1.3 电动机控制中常用的低压电器

低压电器是指工作在直流1200V、交流1000V以下的各种电器。低压电器是电动机控制系统的基本组成元件，控制系统的优劣与所用低压电器直接相关，要全面掌握电动机的维修，学习低电电器的一些基础知识是十分必要的。下面简要介绍几种在电动机控制中常用的低压电器。

1.3.1 开关

低压电器的开关主要有刀开关、转换开关和自动空气开关。

刀开关和转换开关都是手动操作的低压电器，一般用于接通和分断低压配电电源和用电设备，也常用来直接起动小容量的异步电动机。自动空气开关不仅接通和断开电路，而且当电路发生过载、短路或失压等故障时，能自动跳闸，切断故障电路。

1. 刀开关

刀开关旧称闸刀开关，主要由手柄、触刀、静夹座和绝缘底板组成，依靠手动进行触刀插入插座与脱离插座的控制。为保证刀开关合闸时触刀与插座有良好的接触，触刀与插座之间应有一定的接触应力。

刀开关的种类很多。按刀的极数可分为单极、双极和三极；按刀的转换方向可分为单掷和双掷；按操作方式可分为直接手柄操作式和远距离连杆操纵式；按灭弧情况可分为有灭弧罩和无灭弧罩等；按封装方式可分为开启式和封闭式。

（1）开启式负荷开关

开启式负荷开关又称瓷底胶盖刀开关。图1-1所示为HK系列负荷开关结构图。

HK系列开关是由刀开关和熔丝组合而成的一种电器，装置在一块瓷底板上，上面覆盖胶盖以保证用电安全，结构简单，操作方便，熔丝熔断后，只要更换新熔丝就可继续使用，运行安全可靠。

HK系列开启式负荷开关适用于交流50Hz、单相220V或三相380V、额定电流10～100A的电路中，由于结构简单，价格低廉，常用做照明电路的电源开关，也可用来控制5.5kW以下异步电动机的起动和停止。但这种开关没有专门的灭弧装置，不宜于频繁地分、合电路。使用时要垂直地安装在开关板上，并使进线孔放在上方，这样才能保证更换熔丝时不发生触电事故。

刀开关在电路中的符号如图1-2所示。

（2）封闭式负荷开关

封闭式负荷开关由触刀、熔断器、操作机构和铁外壳等构成。由于整个开关装于铁壳内，又称铁壳开关。铁壳开关的灭弧性能、操作及通/断负载的能力和安全防护性能都优于HK系列胶盖瓷底刀开关，但其价格比HK系列胶盖瓷底刀开关贵。图1-3所示为常用HH系列铁壳开关的结构与外形。

HH系列铁壳开关主要由U形开关触刀、静夹座、瓷插式熔断器、速动弹簧、转轴、操作手柄、开关盖等组成。铁壳开关的操作机械与HK系列胶盖瓷底刀开关比较有两个特点：①采用了弹簧储能分合闸方式，其分合闸的速度与手柄的操作速度无关，从而提高了开关通/断负载的能力，降低了触点系统的电气磨损，同时又延长了开关的使用寿命；②设有联锁装置，保证开关在合闸状态开关盖不能开启，开关盖开启时又不能合闸，既有利于充分发挥外壳的防护作用，又保证了更换熔丝时不会因误操作合闸而产生触电事故。

HH系列铁壳开关适应于作为机床的电源开关和直接起动与停止15kW以下电动机的控制，同时还可作为工矿企业电气装置、农村电力排灌及照明等各种配电设备的开关及短路保护之用。

2. 转换开关

转换开关又称组合开关，由分别装在多层绝缘件内的动、静触片组成。动触片装在附有手柄的绝缘方轴上，手柄沿任一方向每转动一定角度，触片便轮流接通或分断。为了使开关在切断电路时能迅速灭弧，在开关转轴上装有扭簧储能机构，使开关能快速接通与断开。图1-4所示为HZ系列转换开关的外形图。

应用较多的组合开关有HZ10系列无限位组合开关和HZ3系列有限位组合开关。

（1）HZ10系列组合开关

HZ10系列组合开关为无限位型组合开关的代表型号，它可以在360°范围内旋转，每旋转一次，手柄位置在空中改变90°，它可无定位及无方向限制转动。它是由数层动、静触点分别组装于绝缘胶木盒内，动触点装于附有手柄的转轴上，随转轴旋转位置的改变而改变动、静触点的通/断。由于它采用了扭簧储能机构，故能快速分断及闭合，而与操作手柄的速度无关。图1-5所示为HZ10无限位型系列组合开关在电路中的符号。

