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1、CJTI系列交流接触器,CJ20系列交流接触器,NCK2系列交流接触器,第五节继电器,继电器是指根据某种输入信号接通或断开小电流控制电路，实现远距离自动控制和保护的自动控制电器。其输入量可以是电流、电压等电量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电量，而输出则是触头的动作或者是电路参数的变化。继电器的种类繁多，按输入信号的性质可分为：中间继电器、时间继电器、压力继电器、速度继电器、电压继电器、电流继电器和温度继电器等。按工作原理可分为：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器和电子式继电器等。按输出形式可分为：有触头和无触头两类。按用途可分为：控制用继电器与保护用继电器等。,继电器和接
2、触器的结构和工作原理大致相同。主要区别在于：接触器的主触点可以通过大电流；继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以，继电器一般用于控制电路中。,一、中间继电器中间继电器的作用是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号进行放大（即增大触头容量）输出，其触头不能用来接通和分断负载电路。（一）继电器的结构电磁式中间继电器的结构和工作原理与电磁式接触器相似，典型结构如图1-28所示，主要由电磁机构、触头系统及辅助装置组成。,图1-28电磁式继电器的典型结构1底座2反力弹簧3、4调节螺钉5非磁性垫片6衔铁7铁心8极靴9电磁线圈10触头系统,1电磁机构交流继电器的电磁机构型式有U形拍合式
3、、E形直动式、空心或装甲螺管式等结构形式。U形拍合式和E形直动式的铁心及衔铁均由硅钢片叠成，且在铁心柱端上面装有分磁环。直流继电器的电磁机构形式为U形拍合式，铁心和衔铁均由电工软铁制成。为了增加闭合后的气隙，在衔铁的内侧面上装有非磁性垫片，铁心铸在铝基座上。2触头系统交、直流继电器的触头由于均接在控制电路上，且电流小，故不装设灭弧装置。触头一般都为桥式触头，有常开和常闭两种形式。另外，为了实现继电器动作参数的改变，继电器一般还具有改变释放弹簧松紧及改变衔铁打开状态时气隙大小的调节装置，例如调节螺母。,（二）继电器的特性继电器的主要特性是输入-输出特性，又称为继电特性。继电特性曲线为跳跃式的回环
4、特性，即继电器的吸合值与释放值不等，一般继电器的释放值小于吸合值，如图1-29所示。当继电器输入量x增至x2时，继电器吸合。当x减小到x1时，继电器释放。x2称为继电器吸合值，欲使继电器吸合，输入量必须等于或大于x2；x1为继电器的释放值，欲使继电器释放，输入量必须等于或小于x1。,图1-29继电特性曲线,继电器的返回系数Kfx1/x2是继电器的重要参数之一。Kf值可以通过调节释放弹簧或调整铁心与衔铁之间非磁性垫片的厚度来达到所要求的值。不同的场合要求不同的Kf值，例如一般继电器要求低的返回系数，Kf值应在0.10.2之间，这样当继电器吸合后，输入量波动较大时不至于引起误动作；欠电压继电器则要
5、求高的返回系数，Kf值应在0.6以上。设某继电器Kf0.66，如果吸合电压为额定电压的90%，则释放电压为额定电压的60%时，继电器释放，它起到欠电压保护作用。另一个重要参数是吸合时间和释放时间。吸合时间是指线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需的时间；释放时间是指线圈失电到衔铁完全释放所需的时间。一般继电器的吸合时间与释放时间为0.050.15s，它的大小影响到继电器的操作频率。,(三)继电器的图形符号和文字符号常用的中间继电器有JZ7系列。以JZ7-62为例，JZ表示中间继电器的代号，7为设计序号，有6对常开触头，2对常闭触头。中间继电器在电路中图形符号和文字符号如图1-30所示。表1-7为JZ
6、7系列的主要技术数据。,图1-30中间继电器的图形符号及文字符号,表1-7 JZ7系列中间继电器的技术数据,新型中间继电器采用指形触头，闭合过程中动、静触头间有一段滑擦、滚压过程，可以有效地清除触头表面的各种氧化生成膜及尘埃，减小了接触电阻，提高了接触可靠性，有的还装了防尘罩或采用密封结构。有些中间继电器安装在插座上，插座有多种型式可供选择，有些中间继电器可直接安装在导轨上，安装和拆卸均很方便。常用的有JZ18、MA、KH5、RT11等系列。,JZ7系列中间继电器,JQX-13F小型大功率电磁继电器,JGC-2F固态继电器,二、时间继电器在自动控制系统中，需要有瞬时动作的继电器，也需要延时动作
