第一章 低压电器的基本原理

KM
低压断路器
QF 常闭辅 助触头
欠电压 继电器 线圈
KV
电气控制技术中常用的图形和文字符号
助触头 继 电 器 线圈 过电流 继电器 线圈
常开 触头 位 置 开 关 速 度 继 电 器
常开 助头
n
KA
常闭 触头
BV 常闭 助头
n
SQ
常开 触头
复合 触头 线圈
常闭 触头
相 应 继 电 器 符 号
电气控制技术中常用的图形和文字符号
ϕ 2 = Φ m2 sin(ω t −ψ )
F1 = Fav1 (1 − cos2ω t )
F2 = Fav2 [1 − cos2(ω t − ψ )]
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 U ≈ E = 4.44 fΦ W F = 4 B 2 S × 10 5 ∝ Φ 2
基本文字符号 单字母 双字母 组件部件 非电量 到电量变 换器， 或电 量到非电 量变换器 项目种类 设备、装置 元器件举例 基本文字符号 单字母 双字母 QF QM QS BP BQ BT BV 压力变换器 位置变换器 温度变换器 速度变换器 RP RT RV SA SB SP SQ ST 控制、 记忆、 信号电路的 开关器件选 择器 开关器件 项目种类 设备、装置 元器件举例 断路器 电动机保护 开关 隔离开关 电位器 热敏电阻器 压敏电阻器 控制开关 按钮开关 压力传感器 位置传感器 温度传感器
白色
一般信号
按钮的颜色及含义
颜色 含 义 紧急停止 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 应急操作，抑制不正常情况或中断不理想的工作周期 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 典 型 应 用
危险情况下的操作 红色 停止或分断 黄色 绿色 应急、干预 启动或接通 上述几种颜色即红、 黄、 绿色未包括的任一 种功能
(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。
常用的灭弧装置
1 1—灭弧栅片 2—触头； 3—电弧
开关电器的通断工作类型 (1) 隔离 (2) 无载(空载)通断 (3) 有载通断 (4) 控制电动机通断 (5) 在短路条件下通断
低压电器的主要技术性能和参数
开关电器的相关参数 (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
低压电器的基本结构
低压电器的主要技术性能和参数
电气控制技术中常用的图形和文字符号
低压电器的基本结构
电磁机构
电磁机构是电磁式电器的主要组成部分，一般由铁芯、衔铁及线圈等几部 分组成。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。
(a)
(b)
(c)
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
K、 KM
FR
熔断器式 负荷开关
QM
桥式整 流装置
VC
M 3～
三相自耦 变压器
T
蜂鸣器
H
三相绕线 转子异步 电动机
PNP型 三极管
信号灯
HL M
NPN型 三极管
V
电气控制技术中常用的图形和文字符号
M 电阻器 或 R 他励直流 电动机
M ～
晶闸管 (阴极侧受控) 半导体 二极管 接近敏感开 关动合触头
触头的工作状态
触头的工作状态： 闭合状态 闭合过程 分断过程 断开状态 1、闭合运行的触头 触头闭合时，由于接触表面凹凸不平，表面氧化，使接触电 阻加大，致使损耗增大，温度升高，同时温度升高反而加剧触头 表面氧化，因此，对触头的容许温升一般都有要求。
2、载流情况下触头的闭合 触头闭合过程中往往发生运动部件的弹跳，使触头表面发生 电气磨损，严重时发生熔焊。 可采用如下措施来改善触头的闭合： A增大触头弹簧的初压力 B、减小触头的质量 C、降低触头的接触速度 D、采用指式触头 3、载流情况下触头的分断 主要的问题是产生电弧。
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：
⎛1⎞ F = 4 B S × 10 ∝ Φ ∝ ⎜ ⎟ ⎝δ ⎠
