電器元器件解析—接觸器、熔斷器、繼電器

一、接觸器

接觸器分為交流接觸器（電壓AC）和直流接觸器（電壓DC），它應用於電力、配電與用電。接觸器廣義上是指工業電中利用線圈流過電流產生磁場，使觸頭閉合，以達到控制負載的電器。

1.1接觸器工作原理

接觸器的工作原理是：當接觸器線圈通電後，線圈電流會產生磁場，

產生的磁場使靜鐵心產生電磁吸力吸引動鐵心，並帶動交流接觸器點動作，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，兩者是聯動的。當線圈斷電時，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸點復原，常開觸點斷開，常閉觸點閉合。直流接觸器的工作原理跟溫度開關的原理有點相似。

1.2接觸器分類

按主觸點連接迴路的形式分為：直流接觸器、交流接觸器。

按操作機構分為：電磁式接觸器、永磁式接觸器。

永磁交流接觸器是利用磁極的同性相斥、用永磁驅動機構取代傳統的電磁鐵驅動機構而形成的一種微功耗接觸器國內成熟的產品型號：CJ20J、NSFC1、NSFC2、NSFC3、NSFC4、NSFC5、NSFC12、NSFC19、CJ40J、NSFMR。

1.3接觸器的選擇依據

根據電路中負載電流的種類選擇接觸器的類型；

接觸器的額定電壓應大於或等於負載迴路的額定電壓；

吸引線圈的額定電壓應與所接控制電路的額定電壓等級一致；

額定電流應大於或等於被控主迴路的額定電流。

二、熔斷器

熔斷器（fuse）是指當電流超過規定值時，以本身產生的熱量使熔體熔斷，斷開電路的一種電器。熔斷器是根據電流超過規定值一段時間後，以其自身產生的熱量使熔體熔化，從而使電路斷開；運用這種原理製成的一種電流保護器。熔斷器廣泛應用於高低壓配電系統和控制系統以及用電設備中，作為短路和過電流的保護器，是應用最普遍的保護器件之一。

2.1熔斷器工作原理

利用金屬導體作為熔體串聯於電路中，當過載或短路電流通

過熔體時，因其自身發熱而熔斷，從而分斷電路的一種電器。熔斷器結構簡單，使用方便，廣泛用於電力系統、各種電工設備和家用電器中作為保護器件。

2.2熔斷器分類

插入式熔斷器：它常用於380V及以下電壓等級的線路末端，作為配電支線或電氣設備的短路保護用。

螺旋式熔斷器：熔體上的上端蓋有一熔斷指示器，一旦熔體熔斷，指示器馬上彈出，可透過瓷帽上的玻璃孔觀察到，它常用於機床電氣控制設備中。螺旋式熔斷器。分斷電流較大，可用於電壓等級500V及其以下、電流等級200A以下的電路中，作短路保護。

封閉式熔斷器：封閉式熔斷器分有填料熔斷器和無填料熔斷器兩種，如圖3和圖4所示。有填料熔斷器一般用方形瓷管，內裝石英砂及熔體，分斷能力強，用於電壓等級500V以下、電流等級1KA以下的電路中。無填料密閉式熔斷器將熔體裝入密閉式圓筒中，分斷能力稍小，用於500V以下，600A以下電力網或配電設備中。

快速熔斷器：快速熔斷器主要用於半導體整流元件或整流裝置的短路保護。由於半導體元件的過載能力很低。只能在極短時間內承受較大的過載電流，因此要求短路保護具有快速熔斷的能力。快速熔斷器的結構和有填料封閉式熔斷器基本相同，但熔體材料和形狀不同，它是以銀片沖制的有V形深槽的變截面熔體。

自復熔斷器：採用金屬鈉作熔體，在常溫下具有高電導率。當電路發生短路故障時，短路電流產生高溫使鈉迅速汽化，汽態鈉呈現高阻態，從而限制了短路電流。當短路電流消失後，溫度下降，金屬鈉恢復原來的良好導電性能。自復熔斷器只能限制短路電流，不能真正分斷電路。其優點是不必更換熔體，能重複使用。

2.3熔斷器與斷路器的區別

相同點是都能實現短路保護，熔斷器的原理是利用電流流經導體會使導體發熱，達到導體的熔點後導體融化所以斷開電路保護用電器和線路不被燒壞。它是熱量的一個累積，所以也可以實現過載保護。一旦熔體燒毀就要更換熔體。

斷路器也可以實現線路的短路和過載保護，不過原理不一樣，它是通過電流底磁效應（電磁脫扣器）實現斷路保護，通過電流的熱效應實現過載保護（不是熔斷，多不用更換器件）。具體到實際中，當電路中的用電負荷長時間接近於所用熔斷器的負荷時，熔斷器會逐漸加熱，直至熔斷。像上面說的，熔斷器的熔斷是電流和時間共同作用的結果起到對線路進行保護的作用，它是一次性的。而斷路器是電路中的電流突然加大，超過斷路器的負荷時，會自動斷開，它是對電路一個瞬間電流加大的保護，例如當漏電很大時，或短路時，或瞬間電流很大時的保護。當查明原因，可以合閘繼續使用。正如上面所說，熔斷器的熔斷是電流和時間共同作用的結果，而斷路器，只要電流一過其設定值就會跳閘，時間作用幾乎可以不用考慮。斷路器是低壓配電常用的元件。也有一部分地方適合用熔斷器。

