任务1.3 常用低压电器的识别
【任务目标】
掌握交流接触器、组合开关、三联按钮的结构、基本工作原理、作用、应用场合、主要技术参数、典型产品、图形符号和文字符号并能对其进行拆装。
【任务描述】
交流接触器和三联按钮的原理及拆装。
职业能力要点：
1.熟练掌握各器件的结构、工作原理、选用原则及图形和文字符号，并能按图接线。
2.会用万用表对器件进行故障判断。
职业素质要求：工具摆放合理，操作完毕后及时清理工作台，并填写使用记录。
【知识准备】
1.3.1 低压开关
1.低压电器的作用与分类
（1）低压电器的定义
电器是一种能够根据外界信号的要求，自动或手动地接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节作用的电气设备。低压电器通常是指工作在交流额定电压1200V以下、直流额定电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电气设备。
（2）低压电器的分类
1）按动作方式分。
①手动电器：如刀开关、按钮等。
②自动电器：如接触器、继电器等。
2）按用途分。
①低压控制电器：如刀开关、低压断路器等。
②低压保护电器：如熔断器、热继电器。
3）按工作原理分。
①电磁式电器：依据电磁感应原理工作。
②非电量控制电器：靠外力或某种非电物理量的变化而动作。
4）按执行功能分。
①有触点电器：有可分离的动触点、静触点，并利用触点的接通和分断来切换电路。
②无触点电器：没有可分离的触点，主要利用电子元件的开关效应，即导通和截止来实现电路的通、断控制。
2.电磁式低压电器
电磁式低压电器基本组成分为感测部分和执行部分。
①感测部分：接收外界输入的信号，并通过转换、放大、判断，做出有规律的反应。
②执行部分：根据指令信号，输出相应的指令，执行电路的通、断控制，实现控制目的。
对于电磁式低压电器，感测部分是电磁机构，而执行部分则是触点系统。
（1）电磁机构
电磁机构是电磁式低压电器的重要组成部分之一，其作用是将电磁能转换成机械能，带动触点闭合或断开，实现对电路的通、断控制。
1）电磁机构的结构及工作原理。
电磁机构由吸引线圈、铁心（静铁心）、衔铁（动铁心）、铁轭和空气隙等部分组成。其中线圈、铁心是静止不动的，只有衔铁是可动的。其作用原理是：当线圈中有电流通过时，产生电磁吸力，电磁吸力克服弹簧的反作用力，使衔铁与铁心闭合，衔铁带动连接机构运动，从而带动相应触点动作，完成通、断电路的控制作用。常用的电磁机构结构如图1-29所示。
电磁铁按吸引线圈通电电流的性质不同可分为直流电磁铁与交流电磁铁。直流电磁铁铁心由整块铸铁铸成，而交流电磁铁的铁心则用硅钢片叠成，以减小铁损（磁滞损耗及涡流损耗）。实际应用中，由于直流电磁铁仅有线圈发热，所以线圈匝数多、导线细，制成细长形，且不设线圈骨架，线圈与铁心直接接触，利于线圈的散热。而交流电磁铁由于铁芯和线圈均发热，所以线圈匝数少、导线粗，制成短粗形，吸引线圈设有骨架，且铁心与线圈隔离，利于铁心和线圈的散热。
图1-29 接触器电磁机构的形式
a）衔铁绕棱角转动拍合式 b）衔铁绕轴转动拍合式 c）衔铁直线运动式
2）电磁机构的特性。
①吸力特性：电磁机构的电磁吸力与气隙的关系曲线称为吸力特性。直流和交流电磁机构的吸力特性如图1-30和图1-31所示。
图1-30 交流电磁机构的吸力特性
图1-31 直流电磁机构的吸力特性
②反力特性：电磁机构的反作用力与气隙的关系曲线称为反力特性。反作用力包括弹簧力、衔铁自身重力、摩擦阻力等。其与吸力特性的对比如图1-32所示。
图1-32 吸力特性和反力特性
1—直流电磁机构的吸力特性 2—交流电磁机构的吸力特性 3—反力特性
③吸力特性与反力特性的配合：吸力特性与反力特性适当配合的原则是在保证衔铁产生可靠吸合动作的前提下尽量减少衔铁和铁心柱端面间的机械磨损和触点的电磨损。为此，在整个吸合过程中，吸力都应大于反作用力，即吸力特性曲线高于反力特性曲线，但不能过大或过小。吸力过大，会产生很大的冲击力，使衔铁与铁心柱端面造成严重的机械磨损。此外，过大的冲击力有可能使触点产生弹跳现象，从而导致触点的熔焊或烧损，也就会引起严重的电磨损，缩短触点的使用寿命；吸力过小，可能使衔铁无法吸合而导致线圈严重过热乃至烧坏，即使衔铁能够吸合也会使衔铁运动速度降低，难以满足高频率操作的要求。
在实际应用中，可通过调整释放弹簧或触点初压力来改变反力特性，使之与吸力特性有良好的配合。
（2）触点系统
触点的接触形式有点接触、线接触和面接触三种，如图1-33所示。
图1-33 触点的三种接触形式
a）点接触 b）线接触 c）面接触
（3）低压电器的主要技术参数
1）额定工作电压：指在规定条件下，能保证电器正常工作的电压值。一般指触点额定电压值。电磁式电器还规定了电磁线圈的额定工作电压。
2）额定工作电流：根据电器的具体使用条件确定的电流值，它和额定电压、电网频率、额定工作值、使用类别、触点寿命及防护参数等因素有关，同一个开关电器使用条件的不同决定了其额定工作电流值也不同。
3）通断能力：是以控制规定的非正常负载时所能接通和断开的电流值来衡量。接通能力是指开关闭合时不会造成触点发生熔焊的能力；断开能力是指开关断开时能可靠灭弧的能力。