7、的继电器。时间继电器就是利用某种原理实现从得到输入信号（线圈的通电或断电）开始，经过一定的延时后才输出信号（触头的闭合或断开）的继电器，经常用于需要进行时间控制的场合。其种类很多，按动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等。时间继电器按延时方式分有两种：通电延时型和断电延时型。通电延时型：接受输入信号后即开始计时，计时到设定的时间，输出信号才发生变化。当输入信号消失后，输出立即复原。断电延时型：接受输入信号时，立即产生相应的输出信号。当输入信号消失后，再开始计时，计时到设定的时间，输出才复原。,（一）直流电磁式时间继电器直流电磁式时间继电器在铁心上有一个阻尼铜套，带有阻尼铜套的铁心
8、结构如图1-31所示。,图1-31带有阻尼铜套的铁心结构1铁心2阻尼铜套3线圈4绝缘层,由电磁感应定律可知，在线圈通、断电过程中铜套内将产生感应电流，此感应电流产生的磁通将阻碍穿过铜套的磁通变化，因而对原磁通起了阻尼作用。当继电器通电吸合时，由于衔铁处于释放位置，气隙大、磁阻大、磁通小，铜套阻尼作用也小，因此铁心吸合时的延时不显著，一般可忽略不计。当继电器断电时，磁通量的变化大，铜套的阻尼作用也大，产生使衔铁延时释放的作用。因此，这种继电器仅用作断电延时，其延时动作触头有延时打开常开触头和延时闭合常闭触头两种。直流电磁式时间继电器延时时间的长短可通过改变铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄（粗调）或改
9、变释放弹簧的松紧（细调）来调节。垫片厚则延时短，垫片薄则延时长；释放弹簧紧则延时短，释放弹簧松则延时长。这种时间继电器结构简单、运行可靠，但延时时间较短，一般不超过5s，而且准确度较低，只用于延时精度要求不高的场合。,（二）空气阻尼式时间继电器空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼作用而达到延时的目的。它由电磁机构、延时机构和触头三部分组成。电磁机构为直动式双E型铁心，触头系统是用LX5型微动开关，延时机构采用气囊式阻尼器。空气阻尼式时间继电器的电磁机构有交流、直流两种。延时方式有通电延时型和断电延时型。只要改变电磁机构的安装方向，便可以实现不同的延时方式：当动铁心（衔铁）位于静铁心和延时机构之间
10、位置时为通电延时型，如图1-32 a所示；当静铁心位于动铁心和延时机构之间位置时为断电延时型，如图1-32 b所示。现以通电延时型为例说明其工作原理：,图1-32JS7A系列时间继电器a)通电延时型b)断电延时型1线圈2铁心3衔铁4反力弹簧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调节螺钉14进气孔15、16微动开关,当线圈1得电后衔铁（动铁心）3吸合，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，橡皮膜下方空气室空气变得稀薄形成负压，活塞杆只能缓慢移动，其移动速度由进气孔气隙大小来决定。经一段时间后，活塞杆通过杠杆7压动微动开关15，使其触头动作，
11、起到通电延时作用。当线圈断电时，衔铁释放，橡皮膜下方空气室内的空气通过活塞肩部所形成的单向阀迅速地排出，使活塞杆、杠杆、微动开关等迅速复位。线圈从得电到触头动作的一段时间即为时间继电器的延时时间，其大小可以通过调节螺钉13调节进气孔气隙大小来改变。,断电延时型的结构、工作原理与通电延时型相似，只是电磁铁安装方向不同，即当衔铁吸合时推动活塞复位，排出空气。当衔铁释放时活塞杆在弹簧作用下使活塞向上移动，实现断电延时。在线圈通电和断电时，微动16在推板5的作用下都能瞬时动作，其触头即为时间继电器的瞬时触头。空气阻尼式时间继电器延时范围大（0.4180s），结构简单，寿命长，价格低。但是延时误差较大，
12、无调节刻度指示，难以精确地整定延时时间，常用于延时精度要求不高的交流控制电路中。JS7系列空气阻尼式时间继电器技术数据如表1-9所示。,按照通电延时和断电延时两种形式，空气阻尼式时间继电器的延时触头有：延时打开常开触头、延时打开常闭触头、延时闭合常开触头和延时闭合常闭触头四种。时间继电器的图形文字符号如图1-33所示。,图1-33时间继电器图形和文字符号a)线圈一般符号b)通电延时线圈c)断电延时线圈d)延时闭合常开触头e)延时断开常闭触头f)延时断开常开触头g)延时闭合常闭触头h)瞬动常开触头i)瞬动常闭触头,通电延时的空气式时间继电器结构示意图,微动开关2,微动开关1,(2)空气式时间继电
