了解单向运行控制电路元器件

知识学习

学习目标：

掌握按钮、接触器、热继电器的电气符号、结构、工作原理及选用方法。

知识要点：

1.按钮是一种短时接通或分断小电流电路的电器，在控制电路中发出指令或信号去控制接触器、继电器等，再由它们去控制主电路的通断、功能转换或电气联锁。

2.接触器是一种用来自动接通或断开大电流电路并可实现远距离控制的低压电器。它不仅具有欠电压和失电压保护功能，而且还具有控制容量大、过载能力强、寿命长、设备简单经济等特点。接触器分为交流接触器和直流接触器两类。

3.热继电器是利用电流的热效应对电动机或其他用电设备进行过载保护的控制电器。它主要用作电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护等。

一、按钮

一个按钮控制台可能是指示仪表、按钮、选择开关和指示灯的组合；也可能只有按钮，如图 2-1 所示。该控制台包含 3个按钮：2 个常开，1 个常闭。控制台的外壳通常使用模制塑料或金属板。如果有多个这样的按钮控制台就可以实现电动机的多地控制。

图2-1　按钮控制台

按钮是一种短时接通或分断小电流电路的电器，其触头允许通过的电流较小，一般不超过 5 A，因此一般情况下它不直接控制主电路的通断，而是在控制电路中发出指令或信号去控制接触器、继电器等，再由它们去控制主电路的通断、功能转换或电气联锁。

1．按钮的外形、结构与电气符号

图2-2 所示为按钮的外形、结构与电气符号。

图2-2　按钮的外形、结构与电气符号

1—按钮帽；2—复位弹簧；3—动触头；4—常开静触头；5—常闭静触头。

按钮一般是由按钮帽、复位弹簧、动触头、静触头、外壳及支柱连杆等组成。

2．按钮的常开、常闭触头

按钮按用途和触头的结构不同分为启动按钮（常开按钮）、停止按钮（常闭按钮）和复合按钮（常闭和常开组合按钮），通常通过控制接触器或继电器来控制电动机。为了正确理解按钮的常开、常闭触头，我们先来看看图2-3。

图2-3　复合按钮控制红绿灯

当按钮处在常态时（未施加外力的状态），电路Ll—3—4—GN—L2 形成通路，绿灯亮；按下按钮，电路Ll—1—2—RD—L2 形成通路，红灯亮。当松开按钮时，在按钮复位弹簧的作用下，按钮就回到了图 2-3（a）所示的位置。

3．按钮的检测

（1）万用表选择×100 或者×1k 挡，并进行欧姆调零。

（2）两两测量触头的电阻值。未按下时阻值为∞，而按下时阻值为0 的一对触头为常开触头；相反，不按时阻值为0，而按下时阻值为∞的一对触头为常闭触头。检测方法如图2-4所示。

图2-4　用万用表检测按钮

常用的控制按钮有LA10、LA18、LA19、LA20 及LA25 等系列。其中LA18 系列采用积木式结构，触头数目可按需要拼装至六常开、六常闭，一般拼装成二常开、二常闭。LA19、LA20 系列分带指示灯和不带指示灯两种，其中 LA19 系列的按钮帽用透明塑料制成，兼作指示灯罩。按钮按照其结构形式可分为开启式（K）、保护式（H）、防水式（S）、防腐式（F）、紧急式（J）、钥匙式（Y）、旋钮式（X）和带指示灯式（D）等几种类型。

为了区分各个按钮的功能及作用，常将按钮帽做成不同颜色，以便操作人员识别而避免误操作。例如，红色表示停车或紧急停车；绿色和黑色表示启动、点动或工作检测按钮触头等；黄色则表示返回启动、移动出界、正常。为防止突发事故对操作者和设备造成危害，生产设备常常设置急停按钮。如图 2-5 所示的急停按钮，为了容易快速接触而带有一个蘑菇头。

图2-5　急停按钮

二、接触器

接触器是一种用来自动接通或断开大电流电路并可实现远距离控制的低压电器。它不仅具有欠电压和失电压保护功能，而且还具有控制容量大、过载能力强、寿命长、设备简单经济等特点，在电力拖动控制电路中得到了广泛应用。

按主触头通过电流的种类不同，接触器分为交流接触器和直流接触器两类。电气控制电路中常用的一般是交流接触器。

1．接触器的外形和电气符号

交流接触器的外形和电气符号如图 2-6 所示。

图2-6　交流接触器的外形和电气符号

2．接触器的结构与原理

接触器的结构如图 2-7 所示。接触器的工作原理简述如下：线圈通电后，在铁心中产生磁通及电磁吸力，此电磁吸力克服弹簧反力使得衔铁吸合，带动触头系统动作，常闭触头断开、常开触头闭合；当线圈断电或线圈两端电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧反力，使得衔铁释放，触头系统恢复常态。

图2-7　接触器的结构

1—动触桥；2—静触点；3—衔铁；4—缓冲弹簧；5—电磁线圈；6—静铁心；7—垫毡；8—触点弹簧；9—灭弧罩；10—触点压力簧片。

交流接触器由电磁系统、触头系统、灭弧装置及辅助部件构成，CJX2 型交流接触器的结构如图 2-8 所示。

图2-8　CJX2 型交流接触器的结构

（1）电磁系统：如图 2-9 所示，交流接触器的电磁系统由线圈、静铁心、动铁心（又称衔铁）和短路环等组成。线圈通电时产生磁场，动铁心被吸向静铁心，带动触头动作，去控制电路的接通与分断。为了减小磁滞和涡流损失，铁心采用硅钢片叠压铆成。为了减小震动和噪声，在铁心端面上嵌入一只铜环，一般称之为短路环。

