《数控机床电气控制(第3版)》（廖兆荣）电子教案-第1-章

第１ 章　 数控机床常用低压电器 １.１　 概述 １.２　 接触器 １.３　 继电器 １.４　 低压断路器 １.５　 熔断器与主令电器 １.６　 电源变压器 返回 1 １.１　 概述 １.１.１ 电器分类 通常，凡是对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用的电工器械均可称为电器。 １.按工作电压等级分类 （１）低压电器。在交流５０Ｈｚ或６０Ｈｚ额定电压１２００Ｖ以下，直流额定电压１５００Ｖ以下的电路内起通断保护、控制或调节作用的电器称为低压电器。 （２）高压电器。在交流５０Ｈｚ或６０Ｈｚ额定电压１２００Ｖ以上，直流额定电压１５００Ｖ以上的电路内起通断保护、控制或调节作用的电器称为高压电器。 下一页 返回 １.１　 概述 ２.按操作方式的原理分类 （１）手动电器。由人工直接操作才能完成任务的电器称为手动电器，如刀开关、按钮和转换开关等。 （２）自动电器。不需要人工直接操作，按照电的或非电的信号自动完成接通、分断电路任务的电器称为自动电器，如低压断路器、接触器和继电器等。 ３.按用途分类 （１）低压配电电器。低压配电电器主要用于低压供电系统，如刀开关、低压断路器、转换开关和熔断器等。 上一页 下一页 返回 １.１　 概述 （２）低压控制电器。低压控制电器主要用于电力拖动控制系统，如接触器、继电器、控制器、控制按钮、行程开关、主令控制器和万能转换开关等。 ４.按工作原理分类 （１）电磁式电器。电磁式电器是根据电磁感应原理来工作的电器，如交直流接触器、电磁式继电器等。 （２）非电量控制电器。非电量控制电器的工作是靠外力或非电物理量的变化而动作的电器，如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、压力继电器和温度继电器等。 上一页 下一页 返回 １.１　 概述 １.１.２ 低压电器的结构 电磁式电器在低压电器中占有十分重要的地位，在数控机床电气控制系统中应用最为普遍。电磁式电器主要由电磁机构、触头系统和灭弧装置等组成。 １.电磁机构 电磁机构的主要作用是将电能量转换成机械能量，将电磁机构中吸引线圈的电流转换成电磁力,带动触头动作,完成通断电路的控制作用。 电磁机构由铁芯、衔铁和线圈等几部分组成，其作用原理：当线圈中有工作电流通过时，电磁吸力克服弹簧的反作用力，使得衔铁与铁芯闭合，由连接机构带动相应的触头动作。 上一页 下一页 返回 １.１　 概述 从常用铁芯的衔铁运动形式上看，铁芯主要可分为拍合式和直动式两大类。如图１－１（ａ）为衔铁沿棱角转动的拍合式铁芯，其铁芯材料由电工软铁制成，它广泛用于直流电器中；图１－１（ｂ）为衔铁沿轴转动的拍合式铁芯，铁芯形状有Ｅ形和Ｕ形两种，其铁芯材料由硅钢片叠成，多用于触头容量较大的交流电器中；图１－１（ｃ）为衔铁直线运动的双Ｅ形直动式铁芯，它也是由硅钢片叠成，多用于触头为中、小容量的交流接触器和继电器中。电磁线圈由漆包线绕制而成，也分为交、直流两大类，当线圈通过工作电流时产生足够的磁动势，从而在磁路中形成磁通，使衔铁获得足够的电磁力，克服反作用力而吸合。 上一页 下一页 返回 １.１　 概述 在交流电流产生的交变磁场中，为避免因磁通过零点衔铁的抖动，需在交流电器铁芯的端部开槽，嵌入一铜短路环，使环内感应电流产生的磁通与环外磁通不同时过零，使电磁吸力总是大于弹簧的反作用力，因而可以消除交流铁芯的抖动。 ２.触头系统 触头的作用是接通或分断电路，因此要求触头要具有良好的接触性能，电流容量较小的电器常采用银质材料作触头，这是因为银的氧化膜电阻率与纯银相似，可以避免触头表面氧化膜电阻率增加而造成接触不良。 上一页 下一页 返回 １.１　 概述 触头的结构有桥式和指式两类。如图１－２为桥式触头，其中图１－２（ａ） 为点接触形式，适用于电流不大、触点压力小的场合，图１－２（ｂ）为面接触形式，适用于较大电流的场合；图１－２（ｃ）为指形触头，其接触区域为一直线（长方形截面），触点在结构设计时，应使触点在接通或断开时产生滚、滑动过程，以去除氧化膜，减少接触电阻，适用于接通次数多、电流大的场合。 为了使触点在接触过程中消除振动，闭合时接触得更紧密，减少接触电阻，可在触点上装接触弹簧，加大触点间的压力。触点间的接触电阻还与接触表面的状况有关。 上一页 下一页 返回 １.１　 概述 ３.灭弧装置 电器的动静触点在断开电路的瞬间，由于气体中少量正、负离子在电场强度作用下加速运动，与中性气体分子碰撞，使其发生游离。同时，触点金属内部的自由电子从阴极表面逸出奔向阳极，也撞击中性气体分子，使其激励和游离，这些离子在电场中定向运动时伴随着强烈的热过程，致使在电流通道内形成等离子体，并伴有强烈的声、光和热效应的弧光现象，即为电弧。 由于电弧的高温能将触头烧损，并可能造成其他事故，因此应采用适当措施迅速熄灭电弧。 上一页 下一页 返回 １.１　 概述 其主要措施有：① 迅速增加电弧长度（拉长电弧），使得单位长度内维持电弧燃烧的电场强度不够而使电弧熄灭。② 使电弧与流体介质或固体介质相接触，加强冷却和去游离作用，使电弧加快熄灭。电弧有直流电弧和交流电弧两类，交流电流有自然过零点，故其电弧较易熄灭。 低压控制电器常用的具体灭弧方法有： （１）机械灭弧。机械灭弧是通过机械装置将电弧迅速拉长。这种方法多用于开关电器中。 （２）磁吹灭弧。如图１－３所示是磁吹灭弧装置示意图。 上一页 下一页 返回 １.１　 概述 由磁吹线圈、引弧角和导磁夹板等组成。由图可见，磁吹线圈产生的磁场其磁通比较集中，它经铁芯和导磁夹板进入电弧空间。于是，电弧在磁场的作用下，在灭弧罩内部迅速向上运动，并在引弧角处被拉到最长。在运动过程中，电弧一方面被拉长，另一方面又被冷却，因此电弧能迅速熄灭。引弧角除有引导电弧运动的作用外，还能把电弧从触点处引开，从而起到保护触点的作用。这种灭弧装置称为串联磁吹灭弧装置。由于磁吹线圈是与主电路串联，作用于电弧的磁场力随电弧电流的大小而改变，电弧电流越大，灭弧能力越强，且磁吹力的方向与电流方向无关。 上一页 下一页 返回 １.１　 概述 除外，还有并联磁吹灭弧装置，其优点是弱电流时磁吹效果比串联磁吹灭弧效果好，其缺点是当触点上电流方向改变时，必须同时改变线圈电流的极性，否则磁吹力会反方向，电弧不但不易熄灭，甚至可能损害电器。交直流电器均可能损坏电器。 （３）窄缝（纵缝）灭弧。如图１－４所示是利用灭弧罩上的窄缝实现灭弧的装置。当触点断开时，电弧在电动力的作用下进入窄缝内，窄缝可将电弧柱的直径压缩，使电弧与缝壁紧密接触，加快冷却和去游离作用，从而使电弧加快熄灭。灭弧罩常用耐高温陶土、石棉水泥等材料制成。 上一页 下一页 返回 １.１　 概述 目前有采用多个窄缝的多纵缝灭弧装置，电动力将电弧引入纵缝，被分劈成若干段直径较小的电弧，以增强冷却和去游离作用，提高灭弧效果。 （４）栅片灭弧。如图１－５所示是栅片灭弧示意图。由灭弧栅片（由多片镀铜薄钢片组成）、绝缘夹板等组成。当触点断开时，电弧在吹弧电动力的作用下被推向栅片，它们彼此间是相互绝缘的。电弧进入栅片后，被分成一段段串联短电弧，而栅片变成短弧的电极。栅片的作用还在于能导出电弧的热量，使电弧迅速冷却，同时每两片灭弧栅片可以看成一对电极，而每对电极间都有１５０～２５０Ｖ的绝缘强度，使整个灭弧栅的绝缘强度大大加强，而每个栅片间的电压却不足以达到电弧燃烧的电压。所以，电弧进入灭弧栅后就很快地熄灭。 上一页 返回 １.２　 接触器 接触器是一种低压自动切换并具有控制与保护作用的电磁式电器。它可以用来频繁地接通或分断带有负载的主电路（如电动机），并可实现远距离控制，主要用来控制电动机，也可控制电容器、电阻炉和照明器具等电力负载。接触器由电磁机构、触点系统、灭弧装置及其他部件四部分组成，如图１－６所示。其工作原理是当线圈通电后，静铁芯产生电磁吸力将衔铁吸合。衔铁带动触点系统动作，使常闭触点断开，常开触点闭合。当线圈断电时电磁吸力消失，衔铁在反作用弹簧力的作用下释放，触点系统随之复位。 接触器按其主触点通过电流的种类不同，分为直流、交流两种，机床上应用最多的是交流接触器。 下一页 返回 １.２　 接触器 交流接触器的主触头通常有３对，直流接触器为２对。目前我国常用的交流接触器主要有：ＣＪ２０、ＣＪＸ１、ＣＪＸ２、ＣＪ１２和ＣＪ１０等系列，引进德国ＢＢＣ公司制造技术生产的Ｂ系列，德国ＳＩＥＭＥＮＳ公司的３ＴＢ系列，法国ＴＥ公司ＬＣ１系列等。交流接触器外形如图１－７所示，接触器图形及文字符号如图１－８所示。 １.２.１ 接触器的主要技术参数 １.额定电压 接触器铭牌上标注的额定电压是指主触点的额定电压。 上一页 下一页 返回 １.２　 接触器 常用的额定电压等级如表１－１所示。 ２.额定电流 接触器铭牌上标注的额定电流是指主触点的额定电流。常用的额定电流等级如表１－１所示。 ３.线圈的额定电压 常用的额定电压等级如表１－２所示。选用时一般交流负载用交流接触器，直流负载用直流接触器，但交流负载频繁动作时可采用直流线圈的交流接触器。 ４.接通和分断能力 上一页 下一页 返回 １.２　 接触器 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，接触器接通时主触点不应发生熔焊；接触器分断时主触点不应发生长时间的燃弧。若超出此电流值，其分断则是熔断器、短路器等保护电器的任务。 根据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，而不同类别的接触器是根据其不同控制对象（负载） 的控制方式所规定的。常见的接触器使用类别及其典型用途如表１－３所示。 接触器的使用类别代号通常标注在产品的铭牌或工作手册中。表中要求接触器主触点达到的接通和分断能力为： 上一页 下一页 返回 １.２　 接触器 （１）ＡＣ１和ＤＣ１类允许接通和分断额定电流。 （２）ＡＣ２、ＤＣ３和ＤＣ５类允许接通和分断４倍额定电流。 （３）ＡＣ３类允许接通６倍额定电流和分断额定电流。 （４）ＡＣ４类允许接通和分断６倍额定电流。 ５.额定操作频率 额定操作频率指每小时的操作次数。交流接触器最高为６００次／ｈ，而直流接触器最高为１２００次／ｈ。操作频率直接影响到接触器的电寿命和灭弧罩的工作条件，对于交流接触器还影响到线圈的温升。 上一页 下一页 返回 １.２　 接触器 表１－４所示为ＣＺ０系列直流接触器的规格及主要技术参数；表１－５所示为ＣＪ２０系列交流接触器主要技术参数；表１－６所示为ＣＪＸ系列交流接触器的规格及主要技术参数。 １.２.２ 接触器的型号含义 １.直流接触器型号的含义 如图１－９所示为直流接触器型号的含义。 ２.交流接触器型号的含义 如图１－１０所示为交流接触器型号的含义。 上一页 下一页 返回 １.２　 接触器 １.２.３ 交流接触器的选择 选用接触器时应从其工作条件出发，主要考虑下列因素。 ① 控制交流负载应选用交流接触器；控制直流负载应选用直流接触器。 ② 接触器的使用类别应与负载性质相一致。 ③ 主触头的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。 ④ 主触头的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。 ⑤ 吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致，接触器在线圈额定电压８５％及以上时应能可靠地吸合。 上一页 下一页 返回 １.２　 接触器 １.２.４ 接触器使用中的注意事项 交流励磁的交流接触器在使用中应注意以下几个方面。 ① 励磁线圈电压应为８５％ＵＮ～１０５％ＵＮ。 ② 铁芯衔铁上短路环应完好。 ③ 衔铁、触点支持件等活动部件动作应灵活。 ④ 铁芯、衔铁端面接触良好、无异物。 ⑤ 触点表面接触良好，有一定的超程和接触压力。 ⑥ 操作频率应在允许范围内。 上一页 返回 １.３ 继电器 １.３.１ 电磁式继电器 电磁式继电器是应用最多的一种继电器，其结构和工作原理与电磁式接触器相似，也是由电磁机构、触点系统和释放弹簧等部分组成。根据外来信号（电压或电流），利用电磁原理使衔铁产生闭合动作，从而带动触点动作，使控制电路接通或断开，实现控制电路的状态改变。值得注意的是，继电器的触点不能用来接通和分断负载电路，这也是继电器的作用和接触器的作用的区别。 由于继电器是用于切换小电流的控制电路和保护电路，触点的容量较小，不需要灭弧装置。如图１－１１所示为电磁式继电器的外形图。 下一页 返回 １.３ 继电器 电磁式继电器的种类不同，但一般图形符号是相同的，如图１－１２所示。电流继电器的文字符号为ＫＩ，线圈方格中用Ｉ＞（或Ｉ＜）表示过电流（或欠电流）继电器；电压继电器的文字符号为ＫＶ，线圈方格中用Ｕ＞（或Ｕ＜）表示过电压（或欠电压）继电器。 １.电磁式继电器的种类 电磁式继电器按吸引线圈电流种类不同有交流和直流电磁式继电器两种。按反应参数可分为电压继电器和电流继电器。按触点数量和动作时间又可分为中间继电器和时间继电器等。其结构及工作原理与接触器相似，但因继电器一般用来接通和断开控制电路，故触点电流容量较小（一般５Ａ以下）。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 由于电磁式继电器具有工作可靠、结构简单、制造方便、寿命长等一系列优点，故在数控机床电气控制系统中应用最为广泛。 （１）电流继电器。根据输入（线圈） 电流大小而动作的继电器称为电流继电器。它的线圈串联在被测量的电路中，以反应电路电流的变化。在不影响电路工作情况下，电流继电器的线圈匝数尽量少，导线要粗，线圈阻抗要小。 电流继电器有欠电流继电器和过电流继电器两类。