常用低压电器与可编程序控制器第2章.

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1、第2章 常用低压电器,2.1 常用低压电器的分类 2.2 刀开关 2.3 熔断器 2.4 低压断路器 2.5 接触器 2.6 继电器 2.7 主令电器,2.1 常用低压电器的分类,按所控制的对象分为： 1、低压配电电器-主要用在配电系统中，要求工 作可靠，有足够的动稳定性与热稳定性，如刀开关、熔断器等。 2、低压控制电器-主要用于电力拖动自动控制系统和用电 设备中，要求这类电器工作准确可靠，操作频率高，寿命长。如有接触器、控制继电器、主令开关、启动器、电磁铁等。,按动作性质可分为： 1、自动切换电器-是指它在完成接通、分断、启动、反向和停止等动作时是依靠本身参数或外来信号自动进行的，不由人直接

2、操作，例如接触器，继电器等 2、非自动切换电器-非自动切换电器又称手控电器，它主要是用人手直接操作进行切换的，例如刀开关，旋钮等。,图2-1 常用低压电器分类,2.2 刀 开 关,2.2.1 常用刀开关 1. 开启式刀开关：额定电压为AC 380 V、DC 440 V，额定电流为1500 A以下的配电设备中作电源隔离之用。它带有各种杠杆操作机构及灭弧室的开关，可按其分断能力非频繁地切断负荷电路。,板前接线开启式刀开关,图2-3 国产刀开关产品型号含义,HD11100/38 ： 单投中央手柄100A 3极无灭弧室 板前接线开启式刀开关,2. 封闭式负荷开关 俗称铁壳开关，适合于额定电压为AC 3

3、80 V、DC 440 V，额定电流为60 A以下的电路。一般用于控制小容量的交流异步电动机。 组成：刀开关及熔断器组合而成的，能快速接通和分断负荷 电路 操作方式：正面或侧面手柄，并装有联锁装置，保证箱盖打开时开关不能闭合及开关闭合时箱盖不能打开。 例：型号为HH3-25/3的铁壳开关表示： 设计代号为3、额定电流为25A的3极封闭式负荷开关,图2-4 HH型负荷开关,3. 开启式负荷开关 俗称瓷底胶壳刀开关，是一种结构简单，应用广泛的手动电器，常用作交流额定电压为AC 380/220 V、额定电流为100 A的照明配电线路的电源开关和小容量电动机非频繁启动的操作开关。 组成：操作手柄、熔断

4、丝、触刀、触刀座和底座等 胶壳的作用：防止操作时电弧飞出灼伤操作人员，并防止极间电弧造成电源短路。因此操作前一定要将胶壳安装好。 熔断丝作用：主要起短路和严重过电流保护作用。,图2-5 胶壳刀开关结构图,4. 熔断器式隔离器 熔断器式隔离器是一种新型电器，有多种结构型式， 组成：有填料熔断器和刀开关组合 作用： 1、在回路正常供电的时，刀开关来做电源隔离开关 2、严重过载和短路时，熔断器的熔体熔断，起保护作用 应用：开关柜或与终端电器配套的电器装置接线时， 接线：将电源进线端接在上端端子上，负载接在下端端子上。 注意：安装时，手柄要向上，不得倒装或平装。 若倒装，手柄有可能会自动下滑而引起误合

5、闸，造成人身伤害事故。,熔断器式隔离器,2.2.2 隔离器和刀开关的选用原则 1、满足隔离功能（主要功能） 2、额定绝缘电压和额定工作电压不低于线路的相应数据，额定工作电流不小于线路的计算电流 3、熔断器组合电器的选用，需在上述隔离器、刀开关的选用要求之外再考虑熔断器的特点(参见熔断器的选用原则)。,2.3 熔 断 器,电气设备的电流保护有两种主要形式： 1、过载延时保护：反时限保护，如热继电器 2、短路瞬时保护：瞬时保护，如熔断器 过载：一般是指过电流10倍额定电流 短路：指过电流10倍额定电流,2.3.1 熔断器的结构及工作原理 组成：熔断管(或座)、熔断体、填料及导电部件等 熔断管一般是

