离合器


当线圈通电后,将摩擦片吸向铁心,依靠主、从动摩擦片之间的摩擦力,使从动齿轮随主动轴转动,当线圈断电时,摩擦片复位,离合器即失去传递力矩的作用。


3接触器


接触器是一种用于接通和断开交直流主电路及大容量控制电路的自动切换电器,其主要控制对象是电动机,也可用于控制电热器等电力负载,应用十分广泛。


电磁式接触器的基本结构如图1.6所示,主要包括电磁结构、触点和灭弧装置等。电磁结构在介绍电磁铁时已做说明,不再重复。接触器的主触点用于通断主电路,一般由接触面较大的动合触点组成;辅助触点用于通断电流较小的控制电路。


接触器在分断大电流电路时,往往会在动、静触点之间产生很强的电弧,电弧会使触点烧伤,还会使电路切断时间加长,甚至会引起其他事故,因此,接触器都要有灭弧装置。容量较小的接触器的灭弧方法是利用双断点桥式触点在断开电路时将电弧分割成两段,以提高起弧电压,同时利用两段电弧相互间的电动力使电弧向外拉长,冷却并迅速熄灭。容量较大的接触器一般采用灭弧栅灭弧。灭弧栅片由表面镀铜的薄铁板制成,多片相互隔开并排在石棉水泥或耐弧塑料制成的罩内。当电弧受磁场作用力进入栅片后,被分成许多串联的短弧,使每一个短弧上的电压无法足以支持起弧,导致电弧熄灭。


图1.6 电磁式接触器结构示意图


接触器的工作原理是:当接触器线圈通电后,电磁吸力克服弹簧的反力,将衔铁吸合并带动支架移动,使主触点闭合,从而接通主电路,当线圈断电时,在弹簧作用下,衔铁带动触点断开主电路。


接触器的图形、文字符号及型号说明如图1.7所示。


图1.7 接触器图形、文字符号与型号


直流接触器主要用于远距离接通和分断直流电路以及频繁起动、停止、反转和反接制动的直流电动机,也可以用于频繁接通和断开的起重电磁铁、电磁阀、离合器的电磁线圈等。


直流接触器的结构和工作原理与交流接触器基本相同,也由电磁系统、触头系统和灭弧装置组成。由于线圈中通入直流电,铁心不会产生涡流,可用整块铸铁或铸钢制成铁心,不需要短路环。直流接触器通入直流电,吸合时没有冲击起动电流,不会产生猛烈撞击现象,因此使用寿命长,适宜频繁操作场合。

但直流接触器灭弧较困难,一般都要采用灭弧能力较强的磁吹式灭弧装置。


低压交流真空接触器是以真空为灭弧介质的一种新型接触器,其外形如图1.8所示。真空接触器主触头密封在真空管内。管内(又称真空灭弧室)以真空作为绝缘和灭弧介质,位于真空中的触头一旦分离,触头间将产生由金属蒸气和其他带电粒子组成的绝缘介质,且恢复速度很快。真空电弧的等离子体很快向四周扩散,在第一次电压过零时,真空电弧就能熄灭(燃弧时间一般小于 10ms),分断电流。由于熄弧过程是在密封的真空容器中完成的,电弧和炽热的气体不会向外界喷溅,所以开断性能稳定可靠,不会污染环境。


真空接触器特别适用于电压较高(660V和1140V)、操作频率高的供电回路,以及煤矿、冶金工厂、化工厂和水泥厂等要求防尘防爆的恶劣环境中。


由于特殊的结构和灭弧介质,真空接触器具有分断能力强、触头不氧化、电弧不外露、安全可靠、使用寿命长、免维护、低噪声等优点。真空接触器卓越的开断技术使其能在特别苛刻的条件下频繁操作使用,适用于控制和保护电动机、电器控制等场合,广泛应用于各工业领域的电器设备控制,可完全替代传统电器使用,并具有良好的经济性。常用的型号有CKJ3、CKJ5、CKJ9等系列。


图1.8 低压交流真空接触器


常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ20、B、3TB系列。CJ是国产系列产品,B系列是引进德国 BBC 公司技术生产的一种新型接触器,3TB 系列是引进德国西门子公司的技术生产的新产品。常用的直流接触器有CZ0、CZ18、CZ28系列。


