第二章 常用高低压电器
第一节 常用低压电器
低压电器是指用于额定电压交流1200V或直流1500V及以下，在由供电系统和用电设备等组成的电路中起保护、控制、调节、转换和通断作用的电器。
低压电器的额定电压等级范围，随着工农业生产的不断发展和供电系统容量不断扩大，有相应提高的趋势，同时电子技术也将日益广泛用于低压电器中。
一、开关刀和转换开关
刀开关主要用在负载切除以后，将线路与电源隔开，以保证检修人员的安全，也可以接通和分断额定电流。
刀形转换开关主要作为两种及两种以上的电源或负载的转换和通断电路之用。
刀开关有的带灭弧装置，有的不带灭弧装置。前者一般可带负荷接通、分断额定电流，后者仅作隔离作用，不应作负荷开关来分断电流。作隔离器使用时在操作上要注意操作顺序。接通电路时，应先把刀开关合闸，再把负荷开关合闸；分断电路时，操作次序正好相反。
常用开关刀及转换开关：
（1）HK1、HK2胶盖瓷座刀开关
一般作电灯、电热、电阻等回路的控制开关用，也可作为分支线路的控制开关用。三极开关在适当降低容量使用时，也可以作为异步电动机的不频繁直接启动和停止之用。HK1、HK2刀开关技术数据如表2-1所示。
表2-1 HK1、HK2刀开关技术数据
注：开关刀的熔丝不随产品供应。
（2）HD11～HD14、HS11～HS13系列刀开关
本系列开关用于交流50Hz、额定电压380V，直流额定电压440V、额定电流1500A及以下低压成套配电装置中，作为不频繁地手动接通和分断交直流电路或作隔离开关用。
其结构为开启式，其中：
①HD11、HS11用于磁力站中，仅作隔离开关用；
②HD12、HS12用于正面两侧方操作、前面维修的开关柜中；
③HD13（图2-1）、HS13用于正面操作、后面维修的开关柜中；
图2-1 HD13-400/31刀开关外形图
1—操作手柄；2—灭弧罩；3—动触刀
④HD14用于动力配电箱中。
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（3）HH3、HH4系列铁壳开关
适用于工矿企业、农村电力灌溉和电热、照明灯各种配电设备中，供不频繁手动接通和分断负载电路使用，具有短路保护，也可作为交流异步电动机的不频繁启动和停止之用。结构如图2-2所示。
图2-2 HH4-60铁壳开关结构简图（左为去盖示意图）
1—RC1A熔断器；2—动触刀；3—轴；4—操作手柄；5—壳体；6—盖
（4）HH10D系列开关熔断器组
作为手动不频繁地接通和分断有载电路及线路的过载、短路保护之用。其主要技术数据如表2-2所示。
表2-2 HH10D系列开关熔断器组主要技术数据
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（5）HR11系列熔断器式开关
适用于工业电气设备的配电系统中，作为手动不频繁地接通与分断负载电路及线路的过载保护。外形见图2-3所示。
图2-3 HR11熔断器式开关结构简图（左为去盖示意图）
1—RT15熔断器；2—挡板；3—操作手柄；4—横梁；5—壳体；6—盖
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（6）HR3系列熔断器式开关
在工矿企业配电网络中，作为电气设备及线路的过载和短路保护用，以及正常供电情况下不频繁地接通和分断电路。
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（7）HR5系列熔断器式隔离开关
主要用于有高短路电流的配电电路和电动机电路中，作为电源开关的隔离开关和应急开关，并对电路进行保护。一般不作为直接开闭单台电动机之用。
开关如配上带有熔断撞击器的熔断体时，当熔断体熔断，撞击器弹出，通过传动轴，触动开关侧面的LX19K行程开关，即发出信号或切断电动机控制电路，防止断相运行事故。外形如图2-4所示。
图2-4 HR5-200/31熔断器式隔离开关结构简图
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（8）HG1系列熔断器式隔离器
适用于具有高短路电流的配电电路和电动机电路中，作为电源隔离器和电路保护用。其主要技术数据如表2-3所示。
表2-3 HG1系列熔断器式隔离器主要技术数据
熔断器式隔离器配用交流380V、RT14有填料封闭管式圆筒形熔断体。当32A和63A隔离器配用带撞针的熔断体时，具有断相保护的功能。
（9）系列空气式隔离器
适用于工矿企业低压配电系统以及冶炼、电解、电镀、交通运输、整流设备中，主要用于负载切除以后将线路与电源隔离，以保证检修人员的安全。其额定工作电压为交流50Hz、1200V及以下，或直流1500V及以下，额定工作电流为2500A、4000A。
其安装地点周围环境的污染等级为3级，安装类别为Ⅲ类。隔离器均附有3动合（常开）、3动断（常闭）的辅助开关。
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（10）HZ10系列组合开关
