1.1低壓電器概述

1.2低壓隔離器

1.3低壓斷路

1.4接觸器

1.5低壓熔斷器

1.6繼電器

1.7主令電器

思考與習題1.1低壓電器概述1.1.1低壓電器的分類和主要用途1)按使用目的分類(1)控制電器：用于組成各類控制電路和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)特定控制目的的電器，例如接觸器、繼電器、電動機軟啟動器等。這類電器自身可以實現(xiàn)簡單的控制系統(tǒng)，也可以作為高級控制設備完成控制目的不可或缺的組成部分，實現(xiàn)邏輯解算結果(弱電信號)對控制對象(強電設備)的控制或由現(xiàn)場設備工況(如主回路電壓、電流)到控制系統(tǒng)識別的特征信息(控制系統(tǒng)工作電壓)之間的轉換。控制電器要求工作準確可靠、壽命長、操作頻率高。(2)配電電器：用于電能的輸送和分配的電器，例如低壓斷路器、刀開關等。根據(jù)容量、規(guī)格為電氣控制設備提供正常工作運行的電源，是低壓電器的主要應用領域。配電電器要求有足夠的熱穩(wěn)定性和電穩(wěn)定性，在系統(tǒng)故障的情況下，動作準確、可靠。(3)主令電器：用于控制系統(tǒng)發(fā)送動作指令、實現(xiàn)位置檢測等功能的電器，例如按鈕、主令控制器、行程開關等，它為系統(tǒng)提供了人機交互的手段。

(4)保護電器：用于保護線路、電氣設備和人身安全的電器，如熔斷器、漏電保護器、熱繼電器等。為了避免或減少因突發(fā)事件(如斷電、機構損壞、控制器失效等)對生產設備和操作人員造成的危害，必須重視安全保護措施的應用。(5)執(zhí)行電器：用于執(zhí)行某種動作，實現(xiàn)某種功能的電器，如電磁閥、制動器等。2)按動作特點分類(1)手動動作電器：由操作人員手動發(fā)出控制指令或設備在生產過程中經(jīng)外力觸發(fā)的電器，如按鈕、行程開關等。(2)自動開關：利用電磁吸力自動完成動作的電器，如接觸器、繼電器、電磁閥等。3)按工作原理分類(1)電磁式：利用電磁感應原理工作，如接觸器、電磁式繼電器等。(2)非電量控制：利用外力或某種非電物理量的變化而動作，如刀開關、行程開關、按鈕等。此外，也可按照低壓電器的使用場合簡單地分為民用電器、工業(yè)用電器、農業(yè)用電器、建筑電器、汽車電器等類型。1.1.2低壓電器的發(fā)展趨勢低壓電器在電能的輸配、控制和設備保護中的重要作用使得國內外對其新產品的研發(fā)非常重視，這給低壓電器產品的發(fā)展帶來了深遠的影響。隨著新技術的出現(xiàn)和應用，如計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助分析(CAE)、微電子技術、自動化技術、網(wǎng)絡技術、通信技術等的發(fā)展，推動著低壓電器產品朝著小型化、智能化、網(wǎng)絡化、電子化、模塊化、功能集成化、節(jié)能化的方向發(fā)展，同時，也更注重研究限流新技術和電磁兼容技術(EMC)，提高分斷能力和限流性能。1)低壓電器小型化先進的生產工藝、加工工藝和新材料為低壓電器產品小型化提供了可能。在提高性能、增強可靠性的同時，追求小型化是當今生產設備的發(fā)展趨勢，能夠有效地降低設備體積和減少材料損耗，節(jié)銀、節(jié)銅，也易于安裝維護。2)低壓電器智能化智能化低壓電器帶有微處理器，能準確監(jiān)測和顯示配電線路的運行情況，并能準確地切除過載、短路等各種故障；能按運行人員的設置要求進行各種操作；具有運行監(jiān)測和內部故障自診斷及故障顯示功能，并將智能控制理論(如模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡等)逐漸應用到低壓電器的控制上。目前，智能化低壓電器的發(fā)展主要在萬能式斷路器、塑殼式斷路器及電機啟動控制、保護器等產品上，如“八五”期間開發(fā)的智能化斷路器DW40、DZ40。3)低壓電器網(wǎng)絡化現(xiàn)今的生產過程在信息化方面提出了更多更高的要求，全局監(jiān)控、信息共享同樣也體現(xiàn)在低壓電器產品的發(fā)展上，如Internet協(xié)議、現(xiàn)場總線協(xié)議(如Profibus、DeviceNet、Modbus