接触器的选择原则如下。


  • (1)接触器的类型选择。实际应用时应根据电路中负载电流的种类选择接触器。控制交流负载应选用交流接触器,控制直流负载应选用直流接触器。当直流负载容量较小时,也可用交流接触器控制,但触头的额定电流应适当选择大一些。

  • (2)额定电压的选择。接触器的额定电压(主触头的额定电压)应大于或等于负载回路的额定电压。

  • (3)额定电流的选择。接触器的额定电流(主触头的额定电流)应大于或等于负载回路的额定电流。

  • (4)线圈的额定电压的选择。应与所在控制电路的额定电压等级一致。


二、检测电器


检测电器的作用是将模拟量转换为开关量。模拟量可以是电流、电压等电量,也可以是温度、行程、速度、压力等非电量。


1刀开关、组合开关


刀开关是手动电器中结构最简单的一种,主要有胶盖式、铁壳式和熔断器式等类型。按极数可分为单极、双极和三极。开关内装有熔断器,具有短路和过载保护功能。安装时,必须垂直安装,手柄向上,不得倒装或平装。


(1)胶盖式刀开关。


胶盖式刀开关又称闸刀开关,是一种非频繁操作的开启式负荷开关。如图1.9所示,胶盖式刀开关主要由操作手柄、进线座、静触头、熔丝、出线座、刀片式动触头和瓷底座组成,常用于交流50Hz、电压380Ⅴ、电流60A以下的电力线路中作不频繁操作的电源开关,也可直接用于4.5kW及以下的异步电动机全压起动控制。


图1.9 胶盖式刀开关


(2)铁壳式刀开关。


铁壳式刀开关又称封闭式负荷开关,是在开启式负荷开关基础上改进的一种开关。由于开启式负荷开关没有灭弧装置,手动操作时,触刀断开速度比较慢,在分断大电流时,往往会有很大的电弧向外喷出,有可能引起相间短路,甚至灼伤操作人员。封闭式负荷开关消除了此类缺点,在断口处设置灭弧罩,将整个开关本体装在一个防护壳体内,因此,操作更安全可靠。铁壳式刀开关可直接用于15kW及以下的异步电动机的非频繁全压起动控制。

图1.10所示为HH系列铁壳式刀开关,主要由触刀、静插座、熔断器、速动弹簧、手柄操作机构和外壳组成。其操作机构有两个特点。一是为了迅速熄灭电弧,采用储能分合闸方式。在手柄转轴与底座之间装有速动弹簧,能使开关快速接通或断开,与手柄操作速度无关。二是为了保证用电安全,在开关的外壳上装有机械联锁装置。保证了开关合闸时,箱盖不能打开,而箱盖打开时,开关不能合闸。


(3)熔断器式刀开关。


熔断器式刀开关又称为刀熔开关,是一种新型开关,它利用RT 0型有填料熔断器具有刀形触头的熔管作为刀刃,具有刀开关和熔断器的双重功能。图1.11所示为熔断器式刀开关。熔断器式刀开关一般用于交流50Hz、电压380V、负荷电流100~500A的工矿企业配电网络中,可作电源开关或隔离开关,具有过载保护和短路保护,但一般不宜用于直接通断单台电动机。


图1.10 铁壳式刀开关


图1.11 熔断器式刀开关


(4)组合开关。


图1.12 HZ10 系列组合开关


组合开关又称转换开关,是一种多挡位、多触头、能够控制多个回路的手动电器。如图1.12所示,组合开关主要由手柄、转轴、弹簧、凸轮、绝缘垫板、动触片、静触片、接线柱和绝缘杆组成,其中手柄、转轴、弹簧、凸轮、绝缘垫板和绝缘杆等构成转换开关的操作机构和定位机构,动触片、静触片和绝缘钢纸板等构成触点系统。若干个触点系统串套在绝缘杆上,转动手柄就可以改变触片的通断位置,以达到接通或断开电路的目的。


动触片由两片磷铜片(或硬紫铜片)和具有良好灭弧性能的绝缘钢纸板铆合而成,其结构有 90°、180°两种,和绝缘垫板一起套在绝缘杆上。组合开关的手柄能向正反两个方向转动90°,并带动动触片与静触片接通或断开。