欠电流继电器的吸引电流为线圈额定电流的３０％～６５％，释放电流为额定电流的１０％～２０％，因此，在电路正常工作时，衔铁是吸合的，只有当电流降低到某一整定值时，继电器释放，输出信号。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 过电流继电器在电路正常工作时不动作，当电流超过某一整定值时才动作，整定范围通常为１.１～４倍额定电流。因此，过电流继电器的铁芯和衔铁也可不安放短路环。 在数控机床电气控制系统中，用得较多的电流继电器有ＪＬ１４、ＪＬ１５、ＪＴ３、ＪＴ９、ＪＴ１０等型号，主要根据主电路内的电流种类和额定电流来选择。 （２）电压继电器。根据输入电压大小而动作的继电器称为电压继电器。它的结构与电流继电器相似，不同的是电压继电器线圈并联在被测量的电路的两端，以反应电路电压的变化，可作为电路的过电压或欠电压保护。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 在不影响电路工作情况下，电压继电器线圈匝数尽量多，导线要细，线圈阻抗要大。 电压继电器按动作电压值的不同，有过电压、欠电压和零电压之分。过电压继电器在电压为额定电压的１１０％～１１５％以上时动作；欠电压继电器在电压为额定电压的４０％～７０％时有保护动作；零电压继电器当电压降至额定电压的５％～２５％时有保护动作。对于交流励磁的过电压继电器在电路正常时不动作，只有在电路电压超过额定电压，达到整定值时才动作，且一动作就将电路切断。为此，铁芯和衔铁上可以不安放短路环。 数控机床电气控制系统中，常用的有ＪＴ３、ＪＴ４型。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 （３）中间继电器。中间继电器实质上是电压继电器的一种，但它触点多（多至六对或更多），触点电流容量大（额定电流５～１０Ａ），动作灵敏（动作时间不大于０.０５ｓ）。其主要用途是当其他继电器的触点数或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触点数或触点容量，起到中间转换的作用。数控机床中使用最多的是小型中间继电器。数控机床上常用的型号有Ｊ２７系列交流中间继电器和Ｊ２８系列交直流两用中间继电器。 中间继电器的作用是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大的继电器。它主要依据被控制电路的电压等级，触点的数量、种类及容量来选用。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 ① 线圈电流的种类和电压等级应与控制电路一致。如数控机床的控制电路采用直流２４Ｖ供电，则继电器应选择线圈额定电压为２４Ｖ的直流继电器。 ② 按控制电路的要求选择触点的类型（是常开还是常闭）和数量。 ③ 继电器的触点额定电压应大于或等于被控制回路的电压。 ④ 继电器的触点电流应大于或等于被控制回路的额定电流，若是电感性负载，则应降低到额定电流５０％以下使用。 ２.电磁式继电器动作值的整定方法 电磁式继电器的吸合值与释放值的整定方法有以下几种： 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 （１）吸合动作值整定。 ① 调整释放弹簧松紧程度。将释放弹簧调紧了，反作用力增大，吸合动作值提高，反之减少。 ② 改变铁芯与衔铁之间的初始气隙。在反作用弹簧力和非磁性垫片厚度不变的情况下，初始气隙越大，吸合动作值也越大，反之则小。 （２）调整释放值。 ① 调整释放弹簧的松紧程度。释放弹簧调得越紧，释放值也越大，反之越小。 ② 改变铁芯与衔铁之间的初始气隙。在反作用弹簧力和非磁性垫片厚度不变的情况下，初始气隙越大，吸合动作值也越大，反之则小。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 ３.电磁式继电器主要技术参数 以ＪＴＸ通用型小型电磁继电器为例，其主要技术参数见表１－７所示。 １.３.２ 时间继电器 时间继电器是一种在接受或去除外界信号后，用来实现触点延时接通或断开的控制电器。按其动作原理与构造不同，可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等类型。数控机床控制线路中应用较多的是空气阻尼式时间继电器，晶体管式时间继电器也获得越来越广泛的应用。数控机床中一般由计算机软件实现各种时间控制，而不采用时间继电器方式来进行时间控制。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 时间继电器按延时方式可分为通电延时型和断电延时型两种。时间继电器的图形符号如图１－１３所示，文字符号为ＫＴ。 １.空气阻尼式时间继电器 空气阻尼式时间继电器由电磁系统、延时机构和触点系统三部分组成。它是利用空气阻尼原理获得延时的，其结构示意图与动作原理如图１－１４所示。其中电磁机构为直动式双Ｅ型，触点系统是借用ＬＸ５型微动开关，延时结构采用气囊阻尼器。该时间继电器可以做成通电延时型，也可做成断电延时型。电磁机构可以是直流的，也可以是交流的。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 图１－１４（ａ）的通电延时型中，当线圈１通电后，衔铁３被铁芯２吸合，活塞杆６在塔形弹簧８的作用下，带动活塞１２及橡皮膜向上移动。但由于橡皮膜下方气室的空气逐渐稀薄，形成负压，因此活塞杆只能缓慢地向上移动，其移动速度快慢视进气孔１４的大小而定，可通过调节螺杆１３进行调整。经过一定的延时时间后，活塞杆才能移到最上端，这时通过杠杆７将微动开关１５压动，使其常闭触点断开，常开触点闭合，起到了通电延时的作用。 当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在反力弹簧４的作用下释放，并通过活塞杆将活塞推向下端。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 这时橡皮膜下方气室内的空气通过橡皮膜中心孔、弱弹簧９和活塞的肩部所形成的单向阀，迅速地从橡皮膜上方的气室缝隙中排掉。因此，杠杆７和微动开关１５能迅速复位。 在线圈通电和断电时，微动开关１６在推板５的作用上都能瞬时动作，即为时间继电器的瞬动触点。如图１－１４（ｂ）所示是将电磁机构翻转１８０°安装为断电延时型。 空气阻尼式时间继电器延时时间有０.４～１８０ｓ和０.４～６０ｓ两种规格。它的优点是延时范围较大、结构简单、使用寿命长、价格低廉。其缺点是延时误差大、无调整刻度指示、难以精确地整定延时值。因此，对延时精度要求高的场合，不宜使用这种时间继电器。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 ２.