1．2 常用低压控制电器
1．2．1 接触器
接触器是用来接通或分断电动机主电路或其他负载电路的控制电器，用它可以实现频繁的远距离自动控制。由于其体积小、价格低、寿命长、维护方便，因而用途十分广泛。
1．接触器的用途及分类
接触器最主要的用途是控制电动机的启停、正反转、制动和调速等，因此，它是电力拖动控制系统中最重要也是最常用的控制电器之一。它具有低电压释放保护功能和比工作电流大数倍乃至十几倍的接通和分断能力，但不能分断短路电流。它是一种执行电器，即使在现在的PLC控制系统和现场总线控制系统中也不能被取代。
接触器种类很多，按驱动力大小，可分为电磁式、气动式和液压式三类，以电磁式应用最为广泛；按接触器主触点在控制电路中所控制的电流种类，分为交流接触器和直流接触器两种；按其主触点的极数（即主触点的对数），分为单极、双极、三极、四极和五极等多种。本节介绍应用广泛的电磁式接触器。
2．接触器的结构及工作原理
1）接触器的结构
图1－1所示的为交流接触器的结构剖面示意图，它由以下五个部分组成。
（1）电磁机构 电磁机构由线圈、铁芯和衔铁组成，其作用是将电磁能转换成机械能，带动触点（或触头）动作。线圈分为直流线圈和交流线圈等两类。
（2）触点系统 触点是接触器的执行元件，用来接通和断开电路。按所控制的电路，触点分为主触点和辅助触点两类，主触点用于主电路或大容量控制电路，允许通过较大的电流，采用常开触点，一般设灭弧装置；辅助触点用于控制电路，只能通过较小的电流，有常开和常闭辅助触点，不设灭弧装置。按触点的结构分为桥式触点和指形触点两种形式。按触点的接触形式分为点接触、线接触和面接触三种形式。
（3）灭弧装置 在触点断开的瞬间，由于触点间距离很小，电场强度很大，因此，触点间产生大量的带电离子从而形成电子流，即产生电弧。电弧的出现既影响电路的正常分断，又使触点受到严重腐蚀，为此，必须采取有效的措施进行灭弧，以保证电路和电器的工作安全可靠。常用的灭弧装置有灭弧栅、电动力灭弧装置和磁吹灭弧装置。
（4）反力装置 该装置由释放弹簧和触点弹簧组成。线圈断电时，释放弹簧用于衔铁复位，触点弹簧用于触点复位。
（5）支架和底座 它用于接触器的固定和安装。
2）接触器的工作原理
在图1－1所示结构的交流接触器线圈通电后，线圈电流产生磁场，使铁芯产生电磁吸引力吸引衔铁，并带动触点动作：常开的主触点闭合，于是接通了主电路；同时，常开的辅助触点闭合，而常闭的辅助触点断开。当线圈断电或电压显著降低时，电磁吸力消失或减弱（小于反力），衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原：常开触点断开，常闭触点闭合。
3）接触器的图形符号和文字符号
接触器在电路图中的图形符号和文字符号如图1－2所示。
3．接触器的主要技术参数
（1）额定电压 指主触点的额定电压，在接触器铭牌上标注。常用的有交流220 V、380V和660V，直流110V、220V和440V。
（2）额定电流 指主触点的额定电流，在接触器铭牌上标注。它在一定条件（额定电压、使用类别和操作频率等）下规定了多种电流等级，其范围是10～800A。
（3）线圈的额定电压 指加在线圈上的电压。常用的线圈电压有：交流220V和380V，直流24V和220V。
（4）接通和分断能力 指主触点在规定条件下能可靠地接通和分断的电流值。在此电流值下，接通电路时主触点不应发生熔焊，分断电路时主触点不应发生长时间燃弧。
图1－1 交流接触器的结构简图
图1－2 接触器的图形符号和文字符号
接触器的使用类别不同，对主触点的接通和分断能力的要求也不一样，而使用类别则根据控制对象（负载）的控制方式而定。在低压电器基本标准中规定的使用类别比较多，但在电力拖动控制系统中，常见的接触器使用类别及其典型用途如表1－1所示。
表1－1 常见接触器使用类别及其典型用途
（5）额定操作频率 指接触器每小时的操作次数。交流接触器的最高为600次／h，而直流接触器的最高为1200次／h。操作频率直接影响接触器的使用寿命，对于交流接触器还影响线圈的温升。
4．接触器的选择
接触器使用广泛，其额定工作电流或额定控制功率随使用条件不同而不同，只有根据不同使用条件正确选用，才能保证接触器可靠运行。在选用接触器时，一般交流负载选用交流接触器，直流负载选用直流接触器。接触器的选用主要依据以下几个方面。
1）接触器使用类别的选择
根据所控制负载的工作任务选择相应类别的接触器。生产中广泛使用中小容量的鼠笼式电动机，其中大部分控制负载是一般任务，即控制电动机的启停，相当于AC3使用类别。对于控制机床电动机的接触器，其负载情况比较复杂，既有AC3类的也有AC4类的，还有AC1和AC4类混合的负载，这些都属于重任务范畴。如果负载明显属于重任务类，则应选用AC4类接触器。如果负载为一般任务与重任务混合的，则应根据实际情况选用AC3或AC4类接触器。若确定选用AC3接触器，它的容量应降低一级使用，即使这样，其寿命仍有不同程度的降低。
用于AC2类的接触器，一般不宜用来控制AC3及AC4类的负载，因为它的接触能力较差，在频繁接通这类负载时容易发生触点熔焊现象。
2）接触器主触点电流等级的选择
根据电动机（或其他负载）的功率和操作情况来确定接触器主触点的电流等级。当接触器的使用类别与所控制负载的工作任务相对应时，一般主触点的电流等级应与所控制的负载相当，或稍大一些。若不对应，例如，用AC3类的接触器控制AC3与AC4混合类负载，则需降低电流等级使用。
3）接触器线圈电压等级的选择
接触器的线圈电压和额定电压是两个不同的概念，线圈电压应和控制电路的电源电压类型和等级相同。
4）触点数目的选择
接触器的触点数目应能满足控制线路的要求。各种类型的接触器触点数目是不同的。交流接触器的主触点有3对（常开触点），一般有4对辅助触点（两对常开触点，两对常闭触点）。
直流接触器的主触点一般有两对（常开触点），辅助触点有4对（两对常开触点，两对常闭触点）。
1．2．2 继电器
继电器是一种利用电流、电压、时间、温度和速度等信号的变化，使其触点接通或断开，用于交、直流小容量控制电路的电器，它在控制系统中起控制与保护电路或信号转换的作用。控制电路的功率一般不大，因此对继电器触点的额定电流与转换能力要求不高，也不需采用灭弧装置。