组合开关有单极、双极和多极之分。在开关的上部装有定位机构,它能使触片处在一定的位置上。定位角分30°、45°、60°、90°等几种。


下面介绍组合开关的选择与安装使用。


组合开关结构紧凑,安装面积小,操作方便,广泛用于机床电路和成套设备中,主要用作电源的引入开关,用来接通和分断小电流电路,如电流表、电压表的换相测量等,也可以用于控制小容量电动机,如5kW以下小功率电动机的起动、换向和调速。常用型号有HZ5、HZ10系列。


选择组合开关时,应根据用电设备的电压等级、所需触点数及电动机的功率进行选用。


  • ① 用于照明或电热电路时,组合开关的额定电流应等于或大于被控制电路中各负载电流的总和。

  • ② 用于电动机电路时,组合开关的额定电流应取电动机额定电流的1.5~2.5 倍。

  • ③ 组合开关的通断能力较弱,不能用来分断故障电流。当用于控制异步电动机的正反转时,必须在电动机停转后才能反向起动,且每小时的接通次数不能超过15~20次。

  • ④ 组合开关本身不带过载和短路保护,如果需要这类保护,就必须增加其他保护电器。


2控制按钮


(1)控制按钮的结构与分类。


控制按钮是一种结构简单、使用广泛的手动主令电器,它可以与接触器或继电器配合,对电动机实现远距离的自动控制。


控制按钮的分类形式较多,按结构形式可分为开启式(K)、保护式(H)、防水式(S)、防腐式(F)、紧急式(J)、钥匙式(Y)、旋钮式(X)和带指示灯式(D)等。常用的控制按钮如图1.13所示。


图1.13 控制按钮的外形图


控制按钮由按钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳等组成,如图1.14所示。通常做成复合式,即具有常闭触点和常开触点。按下按钮时,先断开常闭触点,后接通常开触点,按钮释放后,在复位弹簧的作用下,按钮触点自动复位的先后顺序相反。通常在无特殊说明的情况下,有触点电器的触点动作顺序均为“先断后合”。


图1.14 控制按钮的结构与图形符号


(2)控制按钮的选择与使用。


在电器控制线路中,常开按钮常用来起动电动机,也称起动按钮,常闭按钮常用于控制电动机停车,也称停车按钮,复合按钮用于联锁控制电路中。常用的控制按钮有 LA2、LA18、LA19、LA20、LA39和LAYl等系列。为了便于识别按钮的作用,通常在按钮帽上标记不同的颜色,如红色表示停止按钮,绿色表示起动按钮,黑色、白色或灰色表示点动按钮,蘑菇形表示急停按钮。控制按钮的选择主要依据使用场所、所需要的触点数量、种类及颜色。控制按钮的型号如图1.15所示。


图1.15 控制按钮的型号


3行程开关


行程开关又称限位开关。在电力拖动系统中,常常需要控制运动部件的行程,以改变电动机的工作状态,如机械运动部件移动到某一位置时,要求自动停止、反向运动或改变移动速度,从而实现行程控制或限位保护,此时就可以使用行程开关。行程开关的结构、工作原理与按钮相同,其特点是不靠手动,而是利用生产机械某些运动部件的碰撞使触头动作,发出控制指令。行程开关主要应用于各类机床和起重机械控制电路中。


行程开关的种类很多,常用的行程开关有直动式、单轮旋转式和双轮旋转式,如图1.16所示,常见的型号有LX19、LX21、LX22、LX32、JLXK1等系列。


LX19及JLXK1型行程开关都具有一个常闭触头和一个常开触头,其触头有自动复位(直动式、单轮式)和不能自动复位(双轮式)两种类型。


各种行程开关的结构基本相同,大都由推杆、触点系统和外壳等部件组成,区别仅在于各种行程开关的传动装置和动作速度有所不同。


图1.16 行程开关的外形与结构


行程开关的型号与符号说明如图1.17所示。


图1.17 行程开关的型号与符号


4接近开关


接近开关又称无触头行程开关,是一种与运动部件无机械接触而能操作的行程开关。当运动的物体靠近开关到一定位置时,开关即发出信号,从而达到行程控制、计数与自动控制的作用。