HZ10系列组合开关主要用于中、小型机床的电源隔离开关，控制线路的切换，小型直流电动机的励磁，磁性工作台的退磁等；还可直接用于控制功率小于5.5kW的电动机的起动及停止。

（2）HZ3系列组合开关

HZ3系列组合开关为有限位型组合开关的代表型号。HZ3系列组合开关又称为倒顺开关或可逆转换开关，它只能在“倒”、“顺”、“停”三个位置上转动，其转动范围为90°。从“停”挡扳至“倒”挡转向为45°，从“停”挡扳至“顺”挡亦为45°。当作为电动机正、反转控制时，将手柄扳至“顺”挡位置，在电路上接通电动机的正转电源，电动机正转；当电动机需要反转时，将手柄扳至“倒”挡位置，HZ3系列组合开关在内部将两组触点互相调换，使电动机接入反转电源，得电反转。图1-6所示为HZ3系列组合开关在电路中的符号。

HZ3系列组合开关主要用于小型异步电动机的正、反转控制及双速异步电动机变速的控制。

3. 自动空气开关

自动空气开关又称自动空气断路器，它在现代电气控制中被广泛作为电源的引入开关及电动机起动、停止的控制开关。自动空气开关适用于交流50Hz或60Hz、电压至500V，直流电压440V以下的电路。当电路中发生超过允许极限的过载、短路及失压时，电路自动分断。在正常条件下作为电路的不频繁接通和分断开关。

常用的自动空气开关有DZ5系列、DZ10系列和DZ20系列。DZ20系列自动空气开关的外形及结构如图1-7所示。

DZ520型自动开关的结构采用立体布置，操作机构在中间，外壳顶部凸出红色分闸按钮和绿色合闸按钮，通过储能弹簧连同杠杆机构实现开关的接通和分断；壳内底座上部为热脱扣器，由电热元件和双金属片构成，用做过载保护，还有一个电流调节盘，用于调节整定电流；下部为电磁脱扣器，由电流线圈和铁心组成，做短路保护用；主触点系统在操作机构的下面，由动触点和静触点组成，用于接通和分断主电路的大电流并采用栅片灭弧；另外，还有常开和常闭辅助触点各一对，可作为信号指示或控制电路用；主、辅触点接线柱伸出壳外，便于接线。自动开关与刀开关相比，具有结构紧凑、安装方便、操作安全的优点，而且在进行短路保护时，由于用电磁脱扣器将电源同时切断，避免了电动机缺相运行的可能性。另外，自动开关的脱扣器可以重复使用，不必更换。

自动空气开关的电路符号如图1-8所示。

1.3.2 熔断器

熔断器是低压线路及电动机控制电路中主要起短路保护作用的器件。它串联在线路中，当线路或电气设备发生短路或过载时，通过熔断器的电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔丝熔化而自动分断电路，使线路或电气设备脱离电源，起到保护作用。常用熔断器有以下几种。

1. RC1A系列瓷插式熔断器

图1-9所示是RC1A系列瓷插式熔断器的外形结构图。它是一种最常见的结构简单的熔断器，更换方便，价格低廉。一般在交流50Hz、额定电压380V、额定电流200A以下的低压线路末端或分支电路中，用于电气设备的短路保护及一定程度上的过载保护。

2. RL1系列螺旋式熔断器

RL1型螺旋式熔断器属有填料封闭管式，其外形及结构如图1-10所示。熔管内装有熔丝和石英砂（石英砂用于熄灭电弧）。同时还有熔丝熔断的信号指示装置，熔丝熔断后，带色标的指示头弹出，便于发现更换。

3. RTO系列有填料封闭式熔断器

RTO系列有填料封闭式熔断器是一种大分断能力的熔断器，广泛应用于短路电流很大的电力网络或低压配电装置中，其外形及结构如图1-11所示。它的制造工艺复杂，性能较好，有很多优点，如限流较好，能使短路电流在第一半波峰值以前分断电路；断流能力强，使用安全，分断规定的短路电流时，无声、光现象，并有醒目的熔断标记，附有活动的绝缘手柄，可在带电情况下更换熔体。

4. RM10无填料封闭管式熔断器

RM10无填料封闭管式熔断器由熔管、熔体和插座组成，熔体被封闭在无填料的熔管内，其外形及结构如图1-12所示。15A以上熔断器的熔管由钢纸管（又称反白管）、黄铜套管和黄铜帽等构成。新产品中的熔管用耐电弧的玻璃钢制成。

