1、 目目 录录电磁式低压电器的基本知识电磁式低压电器的基本知识1开关电器开关电器2主令电器主令电器3 3低压熔断器低压熔断器4接触器接触器5继电器继电器6 【知识目标【知识目标】v1.了解低压电器的分类及基本结构；了解低压电器的分类及基本结构；v2掌握电磁式低压电器的工作原理；掌握电磁式低压电器的工作原理；v3掌握常用低压电器的选择依据和方法。掌握常用低压电器的选择依据和方法。【能力目标【能力目标】v1能够识别并区分各类低压电器；能够识别并区分各类低压电器；v2.能够合理选择低压电器。能够合理选择低压电器。1.1 1.1 电磁式低压电器的基本知识电磁式低压电器的基本知识 电力拖动控制系统一般分成
2、两大部分。一部分是主电电力拖动控制系统一般分成两大部分。一部分是主电路，由开关、熔断器、接触器（主触点）等电器元件组成路，由开关、熔断器、接触器（主触点）等电器元件组成控制电动机接通、断开线路，一般主电路的电流较大。另控制电动机接通、断开线路，一般主电路的电流较大。另一部分是控制电路，由主令电器、接触器线圈、辅助触点一部分是控制电路，由主令电器、接触器线圈、辅助触点和继电器等电器元件组成，控制电路的任务是根据操作指和继电器等电器元件组成，控制电路的任务是根据操作指令，依照自动控制系统的规律和具体的工艺要求对主电路令，依照自动控制系统的规律和具体的工艺要求对主电路系统进行控制，一般控制电路的电流
3、较小，但电路中使用系统进行控制，一般控制电路的电流较小，但电路中使用的低压控制电器种类较多，线路也较主电路复杂。的低压控制电器种类较多，线路也较主电路复杂。低压电器定义为：根据使用要求及控制信号，通过一低压电器定义为：根据使用要求及控制信号，通过一个或多个器件组合，能手动或自动分合额定电压在直流个或多个器件组合，能手动或自动分合额定电压在直流l200V、交流、交流l500V及以下的电路，以实现电路中被控制对及以下的电路，以实现电路中被控制对象的控制调节、变换、检测、保护等作用的基本器件称为低象的控制调节、变换、检测、保护等作用的基本器件称为低压电器，采用电磁原理构成的低压电器元件，称为电磁式低
4、压电器，采用电磁原理构成的低压电器元件，称为电磁式低压电器；利用集成电路或电子元件构成的低压电器元件，称压电器；利用集成电路或电子元件构成的低压电器元件，称为电子式低压电器；利用现代控制原理构成的低压电器元件为电子式低压电器；利用现代控制原理构成的低压电器元件或装置，称为自动化电器、智能化电器或可通信电器；根据或装置，称为自动化电器、智能化电器或可通信电器；根据电器的控制原理、结构原理及用途，又可有终端组合式电器、电器的控制原理、结构原理及用途，又可有终端组合式电器、智能化电器和模数化电器等。智能化电器和模数化电器等。从作用上来讲，低压电器是指在低压供电系统中，能够依据操作指从作用上来讲，低压
5、电器是指在低压供电系统中，能够依据操作指令或外界现场信号的要求，手动或自动地改变电路的状况、参数，用以令或外界现场信号的要求，手动或自动地改变电路的状况、参数，用以实现对电路或被控对象的控制、保护、测量、指示、调节和转换等的电实现对电路或被控对象的控制、保护、测量、指示、调节和转换等的电气器械。低压电器的作用有：气器械。低压电器的作用有：、控制作用如电梯轿厢的上下移动、快慢速自动切换与自动平层动、控制作用如电梯轿厢的上下移动、快慢速自动切换与自动平层动作的完成。作的完成。、检测作用利用仪表及与之相适应的电器，对设备、电网或其它非、检测作用利用仪表及与之相适应的电器，对设备、电网或其它非电参数进
6、行测量，如电压、电流、功率、转速、温度、湿度等。电参数进行测量，如电压、电流、功率、转速、温度、湿度等。、保护作用能根据设备的特点，对设备、环境、以及人身实行自动、保护作用能根据设备的特点，对设备、环境、以及人身实行自动保护，如电机的过热保护以及漏电保护等。保护，如电机的过热保护以及漏电保护等。、转换作用在用电设备之间转换或对低压电器、控制电路分时投入、转换作用在用电设备之间转换或对低压电器、控制电路分时投入运行，以实现功能切换，如励磁装置手动与自动的转换，供电系统的市运行，以实现功能切换，如励磁装置手动与自动的转换，供电系统的市电与自备电源的切换等。电与自备电源的切换等。、指示作用利用低压电
