1.2 电动机保护及配套设备的选择
1.2.1 电动机保护设备的选用及整定
电动机主要保护用电气元件的选用及整定见表1-7。
表1-7 电动机主要保护用电气元件的选用及整定
1.2.2 异步电动机全压启动设备及导线的选择
电动机启动及保护设备和导线的选择正确与否，直接关系到电动机能否安全运行。Y系列异步电动机轻载全压启动保护设备及导线选配见表1-8。
表1-8 Y系列异步电动机轻载全压启动保护设备及导线选配
1.2.3 异步电动机降压启动设备及导线的选择
Y系列异步电动机降压启动设备及导线的选择见表1-9。
表1-9 Y系列异步电动机降压启动设备及导线的选择
1.2.4 断路器和开关的选择
（1）断路器的选择
低压断路器，又称低压自动开关，是一种带保护装置的开关。当负荷电路发生过载、短路及欠压等故障时，它能自动切断电路；它也可用于不频繁地启动电动机或接通、分断电路。断路器是配电系统中的重要保护电器之一。
以DZ5-20型断路器为例，其外形及结构如图1-3所示。
图1-3 DZ5-20型断路器
1—按钮；2—电磁脱扣器；3—自由脱扣器；4—动触点；5—静触点；6—接线柱；7—热脱扣器
断路器的选择如下：
①电动机保护用断路器，其长延时脱扣器分为可调式和不可调式两种。可调式过电流脱扣器的整定电流调节范围为70%～100%脱扣器额定电流。长延时脱扣器特性与JR系列热继电器特性相同，所以它很适合作为电动机的过载保护装置。
长延时脱扣器的保护特性见表1-10。长延时电流整定值等于电动机额定电流。
表1-10 长延时脱扣器的保护特性
①可返回时间表示在长延时和短延时范围内，当电流下降到长延时脱扣器整定电流的90%时，脱扣器能返回到原来状态的最长时间。
②6倍长延时电流整定值的可返回时间不小于电动机实际启动时间。按启动时负荷的轻重，可选用可返回时间为1s、3s、5s、8s、15s中的某挡。
③瞬时整定值：对于保护笼型异步电动机的断路器，该值等于8～15倍电动机额定电流；对于保护绕线型电动机的断路器，该值等于3～6倍电动机额定电流。
需指出，断路器寿命一般只有1万次左右，比一般交流接触器操作寿命低两个数量级。直接启动电动机时，只适用于不频繁操作的场合。
如果选择不到能满足电动机过载保护的断路器，可以将断路器与热继电器配合使用来实现电动机的过载保护。这时断路器瞬时脱扣动作电流整定值应等于14倍电动机额定电流，以避免由于电动机启动冲击电流而引起误动作。
在实际使用中，常采用带瞬时脱扣器的断路器作为电动机短路保护，并与热继电器配合使用，用热继电器作为电动机过载保护。有时也采用复式脱扣器（瞬时脱扣器和热脱扣器）的断路器与热继电器配合使用，这时断路器的热（过载）脱扣器作为电动机过载的后备保护。
（2）刀开关的选择
刀开关主要用作隔离电源，但不能切断故障电流，只能承受故障电流引起的电动力和热效应。
刀开关的种类很多：有开关板刀开关，如HD（单投）、HS（双投）；有带熔断器的刀开关，其中分为开启式负荷开关（如HK系列）、封闭式负荷开关（如HH系列）、铁壳开关和刀熔开关（如HR系列）；有组合开关（如HZ系列）。
HH系列铁壳开关虽是旧产品，但目前仍普遍使用。它由刀开关和熔断器组成。额定电流为30～60A的熔断器采用RC1A型瓷插式熔断器；100A以上的采用RT0型有填料封闭管式熔断器。由于铁壳开关较重、体积较大，现在已逐渐被塑料外壳断路器所代替。
开启式负荷开关的结构如图1-4所示；封闭式负荷开关的结构如图1-5所示。
图1-4 HK2型开启式负荷开关结构
1—瓷质手柄；2—闸刀本体；3—静触座；4—接装熔丝的接头；5—上胶盖；6—下胶盖
图1-5 封闭式负荷开关结构
1—熔断器；2—夹座；3—闸刀；4—速断弹簧；5—转轴；6—手柄
刀开关的选择如下：
①按额定电压选择
Ue≥Ug
式中 Ue——刀开关的额定电压，V；
Ug——刀开关的工作电压，即线路额定电压，V。
②按额定电流选择
Ie≥6Ied
式中 Ie——刀开关的额定电流，V；
Ied——电动机的额定电流，A。
③刀开关内熔体的选择
Ier=kIed
式中 Ier——熔体额定电流，A；
k——系数，一般取1.5～2.5；
Ied——电动机的额定电流，A。
④按动稳定和热稳定校验 刀开关的电动稳定性电流和热稳定性电流，应大于或等于线路中可能出现的最大短路电流。