4）寿命：低压电器的寿命包括机械寿命和电寿命。
5）结构：一般为非自动电器，如刀开关、转换开关、低压断路器等。
1.3.2 刀开关
刀开关是低压配电电器中结构最简单、应用最广泛的电器，主要用在低压成套配电装置中，用于不频繁地手动接通和分断交、直流电路或作隔离开关用。也可以用于不频繁地接通与分断额定电流以下的负载，如小型电动机等。
刀开关由手柄、触刀、静插座和底板组成。为了使用方便和减少体积，往往在刀开关上安装熔丝或熔断器，组成兼有通断电路和保护作用的开关电器，如开启式负荷开关、封闭式负荷开关、熔断器式刀开关等。
（1）开启式负荷开关
开启式负荷开关举例如图1-34所示。
刀开关在安装时，手柄要向上，不得倒装或平装，避免由于重力自动下落，引起误动合闸。接线时，应将电源线接在上端，负载线接在下端，这样拉闸后刀开关的刀片与电源隔离，既便于更换熔丝，又可防止可能发生的意外事故。
图1-34 HK系列胶底瓷盖刀开关
1—上胶盖 2—下胶盖 3—插座 4—触刀 5—瓷柄 6—胶盖紧固螺母 7—出线座 8—熔丝 9—触刀座 10—瓷底板 11—进线座
（2）封闭式负荷开关（俗称铁壳开关）
主要由刀开关、熔断器、灭弧装置、操作机构和金属外壳构成，如图1-35所示。三相动触刀被固定在一根绝缘的方轴上，通过操作手柄操纵。
图1-35 封闭式负荷开关的外形及结构图
a）外形 b）外形 c）结构
1—触刀 2—夹座 3—熔断器 4—速断弹簧 5—转轴 6—手柄
常用的有HH3系列、HH4系列。HH3系列有单相（100、200A）和三相（100、200A）两种。
HH4系列有单相（15、30、60、100A）和三相（15、30、60、100A）两种。
其中，HH4位全国统一设计产品，封闭式负荷开关的操作结构有两个特点：一是采用储能合闸方式，即利用一根弹簧以执行合闸和分闸之功能，使开关的闭合和分断时的速度与操作速度无关。它既有助于改善开关的动作性能和灭弧性能，又能防止触点滞留在中间位置；二是设有联锁装置，以保证开关合闸后便不能打开箱盖，而在箱盖打开后不能再合开关。
刀开关在选择及使用时的注意事项：
●选择时若动力用电需按3倍的额定电流选HK、HH系列开关，若照明用电则大于或等于额定电流即可。
●使用时，应垂直安装，合闸时手柄向上，不允许倒装或平装；作电动机的控制开关时，限控5kW以下的电动机，且需在开关上口另加熔断器作短路保护，原开关的熔丝部分用铜丝短接，且要断开闸刀换熔丝。
（3）熔断器式刀开关
熔断器式刀开关又称刀熔开关，是刀开关与熔断器组合而成的开关电器。采用这种刀开关，可以简化配电装置的结构，目前广泛用于低压动力配电柜中。
熔断器式刀开关的图形符号及文字符号如图1-36所示。
图1-36 熔断器式刀开关的图形符号及文字符号
a）单极 b）双极 c）三极
（4）倒顺开关
它是专为控制小容量电动机的正反转而设计的，如：HZ3-132型组合开关，如图1-37所示。
图1-37 倒顺开关
倒顺开关使用时的注意事项如下：
①其额定电流应大于电动机额定电流的1.5～2.5倍。
②安装在箱体内，手柄应置于箱体的前面或侧面，手柄的水平位置应是断开位置，外壳接地。
③安装在箱内时，应置于箱内的右上方，它的上方不应安装电器，否则应采取隔离或绝缘措施。
④安装时应注意开关内有换相的标记，不要发生短路。
（5）刀开关的型号
刀开关型号及含义如图1-38所示。
图1-38 刀开关型号
1.3.3 组合开关
组合开关又称转换开关，是一种多触点、多位置式可控制多个回路的电器。组合开关主要用作电源引入开关，或用以控制5kW以下小容量电动机的直接起动、停止、换向，每小时通断的换接次数不宜超过20次。组合开关也是一种刀开关，它的刀片（动触片）是转动的，比刀开关轻巧而且组合性强，能组合成各种不同的线路。一般用于电气设备中非频繁地通断电路、换接电源和负载，测量三相电压以及控制小容量感应电动机。组合开关的选用应根据电源的种类、电压等级、所需触头数及电动机的容量选用，组合开关的额定电流应取电动机额定电流的1.5～2倍。
（1）组合开关的结构
组合开关的结构和外形如图1-39所示。
图1-39 组合开关结构和外形示意图
a）结构 b）外形
1—手柄 2—转轴 3—弹簧 4—凸轮 5—绝缘垫板 6—动触点 7—静触点 8—接线柱 9—绝缘方轴
（2）组合开关的型号及含义
组合开关的型号及含义如图1-40所示。
图1-40 组合开关的型号及含义
（3）组合开关的电气符号
组合开关在电路中表示方法有两种：一种是结合通断表的触点状态图，另一种与手动刀开关图形符号相似，但文字符号不同。其相应电气符号如图1-41所示。
图1-41 组合开关的电气符号
a）触点状态图及通断表 b）文字符号及图形符号
1.3.4 自动空气开关（低压断路器）
自动空气开关又名低压断路器，是具有一种或多种保护功能的保护电器，同时又具有开关功能，故常被称之为自动空气开关、自动空气断路器、自动开关。
自动空气开关可以集多种保护于一身，除能完成接通和分断电路外，还能对电路或电器设备发生的短路、过载、失压等故障进行保护。它的动作参数可根据用电设备的要求人为地进行调整，使用方便可靠。按结构不同，自动空气开关可分为盒式和框架式两种。
1.自动空气开关的技术参数和型号