、ASI-bus等)、樓宇自動化總線協(xié)議(如Europen

Installtion

BUS、Lonwork、IQBUS、BACnet等)等在低壓電器上的應用。具有通信功能和現(xiàn)場總線技術的智能化低壓電器帶有通信接口，能和系統(tǒng)通信，構成整個智能化控制系統(tǒng)。這些智能化產品以現(xiàn)場總線為紐帶，把各個智能化終端聯(lián)通，可以信息共享，共同完成控制任務，從而實現(xiàn)電器產品四遙功能(遙控、遙測、遙訓、遙調)，提高了配電系統(tǒng)供電可靠性，實現(xiàn)了區(qū)域聯(lián)鎖，改善了低壓配電、控制系統(tǒng)的自動化程度。4)低壓電器電子化將電力電子技術與微電子技術應用在低壓電器產品中，從晶體管式發(fā)展到集成電路式，特別是隨著電力電子器件GTO、IGBT質量可靠性不斷提高，應用越來越廣泛，如固態(tài)斷路器、混合式接觸器、接近開關、固態(tài)繼電器等。尤其是電子式過載保護器的產生體現(xiàn)了當今世界過載保護繼電器的一種發(fā)展趨勢。它與傳統(tǒng)雙金屬型過載保護繼電器相比，具有安裝方便、脫扣動作快而且準確、誤差小、重復性好、參數(shù)調節(jié)方便、節(jié)能等優(yōu)點，是一種更為理想的電動機保護裝置。5)低壓電器模塊化、組合化目前，低壓電器產品朝著功能多樣化發(fā)展，產品結構上采用具有獨立功能的組件進行裝配，形成模塊化的積木拼裝式結構，每一種模塊相對獨立，便于功能分割和組合，是實現(xiàn)電器產品多功能化的重要途徑。例如，多功能的組合電器就是一個典型。20世紀80年代中后期發(fā)展起來的模塊化終端電器，具有統(tǒng)一的外型尺寸、導軌化安裝，為發(fā)展組合電器和成套設備創(chuàng)造了條件。1.1.3電磁機構接觸器、電磁式繼電器、電磁閥等都是采用電磁感應原理工作的電磁式電器。其機構由電磁機構和觸頭系統(tǒng)構成，部分還帶有滅弧系統(tǒng)及絕緣外殼等附件。電磁機構包括電磁線圈、靜鐵芯和動鐵芯(銜鐵)，其作用是將電磁能轉換為機械能，依靠它帶動觸點的閉合和斷開。其結構分為直動式和拍合式。如圖1-1為直動式結構。圖1-1電磁線圈和鐵芯執(zhí)行機構包括主觸點和輔助觸點，用來接通和分斷控制電路。主觸點用于電流較大的主回路，輔助觸點則用于電流較小的控制回路。原始狀態(tài)時(線圈未通電)斷開，線圈通電后閉合的觸頭叫常開觸頭；原始狀態(tài)時閉合，線圈通電后斷開的觸頭叫常閉觸頭。當線圈由通電變?yōu)閿嚯姇r，所有觸頭恢復為原始狀態(tài)。滅弧系統(tǒng)是指用來保證在觸點斷開電路時，產生的電弧能夠可靠熄滅，從而減少電弧對觸點造成損傷的滅弧裝置。電弧是指當兩個觸頭行將接觸或開始分離時，若它們之間的電壓達到12～20V，電流達到0.25～1A，則在觸頭間隙內產生的高溫弧光。由于電弧溫度非常高，會導致觸頭燒傷或熔焊，因此對采用換接觸頭式接觸方式的觸頭非常有害，一般采用半封式縱縫陶土滅弧罩。電磁機構的工作原理：當電磁線圈通電后，線圈電流產生磁場使鐵芯產生電磁吸力作用于銜鐵，電磁吸力克服彈簧反力使得銜鐵吸合，使其產生機械位移，帶動觸頭系統(tǒng)動作。當線圈斷電或線圈兩端電壓顯著降低時，電磁吸力小于彈簧反力，銜鐵釋放，觸頭系統(tǒng)復位。當線圈通過直流電時，電磁吸力為恒值；當線圈通過交流電時，電磁吸力隨著電源電壓做周期變化，并且在一個周期里，銜鐵吸合兩次，釋放兩次，會導致電磁機構產生強烈震動和噪聲而無法正常工作。因此在設計時鐵芯端面都安裝有一個銅制的短路環(huán)，短路環(huán)內會產生感應電動勢和感應電流，這樣將通過極面的磁通分為大小接近、相位相差約的環(huán)外磁通和環(huán)內磁通，其合成電磁吸力在通電期間始終大于彈簧反力，保證鐵芯吸合。1.2低?壓?隔?離?器1.2.1低壓刀開關低壓刀開關由操作手柄、觸刀、觸刀插座和絕緣底板組成，其結構和圖形符號如圖1-2所示。帶有熔斷器的刀開關稱為熔斷器式刀開關。圖1-2刀開關的結構和圖形符號刀開關按極數(shù)分為單極、雙極和三極；按轉換方式分為單投方式和雙投方式。