适用于交流50Hz、380V及以下，直流220V及以下的电气线路中，作接通或分断电路，换接电源和负载，测量三相电压，调节电加热器的串、并联，控制小型异步电动机正反转用。本系列开关不能作为频繁操作的手动开关。
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（11）HZ15系列组合开关
适用于交流50Hz或60Hz、380V及以下，直流220V及以下的电气线路中，供手动不频繁地接通或分断电路，转换电路用。亦可直接开闭小容量交流电动机。
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（12）QSA系列隔离开关熔断器组，QA、QP系列隔离开关
Q系列开关是由丹麦引进的技术生产的产品，符合Bs、VDE和IEC标准。Q系列开关有一个最新发展的、把滚动触头和刀形触头的优点结合起来的、具有独特性能的触头系统，如图2-5所示。结构如图2-6所示。
图2-5 Q系列开关的触头系统示意图
1—动触头系统；2—接触滚柱；3—静触头刀片
图2-6 QSA400隔离开关熔断器组结构示意图
1—安装支持件；2—开关壳体；3—熔断器；4—操动方轴；5—面板；6—操作手柄；7—挂锁拉扣
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二、熔断器
熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。
熔断器是一种过电流保护器。熔断器主要由熔体和熔管以及外加填料等部分组成。使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，从而起到保护的作用。
以金属导体作为熔体而分断电路的电器，串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，熔体自身将发热而熔断，从而对电力系统、各种电工设备以及家用电器都起到了一定的保护作用。具有反时延特性，当过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。因此，在一定过载电流范围内至电流恢复正常，熔断器不会熔断，可以继续使用。熔断器主要由熔体、外壳和支座3部分组成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。
（1）低压熔断器的种类及特点
低压熔断器的种类及特点如表2-4所示，结构图如图2-7所示。
表2-4 常见低压熔断器的种类及特点
图2-7 低压熔断器的典型结构
操作注意事项
（1） 熔断器使用注意事项
①熔断器的保护特性应与被保护对象的过载特性相适应，考虑到可能出现的短路电流，选用相应分断能力的熔断器。
②熔断器的额定电压要适应线路电压等级，熔断器的额定电流要大于或等于熔体额定电流。
③线路中各级熔断器熔体额定电流要相应配合，保持前一级熔体额定电流必须大于下一级熔体额定电流。
④熔断器的熔体要按要求使用相配合的熔体，不允许随意加大熔体或用其他导体代替熔体。
（2） 熔断器巡视检查
①检查熔断器和熔体的额定值与被保护设备是否相配合。
②检查熔断器外观有无损伤、变形，瓷绝缘部分有无闪烁放电痕迹。
③检查熔断器各接触点是否完好，接触紧密，有无过热现象。
④熔断器的熔断信号指示器是否正常。
（3） 熔断器使用维修
①熔体熔断时，要认真分析熔断的原因，可能的原因如下。
a.短路故障或过载运行而正常熔断。
b.熔体使用时间过久，熔体因受氧化或运行中温度高，使熔体特性变化而误断。
c.熔体安装时有机械损伤，使其截面积变小而在运行中引起误断。
②拆换熔体时，要求做到以下几点。
a.安装新熔体前，要找出熔体熔断原因，未确定熔断原因，不要拆换熔体试送。
b.更换新熔体时，要检查熔体的额定值是否与被保护设备相匹配。
c.更换新熔体时，要检查熔断管内部烧伤情况，如有严重烧伤，应同时更换熔管。瓷熔管损坏时，不允许用其他材质管代替。填料式熔断器更换熔体时，要注意填充填料。
③熔断器应与配电装置同时进行维修工作。
a.清扫灰尘，检查接触点接触情况。
b.检查熔断器外观（取下熔断器管）有无损伤、变形，瓷件有无放电闪烁痕迹。
c.检查熔断器，熔体与被保护电路或设备是否匹配，如有问题应及时调查。
d.注意检查在TN接地系统中的N线，设备的接地保护线上，不允许使用熔断器。
e.维护检查熔断器时，要按安全规程要求，切断电源，不允许带电摘取熔断器管。
（4） 熔断器适配器
熔断器的适配器包括基座，微动指示开关和散热器等，用户可以根据需要与熔断器生产厂家协商定做。
（2）常用熔断器
①RC1A瓷插式（插入式）熔断器。此型熔断器主要用于交流50Hz、380V（或220V）的低压电路末端，作为电器设备的短路保护。当过载电流超过2倍额定电流时，熔体能在1h内熔断，所以也可以起一定程度的过载保护作用。其技术数据如表2-5所示。
表2-5 RC1A型熔断器的技术数据
②RL1、RL6、RL7型螺旋式熔断器。在RL1型熔断器在熔体周围充满石英砂，能大量吸收电弧能量，通过灭弧，提高了熔断器的分断能力。RL6、RL7是新系列产品，可取代老产品RL1。RL型螺旋式熔断器可适用于交流低压电路中作为过载及短路保护元件，技术数据如表2-6所示。