主要技术参数有额定电压、额定电流、极数、脱扣器类型、脱扣器整定电流、主触点和辅助触点的分断能力和动作时间等。
自动空气开关的型号及含义如图1-42所示。
自动空气开关的图形符号如图1-43所示。
DZ5系列额定电流为10～50A，其实物如图1-44所示。
DZ10系列额定电流等级为100A、250A、600A三种，其实物如图1-45所示。
图1-42 自动空气开关型号及含义
图1-43 自动空气开关的图形符号
图1-44 DZ5系列空气开关
图1-45 DZ10系列自动空气开关
2.盒式自动空气开关操作手柄的三个位置
①合闸位置：手柄向上，跳钩被锁扣扣住，主触点闭合。
②自由脱扣位置：跳钩被释放（脱扣），手柄移至中间位置，触点断开。
③分闸位置：手柄扳向下边，由自由脱扣位置转为再扣位置，为下次合闸做准备。断路器自动跳闸后，必须将手柄扳向再扣位置，否则闸将合不上。
3.自动空气开关的选择
①额定电压、额定电流应不小于电路的正常工作电压和计算负荷电流。
②热脱扣器整定电流等于负载额定电流。
③电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负载正常工作时可能出现的峰值电流。用于控制单台电动机的断路器，其瞬时脱扣整定电流为电动机起动电流的1.5～1.7倍；多台电动机的电磁脱扣整定电流为（1.5～1.7）[某台电动机的起动电流的最大值+其余电动机的电流之和]。
④欠压脱扣器的额定电压应等于被保护电路的额定电压。
⑤极限分断能力应大于电路最大短路电流。
4.安装和使用
①垂直安装，上口接电源，下口接负载。
②做电源开关或作电动机的控制开关时，在其上应加装刀开关或熔断器，以形成明显的断点。
③使用前应将脱扣器的工作面的防锈油脂擦干净，脱扣器的整定值一经整定好，就不得随意变动，以免影响其动作的准确性
④工作中如遇分断短路电流，应及时检查触头，如有灼伤、烧伤，应及时维修更换。
⑤定期除尘，检查脱扣器的动作值，给操作机构加油。
1.3.5 接触器
接触器是用于远距离频繁地接通或断开交（直）流主电路及大容量控制电路的一种自动切换电器，通用性很强，主要用来控制电动机，也可控制电容器、电阻炉和照明器具等电力负载。根据接触器主触点通过电流的种类，可分为交流接触器和直流接触器。按其主触点的极数还可分为单极、双极、三极、四极和五极等多种。
1.交流接触器
交流接触器主要由触点系统、电磁机构、灭弧装置和其他部件等组成。其工作原理是：当线圈中有工作电流通过时，在铁心中产生磁通，由此产生对衔铁的电磁力的作用。当电磁吸力克服弹簧的反作用力，使得衔铁与铁心闭合，同时通过传动机构由衔铁带动相应的触头动作。当线圈断电或电压显著降低时，电磁吸力消失或降低，在释放弹簧的反作用力的作用下，衔铁返回，并带动触点恢复到原来的状态。
交流接触器传统型号有CJ10、CJ12、CJ20。新型号有CJX1、CJX2、CJ10X等系列。目前还有从德国BBC公司引进的B系列，西门子公司引进的3TB和3TD系列，从法国TE公司引进的LC1-D、LC2-D系列。现在国产的CTX1、CTX2系列小容量交流接触器已经具有B系列在安装方式上的特点。
另外还有真空接触器（CJK系列）、固体接触器（CJW1系列）等，均在电力拖动系统中得到广泛的应用。
现以CJ10为例，其结构特点如图1-46所示，实物图如图1-47所示。
（1）电磁系统
它由线圈、定铁心、动铁心组成。
线圈由电磁线绕制而成，铁心由硅钢片叠制而成。在静铁心的端面上镶嵌有短路环，其作用是消除接触器运行时的噪声。电磁系统的主要作用是将电磁能量转换成机械能量，带动触点动作，完成通断电路的控制作用。
工作原理：由于交流接触器铁心的磁通是交变的，故当磁通过零时，电磁吸力也为零，吸合后的衔铁在反力弹簧的作用下将被拉开，磁通过零后，电磁力又增大，当吸力大于反力时，衔铁又被吸合。这样，交流电源频率的变化，使衔铁产生强烈的震动与噪声，甚至使衔铁松散。因此，交流接触器铁心端面上都安装一个铜制的短路环，短路环包围铁心端面约2/3的面积，如图1-48所示。
图1-46 CJ10交流接触器结构示意图
1—动触点 2—静触点 3—衔铁 4—缓冲弹簧 5—电磁线圈 6—铁心 7—毡垫 8—触点弹簧 9—灭弧罩 10—触点压力簧片
图1-47 交流接触器实物图
图1-48 交流接触器铁心的短路环
当交变磁通穿过短路环所包围的截面S2时，短路环中产生涡流，根据电磁感应定律，此涡流产生的磁通Φ2在相位上落后于短路环外铁心截面S1中的磁通Φ1，两个磁通有相位差，致使两个电磁吸力F1、F2也有相位差。那么，作用在衔铁上的电磁吸力为F1与F2的合力，即F1+F2，只要此合力始终大于其反力，衔铁就一直被吸合，不会产生振动与噪声。交流电磁铁启动时，由于铁心气隙大，所以磁阻Rm大，根据磁路欧姆定律：
Φ=NI/RmNI=ΦRmI=ΦRm/N
电流与磁阻Rm成正比，Rm大，电流I大，Rm上升，I上升。所以交流电磁铁通电时电流可达工作电流的十几倍，因此，衔铁如有卡阻现象，线圈将会被烧毁。交流接触器的线圈电压在85%～105%的额定电压时，能可靠地工作，低于此电压，电磁吸力不够，衔铁吸不上，线圈也有可能被烧毁。交流接触器铁心的短路环电磁吸力如图1-49所示。
（2）触点系统