（3）万能转换开关的选择
万能转换开关作为主令电器，可用于控制电路、电气测量仪表电路的切换，也可用于小容量电动机的启动、变速与换向。
常用的万能转换开关有LW5、LW6、LW2等系列。LW5系列的额定电压为交流380V或直流220V，额定电流15A，可用于控制5.5kW及以下的小型异步电动机，允许正常操作频率为120次/h，机械寿命为100万次，电寿命为20万次。LW6系列的额定电压为交流380V或直流220V，额定工作电流为5A，可用于不频繁地控制2.2kW及以下的小型异步电动机，允许正常操作频率为120次/h，机械寿命为100万次，电寿命为10万次。
万能转换开关的结构如图1-6所示，开关符号如图1-7所示。
图1-6 万能转换开关结构
1—接触系统；2—面板；3—手柄；4—触点；5—弹簧
图1-7 万能转换开关符号
万能转换开关手柄在不同位置时，各对触点的通断情况如下：当手柄在某一位置时，虚线上的触点下面有黑点“·”的，表示那些触点接通。图1-7（a）所示的图形符号说明，手柄在“0”位置时，6对触点全部接通；手柄在“Ⅰ”位置时，触点1、3接通，其余断开；手柄在“Ⅱ”位置时，触点2、4、5、6接通，其余断开。同样，图1-7（b）所示通断表中用“×”符号表示触点闭合，它反映的触点通断情况与图形符号是一致的。
万能转换开关的选择如下：
①LW5系列万能转换开关控制5.5kW及以下电动机的选择见表1-11。
表1-11 LW5系列万能转换开关控制5.5kW及以下电动机的选择
②LW2系列万能转换开关的选择见表1-12。
表1-12 LW2系列万能转换开关的选择
1.2.5 熔断器和热继电器的选择
（1）熔断器的选择
熔断器在线路中起保护作用，当线路发生短路故障时，能自动迅速熔断，切断电源回路，从而保护线路和电气设备。熔断器尚可用作过载保护，但用作过载保护可靠性不高，熔断器的保护特性必须与被保护设备的过载特性有良好的配合。
熔断器的种类很多，有瓷插式（如RC1A型）、螺旋式（如RL1、RL2型）、封闭管式（如RM10型）、有填料管式（如RT0型）和有填料封闭管式圆筒形帽熔断器（如RT14型）等。
熔断器的种类很多，常用的熔断器的结构如图1-8所示。
图1-8 常用熔断器的外形与结构
熔断器的选择如下：
①按额定电压选择，即
Ue≥Ug
式中 Ue——熔断器的额定电压，V；
Ug——熔断器的工作电压，即线路额定电压，V。
②按额定电流选择，即
Ie≥Ier
式中 Ie——熔断器的额定电流，A；
Ier——熔体的额定电流，A。
③熔断器的类型应符合设备的要求和安装场所的特点。
④按熔断器的断流能力校验。
a.对有限流作用的熔断器，应满足
Izh≥I″
式中 Izh——熔断器的极限分断电流，kA；
I″——熔断器安装点三相短路超瞬变短路电流有效值，kA。
b.对无限流作用的熔断器，应满足
Izh≥Ich
式中 Ich——三相短路冲击电流有效值，kA。
熔断器与电动机启动设备动作时间按以下要求配合：
要求熔断器的熔断时间小于启动设备的断开时间，以保证短路电流超过启动设备的极限分断能力时，由熔断器分断短路电流。通常可靠系数取2，即熔断时间为启动设备断开时间的一半。例如接触器释放时间为0.04s，熔断器的熔断时间可按0.02s考虑。如果发生熔断时间大于启动设备断开时间的情况，可采取下列措施：改用断路器；增大导线截面；改用极限分断电流较高的设备。
（2）热继电器的选择
热继电器主要用作过载保护，最常用于交流电动机的过载保护。
热继电器的外形如图1-9所示，其结构如图1-10所示。
热继电器由双金属片、热元件、动作系统、复位系统和整定调节装置等部分组成。
图1-9 热继电器的外形
图1-10 JR16系列热继电器结构原理图
1—电流调节凸轮；2a，2b—片簧；3—手动复位按钮；4—弓簧；5—主双金属片；6—外导板；7—内导板；8—常闭静触点；9—动触点；10—杠杆；11—复位调节；12—补偿双金属片；13—推杆；14—连杆；15—压簧
热继电器的选择如下：
热继电器应根据电动机的工作环境、启动情况及负载性质来选用。
长期工作或间断长期工作电动机保护用热继电器的选用如下。
①按电动机的额定电流选择，即
Izd=（0.95～1.05）Ied