这种结构形式的熔断器有两个特点：一是采用变截面锌片作为熔体；二是采用钢纸管或三聚氰胺玻璃布作为熔管。当电路过载或短路时，变截面锌片狭窄部分的温度骤然升高并首先熔断，特别是在短路时，熔体的几个狭窄部分同时熔断，使电路断开很大间隙，使灭弧容易；熔管在电弧作用下，分解大量气体，使管内压力迅速增大，促使电弧迅速熄灭。还有锌质熔体熔点较低，适合与熔管配合使用。这种熔断器的优点是灭弧力强，熔体更换方便，被广泛用于发电厂、变电所和电动机的保护。

1.3.3 按钮

按钮是一种短时接通或断开小电流电路的手动电器，通常用于控制电路中发出起动或停止等指令，以控制接触器、继电器等电器的线圈电流的接通或断开，再由它们去接通或断开主电路。可见，按钮是一种发出指令的电器，因此称为主令电器。另外，按钮之间还可实现电气联锁。

按钮一般由按钮帽、复位弹簧、桥式动触点、静触点和外壳等组成。图1-13所示为常闭按钮、常开按钮和复合按钮的结构与符号。

常用按钮主要有LA2、LA10、LA18、LA19和LA25等系列。关于按钮的颜色及指示灯的颜色，国家有关标准都做了规定。按钮的结构形式有开启式、旋钮式、钥匙式、防水式、防腐式、保护式和带指示灯式等。

1. 常闭按钮

手指未按下时，触点是闭合的，如图1-13中的触点1、2；当手指按下按钮帽时，触点1、2被断开；而手指松开后，触点在复位弹簧作用下恢复闭合。常闭按钮在控制电路中常用做停止按钮。

2. 常开按钮

手指未按下时，触点是断开的，如图1-13中的触点3、4；当手指按下按钮帽时，触点3、4被接通；而手指松开后，触点在复位弹簧作用下返回原位而断开。常开按钮在控制电路中常用做起动按钮。

3. 复合按钮

当手指未按下时，触点1、2是闭合的，触点3、4是断开的；当手指按下时，先断开触点1、2，后接通触点3、4；而手指松开后，触点在复位弹簧作用下全部复位。复合按钮在控制电路中常用于电气联锁。

1.3.4 接触器

接触器是最常用的一种自动开关，是利用电磁吸力使触点闭合或分断的电器。它根据外部信号（如按钮或其他电器的触点的闭合或分断）来接通或断开带有负载的电路。适合于频繁操作的远距离控制，并具有失压保护的功能。

交流接触器与组合开关都具有通断电路的功能，而交流接触器更适合于频繁通/断电路的场合。另外，由于二者结构上的差异，交流接触器具有多对触点，其控制功能更为多样、灵活。

接触器主要控制对象是电动机，也可用于控制电热设备、电照明设备、电焊机和电容组等电力负载。接触器具有控制容量大、操作频率高、工作可靠、使用寿命长、维修方便和可远距离控制等优点。在电力拖动与自动控制系统中接触器是应用最广的电器之一。

接触器的种类很多，按电压等级可分为高压与低压接触器；按电流种类可分为交流接触器和直流接触器；按操作机构可分为电磁式、液压式和气动式，但以电磁式接触器应用最广；按动作方式可分为直动式和转动式；按主触点的极数可分为单极、双极和三极等。下面主要介绍电磁式低压接触器。

1. 交流接触器

交流接触器主要用于远距离接通与分断额定电压小于1140V、额定电流小于630A的交流电路，以及频繁地控制交流电动机起动、停止、反转和制动等。

（1）交流接触器的结构

交流接触器主要由触点系统、电磁机构和灭弧装置等组成，其外形和结构原理图如图1-14所示。

图1-15所示为交流接触器在电路中的符号。

接触器的触点用于接通与断开电路。按其接触情况可分为点接触式、线接触式和面接触式三种；按其结构形式分为桥式触点和指形触点两种。交流接触器一般采用双断点桥式触点，即两个触点串于同一电路中，同时接通或断开电路。接触器的触点有主触点和辅助触点之分，主触点用于通/断电流较大的主电路，一般由接触面较大的动合触点组成；辅助触点用于通/断电流较小的控制电路，由动合触点和动断触点成对组成。接触器未工作时处于断开状态的触点称为动合触点或常开触点；接触器未工作时处于接通状态的触点称为动断触点或常闭触点。