继电器的用途广泛，种类很多，常用的分类方法是：按用途，继电路分为控制继电器和保护继电器两类；按输入信号的不同，分为电流继电器、电压继电器、时间继电器、温度继电器、压力继电器、速度继电器、中间继电器等几类；按动作原理，分为电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器和电子式继电器等几类。
1．继电器的结构与工作原理
任何一种继电器，不论它们的动作原理、结构形式、使用场合如何变化，都具有两个基本结构：一是能反映外界输入信号的感应机构；二是对被控电路实现通、断控制的执行机构。
感应机构由变换机构和比较机构组成，变换机构将输入的电量或非电量变换成适合执行机构动作的某种特定物理量，如电磁式继电器的铁芯和线圈能将输入的电压或电流信号变换为电磁力；比较机构用于对输入量的大小进行判断，当输入量达到规定值时才发出命令使执行机构动作，如电磁式继电器的反力弹簧，由于事先的压缩产生了一定预压力，只有当电磁力大于此力时触点系统才动作。图1－3所示的为电磁式继电器的结构图，它与接触器的结构相似，但不含灭弧装置。
执行机构能实现对电路的通、断控制，对有触点的继电器是触点的吸合、释放动作；对无触点的半导体继电器则是晶体管的截止、饱和两种状态。
2．继电器的特性
继电器的主要特性为输入／输出特性，又称为继电特性，其曲线如图1－4所示。
图1－3 电磁式继电器的结构图
图1－4 继电特性曲线
当继电器输入量x由0增至x1以前，输出量y为0。当输入量增加到x1时，继电器吸合，输出量为y1；若x继续增大至x2，y1值保持不变。当x减小到x1时，继电器释放，输出量由y1降到0，x再减小，y保持为0。
对于电磁式继电器，为反映继电器吸合特性与释放特性配合的紧密程度，引入了返回系数的概念，它是继电器的重要参数之一。在图1－4所示曲线中，x2称为继电器吸合值或动作值；x1称为继电器释放值或复归值，返回系数k可表示为
k＝x1／x2
继电器的返回系数k是可以根据使用要求进行调节的，通过调节反力弹簧的松紧程度（拧紧时，x1和x2同时增大，k增大；放松时，k减小）来改变k的大小，也可通过调整非磁性垫片的厚薄（增厚时，x1增大，k增大）来改变k值。
3．电磁式继电器
常用的电磁式继电器有电压继电器、电流继电器和中间继电器三类。
1）电压继电器
触点的动作与线圈电压大小有关的继电器称为电压继电器，它用于电力拖动系统的电压保护和控制。使用时，电压继电器的线圈与负载并联，其线圈的匝数多而线径细。按线圈电流的种类，可分为交流电压继电器和直流电压继电器两类；按吸合电压大小，又可分为过电压继电器和欠电压继电器两类。
对于过电压继电器，当线圈为额定电压时，衔铁不产生吸合动作；只有当线圈电压高于其额定电压的某一值（如额定电压的105%～120%）时，衔铁才产生吸合动作，对电路实现过电压保护。因为直流电路不会产生波动较大的过电压现象，所以没有直流过电压继电器产品。交流过电压继电器在电路中起过电压保护作用。
对于欠电压继电器，当线圈的电压低于其额定电压（如额定电压的30%～50%）时，衔铁产生释放动作，对电路实现欠电压保护。
电压继电器的图形符号和文字符号如图1－5（a）所示。
2）电流继电器
触点的动作与线圈电流大小有关的继电器称为电流继电器。使用时，电流继电器的线圈与负载串联，其线圈的匝数少而线径粗。这样线圈上的压降很小，不会影响负载电路的电流。根据线圈的电流种类，电流继电器分为交流电流继电器和直流电流继电器两类；按吸合电流大小，电流继电器可分为过电流继电器和欠电流继电器两类。
电路正常工作时，过电流继电器不产生吸合动作，但当电路中工作电流超过某一整定值时，过电流继电器的衔铁才产生吸合动作，从而带动触点动作。在电力拖动系统中，冲击性的过电流故障时有发生，常采用过电流继电器可对电路实现过电流保护。
电路正常工作时，欠电流继电器处于吸合状态，但当电路中工作电流减小到某一整定值时，欠电流继电器的衔铁产生释放动作，从而带动触点动作，对电路起欠电流保护作用。
在直流电路中，由于某种原因而引起负载电流的降低或消失会导致严重的后果
（如直流电动机的励磁回路断线），因此，有直流低电流继电器产品，但没有交流低电流继电器产品。
电流继电器图形符号和文字符号如图1－5（b）所示。
3）中间继电器
中间继电器在控制电路中起信号传递、放大、切换和逻辑控制等作用。它实质上是一种电压继电器，主要用于扩展触点数量，实现逻辑控制。中间继电器也有交、直流之分，可分别用于交流控制电路和直流控制电路。它的特点是触点数量较多，电流容量可增大，起到中间放大（触点数目和电流容量）的作用。
中间继电器的图形符号和文字符号如图1－5（c）所示。
图1－5 电磁式继电器的图形符号和文字符号
4．热继电器
热继电器是利用电流流过热元件时产生的热量，使双金属片发生弯曲而推动执行机构动作的一种保护电器。它主要用于交流电动机的过载保护、断相保护以及其他电器设备发热状态的控制等。
1）热继电器的作用和分类
在电力拖动控制系统中，当三相交流电动机出现长期带负载欠电压运行、长期过载运行以及长期单相运行等不正常情况时，电动机绕组会发生严重过热乃至烧坏。为了充分发挥电动机的过载能力，保证电动机的正常启动和运转，而当电动机出现长时间过载时又能自动切断电路，从而出现了能随过载程度而改变动作时间的电器，这就是热继电器。
热继电器是利用电流的热效应原理以及发热元件热膨胀原理设计的，用于三相交流电动机的过载保护。由于热继电器中发热元件有热惯性，在电路中不能作瞬时过载保护，更不能作短路保护。因此，它不同于过电流继电器和熔断器。
热继电器按极数，分为单极、两极和三极式三种类型，三极式热继电器常用于三相交流电动机的过载保护。按功率，三极式热继电器又分为带断相保护和不带断相保护两种类型。
2）电动机的过载特性和热继电器的保护特性
由于热继电器的触点动作时间与被保护的电动机过载程度有关，所以在分析热继电器工作原理之前，首先要明确电动机在不超过允许温升的条件下，电动机的过载电流与电动机通电时间的关系，即电动机的过载特性。
当电动机运行中出现过载电流时，必将引起绕组发热。根据热平衡关系，可得出在允许温升条件下，电动机通电时间与其过载电流的平方成反比的结论。根据这个结论，可以得知电动机的过载特性具有反时限特性，如图1－6的曲线1所示。
