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电气控制技术是以各类电动机为动力的传动装置或者系统为对象，以实现生产过程自动化的控制技术。继电器——接触器控制系统至今仍是许多生产机械设备广泛采用的基本电气控制形式，也是学习更先进电气控制系统的基础。本章主要介绍电气控制的基本原理及基本线路。1.1 常用低压电器

凡是能自动或手动地接通或断开电路，连续或间断地改变电路参数，以实现对电路或非电对象的切换、控制、检测、保护、变换和调节的电器元件统称为电器。简单地说，电器就是一种能控制电的工具。

电气是电能的生产、传输、分配、使用和电工装备制造等学科或工程领域的统称。它是以电能、电气设备和电气技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学，涵盖电能的转换、利用和研究三方面，包括基础理论、应用技术、设施设备等。电气是广义词，既可以指一种行业，一种，也可指一种技术，而不具体指某种产品。

电气控制主要分为两大类：一种是传统的以继电器、接触器为主搭建起来的逻辑电路，即继电器——接触器控制；另一种是基于PLC（Programmable Logic Controller，可编程序控制器的系统——PLC控制）。

低压电器被广泛地应用于工业电气和建筑电气控制系统中，它是实现继电器——接触器控制的主要电器元件。通常将额定工作电压在交流1200V，直流1500V以下，在电路中起通断、保护、控制或调节等作用的电气设备（器件）的总称为低压电器。

低压电器种类繁多，功能和构造各异，用途广泛，工作原理各不相同，常用低压电器的分类方法也很多。

（1）按用途或控制对象分类

①配电电器：主要用于低压配电系统中。要求系统发生故障时准确动作、可靠工作，在规定条件下具有相应的动稳定性与热稳定性，使电器不会被损坏。常用的配电电器有刀开关、转换开关、熔断器、断路器等。

②控制电器：主要用于电气传动系统中。要求寿命长、体积小、重量轻且动作迅速、准确、可靠。常用的控制电器有接触器、继电器、起动器、主令电器、电磁铁等。

（2）按动作方式分类

①自动电器：依靠自身参数的变化或外来信号的作用，自动完成接通或分断等动作，如接触器、继电器等。

②手动电器：用手动操作来进行切换的电器，如刀开关、转换开关、按钮等。

（3）按触点类型分类

①有触点电器：利用触点的接通和分断来切换电路，如接触器、刀开关、按钮等。

②无触点电器：无可分离的触点。主要利用电子元件的开关效应，即导通和截止来实现电路的通、断控制，如接近开关、霍尔开关、电子式时间继电器、固态继电器等。

（4）按工作原理分类

①电磁式电器：根据电磁感应原理动作的电器，如接触器、继电器、电磁铁等。

②非电量控制电器：依靠外力或非电量信号（如速度、压力、温度等）的变化而动作的电器，如转换开关、行程开关、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。

熔断器在电路中主要起短路保护作用，用于保护线路。熔断器的熔体串接于被保护的电路中，熔断器以其自身产生的热量使熔体熔断，从而自动切断电路，实现短路保护及过载保护。熔断器具有结构简单、体积小、重量轻、使用维护方便、价格低廉、分断能力较高、限流能力良好等优点，因此在电路中得到广泛应用。

（1）熔断器的结构原理及分类

熔断器由熔体和安装熔体的绝缘底座（或称熔管）组成。熔体由易熔金属材料铅、锌、锡、铜、银及其合金制成，形状常为丝状或网状。由铅锡合金和锌等低熔点金属制成的熔体，因不易灭弧，多用于小电流电路；由铜、银等高熔点金属制成的熔体，易于灭弧，多用于大电流电路。

熔断器串接于被保护电路中，电流通过熔体时产生的热量与电流平方和电流通过的时间成正比，电流越大，则熔体熔断时间越短，这种特性称为熔断器的反时限保护特性或安秒特性。图中IN为熔断器额定电流，熔体允许长期通过额定电流而不熔断。

熔断器种类很多，按结构分为开启式、半封闭式和封闭式；按电流形式分为直流熔断器和交流熔断器按有无填料分为有填料式、无填料式；按用途分为工业用熔断器、保护半导体器件熔断器及自复式熔断器等。