刀開關型號及其含義如下所示：刀開關的主要技術參數(shù)包括：(1)額定電流：長期通過的最大允許電流。(2)額定電壓：長期工作所承受的最大電壓。(3)機械壽命：刀開關在不帶電的情況下所能承受的操作次數(shù)。(4)電壽命：刀開關在額定電壓下能可靠地分斷額定電流的工作次數(shù)。(5)短時耐受電流：當發(fā)生短路時，刀開關在指定時間內通以某一短路電流而未發(fā)生熔焊現(xiàn)象，則稱該短路電流為短時耐受電流，通常時間設為1s。(6)動態(tài)穩(wěn)定電流峰值：當發(fā)生短路時，刀開關不產生變形、破壞或觸刀自動彈出的現(xiàn)象時的最大短路電流峰值。1.2.2熔斷器式刀開關熔斷器式刀開關適用于有高短路電流的配電電路和電動機電路，用做電源開關、隔離開關和應急開關，作為短路保護和電纜、導線的過載保護之用，但一般不用于單臺電動機的接通、分斷。在正常情況下，可供不頻繁地手動接通和分斷正常負載電流與過載電流，在短路情況下，由熔斷器分斷電流。熔斷器式刀開關的結構如圖1-3所示。圖1-3熔斷器式刀開關1.2.3組合開關組合開關屬于轉換開關，適用于不頻繁地接通或分斷電路，換接電源或負載，也可用做小容量電動機啟動、停止、換向、變速之用。組合開關由動觸點、靜觸點、方形轉軸、手柄、定位機構和外殼組成。其結構、圖形和文字符號如圖1-4所示。當轉動手柄時，每層的動觸點隨方形轉軸一起轉動，并使靜觸點插入相應的動觸片中接通電路。圖1-4組合開關結構圖及圖形符號1.3低?壓?斷?路?器1.3.1低壓斷路器的結構及工作原理低壓斷路器由操作機構、觸頭系統(tǒng)、自由脫扣機構(由圖1-5中鎖鍵、搭鉤、杠桿等組成)、各種脫扣器、滅弧系統(tǒng)、輔助觸頭、框架及外殼等組成。其工作原理如圖1-5所示。圖1-5低壓斷路器工作原理圖低壓斷路器的主觸點是靠手動操作或電動合閘的。主觸點閉合后，自由脫扣機構將主觸點鎖在合閘位置上。過電流脫扣器的線圈和熱脫扣器的熱元件與主電路串聯(lián)，欠電壓脫扣器的線圈和電源并聯(lián)。當電路發(fā)生短路或嚴重過載時，過電流脫扣器的銜鐵吸合，使自由脫扣機構動作，主觸點斷開主電路。當電路過載時，熱脫扣器的熱元件發(fā)熱使雙金屬片上彎曲，推動自由脫扣機構動作。當電路欠電壓時，欠電壓脫扣器的銜鐵釋放，使自由脫扣機構動作。分勵脫扣器則作為遠距離控制用，在正常工作時，其線圈是斷電的，在需要遠距離控制時，按下啟動按鈕，使線圈通電，銜鐵帶動自由脫扣機構動作，使主觸點斷開。斷路器是一種具有多種保護功能的保護電器。當用作過電流保護時，具有短路和過載兩種保護功能，并可實現(xiàn)選擇性保護，如圖1-6所示。圖1-6(a)為二段保護特性：前一段為長延時反時限特性，用于過載保護；后一段為瞬時動作特性，用于短路保護。當作為選擇性保護時，二段保護特性的短路保護為短延時的定時限動作特性。圖1-6(b)為三段保護特性，由過載反時限、一般短路短延時和短路電流較大的瞬時短路動作組成三段不連續(xù)的保護特性。圖1-6低壓斷路器的過流保護特性低壓斷路器的主要參數(shù)包括：額定電壓、額定絕緣電壓、額定電流、極數(shù)、脫扣器類型及其額定電流、脫扣器的電流整定范圍、輔助觸頭、額定分斷能力等。其圖形、文字符號如圖1-7所示。圖1-7低壓斷路器圖形、文字符號1.3.2低壓斷路器的常用類型1．萬能式低壓斷路器萬能式低壓斷路器具有絕緣襯底的框架機構底座，各部件皆采用敞開式組裝方式，便于安裝維護。它主要適用于配電網(wǎng)絡，用來分配電能，保護線路和防止電源設備的過載、欠電壓及短路。在正常條件下，它可作為線路的不頻繁轉換之用。萬能式低壓斷路器主要有以下三種類型：(1)一般萬能式斷路器：不具有選擇性保護功能，結構簡單，維修方便，分斷能力相對較弱，如DW16型。(2)中級萬能式斷路器：具有三段保護特性和選擇性保護功能，分斷能力較高，價格適中，如DW15、DW17型等。(3)高級萬能式斷路器：帶有各種保護功能脫扣器，包括智能化脫扣器，可實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡通信、外部故障記憶、內部故障自診斷等，分斷能力高，結構模塊化，如DW45型。