图中，纵坐标为时间t，横坐标B＝I／IN。其中，I为工作电流，IN为额定电流。当电动机的过载电流较小时，允许电动机通电时间较长；反之，允许电动机通电时间较短。
图1－6 电动机的过载特性和热继电器的保护特性
为了适应电动机的过载特性同时起到过载保护作用，要求热继电器也应具有如同电动机过载特性那样的反时限特性。为此，热继电器必须具有电阻性发热元件，利用过载电流流过电阻发热元件时产生的热效应使感测元件动作，从而带动触点动作来实现保护作用。热继电器中通过的过载电流与其触点动作时间之间的关系，称为热继电器的保护特性，如图1－6的曲线2所示。考虑到各种误差的影响，电动机的过载特性和热继电器的保护特性都不是一条曲线，而是一条带子。显然，误差越大，带子越宽；误差越小，带子越窄。
由图1－6的曲线1可知，电动机出现过载时，工作在曲线1的下方是安全的。因此，热继电器的保护特性应出现在电动机过载特性的邻近下方，这样，如果发生过载，热继电器就会在电动机达到其允许的过载极限之前动作，切断电动机电源，使电动机免遭损坏。
3）热继电器工作原理
热继电器主要由热元件、双金属片、触点系统等组成。热元件由发热电阻丝制成；双金属片由两种线膨胀系数不同的金属片经机械碾压而成，线膨胀系数大的称为主动层，线膨胀系数小的称为被动层。双金属片受热会产生弯曲变形。图1－7所示的是热继电器的结构原理图。热元件串接在电动机的定子绕组中，电动机定子绕组电流即为流过热元件的电流。
当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片弯曲，但还不足以使继电器动作。当电动机过载时，热元件产生的热量增大，使双金属片弯曲位移增大，经过一定时间后，双金属片弯曲而推动导板，并通过补偿双金属片与推杆将动触点和常闭触点分开，动触点和常闭触点为热继电器串联于接触器线圈控制回路的常闭触点，断开后，使接触器线圈失电，同时接触器的主触点断开电动机的电源以保护电动机。
调节旋钮是一个偏心轮，它与支撑件构成一个杠杆，转动偏心轮，改变它的半径即可改变补偿双金属片与导板的接触距离，从而达到调节整定热继电器动作值的目的。此外，调节复位螺钉可改变常开触点的位置，使热继电器能工作在手动复位和自动复位两种工作状态。调试手动复位时，在故障排除后要手动按下复位按钮才能使动触点恢复与静触点接触的位置。
图1－7 热继电器的结构原理图
图1－8 热继电器的图形符号和文字符号
在电气原理图中，热继电器的热元件和触点的图形符号和文字符号如图1－8所示。
4）带断相保护的热继电器
三相电动机的一相接线松开或一相熔丝熔断，是造成三相异步电动机烧坏的主要原因之一。如果热继电器所保护的电动机为Y形接法，当线路发生一相断电时，另外两相电流便增大很多。由于线电流等于相电流，流过电动机绕组的电流和流过热继电器的电流增加的比例相同，因此普通的两相或三相热继电器可以对此进行保护。
如果电动机是△形接法，在三相中有一相发生断相时，会出现其他相绕组的故障电流超过额定相电流的情况。因为断线那一相的双金属片不弯曲而使热继电器不能及时动作，甚至不动作，故不能起到保护作用，对电动机来说就有过热烧毁的危险了。所以，定子绕组为△形接法的电动机必须采用带断相保护的热继电器。
带有断相保护的热继电器是在普通热继电器的基础上增加了一个差动机构而形成的，它能对三个电流进行比较。差动式断相保护装置结构原理如图1－9所示。热继电器的导板改为差动机构，由上导板、下导板及杠杆组成，它们之间都用转轴连接。图1－9（a）所示的为通电前各部件的位置。图1－9（b）所示的为正常通电时的位置，此时三相双金属片都受热向左弯曲，但弯曲的挠度不够，所以上、下导板同时向左移动一小段距离，但继电器不动作。图1－9（c）所示的是三相同时过载时的情况，三相双金属片同时向左弯曲，推动上、下导板同时向左移动，推动杠杆使常闭触点立即打开。图1－9 （d）所示的是C相断线的情况，这时C相双金属片逐渐冷却降温，其端部向右移动，推动上导板1向右移。而另外两相双金属片温度上升，使端部向左弯曲，推动下导板继续向左移动。由于上、下导板一右一左地移动，产生了差动，并通过杠杆的放大作用，使常闭触点打开。由于差动作用，热继电器在断相故障时加速动作，实现了保护电动机的目的。
图1－9 热继电器差动式断相保护机构动作原理图
5）热继电器的技术参数
热继电器的主要技术参数有额定电压、额定电流、相数、热元件编号以及整定电流调节范围等。
热继电器的整定电流是指热继电器的热元件允许长期通过又不致引起热继电器动作的电流值，对于某一热元件，可通过调节控制电流的旋钮，在一定范围内调节其整定电流。热继电器的主要技术参数在其产品说明书中会有详细的介绍。
6）热继电器的选用
热继电器选用是否得当，直接影响着对电动机进行过载保护的可靠性。通常选用时应按电动机形式、工作环境、启动情况及负载情况等几方面综合加以考虑。
（1）原则上热继电器的额定电流应按电动机的额定电流选择。对于过载能力较差的电动机，其配用的热继电器（主要是发热元件）的额定电流可适当小些。通常，选取热继电器的额定电流（实际上是选取发热元件的额定电流）为电动机额定电流的60%～80%。
（2）在不频繁启动场合，要保证热继电器在电动机的启动过程中不产生误动作。通常当电动机启动电流为其额定电流6倍以及启动时间不超过6s且很少连续启动时，就可按电动机的额定电流选取热继电器。
（3）当电动机为重复且短时工作制时，注意确定热继电器的允许操作频率。因为热继电器的操作频率是很有限的，如果用它保护操作频率较高的电动机，效果很不理想，有时甚至不能使用。
对于可逆运行和频繁通断的电动机，不宜采用热继电器保护，必要时可以选用装入电动机内部的温度继电器进行保护。
5．时间继电器
从得到输入信号（线圈的通电或断电）开始，经过一定的延时后才输出信号（触点的闭合或断开）的继电器，称为时间继电器。在工业自动化控制系统中，基于时间原则的控制要求非常常见，所以时间继电器是一种最常用的低压控制器件之一。
时间继电器的延时方式有通电延时和断电延时两种类型。
通电延时：接受输入信号后延迟一定的时间，输出信号才发生变化；当输入信号消失后，输出瞬时复原。对于通电延时闭合常开触点，是延时接通，瞬时断开。
