控制元件

第八章继电接触控制常用元器件

第一节按钮和开关

一、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。这种发出指令的电器，称为主令电器。另外，按钮之间还可实现电气连锁。

按钮的结构一般是由按钮帽、复位弹簧、桥式动触点、静触点和外壳等组成。图8-1

为LA19系列按钮的外型与结构。

图8-1LA19系列按钮的外型与结构

1—按钮帽2—复位弹簧3—动断触点

4—动合触点5—触点接线柱6—指示灯接线柱

动合按钮：手指未按下时，触点是断开的，如图8-1中的触点A、B，当手指按下按钮

帽时，触点A、B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。动合按

钮在控制电路中常用作起动按钮。

动断按钮：手指未按下时，触点是闭合的，如图8-1中的触点C、D，当手指按下时，

触点C、D被断开，而手指松开后，触点在复位弹簧作用下恢复闭合。动断按钮在控制电路

中常用作停止按钮。

复合按钮：当手指未按下时，触点C、D是闭合的，触点A、B是断开的，当手指按

下时，先断开C、D，后接通触点A、B，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连锁。

二、行程开关

行程开关是位置开关中的一种，是用来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行程终点处，它就称为限位开关

或终端开关。

图8-2是LX19K型行程开关的结构简图。当外部机械碰撞压钮，使其向下运动并压迫

弹簧，使触点桥由与动断静触点接触转向同动合静触点接触。当外部机械作用移去后，由于

弹簧的反作用，触点桥恢复原位。

图8-2LX19K型行程开关的结构简图

1—压钮2—外壳3—静触点4—触点弹簧

5—触点桥6—静触点7—恢复弹簧8，9—螺钉和压板

以LX19K型为基础，增设不同的滚轮和转动件，就可派生出其它的结构形式。根据结

构不同分为自动复位式和非自动复位式两种。LX19系列行程开关基本技术数据如表8-1所

示。

表8-1LX19系列行程开关基本技术数据

型号额定电压

（V）

额定电流

（A）

结构型式动合

触点数

动断

触点数

LX19K3805

元件，直动式

11

LX19-0013805

直动式，自动复位

11

LX19-1113805

传动杆内侧装有单滚轮，自动

复位

11

LX19-1213805

传动杆外侧装有单滚轮，自动

复位

11

LX19-1313805

传动杆凹槽内装有单滚轮，自

动复位

11

LX19-2123805

传动杆为U形，内侧装有双滚

轮，非自动复位

11

LX19-2223805

传动杆为U形，外侧装有双滚

轮，非自动复位

11

LX19-2323805

传动杆为U形，内外侧均装有

双滚轮，非自动复位。

11

第二节交流接触器

接触器是在按钮或继电器的控制下，运用电磁铁的吸引力使动、静触点闭合或断开的控

制电器，主要用来频繁地接通或分断交、直流电路以及远距离控制电器。接触器大多用来控

制电动机，还可用来控制其它负载，如照明设备、电焊机、电热器等。接触器只能通断负载

电流，不能切断过载电流和短路电流，因此在电路中一般与熔断器或热继电器配合使用，以

保证电路的安全、正常运行。

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。

一、接触器的型号、图形符号和文字符号

1、接触器的型号及含义如下：

C12-3/4

其中：C——接触器；

1——接触器类别：J表示交流，Z表示直流；

2——设计序号；

3——主触点额定电流（A）；

4——主触点数

交流接触器的符号如图8-3所示。

二、交流接触器的结构

图8-3是交流接触器的外形图，CJ20是常用交流接触器中的一个系列，除此之外，还

有CJ0、CJ10、CJ12等系列。它主要由触点系统、电磁系统、灭弧装置等部分组成。

图8-3交流接触器的符号和外形

a）图形符号b）CJ10型外形图c）CJ20型外形图d）3TB系列外形图

接触器的触点用来接通与断开电路。按其接触情况可分为点接触式、线接触式和面接

触式三种，如图8-4a、b、c所示；按其结构形式分为桥式触点和指形触点两种，其结构如

图8-4d、e所示，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，一般有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，它由动合

