空开、接触器、热继电器按钮等元器件的结构和原理

空开、接触器、热继电器按钮等元器件的结构和原理

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空开、接触器、热继电器、按钮等元器件的结构和原理 授课人：

王凯

控制电器按其工作电压的高低,以交流１200V、直流1５00V为界，可划分为高压控制电器和低压控制电器两大类。

今天我们所说的空开、接触器、热继电器、按钮都属于低压电器。低压电器是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。 一、 空开的结构和原理

空开的全名叫做空气开关,又称自动空气断路器,是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器,它集控制和多种保护功能于一身。除了能完成接触和分断电路外,尚能对电路或电气设备发生的短路．严重过载及欠电压等进行保护,同时也可以用于不频繁地启动电动机。

1、空气开关的结构

DZ5－2０型自动空气开关

以DZ５-２0型自动空气开关为例,其外形及结构如图(一）(二)所示。 DZ5－２0型自动空气开关其结构采用立体布置,操作机构在中间。外壳顶部突出红色分断按钮和绿色停止按钮,通过贮能弹簧连同杠杆机构实现开关的接通和分断;壳内底座上部为热脱扣器,由热元件和双金属片构成,作过载保护,还有一电流调节盘,用以调节整定电流；下部为电磁脱扣器，由电流线圈和铁芯组成,作短路保护用，也有一电流调节装置,用以调节瞬时脱扣整定电流；主触头系统在操作机构的下面,由动触头和静触头组成，用以接通和分断主电路的大电流并采用栅片灭弧;另外，还有常开和常闭触头各一对，可以作为信号指示或控制电路用；主.辅触头接线柱伸出壳外，便于接线。

2、空气开关的动作原理

如图（三）所示,1、2为自动空气开关的三副主触头（1为动触头,2为静触头)，它们串联在被控制的三相电路中。当按下接触按钮1４时,外力使锁扣３克服反力弹簧16的斥力，将固定在锁扣上面的动触头1与静触头２闭合，并由锁扣锁住搭钩4,使开关处于接通状态。

当开关接通电源后,电磁脱扣器．热脱扣器及欠电压脱扣器若无异常反应，开关运行正常。当线路发生短路或严重过载电流时，短路电流超过瞬时脱扣整定电流值，电磁脱扣器６产生足够大的吸力，将衔铁８吸合并撞击杠杆７，使搭钩4绕转轴座5向上转动与锁扣3脱开，锁扣在反力弹簧16的作用下将三副主触头分断，切断电源。 当线路发生一般性过载时，过载电流虽不能使电磁脱扣器动作,但能使热元件13产生一定热量，促使双金属片１2受热向上弯曲，推动杠杆7使搭钩与锁扣脱开，将主触头分断,切断电源。

欠电压脱扣器11的工作过程与电磁脱扣器恰恰相反,当线路电压正常时电压脱扣器11产生足够的吸力,克服拉力弹簧9的作用将衔铁10吸合,衔铁与杠杆脱离,锁扣与搭钩才得以锁住,主触头方能闭合。当线路上电压全部消失或电压下降至某一数值时，欠电压脱扣器吸力消失或减小，衔铁被拉力弹簧９拉开并撞击杠杆,主电路电源被分断。同样道理,在无电源电压或电压过低时,自动空气开关也不能接通电源。 3、使用原则

１、自动空气开关的额定工作电压≥线路额定电压。 2、自动空气开关的额定电流≥线路负载电流。 3、热脱扣器的整定电流=所控制负载的额定电流。

4、电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流＞负载电路正常工作时的峰值电流。 二、接触器的结构和原理 1、 分类

通用接触器可大致分以下两类。

a交流接触器。主要有电磁机构。触头系统。灭弧装置等组成。。常用的是CJ1０。CJ12。CJ12B等系列。

b直流接触器，一般用于控制直流电器设备,线圈中通以直流电,直流接触器的动作原理和结构基本上与交流接触器是相同的。 2、 结构说明

交流接触器利用主接点来开闭电路,用辅助接点来导通控制回路。

主接点一般是常开接点,而辅助接点常有两对常开接点和常闭接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。

交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。交流接触器动作的动力源于交流通过带铁芯线圈产生的磁场，电磁铁芯由两个「山」字形的幼硅钢片叠成,其中一个固定铁芯,套有线圈,工作电压可多种选择。为了使磁力稳定，铁芯的吸合面加上短路环。交流接触器在失电后，依靠弹簧复位。

另一半是活动铁芯，构造和固定铁芯一样，用以带动主接点和辅助接点的闭合断开。２0安培以上的接触器加有灭弧罩,利用电路断开时产生的电磁力，快速拉断电弧,保护接点。

接触器具可高频率操作,做为电源开启与切断控制时﹐最高操作频率可达每小时1２00次，接触器的使用寿命很高﹐机械寿命通常为数百万次至一千万次,电寿命一般则为数十万次至数百万 3、 动作原理

接触器（Ｃoｎtactｏr)是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场,使触头闭合，以达到控制负载的电器。接触器由电磁系统（铁心，静铁心,电磁线圈）触头系统(常开触头和常闭触头)和灭弧装置组成。其原理是当接触器的电磁线圈通电后,会产生很强的磁场,使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁,并带动触头动作;常闭触头断开;常开触头闭合,两者是联动的。当线圈断电时,电磁吸力消失,衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原:常闭触头闭合;常开触头断开。

三、热继电器的结构和工作原理 1、结构

它由发热元件、双金属片、触点及一套传动和调整机构组成。发热元件是一段阻值不大的电阻丝,串接在被保护电动机的主电路中。双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片辗压而成。图中所示的双金属片,下层一片的热膨胀系数大,上层的小。当电动机过载时，通过发热元件的电流超过整定电流，双金属片受热向上弯曲脱离扣板，使常闭触点断开。由于常闭触点是接在电动机的控制电路中的,它的断开会使得与其相接的接触器线圈断电，从而接触器主触点断开，电动机的主电路断电,实现了过载保护。

热继电器动作后,双金属片经过一段时间冷却,按下复位按钮即可复位。 2、工作原理

热继电器是用于电动机或其它电气设备、电气线路的过载保护的保护电器。 电动机在实际运行中,如拖动生产机械进行工作过程中，若机械出现不正常的情况或电路异常使电动机遇到过载,则电动机转速下降、绕组中的电流将增大,使电动机