7、器的控制、保护等功能，检测出设备运行状、指示作用利用低压电器的控制、保护等功能，检测出设备运行状况与电气电路工作情况，如绝缘监测、保护掉牌指示等况与电气电路工作情况，如绝缘监测、保护掉牌指示等 、调节作用低压电器可对一些电量和非电量进行调整，、调节作用低压电器可对一些电量和非电量进行调整，以满足用户的要求，如柴油机油门的调整、房间温湿度的调以满足用户的要求，如柴油机油门的调整、房间温湿度的调节、建筑物照度的自动调节等。节、建筑物照度的自动调节等。当然，低压电器的作用远不止这些，随着科学技术的当然，低压电器的作用远不止这些，随着科学技术的发展，新器件、新设备的不断出现，低压电器也会开发出更发展，
8、新器件、新设备的不断出现，低压电器也会开发出更多新功能。多新功能。1.1.1 低压电器及其分类低压电器及其分类 低压电器种类繁多，功能各样，构造各异，用途广泛，低压电器种类繁多，功能各样，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。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）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。常用的配电电动稳定
9、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。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、）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。自动
10、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）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。关、转换开关、按钮等。3按触点类型分类按触点类型分类 （1）有触点电器：利用触点的接通和分断来切换电路，）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。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）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
11、态继电器等。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）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。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、）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、温度继电器等关、速度继电器、压力继电器、温度继电器等 5按低压电器型号分类按低压电器型号分类 为了便于了解文字符号和各种低压电器的
12、特点，采用我国为了便于了解文字符号和各种低压电器的特点，采用我国国产低压电器产品型号编制办法国产低压电器产品型号编制办法（JB 293081.10）的分）的分类方法（参见附录类方法（参见附录A），将低压电器分为），将低压电器分为13个大类。每个大类用个大类。每个大类用一位汉语拼音字母作为该产品型号的首字母，第二位汉语拼音一位汉语拼音字母作为该产品型号的首字母，第二位汉语拼音字母表示该类电器的各种形式。字母表示该类电器的各种形式。（1）刀开关）刀开关H，例如，例如HS为双投式刀开关（刀型转换开关），为双投式刀开关（刀型转换开关），HZ为组合开关。为组合开关。（2）熔断器）熔断器R，例如，例如RC
13、为瓷插式熔断器，为瓷插式熔断器，RM为密封式熔断器。为密封式熔断器。（3）断路器）断路器D，例如，例如DW为万能式断路器，为万能式断路器，DZ为塑壳式断路器。为塑壳式断路器。（4）控制器）控制器K，例如，例如KT为凸轮控制器，为凸轮控制器，KG为鼓型控制器。为鼓型控制器。（5）接触器）接触器C，例如，例如CJ为交流接触器，为交流接触器，CZ为直流接触器。为直流接触器。（6）起动器）起动器Q，例如，例如QJ为自耦变压器降压起动器，为自耦变压器降压起动器，QX为星三角起动器。为星三角起动器。（7）控制继电器）控制继电器J，例如，例如JR为热继电器，为热继电器，JS为时间继电器。为时间继电器。（8）