断电延时：接受输入信号时，瞬时产生相应的输出信号；在输入信号消失后，延迟一定的时间，输出才复原。对于断电延时断开常开触点是瞬时接通，延时断开。
时间继电器的图形符号和文字符号如图1－10所示。
图1－10 时间继电器的图形符号
时间继电器按工作原理分类，有电磁式、电动式、空气阻尼式、电子式、数字式等。其中，电子式时间继电器最为常用，而电磁式和电动式的时间继电器已基本被淘汰，空气阻尼式时间继电器在对定时精度要求不高和定时长度较短的场合还有一些使用。
电子式时间继电器除执行器件外，均由电子元件组成，没有机械部件，因而具有寿命长、精度高、体积小、延时范围大、控制功率小等优点，得到了广泛应用。
电子式时间继电器的品种和类型很多，主要有通电延时型、断电延时型、带顺动触点的通电延时型等类型。有些电子式时间继电器采用拨码开关整定延时时间，采用显示器件直接显示定时时间和工作状态，具有直观、准确、使用方便等特点。
数字式时间继电器与电子式时间继电器相比，具有延时范围更宽、调节精度更高、控制功率和体积更小的特点，适用于各种要求精确延时的场合以及各种自动控制电路中。这类时间继电器有通电延时、断电延时、定时吸合、循环延时等多种延时形式和十几种延时范围可供用户选择，这是电子式时间继电器无法比拟的。
6．速度继电器
按速度原则动作的继电器，称为速度继电器。它主要应用于三相鼠笼式异步电动机的反接制动控制中，也称为反接制动控制器。
感应式速度继电器主要由定子、转子和触点三部分组成。转子是一个圆柱形永久磁铁，定子是一个笼形空心圆环，由硅钢片叠制而成，并装有笼形绕组。
图1－11所示的为感应式速度继电器原理示意图。其转子的轴与被控电动机的轴相连接，当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，达到一定转速时，定子在感应电流和力矩的作用下跟随转动；转到一定角度时，装在定子轴上的摆锤推动簧片（动触点）动作，使常闭触点打开，常开触点闭合；当电动机转速低于某一数值时，定子产生的转矩减小，触点在簧片作用下返回到原来位置，使对应的触点恢复到原来状态。
一般感应式速度继电器转速在120r／min左右时触点动作，在100r／min以下时触点复位。
速度继电器的图形符号和文字符号如图1－12所示。
图1－11 感应式速度继电器的原理示意图
图1－12 速度继电器的图形符号和文字符号
7．温度继电器
当电动机出现过载电流时，其绕组温升会很高，利用发热元件间接反映绕组温升的高低，热继电器就可以起到过载保护作用。但当电网电压升高到不正常时，即使电动机不过载，也会导致铁损增加而使铁芯发热，这样也会使绕组温升过高；或者电动机环境温度过高以及通风不良等，同样会使绕组温升过高。在这两种情况下，若用热继电器则不能正常反映电动机的故障状态。为此，需要一种利用发热元件间接反映绕组温度并根据绕组温度进行动作的继电器，这就是温度继电器。
温度继电器一般有两种类型：一种是双金属片式温度继电器；另一种是热敏电阻式温度继电器。以下介绍双金属片式温度继电器。
双金属片式温度继电器结构组成如图1－13所示。在结构上，它是封闭式的，其内部有盘式双金属片。双金属片受热后产生线性膨胀，由于两层金属的线膨胀系数不同，且两层金属又紧密地贴合在一起，因此，双金属片向被动层一侧弯曲，由双金属片弯曲产生的机械力带动触点动作。
图1－13 温度继电器
在图1－13所示结构中，温度继电器的双金属片左面的金属线膨胀系数大，为主动层，右面的为被动层。动触点铆在双金属片上，且经由导电片、外壳与连接片2相连，静触点与连接片1相连。当电动机发热部位温度升高时，产生的热量通过外壳传导给其内部的双金属片；当达到一定温度时，双金属片开始变形，双金属片及动触点向图中左方瞬动地跳开，从而控制接触器使电动机断电以达到过热保护的目的。
当故障排除后，发热部位的温度降低，双金属片也反向弹回，使触点重新复位。双金属片式温度继电器的动作温度是以电动机绕组绝缘等级为基础来划分的，有50℃、60℃、70℃、80℃、95℃、105℃、115℃、125℃、135℃、145℃和165℃共11个规格。继电器的返回温度因动作温度而异，一般比动作温度低5～40℃。
双金属片式温度继电器用做电动机保护时，是将其埋设在电动机发热部位的，如埋设在电动机定子槽内、绕组端部等，可直接反映该处发热情况。无论是由于电动机本身出现过载电流所引起的温度升高，还是其他原因引起电动机的温度升高，温度继电器都可以起保护作用。因此，温度继电器具有“全热保护”作用。
双金属片式温度继电器因价格便宜，常用于热水器外壁、电热锅炉炉壁的过热保护。它的缺点是加工工艺复杂，且双金属片又容易老化。另外，由于体积偏大而多置于绕组的端部，故很难直接反映温度上升的情况，以致发生动作滞后的现象。同时，它也不宜保护高压的电动机，因为过强的绝缘层会加剧动作的滞后现象。
双金属片式温度继电器的触点在电路图中的图形符号和文字符号如图1－14（a）所示。一般的温度控制开关表示符号如图1－14（b）所示，图中表示当温度低于设定值时，触点动作，把“＜”改为“＞”后，温度开关就表示当温度高于设定值时动作。
图1－14 温度继电器在电路中的表示符号
8．液位继电器
根据液位的设定高度来控制触点动作的电器称为液位继电器。如某些锅炉和水柜需要根据液位的高低变化来控制水泵电动机的启停，这种控制可由液位继电器来完成。
图1－15（a）所示的为液位继电器的结构示意图。浮筒置于被控锅炉或水柜内，浮筒的一端有一根磁钢1；锅炉外壁装有一对触点，动触点的一端也有一根磁钢2，与浮筒一端的磁钢1相对应。当锅炉或水柜内的水位降低到极限值时，浮筒下落使磁钢1绕支点A上翘。磁钢同性相斥的作用，使动触点的磁钢2被斥，绕支点B下落，使触点1接通、触点2断开。反之，水位升高到上限位置时，浮筒上浮使触点2接通、触点1断开。显然，液位继电器的安装位置决定了被控液位的高低。液位继电器价格低廉，主要用于精度要求不高的液位控制场合。液位继电器触点的图形符号和文字符号如图1－15（b）所示。
图1－15 液位继电器结构示意图
9．固态继电器
1）概述