电磁机构是用来操纵触点的闭合和分断的，它由静铁心、电磁线圈和衔铁三部分组成。交流接触器的铁心一般用硅钢片叠压后铆成，以减少交变磁场在铁心中产生的涡流与磁滞损耗。交流接触器的线圈用绝缘的电磁线绕制而成，工作时并接在控制电源两端，线圈的阻抗大、电流小。交流接触器的铁心上装有短路铜环，称为短路环，短路环的作用是减少交流接触器吸合时的振动和噪声。

交流接触器在分断大电流电路时，往往会在动、静触点之间产生很强的电弧，电弧会使触点烧伤，还会使电路切断时间加长，甚至会引起其他事故。因此，接触器都要有灭弧装置。容量较小的交流接触器的灭弧方法是利用双断点桥式触点在电路时将电弧分割成两段，以提高电弧的起弧电压，同时利用两段电弧相互间的电动力使电弧向外侧拉长，在拉长过程中使电弧受到冷却而熄灭。容量较大的交流接触器一般采用灭弧栅灭弧。灭弧栅片由表面镀铜的薄铁板制成，安装在石棉水泥或耐弧塑料制成的罩内。电弧受磁场作用力进入栅片后，被分成许多串联的短弧，每一个短弧上的电压维持不了起弧，导致电弧熄灭。

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（2）交流接触器的原理

交流接触器的工作原理是：当接触器线圈通电后，它产生的电磁吸力克服弹簧的反作用力，将衔铁吸合并带动支架使动、静触点接触闭合，从而接通主电路。当线圈断电或电压显著下降时，由于电磁吸力消失或过小，衔铁与动触点在弹簧反作用力作用下跳开，触点打开时产生电弧，但电弧在灭弧措施作用下迅速熄灭，最后切断主电路。

2. 直流接触器

直流接触器主要用于远距离接通和分断额定电压小于440V、额定电流小于600A的直流电路或频繁地操作和控制直流电动机的一种控制电器。其结构及工作原理与交流接触器基本相同，但也有区别，主要表现在：

（1）电磁系统

直流接触器的电磁系统由铁心、线圈和衔铁等组成。因线圈中通的是直流电，铁心中不会产生涡流，所以铁心可用整块铸铁或铸钢制成，也不需要装短路环。铁心不发热，没有铁损耗。线圈匝数较多，电阻大，电流流过时发热，为了使线圈良好散热，通常将线圈制成长而薄的圆筒状。

（2）触点系统

直流接触器触点系统多制成单极的，只有小电流才制成双极的，触点也有主、辅之分，由于主触点的通/断电流较大，多采用滚动接触的指形触点。辅助触点的通/断电流较小，常采用点接触的桥式触点。

1.3.5 继电器

继电器是一种自动动作的电器。当给继电器输入电压、电流和频率等电量或温度、压力和转速等非电量参数，并达到规定值时，继电器的触点便接通或分断所控制或保护的电路。继电器被广泛应用于电动机控制和电力系统保护系统中。

继电器一般由输入感测机构和输出执行机构两部分组成。前者用于反映输入量的高低；后者用于接通或分断电路。

继电器种类很多，按感测机构输入物理量性质可分为电量继电器和非电量继电器。电量继电器的输入量可为电流、电压、频率和功率等，并相应称为电流、电压、频率和功率继电器等；非电量继电器的输入量可为温度、压力和速度等，并相应称为温度、压力和速度继电器等。按用途可分为控制继电器和保护继电器；按动作时间可分为瞬时继电器和延时继电器；按执行机构的特征可分为有触点继电器和无触点继电器；按工作原理又可分为电磁式继电器、机械式继电器、热继电器和半导体式继电器等。下面主要介绍几种常用电器的结构、动作原理和用途。