13、器,通电延时的空气式时间继电器动作演示,断电延时的空气式时间继电器结构示意图,常开触点通电瞬时闭合断电延时断开,常闭触点通电瞬时断开断电延时闭合,空气式时间继电器的延时范围大(有 0.4 60 s 和0.4 180s两种)。结构简单，但准确度较低。,断电延时的空气式时间继电器动作演示,（三）晶体管式时间继电器晶体管式时间继电器也称为半导体式时间继电器，具有延时范围广（最长可达3600S）、精度高（一般为5%左右）、体积小、耐冲击震动、调节方便和寿命长等优点，它的发展很快，使用也日益广泛。晶体管式时间继电器是利用RC电路中电容电压不能跃变，只能按指数规律逐渐变化的原理电阻尼特性获得延时的。所以，
14、只要改变充电回路的时间常数即可改变延时时间。由于调节电容比调节电阻困难，所以多用调节电阻的方式来改变延时时间。常用的产品有JSJ、JS13、JS14、JS15、JS20等。现以JSJ型为例说明晶体管式时间继电器的工作原理。图1-34为JSJ型晶体管式时间继电器的原理图。,常用的产品有JSJ、JS13、JS14、JS15、JS20等。现以JSJ型为例说明晶体管式时间继电器的工作原理。图1-34为JSJ型晶体管式时间继电器的原理图。,图1-34JSJ型晶体管式时间继电器,JS14S系列数显时间继电器,三、压力继电器压力继电器广泛用于各种气压和液压控制系统中，通过检测气压或液压的变化，发出信号，控制
15、电动机的起停，从而提供保护。图1-35为一种简单的压力继电器结构示意图，由微动开关、给定装置、压力传送装置及继电器外壳等部分组成。给定装置包括给定螺母、平衡弹簧3等。压力传送装置包括入油口管道接头5、橡皮膜4及滑杆2等。当使用于机床润滑油泵的控制时，润滑油经管道接头入油口5进入油管，将压力传送给橡皮膜4，当油管内的压力达到某给定值时，橡皮膜4便受力向上凸起，推动滑杆2向上，压合微动开关，发出控制信号。旋转弹簧3上面的给定螺母，便可调节弹簧的松紧程度，改变动作压力的大小，以适应控制系统的需要。,图1-35压力继电器结构1微动开关2滑杆3弹簧4橡皮膜5入油口,四、速度继电器感应式速度继电器是依靠电
16、磁感应原理制成的，常用于笼型异步电动机的反接制动控制线路中，所以也称反接制动继电器。速度继电器主要由定子、转子和触头三部分组成，如图1-36所示。,速度继电器一般正反转各有一组触头（即一对常开触头和一对常闭触头），正转时只对该组正转触头起作用，对反转触头不起作用，反之也一样。感应式速度继电器转轴一般在100 r/min左右时触头可正常工作，通过调节螺钉1的松紧可改变继电器的动作转速，以适应控制电路的要求。,图1-36感应式速度继电器的结构组成示意图1调节螺钉2反力弹簧3常闭触头4动触头5常开触头6返回杠杆7杠杆8定子导体9定子10转轴11转子,常用的感应式速度继电器有JY1和JFZ0系列。JY
17、1系列能在3000r/min以下可靠地工作；JFZ0-1型适用于3001000r/min，JFZ0-2型适用于10003600r/min；JFZ0系列有两对常开、常闭触头。速度继电器的图形及文字符号如图1-37所示。,图1-37速度继电器的图形和文字符号a)转子b)常开触头c)常闭触头,第六节 保护电器元件,一、熔断器 熔断器是低压配电系统和电力拖动系统中起过载和短路保护作用的电器。当流过熔断器的电流大于规定值时，其自身产生的热量使熔体熔断，从而实现过载和短路保护。熔断器具有结构简单、体积小、重量轻、使用维护方便、价格低廉、分断能力较高、限流能力良好等优点，因此在强电和弱电系统中都得到广泛应用
18、。(一)熔断器的原理及保护特性熔断器由熔体和安装熔体的绝缘底座（或熔管）等部分组成。熔体是熔断器的核心部分，形状常制成丝状或网状。材料有二类，一类是由铅锡合金和锌等低熔点金属制成的熔体，因其不易灭弧，多用于小电流电路；另一类由铜、银等高熔点金属制成的熔体，因其易于灭弧，多用于大电流电路。熔管是安装熔体的外壳，在熔体熔断时兼有灭弧作用。,熔断器使用时串接在被保护电路中，当电路正常工作时，熔体允许通过一定大小的电流而不会熔化，当电路发生短路或严重过载时，熔体中流过很大的故障电流，当电流产生的热量达到熔体的熔点时，熔体熔化，自动切断电路，从而达到保护的目的。熔断器熔体熔断的电流值与熔断时间的关系称为