①分类：按结构可分为静触点和动触点。静触点是固定不动的触点。动触点是在电磁力的作用下与静触点闭合（或分断），在反力弹簧的作用下分断或闭合的触点。
图1-49 交流接触器铁心的 短路环中电磁吸力
按工作原理可分为：主触点有桥式触点和指式触点两种，它承受负载的额定电压和额定电流。辅助触点可分为常开触点（动合触头）、常闭触点（动断触头），它承受控制电路的额定电压和额定电流。
②附件：消弧罩、框架等。
③字母符号：KM。
④图示符号：分为集中画法和分立画法两种画法，如图1-50和图1-51所示。
图1-50 接触器图形符号（集中画法）
图1-51 接触器图形符号（分立画法）
a）线圈 b）主触点 c）常开辅助触点 d）常闭辅助触点
2.直流接触器
直流接触器主要用来接通和分断额定电压小于等于440V、电流小于等于1600A的直流电路或频繁地控制直流电动机起动、停止、反转及反接制动。直流接触器的结构和工作原理与交流接触器类似，在结构上也是由触点系统、电磁机构和灭弧装置等部分组成。只不过在铁心的结构、线圈形状、触点形状和数量、灭弧方式等方面有所不同而已。
3.接触器的主要技术参数
1）额定电压：指接触器主触点的额定工作电压。
2）额定电流：指接触器主触点的额定工作电流。
3）吸引线圈的额定电压。直流线圈常用的电压等级为24V、48V、220V、440V等。交流线圈常用的电压等级为36V、127V、220V及380V等。
4）机械寿命与电气设备寿命。
5）额定操作频率：指每小时允许的操作次数。
6）接通与分断能力：指接触器的主触点在规定的条件下，能可靠地接通和分断的电流值。
7）线圈消耗功率：可分为起动功率和吸持功率。
接触器的型号和含义如图1-52所示。
图1-52 接触器型号和含义
a）交流接触器的型号 b）直流接触器的型号
4.接触器的选用
（1）接触器类型的选择
接触器的类型应根据电路中负载电流的种类来选择，即交流负载应选用交流接触器，直流负载应选用直流接触器。
（2）接触器主触点额定电压的选择
被选用的接触器主触点的额定电压应大于或等于负载的额定电压。在确定接触器主触点电流等级时，如果接触器的使用类别与所控制负载的工作任务相对应时，一般应使主触点的电流等级与所控制的负载相当，或者稍大一些。
（3）接触器主触点额定电流的选择
对于电动机负载，接触器主触点额定电流按式（1-1）计算，即
在选用接触器时其额定电流应大于公式（1-1）的计算值。也可以根据电气设备手册给出的被控电动机的容量和接触器额定电流对应的数据选择，一般可按2倍的额定电流进行选择。
（4）接触器吸引线圈额定电压的选择
如果控制线路比较简单，所用接触器数量较少，则交流接触器线圈的额定电压一般直接选用380V或220V。如果控制线路比较复杂，使用的电器又比较多，为了安全起见，线圈的额定电压可选低一些。直流接触器线圈的额定电压应视控制回路的情况而定。同一系列、同一容量等级的接触器，其线圈的额定电压有几种，可以选线圈的额定电压与直流控制电路的电压一致。有时为了提高接触器的最大操作频率，交流接触器也有采用直流线圈的。
注意：接触器的平均固有吸合时间为0.05～0.07s；平均固有断开时间为：0.02～0.05s。这关系到触点优先使用权的问题，应该注意。
5.接触器的使用
1）核对接触器的铭牌数据是否符合要求。
2）擦净铁心极面上的防锈油，在主触点不带电的情况下，使励磁线圈通、断电数次，检查接触器动作是否可靠。
3）一般应将接触器安装在垂直面上，其倾斜角不得超过5°，否则会影响接触器的动作特性。
4）定期检查各部件，要求可动部分无卡阻、紧固件无松脱、触点表面无污垢、灭弧罩无破损等。
6.接触器常见故障分析
（1）吸不上或吸力不足
造成此故障的原因有：电源电压过低或波动大；电源容量不足、断线、接触不良；接触器线圈断线、可动部分被卡住；触点弹簧压力与超程过大；动、静铁心间距太大等。
（2）不释放或释放缓慢
造成此故障的原因有：触点弹簧压力过小；触点熔焊；可动部分被卡住；铁心极面有油污；反力弹簧损坏等。
（3）线圈过热或烧损
线圈过热是由于通过线圈的电流过大造成严重的过热甚至烧毁。造成线圈电流过大的原因有：电源电压过高或过低；操作频率过高；衔铁与铁心闭合后有间隙等。
（4）噪声大
原因有：电源电压过低；触点弹簧压力过大；铁心极面生锈或沾有油污、灰尘；分磁环断裂；铁心极面磨损过度等。
（5）触点熔焊
原因有：操作频率过高或过负荷使用；负荷侧短路；触点弹簧压力过小；触点表面有突出的金属颗粒或异物；操作回路电压过低或机械卡住触点停顿在刚接触的位置上。
（6）触点磨损
原因有：元器件间的磨损，是由触点间电弧造成的；机械磨损，是由触点闭合时的撞击、触点表面的相对滑动造成的。
1.3.6 继电器
继电器是一种根据电信号或非电信号的变化来接通或断开小电流（一般小于5A）控制电路和电力保护拖动装置中电压的自动控制电器。当继电器的输入量（如电流、电压、温度、压力等）变化到某一定值时继电器动作，其触点便接通和断开控制回路。由于继电器的触点用于控制电路：通断的电流小，所以要求继电器的触点结构简单、反应灵敏准确、动作迅速、工作可靠、坚固耐用、不安装灭弧装置。
虽然继电器与接触器都是用来自动接通或断开电路，但是它们仍然有很多不同之处，其区别主要在于：