固态继电器（solid state relay，SSR）是采用固体半导体元件组装而成的一种无触点开关。它利用电子元器件的电、磁和光特性来完成输入和输出的可靠隔离；利用大功率三极管、功率场效应管、单向晶闸管和双向晶闸管等器件的开关特性，来达到无触点、无火花地接通和断开被控电路。
固态继电器与电磁式继电器相比，是一种没有机械运动，不含运动部件的继电器，但它具有与机电继电器本质上相同的功能。由于固态继电器的接通和断开没有机械接触部件，因而具有控制功率小、开关速度快、工作频率高、使用寿命长、抗干扰能力强和动作可靠等一系列特点。因此，固态继电器在自动控制装置中得到了广泛应用。
图1－16（a）所示的为一款典型的固态继电器，固态继电器驱动器件以及其触点的图形符号和文字符号如图1－16（b）和1－16（c）所示。
图1－16 固态继电器及其表示符号
2）固态继电器的种类
固态继电器是一种四端器件，其中两端为输入端，两端为输出端，中间采用隔离器件实现输入与输出之间的隔离，主要类型如下。
（1）按切换负载性质分，有直流固态继电器和交流固态继电器两类。
（2）按输入与输出之间的隔离分，有光电隔离固态继电器和磁隔离固态继电器两类。
（3）按控制触发信号方式分，有过零型和非过零型、有源触发型和无源触发型等。
3）固态继电器的优点和缺点
固态继电器的主要优点如下。
（1）可靠性高和寿命长 由于固态继电器没有运动的机械零部件，因此能在高冲击与振动的环境下可靠工作；固态继电器由固体器件完成触点功能，这决定了固态继电器的寿命较长。
（2）灵敏度高、功率小、电磁兼容性好 固态继电器的输入电压范围较宽，驱动功率低，可与大多数逻辑集成电路兼容，而且不需加缓冲器或驱动器。
（3）转换速度快 固态继电器因为采用固体器件，所以切换速度可达几毫秒甚至几微秒的水平。
（4）电磁干扰小 固态继电器没有输入“线圈”，没有触点燃弧和回跳，因而减少了电磁干扰。大多数交流输出固态继电器是一个零电压开关，在零电压处导通，零电压处关断，减少了电流波形的突然中断，从而减少了开关瞬态效应。
虽然固态继电器有许多优点，但与传统的继电器相比，仍有不足之处，如漏电流大、接触电压大、触点单一、使用温度范围窄、过载能力差及价格偏高等。
4）固态继电器使用注意事项
（1）固态继电器的选择应根据负载的类型（阻性、感性）来确定，并且要采用有效的过压保护。
（2）输出端要采用阻容浪涌吸收回路或非线性压敏电阻吸收瞬变电压。
（3）过流保护应该采用专门保护半导体器件的熔断器或动作时间小于10ms的自动开关。
（4）安装时采用散热器，要求接触良好，且对地绝缘。（5）切忌负载侧两端短路，以免固态继电器损坏。
1．2．3 主令电器
主令电器是自动控制系统中用于发送和转换控制命令的电器。主令电器用于控制电路，不能直接分合主电路。主令电器应用十分广泛，种类很多，本节将介绍几种常用的主令电器。
1．控制按钮
控制按钮简称按钮，是一种结构简单且使用广泛的手动电器，在控制电路中用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器等。控制按钮一般由按钮帽、复位弹簧、触点和外壳等组成，其结构如图1－17所示。按钮中触点的形式和数量根据需要可以装配成一常开一常闭到六常开六常闭的形式。接线时，也可以只接常开或常闭触点。当按下按钮时，先断开常闭触点，而后接通常开触点；按钮释放后，在复位弹簧作用下触点复位。
图1－17 控制按钮结构示意图
根据结构形式的不同，控制按钮有按钮式、自锁式、紧急式、钥匙式、旋钮式和保护式等；有些按钮还带有指示灯，可根据使用场合和具体用途来选用。旋钮式和钥匙式的按钮也称为选择开关，有双位选择开关，也有多位选择开关。选择开关和一般按钮的最大区别就是不能自动复位。其中钥匙式的开关具有安全保护功能，没有钥匙的人不能操作该开关，只有把钥匙插入后，旋钮才可被旋转。按钮和选择开关的图形符号和文字符号如图1－18所示。
图1－18 控制按钮的图形及文字符号
为便于识别各个按钮的作用，避免误操作，通常将按钮帽制成不同颜色，以示区别，其颜色有红、绿、蓝、白等。如红色表示停止按钮，绿色表示启动按钮等，如表1－2所示。
表1－2 控制按钮颜色及其含义
2．转换开关
转换开关是一种多挡式、控制多回路的主令电器，广泛应用于各种配电装置的电源隔离、电路转换、电动机远距离控制等；也常作为电压表、电流表的换相开关，还可用于控制小容量的电动机。
常用的转换开关主要有两大类，万能转换开关和组合开关。两者的结构和工作原理基本相似，在某些应用场合可以相互替代。按结构，转换开关可分为普通型、开启型和防护组合型三类。按用途，又可分为主令控制和电动机控制两种。
转换开关一般采用组合式结构设计，由操作机构、定位系统、限位系统、触点系统、面板及手柄等组成。触点系统采用双断点桥式结构，并由各自的凸轮控制其通断；定位系统采用棘轮棘爪式结构，不同的棘轮和凸轮可组成不同的定位模式，从而得到不同的开关状态，即手柄在不同的转换角度时，触点的状态是不同的。
转换开关是由多组相同结构的触点组件叠装而成的，图1－19所示的为LW12系列转换开关某一层的结构原理。LW12系列转换开关由操作机构、面板、手柄和数个触点等主要部件组成，用螺栓组成一个整体。触点底座由1～12层组成，其中每层底座最多可装4对触点，并由底座中间的凸轮进行控制。由于每层凸轮可做成不同的形状，因此，当手柄转到不同位置时，凸轮的作用，可使各对触点按所需要的规律接通和断开。
转换开关手柄的操作位置是以角度来表示的，不同型号的转换开关，其手柄有不同的操作位置。这可从电气设备手册中万能转换开关的“定位特征表”中查找到。
图1－19 LW12系列转换开关某一层结构示意图
转换开关的触点在电路图中的图形符号如图1－20所示。由于其触点的分合状态是与操作手柄的位置有关的，因此，在电路图中除画出触点圆形符号之外，还应有操作手柄位置与触点分合状态的表示方法。其表示方法有两种，一种是在电路图中画虚线和画“●”的方法，如图1－20（a）所示，即用虚线表示操作手柄的位置，用有无“●”表示触点的闭合和断开状态。比如，在触点图形符号下方的虚线位置上画“●”，表示当操作手柄处于该位置时，该触点处于闭合状态；若在虚线位置上未画“●”，则表示该触点处于断开状态。另一种方法是，在电路图中既不画虚线也不画“●”，而是在触点图形符号上标出触点编号，再用接通表表示操作手柄于不同位置时的触点分合状态，如图1－20（b）所示。在接通表中，用有无“×”来表示操作手柄于不同位置时，触点的闭合和断开状态。转换开关的文字符号用SF表示。