14、主令电器）主令电器L，例如，例如LA为按钮，为按钮，LX为行程开关。为行程开关。（9）电阻器）电阻器Z，例如，例如ZG为管型电阻器，为管型电阻器，ZT为铸铁电阻器。为铸铁电阻器。（10）变阻器）变阻器B，例如，例如BP为频敏变阻器，为频敏变阻器，BT为起动调速变阻器。为起动调速变阻器。（11）调整器）调整器T，例如，例如TD为单相调压器，为单相调压器，TS为三相调压器。为三相调压器。（12）电磁铁）电磁铁M，例如，例如MY为液压电磁铁，为液压电磁铁，MZ为制动电磁铁。为制动电磁铁。（13）其他）其他A，例如，例如AD为信号灯，为信号灯，AL为电铃为电铃。在选用低压电器时常根据型号来进行选用，所
15、以本书按型号分类对在选用低压电器时常根据型号来进行选用，所以本书按型号分类对上述低压电器的分类进行说明上述低压电器的分类进行说明。1.1.2 电磁式低压电器的基本结构和工作原理电磁式低压电器的基本结构和工作原理 电磁式低压电器是利用电磁现象完成电气电路或非电电磁式低压电器是利用电磁现象完成电气电路或非电对象的控制、切换、检测、指示和保护等功能的。电磁式对象的控制、切换、检测、指示和保护等功能的。电磁式低压电器应由以下几部分组成：电磁机构、触头系统、灭低压电器应由以下几部分组成：电磁机构、触头系统、灭弧系统。弧系统。1.1.2.1 电磁机构电磁机构 1、电磁吸力可以用下式表示电磁吸力可以用下式表
16、示：式中式中 I线圈中通过的电流（线圈中通过的电流（A）N线圈匝数（匝）线圈匝数（匝）S气隙截面积（）气隙截面积（）气隙宽度（气隙宽度（m）F电磁吸力（电磁吸力（N）真空磁导率，真空磁导率，=410-7H/m NISF2202 00 2、直流电磁机构的电磁吸力特性、直流电磁机构的电磁吸力特性 对于直流电磁机构，因为外加的电压和线圈电阻不变，则对于直流电磁机构，因为外加的电压和线圈电阻不变，则流过线圈的电流为常数，与磁路的气隙大小无关。所以，电磁流过线圈的电流为常数，与磁路的气隙大小无关。所以，电磁吸力与气隙的平方成反比，因此吸力特性为二次曲线形状。如吸力与气隙的平方成反比，因此吸力特性为二次曲
17、线形状。如图所示。图所示。图11 直流电磁机构的吸力特性 3、交流电磁机构的电磁吸力特性、交流电磁机构的电磁吸力特性 对于具有电压线圈的交流电磁机构，其吸力特性与直流电磁机构有对于具有电压线圈的交流电磁机构，其吸力特性与直流电磁机构有所不同。设外加电压不变，线圈的阻抗主要取决于线圈的感抗，电阻可所不同。设外加电压不变，线圈的阻抗主要取决于线圈的感抗，电阻可忽略，电阻压降也可忽略，当线圈的外加交流忽略，电阻压降也可忽略，当线圈的外加交流 图12 交流电磁机构的吸力特性 电压不变时，线圈的阻抗随着气隙的改变而改变，所以电压不变时，线圈的阻抗随着气隙的改变而改变，所以线圈中的电流也改变。气隙大时感抗
18、小，线圈电流大，反之线圈中的电流也改变。气隙大时感抗小，线圈电流大，反之则小。当气隙变化时，电流则小。当气隙变化时，电流 I 与气隙与气隙 成线性关系。如图成线性关系。如图12所示。所示。从上面的分析可以看出，直流电磁机构的吸力与气隙从上面的分析可以看出，直流电磁机构的吸力与气隙的平方成反比，而交流电磁机构的吸力与气隙的大小无关。的平方成反比，而交流电磁机构的吸力与气隙的大小无关。因此，直流电磁机构的吸力特性比交流电磁机构的吸力特性因此，直流电磁机构的吸力特性比交流电磁机构的吸力特性要陡。要陡。、电磁机构的反力特性、电磁机构的反力特性 在不计电磁机构运动部件重力的情况下，电磁在不计电磁机构运动
19、部件重力的情况下，电磁机构的反力主要由释放弹簧和触点弹簧的反力构成，机构的反力主要由释放弹簧和触点弹簧的反力构成，用用Fr表示。由于弹簧的作用力与其长度成线性关系，表示。由于弹簧的作用力与其长度成线性关系，所以反力特性曲线都是直线段，如图所以反力特性曲线都是直线段，如图1-3中的曲线中的曲线3所所示示 为气隙的最大值，此时对应的动、静触点之间的为气隙的最大值，此时对应的动、静触点之间的距离称为触点断开距离，简称开距（也叫触点行程）。距离称为触点断开距离，简称开距（也叫触点行程）。在衔铁闭合过程中，当气隙由在衔铁闭合过程中，当气隙由 开始减小时，反力逐开始减小时，反力逐渐增大，如曲线渐增大，如曲
