电工技术·理论与实践
对低压电器的简介及其工作机理的解析
侯治国
国网大同供电公司，山西 大同 037001
摘要：低压电器的发展，取决于国民经济的发展和现代工业自动化发展的需要，以及新技术、新工艺、新材料研究与应用，国内的低压电器行业正朝着高性能、高可靠性、小型化、数模化、模块化、组合化和零部件通用化的方向发展。
关键词：低压电器；接触器；继电器 中图分类号：TM564 文献标识码：A 文章编号：1002-1388(2015)09-0257-01
1 低压电器的含义
低压电器是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。控制电器按其工作电压的高低，以交流1000V 、直流1500V 为界，可划分为高压控制电器和低压控制电器两大类。总的来说，低压电器可以分为配电电器和控制电器两大类，是成套电气设备的基本组成元件。
2 低压电器的分类
2.1按动作方式可分为
手动电器--依靠外力直接操作来进行切换的电器，如刀开关、按钮开关等；自动电器--依靠指令或物理量变化而自动动作的电器，如接触器、继电器等。
2.2按用途可分为
低压控制电器--主要在低压配电系统及动力设备中起控制作用，如刀开关、低压断路器等；低压保护电器--主要在低压配电系统及动力设备中起保护作用，如熔断器、热继电器等。
2.3按种类可分为
刀开关、刀形转换开关、熔断器、低压断路器、接触器、继电器、主令电器和自动开关等。
3 低压电器工作机理
随着科学技术的发展，新功能、新设备会不断出现，对低压配电电器要求是灭弧能力强、分断能力好，热稳定性能好、限流准确等，对低压控制电器，则要求其动作可靠、操作频率高、寿命长并具有一定的负载能力。下面举例说明：
3.1 接触器
接触器一种用来自动接通或断开大电流电路的电器。它可以频繁地接通或分断交直流电路，并可实现远距离控制。其主要控制对象是电动机，也可用于电热设备、电焊机、电容器组等其他负载。它还具有低电压释放保护功能，接触器具有控制容量大、过载能力强、寿命长、设备简单经济等特点，是电力拖动自动控制线路中使用最广泛的电器元件。按照所控制电路的种类、接触器可分为交流接触器和直流接触器两大类。
3.1.1 交流接触器工作原理
线圈通电后，在铁芯中产生磁通及电磁吸力。此电磁吸力克服弹簧反力使得衔铁吸合，带动触点机构动作，常闭触点打开，常开触点闭合，互锁或接通线路。线圈失电或线圈两端电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧反力，使得衔铁释放，触点机构复位，断开线路或解除互锁。 3.1.2 直流接触器工作原理
直流接触器的结构和工作原理基本上与交流接触器相同。在结构上也是由电磁机构、触点系统和灭弧装置等部分组成。由于直流电弧比交流电弧难以熄灭，直流接触器常采用磁吹式灭弧装置灭弧。
3.2 继电器
继电器是根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力装置的自动电器。 3.2.1 电磁式继电器
电磁式继电器的特性X 由零增至X2以前，继电器输出量Y 为零。当输入量X 增加到X2时，继电器吸合，输出量
为Y1；若X 继续增大，Y 保持不变。当X 减小到X1时，继电器释放，输出量由Y1变为零，若X 继续减小，Y 值均为零。
图1中，X2称为继电器吸合值，欲使继电器吸合，输入量必须等于或大于X2；X 1称为继电器释放值，欲使继电器释放，输入量必须等于或小于X1。Kf ＝X1／X2称为继电器的返回系数，它是继电器重要参数之一。Kf 值是可以调节的。例如一般继电器要求低的返回系数，
图l 继电特性曲线 Kf 值应在0.1～0.4之间，这样当继电器吸合后，输入量波动较大时不致引起误动作；欠电压继电器则要求高的返回系数，Kf 值在0.6以上。设某继电器Kf ＝0.66，吸合电压为额定电压的90％，则电压低于额定电压的50％时，继电器释放，起到欠电 压保护作用。
另一个重要参数是吸合时间和释放时间。吸合时间是指从线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需的时间；释放时间是指从线圈失电到衔铁完全释 放所需的时间。一般继电器的吸合时间与释放时间为0.05～0.15s ，快速继电器为0.005～0.05s ，它的大小影响继电器的操作频率。 3.2.2电压继电器
电压继电器用于电力拖动系统的电压保护和控制。其线圈并联接入主电路，感测主电路的线路电压；触点接于控制电路，为执行元件。按吸合电压的大小，电压继电器可分为过电压继电器和欠电压继电器。 3.2.3电流继电器
电流继电器用于电力拖动系统的电流保护和控制。其线圈串联接入主电路，用来感测主电路的线路电流；触点接于控制电路，为执行元件。电流继电器反映的是电流信号。
4 低压电器的作用
（1）控制作用。如电梯的上下移动、快慢速自动切换与自动停层等。（2）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、电网的短路保护、漏电保护等。（3）测量作用。利用仪表及与之相适应的电器，对设备，电网或其他非电参数进行测量，如电流、电压、功率、转速、温度、湿度等。（4）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、房间温湿度的调节、照度的自动调节等。（5）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。（6）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，供电的市电与自备电的切换等
参考文献
[1]钱金川, 金林升. 固态继电器简介[J].机床电器, 2004, 31(4):58-59.
[2]王昌华. 固态继电器及其应用[J].陕西电力, 2004, 32 (5):49-52.
[3]王月姣, 朱家驹. 固态继电器在单片机测控系统中的应用[J].中南民族大学学报：自然科学版, 2005, 24(1): 51-53.
