一、电气控制元件概述
（一）重要性阐述
在电气系统中，电气控制元件的重要性不言而喻。它们如同电气系统的 “关节” 和 “神经”，确保整个系统稳定运行及安全控制。电气控制元件能够精准地控制电流、电压等参数，实现对电气设备的启动、停止、调速等操作，保证设备在不同工况下的正常运行。同时，这些元件还能在系统出现故障时，及时切断电路，防止故障扩大，保障人员和设备的安全。例如，当电气系统发生短路或过载时，断路器等保护元件能够迅速动作，切断电源，避免设备损坏和火灾等危险情况的发生。
（二）常见分类介绍
二、重要的电气控制元件详解
（一）断路器
断路器又称为自动空气开关，可手动开关，又能用来分配电能、不频繁启动异步电机，对电源线、电机等实行保护，当它们发生严重过载、短路或欠压等故障时能自动切断电路。断路器的文字符号为 QF，图形符号有单极断路器图形符号和三极断路器图形符号。常见外形有 1P 微型断路器、3P 微型断路器和塑壳断路器等。
（二）接触器
接触器由电磁机构和触头系统两部分组成，常见线圈电压有 AC220V、AC380V 和 DC220V 几种。接触器电磁机构由线圈、动铁心 (衔铁) 和静铁心组成；触头系统由主触头和辅助触头两部分组成，主触头用于通断主电路，辅助触头用于控制电路中。接触器的文字符号为 KM，图形符号有接触器线圈图形符号、接触器主触头图形符号、接触器辅助常开触头图形符号和接触器辅助触头常闭触头图形符号。
（三）热继电器
热继电器是利用电流通过元件所产生的热效应原理而反时限动作的继电器，起过载保护作用。热继电器文字符号为 FR，图形符号有热继电器元件图形符号、热继电器常开触头图形符号和热继电器常闭触头图形符号。常见的热继电器图片显示其主要由热元件、电流整定装置、触点、动作机构、温度补偿元件和复位按钮及其他附件组成。
（四）中间继电器
中间继电器的原理是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大 (即增大继电器触头容量) 的继电器。中间继电器触头较多 (可多达 8 对)、触头容量可达 5 - 10A、动作灵敏。其功能是可借助中间继电器来扩展其他电器的触头对数，也可实现触电通电容量的扩展。中间继电器文字符号为 KA，图形符号有中间继电器线圈、中间继电器器常开触头图形符号和中间继电器器常闭触头图形符号。
（五）按钮
在实际应用中通常根据所需要的触头数量、使用的场合及颜色来选择按钮。常用的 LA18、LA19、LA20 等系列按钮适用于 AC500V、DC440V，额定电流 5A，控制功率在 AC300W、DC70W 的控制回路中。按钮在控制回路中的作用包括作为 “启动按钮”“停止按钮” 和用于电气控制连锁电路中。按钮文字符号为 SB，图形符号有常开按钮图形形符号、常闭按钮图形符号和复合按钮图形符号。按钮颜色要求严格，“停止” 和 “急停” 按钮必须是红色；“启动” 按钮是绿色；“启动” 和 “停止” 交替动作的按钮必须是黑色、白色或灰色；“点动” 的按钮必须是黑色；“复位” 按钮必须是蓝色，当复位按钮同时还有停止作用时，则必须是红色。
（六）指示灯
指示灯的作用主要有指示设备的运行或停止状态、监视控制电器的电源是否正常以及利用红灯监控跳闸回路是否正常，用绿灯监控合闸回路是否正常。
（七）转换开关
万能转化开关由操作机构、面板、手柄和数个触头座等部件组成。各触头在手柄转到不同档位时的通断状态用黑点表示，有黑点的表示触头闭合，没有黑点的表示表示触头断开。万能转换开关文字符号为 SA，图形符号通过黑点表示通断状态。常见万能转化开关图片展示了其外观形态。
（八）行程开关