1）继电器一般用于控制小电流电路，没有主触点和辅助触点之分，触点额定电流不大于5A，所以不加灭弧装置，这样继电器可以做得小巧。而接触器一般用于控制大电流的电路，主触点额定电流不小于5A，有的加灭弧装置。
2）继电器可以对各种物理量（电量或非电量）如电压、电流、时间、温度等做出反应，而绝大部分接触器只是在一定电压下工作。
继电器的种类很多，按工作原理可以分为：电磁式继电器，感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器等。按输入信号不同可以分为：电流继电器、电压继电器、时间继电器、热继电器以及温度、压力、速度继电器等等。按输出形式可分为：有触点和无触点两类。
常用的继电器有电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器、速度继电器等。
1.电磁式电流继电器
电磁式电流继电器的线圈与被测电路串联，用来反映电路中电流的变化，对电路实现过电流和欠电流的保护。为了不影响电路的正常工作，电流继电器的线圈匝数少、导线粗、线圈阻抗小。
电流继电器可分为欠电流继电器和过电流继电器两种。欠电流继电器的吸引电流为线圈额定电流的30%～65%，释放电流为额定电流的10%～20%。在电路正常工作时，其衔铁是吸合的，只有当电流降低到某一定值时，继电器释放，输出信号。过电流继电器在电路正常工作时不动作，只有当电流超过某一整定值时才动作，其电流整定范围通常为：1.1～4倍的额定电流。
电流继电器的图形符号及文字符号如图1-53所示。
图1-53 电流继电器的图形符号及文字符号
a）集中式画法 b）过电流继电器线圈 c）欠电流继电器线圈 d）常开触点 e）常闭触点
电流继电器的型号及含义如图1-54所示。
图1-54 电流继电器的型号及含义
2.电磁式电压继电器
电压继电器是根据线圈两端电压的大小接通或断开电路的电器，它的结构与电流继电器相似，不同的是电压继电器的线圈与被测电路并联，匝数多、导线细、阻抗大。根据电压继电器动作电压值的不同分为过电压继电器、欠电压继电器、零电压继电器。过电压继电器在电压为额定值的110%～115%以上时动作。欠电压继电器在电压为额定值的40%～70%时动作。零电压继电器当电压降至额定值的5%～25%时动作。
电压继电器的图形符号及文字符号如图1-55所示。
图1-55 电压继电器的图形符号和文字
a）过电压继电器线圈 b）欠电压继电器线圈 c）常开触点 d）常闭触点
电压继电器的型号及含义如图1-56所示。
图1-56 电压继电器的型号及含义
3.电磁式中间继电器
中间继电器是将一个输入信号变成多个输出信号的继电器。它的结构和工作原理与接触器完全相同，不同的是中间继电器的容量小，触头数多，动作灵敏，并且无主、辅触头之分。一般使用在控制电路中，令其将一个信号变成多个信号，起中间转换的作用，故名中间继电器。若主电路的电流小，在中间继电器的容量范围之内，也可将中间继电器用于主电路。中间继电器的主要用途是当其他继电器的触点数量或触点容量不够时，可借助它来扩大它们的触点数量或触点容量，起中间的转换作用。
中间继电器主要依据被控制的电压等级、触头的数量、种类及容量来选用。机床上常用的型号有JZ7系列交流中间继电器和JZ8系列交直流两用中间继电器。其图形符号和文字如图1-57所示。
图1-57 中间继电器的图形符号和文字
4.时间继电器
时间继电器是一种能延时接通或断开电路的电器，在电路中主要控制动作的时间，按照动作原理和结构不同，可以分为电磁式、电动式、空气阻尼式、晶体管式等；按照延时方式可分为通电延时型和断电延时型。这些继电器的延时范围与精度各不相同，差别较大，可获得0.5s到数小时的延时。下面介绍几种常用的时间继电器。
（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，其工作原理是利用空气的阻尼作用而达到延时目的的。JS7-A系列是比较常见的空气阻尼式时间继电器，是由电磁系统，触点系统（由两个微动开关构成，包括两对瞬时触点和两对延时触点），空气室及传动机构等部分组成。其结构如图1-58所示。
图1-58 空气阻尼式时间继电器结构
JS7-A系列空气阻尼式时间继电器的工作原理用图1-59来说明。
图1-59 JS7-A系列时间继电器的结构示意图
a）为通电延时型 b）断电延时型
1—线圈 2—铁心 3—衔铁 4—复位弹簧 5—推板 6—活塞杆 7—杠杆 8—塔形弹簧 9—弱弹簧 10—橡皮膜 11—空气室壁 12—活塞 13—调节螺杆 14—进气孔 15、16—微动开关
现以通电延时型JS7-A系列时间继电器为例说明工作原理。当线圈1通电后，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在塔形弹簧8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。延时时间即为自电磁铁吸引线圈通电时刻起到微动开关动作时为止的这段时间。通过调节螺杆13调节进气孔的大小，就可以调节延时时间。