2 5 2
F IW ＞IW 1 2 1 2 IW 1 IW 2 O
2
K ＋ －
R
δ
V
直流电磁铁的吸力特性
直流线圈并联放电电路
交流电磁铁的电磁吸力
F
交流电磁铁的电磁吸力公式为
1 2
1—吸合时最小吸力特性； 2—释放时允许的最大吸力特性
O
δ
吸力特性与反力特性的配合
衔铁吸合时：吸力必须始终大于反力，即吸 力特性处于反力特性的上方。 衔铁释放时：吸力必须始终小于反力，即 吸力特性处于反力特性的下方。 在吸力特性与反力特性曲线之间有一块面 积，代表衔铁在运动过程中积聚的能量。
O
电弧的产生及灭弧方法
电弧的产生： 当触头间刚出现断口时，两触头间距很小，电场强度很大，在 高热和强电场作用下，金属内部自由电子从阴极表面逸出，奔向阳 极，运动过程中撞击中性气体分子，使之激励和游离，产生正离子 和电子，因此，在触头间隙产生大量的带电粒子，使气体导电形成 灼热的电子流即电弧。 熄灭电弧的基本途径有：
A
AT
抽屉柜
Q
B
R
电阻器
F
FU FV
保护器件
熔断器 限压保护器件
S
单字母和双字母符号的使用规则
HA HL KA 接触器 KM K KP KR KT PA P PJ PS PV PT 测量设备 实验设备 继电器 声响指示器 指示灯 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 电流表 电度表 记录仪器 电压表 时钟、 操作时间表 YA Y YV YB 电气操作 的机械器 件 电磁铁 电磁阀 电磁离合器 TA TC TM TV 电流互感器 电源变压器 电力变压器 电压互感器
H
信号器件
T
变压器
XP X XS XT
端子、插 头、插座
插头 插座 端子板
接插器
X
并励直流 电动机
M ～
电磁铁
YA
直流发电机 单相变压器 整流变压器
G ～
G
电磁吸盘
YH
T
串励直流 电动机 复励直流 电动机
M ～
照明变压器 M 控制电路电 源用变压器 电位器 TC RP
磁铁接近 时动作的 接近开关 的动合触头
M ～
Hale Waihona Puke 接近开关 动合触头单字母和双字母符号的使用规则
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单字母符号表示。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。
颜色标志
为了保证正确操作，防止事故，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。
颜色 红色 黄色 绿色 蓝色 含 义 异常情况或警报 警告 准备、安全 特殊指示 解 释 对可能出现危险和需 要立即处理的情况报警 状态改变或变量接近 其极限值 安全运行条件指示或 机械准备启动 上述几种颜色即红、 黄、绿色未包括的任一种 功能 上述几种颜色即红、 黄、绿、蓝色未包括的各 种功能，如某种动作正常 典 型 应 用 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 温度偏离正常值出现，允许存在一定时 间的过载现象 冷却系统运转 选择开关处于指定位置
F
F
2
I
双断口灭弧
3
F
栅片灭弧
F
灭弧 室壁
Φ
+ + + . + .+ + . + + . + .+ . + + + + + + +. + + + + + + + + + + + + + (a) (b) a
磁性 夹板 电弧
电流
b
磁吹灭弧
窄缝灭弧
过电压和浪涌电压抑制器
S
S C R L
E
V i
L
E
低压电器的主要技术性能和参数
SA 常开延 时闭合 触头 时 间 继 电 器 SB 常闭延 时打开 触头 欠电流 继电器 线圈
转换开关
KA
起动
KT
熔断器
FU
按 钮 停止
常闭延 时闭合 触头 常开延 时打开 触头
熔断器式 刀开关
QS
复合
熔断器式 隔离开关
QS
电气控制技术中常用的图形和文字符号
名 称 接 触 线圈 器 图形符号 文字 符号 名 称 热 继 热元件 电 器 三相笼 型异步 电动机 图形符号 文字 符号 名 称 图形符号 文字 符号
蓝色
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