电力电子器件常用低压电器

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1、,常用低压电器,主讲人： 指导老师：,机械电子学,常用低压电器,1.1 电力系统介绍,工厂供配电系统,配电系统 （35kV及其以下的电压线路）,发电,变电,输电,变电,地区供配电系统,发电,变电,1.2 低压配电系统简介,低压配电系统： 范围：从低压降压变压器到用电设备的电源侧端子。 对象：直接与工艺设备相关的电气设备。,配电系统,高压配电系统（220kV及其以上电压）,中压配电系统（10、6kV）,低压配电系统（ 380、220V ）,1.2 低压配电系统简介,由断路器，接触器，热继电器等电组件制成的一个综合变电、配电装置。 一般低压配电系统可分为若干个系统。每个系统可以是一个配电箱、一组低

2、压配电柜或者是一组MCC柜。,1.2 低压配电系统简介,配电箱常指小型的电源分配箱，一般是家庭用的。 配电柜则多用工业用电和建筑用电等。（统称） MCC（Motor Control Center）控制柜，即电动机控制中心,配电箱/配电柜联系与区别,1.3 低压电器简介,断路器,1.3 低压电器简介,概述,1、电器：根据外界特定的信号和要求自动或手动接通与断开电路、断续或连续改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测和调节的电工器械。 2、低压电器：通常指工作在交流1200V以下、直流1500V以下电路中在变压器的低压侧到负载间的电器。,1.4 低压电器行业简介,海格集团,伊顿

3、穆勒,TCL 罗格朗,低压电器行业是一个市场发展相对成熟的行业，目前国外品牌已占领我国高档低压电器市场80%以上，国内品牌产品只占10%左右。同时，国外品牌正进一步向中档产品市场渗透，国内品牌也希望进一步加大对高档产品市场的投入。,主要品牌 ：,常熟开关,天正集团,空气开关，又名空气断路器，是断路器的一种。 是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关。,2.1 空气开关介绍,作用：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，它集控制和保护功能于一身。除能完成接触和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动机。,1

4、空开属于多次失效器件，可以多次重复使用。熔断器属于一次失效器件，很多场合已被断路器取代。 2熔断器的电流分断能力比空开高；空开内部的接触点如果接触不良，可能会引起打火现象，使接触点氧化，严重的可能使空开因发热导致接触点焊死失效，熔丝无此问题。所以在短路电流较大和需要保护特性好的场合熔断器就不能替代。,空气开关VS熔断器,2.1 空气开关介绍,空气开关（断路器）控制电路的通断。继电器是用小电流控制大电流，通常用在控制电路里，起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 在对电动机进行保护时，空气开关作为短路保护元件，用热继电器作为电动机的过载保护元件。,2.1 空气开关介绍,空气开关VS继电器,2.

5、1 空气开关介绍,结构和工作原理,主触点,自由脱扣机构,手动闭合 弹簧拉伸,实现短路、过载、失压保护,控制远距离跳闸，对电路不起保护作用。,3：过电流脱扣器 4：分励脱扣器 5：热脱扣器 6：欠电压脱扣器,1.额定电压（Ue) 常用交流：220V、380V、660V、1140V 常用直流：110V、240V、440V、750V、850V、1000V 2.额定电流（In):正常工作的电流值 常用电流：10A、30A、40A、63A、100A、160A、200A、400A、630A、1000A、1250A、1600A、3200A、4000A、5000A、6300A 3.频率:一般为50Hz、60H

6、z 4.整定电流（脱扣电流）：是指断路器整定的动作电流。如断路器额定电流是20A，可整定的范围为5-10In，如果整定为6，则表示整定值为120A，即电流超过120A时，断路器会在一定时间后分闸。,2.1 空气开关介绍,主要技术参数,5.短路分断能力(kA):断路器安全切断故障电流的能力。例：分断能力为6kA，则当线路中发生6KA的故障电流，断路器可以安全切断电路，而不发生触头熔接、爆炸等异常状况。,2.1 空气开关介绍,主要技术参数,2.2 空气开关分类,按应用场所分,框架式断路器(ACB),塑壳断路器(MCCB),微型断路器(MCB),一般额定电流800A以上的回路或分断能力要求特别高的回