1. 电磁式继电器

电磁式继电器，也称有触点继电器，它的结构和动作原理与接触器大致相同。但电磁式继电器在结构上体积较小、动作灵敏、没有庞大的灭弧装置，且触点的种类和数量也较多。

（1）电流继电器

电流继电器是反映电路电流变化的器件，它的线圈与电路串联，以反映电路电流的变化，为了不影响电路工作，其线圈匝数少，导线粗，线圈阻抗小。

电流继电器是根据控制电路中电流变化的大小来决定是否动作的。电流继电器可分为过电流继电器和欠电流继电器。过电流继电器是当电路中的电流超过一定值时动作，切断电路，从而起到电路中的过电流保护作用。一般交流过电流继电器的过电流动作范围可调整在电路额定电流的110% ～400%之间，直流过电流继电器的动作范围可调整在电路额定电流的70% ～300%之间。而欠电流继电器是当电路中的电流小于一定值时动作，切断电路，从而使某些要求具一定电流的电路得到保护。例如，在直流电动机的电枢励磁电路中，如果励磁电流减小，根据直流电动机的机械特性其转速要上升，当励磁电流趋于零时，理论转速将趋于无穷大，会引起直流电动机转速猛增，即“飞车”现象，这样会发生严重的设备事故。因此，在直流电动机的电枢励磁回路中串入欠电流继电器，一旦电枢励磁回路电流下降到某数值时，欠电流继电器动作，切断电源，从而起到欠电流的保护作用。一般情况下，欠电流继电器的吸合电流为线圈额定电流的30% ～65%，释放电流为线圈额定电流的10% ～20%。故当控制线路中电流减小到欠电流继电器线圈额定电流的10% ～20%时，欠电流继电器动作，从而起到了欠电流保护作用。在电气控制电路中，主要使用JZ14系列交、直流电流继电器。

图1-16所示为过电流电磁式继电器外形结构与工作原理图。

当接于主电路的线圈为额定值时，它所产生的电磁引力不能克服反作用弹簧的作用力，继电器不动作，常闭触点闭合，维持电路正常工作。一旦通过线圈的电流超过整定值，线圈电磁力将大于弹簧反作用力，铁心吸引衔铁使其动作，分断常闭触点，切断控制回路，保护了电路和负载。

电流继电器在电路中的符号如图1-17所示。

过电流继电器主要用于绕线转子异步电动机及直流电动机频繁起动和重载起动下的过电流和短路保护。欠电流继电器主要用于直流电动机电枢励磁回路及其他需保持一定电流的电路中。

（2）电压继电器

电压继电器的结构与电流继电器相似，不同的是电压继电器的线圈为并联的电压线圈，匝数多，导线细，阻抗大。电压继电器主要用于电力输入线路的电压升高或降低及自动控制、机床线路中的过电压保护及失电压保护。

根据动作电压值的不同，电压继电器有过电压、欠电压和零电压继电器之分。过电压继电器的主要作用是当电压超过某一上限电压值时，继电器工作，从而达到过电压保护作用。一般当电压为线路额定电压的105% ～120%时，继电器即动作。欠电压继电器是当电路中电压降低到不足于一定值时，欠电压继电器动作，切断电路，使某些用电设备不至因电源电压降低、电流急剧上升而损坏。一般当电压低于线路额定电压的40% ～70%时，欠电压继电器即动作。零电压继电器则当线路电源电压降低接近于零（一般为额定电压的10% ～35%）时动作。常用的电压继电器有JT4系列电压继电器。

值得一提的是，交流接触器、中间继电器本身也具有欠电压保护和失电压保护的功能，故在电气控制线路中，常用它们代替失电压和欠电压继电器进行失电压保护或欠电压保护。

电压继电器在电路中的符号如图1-18所示。

（3）中间继电器

中间继电器的实质为电压继电器，但它的触点对数多，触点容量较大，动作灵敏。当其他继电器的触点对数或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩充，起到中间转换作用。图1-19所示为JZ7系列中间继电器的外形结构。

图1-19所示中间继电器由静铁心、动铁心、线圈、触点系统、反作用弹簧和复位弹簧等组成。其触点对数较多，没有主、辅触点之分，各对触点允许通过的额定电流是一样的，均为5A。吸引线圈的额定电压有12V、24V、36V、110V、127V、220V、380V等多种，可供选择。

2. 时间继电器

时间继电器是利用电磁原理或机械原理实现触点延时闭合或延时断开的自动控制电器。时间继电器按动作原理分，可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式等；按延时方式分，可分为通电延时型和断电延时型两种。

（1）电磁式时间继电器

电磁式时间继电器一般只用于直流电路，而且只能直流断电延时动作。它是利用磁系统在线圈断电后磁通延缓变化的原理来实现的。为达到延时的目的，可在继电器的磁系统中增设阻尼圈，如在图1-16中继电器的磁轭上加套铝套筒或铜套筒（即阻尼圈）。当线圈断电后，铁心内的磁通要迅速减少，根据电磁感应定律，在阻尼圈内将产生感应电流，以阻止磁通的减少，使铁心继续吸持衔铁一段时间，使得触点延时断开。其延时的长短取决于线圈断电后磁通衰减的速度，与阻尼圈本身的时间常数（L/R）有关，同时也和铁心与衔铁间的非磁性垫片厚度以及释放弹簧的松紧有关。时间继电器做好后，阻尼圈本身的时间常数就已确定，继电器延时时间的调节就靠改变非磁性垫片厚度以及释放弹簧的松紧来实现，垫片厚则延时短，垫片薄则延时长；弹簧紧则延时短，弹簧松则延时长。