(1)接近开关的型号。


① 外形。图1.18 所示为几种常用接近开关的外形图。


图1.18 几种常用接近开关的外形图


② 电路符号。图1.19 所示为接近开关的电路符号。

③ 型号及其含义。接近开关的型号及其含义表示如图1.20 所示。


图1.19 接近开关的电路符号


图1.20 接近开关的型号及其含义


(2)接近开关的分类。


接近开关除了可以完成行程控制和限位控制外,还是一种非接触型的检测装置,可用做检测零件尺寸和测速,也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。

根据对物体对物体“感知”方法的不同,可以把接近开关分为以下4种。


① 电感式接近开关。电感式接近开关也称为涡流式接近开关,其所能检测的物体必须是导电体。


电感式接近开关的工作原理:当被测的导电物体在接近能产生电磁场的接近开关时,物体内部产生涡流,这个涡流又反作用到接近开关,使开关内部电路参数发生变化,从而控制开关的接通或断开。


② 电容式接近开关。电容式接近开关可以检测金属导体,也可以检测绝缘的液体或粉状物。


开关的测量头构成电容器的一个极板,而另一个极板是开关的外壳。外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时,不论它是否为导体,由于它的接近,总要使电容的介电常数发生变化,从而使电容量发生变化,使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化,由此便可控制开关的接通或断开。


③ 霍尔接近开关。霍尔接近开关的检测对象必须是磁性物体。

霍尔元件是一种磁敏元件。当磁性物件靠近霍尔开关时,开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化,由此识别附近有磁性物体存在,进而控制开关的接通或断开。


④ 光电式接近开关。利用光电效应制成的开关称为光电开关。将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内,当有反射光(被检测物体)接近时,光电器件接收到反射光信号,由此便可“感知”有物体接近。


光电式接近开关几种常见的接线方法如图1.21所示。


图1.21 几种常见光电式接近开关的接线方法


5电流及电压继电器


电流及电压继电器属于电磁式继电器,其动作原理与接触器基本相同,主要由电磁机构和触点系统组成。因为继电器无须分断大电流电路,故触点均为无灭弧装置的桥式触头。


(1)电流继电器。


电流继电器是一种电磁式继电器,输入量为电流,主要用于检测供电线路、变压器、电动机等的负载电流大小,具有短路和过载保护。电流继电器的线圈串联在被测电路中,根据通过线圈电流值的大小而动作。为降低负载效应和对被测量电路参数的影响,其线圈的导线粗、匝数少、线圈阻抗小。常用电流继电器分为过电流继电器和欠电流继电器两种,如图1.22所示。


图1.22 电流继电器的外形与型号


① 欠电流继电器。当继电器中的电流低于某整定值,如低于额定电流的10%~20%时,继电器释放,触头复位,此类继电器称为欠电流继电器。此类继电器在通过正常工作电流时,衔铁吸合,触点动作。这种继电器常用于直流电动机和电磁吸盘的失磁保护。


② 过电流继电器。当继电器中的电流超过某一整定值,如超过交流过电流继电器的额定电流(1.1~4)倍或超过直流过电流继电器的额定电流(0.7~3.5)倍时,触点动作的为过电流继电器。此类继电器在通过正常工作电流时不动作,主要用于频繁和重载起动场合,可作为电动机和主电路的短路和过载保护。


③ 电流继电器的符号与主要技术参数。


电流继电器的符号如图1.23所示,主要技术参数如下。


图1.23 电流继电器的图形与文字符号


动作电流Iq,是指使电流继电器开始动作所需的电流值。

返回电流If,是指电流继电器动作后返回原状态时的电流值。

返回系数Kf,是指返回值与动作值之比,Kf=If/Iq。


(2)电压继电器。


输入量为电压的继电器称为电压继电器。电压继电器主要用于检测供电线路电压的大小,具有缺相保护、错相保护、过压和欠压保护以及电压不平衡保护等。电压继电器的线圈并联在被测电路中,根据通过线圈电压值的大小而动作,其线圈的匝数多、线径细、阻抗大。电压继电器按线圈中电流的种类可分为交流电压继电器和直流电压继电器;按吸合电压大小不同,又分为过电压、欠电压和零电压继电器。图1.24所示为电压继电器的外形图与型号。