19、熔断器的保护特性曲线，也称为安-秒特性，如图1-38所示，熔断时间与电流成反比，电流越大，则熔体熔断时间越短，熔体通过额定电流（IN）则长期不会熔断。熔体通过电流与熔断时间的数值关系如表1-10所示。,图1-38熔断器的保护特性曲线,表1-10熔断器安秒特性数值关系,（二）熔断器的主要技术参数熔断器主要技术参数包括额定电压、额定电流、极限分断能力等。1额定电压指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压，其值一般等于或大于电气设备的额定电压。2额定电流指熔断器长期工作时，各部件温升不超过规定值时所能承受的电流。实际应用中，厂家为了减少熔断器额定电流的规格，熔断器的额定电流等级比较少，而熔体的额定电
20、流等级比较多。要注意在使用过程中，熔断器的额定电流应大于所装熔体的额定电流。3极限分断能力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，能分断的最大电流值，在电路中出现的最大电流一般是指短路电流值。所以，极限分断能力也反映了熔断器分断短路电流的能力。,（三）熔断器类型及型号熔断器种类很多，按结构型式分有插入式、螺旋式、有填料密封管式、无填料密封管等，按用途分有一般工业用熔断器、半导体器件保护用快速熔断器及自复式熔断器等。1插入式熔断器如图1-39所示，常用产品有RC1A系列，主要用于低压分支电路的短路保护，因其分断能力较小，多用于民用和工业的照明电路中。2螺旋式熔断器如图1-40所
21、示，该系列产品的熔管内装有石英砂，用于熄灭电弧，分断能力强。熔管的上端盖有一熔断指示器，一旦熔体熔断，指示器马上弹出，可透过瓷帽上的玻璃孔观察到。常用产品有RL6、RL7、RLS2等系列，其中RL6、RL7多用于机床配电电路中；RLS2为快速熔断器，主要用于保护硅整流元件和晶闸管等半导体元件。,图1-39插入式熔断器1动触头2熔体3次插件4静触头5瓷座,图1-40螺旋式熔断器1底座2熔体3瓷帽,3封闭管式熔断器该熔断器分为无填料管式、有填料管式和快速熔断器三种，,图1-41无填料密闭管式熔断器1铜圈2熔断管3管帽4插座5特殊垫圈6熔体7熔片,图1-42有填料密闭管式熔断器,4新型熔断器（1）自
22、复式熔断器利用金属钠材料作熔体，在常温下具有高电导率，。当电路发生短路故障时，短路电流产生高温使金属钠迅速气化，气态钠呈现高阻态，从而限制了短路电流。当故障消除后，温度下降，金属钠重新固化，恢复其良好的导电性。所以其不必更换熔体，能重复使用，但由于只能限制故障电流而不能切断故障电路，一般要与断路器配合使用。常用产品有RZ1系列。（2）高分断能力熔断器随着电网供电容量的不断增加，对熔断器的性能要求也更高，按德国AGC公司制造技术标准生产的NT型系列低压高分断能力熔断器，额定电压达到660V，额定电流至1 000A，分断能力可达120KA，适用于工业电气设备、配电装置的过载和短路保护。,熔断器的图
23、形符号和文字符号如图1-43所示,图1-43熔断器的图形符号和文字符号,（四）熔断器的选择原则熔断器的选择主要是选择熔断器类型、额定电压、熔断器额定电流及熔体的额定电流等。1熔断器类型选择主要依据负载的保护特性、短路电流大小、使用场合、安装条件和各类熔断器的适用范围来选择熔断器类型。例如，对于保护照明电路和电动机的熔断器，一般是考虑它们的过载保护，这时，希望熔断器的熔化系数适当小些，所以容量较小的照明线路和电动机宜采用熔体为铅锌合金的RC1A系列熔断器，而大容量的照明线路和电动机，除过载保护外，还应考虑短路时的分断短路电流能力，若短路电流较小时，可采用熔体为锡质的RC1A系列或熔体为锌质的RM
24、10系列熔断器。用于车间低压供电线路保护的熔断器，一般是考虑短路时分断能力，当短路电流较大时，宜采用具有较高分断能力的RL1系列熔断器，当短路电流相当大时，宜采用有限流作用的RT10及RT12系列熔断器。,2熔体额定电流的选择（1）用于保护照明或电热设备（纯电阻性负载）的熔断器，因为负载电流比较稳定，所以，熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流，即IreIe式中，Ire为熔体的额定电流，Ie为负载的额定电流。（2）用于保护单台长期工作电动机（感性负载）的熔断器，考虑电动机启动时不应熔断，所以Ire（1.52.5）Ie式中，Ire为熔体的额定电流，Ie为电动机的额定电流，轻载启动或启动时间比
