第三章 电气控制基础知识
第一节
电气控制
一、常用低压电器
低压电器被广泛地应用于工业电气和建筑电气控制系统中，它是实现继电——接触器控
制的主要电器元件。
1. 常用低压电器的分类
常用低压电器是按照电器的工作电压等级进行划分的。通常将工作电压直流
流 1000V 以下的电器元件称为低压电器。 电器是用来完成对被控对象实施控制、调节、检测和保护等作用的电气设备（器件）的
总称。主要应用于电能的产生、输送、分配和电气控制。
低压电器的分类由低压配电电器和低压控制电器两类组成。低压配电电器包括断路器、
漏电保护器、熔断器、刀开关、转换开关等。低压控制电器包括接触器、继电器、起动器、
控制器、主令电器、电阻器、变阻器、电磁铁等。
在我国低压电器目前有国家产品、合资产品、进口产品。相比之下进口和合资的产品价
格偏高， 在设计和使用的过程中，
不一定非要追求品牌， 现在国产品牌大多都经过了的质量认证，在质量上也很过关。具有很高的性能价格比。
(1) 低压配电电器的分类
低压配电电器的分类包括断路器、漏电保护器、熔断器、刀开关、转换开关等，主要用 来实现电能的分配和电气保护（短路、过载、欠压、防漏电等）
。
(2) 低压控制电器的分类
低压控制电器的分类包括接触器、继电器、起动器、控制器、主令电器、电阻器、变阻 器、电磁铁等，主要用来实现电路的接通和断开（实现被控对象的运行和停止）
2. 低压断路器
低压断路器是用于线路和设备保护的电气产品，它具有短路、过载、欠压等保护功能。 按种类划分低压断路器有保护配电线路、保护电动机、保护照明负载和漏电保护四种用途，
按结构划分有框架式和装置式。
(1) 低压断路器的组成
低压断路器主要由触头系统、灭弧装置、操作机构以及各种脱扣机构组成。
1) 触头系统和灭弧装置。触头系统是低压断路器的执行机构，主触头用于实现主电路的接通和断开，其配套的辅助触头用于控制电路中的联锁控制。灭弧装置用于主触头的熄弧。
1200V ，交ISO9002
。
2) 操作机构和自由脱扣机构。操作机构和自由脱扣机构是低压断路器的机械传动部分，主要实现低压断路器主触头和辅助触头的接通和断开，其操作形式有手柄操作、杠杆操作、
电磁铁操作和电动机操作。低压断路器的自动脱扣由短路、过载、欠压等三种保护装置实现，
当电路传来故障信号时，相应的脱扣装置动作，最终
顶主杠杆上移，主杠杆驱动自由脱扣机构而使其挂勾
摘除，主触头靠反力弹簧的作用实现分断，电路得到
了保护。
3) 电磁脱扣器。电磁脱扣器是由开口铁心和励磁 线圈组成（如图 3-1 所示），主触头闭合后，工作电流 流过主触头和电磁脱扣器的励磁线圈，当电路正常工
作时（工作电流不大于电磁脱扣器整定的电流值）
，电
磁脱扣器的衔铁不吸合，电路发生短路故障时，电路
中的短路电流会剧增（一般是工作电流的
5～ 7、10～
14 倍），电磁脱扣器的衔铁吸合并推动主杠杆上移，主杠杆驱动自由脱扣机构使低压断路器分断。短路时，其动作是靠电磁力的影响，所以动作时间很快。
图 3-1
低压断路器动作原理图
1—弹簧 2 —主触头
3、 4 、 5—自由脱扣机构
分断时间应在 0.02s 以内完成。
6、 8 —电磁脱扣器 7 —主杠杆
4) 过载脱扣器。
9、 10 、 11 —欠压脱扣器 12 、 13—过载脱扣器
过载脱扣器由发热元件和双金属片组成。主触
头闭合后， 工作电流流过加热元件， 当电路正常工作时 （工作电流不大于过载整定的电流值） ，
双金属片虽发生变形。但不足以推动主杠杆。电路发生过载故障时，发热元件产生的热量增加致使双金属片发生较大的变形并推动主杠杆上移，主杠杆驱动自由脱扣机构使低压断路器分断。过载时，发热元件和双金属片的动作受惯性的影响而不能瞬间动作，其动作时间和当前电流值成反时限特性。
5) 欠压脱扣器。欠压脱扣器是由开口铁心和励磁线圈组成。当有外电压时（电压应来自
于主触头的上口） ，欠压脱扣器的励磁线圈有电流流过，
衔铁吸合且不影响低压断路器的正常
分断，外电压失压或电压偏低时，衔铁释放并推动主杠杆上移，主杠杆驱动自由脱扣机构使 低压断路器分断，此时低压断路器不能接通。
(2) 低压断路器的型号种类
低压断路器的结构和型号种类很多，目前我国常用的有
DW和 DZ 系列。 DW型也叫万能式
空气开关， DZ 型叫塑料外壳式空气开关，其产品代号含义如下：
应注意的是，不同型号的低压断路器分别具有不同的保护机构和参数的整定方法，使用
时应根据电路的保护要求选择其型号并进行参数的整定。
(3) 万能式低压断路器
DW16系列万能式低压断路器是适用于交流
50Hz、额定电流 100A 至 4000A 、额定工作电
压 400V 或 690V 的配电网中。可实现电能的分配，保护线路和电源设备的过载、欠电压、短 路。额定电流 160A 至 690A 的断路器也可作为变压器中性点直接接地的
TN 电网中单相金属性
对地短路保护之用。还可在交流
50HZ、380V 网络中用作电动机的不频繁起动及过载、欠电压
3-2 、 3-3 所示。
和短路保护之用。
DW16型万能式低压断路器结构如图
图 3-2 DW16