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（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（常闭触点）。

图8-4触点接触形式结构图

a）点接触b）线接触c）面接触d）桥式e）指形

电磁机构是用来操纵触点的闭合和分断用的，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。灭弧装置如图8-5所示。

图8-5灭弧装置

a）双断点灭弧b）栅片灭弧

三、交流接触器的工作原理

电磁式交流接触器的工作原理如图8-6所示。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。

图8-6接触器结构原理图

1—铁心2—衔铁3—线圈4—复位弹簧

5—绝缘支架6—动触点7—静触点8—触点弹簧

四、交流接触器的主要技术参数如表8-2所示

表8-2交流接触器的主要技术参数

项目符号含义及标准

额定电压

U

N

在规定条件下，保证接触器正常工作的电压值。通常，最大工作电压

即为额定绝缘电压，指主触点的额定工作电压。

额定电流

I

N

主触点的额定工作电流，指在规定的额定电压等条件下，能保证电器

正常工作的电流值。

通断能力

I

主触点在规定条件下能可靠接通和分断的最大电流，在此电流值不发

生触点熔焊、正弧和过分磨损等。

动作值

接触器的吸合电压值和释放电压值。一般规定：吸合电压为≥85%U

N

，

释放电压≤70%U

N

，U

N

为线圈额定电压。

寿命

机械寿命和电寿命。电寿命是指在正常操作条件下不需修理和更换零

件的操作次数。机械寿命数百万次以上，电寿命不小于机械寿命的

1/20。

操作频率每小时允许操作的次数，一般分为300、600、1200次/小时。

第三节继电器

继电器是根据某一输入信号来接通或断开小电流电路和电器的控制元件，它是一种自动

电器。广泛用于电动机或线路的保护以及生产过程自动化的控制。继电器的输入信号和工作

原理各不相同，其基本结构均由感测部件、中间部件和执行部件三部分组成。感测部件把感

测到的各种物理量传递给中间部件，中间部件将输入的物理量和设定值比较，当达到、大于

或小于设定值时，中间部件输出信号，使执行部件动作，接通或断开控制电路。

继电器一般不用来直接控制主电路，而是通过接触器或其他电器对主电路进行控制。继

电器的触点流过的电流很小，无需灭弧装置，故其结构简单，体积较小。

一、继电器分类

继电器的类型与用途如表8-3所示。

表8-3继电器的类型与用途

类型动作特点用途说明

保护继电器

线圈和触点的控制电流较小，电路通断

频率低，要求动作准确可靠，灵敏度高，

热稳定性和电稳动性好。

用于发电机、变压器

和输电线路的保护。

控

电压继电器

继电器的线圈是并联在电路的感测元

件，主电路的电压值达到规定的数值时，

继电器动作。

主要用于电动机的失

压和过压保护。

制

继

电

器

电流继电器

其线圈作为感测元件串联在电路中，当

电路过电流值达到规定的数值，继电器

动作。

多用于电动机的过载

和短路保护。

中间继电器

通过它可以增加控制回路数目或短信号

放大作用。

属于电压继电器。

触点数量多，