当电磁线圈通入交流电时，线圈电流 i1 产生磁通Φ1 ，短路环中产生感应电流 i2 形成磁通Φ2 ，由于 i1与i2的相位不同，故Φ1与Φ2的相位也不同，即Φ1与Φ2不同时为零，这样，在磁通Φ1过零时，Φ2不为零而产生吸力，吸住衔铁，使衔铁始终被铁心吸牢，振动和噪声显著减小。

图2-9　交流接触器的电磁系统的结构和工作原理

（2）触头系统：交流接触器的触头系统包括主触头和辅助触头。三对主触头用于接通和分断主电路，允许通过较大的电流；辅助触头用于控制电路，只允许小电流通过。触头又分为常开和常闭两种。当线圈通电时，所有的常闭触头首先断开，然后所有的常开触头闭合；当线圈断电时，在反向弹簧力的作用下，所有触头都恢复常态。

（3）灭弧装置：接触器在分断大电流电路时，在动、静触头之间会产生较大的电弧，它不仅会烧坏触头、延长电路分断时间，严重时还会造成相间短路，所以在20 A 以上的接触器上均装有灭弧装置。对于小容量的接触器，常采用双断口触头灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧；对于大容量的接触器，一般采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧。灭弧装置的结构与工作原理如图 2-10 所示。

图2-10　灭弧装置的结构与工作原理(www.xing528.com)

3．接触器的型号

交流接触器的型号及含义如下：

4．接触器的检测

（1）检查外壳有无裂纹，各接线桩螺栓有无生锈，零部件是否齐全。

（2）交流接触器的电磁系统动作是否灵活可靠，有无衔铁卡阻等不正常现象。检查接触器触头有无熔焊、变形、严重氧化锈蚀等现象，触头应光洁平整、接触紧密，防止粘连、卡阻。

（3）用万用表检查电磁线圈的通断情况。线圈直流电阻若为零，则线圈短路；若为∞则线圈断路。以上两种情况下交流接触器均不能使用。

（4）核对交流接触器的电压等级、电流容量、触头数目及开闭状况等。

5．接触器的安装使用

（1）交流接触器一般应安装在垂直面上，倾斜度不得超过 5°；若有散热孔，则应将有孔的一面放在垂直方向以利散热，并按规定与其他器件间留有适当的飞弧空间，以免飞弧烧坏相邻电器。

（2）安装和接线时，注意不要将零件失落或掉入交流接触器内部。安装孔的螺钉应装有弹簧垫圈和平垫圈并将螺钉拧紧以防振动松脱。

（3）安装完毕并检查接线正确无误后，在主触头不带电的情况下操作几次，然后测量接触器的动作值和释放值，所测数值应符合产品的规定要求。

三、热继电器

电动机过载运行、通风不良、环境温度过高、频繁启动都会过热，若发出的热量足以破坏电动机绕组的绝缘层，电动机就会被烧坏。造成电动机过热的原因还有电压不平衡、电压过低、缺相运行等，因此需要用一些设备来保护电动机。

热继电器是利用电流的热效应对电动机或其他用电设备进行过载保护的控制电器。它主要用作电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护等。

热继电器有多种形式，按结构不同可分双金属片式、热敏电阻式、易熔合金式，其中双金属片式应用最多；按极数不同可分为单极、两极和三极；按复位方式不同可分为自动复位式和手动复位式。

1．热继电器的外形、结构和电气符号

热继电器的外形和电气符号如图 2-11 所示。

图2-11　热继电器的外形和电气符号

热继电器的结构如图 2-12 所示。

图2-12　热继电器的内部结构

2．热继电器的型号

热继电器的型号及含义如下：

目前常用的热继电器有JR16、JR20 等系列以及引进的T 系列、3UA 系列产品，均为双属片式，其中 JR20 系列和 T 系列是带有差动断相保护机构的热继电器。

3．热继电器的整定电流

所谓整定电流，是指热继电器连续工作而不动作的最大电流。热继电器的整定电流大小可通过旋转“整定电流调节”旋钮来调节，旋钮上刻有整定电流值标尺，如图 2-13 所示。

图2-13　热继电器的外形

1—测试按钮；2—复位按钮；3—常闭触头；4—常开触头；5—热元件接线端子；6—整定电流调节旋钮

热继电器的整定电流般为电动机额定电流的 0.95～1.05；若电动机拖动的是冲击性负载或启动时间较长及拖动的设备不允许停电的场合，热继电器的整定电流可取 1.1～1.5 倍电动机的额定电流；如果电动机的过载能力较差，热继电器的整定电流为电动机的额定电流的0.6～0.8。同时整定电流应留有一定的上下限调整范围。

4．热继电器的安装使用

热继电器可以安装在底座上，然后固定到导轨上，也可以和接触器直接相连。热继电器的安装如图 2-14 所示。

图2-14　热继电器的安装

热继电器在电路中只能作过载保护，不能作短路保护。因为由于热惯性，双金属片从升温到发生弯曲直到常闭触头断开需要一段时间，不能在短路瞬间分断电路。也正是因为这个热惯性，使电动机在启动或短时过载时，热继电器不会误动作。

技能训练

工作任务：交流接触器的结构认知。

任务目标：1.能辨识交流接触器的各个组成部分。

2.能用万用表对交流接触器进行检测。

3.掌握交流接触器的电气符号，在电路图中能进行正确的识读。

4.培养遵守实验、实习场地规章制度的意识。

任务实施：

1.准备工作

（1）人员组织：1 人。

（2）设备组织：交流接触器。

（3）资料组织：记录本 1 本，记录笔 1 支。

2.实际操作

（1）人员组织：1 人。

（2）考核时间：15 min。

（3）测评标准：