20、线3中的中的ab段所示，这一段为释放弹簧段所示，这一段为释放弹簧的反力变化。的反力变化。22 到达气隙到达气隙 1 位置时，动、静触点刚刚接触，由于触位置时，动、静触点刚刚接触，由于触点弹簧预先被压缩了一段，因而当动、静触点刚刚接触时，点弹簧预先被压缩了一段，因而当动、静触点刚刚接触时，由触点弹簧产生一个压力，称为初压力，此时初压力作用到由触点弹簧产生一个压力，称为初压力，此时初压力作用到衔铁上，反力突增，曲线突变，如曲线衔铁上，反力突增，曲线突变，如曲线3中的中的bc段所示；这段所示；这一段为触点弹簧的初压力。当气隙由一段为触点弹簧的初压力。当气隙由 1 再减小时，释放弹再减小时，释放弹簧与
21、触点弹簧同时起作用，使反力变化增大。气隙越小触点簧与触点弹簧同时起作用，使反力变化增大。气隙越小触点压得越紧，反力越大，线段较压得越紧，反力越大，线段较 1 2段陡，如曲线段陡，如曲线3的的cd段所示。触点弹簧压缩的距离称为触点的超行程，即从动触段所示。触点弹簧压缩的距离称为触点的超行程，即从动触点刚接触到静触点开始，而动触点继续向前运动压紧的距离。点刚接触到静触点开始，而动触点继续向前运动压紧的距离。触点完全闭合后动触点已不再向前运动时的触点压力称为终触点完全闭合后动触点已不再向前运动时的触点压力称为终压力。压力。从上面的分析可以看出，气隙减少的过程就是触点闭从上面的分析可以看出，气隙减少的
22、过程就是触点闭合的过程。开距、超行程、初压力、终压力是触点的四个基合的过程。开距、超行程、初压力、终压力是触点的四个基本参数。开距是为保证断开电弧和在规定的试验电压下不被本参数。开距是为保证断开电弧和在规定的试验电压下不被击穿；超行程是保证触点可靠接触的必须过程；初压力主要击穿；超行程是保证触点可靠接触的必须过程；初压力主要是限制并防止触点在刚接触时所发生的机械振动；终压力是是限制并防止触点在刚接触时所发生的机械振动；终压力是保证在闭合状态下触点之间的电阻较小，使触点温度不超过保证在闭合状态下触点之间的电阻较小，使触点温度不超过允许值。允许值。调整释放弹簧的松紧，可以改变反力特性曲线的位置，调
23、整释放弹簧的松紧，可以改变反力特性曲线的位置，若将释放弹簧扭紧，则反力特性曲线上移；若将释放弹簧放若将释放弹簧扭紧，则反力特性曲线上移；若将释放弹簧放松，则反力特性曲线平行下移。松，则反力特性曲线平行下移。图13电磁机构的吸力特性与反力特性 、电磁机构的吸力特性与反力特性的配合、电磁机构的吸力特性与反力特性的配合 吸力特性与反力特性合理配合，可保证衔铁产生可靠吸力特性与反力特性合理配合，可保证衔铁产生可靠吸合动作的前提下，尽量减少衔铁和铁心柱端面间的机械磨吸合动作的前提下，尽量减少衔铁和铁心柱端面间的机械磨损和触点的电磨损。为此，反力特性曲线应在吸力特性曲线损和触点的电磨损。为此，反力特性曲线
24、应在吸力特性曲线的下方且彼此靠近，如图的下方且彼此靠近，如图1-3所示。如果反力特性曲线在吸所示。如果反力特性曲线在吸力特性曲线的上方，这时衔铁无法产生闭合动作，尤其是对力特性曲线的上方，这时衔铁无法产生闭合动作，尤其是对于交流电磁机构，由于衔铁无法吸合使线圈电流过大会导致于交流电磁机构，由于衔铁无法吸合使线圈电流过大会导致线圈过热乃至烧坏。线圈过热乃至烧坏。如果反力过小，则反力特性曲线远离吸力特性曲线的下如果反力过小，则反力特性曲线远离吸力特性曲线的下方，这时衔铁虽然能产生闭合动作，但由于吸力过大，使衔方，这时衔铁虽然能产生闭合动作，但由于吸力过大，使衔铁闭合时的运动速度过大，因而会产生很大
25、的冲击力，使衔铁闭合时的运动速度过大，因而会产生很大的冲击力，使衔铁与铁心柱端面造成严重的机械磨损。此外，过大的冲击力铁与铁心柱端面造成严重的机械磨损。此外，过大的冲击力有可能使触点产生弹跳现象，从而导致触点的熔焊或烧损，有可能使触点产生弹跳现象，从而导致触点的熔焊或烧损，也就会引起严重的电磨损，降低触点的使用寿命也就会引起严重的电磨损，降低触点的使用寿命。对于交流电磁机构，由于通过的是交流电，所以衔铁将对于交流电磁机构，由于通过的是交流电，所以衔铁将会产生振动。为了解决这一问题，在交流电磁机构的磁心端会产生振动。为了解决这一问题，在交流电磁机构的磁心端面上都加装短路环，如图面上都加装短路环，