晶体管式时间继电器 晶体管式时间继电器也称为半导体式时间继电器。它是应用ＲＣ电路充电时，电容器上的电压逐步升高的原理作为延时的基础。因此，只要改变充电电路的时间常数，即可整定其延时时间。 晶体管时间继电器具有延时范围广、精度高、体积小、耐冲击和耐振动、调节方便和寿命长等优点，所以发展很快，使用也日益广泛。 ３.时间继电器的选用原则 每一种时间继电器都有其各自的特点，应根据电路工作性能要求进行合理选用，以充分发挥它们的优点。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 因此，在选用时应从以下几个方面进行考虑。 （１）确定延时方式，使之更方便组成控制电路。 （２）根据延时精度要求选用适当的时间继电器。 （３）考虑电源参数变化及工作环境温度变化对延时精度的影响。 （４）操作频率高是否影响其延时动作的失调。 （５）时间继电器动作后，其复位时间的长短。 （６）时间继电器的延时范围。 （７）电路励磁电流的性能。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 １.３.３ 热继电器 热继电器是一种利用电流的热效应对触点动作的保护电器。常用于电动机的长期过载保护。电动机在实际运行中，由于过载时间过长，绕组温升超过了允许值时，将会加剧绕组绝缘的老化，缩短电动机的使用年限，严重时会使电动机绕组烧毁。因此，在电动机的电路中应设置有过载保护。 当电动机长期过载时，热继电器的常闭触点动作，断开相应的回路，使电动机得到保护。热继电器由发热元件（电阻丝）、双金属片、传导部分和常闭触点组成，当电动机过载时，通过发热元件上的电流增加，双金属片受热弯曲，带动常闭触点动作。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 由于双金属片的热惯性，即不能迅速对短路事故进行反应，而这个热惯性也是合乎要求的，因为在电动机启动或短路过载时，热继电器不会动作，避免了电动机的不必要停车。如图１－１５所示为热继电器的外形图，如图１－１６所示为热继电器图形及文字符号。 １.热继电器的结构及工作原理 热继电器基本结构由热元件（电阻丝）、双金属片、触点系统、动作机构、复位按钮、整定电流装置和温升补偿元件等部分组成，如图１－１７所示。 热元件由主双金属片１、２及围绕其外面的电阻丝３、４组成。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 双金属片是由两种线膨胀系数不同的金属用机械碾压而成。热元件应串接于电动机定子绕组电路中，当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片产生弯曲变形，但还不足以使继电器的触点动作。当电动机过载时，工作电流增大，热元件产生的热量也增多，温度升高，使双金属片弯曲位移增大，并推动导板５使继电器触点动作，从而切断电动机控制电路，达到过载保护的目的。 当电动机出现缺相运行时，若负载不变，则绕组中的电流就会增大，将使电动机烧毁。为了能可靠地对缺相运行的电动机实现过载保护，需采用带断相保护的热继电器。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 ２.热继电器的主要技术参数及常用型号 热继电器的主要技术参数有热继电器额定电流、相数，热元件额定电流，整定电流及调节范围等。 热继电器的额定电流是指热继电器中，可以安装的热元件的最大整定电流值。 热元件的额定电流是指热元件的最大整定电流值。 热继电器的整定电流是指热元件能够长期通过而不致引起热继电器动作的最大电流值。 通常热继电器的整定电流是按电动机的额定电流确定的。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 常用的热继电器有ＪＲ０及ＪＲ１０系列。表１－８所示是ＪＲ０－４０型热继电器的技术数据。 它的额定电压为５００Ｖ，额定电流为４０Ａ，可以配用０.６４～４０Ａ范围内１０种电流等级的热元件。每一种电流等级的热元件，都有一定的电流调节范围，一般应调节到与电动机额定电流相等，以便更好地起到过载保护作用。 如图１－１８所示为ＪＲ１０系列热继电器的型号意义： ３.热继电器的选择 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。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 通常选用时应按电动机形式、工作环境、启动情况及负荷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时，若很少连续启动，就可按电动机的额定电流选取热继电器。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 （３）当电动机为重复短时工作时，首先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，必要时可采用装入电动机内部的温度继电器。 １.３.４ 速度继电器 速度继电器根据电磁感应原理制成，用来在三相交流异步电动机反接制动转速过零时，自动切除反相序电源，起到对电动机的反接制动控制，也称为反接制动继电器。如图１－１９所示为速度继电器的结构原理图。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 速度继电器主要由转子、圆环（笼型空心绕组） 和触点三部分组成。转子由一块永久磁铁制成，与电动机同轴相连，用以接收转动信号。当转子（磁铁） 旋转时，笼型绕组切割转子磁场产生感应电动势，形成环内电流，此电流与磁铁磁场相作用，产生电磁转矩，圆环在此力矩的作用下带动摆杆，克服弹簧力而顺转子转动的方向摆动，并拨动触点改变其通断状态。当调节弹簧弹性力时，可使速度继电器在不同转速时切换触点改变通断状态。如图１－２０所示为速度继电器图形符号。 速度继电器的动作转速一般不低于120ｒ／ｍ，复位转速约在１００ｒ／ｍ以下，工作时，允许的转速高达１０００～３６００ｒ／ｍ。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 由速度继电器的正转和反转切换触点的动作，来反映电动机转向和速度的变化。常用的型号有ＪＹ１和ＪＦＺ０型。 １.３.５ 固态继电器 固态继电器（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＲｅｌａｙ）简称ＳＳＲ，是２０世纪７０年代中后期发展起来的一种新型无触点继电器。固态继电器是用晶体管或可控硅代替常规继电器的触点开关，而在前级中与光电隔离器融为一体。因此，固态继电器实际上是一种带光电隔离器的无触点开关。