25、较短时，系数可取近1.5；带重载启动或启动时间比较长时，系数可取近2.5。（3）用于保护频繁启动电动机的熔断器，考虑频繁启动发热时熔断器也不应熔断，所以Ire（33.5）Ie式中，Ire为熔体的额定电流，Ie为电动机的额定电流。,（4）用于保护多台电动机的熔断器，在出现尖峰电流时也不应熔断。通常，将其中容量最大的一台电动机启动，而其余电动机正常运行时出现的电流作为其尖峰电流，为此，熔体的额定电流应满足下述关系，即Ire（1.52.5）IemaxIe式中，Iemax是多台电动机中容量最大一台电动机额定电流，Ie是其余各台电动机额定电流之和。（5）为防止发生越级熔断，应注意熔断器上、下级之间的配合
26、，应使上一级熔断器熔断电流与下一级熔断器熔断电流之比不小于1.61。3熔断器额定电压的选择熔断器的额定电压应大于或等于所在电路的额定电压。,RL1螺旋式熔断器,二、热继电器（一）热继电器的作用和分类热继电器就是专门用来对连续运行的电动机实现过载及断相保护，以防电动机因过热而烧毁的一种保护电器。但须注意的是，由于热继电器中发热元件有热惯性，在电路中不能做瞬时过载保护，更不能做短路保护。因此，它不同于过电流继电器和熔断器。按相数来分，热继电器有单相、两相和三相三种类型，每种类型按发热元件的额定电流又有不同的规格和型号。三相式热继电器常用于三相交流电动机的过载保护，其又分为不带断相保护功能和带断相保
27、护功能两种类型。,热继电器外形与结构,(a)外形,(b)结构,用于电动机的过载保护。,发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。,工作原理,杠杆,常闭触头,发热元件,双金属片,符号,串联在主电路中,符号,串联在控制电路中,FR,(a)外形；(b)结构,1-双金属片；2-热元件；3-动作机构；4-常闭触点；5-复位按钮,（二）热继电器的工作原理和保护特性1、热继电器的结构及工作原理热继电器主要由发热元件、感测元件和触头三部分组成。热继电器的发热元件串接于电动机电路中，其上通过电动机的过载电流，而触头串接在控制电路
28、中，控制电路的通断。其触头一般有常开和常闭二种，作过载保护时常用其常闭触头。热继电器的感测元件，一般采用双金属片。双金属片由两种线膨胀系数不同的金属片经机械辗压方式而形成一体，膨胀系数大的称为主动片，膨胀系数小的称为被动片。双金属片受热后产生线膨胀，由于两片金属的线膨胀系数不同，且两片金属又紧密地贴合在一起，因此，使得双金属片向被动片一侧弯曲，由弯曲所产生的机械力带动触头动作，如图1-44所示。,图1-44双金属片工作原理a)受热前b)受热后,双金属片的受热方式有四种，即直接受热式、间接受热式、复合受热式和电流互感器受 热式，如图1-45所示。直接受热式是将双金属片当作发热元件，让电流直接通过
29、它；间接受热式的发热元件由电阻丝或带制成，绕在双金属片上且与双金属片绝缘；复合受热式介于上述两种方式之间；电流互感器受热式的发热元件不直接串接于电动机电路，而是接于电流 互感器的二次侧，这种方式多用于电动机电流比较大的场合，以减少通过发热元件的电流。,图1-45双金属片的受热方式a)直接受热方式b)间接受热方式c)复合受热方式d)互感器受热方式,图1-46是热继电器的结构原理图。,图1-46热继电器的结构原理1接线端子2、5双金属片3热元件4导板6、9常闭触头7常开触头8复位螺钉10按钮11调节旋钮12支撑杆13压簧转动偏心轮14推杆,断开,发热元件,功能：过载保护,热继电器,结构：,I,常闭
30、触头,2电动机的过载特性和热继电器的保护特性电动机的过载特性是指电动机在不超过允许温升的条件下，其过载电流与电动机通电时间的关系。而热继电器的触头动作时间与被保护的电动机过载程度有关。当电动机运行中出现过载电流时，将引起绕组发热，根据热平衡关系，在允许温升条件下，电动机通电时间与其过载电流的平方成反比。根据这个结论，可以得出电动机的过载特性具有反时限特性。如图1-47中曲线1所示。,图1-47电动机的过载特性和热继电器的保护特性配合1电动机过载特性2热继电器保护特性,为了适应电动机的过载特性而又起到过载保护作用，要求热继电器也应具有如同电动机过载特性那样的反时限特性。为此，在热继电器中必须具有
31、电阻发热元件，利用过载电流通过电阻发热元件产生的热效应使感测元件动作，从而带动触头动作来完成保护作用。热继电器中通过的过载电流与热继电器触头的动作时间关系，称为热继电器的保护特性，如图1-47中曲线2所示。考虑各种误差的影响，电动机的过载特性和继电器的保护特性都不是一条曲线，而是一条带子。显见，误差越大，带子越宽；误差越少，带子越窄。由图1-47中曲线1可知，电动机出现过载时，工作在曲线1的下方是安全的。因此，热继电器的保护特性应在电动机过载特性的邻近下方。这样，如果发生过载，热继电器就会在电动机未达到其允许过载极限之前动作，切断电动机电源，从而保护电动机。,三）、带断相保护的热继电器三相异步