26、如图14所示。所示。加装短路环后，铁心中的磁通中被分为两部分；一部加装短路环后，铁心中的磁通中被分为两部分；一部分是不通过短路环的磁通，另一部分是通过短路环的磁通，分是不通过短路环的磁通，另一部分是通过短路环的磁通，由于主磁通是交变的，因此短路环中也将感应出交变的电动由于主磁通是交变的，因此短路环中也将感应出交变的电动势，产生交变的电流，该电流产生的磁通将阻碍交变磁通的势，产生交变的电流，该电流产生的磁通将阻碍交变磁通的变化。综合作用的结果，使得穿过短路环的磁通滞后主磁通变化。综合作用的结果，使得穿过短路环的磁通滞后主磁通一个角度。一个角度。此时电磁吸力由两部分组成；一部分是由主磁通产生的此时
27、电磁吸力由两部分组成；一部分是由主磁通产生的吸力，另一部分是由短路环的磁通产生的吸力，二者均为脉吸力，另一部分是由短路环的磁通产生的吸力，二者均为脉动吸力，但相差一个相角。由于两个力没有同时为零的时刻，动吸力，但相差一个相角。由于两个力没有同时为零的时刻，因而其合力也没有为零的时刻。如果配合适当，合力将始终因而其合力也没有为零的时刻。如果配合适当，合力将始终大于弹簧的弹力，衔铁将克服弹簧的弹力而稳定地吸合，这大于弹簧的弹力，衔铁将克服弹簧的弹力而稳定地吸合，这就消除了由于采用交流电源而使电磁机构产生的抖动与噪声。就消除了由于采用交流电源而使电磁机构产生的抖动与噪声。铁芯；短路环 1.1.2.2
28、 触头及灭弧系统触头及灭弧系统 1、触头的形式、触头的形式 触头又称为触点，是用于切断或接通电器回路的部件。触头又称为触点，是用于切断或接通电器回路的部件。由于需要对电流进行切断和接通，其导电性能和使用寿命由于需要对电流进行切断和接通，其导电性能和使用寿命将是考虑的主要因素。在回路接通时，触头应该接触紧密，将是考虑的主要因素。在回路接通时，触头应该接触紧密，良好导电；回路切断时则应可靠地切断电路，保证有足够良好导电；回路切断时则应可靠地切断电路，保证有足够的绝缘间隙。影响触头正常工作的主要因素是接触电阻，的绝缘间隙。影响触头正常工作的主要因素是接触电阻，接触电阻较大时，电流通过时发热过大，会造
29、成触头氧化，接触电阻较大时，电流通过时发热过大，会造成触头氧化，严重时导致骨架烧坏甚至触头熔焊。为了保证不同使用场严重时导致骨架烧坏甚至触头熔焊。为了保证不同使用场合需要，电磁式电器的触头设计为三种形式。如图合需要，电磁式电器的触头设计为三种形式。如图1-5所所示。示。图1-5 电磁式电器的触头 （）点接触式；（）线接触式；（）面接触 2、触头的接触电阻、触头的接触电阻 触头亦称触点，是电器的主要执行郄分，起接通和分触头亦称触点，是电器的主要执行郄分，起接通和分断电路的作用。在有触头的电器元件中电器元件的基本功断电路的作用。在有触头的电器元件中电器元件的基本功能是靠触头来执行的。因此，要求触头
30、导电、导热性能良好。能是靠触头来执行的。因此，要求触头导电、导热性能良好。通常用钢、银、镍及其合金材料制成，有时也在钢触头表面通常用钢、银、镍及其合金材料制成，有时也在钢触头表面电镀锡、银或镍。铜的表面容易氧化而生成一层氧化铜，它电镀锡、银或镍。铜的表面容易氧化而生成一层氧化铜，它将增大触头的接触电阻，使触头的损耗增大，温度上升。所将增大触头的接触电阻，使触头的损耗增大，温度上升。所以，有些特殊用途的电器如微型继电器和小容量的电器，其以，有些特殊用途的电器如微型继电器和小容量的电器，其触头常采用银质材料。触头常采用银质材料。这不仅在于其导电和导热性能均忧于钢质触头，更主要这不仅在于其导电和导热
31、性能均忧于钢质触头，更主要的是其氧化膜电阻率很低，仅是纯钢的十几分之一甚至还的是其氧化膜电阻率很低，仅是纯钢的十几分之一甚至还小。而且要在较高的温度下才会形成，同时又容易粉化。因小。而且要在较高的温度下才会形成，同时又容易粉化。因此，银质触头具有较低而稳定的接触电阻。对于大中容量的此，银质触头具有较低而稳定的接触电阻。对于大中容量的低压电器，在结构设计上，触头采用滚动接触，可将氧化膜低压电器，在结构设计上，触头采用滚动接触，可将氧化膜去掉，这种结构的触头，一般常采用铜质材料。去掉，这种结构的触头，一般常采用铜质材料。触头之间的接触电阻包括膜电阻和收缩电阻。膜电阻是触头之间的接触电阻包括膜电阻和
32、收缩电阻。膜电阻是触头接触表面在大气中自然氧化而生成的氧化膜造成的。氧触头接触表面在大气中自然氧化而生成的氧化膜造成的。氧化膜的电阻要比触头本身的电阻大几十到几千倍，导电性能化膜的电阻要比触头本身的电阻大几十到几千倍，导电性能极差，甚至不导电，并受环境的影响较大。收缩电阻是由于极差，甚至不导电，并受环境的影响较大。收缩电阻是由于触头的接触表面不是十分光滑，在接触时，实际接触的面积触头的接触表面不是十分光滑，在接触时，实际接触的面积总是小于触头原有可接触面积，这样有效导电截面减小。当总是小于触头原有可接触面积，这样有效导电截面减小。当电流流经时，就会产生电流收缩现象，从而使电阻增加及接电流流经时