图1.24 电压继电器的外形图与型号


在电路电压正常时过电压继电器不动作,当电路电压超过额定电压的1.1~1.5倍,即发生过电压故障时,过电压继电器吸合动作,实现过电压保护。


欠电压继电器在电路电压正常时吸合,而当电路电压低于额定电压的0.4~0.7倍,即发生欠压时,欠电压继电器释放复位,实现欠电压保护。


零电压继电器在电路电压正常时吸合,当电路电压低于额定电压的0.05~0.25倍,即发生零压时,继电器及时释放,实现失压保护。图1.25所示为电压继电器的图形与文字符号。


图1.25 电压继电器的图形和文字符号


6速度、温度、压力继电器


(1)速度继电器。


速度继电器又称反接制动继电器,是一种电动机的转速达到规定值时,其触头动作的继电器。它将转速的变化信号转换为电路通断的信号,主要用于笼型异步电动机反接制动控制电路中,当反接制动下的电动机转速下降到规定值时,自动切断电源,防止电动机反转。


速度继电器主要由定子、转子和触点3部分组成。转子是一个圆柱形永久磁铁,其轴与被控电动机的轴直接相连,随电动机的轴一起转动。定子是一个笼型空心圆环,由硅钢片叠成,并装有笼型绕组。图1.26所示为速度继电器的结构原理和外形图。


图1.26 速度继电器的外形和结构原理


速度继电器的工作原理:当电动机转动时,带动速度继电器的转子转动,在空间产生一个旋转磁场,并在定子绕组中产生感应电流,该电流与旋转的转子磁场作用产生转矩,使定子随转子转动方向而偏转,其偏转角度与电动机的转速成正比;当偏转到一定角度时,带动与定子相连的摆锤推动动触点动作,使常闭触点断开,随着电动机转速进一步升高,摆锤继续偏摆,推动常开触点闭合:当电动机转速下降时,摆锤偏转角度随之下降,动触点在簧片作用下复位,即常开触点断开,常闭触点闭合。


一般速度继电器的动作转速为 120r/min,复位转速为 100r/min。常用的速度继电器有 JY1型、JFZ0-1和JFZ0-2型。图1.27所示为速度继电器的型号和符号。


图1.27 速度继电器的型号与符号


(2)温度继电器。


温度继电器是一种微型过热保护元件。它利用温度敏感元件,如热敏电阻,其阻值随被测温度变化而改变的原理,经电子线路比较放大,驱动小型继电器动作,从而迅速、准确地反映某点的温度,主要用于电气设备在非正常工作情况下的过热保护以及介质温度控制。例如,用于电动机的过载或堵转故障的过热保护,将其埋在电动机定子槽内或绕组端部等,当电动机绕组温度或介质温度超过某一允许温度值时,温度继电器快速动作切断控制电路,起到保护作用,而当电动机绕组温度或介质温度冷却到继电器的复位温度时,温度继电器又能自动复位,重新接通控制电路。


图1.28所示为温度继电器的外形图,它在电子电路图中的符号是“FC”。温度继电器可分为两种类型,即双金属片式和热敏电阻式温度继电器。


图1.28 温度继电器的外形图


① 双金属片式温度继电器。


双金属片式温度继电器的工作原理与热继电器相似。其结构是封闭式的,一般被埋设在电动机的定子槽内、绕组端部或者绕组侧旁,以及其他需要保护处,甚至可以置于介质当中,以防止电动机因过热而被烧坏。因此,这种继电器也可作介质温度控制用。常用的产品有JW2系列和JW6系列。


双金属片式温度继电器的缺点是加工工艺复杂,且双金属片易老化。另外,当为电动机的堵转提供保护时,由于这种继电器体积偏大,不便埋设,多置于绕组端部,因此很难及时反映温度上升的情况,以致出现动作滞后的现象。正是基于以上几点原因,双金属片式温度继电器的应用受到一定程度的限制。


② 热敏电阻式温度继电器。


热敏电阻式温度继电器是以热敏电阻作为感测元件的温度继电器,主要用于过热保护、温度控制与调节、延时以及温度补偿等,有与电动机的发热特性匹配良好、热滞后性小、灵敏度高、体积小、耐高温以及坚固耐用等优点,因而得到广泛的应用,可取代双金属片式温度继电器。