表2-6 RL1、RL6、RL7熔断器的技术数据
（3）RT0、RT12、RT14、RT15等系列有填料封闭管式熔断器
RT0系列有填料封闭管式熔断器广泛应用于低压成套装置中，一般用于低压供电引出线，或对断流能力要求较高的场合，如小型发电站的厂用电及农村变电站的主回路及靠近电力变压器出线端的供电线路中，作为电缆、导线和电气设备的短路保护及过载保护。
近年按新标准生产的RT12系列（圆管式）、RT14系列（圆管型帽）和RT15系列的有填料封闭管式熔断器，其中RT12系列可取代RT0系列，RT12系列可取代RT11系列。RT0系列熔断器的主要技术数据见表2-7。RT12、RT14、RT15系列熔断器的主要技术数据见表2-8。
表2-7 RT0系列熔断器的主要技术数据
注：表中标*者尽可能不采用。
表2-8 RT12、RT14、RT15系列熔断器的主要技术数据
（4）RM10、RM7系列无填料封闭管式熔断器
RM10系列无填料封闭管式熔断器由静插座、熔管及管中的熔体3部分组成。熔断器的熔体是用锌片冲成不均匀的截面形状，可同时起过载和短路保护两重作用。RM10系列熔断器的主要技术数据如表2-9所示。
表2-9 RM10系列熔断器的主要技术数据
RM7系列熔断器的熔管是用三氯氰胶玻璃布加热卷压成型的，帽形端盖则用酚醛玻璃布热压而成。它的熔体为铜片，上面开有一些孔，以形成变截面形状。并在窄处焊有锡桥。这种熔断器适用于容量不大的电网，特别是单独运行的小水电和小火电站，作过载和短路保护用。其技术数据如表2-10所示。
表2-10 RM7系列熔断器技术数据
（5）RS系列、RLS系列快速熔断器
RS系列快速熔断器是RT0有填料封闭管式熔断器的派生系列。其中，RS0系列快速熔断器用于保护大容量硅元件，RS3系列快速熔断器用于保护晶闸管。RLS系列快速熔断器是RL1螺旋式熔断器的派生系列，其结构与RL1熔断器相同。RLS3系列快速熔断器用于保护半导体硅整流元件和晶闸管，以及硅整流元件和晶闸管组成的成套装置的内部短路或过载保护。
特别应注意，普通熔断器的熔体不能代替快速熔断器的熔体。
RS系列、RLS系列快速熔断器的技术数据见表2-11。RLS快速熔断器的保护特性见表2-12。
表2-11 RS系列、RLS系列快速熔断器的技术数据
表2-12 RLS快速熔断器的保护特性
（6）NT和NGT系列熔断器
NT系列为低压高分断能力熔断999器，NGT系列为半导体器件保护用熔断器。它们均属有填料封闭式熔断器，其技术数据见表2-13及表2-14。
表2-13 NT系列熔断器基本技术数据
表2-14 NGT系列熔断器基本技术数据
实例操作
①安装熔断器除保证有足够的电气距离外，还应保证足够的间距，以保证拆卸、更换熔体方便。
②安装熔体必须保证接触可靠，否则，将造成接触电阻过大而发热或断相，引起负载断相运行烧毁电动机。
③安装引线要有足够的截面积，而且必须拧紧接线螺钉，避免接触不良，引起接触电阻过大而使熔体提前熔断，造成误动作。
④安装熔体时不能有机械损伤，否则，使截面积变小，电阻增大，发热增加，保护特性变坏，动作不准确。
⑤经常清除熔断器上及导电插座上的灰尘和污垢。检查熔体，发现氧化腐蚀或损伤后应及时更换。
⑥拆换熔断器通常应不带电进行更换，有些熔断器允许带电情况下更换，但也要注意切断负载，以免发生危险。
⑦更换熔体时，必须注意新熔体的规格尺寸、形状应与原熔体相同，不应随意更换凑合使用。
⑧快速熔断器的熔体不能用普通熔断器的熔体代替。
⑨正确选择熔体电流，可以保证电气设备正常运行及启动时熔体不熔断，而在短路故障下，能在短时内熔断，起到短路保护作用。选择原则为：
a.对照明电路
IfN≥Ile （2-1）
式中 IfN——熔体额定电流，A；
Ile——回路计算电流，A。
通常取
IfN/Ile=0.9～1.1
b.交流电动机线路中
单台电动机线路
多台电动机线路
式中 IMN——电动机额定电流，A；
——线路中最大一台电动机额定电流，A；
∑Ie——线路中除最大一台电动机外的计算电流总和，A。
系数（1.5～2.5）的选取：若电动机是空载或轻载启动时，系数取小些；反之，取大些。个别情况下，系数取2.5后，仍不能满足电动机启动要求时可适当放大，但系数不要超过3。用补偿器启动的交流电动机，系数取（1.5～2）。
⑩三相负载回路（如电动机），更换一相熔断器时，应同时检查或更换另两相熔断器。
三、断路器
断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。
断路器可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。
断路器按其使用范围分为高压断路器和低压断路器，高低压界线划分比较模糊，一般将3kV以上的称为高压电器。断路器的外形如图2-8所示，其动作和原理如图2-9所示。
图2-8 断路器的外形
图2-9 断路器的动作和原理图
1，9—弹簧；2—主触头；3—锁键；4—钩子；5—轴；6—电磁脱扣器；7—杠杆；8，10—衔铁；11—欠电压脱扣器；12—热脱扣器双金属片；13—热脱扣器的热元件