7、路或需要功能较多的回路应该采用框架断路器。,ACB 的主要参数: 额定电流Ie：400A6300A 额定电压Ue：690V or 1000V 极限分断能力Icu=50150KA 极数：3P or 4P 安装形式：抽屉式 or 固定式 扩展功能：测量 通讯,1、ACB 框架断路器,2.2 空气开关分类,MCCB 的主要参数: 额定电流Ie：16A1600A 额定电压Ue： AC/DC 极限分断能力Icu=25150KA 极数：3P or 4P 安装形式：固定式 插拔式 抽屉式 控制器：热磁式 单磁式 电子式 扩展功能：通讯 电动操作 漏电保护,塑壳断路器采用塑料化结构，特点是将断路器外壳、框架采

8、用塑料压制而成，将触头、灭弧系统都放在绝缘小室中，防止相间短路，确保电弧向上喷出，保证触头系统可靠分断。,2、MCCB 塑壳断路器,2.2 空气开关分类,微型断路器主要参数: 额定电流Ie：0.5A125A 额定电压Ue： AC/DC 极限分断能力: Icu=4.5,6,10,15KA 极数：1P,1P+N,2P,3P,3P+N,4P 主要脱扣曲线：C-照明型 B-电子保护 D-动力型 主要附件：过/欠压,分励,辅助,MCB是电气终端配电装置中使用最广泛、用量最大的的一种终端保护电器。其特点是采用模块化设计，安装简单，具有高度的通用性。,3、MCB 微型断路器,2.2 空气开关分类,2.2 空

9、气开关分类,1、分断能力不同,ACB的分断能力相对较高；MCCB次之；MCB最差。 现在有不少企业能够将MCCB的分断能力作到很高，但稳定和可靠性不好。,2、外形尺寸不同,ACB的体积最大，安装繁杂； MCB的体积小，安装方便；MCCB处中间。,2.2 空气开关分类,3、应用场合不同,框架断路器(ACB)：额定电流范围400A6300A，多作为主断路器，主要用于低压配电系统的进线、母联及其它大电流回路的关合。 塑壳断路器(MCCB)：额定电流范围16A1600A，多作为配电电器，主要用于低压配电系统的进出线、电动机保护。 微型断路器(MCB)：额定电流范围0.5A125A，多被用在负载端，主要

10、用于建筑物和用电设备的终端配电箱内。,2.2 空气开关分类,3、应用场合不同,G,MCB,ACB,MCCB,10KV 0.4KV,ATS,发电厂,变电站,高/中压断路器,发电机,用户配电箱,分配电柜,自动转换开关柜,ACB框架式断路器,MCCB塑壳断路器,MCB微型断路器,低压断路器,低压主开关柜,MCCB,终端配电箱,2.3.1 产品选型前提： 1). 熟悉市面上断路器产品种类，型号规格。 ACB：施耐德 MT系列，ABB Emax系列，西门子 3WL系列等 MCCB：施耐德 NSX系列，ABB T系列，西门子 3VT系列等 MCB：施耐德 iC65系列，ABB S系列，西门子 5S系列等

11、2).熟悉各种产品额定电流范围，额定电压范围，分断能力指标。 3)各种产品所具备的基本功能和特性。 哪些产品是智能型，哪些产品具有短延时功能等。,2.3 空气开关选型,2.3.2 产品选型步骤： 1.根据电气装置的要求确定断路器的种类. 根据电气装置额定电流范围，额定电压范围，短路电流大小，安装方式等选择框架断路器、塑壳断路器及微型断路器之一。 2.根据线路对保护的要求，确定断路器是否需要欠压保护，以及是否作为隔离开关使用等。 3.根据选用原则选用产品。（下文） 4.在初步确定好断路器的品种规格后，还要考虑它与上下级电器的保护特性方面的协调配合，从而从总体上满足系统对选择性保护的要求。,2.3