2．塑殼式低壓斷路器塑殼式低壓斷路器的所有組件安裝在絕緣材料制成的封閉型外殼內，可用于配電線路中接通或分斷電路，作線路和電源設備的過載及短路保護之用；亦可用做電動機的不頻繁啟動和轉換之用，作為電動機的啟動及過載、短路、欠電壓保護，如DZ5、DZ10、DZ15等型。

3．快速斷路器快速斷路器具有快速動作和保護裝置，用于半導體整流元件和裝置的保護，如DS型。

4．限流斷路器限流斷路器利用電動斥力使動、靜觸點迅速分離，其分斷時間短到足以使電流在尚未達到預期峰值前即被分斷。它主要用于短路電流相當大的電路中，如DZX10、DWX15等型。限流斷路器大致可分為以下四種類型：(1)由限流熔斷器和通用型斷路器組合而成的限流斷路器;(2)由自復式熔斷器和通用型斷路器組合而成的限流斷路器;(3)由金屬限流線(一種電阻溫度系數(shù)值很大的鐵基合金線)和通用型斷路器組合而成的限流斷路器；(4)電動斥力式限流斷路器，這種斷路器利用短路電流通過觸頭回路時所產生的巨大吸力使觸點迅速斷開。1.3.3低壓斷路器的選用低壓斷路器的選用應考慮以下條件：(1)根據(jù)線路對保護的要求確定斷路器的類型和保護形式，確定選用框架式、裝置式或限流式等。(2)斷路器的額定電壓UN應等于或大于被保護線路的額定電壓。(3)斷路器欠壓脫扣器額定電壓應等于被保護線路的額定電壓。(4)斷路器的額定電流及過流脫扣器的額定電流應大于或等于被保護線路的計算電流。(5)斷路器的極限分斷能力應大于線路的最大短路電流的有效值。(6)配電線路中的上、下級斷路器的保護特性應協(xié)調配合，下級的保護特性應位于上級保護特性的下方且不相交，避免越級跳閘現(xiàn)象。(7)斷路器的長延時脫扣電流應小于導線允許的持續(xù)電流。1.4接觸器1.4.1接觸器的結構和工作原理接觸器內部由電磁機構、主觸點、滅弧系統(tǒng)、輔助觸點、支架和底座組成，直動式雙斷點交流接觸器結構示意圖如圖1-8所示。圖1-8直動式雙斷點交流接觸器結構示意圖接觸器根據(jù)電磁原理工作：當電磁線圈通電后，電磁吸力吸引銜鐵，帶動絕緣支架運動，橋式動觸點與靜觸點閉合，常閉觸點斷開，常開觸點接通，同時帶動輔助觸點動作；當線圈斷電時，電磁吸力消失，在釋放彈簧的反力作用下，常閉觸點接通，常開觸點斷開，恢復為初始狀態(tài)(不帶電狀態(tài))。接觸器的圖形、文字符號如圖1-9所示。圖1-9接觸器的符號1.4.2接觸器的種類1．交流接觸器線圈通以交流電，產生交變磁場。電磁吸力的瞬時值是脈動的，因此對于單相交流機構通常在鐵芯端面安裝一個銅制的短路環(huán)，可以避免震動和噪聲，使電磁機構穩(wěn)定工作。此外，由于交變磁通穿過鐵芯會產生渦流和磁損，導致鐵芯發(fā)熱，因此鐵芯采用硅鋼片沖壓而成。交變電流產生的電弧在電流過零時通常自行熄滅，若未能熄滅，則另一半周電弧將重燃，因此滅弧非常重要，主要采用滅弧罩和滅弧柵。交流接觸器的主要型號有：CJ20、CJ10、CJX1、CJX2、CJ24、CJ12、CJ40等系列。

