三、常用低壓電氣設(shè)備

低壓電器指電壓在1000V以下的各種控制設(shè)備、繼電器及保護(hù)設(shè)備等。低壓配電電器有刀開(kāi)關(guān)、熔斷器、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和自動(dòng)開(kāi)關(guān)等。低壓控制電器有接觸器、控制繼電器、啟動(dòng)器、控制器、主令電器、電阻器、變阻器和電磁跌等，主要用于電力拖動(dòng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中?，F(xiàn)介紹如下。

(一)開(kāi)關(guān)

1.刀開(kāi)關(guān)

刀開(kāi)關(guān)是最簡(jiǎn)單的手動(dòng)控制設(shè)備，其功能是不頻繁的通斷電路?？煞譃槟z蓋刀開(kāi)關(guān)和鐵殼刀開(kāi)關(guān)兩種。如果按極數(shù)分有單極、雙極、三極等，每種又有單投和雙投之分。

(1)膠蓋刀開(kāi)關(guān)。膠蓋刀開(kāi)關(guān)的主要特點(diǎn)是容量小，常用的有15A、30A，最大為60A;沒(méi)有滅弧能力;容易損傷刀片;只用于不頻繁操作，構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。

(2)鐵殼刀開(kāi)關(guān)。鐵殼刀開(kāi)關(guān)的主要特點(diǎn)是有滅弧能力，有鐵殼保護(hù)和機(jī)械連鎖裝置 (即帶電時(shí)不能開(kāi)門)，所以操作安全;有短路保護(hù)能力;只用在不頻繁操作的場(chǎng)合。

2.轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)

雙電源(自動(dòng))轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在電氣中也叫作備自投。是一種能在兩路電源之間進(jìn)行可靠切換雙電源的裝置，作用就是在其中一路電源失電時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到另一路電源供電，使設(shè)備能夠不停電繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。不會(huì)出現(xiàn)誤操作而引起事故的智能化雙電源自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)。雙電源自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)的緊急供電系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)一路電源發(fā)生故障時(shí)，可以自動(dòng)完成常用與備用電源間切換而無(wú)須人工操作，以保證重要用戶供電的可靠性。

3.自動(dòng)開(kāi)關(guān)

自動(dòng)開(kāi)關(guān)又稱自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)。當(dāng)電路發(fā)生嚴(yán)重過(guò)載、短路以及失壓等故障時(shí)，能自動(dòng)切_故障電路，有效地保護(hù)串接在它們后面的電氣設(shè)備。在正常情況下，自動(dòng)開(kāi)關(guān)也可以不土繁地接通和斷開(kāi)電路及控制電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)。因此，自動(dòng)開(kāi)關(guān)是低壓電路常用的具有保護(hù)環(huán)節(jié)的斷合電器。常用作配電箱中的總開(kāi)關(guān)或分路開(kāi)關(guān)，廣泛用于建筑照明和動(dòng)力配電線路中。

4.行程開(kāi)關(guān)

行程開(kāi)關(guān)，是位置開(kāi)關(guān)(又稱限位開(kāi)關(guān))的一種，是一種常用的小電流主令電器。行程開(kāi)關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動(dòng)式、滾輪式、微動(dòng)式和組合式。它利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其觸頭動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐?，達(dá)到一定的控制目的。通常，這類開(kāi)關(guān)被用來(lái)限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程，使運(yùn)動(dòng)機(jī)械按一定位置或行程自動(dòng)停止、反向運(yùn)動(dòng)、變速運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)等。它主要是起連鎖保護(hù)的作用，將機(jī)械位移轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，使電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)得以改變，從而控制機(jī)械動(dòng)作或用作程序控制。

5.接近開(kāi)關(guān)