（2）熔断器的主要技术参数

熔断器的主要技术参数包括额定电压、熔体额定电流、熔断器额定电流、极限分断能力等。

①额定电压：指保证熔断器能长期正常工作的电压。

②熔体额定电流：指熔体长期通过而不会熔断的电流。

③熔断器额定电流：指保证熔断器能长期正常工作的电流。

④极限分断能力：指熔断器在额定电压下所能开断的大短路电流。在电路中出现的大电流一般是指短路电流值，所以，极限分断能力也反映了熔断器分断短路电流的能力。

（3）常用的熔断器

①插入式熔断器

插入式熔断器。常用的产品有RC1A系列，主要用于低压分支电路的短路保护，因其分断能力较小，多用于照明电路和小型动力电路中

螺旋式熔断器。熔芯内装有熔丝，并填充石英砂，用于熄灭电弧，分断能力强。熔体上的上端盖有一熔断指示器，一旦熔体熔断，指示器马上弹出，可透过瓷帽上的玻璃孔观察到。常用产品有RL6、RL7和RLS2等系列，其中RL6和RL7多用于机床配电电路中；RLS2为快速熔断器，主要用于保护半导体元件。

③RM10型密封管式熔断器

RM10型密封管式熔断器为无填料管式熔断器。主要用于供配电系统作为线路的短路保护及过载保护，它采用变截面片状熔体和密封纤维管。由于熔体较窄处的电阻小，在短路电流通过时产生的热量大，先熔断，因而可产生多个熔断点使电弧分散，以利于灭弧。短路时其电弧燃烧密封纤维管产生高压气体，以便将电弧迅速熄灭。

在控制电路中用的继电器大多数是电磁式继电器。电磁式继电器具有结构简单、价格低廉、使用维护方便、触点容量小（一般在5A以下）、触点数量多且无主辅之分、无灭弧装置、体积小、动作迅速、准确、控制灵敏、可靠等特点，广泛地应用于低压控制系统中。常用的电磁式继电器有电流继电器、电压继电器、中间继电器以及各种小型通用继电器等。

电磁式继电器的结构和工作原理与接触器相似，主要由电磁机构和触点组成。电磁式继电器也有直流和交流两种。

继电器的主要特性是输入-输出特性，又称为继电特性，。

当继电器输入量X由0增加至X2之前，输出量Y为0。当输入量增加到X2时，继电器吸合，输出量Y为1，表示继电器线圈得电，常开触点闭合，常闭触点断开。当输入量继续增大时，继电器动作状态不变。

当输出量Y为1的状态下，输入量X减小，当小于X2时Y值仍不变，当X再继续减小至小于X1时，继电器释放，输出量Y变为0，X再减小，Y值仍为0。

在继电特性曲线中，X2称为继电器吸合值，X1称为继电器释放值。k=X1/X2，称为继电器的返回系数，它是继电器的重要参数之一。

返回系数k值可以调节，不同场合对k值的要求不同。例如一般控制继电器要求k值低些，在0.1～0.4之间，这样继电器吸合后，输入量波动较大时不致引起误动作。保护继电器要求k值高些，一般在0.85～0.9之间。k值是反映吸力特性与反力特性配合紧密程度的一个参数，一般k值越大，继电器灵敏度越高，k值越小，灵敏度越低。

（2）中间继电器

中间继电器是常用的继电器之一，它的结构和接触器基本相同，

中间继电器在控制电路中起逻辑变换和状态记忆的功能，以及用于扩展触点的容量和数量。另外，在控制电路中还可以调节各继电器、开关之间的动作时间，防止电路误动作的作用。中间继电器实质上是一种电压继电器，它是根据输入电压的有或无而动作的，一般触点对数多，触点容量额定电流为5A～10A。中间继电器体积小，动作灵敏度高，一般不用于直接控制电路的负载，但当电路的负载电流在5A～10A时，也可代替接触器起控制负载的作用。中间继电器的工作原理和接触器一样，触点较多，一般为四常开触点和四常闭触点。

常用的中间继电器型号有JZ7、JZ14等。

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（3）电流继电器

电流继电器的输入量是电流，它是根据输入电流大小而动作的继电器。电流继电器的线圈串入电路中，以反映电路电流的变化，其线圈匝数少、导线粗、阻抗小。电流继电器可分为欠电流继电器和过电流继电器。

欠电流继电器用于欠电流保护或控制，如直流电动机励磁绕组的弱磁保护、电磁吸盘中的欠电流保护、绕线式异步电动机起动时电阻的切换控制等。欠电流继电器在电路正常工作时处于吸合动作状态，常开触点处于闭合状态，常闭触点处于断开状态，当电路出现不正常现象或故障现象导致电流下降或消失时，继电器中流过的电流小于释放电流而动作；过电流继电器用于过电流保护或控制，如起重机电路中的过电流保护。过电流继电器在电路正常工作时流过正常工作电流，正常工作电流小于继电器所整定的动作电流，继电器不动作，当电流超过动作电流整定值时才动作。过电流继电器动作时其常开触点闭合，常闭触点断开。