行程开关文字符号为 SQ，图形符号为特定的标识。常见行程开关图片可以直观地看到其外观。行程开关在控制回路中主要起到限位作用，当设备运行到特定位置时，行程开关动作，从而实现对设备的精确控制。
三、电气控制元件的作用
（一）控制元件作用
接触器在电机控制等领域发挥着重要作用。例如在工业生产中，当电机需要启动时，接触器的主触头闭合，接通电源，使电机开始运转。当需要停止电机时，接触器断开主触头，切断电源，电机停止工作。常见的接触器线圈电压有 AC220V、AC380V 和 DC220V 几种，可以根据不同的控制电路需求进行选择。接触器的动作迅速可靠，能够承受较大的电流和电压，保证了主电路的稳定运行。
中间继电器的触头较多，可多达 8 对，触头容量可达 5 - 10A，动作灵敏。在电路控制系统中，中间继电器可以增加接点数量，当一个接触器的接点需要控制多个接触器或其他元件时，在线路中增加一个中间继电器，不仅不会改变控制形式，而且便于维修。中间继电器还可以扩大接点容量，用中间继电器来控制其他负载，达到扩大控制容量的目的。此外，中间继电器还可以转换接点类型，在工业控制线路中，常常会出现需要使用接触器的常闭接点才能达到控制目的的情况，这时可以将一个中间继电器与原来的接触器线圈并联，用中间继电器的常闭接点去控制相应的元件。
主令控制器、按钮、转换开关等主令电器在自动控制系统中用于发送控制指令。例如，启动按钮按下时，发出启动信号，使系统开始运行；停止按钮按下时，发出停止信号，使系统停止运行。指示灯则用于显示系统的状态，如红色指示灯表示停止或故障，绿色指示灯表示运行正常。不同颜色的指示灯具有不同的含义，方便操作人员直观地了解系统的运行情况。
（二）检测类元件作用
电流互感器广泛应用于电力系统的电能计量、保护、控制和监测等方面。它可以将高电流转换成安全可控的小电流信号，例如将几万安的高电流转换为 5 安培的小电流，以供测量和继电保护之用。电流互感器的结构主要包括铁芯、一次绕组、二次绕组等部分。当高电流通过一次绕组时，会在铁芯中形成磁通量，从而在二次绕组中感生出电动势，输出到测量仪表中进行显示和处理。
电流表用于检测电流，通常要配电流互感器使用。电压表用于检测电压，电度表用于检测电能。在使用这些检测仪表时，要注意实际检测值和显示值之间的区别。例如，电度表要注意和互感器的匹配，以及单相、三相三线、三相四线的差别。同时，还要注意检测仪表的精度和量程，选择合适的仪表以确保测量的准确性。
计时器用于计量时间，计数器用于计量数量。在一些自动化生产线上，计时器和计数器可以记录生产过程中的时间和产品数量，以便进行生产管理和质量控制。在选择计时器和计数器时，要注意用户要求的位数和电压等级，确保其能够满足实际应用的需求。
（三）驱动器及 PLC 系统作用
变频器通过整流和逆变来实现对频率的控制，以实现调速。常用的控制方式有 V/F 控制、矢量控制、直接转矩控制；调速方式主要有多功能端子调速、模拟量调速、通讯调速。变频器具有调速性能好、调速范围宽、静态稳定性好等优点。在风机、水泵等设备的应用中，变频器可以根据实际需求调整电机的转速，从而实现节能的目的。例如，当流量要求减小，通过降低泵或风机的转速即可满足要求，大大降低了有功功率的消耗，节约了能源。
软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的电机控制装置。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，避免自由停车引起的转矩冲击。
多传动将变频器的整流和逆变分开，采用公共直流母线的变频控制方式。整流有二极管整流、IGBT 整流等几种形式；根据能量的消耗方式，一般又分为两种：一种是不带回馈，能量通过制动单元消耗在制动电阻上；另一种是带回馈，将制动产生的能量回馈到电网中。这种控制方式可以实现多个电机的协调控制，提高系统的效率和可靠性。