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 由于可靠性高、开关速度快和工作频率高、使用寿命长、便于小型化、输入控制电流小以及与ＴＴＬ、ＣＭＯＳ等集成电路有较好的兼容性等一系列优点，在数控机床的数控装置中得到了广泛的应用。如图１－２１所示为固态继电器图形及文字符号。 １.固态继电器的分类 固态继电器是一种具有两个输入端和两个输出端的四端器件，按输出端负载电源类型可分为直流型和交流型两类。其中直流型是以功率晶体管的集电极和发射作为输出端负载电路的开关控制；而交流型是以双向三端晶体闸流管的两个电极作为输出端负载电路的开关控制，如图１－２２所示。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 交流型固态继电器按双向三端晶体闸流管的触发方式又可分为非过零型和过零型。固态继电器的形式有常开式和常闭式两种，当固态继电器的输入端施加控制信号时，其输出端负载电路常开式的被导通，而常闭式的被断开。 ２.固态继电器主要技术参数 如表１－９所示是国产固态继电器主要技术参数。 ３.固态继电器的使用 固态继电器的输入端要求有从几个ｍＡ至20ｍＡ的驱动电流，最小工作电压３Ｖ，所以ＭＯＳ逻辑信号通常要经晶体管缓冲级放大后再去控制固态继电器，对于ＣＭＯＳ的电路可利用ＮＰＮ晶体管缓冲器。 上一页 下一页 返回 １.３ 继电器 当输出端的负载容量很大时，直流固态继电器可通过功率晶体管（交流固态继电器通过双向晶闸管）再驱动负载。 当温度超过３５℃左右后，固态继电器的负载能力（最大负载电流） 随温度升高而下降，因此使用时必须注意散热或降低电流使用。 对于容性或电阻负载，应限制其开通瞬间的浪涌电流值（一般为负载电流的７倍），对于电感性负载，应限制其瞬时峰值电压，以防止损坏固态继电器。具体使用时，可参照产品样本或有关手册。 上一页 返回 １.４低压断路器 低压断路器是将控制电器和保护电器的功能合为一体的电器。它常作为不频繁接通和断开的电路的总电源开关或部分电路的电源开关，当电路发生过载、短路或欠压等故障时能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电器设备，并且在分断故障电流后一般不需要更换零部件。因此，低压断路器在数控机床上使用越来越广泛。 低压断路器的主要参数有：额定电压、额定电流、极数、脱扣器类型及其额定电流、整定范围、电磁脱扣器整定范围、主触点的分断能力等。目前，数控机床常用的低压断路器有塑料外壳式断路器和小型断路器。 下一页 返回 １.４低压断路器 １.４.１ 塑料外壳式断路器 塑料外壳式断路器由手柄、操作机构、脱扣装置、灭弧装置及触头系统等组成，均安装在塑料外壳内组成一体。 数控机床常用ＤＺ１０、ＤＺ１５、ＤＺ５－２０、ＤＺ５－５０等系列塑料外壳式断路器（以下简称断路器），适用于交流电压５００Ｖ，直流电压２２０Ｖ以下的电路，作不频繁地接通和断开电路用，塑料外壳式断路器外形图如图１－２３所示，断路器图形及文字符号如图１－２４所示。 上一页 下一页 返回 １.４低压断路器 以ＤＺ１５系列为例，其适用于交流５０Ｈｚ，额定电压为２２０Ｖ或３８０Ｖ，额定电流至１００Ａ的电路，作为配电、电动机的过载及短路保护用，亦可作为线路不频繁转换及电动机不频繁启动之用。图１－２５所示为ＤＺ１５系列塑料外壳式断路器型号意义。表１－１０所示为ＤＺ１５系列规格及参数。 １.４.２ 小型断路器 小型断路器主要用于照明配电系统和控制回路。外形如图１－２６所示，图１－２７所示为小型断路器图形及文字符号。 数控机床常用ＭＢ１－６３、ＤＺ３０－３２、ＤＺ４７－６０等系列小型断路器。 上一页 下一页 返回 １.４低压断路器 以ＤＺ４７－６０高分断小型断路器为例，适用于照明配电系统（Ｃ型） 或电动机的配电系统（Ｄ型）。其主要用于交流５０Ｈｚ／６０Ｈｚ，单极２３０Ｖ，二、三、四极４００Ｖ线路的过载、短路保护，同时也可以在正常情况下不频繁地通断电器装置和照明线路。ＤＺ４７－６０系列型号意义如图１－２８所示。 ＤＺ４７－６０系列分类：按额定电流Ｉｎ分有１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａ、５（６） Ａ、１０Ａ、１５（１６）Ａ、２０Ａ、２５Ａ、３２Ａ、４０Ａ、５０Ａ、６０Ａ；按级数分有单极、二极、三极、四极；按断路器瞬时脱扣器的型式分有Ｃ型（５Ｉｎ～１０Ｉｎ）、Ｄ型（１０Ｉｎ～１４Ｉｎ）。 上一页 下一页 返回 １.４低压断路器 ＤＺ４７－６０系列技术参数如表１－１１和表１－１２所示。 １.４.３ 低压断路器的选择 选择低压断路器应注意： ① 低压断路器的额定电流和额定电压应大于或等于线路、设备的正常工作电压和工作电流。 ② 低压断路器的极限通断能力应大于或等于电路的最大短路电流。 ③ 欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压。 上一页 下一页 返回 １.４低压断路器 ④ 过电流脱扣器的额定电流应大于或等于线路的最大负载电流。 使用低压断路器来实现短路保护比熔断器优越，因为当三相电路短路时，很有可能只有一相的熔断器熔断，造成单相运行。对于低压断路器来说，只要造成短路都会使开关跳闸，将三相同时切断。 上一页 返回 １.５熔断器与主令电器 １.５.１ 熔断器 熔断器是一种广泛应用的最简单的有效的保护电器。在使用时，熔断器串接在所保护的电路中，当电路发生短路或严重过载时，它的熔体能自动迅速熔断，从而切断电路，使导线和电气设备不致损坏。 熔断器主要由熔体和安装熔体的熔管（或熔座） 两部分组成。熔体一般由熔点低、易于熔断、导电性良好的合金材料制成。熔体熔断后再次工作必须更换熔体。图１－２９所示为熔断器及熔断隔离器外形图，图１－３０所示为熔断器图形及文字符号。 １.熔断器主要参数 下一页 返回 １.５熔断器与主令电器 （１）额定电压。额定电压指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压，其值一般等于或大于电气设备的额定电压。 （２）额定电流。额定电流指熔断器长期工作时，设备部件温升不超过规定值时所能承受的电流。厂家为了减少熔断器管额定电流的规格，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，也即在一个额定电流等级的熔断管内可以分装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。极限分断能力是指熔断器在规定的额定电压和功率因数（或时间常数）的条件下，能分断的最大电流值，在电路中出现的最大电流值一般是指短路电流值。 上一页 下一页 返回 １.５熔断器与主令电器 所以，极限分断能力也是反映了熔断器分断短路电流的能力。 