一、实验目的

（1）了解相关低压电器的结构、功能及图形符号。

（2）了解用来接通或断开电路以及用来控制、调节和保护用电设备的电气器具。

二、实验仪器

实验仪器如表3-1所示。

表3-1　实验仪器

三、知识学习及操作步骤

1.电器的分类

（1）高压电器。用于交流电压1200V、直流1500V及以上电路中的电器，如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。

（2）低压电器。用于交流50Hz（或60Hz）额定电压为1200V以下、直流额定电压为1500V及以下的电路中的电器，如接触器、继电器等。

2.低压电器的分类

（1）按电器的动作性质分：手动电器和自动电器。

（2）按电器的性能和用途分：控制电器和保护电器。

（3）按有无触点分：有触点电器和无触点电器。

（4）按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器。

3.继电器的分类

（1）按信号：可分为电流继电器、电压继电器、速度继电器、压力继电器、热继电器等。

（2）按动作时间：可分为瞬时动作继电器和延时动作继电器。

（3）按作用原理：可分为电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器和机械式继电器。

常用的继电器有电流继电器、电压继电器、中间继电器、热继电器、时间继电器。

4.低压电器的介绍

1）主令电器

主要用来切换控制线路。最常见的主令电器有按钮、万能开关、行程开关。

（1）按钮。

按钮是一种结构简单、短时接通或断开小电流电路的手动电器，常用于控制电路中发出起动或停止等命令，控制接触器、继电器等电器的线圈通电或断电，以此来接通或断开主电路。

按钮结构图如图3.1所示。它的结构主要由按钮帽、复位弹簧、桥式动静触头和外壳等组成。

图3.1　按钮外形及结构图

按钮的选择原则如下：

①根据使用的场合不同，选择合适的控制按钮，如开启式、防水式、防腐式等。

②根据使用的用途不同，选用合适的按钮形式，如钥匙式、紧急式、带灯式等。

③根据控制电路的要求，确定所用按钮的数量，如单钮、双钮、三钮、多钮等。

④根据设备工作状态指示和工作情况的要求，选择按钮的颜色和指示灯的颜色。

（2）万能转换开关。

万能转换开关是对电路实现多种转换的主令电器，是由多组结构相同的触头组件叠装而成的具有多挡位、多回路的控制电器。万能转换开关主要用作各种电气控制线路和电气测量仪表的转换开关，或小容量电动机的起动、制动、调速和换向的控制，以及配电设备的远距离控制开关。万能转换开关的实物图及内部接线图如图3.2所示。