容量较大。

时间继电器

从收到信号到触点动作或使输出电路产

生跳跃式改变有一个比较准备的延时。

用于实现控制系统的

时序控制。

热继电器

当电路中的电流达到规定值时，继电器

串联在电路中的发热元件变形而动作。

属于电流继电器，用

作电动机的过载和断

相运行的保护。

温度继电器在温度达到整定值时动作。

实现过热(或过载)保

护及温度控制。

通信继电器

操作频率高、动作速度快、寿命长、体

积小、触头容量小

用于通信运动系统

航空、航海用继

电器

适应航空工业和舰船特点的专业继电器

二、常用的控制继电器

1．电磁式电流、电压继电器

电磁式继电器是电机控制中用得最多的一种继电器。其动作原理与接触器基本相同。它

主要由电磁机构和触点系统组成，因为继电器无需分断大电流电路，故触点均用无灭弧装置

的桥式触点。

电磁式继电器可做成电流继电器和电压继电器。电流继电器的吸引线圈匝数少，导线粗，

能通过较大电流，使用时线圈与电路串联；电压继电器的吸引线圈匝数多，导线细，使用时

线圈与电路并联。电流继电器、电压继电器，其类型与特点如表8-4所示。

表8-4电流、电压继电器的类型与特点

类型线圈参数线圈连接工作特点

电流

继电器

过电流

继电器

导线截面较

粗，匝数较

少

通过电流互感

器串联在主电

路中

正常负载电流，衔铁不吸合，继电器不动作，

当电流超过整定值，衔铁吸合，继电器动作，

接通或断开相应的触点

欠电流

继电器

正常负载电流，衔铁吸合；负载电流小到某值

时，衔铁释放，并使相应的触点接通或断开

电压

继电器

过电压

继电器

导线截面较

细，匝数较

多

并联在电源两

端

正常工作电压，衔铁不吸合，当电源电压≥(110

~115%)U

N

时，衔铁吸合，接通或断开相应的

触点，对电路进行过电压保护

欠电压

继电器

正常工作，衔铁吸合，一般U=(40~70)U

N

，

衔铁释放，继电器动作进行欠压保护

2．热继电器

热继电器是依靠电流通过发热元件所产生的热量，使金属片受热变形(弯曲)，而推动机

构动作的电器。具有反时限特性，主要用于电动机的过载保护、断相及电流不平衡运行的保

护。热继电器的热元件与被保护电动机的主电路相串联，其触点则串接在接触器线圈所在的

控制回路中。

热继电器根据热元件的型式不同可以分为：

双金属片式：利用两种膨胀系数不同的金属(通常为锰镍、铜板轧制成)受热弯曲去推动

杠杆而使触点动作。

热敏电阻式：利用电阻值随温度变化而变化的特性制成的热继电器。

易熔合金式：利用过载电流发热使易熔合金达到某一温度值时，合金熔化而使继电器动

作。

目前应用最多、最普通的是双金属片热继电器。

热继电器的结构如图8-7所示。主要由热元件、触点、动作机构、复位按钮和整定电流

装置等五个部件组成。

图8-7热继电器结构

1、2—主双金属片3、4—加热元件5—导板6—温度补偿片7—推杆

8—动触点连杆9—静触点10—螺钉11—复位按钮12—旋钮13—弹簧

热继电器的工作原理：当电动机过载时，过载电流使电阻丝发热过量，引起双金属片受

热弯曲。推动导板5向右移动。导板5又推动温度补偿片6，使推杆7绕轴转动，又推动了

动触点连杆8，使动触点8与静触点9分开，从而使电动机控制线路中的接触器线圈断电释

放而切断电动机的电源。