操作注意事项
图2-9中有三对主触头，当断路器合闸后，三对主触头由锁键钩住钩子，克服弹簧的拉力，保持闭合状态。当电磁脱扣器吸合、热脱扣器的双金属片受热弯曲或欠电压脱扣器释放时，这三者中的任何一个动作，就可将杠杆顶起，使钩子与锁键脱开，于是主触头就断开电路。当电路正常工作时，电磁脱扣器的线圈产生的吸力不能将衔铁吸合。而当电路发生短路或有关故障，致使线圈流过较大电流，产生的吸力足以将衔铁吸合，使主触头断开，并切断电路。若电路发生过载，但又达不到电磁脱扣器动作的电流时，流过发热元件的过载电流却能使金属片受热弯曲顶起杠杆，导致触头分开而切断电路，起到了欠压或失压保护作用。
断路器的类型及特点见表2-15。
表2-15 断路器的类型及特点
注：型号说明：
操作注意事项
在断路器的安装和使用中应注意下列几点。
①断路器应按规定垂直安装，其上、下导线端接点必须使用规定截面积的导线或母线连接。
如果是用铝排搭接，则搭接端面最好用铜丝刷刮擦后上一层高滴点的导电膏以保证端面接触良好，尤其在潮湿、盐雾及化学腐蚀性气体场合即使用铜排搭接其端面也必须涂敷高滴点导电膏。
②工作时不可将灭弧罩取下不用，灭弧罩若有损坏，应更换新的，以免发生短路时不能切断电弧，酿成事故。
③过电流脱扣器的整定值一经调好就不允许随意更动，而且使用日久后要检查其弹簧是否生锈卡住，以免影响其动作。
④触头的长期工作电流不得大于开关的额定电流，以免触头温升过高。
⑤在断路器分断短路电流以后，应在切除上一级电源的情况下，及时地检查其触头。若发现有弧烟痕迹，可用干布抹净；若发现触头已烧毛，可用砂纸或细锉小心修整，但主触头一般不允许用锉刀修整。
⑥使用前应将脱扣器电磁铁工作面的防锈油脂抹去，以免影响电磁机构的动作值。
⑦每使用一定次数（一般为四分之一机械寿命）后，应给操作机构添加润滑油。
⑧应定期清除掉落在断路器上的尘垢，以免影响操作和影响绝缘。
⑨应定期检查各种脱扣器的动作值，有延时者还要检查其延时。
四、接触器
在电工学上，因为可快速切断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制（某些型号可达800A）电路的装置，所以经常运用于电动机作为控制对象﹐也可用作控制工厂设备﹑电热器﹑工作母机和各样电力机组等电力负载，接触器不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用。接触器控制容量大，适用于频繁操作和远距离控制。是自动控制系统中的重要元件之一。
（1）接触器的分类和主要技术数据
接触器是电力系统和自动控制系统中应用最普遍的一种电器，作为执行元件，它可以频繁地接通和分断带有负载的主电路或大容量的控制电路，并可实现远距离的自动控制。
接触器可分为交流接触器和直流接触器两大类。CJ10系列交流接触器如图2-10所示；直动式交流接触器结构示意图如图2-11所示；交流接触器的分类和主要用途见表2-16；直流接触器的分类和主要用途见表2-17。
图2-10 CJ10系列交流接触器
图2-11 直动式交流接触器结构示意图
表2-16 交流接触器的分类和主要用途
表2-17 直流接触器的分类和主要用途
（2）常用接触器
常用交流接触器见表2-18，常用直流接触器见表2-19。
表2-18 常用交流接触器
型号说明
表2-19 常用直流接触器
型号说明
操作注意事项
接触器在使用与维护时，通常应注意以下几个方面的问题。
①在使用中，应定期检查接触器的各部件，要求可动部分未卡住、紧固件无松脱，零部件如有损坏，应及时进行修理或重换新件。
②经常保持触点表面的清洁，不允许涂油，当触点表面由于飞弧作用而形成金属小珠时，应及时铲除。当触点严重磨损后，应及时进行调整或重换新件，当厚度仅剩原厚度的1/3～2/3时，应及时调换触点。但应注意银合金触点表面产生的氧化膜，由于接触电阻很小，不会造成接触不良现象，不必铲修，否则，会缩短触头寿命。
③原来带有灭弧罩的接触器绝不能不带灭弧罩使用，以防发生短路事故。陶土灭弧罩性脆易碎，应避免碰撞，若有损坏，应及时重换新件。
④当衔铁与铁芯接触面接触不良或衔铁歪斜时，会导致铁芯振动严重，噪声过大和线圈过热，应及时清除铁芯端污垢和锈蚀，调整衔铁的歪斜现象，紧固松动的铁芯，以保证衔铁与铁芯的接触良好、可靠。
⑤短路环有时会出现断裂或跳出等故障，致使铁芯噪声过大。可将断裂处焊牢，用环氧树脂固定。如不能焊接，则应更换短路环或铁芯。
实例操作
接触器常见的故障及排除方法见表2-20。
表2-20 接触器常见的故障及排除方法
五、启动器
启动器是一种用于启动电动机的控制电器。除少数手动启动器外，大多由接触器、热继电器和控制按钮等电路按一定方式组合而成，并具有过载、电压保护功能。常用于启动器有电磁启动器、星三角启动器、自耦减压启动器等。
（1）电磁启动器
电磁启动器又称磁力启动器，可用来直接启动电动机。电磁启动器主要由接触器和热继电器两部分组成，如图2-12所示。接触器用于闭合与切断电路，当电源电压太低或突然停电时，能自动切断电路。热继电器用作过载保护，当电动机过载时能自动切断电源。
图2-12 电磁启动器