12、 空气开关选型,选用原则：（一般原则） (1)断路器的额定工作电压线路额定电压。 (2)断路器的额定电流线路负载电流。 对于照明电路： 断路器额定电流为工作电流的1.05-1.1倍 对于电机： 断路器额定电流为工作电流的1.5-2.5倍 (3)断路器欠电压脱扣器额定电压=线路额定电压。 (4)断路器的分励脱扣器额定电压=控制电源电压。 (5)电动传动机构的额定工作电压=控制电源电压。,2.3 空气开关选型,选用原则： (6)根据断路器的用途，选择脱扣特性 断路器脱扣特性分为A、B、C、D、K等几种。 A型脱扣特性：脱扣电流为（23）In，适用于保护半导体电子线路，带小功率电源变压器的测量线路，

13、或线路长且短路电流小的系统； B型脱扣特性：脱扣电流为（35）In，适用于住户配电系统，家用电器的保护和人身安全保护； C型脱扣特性：脱扣电流为（510）In，适用于保护配电线路以及具有较高接通电流的照明线路； D型脱扣特性：脱扣电流为（1020）In，适用于保护具有很高冲击电流的设备，如变频器、电磁阀、电动机等； K型脱扣特性：具备1.2倍热脱扣动作电流和814倍磁脱扣动作范围，适用于保护电动机线路设备，有较高的抗冲击电流能力。,2.3 空气开关选型,(7)瞬时脱扣器整定电流值确定原则： 瞬时脱扣器的整定电流Irm应大于回路的最大尖峰电流。 对于单台电动机回路： IrmKk*Iq 式中：Ir

14、m瞬时脱扣器整定电流(A) Iq电动机起动电流(A) Kk可靠系数。Kk取1.82 *电动机首次起动，电动机起动电流可按电动机额定电流In的6.5倍估计。,2.3 空气开关选型,(8)断路器级数确定原则： 极数就是指切断线路的导线根数。1P就是切断一根导线；2P就是同时切断2根导线，以此类推。 1P+N、1P、2P一般都用于单相电器。 1P-单极断路器，仅控制火线（相线）； 1P+N-单极+N断路器，同时控制火线、零线，但只有火线可以具有热磁脱扣功能。 2P-单相2极断路器，同时控制火线、零线，且都可以具有热磁脱扣功能。 3P、4P用于三相 使用1P，上级断路器必须有漏电脱扣功能，检修时为防止

15、火、零错乱造成事故，必须切断上级电源，为检修时避免1条的问题，可用1P+N，但1P的分断能力比1P+N高； 对于比较重要、检修与操作频繁、容易出现故障的用电回路，最好还是用2P。,2.3 空气开关选型,例：用低压断路器控制一台型号为MSMD 200W伺服电动机，电动机额定电流为1.6A，瞬时最大电流6.9A，试选择断路器的型号和规格。 解： （1）确定断路器的种类：选用施耐德C65系列D型脱扣曲线。 （2）确定断路器分断能力：C65系列分断能力6、10、15kA。对于终端配电柜选6kA足够。 （3）确定断路器额定电流： 取断路器额定电流为工作电流的2.5倍，即2.5x1.6=4A （4）校验瞬

16、时脱扣整定电流： D型脱扣曲线：10-14ln 脱扣整定电流Irm=10x4=20A 而Kk*Iq=2x6.9=13.8A. 满足IrmKk*Iq，符合要求。 （5）确定低压断路器的型号规格：选用C65N-D4A/2P。,2.3 空气开关选型,2.3 空气开关选型,施耐德参考选型参考样本,2.3 空气开关选型,3.1 漏电保护器介绍,什么是漏电保护？,为什么要漏电保护？,如何进行漏电保护？,3.1 漏电保护器介绍,1、漏电保护：当被保护线路的相线直接或通过非预期负载对大地接通，而产生近似正弦波形并且其有效值是缓慢变化的剩余电流，当该电流大于一定数值时，保护器切断该线路，起到保护作用。,2、漏电保护原因：如果通过人体的电流只有2030mA，一般不能直接引起心室颤动，或心脏停止跳动