系列万能式低压断路器结构
图 3-3 DW16
系列万能式低压断路器保护特性曲线
图 3-3 （左图）是热—电磁式过电流脱扣器的保护特性曲线，它采用长延时电流整定调
节范围（ 0.64 ~ 1 的 In ），保护特性为反时限特性，即瞬时动作电流越大，动作时间越短。一
般瞬时电流达到整定电流的
1.2 倍时 , 动作时间应不大于 20 分钟 , 瞬时电流达到整定电流的
1.5 倍时 , 动作时间应不大于
2 分钟。它只能用来保护电动机的过载。
图 3-3 （右图）是保护电动机用过电流的保护特性曲线，它采用的是瞬时过电流整定调
节范围 （ 10 的 In ），当瞬时电流达到电磁脱扣器整定电流的
10 倍时， 动作时间应不大于 0.02
秒。一般用来作电动机的短路保护。
DW16 断路器的操作有手动、杠杆传动和电动方式。电磁式瞬间过电流脱扣器实现短路
保护，过载长延时脱扣器由电流互感器和双金属片组合后实现过载保护，断路器的主触头选
用特殊的合金材料，灭弧罩采用耐弧塑料和栅片灭弧方式，提高了断路器的短路分断能力和
抗熔焊性能。 DW16断路器的技术参数见表
表 3-1 DW16
3-1 。
系列万能空气断路器的技术参数 触点 额定
脱扣电流整定倍数
额定工
额定工 作电压
e/V
型 号
最大 电流 A
作电流
n/A
热—电磁式
电磁式
保护电
接地
动机
机械 寿命
I
U
长延时
瞬时
瞬时
100 、 160 、
630
200 、 250 、 315 、 400 、
10000
DW16—630
次 630A
630
800 、1000 、
2000
400
0.64 ～
DW16—2000
690
1I n
3～ 6 n
I
1～3 n
I5～10 n
I
0.25 ～
0.5 I n
5000 次
1600 、2000 2500 、3200
2000A
3000 次
DW16—4000
4000
、 4000
4000A
表 3-2 C32
系列塑料外壳式低压断路器的技术参数 最大电流
型 号
额定电流 In/A 1、 2 、 3、 4、 6、 10 、
额定电压
脱扣电流整定倍数
机械寿命 通—断
可配附件
A
Ue/V
C 型
D 型
C32N 1、2 、3 、4
16 、 20 、
380
25 、 32 、
40 、 50 、
SD、 OF、
5～10In
63
10～14In
20000 次
MX+OF、 MN
极
63
(4) 塑料外壳式低压断路器
C32 型系列断路器是适用于交流
50HZ，额定电流从 1A 至 63A，额定工作电压 380(400)V
及以下的电路中。在民用低压配电中有很大的用量，另外，也可以作为电动机的不频繁起动。
C32 型断路器的技术参数见表
3-2 。
C32、C45、C65、NSC、3VE、TO、TG、H 等系列。
塑料外壳式低压断路器目前种类很多，如
塑料外壳式低压断路器同样具有过载、短路保护功能，一般欠电压保护是作为附件进行配置
的。在电动机保护控制电路中，可以由断路器来完成电动机的过载保护，而不需要再另加热
继电器，但也有的用户在使用过程中，为了保险而重复加入热继电器。热过载保护采用的是
加热元件和双金属片的组合。
塑料外壳式低压断路器分
1 极、 2 极、 3 极、 4 极。和 3 极整体式，可直接安装在控制
板上，也可通过
35mm标准卡轨进行卡接安装。
(5) 低压断路器的容量选择
低压断路器的容量选择要综合考虑短路、过载时的保护特性。 1) 单台电动机的过流保护应按下式计算：
式 中
I S Z D —— 瞬时或短时过电流脱扣器整定电流值（
I S Z D ≥ KI S N
A）；
K
——可靠系数，
的断路器，
对动作时间大于
0.02s 的断路器， K 取 1.35 ，对动作时间小于
0.02s
K 取 1.7 ～ 2.0 ；
A）。
I
S N ——电动机的起动电流（
2) 多台电动机的过流保护应按下式计算：
I SZ D ≥ 1.35(I
S N M A X + Σ I )
式 中
I S N M A X ——最大的电动机起动电流（ Σ I —— 其余电动机工作电流之和（
A）； A）。
3) 单台电动机的过载保护应按下式计算：
I g z d ＞ KI j s
A ）；
式 中
I g zd ——过载电流的整定值（ K ——可靠系数，一般取
0.9 ～ 1.1 ；
Ijs ——线路的计算电流或实际电流（ 4) 欠电压保护
A）。
是保护当加在电气设备上的工作电压为零或过低时，防止电气设备损坏
15%时，低压断路器将跳闸。
的一种保护措施。当线路的实际电压低于额定电压的
3. 漏电保护器
漏电保护器是用于保护人类防止触电和保护电气设备避免发生火灾的保护电器。漏电保 护器分单独器件和组合器件两种，组合器件主要是和低压断路器组合。
漏电保护器按动作原理分有电压型、电流型和脉冲型，按结构分有电磁式和电子式，目
前常用的是电流型。漏电保护器的工作原理如图 3-5 所示。
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