33、，就会产生电流收缩现象，从而使电阻增加及接触区的导电性能变差。触区的导电性能变差。由于这种原因增加的电阻称为收缩电阻。如果触头之间由于这种原因增加的电阻称为收缩电阻。如果触头之间的接触电阻较大，会在电流流过触头时造成较大的电压降落，的接触电阻较大，会在电流流过触头时造成较大的电压降落，这对弱电控制系统影响较严重。另外电流流过触头时电阻损这对弱电控制系统影响较严重。另外电流流过触头时电阻损耗大，将使触头发热而致温度升高，导致触头表面的膜电阻耗大，将使触头发热而致温度升高，导致触头表面的膜电阻进一步增加及相邻绝缘材料的老化，严重时可使触头熔焊，进一步增加及相邻绝缘材料的老化，严重时可使触头熔焊，造
34、成电气系统发生事故。因此，对各种电器的触头都规定了造成电气系统发生事故。因此，对各种电器的触头都规定了它的最高环境温度和允泎温升。除此之外，触头在运行时还它的最高环境温度和允泎温升。除此之外，触头在运行时还存在触头的磨损，触头的磨损包括电磨损和机械磨损。电磨存在触头的磨损，触头的磨损包括电磨损和机械磨损。电磨损是由于在通断过程中触头间的放电作用使触头材料发生物损是由于在通断过程中触头间的放电作用使触头材料发生物理性能和化学性能变化而引起的，电磨损的程度决定于放电理性能和化学性能变化而引起的，电磨损的程度决定于放电时间内通过触头间隙的电荷量的多少及触头材料性质等；时间内通过触头间隙的电荷量的多少
35、及触头材料性质等；电磨损是引起触头材料损耗的主要原因之一。机械磨损电磨损是引起触头材料损耗的主要原因之一。机械磨损是由于机械作用使触头材料发生磨损和消耗。机械磨损的程是由于机械作用使触头材料发生磨损和消耗。机械磨损的程度取决于材料硬度、触头压力及触头的滑动方式等。为了使度取决于材料硬度、触头压力及触头的滑动方式等。为了使接触电阻尽可能减小，一是要选用导电性好、耐磨性好的金接触电阻尽可能减小，一是要选用导电性好、耐磨性好的金属材料做触头，使触头本身的电阻尽量减小；二是要使触头属材料做触头，使触头本身的电阻尽量减小；二是要使触头接触的紧密一些。另外在使用过程中尽量保持触头清洁，在接触的紧密一些。另
36、外在使用过程中尽量保持触头清洁，在有条件的情况下应定期清扫触头表面。有条件的情况下应定期清扫触头表面。、电弧的熄灭、电弧的熄灭 在弧柱中气体不断游离的同时，还进行着一种与游离在弧柱中气体不断游离的同时，还进行着一种与游离现象相反的过程，即带电质点自由电子和正离子不断中和为现象相反的过程，即带电质点自由电子和正离子不断中和为中性质点的中性质点的“去游离去游离”过程。去游离使带电质点大大减少，过程。去游离使带电质点大大减少，它是电弧能否熄灭的主要因素。当去游离作用大于游离作用它是电弧能否熄灭的主要因素。当去游离作用大于游离作用时，则电弧电流逐渐减小，直至熄灭。时，则电弧电流逐渐减小，直至熄灭。电弧
37、的去游离过程包括复合和扩散两种形式。电弧的去游离过程包括复合和扩散两种形式。（1）复合介质中正负带电质点接近时互相吸引而彼此中和复合介质中正负带电质点接近时互相吸引而彼此中和成为中性质点的现象，称为复合。由于弧柱中自由电子的运成为中性质点的现象，称为复合。由于弧柱中自由电子的运动速度约为离子运动速度的动速度约为离子运动速度的1000倍，所以正、负离子之间倍，所以正、负离子之间的复合要比电子和正离子之间的复合容易得多。通常，动能的复合要比电子和正离子之间的复合容易得多。通常，动能小的电子先附在中性质点上，形成负离子，再与正离子复合。小的电子先附在中性质点上，形成负离子，再与正离子复合。（2）扩散
38、由于热运动，弧柱中的带电质点逸出弧柱外的现扩散由于热运动，弧柱中的带电质点逸出弧柱外的现象，称为扩散。扩散现象会使弧柱中的带电质点减少，有助象，称为扩散。扩散现象会使弧柱中的带电质点减少，有助于电弧的熄灭。电弧中发生扩散现象是由于电弧与周围介质于电弧的熄灭。电弧中发生扩散现象是由于电弧与周围介质的温度相差很大以及弧柱内与周围介质中的带电质点浓度相的温度相差很大以及弧柱内与周围介质中的带电质点浓度相差很大的缘故。差很大的缘故。4开关电器常用的灭弧方法开关电器常用的灭弧方法 （1）快速分断利用强力储能弹簧迅速作用释放能量，使触快速分断利用强力储能弹簧迅速作用释放能量，使触头快速分断，迅速拉长电弧，