2．直流接觸器線圈通以直流電，鐵芯中不產生渦流和磁損，不會發(fā)熱，因此鐵芯由整塊鋼制成。但因電磁時間常數(shù)大，磁通的建立和消失均比較緩慢，導致吸合和釋放也比較慢，所以直流接觸器滅弧較難，常采用磁吹滅弧裝置、柵片滅弧裝置和真空滅弧室等方法。大容量直流接觸器通常采用銅制或鎘銅制單斷點觸點，在閉合過程中能自動清除其表面的氧化物，防止接觸電阻增大。小容量直流接觸器通常采用雙斷點磁吹滅弧罩滅弧，熄弧能力強，適合于頻繁操作。直流接觸器的主要型號有：CZ0、CZ18、CZ21、CZ22、CZ10、CZ2等系列。1.4.3接觸器的主要技術參數(shù)1)額定工作電壓UN額定工作電壓是指規(guī)定條件下保證電器主觸點正常工作的電壓。常用的額定電壓如下：直流：110V、220V、440V、660V；交流：127V、220V、380V、500V、660V、1140V。2)額定工作電流IN額定工作電流是指規(guī)定條件下主觸頭中允許通過的長期工作電流。常用的額定電流等級如下：直流：5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A；交流：5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A。3)線圈額定電壓常用的線圈額定電壓等級如下：直流線圈：24V、48V、110V、220V、440V；交流線圈：36V、110V、127V、220V、380V。4)接通和分斷能力接通和分斷能力是指主觸點在規(guī)定條件下能可靠接通和分斷的電流值。接通時不發(fā)生熔焊，分斷時能可靠地熄弧。5)機械壽命和電壽命接觸器的機械壽命是指其在需要維修或更換機械零件前所能承受的無載操作循環(huán)次數(shù)。推薦的機械壽命操作次數(shù)在0.001～1000萬次。接觸器的電壽命是指在規(guī)定使用條件下，無需修理或更換零件的負載操作次數(shù)。根據(jù)使用類別不同，電壽命指標有所不同。6)操作頻率操作頻率是指接觸器每小時的允許操作次數(shù)，它直接影響到接觸器的電壽命和滅弧室的工作條件，對交流接觸器的線圈溫度也有影響。交流接觸器最高為600次/h，直流接觸器最高為1200次/h。1.4.4接觸器的選用使用接觸器，應根據(jù)負載任務、負載功率、操作情況等選用接觸器的電流等級；根據(jù)控制回路電源情況選擇接觸器線圈參數(shù)。(1)控制交流負載應選用交流接觸器，控制直流負載應選用直流接觸器。常見接觸器使用類別及典型用途如表1-1所示。AC3為一般任務，AC4為重任務，AC2一般不易用來控制AC3、AC4負載，另外應注意混合負載，如AC1、AC4混合。(2)接觸器主觸頭的額定電壓應大于或等于負載回路的額定電壓。(3)接觸器主觸頭的額定電流應等于或稍大于實際負載額定電流，應根據(jù)負載的功率和操作情況來確定。(4)接觸器吸引線圈的電壓等級與電流種類應與控制電路相同。(5)觸點數(shù)量和種類應滿足主電路和控制線路的要求。1.5低?壓?熔?斷?器1.5.1熔斷器的結構和特點熔斷器在機構上主要由熔斷管(熔蓋或熔座)、熔體及導電部件等組成，有的還具有填充材料起加速滅弧作用。低壓熔斷器的種類很多，按產品結構形式分為：半封閉插入式熔斷器、無填料密封管式熔斷器、有填料封閉管式熔斷器和螺旋式熔斷器。按用途分為：一般工業(yè)用熔斷器、半導體器件保護用快速熔斷器和特殊熔斷器等。圖1-10為常見低壓熔斷器類型及圖形符號。圖1-10常見低壓熔斷器類型及圖形符號1.5.2熔斷器的特性1．熔斷器的保護特性曲線熔斷器的保護特性曲線也稱安秒特性曲線，是描述使熔斷器熔體熔斷的電流值與熔斷時間的關系曲線，如圖1-11所示。它是選用熔斷器的重要依據(jù)之一，屬反時限特性，即通過的電流越大，熔斷時間越短。當電流減小到某一臨界值時，熔斷時間趨于無窮大，此電流稱為最小熔化電流Ir。最小熔化電流Ir與熔體額定電流Ire?(此時熔體絕對不應熔斷)之比稱為熔化系數(shù)Kr，即Kr＝Ir/Ire，它是表征熔斷器對過載的靈敏度，一般在1.2～1.5之間。從過載方面考慮，熔化系數(shù)小對小倍數(shù)過載有利，但Kr過小會影響熔斷器工作的可靠性。通常為了使熔斷器的保護特性與保護對象允許的過載能力相匹配，應使保護特性盡可能地接近并低于保護對象的允許過載特性。圖1-11熔斷器的保護特性熔化系數(shù)主要取決于熔體的材料和工作溫度以及它的結構。不同熔體材料的熔斷器，在過載保護及滅弧處理方面?zhèn)戎攸c不同，熔點低的金屬材料利于過載保護，但不利于熄弧，故分斷能力較低；熔點高的金屬材料不利于過載保護，易發(fā)熱，但有利于熄弧，故分斷能力高，選用時應綜合考慮。