（2）空气阻尼式时间继电器

空气阻尼式时间继电器又称气囊式时间继电器。它是利用空气阻尼的作用来达到延时的，图1-20所示是JS7-A系列空气阻尼式时间继电器外形和结构。

JS7-A系列时间继电器的吸引线圈的额定电压有24V、36V、110V、127V、220V和380V等多种，但其基本组成不变，主要由电磁机构（线圈、铁心和衔铁）、触点系统（两对瞬时触点和两对延时触点）、空气室（空气室内装一成型橡皮薄膜，随空气量的增减而移动，空气室顶部的调节螺钉可调节延时时间）和传动机构（推板、活塞杆、杠杆及各种类型的弹簧）四部分构成。

JS7-A系列空气阻尼式时间继电器主要用于延时精度要求不高的机床控制电路、电动机Y-△减压自动转换和双速电动机及其他控制电路自动转换的控制。

（3）电动式时间继电器

电动式时间继电器是利用同步电动机驱动齿轮变速机构的原理制成的，也有通电延时型和断电延时型之分。常见型号有JS17系列，该系列产品的通电和断电并非指接通和断开继电器的电源，而是指接通和断开继电器离合电磁铁线圈的电源。

（4）电子式时间继电器

电子式时间继电器是目前应用比较广泛的时间继电器，具有体积小、重量轻、延时时间长（可达几十小时）、延时精度高、调节范围广（0.1s～9999min）、工作可靠和使用寿命长等优点，并将取代电动式时间继电器。

电子式时间继电器的种类很多。按电子元器件的构成可分为分立元器件型和集成电路型；按延时电路形式可分为模拟电路型和数字电路型，在数字电路型中按延时基准又可分为以电源频率为基准和以石英振荡电路为基准两种类型。各种电子式时间继电器的工作原理比较复杂，这里不再分析。

时间继电器在控制电路中用做延时控制，即当输入信号进入控制系统时，输出系统不立即对输入做出反应，而是经过预定的时间后，输出系统才会有输出量。图1-21所示为时间继电器在电路中的符号，图中列出了通电延时和断电延时线圈的画法及通电延时和断电延时常开、常闭触点的画法。

需要说明的是，一般规定通电延时触点上的小圆弧的凸出方向向左，断电延时触点上的小圆弧的凸出方向向右。如果将触点在水平方向上绘制，则通电延时触点上的小圆弧的凸出方向规定向上，而断电延时触点上的小圆弧的凸出方向规定向下。

3. 热继电器

热继电器是利用电流的热效应原理工作的保护电器，在电路中用做电动机的过载保护。电动机在实际运行中，常遇到过载情况，若过载不大，时间较短，绕组温升不超过允许范围，是可以的。但若过载时间较长，绕组温升超过了允许值，将会加剧绕组老化，缩短电动机的使用年限，严重时会烧毁电动机的绕组。因此，凡是长期运行的电动机必须设置过载保护。

热继电器种类很多，应用最广泛的是基于双金属片的热继电器，其外形及结构如图1-22所示，主要由电热元件、双金属片和触点三部分组成。热继电器的常闭触点串联在被保护的二次回路中，电热元件由电阻值不高的电热丝或电阻片绕成，串联在电动机或其他用电设备的主电路中。靠近电热元件的双金属片，是用两种不同膨胀系数的金属用机械辗压而成的，是热继电器的感测元件。当电动机正常运行时，电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，流过电热元件的电流增大，电热元件产生的热量增加，使双金属片产生的弯曲位移增大，经过一定时间后，双金属片推动导板使继电器触点动作，切断电动机控制电路。热继电器动作后，一般不能立即自动复位，待电流恢复正常、双金属片复原后，再按复位按钮，才能使常闭触点回到闭合状态。