32、电动机的断相运行是造成电动机烧毁的主要原因之一。如果热继电器所保护的三相电动机是星形联结，当线路发生一相断电时，另外两相电流会增大很多，由于线电流等于相电流，流过电动机绕组的电流和流过热继电器的电流增加比例相同，因此普通的两相或三相热继电器可以对此作出保护。如果电动机是三角形联结，发生断相时，由于电动机的相电流与线电流不等，流过电动机绕组的电流和流过热继电器的电流增加比例不相同，而热元件又串联在电动机的电源进线中，按电动机的额定电流即线电流来整定，整定值较大。当故障线电流达到额定电流时，在电动机绕组内部，电流较大的那一相绕组的故障电流将超过额定相电流，便有过热烧毁的危险。所以三角形联结必须采用
33、带断相保护的热继电器。,带有断相保护的热继电器的导板结构采用差动形式，对三相电流进行比较。差动式断相保护装置结构原理如图1-48所示。,图1-48差动式热继电器断相保护动作原理a)通电前b)三相正常通电c)三相均匀过载d)C相断线1上导板2下导板3双金属片4常闭触头5杠杆,（四）热继电器的主要技术数据在电气原理图中，热继电器的发热元件和触头的图形符号如图1-49所示。,图1-49热继电器的图形符号和文字符号a)发热元件b)常闭触头,热继电器的主要技术参数有：额定电压、额定电流、相数、发热元件规格、整定电流和刻度电流调节范围等。热继电器的整定电流是指热元件能够长期通过而不致引起继电器动作的电流值
34、。手动调节整定电流的范围，称为刻度电流调节范围，可用来使热继电器适应不同负载功率的电动机。一般连续运行的三相交流电动机过载保护均采用三相式热继电器，期中JR16和JR20系列三相式热继电器应用最为广泛。这两种系列的热继电器又有带断相保护和不带断相保护两种类型。表1-11给出了JR16系列热继电器的技术数据。,（五）热继电器的选用热继电器的选用是否得当，直接影响着对电动机进行过载保护的可靠性。选用时应按电动机型式、工作环境、启动情况及负载情况等几方面综合加以考虑。原则是应使热继电器的保护特性位于电动机的过载特性之下，并尽可能的接近，以充分发挥电动机的能力，同时使电动机在短时过载和起动瞬间不受影响
35、。原则上热继电器的额定电流应按电动机的额定电流选择。但对于过载能力较差的电动机，其配用的热继电器（主要是发热元件）的额定电流要适当小些。通常，选取热继电器的额定电流（实际上是选取发热元件的额定电流）为电动机额定电流的6080。,在不频繁起动场合，要保证热继电器在电动机的起动过程中不产生误动作。通常，当电动机起动电流为其额定电流6倍以及起动时间不超过6s时，若很少连续起动，就可按电动机的额定电流选取热继电器。当电动机为重复短时工作时，首先注意确定热继电器的允许操作频率。因为热继电器有热惯性，其操作频率是很有限的，如果用它保护操作频率较高的电动机，效果很不理想，有时甚至不能使用。对于正反运行且密集
36、通断的电动机，由于双金属片的温升跟不上电动机绕组的温升，不宜采用热继电器保护，可采用装入电动机内部能反映绕组实际温度的温度继电器。,（六）热继电器使用中应注意的问题热继电器尽管选用得当，但使用不当时也会造成对电动机过载保护的不可靠性，因此，必须正确使用热继电器。热继电器本身的额定电流等级并不多，但其发热元件规格编号很多。每一种编号都有一定的电流整定范围，故在使用上先应使发热元件的电流与电动机的电流相适应，然后根据电动机实际运行情况再做上下范围的适当调节。例如，对于20kW、380V的三相笼型电动机，其额定电流为30A，根据电动机为连续工作制的特点，可选用JRl660型热继电器和15号发热元件（
37、其电流整定范围为283645A）。先整定在36A档上。若使用中发现电动机温升较高，而热继电器却延迟动作。说明整定电流过高。这时可旋动调整旋钮，重新将电流整定在28A档上。,热继电器有手动复位和自动复位两种方式。对于重要设备，当热继电器动作之后，必须待故障排除后方可重新起动电动机，宜采用手动复位方式；如果热继电器和接触器的安装地点远离操作地点，且从工艺上又易于看清楚过载情况，则宜采用自动复位式。热继电器的出线端的连接导线，对于JRl6系列必须严格按表1-11规定选用。这是因为导线的材料和其线径大小均能影响发热元件端点传导到外部热量的多少。导线过细，轴向导热较差，热继电器可能提前动作；反之，导线过