当线圈1断电时，衔铁3在复位弹簧4的作用下将活塞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，依次通过橡皮膜10、弱弹簧9和活塞12肩部所形成的单向阀，经上气室缝隙顺利排掉，因此微动开关15与16无论延时与否都能迅速复位。
将电磁机构翻转180°安装后，可得到断电延时型时间继电器。它的工作原理与通电延时型时间继电器相似，微动开关15是在吸引线圈断电后延时工作的。
空气阻尼式时间继电器使用时应注意：因空气室造成的故障主要是延时不准确。空气室如果密封不严或漏气，就会使延时动作时间缩短或者不能延时。空气室要求很清洁，如果有灰尘进入空气室而造成气孔阻塞，则延时动作时间不准确。
空气阻尼式时间继电器的特点：结构简单、寿命长、价格低廉；其缺点是准确度低，延时误差大，因此适用于延时精度要求不高的场合。
（2）晶体管式时间继电器
晶体管式时间继电器具有延时范围广、体积小、精度高、调节方便以及寿命长等优点，所以应用日益广泛。晶体管式时间继电器常用产品有JSJ、JSB、JJSB、JS14、JS20等系列。
晶体管式时间继电器的特点：延时时间较长（几分钟到几十分钟），延时精度比空气阻尼式的好，体积小、机械结构简单、调节方便、寿命长、可靠性强；但延时受电压波动和环境温度变化的影响，抗干扰性差。
（3）时间继电器的文字符号
时间继电器的文字符号为KT，其电气符号如图1-60所示。
图1-60 时间继电器电气符号
a）通电延时线圈 b）断电延时线圈 c）瞬动常开触点 d）瞬动常闭触点 e）通电延时闭合常开触点 f）通电延时断开常闭触点 g）断电延时断开常开触点 h）断电延时闭合常闭触点
（4）时间继电器的选择
主要根据控制电路所需延时触点的延时方式、瞬时触点的数目以及使用条件来选择。
5.热继电器
热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器，主要适用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡保护及其他电气设备发热状态的控制。
电动机在实际运行中常会遇到过载情况，只要过载不大，时间较短，电动机绕组的温升不超过允许温度，这种过载是允许的。但是如果过载时间过长，绕组温升超过了允许温度时，则会引起绕组过热，加剧绕组绝缘的老化，缩短电动机的使用寿命，甚至烧毁电动机。此时就可以使用热继电器作为电动机的过载保护。热继电器的文字符号为FR。
热继电器按相数来分，有单相、两相和三相式三种类型；按功能来分为三相式的热继电器又有带断相保护装置和不带断相保护装置的；按复位方式分为热继电器有自动复位的和手动复位的，所谓自动复位是指触头断开后能自动返回；按温度补偿分为带温度补偿的和不带温度补偿的。
热继电器的结构由加热元件、双金属片、动作机构、触头系统等元件组成。双金属片是热继电器的测量元件，它由两种不同膨胀系数的金属片采用受热和加压结合或机械碾压而成，高膨胀系数的作为主动层，膨胀系数小的作为被动层，当热继电器的测量元件被加热到一定程度，双金属片将向被动层方向弯曲，然后通过传动机构带动触点动作，以达到保护电路的作用。热继电器组织和结构如图1-61所示。
图1-61 热继电器组成和结构示意图
1—推杆 2—主双金属片 3—加热元件 4—导板 5—补偿双金属片 6—动断触点 7—动合触点 8—复位调节螺钉 9—动触点 10—复位按钮 11—调节旋钮 12—支撑杆 13—弹簧
图1-59中，主双金属片2和加热元件3串接在电动机主电路的进线端，当电动机过载时，主双金属片2受热弯曲推动导板4，并通过补偿双金属片5和传动机构将常闭触点（动触点9和动断触点6）断开，常开触点（动触点9和动合触点7）闭合。热继电器的常闭触点串接于电动机的控制电路中，热继电器动作，其常闭触点断开后可切断电动机的控制电路，使电动机断电，从而保护了电动机。热继电器的常开触点可以接入信号回路，当热继电器动作后，其常开触点闭合，接通信号回路，发出信号。在电动机正常运行时，热元件产生的热量不会使触点系统动作。调节旋钮11为偏心轮，转动偏心轮，可以改变补偿双金属片5与导板4的接触距离，从而调节热继电器动作电流的整定值。热继电器动作后，可以手动复位也可以自动复位。靠复位调节螺钉8来改变动合触点7的位置，使热继电器工作在手动复位或自动复位两种工作状态。热继电器动作后，应在5min内自动复位，或在2min内可靠地手动复位。若调成手动复位时，在故障排除后要按下按钮时才恢复常闭触点的闭合状态。
热继电器由于热惯性，当电路短路时不能立刻动作使电路立即断开，因此不能作短路保护。同理，在电动机起动或短时过载时，热继电器也不会动作，这可避免电动机不必要的停转。
常用的热继电器有JR20、JR36、JRS1系列，他们具有断相保护功能。热继电器的主要技术参数有额定电压、额定电流、相数、整定电流等。热继电器的整定电流是指允许长期通过热继电器的热元件又不致引起继电器动作的最大电流值，超过此值热继电器就会动作。
JR20系列热继电器型号及其含义如图1-62所示。
图1-62 JR20系列热继电器型号及其含义
热继电器的电气符号如图1-63所示。
图1-63 热继电器的图形符号及文字符号
a）热元件 b）动断触点
热继电器的选用：
1）一般情况下可以选用两相结构的热继电器。对转子三相绕组作三角形接法时，应采用有断相保护装置的三相热继电器作过载保护。