热继电器在保护形式上分为两相保护和三相保护两类。两相保护式热继电器内装有两个发热器件，分别串入三相电路中的两相，常用于三相电压和三相负载平衡的电路。对于三相电源严重不平衡或三相负载严重不平衡的场合只能用三相保护式热继电器，它内装有三个发热器件，分别串入三相电路中的每一相，其中任意一相过载，都将导致热继电器动作。

热继电器的电路符号如图1-23所示。

一般星形联结的电动机可选用普通两相式或三相保护式热继电器。三角形联结的电动机必须采用带有断相保护装置的热继电器。对于点动、重载起动、频繁正反转及带反接制动的电动机，一般不用热继电器做过载保护，而是选用过电流继电器或温度继电器等。

4. 速度继电器

速度继电器的输入量是转速，它一般和电动机同轴安装，用于控制电动机的转速或做电动机停止时反接制动之用。当电动机转速达到某一值时（一般为120r/min），速度继电器动作，它的常开（或常闭）触点闭合（或断开），从而达到接通或断开控制电路的目的；当转速降至某一值时（一般为100r/min），它的常开、常闭触点复位。

速度继电器一般有两对常开/常闭触点，一对用于电动机的正转，即在电动机正转速度达到120r/min时，常开触点闭合，常闭触点断开，当电动机停止，其转速下降至100r/min时，常开触点复位断开，常闭触点复位闭合。同理，另一对触点用于电动机的反转控制。

速度继电器在机床控制中主要用于机床停止时的反接制动及在其他控制电路中将电动机的转速限制于某一值。

常用的速度继电器有JY1系列、JFZ0系列。图1-24所示为JY1系列速度继电器的结构示意图。其转子的轴与被控制电动机的轴连接，而定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，定子内的短路导体便切割磁场，产生感应电动势，从而产生电流；此电流与旋转的转子磁场作用产生转矩，使定子开始转动，当转到一定角度时，装在轴上的摆锤推动簧片动作，使常闭触点分断，常开触点闭合。当电动机转速低于某一值时，定子产生的转矩减小，触点在弹簧作用下复位。速度继电器的电路符号如图1-25所示。

5. 压力继电器

压力继电器的输入量为压力。压力源有气压、水压和油压等。当系统压力达到一定值时，压力继电器动作，从而由压力的变化控制所需控制的电路。压力继电器一般用于机床的气压、水压和油压系统中，在其他自动控制系统中也被广泛应用。常用的压力继电器有YJ0、YJ1系列。压力继电器的电路符号如图1-26所示。

6. 温度继电器

温度继电器是反映温度高低变化的继电器，它的输入量为温度。当温度高于某一值时，继电器动作，用于控制所需控制电路的通、断。温度继电器一般用于测量电动机绕组的温升或其他重要元器件的温度并对其进行保护，以防它们由于温度太高而过热损坏。

常用的温度继电器有JW1、JW2、JW3、JW4系列。温度继电器在电路中的符号如图1-27所示。

1.3.6 起动器

1. 磁力起动器

磁力起动器是在交流接触器的基础上生产出来的，内部由交流接触器及热继电器组成，因此，磁力起动器除具有交流接触器的特点外，还具有过载保护功能。

在磁力起动器中，交流接触器用来闭合或分断电源电路，并配有熔断器进行短路保护；而热继电器则用做过载保护，当电动机过载时，工作电流超过额定电流，能自行切断电源，避免了电动机的过热损坏。

常用的磁力起动器的主要有QC1及QC10型。热继电器常用的型号为JR15型，它主要由电热元件、双金属片、推板、推杆、动静触点等零部件组成。它组装在磁力起动器中时，将热继电器的两个电热元件串接于主电路中，如图1-28所示。

图1-28中，半圆弧表示电热元件1JR、2JR；在控制电路中有一个常闭的动断触点JR。热继电器的动作原理，是根据膨胀系数不同的两种金属压合在一起而成的双金属片，当受热膨胀变形后，按照一定方向弯曲而移动，推动推板、推杆等使闭合的动、静触点打开，从而切断电源来实现的。当电动机过载时电流变大，大电流使电热元件1JR、2JR加热，双金属变形推动有关零部件动作，使其常闭触点JR断开，于是接触器KM线圈失去电流，就自动地将主电路断开，达到保护电动机的目的。热继电器中还设有具有其他功用的一些装置，如信号装置，当继电器动作时信号装置的接点接通，从而发出事故信号；又如复位装置，按动它可使动断触点恢复原来的位置（简称复位），即达到动静触点接合状态。

