2.1.2 数控机床常用低压电器_数控机床系统连接与调试-QQ阅读男生都市网

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2.1.2 数控机床常用低压电器

1．低压断路器

低压断路器（Breaker）是将控制和保护的功能合为一体的电器，如图2-3所示。它常作为不频繁的接通和断开的电路的总电源开关，或部分电路的电源开关，当发生过载、短路或欠电压等故障时能自动切断电路，能够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。

图2-3 低压断路器外形

断路器

（1）低压断路器的型号及意义

低压断路器的型号及意义如图2-4所示。

图2-4 低压断路器的型号及意义

（2）低压断路器的电气符号及文字符号

低压断路器的电气符号及文字符号如图2-5所示。

（3）低压断路器的工作原理

低压断路器的工作原理如图2-6所示。

图2-5 低压断路器电气符号及文字符号

图2-6 塑壳式低压断路器原理图

1—弹簧 2—三相触点 3—锁扣 4—搭钩 5—转轴 6—电磁脱扣器 7—连杆 8，10—衔铁 9—拉力弹簧 11—欠电压脱扣器 12—热脱扣器双金属片 13—热元件

低压断路器的三相触点包括动触点和静触点，串接在被控制的三相电路中。工作时，当动触点与静触点闭合时，低压断路器处于接通状态。

当开关接通电源后，脱扣机构（电磁脱扣器、热脱扣器及失压脱扣器）若无异常反应，开关运行正常。当线路发生短路或严重过载时，短路电流超过瞬时脱扣整定电流值，电磁脱扣器6产生足够大的吸力，将衔铁8吸合并撞击杠杆，使搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开，锁扣在反力弹簧的作用下将主触点分断，切断电源。

当线路发生一般性过载时，过载电流虽不能使电磁脱扣器动作，但能使热元件产生一定热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁扣脱开，将主触点分断，切断电源。

欠电压脱扣器的工作过程与电磁脱扣器恰恰相反，当线路电压正常时电压脱扣器产生足够的吸力，克服拉力弹簧的作用将衔铁吸合，衔铁与杠杆脱离，锁扣与搭钩才得以锁住，主触点方能闭合。当线路上电压全部消失或电压下降至某一数值时，欠电压脱扣器吸力消失或减小，衔铁被拉力弹簧拉开并撞击杠杆，主电路电源被分断。

低压断路器具有操作安全、使用方便、工作可靠等特点，且动作后不需要更换元件。因此，在工业生产、日常生活等场合获得广泛应用。

（4）断路器的选型

选用低压断路器时，应满足以下要求。

1）低压断路器的额定电压和额定电流应不小于电路的额定电压和最大工作电流。

2）热脱扣器的整定电流与所控制负载的额定电流一致。

3）电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负载电路正常工作时的最大电流。

4）极限分断能力应不小于电路中的最大短路电流。

5）欠电压脱扣器的额定电压应等于电路的额定电压。

6）断路器应用于照明电路时，电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流一般取负载电流的6倍；用于保护电动机时，电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流一般取电动机起动电流的1.7倍，或取热脱扣器额定电流的8～12倍。

2．接触器

接触器是用于远距离频繁地接通与断开交/直流主电路及大容量控制电路的一种自动切换电器。其主要控制对象是电动机，也可用于控制其他电力负载，如电热器，电焊机等。接触器不仅能实现远距离集中控制，而且操作频率高，控制容量大，并具有欠电压释放保护、工作可靠、使用寿命长等优点，是继电器-接触器控制系统最重要和最常用的器件之一。

接触器种类很多，按其主触点通过电流的种类，可分为交流接触器和直流接触器；按接触器电磁线圈励磁方式不同分为直流励磁方式与交流励磁方式；按接触器主触点的极数来分，直流接触器有单极和双极两种，交流接触器有三极、四极和五极三种。交流接触器又可分为电磁式、永磁式和真空式。

（1）交流接触器

1）交流接触器外形及结构。

交流接触器（AC contactor）是一种用于中远距离频繁地接通与断开交/直流主电路及大容量控制电路的一种自动开关电器。交流接触器常用于远距离接通和分断电压至1140V、电流至630A的交流电路。其外形和内部结构如图2-7所示，由电磁系统、触点系统、灭弧装置、弹簧和支架底座等部分组成。