ＲＴ１８系列熔断隔离器型号及其含义如图１－３１所示。 ＲＴ１８系列熔断隔离器主要技术参数如表１－１３所示；ＲＳ１系列熔断器主要技术参数如表１－１４所示。 ２.熔断器的选择 选择熔断器主要是选择熔断器的类型、额定电压、额定电流及熔体的额定电流。 （１）熔断器的额定电压应大于或等于线路的工作电压。 （２）熔断器的额定电流应大于或等于熔体的额定电流。 上一页 下一页 返回 １.５熔断器与主令电器 （３）熔体的额定电流的选择： ① 用于保护照明或电热设备的熔断器，因为负载电流比较稳定，所以熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流，即Ｉre ≥Ｉe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Ｉre ≥（１.５～２.５）Ｉe，式中Ｉre为熔体的额定电流，Ｉe为电动机的额定电流，轻载启动或启动时间比较短时，系数可取近１.５，带重载启动时间比较长时，系数可取近２.５。 上一页 下一页 返回 １.５熔断器与主令电器 ③ 用于保护频繁启动电动机（即供电支线） 的熔断器，考虑频繁启动时发热，熔断器也不应熔断，即Ｉre ≥（３～３.５）Ｉe ，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，在出现尖峰电流时也不应熔断。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下述关系： 即Ｉre ≥（１.５～２.５）Ｉｅｍａｘ＋ΣＩe ，式中Ｉｒｅ为熔体的额定电流，Ｉｅｍａｘ为多台电动机中容量最大的一台电动机额定电流，ΣＩｅ为其余电动机额定电流之和。 上一页 下一页 返回 １.５熔断器与主令电器 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） 熔断器的熔断额定电流比下一级（供电支线） 大１～２个级差。 １.５.２ 开关电器 １.闸刀开关（胶盖刀开关） （１）文字符号：ＱＳ。 （２）图形符号（图１－３２所示）。 （３）基本结构及动作原理（图１－３３所示）。 （４）主要技术参数。 上一页 下一页 返回 １.５熔断器与主令电器 ① 型号：胶盖刀开关即开启式负荷开关，适用于交流５０Ｈｚ，额定电压单相２２０Ｖ、三相３８０Ｖ，额定电流至１００Ａ的电路中，作为不频繁地接通和分断有负载电路与小容量线路的短路保护之用。其中三极开关适当降低容量后，可作为小型感应电动机手动不频繁操作的直接启动即分断用。常用的有ＨＫ１和ＨＫ２系列。胶盖刀开关的型号及其含义如图１－３４所示。 ② 额定参数：额定电压，额定电流。 （５）刀开关的选用。刀开关的额定电压应等于或大于电路额定电压。其额定电流应等于（在开启后通风良好的场合）或稍大于（在封闭的开关柜内或散热条件较差的工作场合，一般选１.１５倍）电路工作电流。 上一页 下一页 返回 １.５熔断器与主令电器 在开关柜内使用还应考虑操作方式，如杠杆操作机构、螺旋式操作机构等。当用刀开关控制电动机时，其额定电流要大于电动机额定电流的３倍。 ２.组合开关。 组合开关又称转换开关，在机床电气设备中主要作为电源引入开关，也可用来直接控制小容量电动机不频繁地启动和停止。 （１）文字符号：ＱＳ。 （２）图形符号（如图１－３５所示）。 （３）组合开关。 上一页 下一页 返回 １.５熔断器与主令电器 由动触头、静触头、方形转轴、手柄、定位机构及外壳等组成，基本结构及动作原理如图１－３６所示。 （４）主要技术参数。广泛应用于电器设备的电源开关、测量三相电压和控制７.５ｋＷ 以 下小容量电动机的直接启动、正反转等不频繁操作的场合。组合开关的额定电压为２２０Ｖ和３８０Ｖ。额定电流有１０Ａ、２５Ａ、３５Ａ、６０Ａ等。产品型号有ＨＺ５、ＨＺ１０系列等。组合开关的型号及其含义如图１－３７所示。 ３.自动开关 上一页 下一页 返回 １.５熔断器与主令电器 自动开关又称自动空气开关。 （１）作用。 ① 起过载、短路等保护作用； ② 也可用于不频繁地接通和断开电路或控制电动机的启动与停止。 （２）自动开关的结构，自动开关的结构如图１－３８所示。 （３）自动开关在电气电路图中的图形符号。如图１－３９所示为自动开关的实物和图形符号。 ４.主令电器 （１）控制按钮。按钮通常用来接通或断开控制电路（其中电流很小），从而控制电动机或其他电器设备的运行。 上一页 下一页 返回 １.５熔断器与主令电器 它用于手动发出控制信号，原来就接通的触点，称为常闭触点；原来就断开的触点，称为常开触点，其结构如图１－４０所示。按钮外形图及符号如图１－４１和图１－４２所示。国标对按钮的颜色和标识都有要求，根据这些要求可以正确地设计、识别按钮的功能及含义。按钮的颜色应符合表１－１５要求。 急停和应急断开操作件应使用红色。 启动／接通操作件颜色应为白、灰或黑色，优先用白色。也允许用绿色，但不允许用红色。 停止／断开操作件应使用黑、灰或白色，优先用黑色。不允许用绿色。也允许选用红色，但靠近紧急操作器件建议不使用红色。 上一页 下一页 返回 １.５熔断器与主令电器 作为启动／接通与停止／断开交替操作的按钮操作件的优选颜色为白、灰或黑色，不允许使用红、黄或绿色。 对于按动它们即引起运转而松开它们则停止运转（如保持—运转） 的按钮操作件，其优选颜色为白、灰或黑色，不允许用红、黄或绿色。 复位按钮应为蓝、白、灰或黑色。如果它们还用作停止／断开按钮，最好使用白、灰或黑色，优先选用黑色，但不允许用绿色。 除上述颜色识别以外，建议按钮用下列符号标记，标记可作在其附近，最好直接标在操作件之上，如表１－１６所示。 上一页 下一页 返回 １.５熔断器与主令电器 （２）指示灯。指示灯用来发出下列形式的信息： 指示：引起操作者注意或指示操作者应该完成某种任务。红、黄、绿和蓝色通常用于这种方式。 确认：用于确认一种指令、一种状态或情况，或者用于确认一种变化或转换阶段的结束。蓝色和白色通常用于这种方式，某些情况下也可用绿色。 如图１－４３所示为指示灯外形图，如图１－４４所示为指示灯图形及文字符号。指示灯的颜色应符合表１－１７的要求。 （３）行程开关。 上一页 下一页 返回 １.５熔断器与主令电器 行程开关是根据运动部件位置而切换电路的自动控制电器，用来控制运动部件的运动方向、行程大小或位置保护。它是反映工作机械的行程发布命令以控制其运动方向或行程大小的主令电器。如果把行程开关安装在工作机械各种行程终点处，限制其行程，它就称为限位开关或终端开关。因此，行程开关、限位开关和终端开关是同一开关。它们被广泛用于各类机床和起重机械以控制这些机械的行程。按结构分：直动式（ＬＸ１系列）、滚轮式（ＬＸ２系列）和微动式（ＬＸＷ－１１系列）。如图１－４５所示为微动式行程开关的结构。 上一页 下一页 返回 １.