2．熔體的熔斷過程曲線熔斷器的熔斷過程大致分為四個階段，如圖1-12所示。(1)階段：熔斷器的熔體因過載電流或短路電流而發(fā)熱，其溫度從起始溫度逐漸上升到熔體材料的熔點，但熔體仍處于固態(tài)，尚未熔化。(2)階段：熔體開始熔化，但從固態(tài)轉化為液態(tài)需要吸收熱量，這個階段溫度不變，保持為熔點溫度。(3)階段：已熔化的金屬被持續(xù)加熱，直至達到金屬汽化點為止。圖1-12熔斷器的熔斷過程(4)階段：在汽化點溫度，熔體斷裂，出現(xiàn)間隙，并產生電弧，直至電弧熄滅。這個階段包括汽化時間和燃弧時間。上述四個階段是兩個連續(xù)的過程：未產生電弧之前的弧前過程，稱為弧前時間；產生電弧直至熄滅的電弧過程，稱為燃弧時間。熔斷器的熔斷時間為弧前時間和燃弧時間之和。對于小倍數(shù)過載，燃弧時間往往可以忽略不計，但當分斷電流很大時，燃弧時間已不容忽略。1.6繼電器1.6.1繼電器的輸入/輸出特性及主要技術參數(shù)繼電器的輸入/輸出特性又稱繼電特性，如圖1-13所示。下面以繼電器常開觸點為例來說明。圖1-13繼電器輸入/輸出特性輸入量增加過程：在輸入量x由零增至x2以前，輸出量始終保持為零(常開觸點斷開狀態(tài))；當x繼續(xù)增大到動作值x2，繼電器吸合，輸出量跳變?yōu)閥1(常開觸點接通狀態(tài))，此后x再繼續(xù)增大，輸出狀態(tài)保持不變。輸入量減小過程：輸入量x由吸合狀態(tài)開始減小至x1之前，輸出不變，為y1；當x繼續(xù)減小到x1時，輸出量跳變?yōu)榱?常開觸點斷開)，此后x減小至零，輸出保持為零。x1稱為繼電器釋放值，x2稱為繼電器吸合值，而k=x1/x2稱為繼電器的返回系數(shù)。為保證動作的可靠性，不同繼電器類型k值大小不同。

繼電器從線圈接收控制信號到所有觸點均可靠接通所需的時間稱為吸合時間；從接收控制信號到所有觸點均恢復到釋放狀態(tài)所需的時間稱為釋放時間。這兩個參數(shù)決定了繼電器的動作時間，是應用繼電器的重要參數(shù)。一般繼電器的動作時間為0.05～0.15s。1.6.2普通電磁式繼電器電磁式繼電器的機構、工作原理與接觸器類似，由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)組成。由于繼電器主要用于控制回路，不需要接通、分斷主回路(負載回路)，電流小，故不設滅弧裝置，同時為了方便實現(xiàn)控制邏輯組合，觸點數(shù)量通常都比較多。電磁式繼電器的圖形及符號如圖1-14所示。圖1-14電磁式繼電器的圖形及符號1．電壓繼電器電壓繼電器是根據(jù)輸入電壓大小而動作的繼電器，常用于電壓保護和控制，分為過電壓繼電器和欠電壓繼電器。電壓繼電器的線圈應與負載并聯(lián)。過電壓繼電器線圈在額定電壓下不吸合，當線圈電壓達到高于負載額定電壓的某一設定值時產生吸合動作。在正常工作電壓下，繼電器處于釋放狀態(tài)，其常閉觸點閉合，故在保護電路中通常利用其常閉觸點實現(xiàn)控制功能。欠電壓繼電器則是當線圈電壓低于負載額定電壓的某一設定值時產生釋放動作。在正常工作電壓下，繼電器處于吸合狀態(tài)，其常開觸點閉合，故在保護電路中通常利用其常開觸點實現(xiàn)控制功能。當欠電壓繼電器的設定值低于額定電壓的25%??時，也稱其為零壓繼電器，保護措施稱為失壓保護。選用電壓繼電器時應注意，線圈電流的種類和電壓等級應與負載電路一致，正確選擇控制類型、觸點類型和觸點數(shù)量。2．電流繼電器電流繼電器是根據(jù)輸入線圈電流大小而動作的繼電器，常用于電流保護和控制，分為過電流繼電器和欠電流繼電器。電流繼電器的線圈應與負載串聯(lián)。過電流繼電器在正常工作電流下，不會產生吸合動作，當負載電流大于整定值時，產生吸合動作。正常工作電流時繼電器處于釋放狀態(tài)，其常閉觸點閉合，故在保護電路中通常利用其常閉觸點實現(xiàn)控制功能。欠電流繼電器則是當線圈通過的電流低于負載額定電流的某一設定值時產生釋放動作。正常工作電流時繼電器處于吸合狀態(tài)，其常開觸點閉合，故在保護電路中通常利用其常開觸點實現(xiàn)控制功能。選用電流繼電器時應注意，線圈電流種類和等級應與負載電路一致，應正確選擇控制類型、觸點類型和觸點數(shù)量。