38、粗，轴向导热快，热继电器可能延迟动作。按规定，连接导线应为铜钱，若不得已要用铝线，导线的截面积应放大1.8倍。除此之外，出线端螺钉应当拧紧，以免因螺钉松动导致接触电阻增大，影响发热元件的温升，最终可能使保护特性不稳定而引起误动作。,热继电器和电动机的周围介质温度尽量相同，否则会破坏已调整好的配合情况。例如，当电动机安装于高温处，而热继电器却安装于低温处时，热继电器动作将会延迟；反之，热继电器的动作将会提前。热继电器必须按照产品说明书中规定的方式安装。当与其他电器装在一起时，应将热继电器装在其他电器的下方，以免其动作特性受其他电器发热的影响。,使用中应定期去除尘埃和污垢。若双金属片中出现锈斑，可
39、用棉布蘸上汽油轻轻揩拭，切忌用砂纸打磨。使用中每年要通电校验一次。另外，当主电路发生短路事故后，应检查发热元件和双金属片是否已发生永久性变形。若发生变形或无法作出判断时，则应进行通电试验。在作调整时，绝不允许弯折双金属片。,三、电流继电器电流继电器是根据输入（励磁线圈）电流变化而动作的继电器。电流继电器使用时线圈串联于被测电路中，其触头根据电流的变化而通断。为降低负载效应和对被测量电路参数的影响，一般电流继电器线圈匝数少，导线粗，阻抗小。电流继电器线圈根据线圈工作时的电流种类分为交流继电器和直流继电器，按吸合电流大小又可分为过电流继电器和欠电流继电器。,（一）过电流继电器过电流继电器正常工作时
40、，线圈中流过负载的额定电流，不会产生吸合动作。当出现比负载额定电流大的过电流时，衔铁产生吸合，从而带动触头动作。直流过电流继电器的吸合值为70%300%额定电流，交流过电流继电器的吸合值为110%400%额定电流。需要特别说明的是，过电流继电器在正常情况下（即电流在额定值附近时）是释放的，当电路发生过载或短路故障时，过电流继电器才吸合，吸合后立即使所控制的接触器或电路分断，然后自己也释放。显然，过电流继电器是利用它的常闭触头来完成这一任务的。由于过电流继电器具有短时工作的特点，所以交流过电流继电器不用装短路环。,（二）欠电流继电器欠电流继电器正常工作时，负载电流值高于欠电流继电器的释放电流值，
41、使衔铁处于吸合状态。当电路的负载电流降低至释放电流时，则衔铁释放，同时带动触头动作，分断电路。所以欠电流继电器用常开触头来工作。欠电流继电器动作电流整定范围，一般吸合电流为30%50%的额定电流，释放电流为10%20%的额定电流。所以，在电路正常工作时，欠电流继电器始终是吸合的。当电路由于某种原因使电流降至额定电流的20%以下时，欠电流继电器释放，发出信号，切断电路，从而改变电路状态。,（三）电流继电器的选用电流继电器选用时首先要注意线圈的电流种类和等级应与负载电路一致；其次，根据对负载的保护作用（是过电流还是欠电流）来选用电流继电器的类型；最后，要根据控制电路的要求选择触头的类型（是常开还是
42、常闭）和数量。电流继电器的图形和文字符号如图1-50所示。,图1-50电流继电器的图形和文字符号a)过电流线圈b)欠电流线圈c)触头,四、电压继电器触头的动作与加在线圈两端的电压大小有关的继电器称为电压继电器，它常用于机床电力拖动系统和变压器系统的电压保护和控制。使用时电压继电器的线圈并接于被测电路中，电压继电器线圈的匝数多、导线细、阻抗大。根据电压继电器线圈工作电流的种类可分为交流电压继电器和直流电压继电器；按吸合电压大小又可分为过电压继电器和欠电压继电器。,（一）过电压继电器过电压继电器是指线圈工作在额定电压时，衔铁不产生吸合动作，当线圈的工作电压高出其额定电压的某一值时衔铁产生动作吸合的
43、继电器。因为直流电路不会产生波动较大的过电压现象，所以在产品中没有直流过电压继电器。交流过电压继电器在电路中起过电压保护作用。在交流电路中往往容易出现波动较大的过电压现象，过高的电压会使电气设备损坏。安装了过电压继电器后，当交流电路一旦出现过高的电压现象时，过电压继电器就会马上动作，控制接触器及时分断电器设备的电源。显然，过电压继电器是利用其常闭触头来完成这一任务的，而且分断电源后，自己也因为失电而使衔铁又释放。一般交流过电压继电器吸合电压的整定范围为105%120%的额定电压。,（二）欠电压继电器大量电气设备在运行过程中一旦出现过低电压，设备将不能正常工作，甚至发生逻辑错误而引发大的事故，所
44、以要有欠电压保护。欠电压继电器在线圈的吸合电压低于其额定电压的某一值时，衔铁就会产生吸合动作，切断不正常的工作电路，起到欠电压保护的作用。当电气设备在额定电压下正常工作时，欠电压继电器的衔铁处于吸合状态；如果电路中出现电压降低至线圈的释放电压，则欠电压继电器的衔铁打开，使触头动作，从而控制接触器及时分断电器设备的电源。很明显，欠电压继电器是利用其常开触头来完成这一任务的。与过电压继电器比较，欠电压继电器在电路未出现低电压故障时，其衔铁是处于吸合状态。通常，直流欠电压继电器的吸合电压与释放电压的调整范围为30%50%和7%20%的额定电压；而交流欠电压继电器的吸合电压与释放电压的调整范围为60%