５熔断器与主令电器 当工作机械运动到某一预定位置时，行程开关就通过机械可动部分的动作将机械信号变换为电信号，以实现对机械的电气控制，限制它们的动作或位置，借此对机构提供必要的保护。如图１－４６所示为行程开关外形图，如图１－４７所示为行程开关图形及文字符号。 （４）接近开关。接近开关是非接触式的监测装置，当运动着的物体接近它到一定距离范围内，就能发出信号，以控制运动物体的位置或计数。 从工作原理看，接近开关有高频振荡型、感应电桥型、霍尔效应型、光电型、永磁及磁敏元件型、电容型、超声波型等多种形式。 上一页 下一页 返回 １.５熔断器与主令电器 如图１－４８所示为接近开关外形图，图１－４９为霍尔接近开关图形及文字符号，如图１－５０所示为接近开关图形及文字符号。 （５）微动开关、脚踏开关。微动开关具有瞬时动作和微小的行程，可直接由某一定的力经过一定的行程使触头速动，从而实现电路的转换的灵敏开关。如图１－５１所示为微动开关外形图，如图１－５２所示为脚踏开关外形图，如图１－５３所示为脚踏开关图形及文字符号。 其他开关还有刀开关、万能转换开关、钥匙开关、组合开关等。 １.５.３ 导线和电缆 数控机床上主要有三种导线：动力线、控制线、信号线。 上一页 下一页 返回 １.５熔断器与主令电器 导线的选择应适用于工作条件（如电压、电流、电击的防护） 和可能存在的外界影响（如环境温度、湿度或存在腐蚀物质燃烧危险和机械应力包括安装期间的应力）。因而导线的横截面积、材质（铜或铝等）、绝缘材料都是设计时需要考虑的，可以参照相关的技术选型手册。 上一页 返回 １.６电源变压器 １.６.１ 变压器 变压器是一种将某一数值的交流电压变换成频率相同但数值不同的交流电压的静止电器。 １.机床控制变压器 机床控制变压器适用于交流５０～６０Ｈｚ，输入电压不超过６６０Ｖ的电路，作为各类机床、机械设备等一般电器的控制电源、步进电动机驱动器、局部照明及指示灯的电源。如图１－５４所示为机床控制变压器外形图，如图１－５５所示为变压器图形及文字符号。如表１－１８所示为ＪＢＫ系列控制变压器电压型式，表１－１９所示为ＢＫ系列控制变压器规格参数及尺寸。 下一页 返回 １.６电源变压器 ＪＢＫ系列机床控制变压器型号含义如图１－５６所示；ＢＫ系列控制变压器型号含义如图１－５７所示。 ＢＫ系列控制变压器适用于５０～６０Ｈｚ的交流电路中，作为机床和机械设备中一般电器的控制电源、局部照明及指示电源。 ２.三相变压器 现在普遍采用的三相交流系统中，三相电压的变换可用三台单相变压器也可用一台三相变压器，从经济性和缩小安装体积等方面考虑，可优先选择三相变压器。在数控机床中三相变压器主要是给伺服动力等供电。如图１－５８所示为三相变压器外形图，如图１－５９所示为图形及文字符号（星形－三角形联结）。 上一页 下一页 返回 １.６电源变压器 ３.变压器的选择 变压器的选择的主要依据是变压器的额定值，根据设备的需要，变压器有标准和非标准两类。以下分别是这两类变压器的选择方法。 （１）标准变压器。 ① 根据实际情况选择初级（原边） 额定电压Ｕ１ （３８０Ｖ，２２０Ｖ），再选择次级额定电压Ｕ２，Ｕ３，… （次级额定值是指初级加额定电压时，次级的空载输出，次级带有额定负载时输出电压下降５％，因此选择输出额定电压时应略高于负载额定电压）。 ② 根据实际负载情况，确定次级绕组额定电流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，…，一般绕组的额定输出电流应大于等于额定负载电流。 上一页 下一页 返回 １.６电源变压器 ③ 次级额定容量由总容量确定。总容量算法如下 根据次级电压、电流（或总容量） 可选择变压器，三相变压器也是按以上方法进行选择。 （２）非标准变压器。设计时常常需要设计者根据要求自己制定变压器的规格，这种非标准变压器的选择方法如下。 ① 选择初级额定电压Ｕ１ （如３８０Ｖ，２２０Ｖ），电源频率（如５０Ｈｚ），次级绕组电压、电流及总容量，方法与标准变压器相同。初级、次级之间屏蔽层根据要求选用，有特殊绝缘要求的次级绕组，应提出耐压要求。 上一页 下一页 返回 １.６电源变压器 引出线端及排列有特殊要求的，应该用图示加以说明。有防护等级要求、外形尺寸限制等其他条件，应与制造商协商解决。 ② 变压器的选用除了要满足变压比之外，还要考虑变压器性价比，优先选用变压挡输出全的变压器，以达到只用一个变压器多电压挡输出的目的，能够同时满足控制电路、照明电路、标准电器等对电压大小的不同要求，这样一方面节约成本，另一方面节省了安装空间。 １.６.２ 直流稳压电源 直流稳压电源的功能是将非稳定交流电源变成稳定直流电源。 上一页 下一页 返回 １.６电源变压器 在数控机床系统中，需要稳压电源给驱动器、控制单元、小直流继电器、信号指示等提供直流电源，数控机床中主要使用开关电源和一体化电源。 （１）开关电源。开关电源被称作高效节能电源，因为内部电路工作在高频开关状态，所以自身消耗的能量很低，电源效率可达８０％左右，比普通线性稳压电源提高近一倍。目前生产的无工频变压器式中、小功率开关电源，仍普遍采用脉冲宽度调制器（简称脉宽调制器ＰＷＭ）或脉冲频率调制器（简称脉频调制器ＰＦＭ）专用集成电路。 上一页 下一页 返回 １.６电源变压器 它们是利用体积很小的高频变压器来实现电压变化及电网隔离，因此能省掉体积笨重且损耗较大的工频变压器。以ＧＺＭ－Ｕ４０型为例，其外观如图１－６０所示，图１－６１所示为直流稳压电源的图形符号。 开关电源的主要性能指标有： Ａ.输入ＡＣ电压：８５～２６４ＶＡＣ。 Ｂ.输入频率：４７～６３Ｈｚ。 Ｃ.冷态冲击电流：２０Ａ／１１５ＶＡＣ；３０Ａ／２２０ＶＡＣ Ｄ.过流保护：１０５％～１５０％的额定值开始保护，过压保护，过功率保护，短路保护，自动恢复。 上一页 下一页 返回 １.６电源变压器 Ｅ.启动、上升、保持：分别为５００ｍｓ，５０ｍｓ，大于２０ｍｓ。 Ｆ.抗电强度：输入与输出之间，输入与大地可承受ＡＣ１.５ｋＶ／ｍｉｎ。 Ｇ.绝缘电阻：输入与大地、输入与输出加ＤＣ５００Ｖ绝缘电阻大于５０ＭΩ。 Ｈ.工作环境温度：－１０℃～４５℃，６０℃时可用功率６０％；７０℃时可用满功率３５％。 Ｉ.效率：６５％～８７％。 上一页 下一页 返回 １.６电源变压器 Ｊ.纹波噪声：小于输出电压１％。 Ｋ.存储温度：－２０℃～＋８５℃。 Ｌ.输出电压调整：±１０％范围内，总调整率（线形及负载）小于±２％。 Ｍ.安规标准：参考ＵＬ１９５０。 （２）一体化电源。一体化电源是采用传导冷却方式的ＡＣ／ＤＣ开关电源，应用于数字电路、工业仪表、交通运输、通讯设备、工控机等大型设备及科研与实验设备，作为直流供电电源。一体化电源外形如图１－６２所示。 上一页 下一页 返回 １.６电源变压器 以下是４ＮＩＣ系列电源的主要参数（所有电参数测试均在环境温度２５℃下进行）： Ａ.输入参数：ＡＣ２２０Ｖ±１０％／５０（４７～６３）Ｈｚ单相或ＡＣ３８０Ｖ±１０％／５０Ｈｚ三相。 Ｂ.