2）热元件的额定电流等级一般应大于电动机的额定电流，热元件选定后，再根据电动机的额定电流调整热继电器的整定电流，使整定电流与电动机的额定电流相等。
3）对于工作时间短、间歇时间长的电动机，以及虽长期工作但过载可能性小的电动机（例如排风机电动机），可不装设过载保护。
6.速度继电器
速度继电器是依靠速度的大小为信号的继电器。它在电路中一般与接触器配合实现对电动机的反接制动控制。当转速达到规定值时继电器动作，当转速下降到接近零时能自动、及时切断电源。
常用的速度继电器有JY1和JFZO型两种，如图1-64所示。速度继电器符号如图1-65所示。
图1-64 速度继电器结构原理图
1—转轴 2—转子 3—定子 4—绕组 5—摆锤 6—簧片 7—触点
图1-65 速度继电器符号
速度继电器由转子、圆环（绕组）和触点三部分组成。速度继电器的轴与电动机轴相连，而定子套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子随之一起转动，产生旋转磁场。定子内的短路导体切割磁力线，产生感应电动势，从而产生感应电流。此电流与旋转的转子磁场相互作用产生转矩，使定子随转子开始转动。当它转过一定角度时，装在定子轴上的摆锤推动簧片动作，使常闭触点断开、常开触点闭合。当电动机转速下降且低于某一数值时，定子产生的转矩减小，触点在簧片作用下复位。
1.3.7 熔断器
熔断器是一种用于过载与短路保护的电器。熔断器作为保护电器，具有结构简单、体积小、重量轻、使用和维护方便、价格低廉、可靠性高等优点，因此在强电系统和弱电系统中得到广泛应用。
1.熔断器的结构及保护特性
（1）熔断器的结构
熔断器由熔体和安装熔体的绝缘底座（或称熔管）等组成。
（2）保护特性
熔断器串联在被保护的电路中，电流通过熔体时产生的热量与电流的平方和电流通过的时间成正比，电流越大，则熔体熔断时间越短，这种特性称为熔断器的保护特性或安秒特性。
（3）熔断器的分类
按结构分为开启式、半封闭式和封闭式；按有无填料分为有填料式、无填料式；按用途分为工业用熔断器、保护半导体器件熔断器及自复式熔断器等。
2.熔断器的主要技术参数
（1）额定电压
熔断器的额定电压是指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压，它取决于线路的额定电压，其值一般等于或大于所接电路的额定电压。
（2）额定电流
熔断器的额定电流是保证熔断器（指绝缘底座）能长期正常工作的电流。
（3）极限分断能力
极限分断能力是指熔断器在规定的额定电压和功率因数（或时间常数）的条件下，能分断的最大短路电流值。
3.常用的熔断器
常用的熔断器有如下3种，如图1-66所示。
1）瓷插式熔断器，如图1-66a所示。
2）螺旋式熔断器，如图1-66b所示。
3）封闭管式熔断器，如图1-66c所示。
图1-66 常用熔断器
a）瓷插式熔断器 b）螺旋式熔断器 c）封闭管式熔断器
1—熔体 2—动触点 3—空腔 4—静触点 5—瓷盖 6—瓷体 7—瓷帽 8—熔断管 9—瓷套 10—下接线座 11—瓷座 12—上接线座 13—铜圈 14—熔断管 15—管帽 16—插座 17—特殊垫圈 18—熔体 19—熔片
4.熔断器的型号意义及电气符号
（1）熔断器的型号及含义
其型号及含义如图1-67所示。
（2）熔断器的图形符号及文字符号
其图形符号和文字符号如图1-67所示。
图1-67 熔断器的表示和含义
a）熔断器的型号和含义 b）熔断器的图形和文字符号
5.熔断器的选择与维护
（1）熔断器的选择
1）熔断器的类型的选择。
根据线路的要求、使用场合、安装条件和各类熔断器的使用范围来选择。
2）熔断器额定电压的选择。
熔断器额定电压必须等于或高于熔断器工作点的电压。
3）熔体额定电流的选择。
①对于照明线路等没有冲击电流的负载，应使熔体的额定电流等于或稍大于电路的工作电流，即
IFU≥I （1-2）
②对于电动机类负载，要考虑起动冲击电流的影响，熔体额定电流应按下式计算：
IFU≥（1.5～2.5）IN （1-3）
③对于多台电动机由一个熔断器保护时，熔体额定电流应按下式计算：
IFU≥（1.5～2.5）IN·max+ΣIN （1-4）
4）熔断器的额定电流。
熔断器的额定电流根据被保护的电路及设备的额定负载电流选择。熔断器的额定电流必须等于或高于所装熔体的额定电流。
5）熔断器的额定分断能力[1]。
熔断器的额定分断能力必须大于电路中可能出现的最大故障电流。
6）熔断器上、下级的配合。
为满足选择保护的要求，应注意熔断器上、下级之间的配合，为此，应使上一级（供电干线）熔断器的熔体额定电流比下一级（供电支线）大1～2个级差。
（2）熔断器在使用和维护方面注意事项
1）安装前检查熔断器的型号、额定电流、额定电压、额定分断能力等参数是否符合规定要求。
2）安装时应注意熔断器与底座上的触刀接触应良好，以避免因接触不良造成温升过高，引起熔断器误动作和周围元器件损坏。
3）熔断器熔断时，应更换同一型号规格的熔断器。
4）工业用熔断器的更换应由专职人员更换，更换时应切断电源。
5）使用时应经常清除熔断器表面的尘埃，在定期检修设备时，如发现熔断器有损坏，应及时更换。