3．中間繼電器中間繼電器可以完成信息保存、信息傳遞、隔離放大等作用，可以擴大觸點數(shù)量及觸點容量，提高信息的使用率和接通能力。它實質上是一種電磁式電壓繼電器。電磁式繼電器的型號、規(guī)格很多，使用過程中應結合設計要求，參照產品手冊中繼電器參數(shù)說明選擇。1.6.3時間繼電器時間繼電器是一種利用電磁原理或機械動作原理實現(xiàn)觸點延時接通或斷開的自動控制電器，可以用來進行時間控制。其種類很多，常用的有電磁式、空氣阻尼式、電動機式、半導體式、數(shù)字式等類型。時間繼電器的延時方式有兩種：通電延時和斷電延時。通電延時是指，當繼電器獲得輸入信號后(輸入線圈通電)開始延時，延時時間到后輸出觸點才動作(輸出常開觸點接通、常閉觸點斷開)，輸入信號如果維持不便，輸出一直有效，直到輸入信號消失，輸出觸點恢復動作前的狀態(tài)；斷電延時則是在獲得輸入信號后(輸入線圈通電)，輸出觸點立即動作(輸出常開觸點接通、常閉觸點斷開)，當輸入信號消失后，繼電器開始延時，時間到輸出觸點恢復為動作前的狀態(tài)。時間繼電器的圖形及符號如圖1-15所示。圖1-15時間繼電器的圖形及符號1.6.4熱繼電器1．熱繼電器的結構與工作原理熱繼電器的發(fā)熱元件有很多種，包括雙金屬片式、熱敏電阻式、易熔合金式三種，其中最常用的是雙金屬片式。雙金屬片是采用兩種線膨脹系數(shù)不同的金屬片復合制成的，其中一端被固定，另一端為自由端，受熱后會發(fā)生彎曲。受熱方式有直接受熱方式、間接受熱方式、復合受熱方式和互感器式受熱方式四種，如圖1-16所示。圖1-16雙金屬片的受熱方式熱繼電器的結構原理如圖1-17所示。熱元件3串接在電動機定子繞組中，電動機繞組電流即流經(jīng)熱元件。當電動機正常運行時，熱元件受熱使雙金屬片發(fā)生彎曲但不足以使常閉觸點7、8分離；當電動機過載時，熱元件在過載電流作用下，熱量增大，一定時間后，雙金屬片受熱彎曲產生的位移推動導板4，并通過補償雙金屬片6與推桿12的連動使串接在接觸器主觸點上的熱繼電器常閉觸點7、8斷開，從而分斷接觸器主觸點回路，電動機電源切斷并得以保護。在熱繼電器結構中，調節(jié)旋鈕5是一個偏心輪，它可以調整補償雙金屬片6和導板4的接觸距離，從而達到調節(jié)整定動作電流值的目的。復位螺絲10可以調節(jié)常開觸點9的位置，使熱繼電器能工作在手動復位和自動復位兩種狀態(tài)。復位按鈕11則是用來在故障排除后手動恢復觸點7、8的常閉狀態(tài)的。圖1-17熱繼電器的結構原理圖在普通熱繼電器的基礎上增加一個差動機構，對三個流經(jīng)熱元件的電流進行比較，就可實現(xiàn)電動機的缺相保護，這在三角形連接的電動機控制電路中必須注意。熱繼電器的圖形及符號如圖1-18所示。圖1-18熱繼電器的圖形及符號2．熱繼電器的選用熱繼電器選用時通常應按電動機形式、工作環(huán)境、啟動情況、負載情況等因素加以綜合考慮。(1)熱繼電器的熱元件額定電流按電動機額定電流選擇，但對過載能力較差的電機，熱元件的額定電流應適當小些，為電動機額定電流的60%～80%。(2)根據(jù)電動機定子繞組聯(lián)結方式確定熱繼電器是否要進行缺相運行保護。(3)根據(jù)電動機實際運行情況，確保熱繼電器在電動機啟動過程中不會誤動作。對于不頻繁啟動的場合，可按電動機的額定電流選取熱繼電器；對于重復短時工作的場合，要特別注意熱繼電器的允許操作頻率。(4)對于頻繁正反轉和頻繁起制動工作的電動機不宜采用熱繼電器。通常在系統(tǒng)設計過程中，根據(jù)電動機運行環(huán)境、容量大小、工藝流程等條件都應有成組的熱繼電器和接觸器產品方案，選用時可做參考。