1—热继电器；2—接触器
操作注意事项
①电磁启动器使用前应注意以下事项。
a.各零、部件有无因运输而损坏，松弛或遗失。
b.隔爆面是否完好，间隙是否符合要求，否则，不予使用。
c.启动器铭牌上的技术数据是否与所控制的电动机参数相符合。
d.启动器下井前必须在井上进行严格的试验检查，检查合格后，方可入井使用。
e.启动器在井下装卸及运输过程中，应避免受强烈振动，严禁翻滚，必须轻移轻放。
②打开启动器的接线箱盖，主回路接入符合电压绝缘要求的合适截面的电缆，接线后应保证出线口的密封特性。
③应压紧压盘螺钉，同样要保证出线口的密封特性。
④打开启动器的主腔，按照所控制的电动机的容量对JDB进行调整，若电动机的额定工作电流在分挡电流的高挡或低挡，JDB粗调开关应拨至高挡或低挡，然后将波段开关调至最接近电动机额定电流的电流挡。
⑤启动器的变压器出厂时，初级接在1140V位置上，当用660V电源，应改接在660V的接线位置上。
⑥启动器内的远近控开关，应根据需要打到相应的位置上。
⑦做电动机的转向试验，确定电动机转向，经试车确认后，方可投入正常运行。
（2）星三角启动器
凡在正常运行时定子绕组作三角形联结的电动机，均可采用星三角启动器进行降压启动，来达到减小启动电流的目的。启动时，定子绕组接成星形，使加在每相绕组上的电压由380V降为220V；当电动机达到一定转速时，再将定子绕组改接成三角形，使电动机在额定电压380V运行。星三角启动器减压启动时，启动转矩只有全电压启动时的1/3，故星三角启动器适用于空载或轻载启动。星三角启动器有手动式和自动式两类。
①手动星三角启动器。手动星三角启动器有QX1、QX2系列产品，如图2-13所示。手动星三角启动器不带任何保护，所以要与断路器、熔断器等配合使用。当电动机因失压停转后，应立即将手柄扳到停止位置上，以免电压恢复时电动机自行全电压启动。
图2-13 QX1系列手动星三角启动器
②自动星三角启动器。自动星三角启动器主要由接触器、热继电器、时间继电器组成，能自动控制电动机定子绕组的星三角换接，并具有过载和失压保护。此类星三角启动器有QX3、QX4系列产品，如图2-14所示。
图2-14 QX3-13型自动星三角启动器
1—接触器；2—时间继电器；3—热继电器
（3）自耦减压启动器
自耦减压启动器又称补偿启动器，是一种利用自耦变压器降低电动机启动电压的控制电器。对容量较大或者启动转矩要求较高的三相异步电动机可采用自耦减压启动。
自耦减压启动器由自耦变压器、接触器、操作机构、保护装置和箱体等部分组成。自耦变压器的抽头电压有三种，分别是电源电压40%、60%和80%，可以根据电动机启动时的负载大小选择不同的启动电压。启动时，利用自耦变压器降低定子绕组的端电压；当转速接近额定转速时，切除自耦变压器，将电动机直接接入电源全电压正常运行。
自耦减压启动器有QJ3系列充油式手动自耦减压启动器（图2-15）、QJ10系列空气式手动自耦减压启动器和XJ01系列自动式自耦减压启动箱等产品。
图2-15 QJ13型系列自耦减压启动器
1—启动静触头；2—热继电器；3—自耦变压器；4—失压保护装置；5—停止按钮；6—操纵手柄；7—油箱
六、继电器
继电器是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
继电器的分类见表2-21。
表2-21 继电器的分类
（1）热继电器
热继电器（图2-16）是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。继电器作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。
图2-16 热继电器示意图
1—双金属片固定支点；2—双金属片；3—热元件；4—导板；5—补偿双金属片；6—常闭触点；7—常开触点；8—复位螺钉；9—动触点；10—复位按钮；11—调节旋钮；12—支撑；13—压簧
①热继电器的基本特性参数
热继电器的基本特性参数见表2-22。
表2-22 热继电器的基本特性参数
型号说明
②常用热继电器
a. JR20系列双金属片式热继电器：该热继电器适用于交流50Hz、主电路电压至660V、电流至160A的传动系统中，作为三相笼型异步电动机的过载和断相保护。能与CJ20等交流接触器配套组成新型电磁启动器，作为电动机的启动、运转控制和保护，也能单独使用。
b. 3UA系列双金属片式热过载继电器：该系列双金属片式热过载继电器是引进德国西门子公司产品，适用于交流50Hz（或60Hz）、电压690～1000V、电流0.1～630A的长期工作或间断长期工作的交流电动机的过载与断相保护，也可用作直流电磁铁和直流电动机的过载保护，可与接触器接插安装，也可独立安装。
c. T系列双金属片式热过载继电器：该热过载继电器适用于主电路交流50Hz、额定电压660V及以下、电流至500A的电力系统中，供三相交流电动机作过载保护和断相保护之用。
d. 3RB10、3RB12电子式热继电器：3RB10电子式热继电器是使用电子元器件及线路来实现热金属片式热过载继电器功能的一种新型继电器。
操作注意事项