式中 Izd——热继电器整定电流，A；
Ied——电动机额定电流，A。
对于过载能力差的电动机，则选择公式为
Izd=（0.6～0.8）Ied
热继电器的整定电流范围应包容电动机的额定电流（最好在电动机的额定电流上下均有一定的裕度）。
②按电动机的启动时间选择。一般热继电器在6Ie（Ie为热元件的额定电流）下的可返回时间与动作时间的关系为
tf=（0.5～0.7）td
式中 tf——热继电器在6Ie下的可返回时间，s；
td——热继电器在6Ie下的动作时间，s。
热继电器的过载动作特性必须与被保护电动机的允许发热特性相匹配。
1.2.6 交流接触器、中间继电器和时间继电器的选择
（1）交流接触器的选择
交流接触器在电动机控制线路中用来接通或断开主电路，可远距离控制电动机的运行。交流接触器不同于断路器，它具有一定的过载能力，但不能切断短路电流，也不具备过载保护功能。交流接触器具有刀开关等手动切换电器所没有的失压保护功能。
CJ20-40型和3TB系列交流接触器的外形如图1-11所示，其结构如图1-12所示。
图1-11 交流接触器的外形
图1-12 交流接触器结构
1—反作用弹簧；2—触点弹簧；3—触点支架；4—静触点；5—动触点；6—辅助触点；7—灭弧室；8—衔铁；9—外壳；10—铁芯；11—线圈
交流接触器的选择如下：
①按使用类别选择 按接通分断能力来区分使用类别，接触器的接通和分断能力随着用途和控制对象的不同有很大的差异，它是选用接触器的主要依据。
交流接触器可分为轻任务（一般任务）和重任务两类：轻任务接触器有CJ16、3TB（德）、DSL（德）系列等；重任务接触器有CJ40、CJ20、B（德）系列等。B系列和K型辅助接触器是一种新型接触器，具有辅助触点多，电寿命、机械寿命长，线圈功耗小，安装维护方便等特点。另外，CJ10X系列消弧接触器内部有晶闸管控制电路，可用于工作条件差、频繁启动和反接制动的电路中；CJZ系列接触器适用于振动、冲击较大的场所，吸引线圈为直流供电，自带整流装置。
a. AC-1系列：无感或微感负载、电阻炉、钨丝灯。
b. AC-2系列：绕线型电动机的启动、反接制动与反向、密接通断。
c. AC-3系列：笼型电动机的启动、运转中分断。
d. AC-4系列：笼型电动机的启动、反接制动与反向、密接通断。
用于AC-1类负载时，所选接触器的额定电流与负载电流相近。
用于AC-2、AC-3类负载时，可选用CJ20、CJ40及B系列。
用于AC-2类负载时，如电动机功率大于20kW，可选用CJ20、CJ40及B系列，其额定电流与负载电流相近。
用于AC-4类负载时，可选用CJ20、CJ40、B及CKJ5（真空接触器）系列，可适当降低接触器的控制容量来选用。
②按接触器通断能力选择 接触器主触点的接通与分断能力，在1.05倍的额定电压，功率因数为0.35，每次通电时间不大于0.2s，每次操作间隔6～12s的情况下：
a. 150A及以下的接触器，能承受接通12倍额定电流100次，分断10倍额定电流20次；
b. 250A及以上的接触器，能承受接通10倍额定电流100次，分断8倍额定电流25次。
交流接触器主触点额定电流的经验计算公式为
式中 Iec——主触点的额定电流，A；
Pe——被控制电动机的额定功率，kW；
Ue——被控制电动机的额定电压，V；
K——系数，取1～1.4。
实际选择时，接触器的主触点额定电流大于上述经验公式计算值。
【例1-1】 有一台Y系列异步电动机，额定功率Pe为22kW，额定电压Ue为380V，试选择交流接触器。
解
式中，K取1.2。
因此可选用CJ20-63A交流接触器。线圈电压视控制电源电压而定，一般有220V和380V的。
（2）中间继电器的选择
中间继电器在控制电路中起信号传递与转换作用。由于它的触点多，因此可将一个信号变成多个信号，以实现多路控制。它可将小功率的控制信号转换为大容量的触点动作，扩充其他电器的控制作用。
中间继电器的结构与接触器相似，也是由电磁系统和触点系统组成的，只是由于中间继电器通过的电流小，触点容量小，因此一般不设灭弧系统。电磁式通用继电器的结构如图1-13所示。
图1-13 电磁式通用继电器结构
1—反力弹簧；2—调节螺钉；3—衔铁；4—铁芯；5—极靴；6—线圈；7—触点
中间继电器的选择如下：