图3.2　万能转换开关实物图及内部接线图

（3）行程开关。

行程开关也称为限位开关，它是一种根据生产机械运动部件的行程（或位置）而切换电路的电器，常用于生产机械设备的行程控制及限位保护。

行程开关的实物图及图形符号如图3.3所示。

图3.3　行程开关的实物图及图形符号

（2）刀开关。

用于隔离电源，不频繁通断的电路。

分类：

①按刀的级数：分为单极、双极和三极。

②按灭弧装置：分为带灭弧装置和不带灭弧装置。

③按刀的转换方向：分为单掷和双掷。

④按接线方式：分为板前接线和板后接线。

⑤按操作方式：分为手柄操作和远距离联杆操作。

⑥按有无熔断器：分为带熔断器（图3.4）和不带熔断器（图3.5）。

开关结构示意图如图3.4所示。

图3.4　开关结构示意图

图3.5　刀开关（带熔断器）的实物图及图形符号

图3.6　刀开关（不带熔断器）的实物图及图形符号

2）组合开关

作用：电源的引入开关；通断小电流电路（控制电路）；控制5kW以下电动机电源开关。图3.7所示为组合开关实物图及图形符号。

图3.7　组合开关实物图及图形符号

3）熔断器

作用：短路和严重过载保护（监视电流）。

分类：瓷插式（RC）、螺旋式（RL）、有填料式（RT）、无填料密封式（RM）、快速熔断器（RS）及自恢复熔断器。

图3.8所示为熔断器的实物图及图形符号。

图3.8　熔断器的实物图及图形符号

4）热继电器

图3.9所示为热继电器结构示意图，图3.10所示为热继电路的图形符号。

图3.9　热继电器结构示意图

图3.10　热继电器的图形符号

5）低压断路器

作用：在电路过载、过电流、短路、断相、漏电过载及失压时自动分断电路。

图3.11所示为塑壳式低压断路器实物图及原理图，图3.12所示为低压断路器实物图。

图3.11　塑壳式低压断路器实物图及原理图

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图3.12　低压断路器实物图

6）接触器

作用：用来频繁接通和断开交、直流主电路及大容量控制电路的自动切换电器。

分类：交流接触器、直流接触器。

接触器的图形符号、结构图及实物图分别如图3.13～图3.15所示。

图3.13　接触器图形符号

图3.14　接触器的结构图

图3.15　接触器实物图

7）中间继电器

中间继电器的本质是电压继电器。

特点：触头多，能通过较大电流，动作灵敏。

用途：用作中间传递信号或用作同时控制多条线路。

图3.16所示为中间继电路实物图、结构图及图形符号。

图3.16　中间继电器实物图、结构图及图形符号

8）电流继电器

电流继电器是根据电流信号动作的，包括欠电流继电器和过电流继电器。图3.17所示为电流继电器图形符号。

特点：线圈匝数少、线径较粗，能通过较大电流。

用途：欠电流继电器用在直流并励电动机的励磁线圈中，可防止转速过高或电枢电流过大；过电流继电器串接在电枢电路中，可防止电动机短路或过大的电枢电流。

DL-20c系列电流继电器用于反映发电机、变压器及输电线路短路和过负荷的继电保护装置中。

DL-20c系列电流继电器是瞬时动作的电磁式继电器，当电磁铁线圈中通过的电流达到或超过整定值时，衔铁克服反作用力矩而动作，且保持在动作状态。

过电流继电器正常工作时衔铁不吸合，当电流升高至整定值（或大于整定值）时，继电器立即动作，其常开触点闭合，常闭触点断开。

欠电流继电器正常工作时衔铁是吸合的，当电流降低至整定值（或小于整定值）时，继电器立即释放，其常开触点、恢复断开，常闭触点恢复闭合。

继电器的铭牌刻度值是按电流继电器两线圈串联、电压继电器两线圈并联时标注的指示值，等于整定值；若上述二继电器两线圈分别作并联和串联时，则整定值为指示值的2倍。转动刻度盘上指针，以改变游丝的作用力矩，从而改变继电器的整定值。

图3.18、图3.19分别为DL-23c/6系列继电器及其内部接线图。DL-23c/6系列电流继电器整定值为1.5～6A，但需要注意的是，电磁型继电器在出厂时，以中间刻度为准进行校准，所以越靠近中间刻度越准确，越远离中间刻度误差越大，应尽量使用中间刻度。

图3.17　电流继电器图形符号

图3.18　DL-23c/6系列继电器

图3.19　DL-23c/6电流继电器内部接线图

9）电压继电器

电压继电器是根据电压信号动作的，包括欠电压继电器和过电压继电器。图3.20所示为继电压、贝电压继电器图形符号。

特点是：线圈匝数多、线径较细。

用途：欠电压继电器用作电路欠压保护，过压继电器用作电路过压保护。

图3.20　过电压、欠电压继电器图形符号

DY-20c系列电压继电器用于反映发电机、变压器及输电线路的电压升高（过电压保护）或电压降低（低电压起动）的继电保护装置中。

过电压继电器：当电压升高至整定值（或大于整定值）时，继电器立即动作，其常开触点闭合，常闭触点断开。

低电压继电器：当电压降低至整定值时，继电器立即动作，常开触点断开，常闭触点闭合。

DY-28c/160系列继电器的实物图及内部接线图如图3.21所示。

图3.21　DY-28c/160电压继电器实物图及内部接线图

10）时间继电器

时间继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理来延迟触头闭合或分断的自动控制电器。按其工作原理的不同，时间继电器可分为空气阻尼式时间继电器、电动式时间继电器、电磁式时间继电器、电子式时间继电器等。图3.22所示为时间继电器实物图及图形符号。

图3.22　时间继电器实物图及图形符号

DS-20系列时间继电器用于各种继电保护和自动控制线路中，使被控制元件按时限控制原则进行动作。

DS-20系列时间继电器是带有延时机构的吸入式电磁继电器，其中DS-21～24是内附热稳定限流电阻型时间继电器（线圈适于短时间工作），DS-21/c～24/c是外附热稳定限流电阻型时间继电器（线圈适于长时间工作）。DS-25～28是交流时间继电器。

当加电压于线圈两端时，衔铁克服塔形弹簧的反作用力被吸入，瞬时常开触点闭合，常闭触点断开。同时延时机构开始起动，先闭合滑动常开主触点，再延时后闭合终止常开主触点，从而得到所需延时。当线圈断电时，在塔形弹簧的作用下，使衔铁和延时机构立刻返回原位。

从电压加于线圈的瞬间起到延时闭合常开主触点为止，这段时间就是继电器的延时时间，可通过整定螺钉来移动静接点位置进行调整，并由螺钉下的指针在刻度盘上指示要设定的时限。

时间继电器外观及内部接线见图3.23。

图3.23　时间继电器外观及内部接线图

本实验台配套时间继电器有DS-22、DS-23型，两种时间继电器除整定最长时限DS-22为0.5s、DS-23为10s不一样外，其余特性一样。该时间继电器具有一副瞬时转换触点，一副滑动主触点和一副终止主触点。瞬时转换触点即触点16、17组成的动合触点，触点17、18组成的动断触点；滑动主触点由触点3、4组成，对应时间继电器中右侧整定时间，其延时整定值可以等于或小于终止主触点的整定值；终止主触点由触点5、6组成。

5.低压电器的质量检测

低压电器在使用前都需要进行质量检测，目的一是检查低压电器的触头、线圈是否完好；二是经多年使用的低压电器，铭牌可能已经看不清，质量检测可以确定常开、常闭触头。

质量检测通常采用静态检测法和动态检测法相结合。步骤如下：

（1）采用万用表或欧姆表，指针式表计使用欧姆挡前需要先调零。

（2）对于交流接触器、时间继电器等，首先测量线圈阻值，一个好的线圈是有一定阻值的。记下数值有利于在后期故障排查时，检测线路接线是否正确。

（3）对于常开触点：

静态检测法：应看到测量到的阻值为无穷大；

动态检测法：按下按钮或模拟接触器、继电器吸合，应看到阻值变为零，手松开，阻值回到无穷大。

（4）对于常闭触点：

静态检测法：应看到测量到的阻值为零；

动态检测法：按下按钮或模拟接触器、继电器吸合，应看到阻值变为无穷大，手松开，阻值回到零。

结合静态检测法和动态检测法可以检测触点是否完好。

四、实验内容及要求

（1）遵守实验室规章制度。

（2）了解控制电器分类及每个控制器件的组成结构及工作原理。

五、思考题

在电路设计中各类控制电器选择的依据是什么？

六、实验报告要求

（1）标注各类控制电器的型号。

（2）记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。

（3）写出各低压电器质量检测的方法及现象。