热敏电阻是有两根引出线的N型半导体,其外部以环氧树脂密封。当温度在65℃以下时,热敏电阻的阻值基本保持恒定值,一般在60~85?之间,这个电阻值称为冷态电阻。随着温度的升高,热敏电阻的阻值开始增大,起初是非线性地缓慢变化,直至温度上升到材科的居里点以后,电阻值几乎是线性剧增,电阻温度系数可以高达20%~30%以上。


常用的热敏电阻式温度继电器有JW4、JUC-3F(超小型)、JUC-6F(超小型中功率)、WSJ-100系列数显等。


(3)压力继电器。


压力继电器是一种将压力的变化转换成电信号的液压器件,又称压力开关。压力继电器通常用于机床液压控制系统中,根据油路中液体压力的变化情况决定触点的断开与闭合。当油路中液体压力达到压力继电器的设定值时,发出电信号,使电磁铁、控制电动机、时间继电器、电磁离合器等电气元件动作,使油路卸压、换向。执行元件实现顺序动作或关闭电动机,使系统停止工作,从而实现对机床的保护或控制。图1.29所示为压力继电器的外形图。


图1.29 压力继电器的外形图


压力继电器由缓冲器、橡皮薄膜、顶杆、压缩弹簧、调节螺母和微动开关等组成,图1.30所示为压力继电器的结构示意图。微动开关和顶杆的距离一般大于0.2mm,压力继电器装在油路(或气路、水路)的分支管路中。当管路压力超过整定值时,通过缓冲器和橡皮薄膜顶起顶杆,使微动开关动作,使常闭触点 1、2端断开,常开触点3、4端闭合。当管路中压力低于整定值时,顶杆脱离微动开关而使触点复位。


使用压力继电器时,应注意压力继电器必须安装在压力有明显变化的地方才能输出电信号。如果将压力继电器安装在回油路上,由于回油路直接接回油箱,压力没有变化,所以压力继电器不会工作。调节压力继电器时,只须放松或拧紧调整螺母即可改变控制压力。


图1.30 压力继电器的结构示意图


常用的压力继电器有YJ系列,威格DP-63A、DP-10、DP-25、DP-40 管式系列,HED-10 型、HED-40 柱塞式压力继电器等。其中 YJ 系列压继电器的额定工作电压为交流 380V,YJ-0 型控制的最大压力为0.6MPa、最小压力为0.2MPa,YJ-1型控制的最大压力为0.2MPa、最小压力为0.1MPa。


三、控制电器


在传统断续控制系统中,对开关量实现的逻辑运算、延时、计数等功能主要依靠各类控制电器来完成。


1中间继电器


中间继电器实质是一种电压继电器,是用来增加控制电路输入的信号数量或将信号放大的一种继电器,其结构和工作原理与接触器相同,其触点数量较多,一般有 4 对常开触头、4 对常闭触头。触头没有主辅之分,触点容量较大(额定电流为5~10A),动作灵敏。其主要用途是:当其他继电器的触点数量或触点容量不够时,可借助中间继电器来扩大触点数目或增加触点容量,起到中间转换作用。图1.31所示为中间继电器的外形和结构图。


图1.31 中间继电器的外形和结构图


2时间继电器


(1)时间继电器的结构原理。


时间继电器是一种按照所需时间延时动作的控制电器,可用来协调和控制生产机械的各种动作,主要用于按时间原则的顺序控制电路中,如电动机的星-三角降压起动电路。按工作原理与构造不同,时间继电器可分为电磁式、电动式、空气阻尼式、电子式等;按延时方式可分为通电延时型和断电延时型两种。在控制电路中应用较多的是空气阻尼式、晶体管式和数字式时间继电器。

① 空气阻尼式时间继电器。空气阻尼式时间继电器又称气囊式时间继电器,如图 1.32 所示,其结构简单、受电磁干扰小、寿命长、价格低,延时范围可达0.4~180s,但其延时误差大(±10%~±20%),无调节刻度指示,难以精确整定延时值,且延时值易受周围介质温度、尘埃及安装方向的影响。因此,空气阻尼式时间继电器只适用于对延时精度要求不高的场合。


空气阻尼式时间继电器主要由电磁系统、触点系统、气室和传动机构4部分组成。电磁机构为双E直动式,触点系统采用微动开关,气室和传动机构采用气囊式阻尼器。它是利用空气阻尼原理来获得延时的,分通电延时和断电延时两种类型。通电延时型时间继电器如图1.33(a)所示。