（1）3RB10电子式热继电器提供了多种多样的电动机保护功能
①保护特性误差小于10%，脱扣保护特性精度高。
②通过调节脱扣保护等级，就可以达到保护正常或重载启动电动机的目的，而不需要更换热继电器。
③保护特性不受振动、引出导线截面变化、温度波动、腐蚀性环境和老化等外界因素的影响。
④电子式热继电器动作后，恢复时间固定（约为5min）。
（2）3RB12电子式热继电器还能提供三种不同的保护功能
①通过对电动机每一个绕组电流的不间断地监视，实现过载保护。
②通过测量PTC热敏电阻元件回路，实现电动机的过热保护（通过短接线A取消此功能）。
③接地故障保护。加装零序电流互感器后，在接地故障电流为0.3A、0.5A和1A时可以可靠地检出接地故障。
实例操作
热继器安装的方向、使用环境和所用连接线都会影响动作性能，安装时应引起注意。
（1）热继电器的安装方向
热继电器的安装方向很容易被人忽视。热继电器是电流通过发热元件发热，推动双金属片动作。热量的传递有对流、辐射和传导三种方式。其中对流具有方向性，热量自下向上传输。在安放时，如果发热元件在双金属片的下方，双金属片就热得快，动作时间短；如果发热元件在双金属片的旁边，双金属片热得较慢，热继电器的动作时间长。当热继电器与其他电器装在一起时，应装在电器下方且远离其他电器50mm以上，以免受其他电器发热的影响。热继电器的安装方向应按产品说明书的规定进行，以确保热继电器在使用时的动作性能相一致。
（2）使用环境
主要指环境温度，它对热继电器动作的快慢影响较大。热继电器周围介质的温度，应和电动机周围介质的温度相同，否则，会破坏已调整好的配合情况。例如，当电动机安装在高温处、而热继电器安装在温度较低处时，热继电器的动作将会滞后（或动作电流大）；反之，其动作将会提前（或动作电流小）。
对没有温度补偿的热继电器，应在热继电器和电动机两者环境温度差异不大的地方使用。对有温度补偿的热继电器，可用于热继电器与电动机两者环境温度有一定差异的地方，但应尽可能减少因环境温度变化带来的影响。
（3）连接线
热继电器的连接线除导电外，还起导热作用。如果连接线太细，则连接线产生的热量会传到双金属片上，加上发热元件沿导线向外散热少，从而缩短了热继电器的脱扣动作时间；反之，如果采用的连接线过粗，则会延长热继电器的脱扣动作时间。所以连接导线截面不可太细或太粗，应尽量采用说明书规定的或相近的截面积。
热继电器常见故障和处理方法见表2-23。
表2-23 热继电器常见故障和处理方法
（2）电磁式继电器
电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的（图2-17）。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点［动断（常闭）触点］释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“动合（常开）、动断（常闭）”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“动合（常开）触点”；处于接通状态的静触点称为“动断（常闭）触点”。继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。
图2-17 电磁式继电器的组成
电磁继电器的选择，通常可从以下几个方面来进行考虑。
①选择线圈合适的电压类型及电压。使用电磁式继电器时，先应选择继电器线圈电源电压是交流还是直流。继电器线圈的额定工作电压一般应小于或等于其控制电路的工作电压。
②选择线圈合适的额定工作电流
对于采用晶体管或集成电路驱动的直流电磁继电器，其线圈额定工作电流（一般为吸合电流的2倍）应在驱动电路的输出电流范围之内。
③选择触点合适的类型
由于同一种型号的电磁继电器有多种触点形式可供选用，如单组触点、双组触点、多组触点、动合（常开）式触点、动断（常闭）式触点等，应选择适合巧用电路的触点类型。
④选择触点合适的额定负载电流
使用继电器时，触点的额定负载电流大小是必须考虑的重要参数之一。许多电工尽管也注意使负载的正常工作电流不超过继电器触点的额定负载电流，但在使用中继电器的触点还是被频繁发生的电弧烧蚀而导致接触不良等，就是因为没有搞清楚这一参数的具体含义。
a.继电器触点额定负载电流含义：继电器触点额定的负载电流是指在规定的寿命内，在额定电压和频率下，触点所能切换的电阻性电流的大小。由于负载性质的不同，即使额定工作电流相同，在接通或切断负载时通过的电流也是不同的，而影响触点寿命的正是在切换瞬间通过负载的电流。因此，不考虑负载的性质来选取继电器肯定是错误的。
b.各种性质的负载对继电器触点寿命的影响：
ⓐ 容性负载的影响：许多电源电路中都设置有大小容量的滤波电容器，一般电路中也有为数众多的退耦滤波电容器，使得这些电路都成为强容性电路。它们在刚接通电源时，由于电容器两端电压不能突变相当于短路，电路中电流必然很大，仅受电源电压和线路电阻限制是不够的，这样大的电流必然会使继电器的触点在接通时烧蚀。此问题可在电路中串联适当的电阻器来解决。