直流驱动器通过控制电枢电流来达到调速的效果。在一些特殊项目中或者一些改造项目中可能会遇到直流驱动器。要注意电机的电枢和励磁电压等相关参数，选择合适的驱动器，采用并联或者串联来达到控制效果。直流驱动器具有调速范围宽、精度高、响应快等优点，但也存在维护成本高、对环境要求严格等缺点。
定子调压驱动器通过控制晶闸管（可控硅）的触发角和通断来控制电压，从而达到调速的目的。多用于环境比较恶劣的场合。定子调压的电阻不同于常规切电阻，在设计时需要特别注意；一般采用转子频率反馈来提高控制精度；有的通过接触器来进行换向，有的通过控制晶闸管的通断来换向。
PLC 是设备的控制中心，系统网络要层次分明。变频器和 PLC 之间的通讯、PLC 主站和从站之间的通讯、PLC 和上层网络（中控室等）之间的通讯、PLC 和现场设备之间的通讯等等，都需要一一理清楚。一个 PLC 系统一般包含以下几个部分：电源模块、CPU 模块、数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块、通讯模块、底板或导轨、扩展电缆、特殊模块等。PLC 可以根据预设的程序对各种电气控制元件进行协调控制，实现自动化生产和控制。
（四）其他元件作用
刀开关用于不频繁分断电源主回路，形成明显的断点。没有带灭弧装置，不能带大电流操作，无保护功能。倒顺开关有换向的作用，在一些需要改变电机旋转方向的场合中使用。例如，在电动卷闸门和一些小家电的控制中，可以使用倒顺开关来实现电机的正反转控制。
断路器用于线路保护，主要保护有短路保护、过载保护等，也可在正常条件下用来非频繁地切断电路。当电路发生短路或过载时，断路器能够迅速动作，切断电源，保护线路和设备的安全。常见的断路器有微型断路器和塑壳断路器等，根据不同的应用场合选择合适的断路器。
熔断器是一种最简单的保护电器，在电路中主要起短路保护作用。当电路中出现短路故障时，熔断器中的熔丝会迅速熔断，切断电路，防止故障扩大。熔断器的选择要根据电路的额定电流和短路电流等参数进行，确保其能够在故障发生时及时熔断。
刀熔开关主要用于动力回路的短路保护，也可用于正常情况下非频繁的切断电路。它结合了刀开关和熔断器的功能，在动力回路中起到了重要的保护作用。当动力回路发生短路故障时，刀熔开关中的熔断器会熔断，同时刀开关断开，切断电源。
过电压保护器用于线路的过电压保护，主要用于保护由于雷电等引起的感应电压的冲击，保护线路上的电子元器件。过电压保护器可以有效地限制线路上的过电压，防止电子元器件因过电压而损坏。常见的过电压保护器有浪涌保护器等。
热继电器用于控制对象（电机）的过载保护，常见于对多电机的保护。当电机过载时，热继电器中的热元件会发热，使热继电器动作，切断控制电路，从而保护电机。热继电器的电流整定装置可以根据电机的额定电流进行调整，确保在电机过载时能够及时动作。
其他保护继电器如相序继电器、过压、欠压继电器、过流、欠流继电器、剩余电流继电器等，分别用于不同的保护功能。相序继电器用于进线电源的缺相、错相保护，部分相序继电器还有过压、欠压等保护功能。过压、欠压继电器用于检测线路电压，当电压过高或过低时动作，保护设备不受损坏。过流、欠流继电器用于检测线路电流，当电流过大或过小时报。剩余电流继电器用于检测线路中的剩余电流，当剩余电流超过设定值时动作，防止触电事故的发生。
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智能仪表系列
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