2015年9月下
257
电工技术·理论与实践
对低压电器的简介及其工作机理的解析
侯治国
国网大同供电公司，山西 大同 037001
摘要：低压电器的发展，取决于国民经济的发展和现代工业自动化发展的需要，以及新技术、新工艺、新材料研究与应用，国内的低压电器行业正朝着高性能、高可靠性、小型化、数模化、模块化、组合化和零部件通用化的方向发展。
关键词：低压电器；接触器；继电器 中图分类号：TM564 文献标识码：A 文章编号：1002-1388(2015)09-0257-01
1 低压电器的含义
低压电器是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。控制电器按其工作电压的高低，以交流1000V 、直流1500V 为界，可划分为高压控制电器和低压控制电器两大类。总的来说，低压电器可以分为配电电器和控制电器两大类，是成套电气设备的基本组成元件。
2 低压电器的分类
2.1按动作方式可分为
手动电器--依靠外力直接操作来进行切换的电器，如刀开关、按钮开关等；自动电器--依靠指令或物理量变化而自动动作的电器，如接触器、继电器等。
2.2按用途可分为
低压控制电器--主要在低压配电系统及动力设备中起控制作用，如刀开关、低压断路器等；低压保护电器--主要在低压配电系统及动力设备中起保护作用，如熔断器、热继电器等。
2.3按种类可分为
刀开关、刀形转换开关、熔断器、低压断路器、接触器、继电器、主令电器和自动开关等。
3 低压电器工作机理
随着科学技术的发展，新功能、新设备会不断出现，对低压配电电器要求是灭弧能力强、分断能力好，热稳定性能好、限流准确等，对低压控制电器，则要求其动作可靠、操作频率高、寿命长并具有一定的负载能力。下面举例说明：
3.1 接触器
接触器一种用来自动接通或断开大电流电路的电器。它可以频繁地接通或分断交直流电路，并可实现远距离控制。其主要控制对象是电动机，也可用于电热设备、电焊机、电容器组等其他负载。它还具有低电压释放保护功能，接触器具有控制容量大、过载能力强、寿命长、设备简单经济等特点，是电力拖动自动控制线路中使用最广泛的电器元件。按照所控制电路的种类、接触器可分为交流接触器和直流接触器两大类。
3.1.1 交流接触器工作原理
线圈通电后，在铁芯中产生磁通及电磁吸力。此电磁吸力克服弹簧反力使得衔铁吸合，带动触点机构动作，常闭触点打开，常开触点闭合，互锁或接通线路。线圈失电或线圈两端电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧反力，使得衔铁释放，触点机构复位，断开线路或解除互锁。 3.1.2 直流接触器工作原理
直流接触器的结构和工作原理基本上与交流接触器相同。在结构上也是由电磁机构、触点系统和灭弧装置等部分组成。由于直流电弧比交流电弧难以熄灭，直流接触器常采用磁吹式灭弧装置灭弧。
3.2 继电器
继电器是根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力装置的自动电器。 3.2.1 电磁式继电器
电磁式继电器的特性X 由零增至X2以前，继电器输出量Y 为零。当输入量X 增加到X2时，继电器吸合，输出量
为Y1；若X 继续增大，Y 保持不变。当X 减小到X1时，继电器释放，输出量由Y1变为零，若X 继续减小，Y 值均为零。
图1中，X2称为继电器吸合值，欲使继电器吸合，输入量必须等于或大于X2；X 1称为继电器释放值，欲使继电器释放，输入量必须等于或小于X1。Kf ＝X1／X2称为继电器的返回系数，它是继电器重要参数之一。Kf 值是可以调节的。例如一般继电器要求低的返回系数，
图l 继电特性曲线 Kf 值应在0.1～0.4之间，这样当继电器吸合后，输入量波动较大时不致引起误动作；欠电压继电器则要求高的返回系数，Kf 值在0.6以上。设某继电器Kf ＝0.66，吸合电压为额定电压的90％，则电压低于额定电压的50％时，继电器释放，起到欠电 压保护作用。
另一个重要参数是吸合时间和释放时间。吸合时间是指从线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需的时间；释放时间是指从线圈失电到衔铁完全释 放所需的时间。一般继电器的吸合时间与释放时间为0.05～0.15s ，快速继电器为0.005～0.05s ，它的大小影响继电器的操作频率。 3.2.2电压继电器
电压继电器用于电力拖动系统的电压保护和控制。其线圈并联接入主电路，感测主电路的线路电压；触点接于控制电路，为执行元件。按吸合电压的大小，电压继电器可分为过电压继电器和欠电压继电器。 3.2.3电流继电器
电流继电器用于电力拖动系统的电流保护和控制。其线圈串联接入主电路，用来感测主电路的线路电流；触点接于控制电路，为执行元件。电流继电器反映的是电流信号。
4 低压电器的作用
（1）控制作用。如电梯的上下移动、快慢速自动切换与自动停层等。（2）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、电网的短路保护、漏电保护等。（3）测量作用。利用仪表及与之相适应的电器，对设备，电网或其他非电参数进行测量，如电流、电压、功率、转速、温度、湿度等。（4）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、房间温湿度的调节、照度的自动调节等。（5）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。（6）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，供电的市电与自备电的切换等
参考文献
[1]钱金川, 金林升. 固态继电器简介[J].机床电器, 2004, 31(4):58-59.
[2]王昌华. 固态继电器及其应用[J].陕西电力, 2004, 32 (5):49-52.
[3]王月姣, 朱家驹. 固态继电器在单片机测控系统中的应用[J].中南民族大学学报：自然科学版, 2005, 24(1): 51-53.
2015年9月下
257