图2-7 交流接触器外形和内部结构示意图

2）交流接触器组成。

①电磁系统。交流接触器的电磁系统采用交流电磁机构，当线圈通电后，衔铁在电磁吸力的作用下，克服复位弹簧的反力与铁心吸合，带动触点动作，从而接通或断开相应电路。当线圈断电后，动作过程与上述相反。

②触点系统。触点是一切有触点电器的执行部件，用来接通和断开电路。其结构形式可分为桥式触点和指式触点，如图2-8所示。根据用途不同，接触器的触点可分为主触点和辅助触点。主触点用以通断电流较大的主电路，一般由三对动合（常开）触点组成；辅助触点用于通断小电流的控制电路，由动合（常开）和动断（常闭）触点成对组成。

图2-8 触点的结构形式

③灭弧装置。交流接触器用于通断大电流电路，通常采用电动力灭弧、纵缝灭弧和金属栅片灭弧。

a．电动力灭弧。如图2-9a、b、c所示，当触点断开时，在断口中产生电弧，根据右手螺旋定则，产生如图所示的磁场，此时，电弧可以看作一载流导体，又根据电动力左手定则，对电弧产生图示电动力，将电弧拉断，从而起到灭弧作用。

图2-9 灭弧装置

1—静触点 2—动触点 v₁—动触点移动速度 v₂—电弧在电磁力作用下的移动速度

b．纵缝灭弧。纵缝灭弧是依靠磁场产生的电动力将电弧拉入用耐弧材料制成的狭缝中，以加快电弧冷却，达到灭弧的目的，如图2-9d、e所示。

c．金属栅片灭弧。如图2-9f所示，当电器的触点分开时，所产生的电弧在电动力的作用下被拉入一组静止的金属片中。这组金属片称为栅片，是互相绝缘的。电弧进入栅片后被分割成数股，并被冷却以达到灭弧目的。

d．其他部分。其他部分包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧片、传动机构、接线柱和外壳等。

3）交流接触器的电气符号。

交流接触器的额定电压是指主触点的额定电压，额定电流是指主触点的额定电流。常用交流接触器的型号有CJ20、CJX1、CJ12和CJ10等系列。如CJ10-20，其中CJ表示交流接触器，10表示设计序号，20表示主触点额定电流为20A。其实物及电气符号如图2-10所示。

图2-10 交流接触器的实物及电气符号

（2）直流接触器

直流接触器主要用来远距离接通和分断电压至440V，电流至630A的直流电路，以及频繁地控制直流电动机的起动、反转与制动等。

直流接触器的结构和工作原理与交流接触器基本相同，只是采用了直流电磁机构。为了保证动铁心的可靠释放，常在磁路中夹有非磁性垫片，以减小剩磁的影响。

直流接触器的主触点在断开直流电路时，如电流过大，会产生强烈的电弧，故多装有磁吹式灭弧装置，如图2-11所示。

图2-11 磁吹式灭弧装置

1—静触点 2—动触点 3—引弧角 v₁—动触点移动速度 v₂—电弧在电磁力作用下的移动速度

由于磁吹线圈产生的磁场经过上、下导磁片，磁通比较集中，因此电弧将在磁场中产生更大的电动力，使电弧拉长并拉断，从而达到灭弧的目的。

这种灭弧装置，由于磁吹线圈同主电路串联，所以其电弧电流越大，灭弧能力就越强，并且磁吹力的方向与电流方向无关，故一般用于直流电路中。

主触点多采用滚动接触的指形触点，做成单极或双极。

常用的直流接触器有CZ0、CZ18等系列。

3．漏电保护开关

（1）漏电保护开关的结构与工作原理

漏电保护开关又称剩余电流断路器，其特点是能够在检测与判断到触电或漏电故障后自动切断故障电路，常用作低压电网人身触电保护和电气设备漏电保护的自动开关。按其脱扣原理的不同，有电压动作型和电流动作型两种，脱扣器结构有纯电磁式、半导体式和灵敏继电器式三种。如图2-12所示为电流动作型漏电保护开关的工作原理。图中的漏电保护开关由零序电流互感器、放大器、断路器和脱扣器四个主要部件组成。其工作原理是：设备正常运行时，主电路电流的相量和为零，零序电流互感器的铁心无磁通，其二次绕组无电压输出。若设备发生漏电或单相接地故障时，由于主电路电流的相量不再为零，则零序电流互感器的铁心中产生磁通，其二次绕组有电压输出，经放大器判断后，输入脱扣器，使断路器QF跳闸，从而切断故障电路，避免人员发生触电事故。