接近開(kāi)關(guān)是一種無(wú)須與運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行機(jī)械直接接觸而可以操作的位置開(kāi)關(guān)，當(dāng)物體接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)面到動(dòng)作距離時(shí)，不需要機(jī)械接觸及施加任何壓力即可使開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而驅(qū)動(dòng)直流電器或給計(jì)算機(jī)(PLC)裝置提供控制指令。接近開(kāi)關(guān)是一種開(kāi)關(guān)型傳感器(即無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān))，它既有行程開(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)的特性，又具有傳感性能，且動(dòng)作可靠，性能穩(wěn)定，頻率響應(yīng)快，應(yīng)用壽命長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)等、并具有防水、防震、耐腐蝕等特點(diǎn)。接近開(kāi)關(guān)在航空、航天技術(shù)以及工業(yè)生產(chǎn)中都有廣泛的應(yīng)用。在日常生活中，如賓館、飯店、車庫(kù)的自動(dòng)門，自動(dòng)熱風(fēng)機(jī)上都有應(yīng)用。在安全防盜方面，如資料檔案、財(cái)會(huì)、金融、博物館、金庫(kù)等重地，通常都裝有由各種接近開(kāi)關(guān)組成的防盜裝置。在測(cè)量技術(shù)中，如長(zhǎng)度，位置的測(cè)量;在控制技術(shù)中，如位移、速度、加速度的測(cè)量和控制等。常見(jiàn)的接近開(kāi)關(guān)有：

(1)無(wú)源接近開(kāi)關(guān)。這種開(kāi)關(guān)不需要電源，通過(guò)磁力感應(yīng)控制開(kāi)關(guān)的閉合狀態(tài)。當(dāng)磁或者鐵質(zhì)觸發(fā)器靠近開(kāi)關(guān)磁場(chǎng)時(shí)，和開(kāi)關(guān)內(nèi)部磁力作用控制閉合。特點(diǎn)：不需要電源，非接觸式，免維護(hù)，環(huán)保。

(2)渦流接近開(kāi)關(guān)。也叫電感式接近開(kāi)關(guān)。它是利用導(dǎo)電物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)接近開(kāi)關(guān)時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)渦流反作用到接近開(kāi)關(guān)，使開(kāi)關(guān)內(nèi)部電路參數(shù)發(fā)生變化，由此識(shí)別出有無(wú)導(dǎo)電物體移近，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。

(3)電容式接近開(kāi)關(guān)。這種開(kāi)關(guān)的測(cè)量通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是開(kāi)關(guān)的外殼。這個(gè)外殼在測(cè)量過(guò)程中通常是接地或與設(shè)備的機(jī)殼相連接。當(dāng)有物體移向接近開(kāi)關(guān)時(shí)，不論它是否為導(dǎo)體，由于它的接近，總要使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使電容量發(fā)生變化，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開(kāi)關(guān)的接通或斷開(kāi)。這種接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)的對(duì)象，不限于導(dǎo)體，可以絕緣的液體或粉狀物等。

(4)霍爾接近開(kāi)關(guān)。霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍爾元件做成的開(kāi)關(guān)，叫作霍爾開(kāi)關(guān)。當(dāng)磁性物件移近霍爾開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)檢測(cè)面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開(kāi)關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識(shí)別附近有磁性物體存在，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。這種接近開(kāi)的檢測(cè)對(duì)象必須是磁性物體。

(5)光電式接近開(kāi)關(guān)。利用光電效應(yīng)做成的開(kāi)關(guān)叫光電開(kāi)關(guān)。將發(fā)光器件與光電器件按一定方向裝在同一個(gè)檢測(cè)頭內(nèi)。當(dāng)有反光面(被檢測(cè)物體)接近時(shí)，光電器件接收到反射光后便有信號(hào)輸出，由此便可“感知”有物體接近。

(6)接近開(kāi)關(guān)的選用。在一般的工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)所，通常都選用渦流式接近開(kāi)關(guān)和電容式接近開(kāi)關(guān)。因?yàn)檫@兩種接近開(kāi)關(guān)對(duì)環(huán)境的要求條件較低。