中间继电器的选用，需考虑额定工作电压、额定工作电流、线圈电压和电流、负载性质、常开常闭触点数及使用环境等因素。
常用的JZ7系列有JZ7-44、JZ7-62、JZ7-80等，触点额定电流为5A，最大开断电流为交流5A，直流为1A、0.5A、0.25A（对应电压为110V、220V、440V）。继电器线圈电压为交流12V、24V、36V、48V、110V、127V、220V、380V、420V、440V、500V等，吸持功率为12W。
JZ7系列中间继电器技术数据见表1-13。
表1-13 JZ7系列中间继电器技术数据
（3）时间继电器的选择
时间继电器用来延时执行元件的动作时间，以满足控制电路的动作顺序要求。时间继电器按动作原理可分为电磁式、
空气阻尼式、电动式和电子式；按延时方式可分为通电延时型和断电延时型两种。
时间继电器的外形如图1-14所示，其结构如图1-15所示。
图1-14 时间继电器的外形
图1-15 JS7-A系列时间继电器结构
1—调节螺钉；2—推板；3—推杆；4—宝塔弹簧；5—线圈；6—反力弹簧；7—衔铁；8—铁芯；9—弹簧片；10—杠杆；11—延时触点；12—瞬时触点
时间继电器的选用如下：
①在动作较频繁的场合，可选用电磁式时间继电器，如JS3型。
②在延时精度要求不高的场合，可选用空气式延时继电器（得电延时），如JS7、JS23、JS16型。
③在延时精度要求较高的场合，可选用晶体管式（如JSJ、JS12、JS15型）或电动式时间继电器（如JS10、JSD1型）。
④在动作频率较高的场合，可选用晶体管式时间继电器。
⑤延时长（以分或小时计），可选用电动式时间继电器。
⑥在多尘或有潮气的场合，可选用水银式时间继电器、封闭式时间继电器或防潮型时间继电器。
（4）速度继电器的选择
速度继电器或超速开关是一种转速大于规定值时动作的继电器，常用于电动机启动或限制电动机等被控设备的最高转速，达到电路快速分断或闭合的场合。
①JY1型和JFZ0型速度继电器的技术数据见表1-14。
②LY-1型超速开关的技术数据见表1-15。
表1-14 JY1型和JFZ0型速度继电器技术数据
表1-15 LY-1型超速开关的技术数据
注：触点动作转速可根据用户需要进行整定，动作值误差为±15%。
1.2.7 行程开关、按钮和指示灯的选择
（1）行程开关的选择
行程开关又称限位开关，是用来限制机械运动行程的一种电器。它可将机械位移信号转换成电信号，用以定位、限位、改变运动方向、程序控制及安全保护。
行程开关一般有按钮式、单轮旋转式和双轮旋转式三种。
行程开关的外形如图1-16所示，其结构如图1-17所示。
图1-16 行程开关的外形
图1-17 LX19-001型行程开关的结构
1，3—弹簧；2—静触点；4—动触点；5—推杆
LX19行程开关的技术数据见表1-16。
表1-16 LX19行程开关技术数据
（2）按钮的选择
控制按钮用于远距离操作接触器、电磁启动器及其他电器。按结构形式可分为揿压式、紧急式、钥匙式和旋钮式等多种，有的按钮内装有信号灯，除了作为控制元件使用外，还可兼作信号指示灯使用。
按钮的选择如下。
①按钮颜色的选择 按钮的颜色有红、黄、绿、蓝、白、黑和灰等，可根据需要进行选择。“停止”“断电”或“事故”用红色。“启动”“通电”优先用绿色，允许用黑色、白色或灰色。一钮双用的“启动”与“停止”或“通电”与“断电”，交替按压后改变功能的，既不能用红色，也不能用绿色，而应用黑色、白色或灰色。按时启动，抬时停止运动（如点动、微动），应用黑色、白色、灰色或绿色，最好是黑色，而不能用红色。用于“复位”时，单一功能的用蓝色、黑色、白色或灰色，同时有“停止”或“断电”功能的用红色。
按钮的颜色及其含义见表1-17。
②灯光按钮及颜色 灯光按钮的类型见表1-18。
表1-17 按钮的颜色及其含义
表1-18 灯光按钮的类型
灯光按钮颜色的选择与按钮颜色的选择相同，另外，指示灯颜色的选择同样适用于灯光按钮。当选色有困难时，允许用白色。灯光按钮不得用作事故按钮。灯光按钮的选色示例见表1-19。
表1-19 灯光按钮的选色示例
（3）指示灯的选择
指示灯又称信号灯，一般用于交流或直流回路中作各种信号指示。
指示灯的颜色含义与典型应用见表1-20。
表1-20 指示灯的颜色含义与典型应用