图1.32 JS7 系列时间继电器


图1.33 空气阻尼式时间继电器工作原理图


当线圈1通电后,静铁心2将衔铁3吸合,推板5使微动开关16立即动作,活塞杆6在宝塔弹簧8的作用下,带动活塞12及橡皮膜10向上移动,由于橡皮膜下方气室空气稀薄,形成负压,因此活塞杆6不能迅速上移。当空气由进气孔14进入时,活塞杆6才逐渐上移,移到最上端时,杠杆7才使微动开关15动作,使常闭触头断开、常开触头闭合,从线圈通电开始到微动开关完全动作为止的这段时间就是继电器的延时时间。通过调节螺杆 13 可调节进气孔的大小,也就调节了延时时间的长短,延时范围有0.4~60s和0.4~180s两种。


当线圈断电时,电磁力消失,动铁心在反作用弹簧4的作用下释放,将活塞12推向最下端。因活塞被往下推时,橡皮膜下方气室内的空气都通过橡皮膜10、弱弹簧9和活塞12肩部所形成的单向阀,经上气室缝隙迅速排掉,使微动开关15与16迅速复位。


若将通电延时型时间继电器的电磁机构翻转180°后安装,可得到如图1.32(b)所示的断电延时型时间继电器。其工作原理与通电延时型相似,微动开关15是在线圈断电后延时动作的。


② 电磁式时间继电器。图1.34 所示为 JT3 系列直流电磁式时间继电器,其结构简单、价格便宜、延时时间较短,一般为0.3~5.5s,只能用于断电延时,且体积较大。


③ 电动式时间继电器。电动式时间继电器,如 JS10、JS11、JS17 系列,其结构复杂、价格较贵、寿命短,但精度较高,且延时时间较长,一般为几分钟到数个小时。图1.35所示为JS10系列电动式时间继电器。


④ 电子式时间继电器。电子式时间继电器按其构成分为晶体管式时间继电器和数字式时间继电器,按输出形式分为有触头型和无触头型。电子式时间继电器具有体积小、延时精度高、工作稳定、安装方便等优点,广泛用于电力拖动、顺序控制以及各种生产过程的自动化控制。随着电子技术的发展,电子式时间继电器将取代电磁式、电动式、空气阻尼式等时间继电器。


晶体管式时间继电器又称半导体式时间继电器。图1.36所示为JS20系列晶体管式时间继电器,图1.37所示为JSZ3电子式时间继电器。晶体管式时间继电器是利用RC电路电容充电时电容电压不能突变,而按指数规律逐渐变化的原理获得延时,具有体积小、精度高、调节方便、延时长和耐振动等特点,延时范围为0.1~3600s,但由于受RC延时原理的限制,其抗干扰能力弱。


图1.34 JT3 系列电磁式时间继电器


图1.35 JS10 系列电动式时间继电器


数字式时间继电器。图1.38所示为JS14C系列的数字式时间继电器。这是采用LED显示的新一代时间继电器,具有抗干扰能力强、工作稳定、延时精确度高、延时范围广、体积小、功耗低、调整方便、读数直观等优点,延时范围为0.01s~99h99min。


图1.36 JS20 晶体管式时间继电器


图1.37 JSZ3 电子式时间继电器


图1.38 JS14C 数字式时间继电器


(2)时间继电器的选择原则。


  • ① 根据工作条件选择时间继电器的类型。如电源电压波动大、对延时精度要求不高的场合可选择空气阻尼式时间继电器或电动式时间继电器;电源频率不稳定的场合不宜选用电动式时间继电器;环境温度变化大的场合不宜选用空气阻尼式时间继电器和电子式时间继电器。

  • ② 根据延时精度和延时范围要求选择合适的时间继电器。

  • ③ 根据控制电路对延时触头的要求选择延时方式,即通电延时型和断电延时型。


图1.39所示为时间继电器型号和接线图,图1.40所示为时间继电器符号。


图1.39 时间继电器的型号与接线图


图1.40 时间继电器的图形和文字符号


接下文,下部分链接如下:


史上最全低压电器元件知识汇总(下)


来源:《电机与电气控制技术》,作者:姜新桥;蔡建国

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