温度补偿片6用与主双金属片同样类型的双金属片做成。当环境温度变化时，这一双

金属片与主双金属片都在同一方向上产生附加弯曲，因而就可以补偿环境温度对热继电器动

作精度的影响。

热继电器动作后复位方式有自动复位和手动复位两种。

自动复位：调节螺钉10使动触点连杆8的复位弹簧13始终位于连杆转轴的左侧。当

热元件冷却后，双金属片恢复原状，触点8在弹簧13的作用下自动复位，与静触点9闭合。

手动复位：将调节螺钉10拧出一段距离，使复位弹簧13于连杆8的转轴右侧。双金

属片冷却后，由于弹簧13的作用，动触点8不能自动复位。这时，必须按动复位按钮11

推动动触点连杆8，使弹簧13偏到连杆8的左侧，便可利用弹簧的拉力使动触点复位。

3．中间继电器

中间继电器实质上是电压继电器。它的触点数量多、容量大，可在继电保护装置中作为

辅助继电器。其作用有两个：一是当电压和电流继电器的触点容量不够时，借助中间继电器

接通较大容量的执行回路；二是当需要控制几条独立电路时，可用它增加触点数目。中间继

电器类型有通用型继电器、电子式小型通用继电器、接触器电磁式中间继电器、采用集成电

路构成的无触点静态中间继电器等，其中以电磁式中间继电器(其结构与小型交流接触器相

同)应用最广泛。中间继电器的产品有JZ7系列交流中间继电器，JZ8系列直流中间继电器，

以及JZ11、JZ12、JZ13、JZ14、JZ15系列中间继电器。JZ7系列中间继电器的外形与结构

如图8-8所示

图8-8JZ7系列中间继电器

1—静铁心2—短路环3—动铁心4—动合触点

5—动断触点6—复位弹簧7—线圈8—反作用弹簧

4．时间继电器

时间继电器是在电路中对触头动作时间起控制作用的继电器。当接受到输入信号后，需

要经过一定的时间——延时，进行响应，输出信号，操纵控制回路。

时间继电器根据动作原理不同可以分为：电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式继电器；

还可以根据延时方式的不同分为：通电延时、继电延时和重复延时继电器。各种类型时间继

电器的工作原理如表8-5所示，其外形和符号如图8-9所示。其中在交流电路中最常用的是

空气阻尼式时间继电器，而发展最快，最有前途的是电子式时间继电器。

表8-5时间继电器的类型与原理

类型延时原理适应场合

空气阻尼式

时间继电器

利用空气通过小孔节流原理产生空气阻尼获

得延时的。

延时准备度低，用于对延时要

求不高的场合，既可用作通电

延时，又可用作断电延时。

电磁式时间

继电器

利用通断电过程短路线圈感应电流所产生的

磁通总是阻碍磁通变化的电磁阻尼原理来获

得延时的。

延时精度不很高，主要用于断

电延时。

电动式时间

继电器

由微型同步电动机驱动减速速齿轮组，并由特

殊的电磁机构加以控制以获得延时。

可用作通电延时、断电延时，

常用于机床电路中。

电子式时间

继电器

利用RC电路电容器充电时，电压逐渐上升的

原理作为延时基础。

有通电延时型、断电延时型，

适应于精度要求高，可靠性要

求高的自动控制场合。

图8-9时间继电器

a）空气式b）电子式c）电动式d）符号

1．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。它是由电磁系统、触点系统和延时机构等组成。电磁铁采用直动式