45、85%和10%35%的额定电压。,（三）电压继电器的选用电压继电器在选用时要注意线圈电流的种类和电压等级应与控制电路一致。类型要根据在控制电路中的作用（是过电压还是欠电压）来选择，并根据控制电路的要求确定触头的类型（是常开还是常闭）和数量。电压继电器的图形和文字符号如图1-51所示。,图1-51电压继电器的图形和文字符号a)过电压线圈b)欠电压线圈c)触头,电压和电流继电器在使用之前，要根据电力拖动系统的要求对返回系数进行调节。一般常采用增加衔铁吸合后的间隙、减少衔铁打开后的间隙以及适当放松释放弹簧等措施来达到增大返回系数的目的。,第七节 执行电器,机械设备的执行电器主要有电磁铁、电磁阀、电磁
46、离合器、电磁抱闸等，许多机械设备的工艺过程就是通过这些元件来完成。电磁铁、电磁阀已发展成为一种新的电器产品系列，并已经成为成套设备中的重要元件。,一、电磁阀电磁阀是电气系统中用于自动控制开启和截断液压或气压通路的阀门。电磁阀按电源种类分有直流电磁阀、交流电磁阀、交直流电磁阀等；按用途分有控制一般介质（气体、流体）电磁阀、制冷装置用电磁阀，蒸汽电磁阀、脉冲电磁阀等；按动作方式分有直接起动式和间接起动式。各种电磁阀都有二通、三通、四通、五通等规格。图1-52所示是螺管电磁系统电磁阀的结构示意图，它由动铁心1、静铁心2、外壳3、压盖4、隔磁管5、线圈6、管路7、阀体8、反力弹簧9等组成。为了使介质与
47、磁路的其它部分隔绝，用非磁性材料（如不锈钢）制成隔磁管将动铁心与静铁心包住，并将其下部与压盖密封，在压盖与阀体之间用氟橡胶密封圈密封，使进、出管之间不会泄漏。该电磁阀的阀门是直通式的，用反力弹簧压住动铁心上端，而动铁心下端的氟橡胶塞将阀门进出口密封阻塞。当接通线圈电源时，电磁吸力克服反力弹簧的阻力把动铁心吸起，开起阀门接通管道。,图1-52电磁阀结构示意图1动铁心2静铁心3外壳4压盖5隔磁管6线圈7管路8阀体9反力弹簧,在液压系统中电磁阀也用来控制液流方向，而阀门的开关是由电磁铁来操纵的，所以控制电磁铁就是控制电磁阀。电磁阀的结构性能可用它的位置数和通路数来表示，并有单电磁铁（称为单电式）和双
48、电磁铁（称为双电式）两种。图1-53是电磁阀的图形符号，其中图a为单电两位二通电磁换向阀，图b为单电两位三通电磁换向阀，图c为单电两位四通电磁换向阀，图d为单电两位五通电磁换向阀，图e为双电两位四通电磁换向阀，图f为双电三位四通电磁换向阀，图g为电磁阀线圈的电气图形符号和文字符号。在单电电磁阀图形符号中，与电磁铁邻接的方格中表示孔的通向正是电磁铁得电时的工作状态，与弹簧邻接的方格中表示的状态是电磁铁失电时的工作状态。双电磁铁图形符号中，与电磁铁邻接的方格中表示孔的通向正是该侧电磁铁得电的工作状态。,图1-53电磁阀的图形和文字符号,电磁阀在选用时应注意以下几点：阀的工作机能要符合执行机构的要求
49、，据此确定采用阀的型式（二位或三位，单电或双电，二通或三通，四通，五通等）；阀的额定工作压力等级以及流量要满足系统要求；电磁铁线圈采用的电源种类以及电压等级等都要与控制电路一致，并应考虑通电持续率。,二、电磁离合器电磁离合器又称电磁联轴节。它是利用表面摩擦和电磁感应原理，在两个作旋转运动的物体间传递转矩的执行电器。由于它便于远距离控制，控制能量小，动作迅速、可靠，结构简单，广泛应用于机床的自动控制，如铣床上就采用了摩擦片式电磁离合器。常用的电磁离合器有摩擦片式、牙嵌式、磁粉式，以及牙嵌-摩擦组合式、柔性摩擦扭簧式及带有永久磁的电磁离合器等。摩擦片式电磁离合器按摩擦片的数量可分为单片式与多片式两
50、种，机床上普遍采用多片式电磁离合器，其结构见图1-54。在主动轴1的花键轴端，装有主动摩擦片6，它可以沿轴向自由移动，但系花键联接，故它将随主动轴一起转动。从动摩擦片5与主动摩擦片交替地叠装，其外缘凸起部分卡在与从动齿轮2固定在一起的套筒3内，因而可以随从动齿轮转动，并在主动轴转动时它可以不转。,图1-54多片式电磁离合器结构图1主动轴2从动齿轮3套筒4衔铁5从动摩擦片6主动摩擦片7电刷与滑环8线圈9铁心,当线圈8通电后产生磁场，将摩擦片吸向铁心9，衔铁4也被吸住，紧紧压住各摩擦片。于是，依靠主动摩擦片与从动摩擦片之间的摩擦力，使从动齿轮随主动轴转动，实现力矩的传递。当电磁离合器线圈电压达到额