输出参数：ＤＣ５～３００Ｖ。 Ｃ.电流０.５～２０Ａ，功率２～２０００Ｗ。 Ｄ.电压调整率≤０.５％，（５Ｖ时≤１％）。 Ｅ.电流调整率≤１.０％，（５Ｖ时≤２％）。 Ｆ.纹波系数≤１.０％，工作频率５０～１００ｋＨｚ。 上一页 下一页 返回 １.６电源变压器 Ｇ.具有过热、过流、短路保护；可另加过欠压保护；负载率０％～１００％；使用率８０％。 Ｈ.效率８０％。 Ｉ.一般参数隔离电压：输入对外壳ＡＣ１５００Ｖ／ｍｉｎ，漏电流≤１０ｍＡ； 输入对输出ＡＣ１０００Ｖ／ｍｉｎ，漏电流≤１０ｍＡ。 Ｊ.绝缘电阻：输入对输出、输入对外壳，ＤＣ１０００Ｖ≥２００ＭΩ； 输出对外壳， ＤＣ２５０Ｖ≥２００ＭΩ； 输出对输出， ＤＣ２５０Ｖ≥２００ＭΩ。 上一页 下一页 返回 １.６电源变压器 Ｋ.物理参数：外壳铝合金黑氧化，六面金属屏蔽。 ４ＮＩＣ系列电源型号含义如图１－６３所示。 （３）电源的选择。选择电源时需要考虑的问题主要 有：电源的输出功率输出路数；电源的尺寸；电源的安装方式和安装孔位；电源的冷却方式；电源在系统中的位置及走线；环境温度；绝缘强度；电磁兼容；环境条件。 ① 为了提高系统的可靠性，建议电源工作在５０％～８０％负载为佳，即假设所用功率为２０Ｗ，应选用输出功率为２５～４０Ｗ的电源。 上一页 下一页 返回 １.６电源变压器 ② 尽量选用厂家的标准电源，包括标准的尺寸和输出电压。厂家的标准品一般都会有库存，在送样及以后的订货、交货都比较快；相对而言，特殊的尺寸和特殊的输出电压，则会增加开发时间及成本。 ③ 所需电源的输出电压路数越多，挑选标准电源的机会就越小，同时增加输出电压路数会带来成本的增加，目前多电路输出的电源以三路，四路输出较为常见。所以，在选择电源时应该尽量减少输出路数，尽量选用多路输出共地的电源。 ④ 明确输入电压范围，以交流输入为例，常用的输入电压规格有１１０Ｖ、２２０Ｖ，所以相应就有了１１０Ｖ，２２０Ｖ交流切换，以及通用输入电压（ＡＣ：８５～２６４Ｖ）三种规格。 上一页 下一页 返回 １.６电源变压器 在选择输入电压规格时应明确系统将会用到的地区，如果要出口美、日等市电为１１０Ｖ交流的国家，可以选择１１０Ｖ交流输入的电源；而只在国内使用时，可以选择２２０Ｖ交流输入的电源。 ⑤ 电源在工作时会消耗一部分功率，并以热量的形式释放出来，所以用户在进行系统设计时（尤其是封闭的系统） 应考虑电源的散热问题。如果系统能形成良好的自然对流风道，且电源位于风道上，可以考虑选择自然冷却的电源；如果系统的通风比较差，或系统内部温度比较高，可以考虑选择风冷的电源。 ⑥ 如果环境不是很恶劣或电柜中（符合防护等级ＩＰ５４）可选用普通电源；如果在条件恶劣的环境中使用，比如油污、潮湿、腐蚀等，选用全密封的一体化电源较好。 上一页 返回 图１－１　常用的磁路结构 返回 图１－２　触点结构形式 返回 图１－３　磁吹灭弧装置 返回 图１－４　窄缝（纵缝）灭弧装置 返回 图１－５　栅片灭弧装置 返回 图１－６　交流接触器结构 返回 图１－７　交流接触器外形图 返回 图１－８　接触器图形及文字符号 返回 表１－１　接触器的额定电压和额定电流的等级表 返回 表１－２　接触器线圈的额定电压等级表 返回 表１－３　常见接触器使用类别及其典型用途表 返回 表１－４　ＣＺ０系列直流接触器的规格及主要技术参数 返回 表１－５　ＣＪ２０系列交流接触器主要技术参数 返回 表１－６　ＣＪＸ系列交流接触器的规格及主要技术参数 返回 图１－９　直流接触器型号的含义 返回 图１－１０　交流接触器型号的含义 返回 图１－１１　电磁式继电器外形图 返回 图１－１２　电磁继电器图形及文字符号 返回 表１－７　ＪＴＸ通用型小型电磁继电器主要技术参数 返回 图１－１３　时间继电器的图形符号和文字符号 返回 图１－１４　空气阻尼式时间继电器结构示意图与动作原理 返回 图１－１５　热继电器外形图 返回 图１－１６　热继电器图形及文字符号 返回 图１－１７　热继电器结构示意图 返回 表１－８　ＪＲ０－４０型热继电器的技术数据 返回 图１－１８　ＪＲ１０系列热继电器的型号意义 返回 图１－１９　速度继电器的结构原理图 返回 图１－２０　速度继电器图形符号 返回 图１－２１　固态继电器图形及文字符号 返回 图１－２２　交流固态继电器内部电路原理图 返回 表１－９　国产固态继电器主要技术参数 返回 图１－２３　塑料外壳式断路器外形图 返回 图１－２４　断路器图形及文字符号 返回 图１－２５　ＤＺ１５系列塑料外壳式断路器型号意义 返回 表１－１０　ＤＺ１５系列规格及参数 返回 图１－２６　小型断路器外形图 返回 图１－２７　小型断路器图形及文字符号（单相或三相） 返回 图１－２８　ＤＺ４７－６０系列型号意义 返回 表１－１１　过电流保护特性 返回 表１－１２　额定短路通断能力 返回 图１－２９　熔断器及熔断隔离器外形图 返回 图１－３０　熔断器图形及文字符号 返回 图１－３１　ＲＴ１８系列熔断隔离器型号及其含义 返回 表１－１３　ＲＴ１８系列熔断隔离器主要技术参数 返回 表１－１４　ＲＳ１系列熔断器主要技术参数 返回 图１－３２　刀开关的图形符号 返回 图１－３３　刀开关的示意图 返回 图１－３４　胶盖刀开关的型号及其含义 返回 图１－３５　组合开关的图形符号 返回 图１－３６　组合开关的示意图 返回 图１－３７　组合刀开关的型号及其含义 返回 图１－３８　自动开关的结构 返回 图１－３９　自动开关的实物和图形符号 返回 图１－４０　按钮开关结构示意图 返回 图１－４１　控制按钮外形图 返回 图１－４２　按钮的图形及文字符号 返回 表１－１５　按钮的颜色代码及其含义 返回 表１－１６　按钮标记 返回 图１－４３　指示灯外形图 返回 图１－４４　指示灯图形及文字符号 返回 表１－１７　指示灯的颜色及其相对应机械状态的含义 返回 图１－４５　微动式行程开关的结构 返回 图１－４６　行程开关外形图 返回 图１－４７　行程开关图形及文字符号 返回 图１－４８　接近开关外形图 返回 图１－４９　霍尔接近开关图形及文字符号 返回 图１－５０　接近开关图形及文字符号 返回 图１－５１　微动开关外形图 返回 图１－５２　脚踏开关外形图 返回 图１－５３　脚踏开关图形及文字符号 返回 表１－１８　ＪＢＫ系列控制变压器电压型式 返回 图１－５４　机床控制变压器外形图 返回 图１－５５　双绕组变压器图形及文字符号 返回 表１－１９　ＢＫ系列控制变压器规格参数及尺寸 返回 图１－５６　ＪＢＫ系列机床控制变压器型号含义 返回 图１－５７　ＢＫ系列控制变压器型号含义 返回 图１－５８　三相变压器外形图 返回 图１－５９　三相变压器（星形－三角形联结）图形及文字符号 返回 图１－６０　开关电源外形图 返回 图１－６１　直流稳压电源图形符号及文字符号 返回 图１－６２　一体化电源外形图 返回 图１－６３　４ＮＩＣ系列电源型号含义 返回 $