1)當(dāng)被測(cè)對(duì)象是導(dǎo)電物體或可以固定在一塊金屬物上的物體時(shí)，一般都選用渦流式接近開(kāi)關(guān)，因?yàn)樗捻憫?yīng)頻率高、抗環(huán)境干擾性能好、應(yīng)用范圍廣、價(jià)格較低。

2)若所測(cè)對(duì)象是非金屬(或金屬)、液位高度、粉狀物高度、塑料、煙草等。則應(yīng)選用電容式接近開(kāi)關(guān)。這種開(kāi)關(guān)的響應(yīng)頻率低，但穩(wěn)定性好。

3)若被測(cè)物為導(dǎo)磁材料或者為了區(qū)別和它在一同運(yùn)動(dòng)的物體而把磁鋼埋在被測(cè)物體內(nèi)時(shí)，應(yīng)選用霍爾接近開(kāi)關(guān)，它的價(jià)格最低。

4)在環(huán)境條件比較好、無(wú)粉塵污染的場(chǎng)合，可采用光電接近開(kāi)關(guān)。光電接近開(kāi)關(guān)工作時(shí)對(duì)被測(cè)對(duì)象幾乎無(wú)任何影響。因此，在要求較高的傳真機(jī)上，在煙草機(jī)械上都被廣泛地使用。

5)在防盜系統(tǒng)中，自動(dòng)門通常使用熱釋電接近開(kāi)關(guān)、超聲波接近開(kāi)關(guān)、微波接近開(kāi)關(guān)。有時(shí)為了提高識(shí)別的可靠性，上述幾種接近開(kāi)關(guān)往往被復(fù)合使用。

(二)熔斷器

它由金屬熔件(熔體、熔絲)、支持熔件的接觸結(jié)構(gòu)組成。

(1)瓷插式熔斷器。構(gòu)造簡(jiǎn)單，國(guó)產(chǎn)熔體有0.5?100A以上多種規(guī)格。

(2)螺旋式熔斷器。當(dāng)熔絲熔斷時(shí)，色片被彈落，需要更換熔絲管，常用于配電柜中。

(3)封閉式熔斷器。采用耐高溫的密封保護(hù)管，內(nèi)裝熔絲或熔片。當(dāng)熔絲熔化時(shí)，管內(nèi)氣壓很高，能起到滅弧的作用，還能避免相間短路。這種熔斷器常用在容量較大的負(fù)載上作短路保護(hù)，大容量的能達(dá)到1kA。

(4)填充料式熔斷器。它的主要特點(diǎn)是具有限流作用及較高的極限分?jǐn)嗄芰?。所以這種熔斷器用于具有較大短路電流的電力系統(tǒng)和成套配電的裝置中。

(5)自復(fù)熔斷器。近代低壓電氣容量逐漸增大，低壓配電線路的短路電流也越來(lái)越大，要求用于系統(tǒng)保護(hù)開(kāi)關(guān)元件的分?jǐn)嗄芰σ膊粩嗵岣?，為此出現(xiàn)了一些新型限流元件，如自復(fù)熔斷器等。應(yīng)用時(shí)和外電路的低壓斷路器配合工作，效果很好。

(三)接觸器

接觸器是一種自動(dòng)化的控制電器。接觸器主要用于頻繁接通、分?jǐn)嘟?、直流電路，控制容量大，可遠(yuǎn)距離操作，配合繼電器可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)操作、連鎖控制、各種定量控制和失壓及欠壓保護(hù)，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制電路。其主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可用于控制其他電力負(fù)載，如電熱器、照明、電焊機(jī)、電容器組等。

交流接觸器廣泛用于電力的開(kāi)斷和控制電路。它利用主接點(diǎn)來(lái)開(kāi)閉電路，用輔助接點(diǎn)來(lái)執(zhí)行控制指令。主接點(diǎn)一般只有常開(kāi)接點(diǎn)，而輔助接點(diǎn)常有兩對(duì)具有常開(kāi)和常閉功能的接點(diǎn)，小型的接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。