图1－20 转换开关的图形符号
转换开关的主要参数有型号、手柄类型、操作图形式、工作电压、触点数量及其电流容量等，使用时请参考产品说明书中的详细说明。
3．行程开关
行程开关又称为限位开关，是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制命令的主令电器，是用于控制生产机械的运动方向、速度、行程长短或位置的一种自动控制器件。
行程开关广泛应用于各类机床、起重机械以及轻工机械的行程控制。当生产机械运动到某一设定位置时，行程开关通过机械可动部分的动作，将机械信号转换为电信号，以实现对生产机械的控制，限制它们的动作和位置，由此对生产机械进行保护。
行程开关按其结构，可分为直动式、滚轮式和微动式三类。
图1－21 行程开关的图形符号和文字符号
直动式行程开关的动作原理与按钮的相同。它的缺点是，分合速度取决于生产机械的移动速度，当移动速度低于0．4m／min时，触点分断太慢，容易被电弧烧损。此时，应采用有盘形弹簧机构瞬时动作的滚轮式行程开关。当生产机械的行程比较小且作用力也很小时，可采用具有瞬时动作和微小行程的微动式行程开关。行程开关的图形符号和文字符号如图1－21所示。行程开关的主要参数有动作行程、工作电压及触点的电流容量等。
4．接近开关
随着电子技术的发展，出现了非接触式的行程开关，即接近开关，接近开关又称为无触点行程开关。当某种物体与之接近到一定距离时就发出动作信号，它不像机械行程开关那样需要施加机械力，而是通过其感辨头与被测物体间介质能量的变化来获取信号。接近开关的应用已远超出一般行程控制和限位保护的范畴，例如，用于高速计数、测速、液面控制、检测金属体的存在、零件尺寸以及无触点按钮等。即使用于一般行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命和对恶劣环境的适应能力也优于一般机械式行程开关。
接近开关按工作原理可分为高频振荡型、电容型、霍尔型等几种类型。
高频振荡型接近开关基于金属触发原理，主要由高频振荡器、集成电路（或晶体管放大电路）和输出电路三部分组成。其基本工作原理是：振荡器的线圈在开关的作用表面产生一个交变磁场，当金属检测体接近此作用表面时，金属检测体将产生涡流；涡流的去磁作用使感辨头的等效参数发生变化，由此改变振荡回路的谐振阻抗和谐振频率，使振荡停止；振荡器的振荡和停振这两个信号，经整形放大后转换成开关信号输出。
电容型接近开关主要由电容式振荡器及电子电路组成。它的电容位于传感器表面，当物体接近时，因改变其耦合电容值，从而产生振荡和停止振荡，使输出信号发生跳变。
图1－22 接近开关的图形符号和文字符号
霍尔型接近开关主要由霍尔元件组成，它将磁信号转换为电信号输出。内部的磁敏元件仅对垂直于传感器端面的磁场敏感，当磁极S正对接近开关时，接近开关的输出产生正跳变，输出为高电平；当磁极N正对接近开关时，输出产生负跳变，输出为低电平。
接近开关的图形符号和文字符号如图1－22所示。
接近开关按工作电压分为交流和直流两种；按输出接线方式分为两线、三线和四线三种；按晶体管输出类型分为PNP和NPN两种。接近开关的主要参数有动作行程、工作电压、动作频率、响应时间、输出形式以及触点电流容量等。
5．光电开关
光电开关是光电接近开关的简称，它除克服了接触式行程开关存在的诸多不足外，还克服了接近开关的作用距离短、不能直接检测非金属材料等缺点。光电开关具有体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以及抗电磁干扰能力强等优点，还可非接触、无损伤地检测和控制各种固体、液体、透明体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。目前，光电开关广泛应用于物位检测、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出以及安全防护等诸多领域。
图1－23（a）所示的为反射式光电开关的工作原理框图。图中，由振荡回路产生的调制脉冲经反射电路后，由发光管VD辐射出光脉冲。当被测物体进入受光器作用范围时，被反射回来的光脉冲进入光敏三极管VT。并在接收电路中将光脉冲解调为电脉冲信号，再经放大器放大和同步选通整形，然后用数字积分或阻容积分方式排除干扰，最后经延时（或不延时）触发驱动输出光电开关控制信号。
光电开关的图形符号和文字符号如图1－23（b）所示。
图1－23 光电开关
光电开关具有良好的回差特性，即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态，从而可使其保持在稳定工作区。同时，自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区，以随时监视光电开关的工作。
光电开关应用广泛、种类很多，其主要参数有动作行程、工作电压、输出形式等，这些在产品说明书中都有详细说明。
1．2．4 熔断器
熔断器是基于电流热效应原理和发热元件热熔断原理而设计的，具有一定的瞬动特性，用于电路的短路保护和严重过载保护。使用时，熔断器串接于被保护的电路中，当电路发生短路故障时，熔断器的熔体被瞬时熔断而断开电路，起到保护作用。它具有结构简单、体积小、使用维护方便、分断能力较强、限流性能良好、价格低廉等特点。
1．熔断器的结构和分类
1）熔断器的结构
熔断器在结构上主要由熔断管（或盖、座）、熔体及导电部件等元器件组成。其中熔体是主要部分，它既是感测元件又是执行元件。熔断管一般由硬质纤维或瓷质绝缘材料制成半封闭或封闭式管状外壳，熔体则装于其内。熔断管的作用是便于安装熔体和有利于熔体熔断时熄灭电弧。熔体（又称做熔件）由不同金属材料（铅锡合金、锌、铜、或银）制成，其形状有丝状、带状、片状或笼状等，它串接于被保护电路。熔断器的作用是当电路发生短路时，通过熔体的电流使其发热，当达到熔化温度时熔体自行熔断，从而分断故障电路。
图1－24 熔断器的图形符号和文字符号
在电气原理图中熔断器的图形符号和文字符号如图1－24表示。