三、繼電器

繼電器（英文名稱：relay）是一種電控制器件，是當輸入量（激勵量）的變化達到規定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發生預定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統（又稱輸入迴路）和被控制系統（又稱輸出迴路）之間的互動關係。通常應用於自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種「自動開關」。故在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。

3.1繼電器的作用

繼電器一般都有能反映一定輸入變數（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應機構（輸入部分）；有能對被控電路實現「通」、「斷」控制的執行機構（輸出部分）；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對輸入量進行耦合隔離，功能處理和對輸出部分進行驅動的中間機構（驅動部分）

3.2繼電器分類

作用：控制、放大、聯鎖、保護和調節

分類：

按用途分 ：控制和保護繼電器

按動作原理分：電磁式、感應式、電動式、電子式、機械式

按輸入量分：電流、電壓、時間、速度、壓力

按動作時間分：瞬時、延時繼電器

特點：額定電流不大於5A

3.3電流繼電器

動作電流Ｉq ：使電流繼電器開始動作所需的電流值；

返回電流Ｉf ：電流繼電器動作後返回原狀態時的電流值；

返回係數Ｋf ：返回值與動作值之比，Ｋf＝Ｉf /Ｉq 。

3.4電壓繼電器

特點：線圈並聯在電路中，匝數多，導線細

分類：過電壓繼電器和欠電壓繼電器

結構原理：與電流繼電器類似

3.5中間繼電器

中間繼電器實質上是一種電壓繼電器，結構和工作原理與接觸器相同。但它的觸點數量較多，在電路中主要是擴展觸點的數量。另外其觸頭的額定電流較大。

3.6熱繼電器

作用：電動機的過載保護

結構：由發熱元件、雙金屬片和觸頭及動作機構等部分組成 。

使用：作為電動機的過載保護，注意與熔斷器的配合。

選擇：ＩeR≥Ｉed

ＩeR：熱繼電器熱元件的額定電流；

Ｉed：電動機的額定電流。

3.7時間繼電器

時間繼電器是一種利用電磁原理或機械原理實現延時控制的控制電器。

它的種類很多，有空氣阻尼型、電動型和電子型等。

在交流電路中常採用空氣阻尼型時間繼電器，它是利用空氣通過小孔節流的原理來獲得延時動作的。它由電磁系統、延時機構和觸點三部分組成。

時間繼電器可分為通電延時型和斷電延時型兩種類型。

空氣阻尼型時間繼電器的延時範圍大（有0.4～60s和0.4～180s兩種） ，它結構簡單，但準確度較低

3.8速度繼電器

作用：根據速度的大小通斷電路

結構：定子、轉子和觸頭

原理：與非同步電動機類似

參數：動作轉速：>120rpm複位轉速：<100rpm

3.9型號標誌

一般國產繼電器的型號命名由四部分組成：第一部分+第二部分+第三部分+第四部分。

繼電器型號第一部分用字母表示繼電器的主稱類型。

JR——小功率繼電器

JZ——中功率繼電器

JQ——大功率繼電器

JC——磁電式繼電器

JU——熱繼電器或溫度繼電度

JT——特種繼電器

JM——脈衝繼電器

JS——時間繼電器

JAG——干簧式繼電器

繼電器型號第二部分用字母表示繼電器的形狀特徵。

W——微型

X——小型

C——超小型

繼電器型號第三部分用數字表示產品序號。

用數字表示產品序號

繼電器型號第四部分用字母表示防護特徵。

F——封閉式

M——密封式

例如：JRX-13F（封閉式小功率小型繼電器）。

JR——小功率繼電器

X——小型

13——序號

四、主令電器

主令電器是用作閉合或斷開控制電路、以發出指令或作程序控制的開關電器。

它包括按鈕、凸輪開關、行程開關 、指示燈、指示塔等。另外還有踏腳開關、接近開關、倒順開關、緊急開關、鈕子開關等。

主令電器分類：

按鈕開關的結構種類很多，可分為普通撳鈕式、蘑菇頭式、自鎖式、自複位式、旋柄式、帶指示燈式、帶燈符號式及鑰匙式等，有單鈕、雙鈕、三鈕及不同組合形式，一般是採用積木式結構，由按鈕帽，複位彈簧，橋式觸頭和外殼等組成，通常做成複合式，有一對常閉觸頭和常開觸頭，有的產品可通過多個元件的串聯增加觸頭對數。還有一種自持式按鈕，按下後即可自動保持閉合位置，斷電後才能打開。

一類為以機械行程直接接觸驅動，作為輸入信號的行程開關和微動開關；另一類為以電磁信號（非接觸式）作為輸入動作信號的接近開關。　其中最常見的是行程開關，它利用生產機械運動部件的碰撞使其觸頭動作來實現接通或分斷控制電路，達到一定的控制目的。通常，這類開關被用來限制機械運動的位置或行程，使運動機械按一定位置或行程自動停止、反向運動、變速運動或自動往返運動等。

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