交流接觸器的選擇內(nèi)容包括：額定電壓、額定電流、線圈的額定電壓、操作頻率、輔助觸頭的工作電流等。

(四)磁力啟動(dòng)器

磁力啟動(dòng)器由接觸器、按鈕和熱繼電器組成。熱繼電器是一種具有延時(shí)動(dòng)作的過(guò)載保護(hù)器件，熱敏元件通常為電阻絲或雙金屬片。另外，為避免由于環(huán)境溫度升高造成誤動(dòng)作，熱繼電器還裝有溫度補(bǔ)償雙金屬片。

磁力啟動(dòng)器具有接觸器的特點(diǎn)，兩只接觸器的主觸頭串聯(lián)起來(lái)接人主電路，吸引線圈并聯(lián)起來(lái)接入控制電路。用于某些按下停止按鈕后電動(dòng)機(jī)不及時(shí)停轉(zhuǎn)易造成事故的生產(chǎn)場(chǎng)合。

(五)繼電器

繼電器可用于自動(dòng)控制和保護(hù)系統(tǒng)?，F(xiàn)介紹常用的控制繼電器和保護(hù)繼電器。

1.熱繼電器

熱繼電器主要用于電動(dòng)機(jī)和電氣設(shè)備的過(guò)負(fù)荷保護(hù)。它主要組成部分有熱元件、雙金屬片構(gòu)成的動(dòng)觸頭、靜觸頭及調(diào)節(jié)元件。

它對(duì)瞬時(shí)性過(guò)負(fù)荷，如電動(dòng)機(jī)電源電壓瞬時(shí)降低，只要電動(dòng)機(jī)繞組溫升不超過(guò)允許值，就不能立即切斷電路使電動(dòng)機(jī)停運(yùn);在工作電路中發(fā)生瞬時(shí)過(guò)載，只要不影響到安全供電、不影響設(shè)備安全，也不能立即切斷。但如果過(guò)負(fù)荷很嚴(yán)重，而且過(guò)負(fù)荷時(shí)間已很長(zhǎng)，則不允許電動(dòng)機(jī)和電路中的設(shè)備再繼續(xù)運(yùn)行，以免加速電動(dòng)機(jī)繞組絕緣和電氣設(shè)備絕緣老化，甚至燒壞電動(dòng)機(jī)繞組和電氣設(shè)備;熱繼電器就是用來(lái)實(shí)現(xiàn)上述要求的保護(hù)電器。.

2.時(shí)間繼電器

時(shí)間繼電器是用在電路中控制動(dòng)作時(shí)間的繼電器，它利用電磁原理或機(jī)械動(dòng)作原理來(lái)延時(shí)觸點(diǎn)的閉合或斷開(kāi)。

時(shí)間繼電器有電磁式、電動(dòng)式、空氣阻尼式、晶體管式等。其中電動(dòng)式時(shí)間繼電器的延時(shí)精確度較高，且延時(shí)時(shí)間調(diào)整范圍較大，但價(jià)格較高;電磁式時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格較低，但延時(shí)較短、體積和重量較大。

3.中間繼電器

中間繼電器是將一個(gè)輸入信號(hào)變成一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)的繼電器，它的輸入信號(hào)是通電和斷電，它的輸出信號(hào)是接點(diǎn)的接通或斷開(kāi)，用以控制各個(gè)電路。

中間繼電器較電流繼電器增加了接點(diǎn)的數(shù)量，同時(shí)接點(diǎn)的容量也增大。根據(jù)控制要求，可選擇不同接點(diǎn)數(shù)量和形式的中間繼電器，滿足控制需求。