2）熔断器的分类
熔断器的种类很多。按结构来分，有半封闭插入式、螺旋式、自复式、无填料密闭管式和有填料密闭管式等。按用途来分，有一般工业用熔断器、半导体式快速熔断器和特殊熔断器等。
（1）插入式熔断器 主要用于低压分支电路的短路保护，由于其分断能力较小，一般多用于民用和照明电路中。
（2）螺旋式熔断器 该系列产品的熔管内装有石英砂或惰性气体，用于熄灭电弧，具有较高的分断能力，并带熔断指示器。当熔体熔断时，指示器自动弹出。
（3）封闭管式熔断器 这种熔断器分为无填料、有填料和快速三种。无填料熔断器在低压电力网络成套配电设备中，用做短路保护和连续过载保护。其特点是可拆卸，即当熔体熔断后，用户可以按要求自行拆开，重新装入新的熔体。有填料熔断器具有较大的分断能力，用于较大电流的电力输配电系统中，还可用于熔断器式隔离器、开关熔断器等电器中。
（4）自复式熔断器 自复式熔断器是一种新型熔断器。它利用金属钠作熔体，在常温下，钠的电阻很小，允许通过正常的工作电流。当电路发生短路时，短路电流产生的高温使钠迅速气化；气态钠的电阻变得很高，从而限制了短路电流。当故障消除后，温度下降，金属钠重新固化，恢复其良好的导电性。其优点是能重复使用，不需更换熔体。因此，它在线路中只能限制故障电流，而不能切断故障电路。
（5）快速熔断器 它主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。由于半导体元件的过载能力很低，只能在极短时间内承受较大的过载电流，因此，要求短路保护具有快速熔断的能力。快速熔断器的结构与有填料封闭式熔断器的基本相同，但熔体材料和形状不同。
2．熔断器的保护特性
熔断器的保护特性亦称为熔化特性（或称安秒特性），是指熔体的熔化电流与熔化时间之间的关系。它和热继电器的保护特性一样，具有反时限特性，如图1－25所示，在保护特性中有一条熔体熔断与不熔断的分界线，与此相应的电流就是最小熔化电流Ir。当熔体通过电流等于或大于Ir时，熔体熔断。当熔体通过电流小于Ir时，熔体不熔断。根据对熔断器的要求，熔体在额定电流Ire时绝对不应熔断。
图1－25 熔断器的保护特性
最小熔化电流Ir与熔体额定电流Ire之比称为熔断器的熔化系数，即K＝Ir／Ire。
熔化系数主要取决于熔体的材料和工作温度以及它的结构。当熔体采用低熔点的金属材料（如铅、锡合金及锌等）时，熔化时所需热量小，故熔化系数较小，有利于过载保护。但它们的电阻系数较大，熔体截面积较大，熔断时产生的金属蒸气较多，不利于灭弧，故分断能力较低。当熔体采用高熔点的金属材料（如铝、铜和银等）时，熔化时所需热量大，故熔化系数大，不利于过载保护；然而，它们的电阻系数低，熔体截面积较小，有利于灭弧，故分断能力较强。因此，不同熔体材料的熔断器，在电路中起保护作用的侧重点是不同的。
3．熔断器的技术参数
（1）额定电压 指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压，其值一般不小于电气设备的额定电压。
（2）额定电流 指熔断器长期工作时，温升不超过规定值时所能承受的电流。为了减少熔断管的规格，熔断管的额定电流等级比较少，而熔体的额定电流等级比较多，即在一个额定电流等级内的熔断管可以分几个额定电流等级的熔体，但熔体的额定电流最大不能超过熔断管的额定电流。
（3）极限分断能力 熔断器在规定的额定电压和功率因数（或时间常数）条件下，能分断的最大电流值为极限分断能力。在电路中出现的最大电流值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。
4．熔断器的选择
熔断器的选择包括熔断器类型的选择和熔体额定电流的选择两部分。
1）熔断器类型的选择
选择熔断器类型时，主要依据负载的保护特性和短路电流的大小。例如，用于保护照明和电动机的熔断器，一般考虑它们的过载保护，这时熔断器的熔化系数应适当小些。所以，容量较小的照明线路和电动机宜采用熔体为铅锌合金熔断器，而大容量的照明线路和电动机，除过载保护外，还应考虑短路时分断短路电流能力。若短路电流较小，则可采用熔体为锡质或锌质的熔断器。用于车间低压供电线路的保护熔断器，一般要考虑它们的短路保护，当短路电流相当大时，宜采用有限流作用的熔断器。
2）熔体额定电流的选择
（1）用于保护照明或电热设备的熔断器，因负载电流比较稳定，熔体的额定电流一般应不小于负载的额定电流，即
式中：Ire为熔体的额定电流；Ie为负载的额定电流。
（2）用于保护单台长期工作的电动机（即供电支线）的熔断器，考虑电动机启动时不应熔断，即
轻载启动或启动时间比较短时，系数取近似1．5。带重载启动或启动时间较长时，系数取近似2．5。
（3）用于保护频繁启动电动机（即供电支线）的熔断器，考虑频繁启动而发热时，熔断器不应熔断，即
式中：Ire为熔体的额定电流；Ie为电动机的额定电流。
（4）用于保护多台电动机（即供电干线）的熔断器，在出现尖峰电流时不应熔断。通常将其中容量最大的一台电动机启动，而其余电动机正常运行时出现的电流作为其尖峰电流。为此，熔体的额定电流应满足
式中：Ie，max为多台电动机中容量最大的一台电动机的额定电流；∑Ie为其余电动机额定电流之和。
（5）为防止发生越级熔断，上、下级（即供电干、支线）熔断器间应有良好的协调配合。为此，应使上一级（供电干线）熔断器的熔体额定电流比下一级（供电干线）大1～2个级差。
（6）熔断器额定电压的选择应不小于所在电路的额定电压。
1．2．5 开关电器
开关电器广泛用于配电系统和电力拖动控制系统，用做电源的隔离、电气设备的保护和控制。
1．刀开关
刀开关俗称闸刀开关，是一种结构简单、价格低廉的手动电器。主要用于接通和切断长期工作设备的电源及不经常启动和制动、容量小于7．5kW的异步电动机。现在大部分的应用场合，刀开关已被自动开关所取代。
刀开关主要由操作手柄、触刀、触点座和底座组成。依靠手动来实现触刀插入触点座与脱离触点座的控制。按刀的数目可分为单极、双极和三极三类。
刀开关在选择时，其额定电压应不小于电路的额定电压，其电流应不小于电路的额定电流。当用刀开关控制电动机时，其额定电流应大于电动机额定电流的3倍。
