手动电器及其原理

1.按钮

按钮通常用来接通或断开控制电路(如接触器或继电器的线圈所在电路),从而控制电动机或其他电气设备的运行。它是专门发布信号或命令的电器。

图7-1是按钮的外形、结构原理和符号。从图7-1(c)所示的结构原理图看出,按钮帽通过推杆操纵下端桥式动触点的上下移动。当不揿按钮时,桥式动触点在复位弹簧的作用下与上面的一对静触点相接触,这时上面的一对静触点经过桥式动触点接通,称为常闭(或动断)触点;这时下面的一对静触点处于断开状态,称为常开(或动合)触点。当揿下按钮时,桥式触点随着推杆一起往下移动,直至和下面的一对静触点接触,于是常闭触点断开、常开触点闭合。释放按钮时,复位弹簧使桥式触点复位,此时常开触点恢复断开状态,常闭触点恢复闭合状态。图7-1(c)给出了按钮的图形符号和文字符号。

图7-1　按钮的外形、结构原理和符号

所谓“常开”“常闭”触点,是以电器不受外力作用时(对接触器、继电器而言,是指线圈不得电时)触点所处的状态来命名的。此外还应注意到,电器在外力作用下动作时,常闭触点先断开,常开触点后闭合;外力消失后,常开触点先断开,常闭触点后复位。

图7-2　组合开关

1—手柄;2—转轴;3—弹簧;4—凸轮;5—绝缘垫板;6—动触片;7—静触片;8—接线柱;9—绝缘杆

按钮触点的工作电压一般为500V以下,工作电流为5A。这对控制接触器、继电器的线圈电路是足够的。

选择按钮主要是根据触点数量、工作环境和按钮本身的用途来决定的。例如:工作环境较差时应该选用保护式或防水式;要求触点对数较多时,应该选积木式按钮;停车按钮应该选用紧急式按钮。

2.组合开关

在电气控制线路中,组合开关一般用作电源引入开关,也可直接用来控制小容量笼型异步电动机的启停或正反转。

组合开关的种类很多,常用的有HZ10系列,图7-2是HZ10—10/3型组合开关的结构图。它有3对静触片,每个静触片的一端固定在绝缘垫板上,另一端伸出盒外接到接线柱上,以便电源与用电设备连接。3个动触片套在装有手柄的绝缘转动轴上,转动手柄就可以将3对触点(彼此相隔一定角度)同时接通或断开。

在选用或购置组合开关时,要根据控制要求以及线路的工作电压和工作电流来选择。

3.自动空气断路器

自动空气断路器又称自动开关,广泛应用于各种低压电路中,可实现短路、过载及失压保护。在正常供电情况下也可作不频繁接通切断电路用。

自动开关结构形式较多,下面介绍一般原理。自动空气开关由触点系统、灭弧室、操纵机构及脱扣装置等组成,原理电路如图7-3所示。自动空气开关可通过手柄(图中未画出)扳断或接通电路。当开关的手柄扳到合闸位置时,与触点相连的连杆被锁钩扣住,触点保持接触状态。在电路保持接触状态时,过电流脱扣器和欠电压脱扣器均处于图示位置,不影响锁扣闭锁。

当电路失去电压时,电磁力消失,在弹簧10的作用下,欠电压脱扣器顺时针方向转动,将锁扣器顶开,触点在释放弹簧作用下断开,使负载断开电源。当电路出现过载或短路后,过电流继电器线圈中电流增大,使其衔铁下移,带动过电流脱扣器顺时针方向转动,过电流脱扣器将锁扣顶开,触点在释放弹簧作用下断开,亦使负载断开电源。在电路排除过载、短路或欠电压事故后,须再次扳动自动空气开关的手柄至合闸位置,使触点闭合,电路重新工作。

选择自动空气开关主要考虑以下几项:极数(分单极、双极、三极三种)、额定电压和额定电流等。自动空气开关有DZ系列、H系列等诸多品种,具体可查阅有关手册。

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图7-3　自动空气开关原理示意图

1—释放弹簧;2—主触点;3—辅助触点;4—弹簧;5—锁扣;6—过电流脱扣器;7—电流继电器;8—欠电压脱扣器;9—电压继电器;10—弹簧

4.熔断器

熔断器主要用来对电动机进行短路保护。在控制、照明电路中的熔断器,既有短路保护作用,又有过载保护作用。常用的熔断器有RC1、RL1等系列。

图7-4(a)、(b)是较常用的两种熔断器的结构图,图7-4(c)是熔断器的图形符号和文字符号。

图7-4　熔断器

熔断器中的熔体(熔片或熔丝)用电阻率较高的易熔合金制成,例如铅锡合金等;也可用截面积很小的良导体制成,例如铜、银等。熔断器通常串接在被保护的电路之中。在电路正常工作情况下,熔断器的熔体不应熔断。当电路发生短路故障时,很大的电流通过熔断器,使熔体发热而被熔断,将故障电路从电源切除,从而起到保护电路或电气设备的作用。

熔断器的选择,除了根据应用场合选择适当的结构形式外,主要是选择熔体。具体方法如下:

(1)照明、电热负载的支线。为了确保照明、电热负载的正常工作而不致损坏,所选熔体的额定电流IrN应略大于或等于线路的工作电流IJS(计算电流),即

通常取

(2)一台电动机的支线。因为电动机的启动电流是额定电流的4～7倍,为使电动机能正常启动运行,必须按照电动机的启动电流来确定熔体的电流,一般可按下式计算

式中:IrN为熔体额定电流,A;Ist为电动机的启动电流,A;α为经验系数,电动机启动不频繁时,取α=2.5,若电动机启动频繁则取α=1.6～2。

(3)几台电动机的干线。考虑多台电动机未必同时启动工作,以及对按发热条件选择截面的线路的保护,可参照下式确定干线的熔体电流,即

式中:Imax为容量最大的一台电动机的额定电流,A;为除去最大容量的电动机外,

其余n-1台电动机额定电流之和,A。