1.6.5固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器是一種新型無觸點繼電器，它依靠半導體器件和電子元件的電、磁和光特性來完成信號的隔離和轉換功能。它與普通電磁式繼電器相比，是一種沒有機械運動部件的繼電器，但本質上具有相同的功能，性能上則具有可靠性高、壽命長、電磁干擾小、能兼容邏輯電路和集成電路、抗干擾能力強、開關速度快和使用方便等一系列優(yōu)點，因而較電磁式繼電器應用范圍更寬，并可進一步擴展到計算機控制領域。固態(tài)繼電器由三部分組成：輸入電路、隔離電路和輸出電路。輸入、輸出電路均有交流型、直流型兩類，輸入、輸出電路間的隔離方式有光電隔離和變壓器隔離兩種。輸出時，直流通常采用功率晶體管或場效應管，交流采用可控硅作為開關元件，因此不存在機械延時，開關速度快。光電耦合式交流固態(tài)繼電器原理如圖1-19所示。當沒有輸入信號時，光耦輸出高電平，V2導通，VT1控制端為低電平而關斷，VT2無觸發(fā)信號處于關斷狀態(tài)；當輸入信號經(jīng)R1限流后仍能使光耦VD2導通，光耦輸出低電平，V1截止，其集電極輸出高電平觸發(fā)VT1開通，雙向晶閘管VT2的控制回路由R7、VD3、VT1、VD5、R8給出正半周觸發(fā)信號，R8、VD6、VT1、VD4、R7給出負半周觸發(fā)信號，VT2處于接通狀態(tài)，負載通電工作。圖1-19光電耦合式交流固態(tài)繼電器原理圖略為簡單一點的固態(tài)繼電器原理如圖1-20所示，工作原理與上基本相同。圖1-20簡單光電耦合式交流固態(tài)繼電器原理圖使用固態(tài)繼電器時應注意：①勿使負載兩端短路，以免造成永久性損壞。半導體器件由導通到關斷時存在漏電流，處理不當可能導致電源短路，如當控制電機正反轉時，會有瞬間正向、反向同時接通的可能，足以造成系統(tǒng)短路。此外，也不宜直接控制小功率負載，以免導致誤動作。②當用固態(tài)繼電器控制感性負載時，應接上氧化鋅壓敏電阻起保護作用。③固態(tài)繼電器是有損耗的，如果工作電流大，發(fā)熱量就非常高，溫度升高，負載能力將迅速下降，因此需要考慮散熱。④固態(tài)繼電器對過載有較大的敏感性，必須用快速熔斷器或快速斷路器對其進行過載保護。1.7主令電器1.7.1控制按鈕控制按鈕簡稱按鈕，是一種用人力操作，并具有儲能復位的開關電器，在電氣控制線路中用于遠距離發(fā)布控制命令或實現(xiàn)電氣聯(lián)鎖。按鈕主要由按帽、復位彈簧、動觸點、常閉觸點、常開觸點和機座等組成，其結構與圖形符號如圖1-21所示。圖1-21按鈕結構與圖形符號當外力作用在按帽上時，動觸頭與常閉觸點分離，再與常開觸點閉合，將線路接通(使用常開觸點時)或分斷(使用常閉觸點時)；當外力撤消時，在復位彈簧的作用下，常開觸點斷開，常閉觸點接通，恢復為初始位置。常開觸點和常閉觸點的數(shù)量從一對到六對，使用時應根據(jù)控制線路的需要而定。按鈕從結構上分為按鈕式、急停式、鑰匙式、旋鈕式、保護式、密封式、自持式、帶指示燈式等形式，為避免誤操作通常將按鈕做成紅、綠、黑、黃、藍、白、灰等顏色，并作如下規(guī)定：①“停止”、“急?！卑粹o必須是紅色；②“啟動”按鈕用綠色；③“啟動”和“停止”交替動作的按鈕必須是黑、白或白、灰色，不得用紅、綠色；④“點動”按鈕必須是黑色；⑤“復位”按鈕必須是藍色，當復位按鈕兼有停止的作用時，必須用紅色。1.7.2行程開關行程開關也稱位置開關，是用于反映機械設備的行程、發(fā)布命令以控制其運動方向或行程大小的主令電器。根據(jù)需要行程開關可以安裝在機械設備運行路線上的任意位置，通常作為零位(HOME)檢測開關、左右行程限位開關、加工工位到位開關使用。其圖形及符號如圖1-22所示。圖1