刀开关在安装时，手柄要向上，不得倒装或平装，避免由于重力自由下落，而引起误动作和合闸。接线时，应将电源线接在上端，负载线接在下端，这样拉闸后刀片与电源隔离，防止可能发生的意外事故。
刀开关的图形符号和文字符号如图1－26所示。
图1－26 刀开关的图形、文字符号
2．低压断路器
低压断路器又称为自动开关或空气开关，是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的开关电器和保护电器，它集控制和多种保护功能于一身，除了能完成接通和分断电路的功能外，还能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，也可以用于不频繁地启动电动机。在保护功能方面，它还可以与漏电器、测量、远程操作等模块单元配合使用完成更高级的保护和控制。现在的断路器还能提供隔离和安全保护功能，特别是在针对人身安全、设备安全，以及配电系统的可靠性方面能满足配电系统更高的要求。
自动空气开关具有操作安全、使用方便、工作可靠、安装简单、动作后（如短路故障排除后）不需要更换元件等优点。因此，它在自动化系统和民用中被广泛使用。
在低压配电系统中，常用它做终端开关或支路开关，所以，现在大部分的使用场合，低压断路器取代了过去常用的闸刀开关和熔断器的组合。
1）低压断路器的结构及工作原理
低压断路器主要由三个基本部分组成：触点、灭弧系统和各种脱扣器。脱扣器包括电流脱扣器、失压（欠电压）脱扣器、热脱扣器、分励脱扣器和自由脱扣器等。图1－27所示的为低压断路器工作原理示意图。开关是靠操作机构手动或电动合闸的，触点闭合后，自由脱扣器机构将触点锁在合闸位置上。当电路发生故障时，各自的脱扣器使自由脱扣器动作，自动跳闸实现保护作用。
图1－27 低压断路器的工作原理示意图
（1）过电流脱扣器 当流过断路器的电流在整定值以内时，过电流脱扣器所产生的吸力不足以吸动衔铁。当电流超过整定值时，磁场吸力克服弹簧的拉力拉动衔铁，使自由脱扣机构动作，断路器跳闸，于是实现了过流保护。
（2）失压脱扣器 失压脱扣器的工作过程与过流脱扣器的恰恰相反。当电源电压在额定电压时，失压脱扣器产生的磁力足以将衔铁吸合，使断路器保持在合闸状态。当电源电压下降到低于整定值或降为零时，在弹簧的作用下衔铁释放，自由脱扣机构动作而切断电源，从而达到失压保护的目的。
（3）热脱扣器 热脱扣器实际上是一个没有触点的热继电器，其作用和工作原理与前面介绍的热继电器的相同。
（4）分励脱扣器 分励脱扣器用于远距离操作。由于分励脱扣器是短时工作的，其线圈不允许长期通电，正常工作时，其线圈是断电的；当需要远程操作时，按动按钮使线圈通电，其电磁机构使自由脱扣机构动作，断路器跳闸。
说明：以上介绍的是自动开关可以实现的功能，但并非每种类型的断路器都有上述4种脱扣器。比如，有的自动开关没有分励脱扣器，一些自动开关没有热保护等。但大部分自动开关都具备过电流（短路）保护和失压保护功能。
图1－28 低压断路器的图形符号和文字符号
低压断路器的图形符号和文字符号如图1－28所示。
2）低压断路器的主要参数
低压断路器的主要参数如下。
（1）额定电压 指断路器在长期工作时的允许电压，通常等于或大于电路的额定电压。
（2）额定电流 指断路器在长期工作时的允许持续电流。
（3）通断能力 指断路器在规定的电压、频率以及规定的线路参数（交流电路为功率因数，直流电路为时间因数）下，所能接通和分断的短路电流值。
（4）分断时间 指断路器切断故障电流所需的时间。
3）低压断路器的主要类型
低压断路器的分类主要有如下几种。
（1）按极数分，有单极、两极和三极三类。
（2）按保护形式分，有电磁脱扣器式、热脱扣器式、复合脱扣器式（常用）和无脱扣器式等。
（3）按分断时间分，有一般式和快速式（先于脱扣机构动作，脱扣时间在0．02s以内）两类。
（4）按结构形式分，有塑壳式、框架式和模块式三类。
电力拖动与自动控制线路中常用的自动空气开关为塑壳式。塑料外壳式低压断路器又称为装置式低压断路器，具有用模压绝缘材料制成的封闭型外壳，将所有部件组装在一起。用于配电网络的保护和电动机、照明电路及电热器等的控制开关。
模块化小型断路器由操作机构、电磁脱扣器、触点系统、灭弧室等部件组成，所有部件都置于一个绝缘壳中。在结构上具有外形尺寸模块化（9mm的倍数）和安装导轨化的特点，即单极断路器的模块宽度为18mm，凸颈高度为45mm。它安装在标准的35mm电器安装轨上，利用断路器后面的安装槽及带弹簧的夹紧卡定位，拆卸方便。这种断路器可作为线路和交流电动机等电源控制开关及过载、短路等保护用，广泛应用于工矿企业、建筑及家庭等场所。
传统断路器的保护功能是利用了热效应或电磁效应原理，通过机械系统的动作来实现的。智能化断路器的特征是采用了以微处理器或单片机为核心的智能控制器（智能脱扣器）。它不仅具备普通断路器的各种保护功能，同时具有实时显示电路中的各种电气参数（电流、电压、功率因数等），对电路进行在线监视、测量、试验、自诊断和通信等功能；还能够对各种保护功能的动作参数进行显示、设定和修改；将电路动作时的故障参数存储在非易失存储器中以便查询。智能化断路器原理框图如图1－29所示。
智能化断路器有框架式断路器和塑料外壳式断路器两种。框架式智能断路器主要用于智能化自动配电系统中的主断路器。塑料外壳式智能断路器主要用在配电网络中分配电能和作为线路及电源设备的控制与保护，也可用做三相鼠笼式异步电动机的控制。
4）低压断路器的选择
（1）额定电流和额定电压应不小于线路、设备的正常工作电压和工作电流。
（2）热脱扣器的整定电流应与所控制负载（比如电动机）的额定电流一致。
图1－29 智能化断路器原理框图
（3）欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压。
（4）过电流脱扣器的额定电流Iz不小于线路的最大负载电流。对于单台电动机来说，可按下式计算：
式中：k为安全系数，可取1．5～1．7；Iq为电动机的启动电流。
对于多台电动机来说，可按下式计算：
式中：k可取1．5～1．7；Iq，max为最大一台电动机的启动电流；∑Ier为其他电动机的额定电流之和。
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