ⓑ 感性负载的影响：感性负载可分为两种类型：电动机负载和强感性负载。电动机在静态时输入阻抗很小，在启动时会产生很大的启动电流，其大小为额定工作电流的5.5～7倍，持续时间视电动机负荷的大小而定，一般为10s左右。这样大的启动电流易使继电器的触点在接通时有拉弧，且电弧持续时间较长，必然会对触点造成严重损坏。
当电动机在停机时，绕组中的电流迅速减小，由此又会产生很高的自感电动势加到控制它的继电器触点两端，也会引发电弧，烧伤触点。扼流圈、电感器、接触器的线圈等属于强感性负载，这类负载虽然在接通电源时不会像电动机那样产生大的启动电流，但在切断电源时也会产生很高的自感电动势损伤触点。
ⓒ 电阻性负载的影响：在电压一定时，电阻性负载中的电流一般是恒定的，但如果负载工作温度和常温相差很大时，则要考虑温度对负载电阻的影响。如白炽灯在冷态下灯丝温度为室温，而正常工作时灯丝处于高温炽热状态，达1500℃左右。而灯丝电阻值是随温度升高而增加的，室温下灯丝电阻只有正常工作时的十几分之一，所以白炽灯在刚接通电源时，通过的电流可达正常工作电流的十几倍。可见若以白炽灯的额定工作电流来选择继电器肯定是错误的。因此，在选用继电器时一定要考虑负载中可能出现的最大电流。当然，为了降低对继电器带载能力的要求，也可以采取一些措施来减少负载中可能出现的最大电流，防止产生电弧，如在触点两端加电容器R-C网络、二极管、压敏元件等，必要时还可使用专门的灭弧装置。
⑤选择合适的体积
电磁继电器体积的大小通常与继电器触点负荷的大小有关，采用多大体积的继电器，通常应根据使用电路的要求来确定。
继电器的型号较多，而且在同一型号中还有很多规格代号，它们的各项参数都不相同，尤其参数中的直流电阻、额定电压及吸合电流在选用时应重点考虑。
典型的电磁式继电器有以下几种。
（1）通用继电器
它是一种具有良好的通用性、系列性的电磁式继电器，在同一磁系统结构上加上不同的线圈或阻尼线圈就可以分别构成中间继电器、电压继电器、欠电流继电器、高返回系数继电器、时间继电器（短延时），它在电力拖动线路和自动控制装置中作控制继电器用，在直流电动机励磁回路中起保护和控制作用，在交流绕线转子异步电动机的反接制动线路中用作反接继电器（图2-18）。
图2-18 通用继电器
（2）电流继电器
电流继电器（图2-19）主要用作绕线转子异步电动机或直流电动机的启动、过载、过电流保护，高返回系数电流继电器主要用作交流异步电动机的堵转保护。
图2-19 JT4系列电流继电器
1—磁轭；2—反作用弹簧；3—衔铁；4—电流线圈；5—动断（常闭）触头；6—动合（常开）触头；7—铁芯
（3）中间继电器
中间继电器（图2-20）在控制电路中起信号放大作用或将信号同时传输给数个有关控制元件起增加控制回路数的作用。
图2-20 中间继电器结构原理图
（4）时间继电器
时间继电器（图2-21）是在电路中起着按时间控制作用的继电器，当它的感测部分接受输入信号后，经过一定时间延时，它的执行机构才会动作，并输出信号以操纵控制回路。
图2-21 JS7-A系列时间继电器
实例操作
电磁继电器常见故障原因及处理方法见表2-24。该表也同样适合于磁力启动器故障的检修用。
表2-24 电磁继电器和磁力启动器的故障及排除方法
七、主令电器
主令电器的供应商是用于闭合、断开和转换控制电路，以发布命令的一类电器。又称主令开关的供应商。也用于对生产过程实行程序控制。主令电器主要由触头系统、操作机构和定位机构组成。由于主令电器所转换的电路是控制电路，所以其触头工作电流很小。
主令电器应用广泛，种类繁多，常见的有按钮、位置开关、万能转换开关、主令控制器与凸轮控制器等。
（1）按钮
按钮是一种手动且可以自动复位的主令电器，其结构简单，控制方便，在低压控制电路中得到广泛应用。按钮结构示意图如图2-22所示。
图2-22 按钮结构示意图
1，2—动断（常闭）触点；3，4—动合（常开）触点；5—桥式触点；6—复位弹簧；7—按钮帽
①型号含义
K——开启式；S——防水式；J——紧急式（有红丝大蘑菇头突出在外）；
X——旋钮式；H——保护式；F——防腐式；Y——钥匙式；D——带灯式。
②电器符号
按钮的图形符号及文字符号表示如下。
③按钮的选择原则
①根据使用场合，选择控制按钮的种类，如开启式、防水式、防腐式等。
②根据用途，选用合适的形式，如钥匙式、紧急式、带灯式等。
③按控制回路的需要，确定不同的按钮数，如单钮、双钮、三钮、多钮等。
④按工作状态指示和工作情况的要求，选择按钮及指示灯的颜色。
（2）行程开关
行程开关又称限位开关，用于机械设备运动部件的位置检测，是利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制指令，以控制其运动方向或行程的主令电器。行程开关从结构上可分为操作机构、触头系统和外壳三部分。如图2-23所示为行程开关的外形及结构示意图。
图2-23 行程开关的外形及结构示意图
①型号含义
②电器符号
行程开关及接近开关图形符号及文字符号表示，如图2-24所示。
图2-24 行程开关及接近开关图形及文字符号
③行程开关的选择
实际应用中，行程开关的选择主要从以下几方面考虑。
①根据应用场合及控制对象选择。
②根据安装环境选择防护形式，如开启式或保护式。