4.電流繼電器

電流繼電器是反映電路中電流狀況的繼電器。當(dāng)電路中電流達(dá)到或超過(guò)整定的動(dòng)作電流時(shí)，電流繼電器便動(dòng)作。電流繼電器接點(diǎn)數(shù)量少、容量小，一般電流繼電器動(dòng)作后，其接點(diǎn)再去啟動(dòng)中間繼電器，由中間繼電器接點(diǎn)去完成設(shè)計(jì)要求。在電力系統(tǒng)中電流繼電器的啟動(dòng)電流整定值一般由電網(wǎng)調(diào)度提供。

用電流繼電器作為電動(dòng)機(jī)保護(hù)和控制時(shí)，電流繼電器線圈的額定電流應(yīng)大于或等于電動(dòng)機(jī)的額定電流;電流繼電器的觸頭種類、數(shù)量、額定電流應(yīng)滿足控制電路的要求;電流繼電器的動(dòng)作電流，一般為電動(dòng)機(jī)額定電流的2.5倍。安裝電流繼電器時(shí)，需將線圈串聯(lián)在主電路中，常閉觸頭串接于控制電路中與解除器連接，起到保護(hù)作用。

5.速度繼電器

速度繼電器是用來(lái)反映轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向變化的繼電器。它常用于電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)的控制電路中，當(dāng)反接制動(dòng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到接近零時(shí)，它能自動(dòng)地及時(shí)切斷電源。

6.電磁繼電器

電磁繼電器是在輸入電路內(nèi)電流的作用下，由機(jī)械部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生預(yù)定響應(yīng)的一種繼電器。

它包括直流電磁繼電器、交流電磁繼電器、磁保持繼電器、極化繼電器、舌簧繼電器、節(jié)能功率繼電器等。

7.固態(tài)繼電器

輸入、輸出功能由電子元件完成而無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的一種繼電器。

8.溫度繼電器

當(dāng)外界溫度達(dá)到規(guī)定值時(shí)動(dòng)作的繼電器。

9.加速度繼電器

當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體的加速度達(dá)到規(guī)定值時(shí)，被控電路將接通或斷開(kāi)。

10.電壓繼電器

其結(jié)構(gòu)與電流繼電器基本相同，只是電磁鐵線圈的匝數(shù)很多，而且使用時(shí)要與電源并聯(lián)。它廣泛應(yīng)用于失壓(電壓為零)和欠壓(電壓小)保護(hù)中。所謂失壓和欠壓保護(hù)，就是當(dāng)由于某種原因電源電壓降低過(guò)多或暫時(shí)停電時(shí)，電動(dòng)機(jī)即自動(dòng)與電源斷開(kāi);當(dāng)電源電壓恢復(fù)時(shí)，如不重按啟動(dòng)按鈕，則電動(dòng)機(jī)不能自行啟動(dòng)。如果不是采用繼電器控制，而是直接用閘刀開(kāi)關(guān)進(jìn)行手動(dòng)控制，由于在停電時(shí)未及時(shí)拉開(kāi)開(kāi)關(guān)，當(dāng)電源電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)即自行啟動(dòng)，可能造成事故。另外，還有過(guò)電壓繼電器，它是當(dāng)電路電壓趨過(guò)一定值時(shí)，因電磁鐵吸力而切斷電源的繼電器，它用于過(guò)電壓保護(hù)(如保護(hù)硅管和可控硅元件)。

11.其他類型的繼電器

如光繼電器、聲繼電器、熱繼電器等。

(六)漏電保護(hù)器

漏電保護(hù)器又叫漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)，是為防止人身誤觸帶電體漏電而造成人身觸電事故的一種保護(hù)裝置，它還可以防止由漏電而引起的電氣火災(zāi)和電器設(shè)備損壞等故。

按工作類型劃分有開(kāi)關(guān)型、繼電器型、單一型漏電保護(hù)器、組合型漏電保護(hù)器。組合型漏電保護(hù)器是漏電開(kāi)關(guān)與低壓斷路器組合而成。

按結(jié)構(gòu)原理劃分有電壓動(dòng)作型、電流型、鑒相型和脈沖型。

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