39、以减少碰撞游离的作用时间。头快速分断，迅速拉长电弧，以减少碰撞游离的作用时间。（2）吹弧在灭弧室中，利用压缩空气、六氟化硫（吹弧在灭弧室中，利用压缩空气、六氟化硫（SF6）气体或高压绝缘油猛烈喷吹电弧，将电弧拉长和冷却，从而气体或高压绝缘油猛烈喷吹电弧，将电弧拉长和冷却，从而熄灭电弧。吹弧的方式有纵吹、横吹和纵横吹。图熄灭电弧。吹弧的方式有纵吹、横吹和纵横吹。图1.6所示所示为纵吹和横吹的气体吹弧。该方法广泛应用于高压断路器中。为纵吹和横吹的气体吹弧。该方法广泛应用于高压断路器中。图1.6气体吹弧示意图 （a）纵吹；（b）横吹；（c）带隔板的横吹 （3）使电弧在周围介质中迅速移动这样也能得到拉
40、长电）使电弧在周围介质中迅速移动这样也能得到拉长电弧或吹弧同样的效果。使电弧在周围介质中移动的方法有电弧或吹弧同样的效果。使电弧在周围介质中移动的方法有电动力、磁力和磁吹动三种。该方法常用于低压开关电器中。动力、磁力和磁吹动三种。该方法常用于低压开关电器中。（4）采用多断口灭弧在开关电器的每相内制成两个或多个采用多断口灭弧在开关电器的每相内制成两个或多个断口，如图断口，如图1.7所示。由于断口的增加，相当于将一个电弧所示。由于断口的增加，相当于将一个电弧在灭弧室中分成几个串联的短弧，使每个断口上的电弧电压在灭弧室中分成几个串联的短弧，使每个断口上的电弧电压降低，有利于电弧的熄灭。同时，也使开关
41、电器的足以灭弧降低，有利于电弧的熄灭。同时，也使开关电器的足以灭弧的触头行程减小，缩短了熄弧时间，并且减小了开关电器的的触头行程减小，缩短了熄弧时间，并且减小了开关电器的尺寸。尺寸。图1.7多断口灭弧示意图 （a）一个断口；（b）两个断口；（c）四个断口 1静触头；2动触头；3电弧室；4滑动触头；5触头桥；6绝缘拉杆 （5）在固体介质的狭缝或狭沟中灭弧低压开关电器中广泛在固体介质的狭缝或狭沟中灭弧低压开关电器中广泛采用固体介质构成的狭缝或狭沟灭弧装置。电弧在狭缝或狭采用固体介质构成的狭缝或狭沟灭弧装置。电弧在狭缝或狭沟中产生，其高温将使固体介质分解，产生大量气体，形成沟中产生，其高温将使固体介
42、质分解，产生大量气体，形成高气压区，从而提高了带电质点的浓度，增加了复合的机会。高气压区，从而提高了带电质点的浓度，增加了复合的机会。同时，电弧与固体介质紧密接触，附在固体介质表面的带电同时，电弧与固体介质紧密接触，附在固体介质表面的带电质点强烈地复合和冷却，热游离作用降低，去游离作用显著质点强烈地复合和冷却，热游离作用降低，去游离作用显著增强，于是电弧熄灭。增强，于是电弧熄灭。（6）将长电弧分割成若干个短电弧如图将长电弧分割成若干个短电弧如图1.8所示，在低压所示，在低压开关电器触头之间产生的电弧进入与电弧垂直的金属栅片内开关电器触头之间产生的电弧进入与电弧垂直的金属栅片内以后，将一个长电弧
43、分割成一串短电弧。在交流电路中，当以后，将一个长电弧分割成一串短电弧。在交流电路中，当电弧电流过零时，每一短电弧同时熄灭，其相应的阴极附近电弧电流过零时，每一短电弧同时熄灭，其相应的阴极附近起始介质电强度立即达起始介质电强度立即达150250 V，若所有电弧阴极的介，若所有电弧阴极的介质电强度的总和永远大于触头间的外加电压，电弧就不再重质电强度的总和永远大于触头间的外加电压，电弧就不再重燃。这种方法常用于低压交流开关中。燃。这种方法常用于低压交流开关中。图1.8长弧切短 （a）金属片灭弧；（b）缺口钢片 1静触点；2动触点；3电弧；4金属栅片 在电器设备中，一种设备常使用多种灭弧方法。在电器设
44、备中，一种设备常使用多种灭弧方法。1.2 1.2 开开 关关 电电 器器 1.2.1 刀开关刀开关 刀开关是一种手动电器，常用的刀开关有刀开关是一种手动电器，常用的刀开关有HD型单投刀开型单投刀开关、关、HS型双投刀开关、型双投刀开关、HR型熔断器式刀开关、型熔断器式刀开关、HZ型组合开型组合开关、关、HK型闸刀开关、型闸刀开关、HY型倒顺开关、型倒顺开关、HH型铁壳开关等。型铁壳开关等。HD型单投刀开关、型单投刀开关、HS型双投刀开关、型双投刀开关、HR型熔断器式型熔断器式刀开关主要用于成套配电装置中作为隔离开关，装有灭弧装刀开关主要用于成套配电装置中作为隔离开关，装有灭弧装置的刀开关也可以