1.3.8 主令电器
主令电器包括控制按钮和行程开关两大类。
1.控制按钮
控制按钮的结构如图1-68所示，其型号和含义如图1-69所示，其电气符号如图1-70所示。
图1-68 控制按钮结构示意图
1和2—动断触点 3和4—动合触点 5—动触点 6—复位弹簧 7—按钮帽
图1-69 控制按钮的型号和含义
图1-70 控制按钮的图形符号及文字符号
a）动合触点 b）动断触点 c）复合式触点
2.行程开关
行程开关的结构如图1-71所示。
图1-71 行程开关的结构示意图
1—推杆 2—弹簧 3—动触点 4—动断触点 5—动合触点 6—复位弹簧
常用的行程开关有LX19、LX22、LX32、LX33、JLXL1以及LXW-11、JLXK1-11、JLXW5系列等。行程开关的型号及其含义如图1-72所示。
图1-72 行程开关的型号及含义
行程开关外形如图1-73所示，其电气符号如图1-74所示。
图1-73 LXl9系列行程开关外形图
a）单轮旋转式 b）双轮旋转式
图1-74 行程开关的图形符号及文字符号
a）动合触点 b）动断触点
【任务实施】
1.编制技能训练器材明细表
本技能训练任务所需器材见表1-5。
表1-5 技能训练器材明细表
2.技能训练前的检查与准备
1）确认技能训练环境符合维修电工操作的要求。
2）确认技能训练器件与测试仪表性能是否良好。
3）编制技能训练操作流程。
4）做好操作前的各项安全工作。
3.技能训练实施步骤
1）由实训指导教师讲解安全操作的基本规程和注意事项。
2）由实训指导教师讲解拆装工艺流程。
4.清理现场和整理器材
训练完成后，清理现场，整理所用器材、工具，按照要求放置到规定位置。
5.考核要点
1）检查是否按照要求正确拆装交流接触器、三联按钮。
2）是否时刻注意遵守安全操作规定，操作是否规范。
根据以上考核要点对学生进行逐项成绩评定，参见表1-6，给出该任务的综合实训成绩。
表1-6 实训成绩评定表
【考核与评价】
考核与评价参见表1-7。
表1-7 考核与评价
【知识拓展】
1.交流接触器的主要型号
（1）CJ10系列交流接触器
CJ10系列交流接触器适用于交流50Hz、电压小于等于380V、电流小于等于150A的电力线路，作为远距离接通与分断线路之用，并适宜于频繁地起动和控制交流电动机。其吸引线圈的额定电压交流时为36V、127V、220V、380V；直流时为110V、220V。吸引线圈在额定电压的85%～105%时可以正常工作，在线圈电流切断后，常开触点应完全开启，而不停留在中间位置。
接触器主触点的接通能力与分断能力表现为，在105%的额定电压下，功率因数为0.35时能承受12倍额定电流100次的接通，或者能承受10倍额定电流20次的接通与分断，每次间隔5s，通电时间0.2s。接触器的操作频率为每小时600次，电寿命可达60万次，机械寿命为300万次。CJ10系列交流接触器为直动式，主触点采用双断点桥式触点，20A以上的接触器均装有灭弧装置。电磁系统中双E型铁柱端面嵌有短路环，其衔铁中柱较短，闭合后留有空气间隙，这是为了削弱剩磁的作用。
（2）CJ20系列交流接触器
CJ20系列交流接触器适用于交流50Hz、电压小于等于660V、电流小于等于630A的电力线路，供远距离接通和分断线路之用，并适宜于频繁地起动和控制交流电动机。CJ20型系列交流接触器为直动式，主触点采用双断点桥式触点，U形铁心。辅助触点采用通用的辅助触点，根据需要可制成不同组合以适应不同需要。辅助触点的组合有2常开2常闭；4常开2常闭；也可根据需要交换成3常开3常闭或2常开4常闭。CJ20系列交流接触器的结构优点是体积小、重量轻、易于维护。
2.直流接触器的主要型号
（1）CZ0系列直流接触器
适用于直流电压440V以下、电流600A及以下电路，供远距离接通和分断直流电力线路、频繁起动和停止直流电动机、控制直流电动机的换向及反接制动。其主触点的额定电流有40A、100A、150A、250A、400A、600A。主触点的灭弧装置由串联磁吹线圈和横隔板陶土灭弧罩组成。
（2）CZ18系列直流接触器
适用于直流电压440V以下、电流至1600A及以下电路，供远距离接通和分断直流电力线路、频繁启动和停止的直流电动机、控制直流电动机的换向及反接制动。其主触点的额定电流有40A、80A、160A、315A、630A、1000A。
3.接触器的运维
（1）安装注意事项
接触器在安装使用前应将铁心端面的防锈油擦净。接触器一般应垂直安装于垂直的平面上，倾斜度不超过5°；安装孔的螺钉应装有垫圈，并拧紧螺钉防止松脱或振动；避免异物落入接触器内。
（2）日常维护
1）定期检查接触器的零部件，要求可动部分灵活，紧固件无松动。已损坏的零件应及时修理或更换。
2）保持触点表面的清洁，不允许粘有油污，当触头表面因电弧烧蚀而附有金属小颗粒时，应及时去掉。银和银合金触点表面因电弧作用而生成黑色氧化膜时，不必锉去，因为这种氧化膜的导电性很好，锉去反而缩短了触点的使用寿命。触头的厚度减小到原厚度1/4时，应更换触头。
3）接触器不允许在去掉灭弧罩的情况下使用，因为这样在触点分断时很可能造成相间短路事故。陶土制成的灭弧罩易碎，避免因碰撞而损坏。要及时清除灭弧室内的碳化物。