双E型，触点系统是借助桥式双断点微动开关，构成有瞬时触点和延时触点两部

分供控制时选用，延时机构是利用空气通过小孔时产生阻尼作用的气囊式阻尼器。

这种继电器分为通电延时和断电延时两种型式。图8-10为JS7-A系列通电延时型

空气阻尼式时间继电器的动作原理图。

图8-10通电延时型空气阻尼式时间继电器动作原理

1—线圈2—衔铁3—反作用弹簧4—静铁心5—推杆

6—螺旋压缩弹簧7—弱弹簧8—橡皮膜9—调节螺钉

10—进气孔11—螺塞12—活塞13—杠杆14—推板

2．电子式时间继电器

电子式时间继电器又称半导体时间继电器。是利用RC电路电容器充电时，电容器上

的电压逐渐上升的原理作为延时基础的。因此改变充电电路的时间常数（改变电阻值），即

可作为整定其延时时间。继电器的输出形式有两种：有触点式和无触点式，前者用晶体管驱

动小型电磁式继电器，后者是采用晶体管或晶体管输出。

常用的产品有JSJ、JSB、JS15、JS15、JS20型等。

JSJ型晶体管时间继电器原理线路如图8-11所示。整个线路分为主电源、辅助电源、

双稳态触发器及其附属电路等几个部分。

图8-11JSJ型晶体管时间继电器原理图

主电源是电容滤波的桥式整流电路，它是触发器和输出继电器的工作电源。辅助电源是

电容滤波的半波整流电路，它与主电源叠加起来作为RC环节的充电电源。另外，在延时过

程结束、二极管VD

1

导通后，辅助电源的正电压又通过R和VD

1

加到晶体管VT

1

的基极上，

使之截止，从而使触发器翻转。

第四节低压断路器

断路器曾被称为自动开关，它相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器的组合。

是一种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。

断路器的种类很多，主要有：

（1）万能式断路器又称“框架式”断路器，其代表产品有DW10、DW15系列。

（2）塑料外壳式断路器其产品型号为DZ系列。常用的有保护电动机用的DZ5、DZ15

型；配电及保护用的DZ10型；照明线路保护用的DZ12、DZ13、DZ15型等，还有近年引

进国外技术生产的C45、S250、S060等，它可以单极开关为单元组合拼装成双极、三极、

四极，拼装的多极开关需在手柄上加一联动罩，以使其同步动作。

（3）漏电保护式断路器通常称为漏电保护开关，这是为了防止人身触电和漏电造成火

灾等事故而研制的一种新型电器，除了起自动开关的作用外，还能在设备漏电或人身触电时

迅速断开电路，保护人身和设备的安全，因而使用十分广泛。漏电保护断路器的基本原理和

结构如图8-12所示，它由零序互感器TAN、放大器A和主电路断路器QF（含脱扣器YR）

三个主要部件组成。当设备正常工作时，主电路电流的相量和为零，零序互感器的铁心无磁

通，其副绕组没有感应电压输出，开关保护闭合。当被保护的线路有漏电，或有人体触电电

流I

x

通过时，由于I

x

取道大地为回路，于是主电路电流的相量和不再为零，零序互感器的

铁心有零序磁通，其副绕组有感应电压输出。当漏电电流达到一定值时，经放大后足以使脱

扣器YR动作，使断路器QF在0.1s内跳闸,有效地起到触电保护作用.在漏电保护断路器上

设有检验按钮,若按下按钮,断路器动作,则证明其性能良好,一般要求至少每月检验一次。

图8-12漏电保护开关工作原理示意图

漏电保护断路器的主要型号有DZ5-20L、DZ15L系列、DZL-16、DZL18-20等，其中

DZL18-20型由于采用了集成电路，体积更小，动作更灵敏，工作更可靠。

漏电保护断路器的主要技术参数有漏电动作电流和动作时间。若用于保护手持电动工具、

各种移动电器和家用电器，应选用漏电动作电流不大于30mA、动作时间不大于0.1s的快速

动作漏电保护器。若用于保护单台电动机，可选用额定漏电动作电流为30~100mA的漏电保

护器。

各种漏电断路器的外形如图8-13所示。

图8-13各种断路器外形图

第五节技能训练

实训元器件结构演示与接线练习

一、训练内容

1．学习按钮开关、交流接触器、继电器、低压断路器结构

2．学习元器件的接线要点

二、器材准备

按钮开关、交流接触器、热继电器、时间继电器、低压断路器各1只

三、训练要求

1．教师演示

2．结合第九章的控制线路技能训练进行接线练习。

思考题：

8-1按钮的作用是什么？行程开关的作用是什么？各由哪几部分组成？

8-2交流接触器的由哪几部分组成？其作用是什么？

8-3简述交流接触器的工作原理。

8-4继电器的类型有哪几种？

8-5简述热继电器的主要构成和工作原理。

8-6空气阻尼式时间继电器、电子式时间继电器分别是利用什么原理来实现延时的？

8-7漏电保护开关如何起到漏电保护作用？如何选用漏电保护开关？