45、控制一定范围内的负荷线路。作为隔离开置的刀开关也可以控制一定范围内的负荷线路。作为隔离开关的刀开关的容量比较大，其额定电流为关的刀开关的容量比较大，其额定电流为1001500 A，主，主要用于供配电线路的电源隔离。隔离开关没有灭弧装置，不要用于供配电线路的电源隔离。隔离开关没有灭弧装置，不能操作带负荷的线路，只能操作空载线路或电流很小的线路，能操作带负荷的线路，只能操作空载线路或电流很小的线路，如小型空载变压器、电压互感器等。操作时应注意，停电时如小型空载变压器、电压互感器等。操作时应注意，停电时应将线路的负荷电流用断路器、负荷开关等开关电器切断后应将线路的负荷电流用断路器、负荷开关等开关电器
46、切断后再将隔离开关断开，送电时操作顺序相反。隔离开关断开时再将隔离开关断开，送电时操作顺序相反。隔离开关断开时有明显的断开点，有利于检修人员的停电检修工作。隔离刀有明显的断开点，有利于检修人员的停电检修工作。隔离刀开关由于控制负荷能力很小，也没有保护线路的功能，所以开关由于控制负荷能力很小，也没有保护线路的功能，所以通常不能单独使用，一般要和能切断负荷电流和故障电流的通常不能单独使用，一般要和能切断负荷电流和故障电流的电器（如熔断器、断路器和负荷开关等）一起使用。电器（如熔断器、断路器和负荷开关等）一起使用。HZ型组合开关、型组合开关、HK型闸刀开关一般用作电气设备及型闸刀开关一般用作电气设备
47、及照明线路的电源开关。照明线路的电源开关。HY型倒顺开关、型倒顺开关、HH型铁壳开关装有灭弧装置，一般型铁壳开关装有灭弧装置，一般可用于电气设备的起动、停止控制。可用于电气设备的起动、停止控制。1HD型单投刀开关型单投刀开关 HD型单投刀开关按极数分为型单投刀开关按极数分为1极、极、2极、极、3极，其结构极，其结构及图形符号如图及图形符号如图1.9所示。其中图所示。其中图1.9（a）为直接手动操作；）为直接手动操作；图图1.9（b）为手柄操作）为手柄操作;图图1.9（c）（）（h）为刀开关的图形）为刀开关的图形符号和文字符号。其中图符号和文字符号。其中图1.9（c）为一般图形符号，图）为一般图
48、形符号，图1.9（d）为手动符号，图）为手动符号，图1.9（e）为三极单投刀开关符号。当）为三极单投刀开关符号。当刀开关用作隔离开关时，其图形符号上加一横杠，如图刀开关用作隔离开关时，其图形符号上加一横杠，如图1.9(f)（h）所示。）所示。单投刀开关的型号含义如下：单投刀开关的型号含义如下：11中央手柄式；12侧方正面杠杆操作机构式；13中央正面杠杆操作机构式；14侧面手柄式。极数：3极 额定电流：200A 系列派生：B-底板改进 H D 13B-200/3 刀开关 单投式 设计代号 2HS型双投刀开关型双投刀开关 HS型双投刀开关也称转换开关，其作用与单投刀开关型双投刀开关也称转换开关，其
49、作用与单投刀开关类似，常用于双电源的切换或双供电线路的切换等，如图类似，常用于双电源的切换或双供电线路的切换等，如图1.10所示。由于双投刀开关具有机械互锁的结构特点，因此所示。由于双投刀开关具有机械互锁的结构特点，因此可以防止双电源的并联运行和两条供电线路同时供电。可以防止双电源的并联运行和两条供电线路同时供电。3HR型熔断器式刀开关型熔断器式刀开关 HR型熔断器式刀开关也称刀熔开关，它实际上是将刀型熔断器式刀开关也称刀熔开关，它实际上是将刀开关和熔断器组合成一体的电器，如图开关和熔断器组合成一体的电器，如图1.11所示。刀熔开关所示。刀熔开关操作方便，并简化了供电线路，在供配电线路上应用很
50、广泛。操作方便，并简化了供电线路，在供配电线路上应用很广泛。刀熔开关可以切断故障电流，但不能切断正常的工作电流，刀熔开关可以切断故障电流，但不能切断正常的工作电流，所以一般应在无正常工作电流的情况下进行操作。所以一般应在无正常工作电流的情况下进行操作。（a）直接手动操作;（b）手柄操作;静触头动触头QSQSQS操作杆传动杆接线端接线端静触头动触头QSQSQS(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)（c）一般图形符号;（d）手动符号;（e）三极单投刀开关符号静触头动触头QSQSQS操作杆传动杆接线端接线端静触头动触头QSQSQS(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)静触头动触头