③根据控制回路的电压和电流选择行程开关系列。
④根据机械与行程开关的传力与位移关系选择合适的头部形式。
（3）万能转换开关
万能转换开关主要适用于交流50Hz、额定工作电压380V及以下、直流电压220V及以下，额定电流至160A的电气线路中，万能转换主要用于各种控制线路的转换、电压表、电流表的换相测量控制、配电装置线路的转换和遥控等。万能转换开关还可以用于直接控制小容量电动机的启动、调速和换向。
①万能转换开关结构原理
如图2-25所示为LW6系列转换开关中某一层的结构原理示意图，LW6系列万能转换开关由担任机构、面板、手柄及触点座等主要部件组成，操作位置有2～12个，触点底座有1～10层，每层底座均可装三对触点，每层凸轮均可做成不同形状，当手柄转动到不同位置时，通过凸轮的作用，可使各对触点按所需要的规律接通和分断。这种开关可以组成数百种线路方案，以适应各种复杂要求。
图2-25 LW6系列转换开关中某一层的结构原理示意图
②常用型号
万能转换开关适用性广，国内现有的LW2、LW4、LW5、LW6、LW8、LW12、LW15、LW16、LW26、LW30、LW39、CA10、HZ5、HZ10、HZ12等各类开关以及进口设备上的转换开关。万能转换开关派生产品有挂锁型开关和暗锁型开关（63A及以下），可用作重要设备的电源切断开关，防止误操作以及控制非授权人员的操作。
万能转换开关具有体积小、功能多、结构紧凑、选材讲究、绝缘良好、转换操作灵活、安全可靠的特点。LW6系列万能转换开关型号和触点排列特征，如表2-25所示。
表2-25 LW6系列万能转换开关型号和触点排列特征表
③万能转换开关符号含义
④电气符号
万能转换开关的电气符号及通断表如图2-26所示。
图2-26 万能转换开关电气符号及通断表
⑤万能开关的选择
万能转换开关的选择主要按下列要求进行。
a.按额定电压和工作电流选用合适的万能转换开关系列。
b.按操作需要选定手柄形式和定位特征。
c.按控制要求参照转换开关样本确定触点数量和接线图编号。
d.选择面板形式及标志。
（4）主令控制器
主令控制器（又称主令开关），主要用于电气传动装置中，按一定顺序分合触头，达到发布命令或其他控制线路连锁、转换的目的。适用于频繁对电路进行接通和切断，常配合磁力启动器对绕线式异步电动机的启动、制动、调速及换向实行远距离控制，广泛用于各类起重机械的拖动电动机的控制系统中。
操作注意事项
主令控制器一般由触头系统、操作机构、转轴、齿轮减速机构、凸轮、外壳等几部分组成。
其动作原理与万能转换开关相同，都是靠凸轮来控制触头系统的关合。但与万能转换开关相比，它的触点容量大些，操纵挡位也较多。
不同形状凸轮的组合可使触头按一定顺序动作，而凸轮的转角是由控制器的结构决定的，凸轮数量的多少则取决于控制线路的要求。
由于主令控制器的控制对象是二次电路，所以其触头工作电流不大。
成组的凸轮通过螺杆与对应的触头系统联成一个整体，其转轴既可直接与操作机构联结，又可经过减速器与之联结。如果被控制的电路数量很多，即触头系统档次很多，则将它们分为2～3列，并通过齿轮啮合机构来联系，以免主令控制器过长。主令控制器还可组合成联动控制台，以实现多点多位控制。
配备万向轴承的主令控制器可将操纵手柄在纵横倾斜的任意方位上转动，以控制工作机械（如电动行车和起重工作机械）作上下、前后、左右等方向的运动，操作控制灵活方便。
（5）凸轮控制器
凸轮控制器亦称接触器式控制器。因为它的动、静触头的动作原理与接触器极其类似。至于二者的不同之处，仅仅有别于凸轮控制器是凭借人工操纵的，并且能换接较多数目的电器，而接触器系具有电磁吸引力实现驱动的远距离操作方式，触头数目较少。
凸轮控制器是一种大型的控制电器，也是多挡位、多触点，利用手动操作，转动凸轮去接通和分断通过大电流的触头转换开关。凸轮控制器主要用于起重设备中控制中小型绕线转子异步电动机的启动、停止、调速、换向和制动，也适用于有相同要求的其他电力拖动场合。
凸轮控制器主要由触点、转轴、凸轮、杠杆、手柄、灭弧罩及定位机构组成，如图2-27所示。
图2-27 凸轮控制器的结构原理图
1—静触点；2—动触点；3—触点弹簧；4—复位弹簧；5—滚子；6—绝缘方轴；7—凸轮
转动手柄时，转轴带动凸轮一起转动，转到某一位置时，凸轮顶动滚子，克服弹簧压力，使动触点顺时针方向转动，脱离静触点而分断。在转轴上叠装不同形状的凸轮，可以使若干个触点组按规定的顺序接通或分断。将这些触点接到电动机电路中，便可实现控制电动机的目的。
操作注意事项
①按照电器原理图的要求，分别逐挡操作控制器，观察触头的分合是否与接线图中触头分合程序相符，如不符，应予以调整，所有导线由基座下端两接线孔引出。
②通电前必须检查电动机和电阻器有关电气系统的接线是否正确，接地是否可靠。
③通电后应按相应凸轮控制器细心检查电动机运转情况，若有异常，应立即切断电源，待查明原因后方可继续通电。
④控制器应当按要求经常检修。
a.所有螺钉连接部分必须紧固，特别是触头接线螺钉。
b.摩擦部分应经常保持一定的润滑。
c.触头表面应无明显熔斑，烧熔的部分用细锉刀精心修理，不可用砂纸打磨。
d.损坏的零件要及时更换。