虽然热继电器具有过载保护功能，但它却不具备短路保护的功能。因为短路电流虽然很大，但从电热元件发热使双金属片弯曲变形直到推动各机构动作使电路切断电源，需要一段时间，在这段时间内很大的短路电流足以烧毁电动机。所以使用磁力起动器时，必须在主电路中装置适当的熔断器作为短路保护。为此，在实际工作中，在磁力起动器与电源之间应安装一个刀开关。这样，在刀闸中可安装熔丝，同时，当检修磁力起动器时，还可拉开刀闸，使磁力起动器脱开电源，保证安全。

磁力起动器按所控制电动机的功率大小分类，有1～7个等级，并有开启式及保护式两种。磁力起动器的额定电压分为36V、110V、127V、220V、380V及500V六个等级。

2. Y-△起动器

Y-△起动器是电动机减压起动设备之一，适用于定子绕组做三角形联结的笼型异步电动机的减压起动。它在电动机起动时将绕组联结成星形，使每相绕组从380V线电压降低到220V相电压，从而减小起动电流；当电动机转速升高接近额定值时，通过手动或自动将其绕组切换成三角形联结，使电动机每相绕组在380V线电压下正常运行。

Y-△起动器的体积小，成本低，寿命长，动作可靠，因此得到了广泛的应用。Y-△起动器有铁壳式和油浸式两种。其中，铁壳式起动器，操作手柄在壳体外部，通断电路的触点在壳体里面，因此操作较为安全。铁壳式起动器实际上就等于一个倒顺双掷开关，不能切断大电流，所以只能用于起动较小容量的电动机。油浸式起动器的触点浸渍在绝缘油中，操作时引起的电弧能很快熄灭，因此可用于较大容量的电动机。

为了接线方便，铁壳有专用的出线孔，能引出九根线，因此也称九线闸，每根线头上都有标记：接电源端为L1、L2、L3或A、B、C；接电动机端为D1、D2、D3、D4、D5、D6或1、2、3、4、5、6。手柄扳动的位置有三挡：0、Y、△，电动机停止时手柄在0位置；起动时手柄扳到Y位置；使电动机起动起来接近额定转速时，手柄扳至△位置，电动机进入正常运行状态。

常用的铁壳式起动器型号有QX1-13和QX1-30两种，QX1-13型没有灭弧罩，只能起动13kW以下的电动机。

提个醒

3. 起动补偿器

起动补偿器是电动机起动时利用自耦变压器降低电动机电压的起动设备。将电源接在自耦变压器的高压侧，其低压侧接电动机。整个补偿器全装在一个壳体中，外壳右侧有停止按钮和操作手柄。如需停机，按一下停止按钮即可。操作手柄有“停止”、“起动”、“运行”三个位置。外壳的右侧有出线孔，以便电动机与电源的导线穿入壳内接线。壳体背部有支架，可以安装在墙上。补偿器的底部是油箱，其内装满绝缘油，主触点浸在油中，以便熄灭触点切断电源时产生的电弧。补偿器主要由自耦变压器、保护装置、触点机构和操作部件组成。保护装置有过载保护和欠电压保护两种。过载保护是利用双金属片热继电器来完成，也有的用过电流继电器，当电流增大到额定电流的1.2倍时，可以自动跳闸停机。欠电压保护是利用专用的铁心线圈吸引衔铁来实现的。铁心线圈跨接在两相之间，在正常电压下铁心线圈所产生的电磁吸力，足以吸住衔铁；当电源电压降低到额定电压的65% ～35%时，线圈磁场因电压过低而大大减弱，因此就吸不住衔铁，从而通过操作机构补偿器跳闸，防止电动机因电压太低而烧坏。当电源突然停电时，也可使补偿器掉闸，这样在恢复供电时，可以防止电动机全压起动而发生事故。补偿器还安装有联锁机构，作用是防止误操作。当手柄放在“停止”位置时，如果错误地将手柄推向“运行”位置时，联锁机构会挡住手柄使操作不能实现；只有先把手柄推向“起动”位置，然后才能到“运行”位置，这样可以防止因误操作而造成电动机直接起动故障。

使用较多的补偿器主要有QJ2和QJ3两种系列，补偿器内部有油，因此，安装时不要倾斜，倾斜度一般不应超过5°。正常运行时保护触点浸在油内，为保证油的清洁，应防止水分和杂物等侵入。使用时应当注意的是抽头位置：QJ3系列有个两抽头（65%、80%），出厂时接在65%抽头上；QJ2系列有三个（73%、64%、55%）抽头，出厂时接在73%抽头上。