2.2.2 低压自动电器
1.熔断器
熔断器是电路中最普遍的保护电器之一，主要由熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。熔体常为丝状、片状和栅状，是熔断器的主要组成部分；熔管是熔体的外壳，在熔体受热断开时有灭弧作用，应当保证熔管的额定电流大于熔体的额定电流；熔座的作用是固定熔管和外接引出线。
熔断器在使用时要与它所保护的电路串联，当电路发生短路或过电流导致电流超过规定值时，通过熔体的电流使其发热，当达到熔体金属熔化温度时熔体自动熔断，切断电路，起到保护作用。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器使用。图2.2.6所示为常见熔断器的外形结构，图2.2.7所示为熔断器的图形符号。
图2.2.6 常见熔断器的外形结构
（a）管式；（b）插式；（c）螺旋式
图2.2.7 熔断器的图形符号
熔体额定电流不等于熔断器额定电流，熔体额定电流按被保护设备的负荷电流选择，熔断器额定电流应大于熔体额定电流，与主电器配合确定。熔断器在选用时，除了根据应用场合选择适当的结构外，还应注意熔体额定电流的选择，以下是几种常见的熔体额定电流选择方法：
（1）照明和电热负载的熔体：为了确保线路及负载的正常工作，应使熔体的额定电流≥被保护设备的额定电流。
（2）一台电动机的熔体：由于电动机的启动电流是额定电流的5～7倍，为使电动机能正常启动，需按照电动机的启动电流确定熔体的电流，一般可以按照
熔体额定电流≥电动机启动电流／2.5
若频繁启动，则取
熔体额定电流≥电动机启动电流／（1.6～2）
这样可以防止电动机频繁启动时熔体熔断。
（3）多台电动机合用的熔体：考虑到多台电动机未必能同时启动，其熔体额定电流为1.5～2.5倍的最大容量电动机的额定电流与其余电动机额定电流之和。
2.空气断路器
空气断路器又称自动空气开关，简称空气开关，是断路器的一种。空气开关是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身。除了可以完成接触和分断电路外，当电路发生短路或严重过载、欠电压等故障时，还可切断电路起到保护作用。在低压线路中，它经常与熔断器配合对线路进行保护。
图2.2.8所示为空气断路器的外形、结构原理图。它主要由触点系统、灭弧装置、机械传动装置和保护装置等组成。图2.2.9所示为空气断路器的图形符号。
图2.2.8 空气断路器
（a）外形图；（b）结构示意图
图2.2.9 空气断路器的图形符号
空气断路器在正常工作时，过电流脱扣器的衔铁是释放的，严重过载或者短路时，线圈由于流过的电流过大而产生较强的电磁吸力，把衔铁往下吸而顶开锁钩，使主触点断开，切断电路，起到过流保护作用；欠电压脱扣器正常情况下吸住衔铁，主触点闭合，当电压严重下降或断电时电磁吸力减小，在弹簧的作用下释放衔铁而使主触点断开，从而切断电路，起到保护作用。
空气断路器在选用时应注意，其额定工作电压、额定工作电流应大于被保护线路的额定电压及额定电流，同时要根据被保护电路要求选择合适的脱扣器种类及脱扣器额定电流。
3.热继电器
热继电器是利用感温元件受热而动作的一种继电器，主要在电动机或者其他负载发生过载时进行保护。它主要由发热元件、双金属片、触点及一套传动和调整机构组成，如图2.2.10所示。发热元件是一段阻值不大的电阻丝，串联接在被保护电动机的主电路中。被热元件包围的双金属片由两种热膨胀系数不同的金属材料辗压而成，当电动机长期过载时，电流长期超过容许值，热元件发热使双金属片发生弯曲向上翘时，在弹簧的作用下，常闭触点断开。常闭触点串接在控制回路中，由于控制回路断开而使与其相接的接触器线圈断电，从而接触器主触点断开，电动机的主电路断电，实现了过载保护。热继电器动作后，电路断开，热元件温度降低。待故障排除后，若需正常运行，即按下复位按钮，热元件恢复原位，常闭触点恢复闭合状态。图2.2.11所示为热继电器的外形图和图形符号，热继电器的文字符号用FR表示。
图2.2.10 热继电器结构原理
热继电器
图2.2.11 热继电器
（a）外形图；（b）热元件及常闭触点图形符号
需要注意的是：由于双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的时间，因此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护。
热继电器的技术参数：
额定电压：热继电器能够正常工作的最高电压值，一般为交流220 V、380 V；
额定电流：热继电器的额定电流主要是指通过热继电器的电流；
额定频率：一般而言，其额定频率为45～62 Hz；
整定电流范围：整定电流是指当热元件中通过的电流超过整定值的20%时，热继电器应在20 min内动作。整定电流的范围由本身的特性来决定，在一定的电流条件下，热继电器的动作时间和电流的平方成反比。
热继电器在选择使用时，除了应当了解电动机的基本情况（如具体工作环境、启动电流、允许过载能力等）外，还应根据电动机的额定电流选择具有相应整定电流值的热元件。
4.交流接触器
交流接触器是一种依靠电磁力的吸合和反向弹簧力作用使触点闭合和断开，来接通和切断带有负载的主电路或大容量控制电路的自动切换电器，常用于电动机的远距离自动控制。
交流接触器主要由触点、电磁操作机构和灭弧装置三部分组成，图2.2.12所示为交流接触器的外形和结构图。图2.2.12（b）中有3对常开主触点、1对常开辅助触点和1对常闭辅助触点。主触点接触面积大且带有灭弧装置，可以分断和接通较大的电流，一般用于主电路中；辅助触点接触面积小，适于通断较小的电流，常用于控制电路中。电磁操作结构包括吸引线圈、铁芯和衔铁。
图2.2.12 交流接触器
（a）外形图；（b）结构示意图
交流接触器
交流接触器的工作原理如下：当电源接通时，吸引线圈中有电流流过，产生电磁力并吸引衔铁，衔铁被吸合的过程中常开主触点闭合，电路接通，电动机开始工作；常闭辅助触点断开、常开辅助触点闭合。当吸引线圈断电时，吸引线圈中电流消失，铁芯产生的电磁力也同时消失，在弹簧的作用下，衔铁和铁芯分离，触点系统恢复常态。图2.2.13所示为交流接触器的图形符号。
图2.2.13 交流接触器图形符号
（a）线圈；（b）主触点；（c）常开辅助触点；（d）常闭辅助触点
交流接触器在选用时，要根据负载性质和接触器的类型进行，接触器的额定电压应大于或等于主电路的工作电压，额定电流应大于或等于被控电路的额定电流（对于电动机负载，还应根据其运行方式适当增大或减小）。此外，吸引线圈的额定电压与频率还要与所在控制电路的选用电压和频率相一致。
5.中间继电器
中间继电器主要用来传递信号和同时控制多个电路，也可用来直接控制小容量电动机或其他电气执行元件。它的结构和工作原理与交流接触器基本相同，不同之处在于交流接触器的触点有主触点和辅助触点之分，且主触点可以通过大电流；中间继电器的触点数目多一些，但没有主辅之分，触点容量小，且各组触点允许通过的电流大小是相同的。图2.2.14所示为中间继电器的外形图。
图2.2.14 中间继电器的外形图
在选用中间继电器时，主要考虑触点的额定电压和电流应等于或大于所接电路的电压和电流，触点类型及数量应满足电路的要求，绕组电压应与所接电路电压相同。