6、由硬质纤维或瓷质绝缘材料制成的封闭或半封闭式管状外壳。 熔断体由金属材料制成，装于熔断管内，有利于熔断体熔断时熄灭电弧。熔断体可以是丝状、带状、片状或笼状。除丝状外，其他熔断体通常制成变截面结构，可以改善熔断体材料性能及控制不同故障情况下的熔化时间。,密封管式熔断器,熔断体-熔断器的心脏部件 熔体材料：低熔点材料和高熔点材料两大类。 基本性能：是功耗小、限流能力强和分断能力高。 填料-是熔断器中的关键材料，主要作用为灭弧介质和帮助熔 体散热，有助于提高熔断器的限流能力和分断能力。 作用-串接于被保护电路中，发生短路或过电流时，熔断体自 行熔断，切断故障电路，起到保护作用。 安秒特性： 熔化系数

7、IN/I1.52,2.3.2 常用典型熔断器 1. 插入式熔断器 插入式熔断器又称瓷插式熔断器，如图2-9所示。 熔体材料：主要是软铅丝和铜丝 作用：短路保护及高倍过电流保护。 应用：用于民用交流50 Hz、额定电压至380 V、额定电流 200 A以下的低压照明线路末端或分支电路中,图2-9 插入式熔断器,2. 螺旋式熔断器 熔体材料：主要是软铅丝和铜丝 作用：短路保护及过电流保护。 应用：工矿企业低压配电设备、机械设备电气控制系统 组成：瓷座、熔体、瓷帽等。 熔体是一个瓷管，内装有石英砂和熔丝，熔丝的两端 焊在熔体两端的导电金属端盖上，其上端盖中有一个 染有红漆的熔断指示器。当熔体熔断时，

8、熔断指示器 弹出、脱落，透过瓷帽上的玻璃孔可以看见。,图2-10 螺旋式熔断器,3. 半导体器件保护熔断器 半导体器件PN结的过电流能力极低，容易被烧坏，只能在极短时间(数毫秒至数十毫秒)内承受过电流，为此，必须采用能迅速动作的快速熔断器。 常用的快速熔断器有RS、NGT和CS系列等。 RS0系列快速熔断器：,熔断器额定电流的选择原则,低压断路器由以下三个基本部分组成： (1) 触头和灭弧系统-这一部分是执行电路通断的主要部件。 (2) 具有不同保护功能的脱扣器-由具有不同保护功能的各 种脱扣器可以组合成不同性能的低压断路器。 (3) 自由脱扣器和操作机构-是联系以上两部分的中间传递 部件。,

9、2.4 低压断路器,2.4.1 低压断路器的结构和工作原理,低压断路器的结构,图2-11 低压断路器的结构示意图,2.4.2 典型低压断路器简介 1. 万能框架式断路器 特点：具有多段式保护特性、容量较大、辅助触头的数量也 较多，不同的脱扣器组合可产生不同的保护特性。 应用：主要用于配电网络的总开关和保护。,万能框架式断路器,2. 塑料外壳式断路器 特点：所有部件都装在聚酯绝缘材料封闭型外壳中，接线方 式分为板前接线和板后接线两种。非选择型断路器， 不同用途有不同型号的断路器，如配电用断路器、电 动机保护用断路器 应用：低压配电开关柜(箱)中，作配电线路、电动机、照明 电路及电热器等设备的电源

10、控制开关及保护。用在非 频繁转换的线路中。,2. 塑料外壳式断路器,3. 模数式小型断路器 特点：是终端电器中的一大类，对有关电路和用电设备应进 行配电、控制和保护等。在结构上具有外形尺寸模数 化(9 mm的倍数)和安装导轨化的特点。 组成：断路器由操作机构、热脱扣器、电磁脱扣器、触头系 统和灭弧室等部件组成，所有部件都置于绝缘外壳中。 应用：广泛应用于工矿企业、建筑及家庭等场所 有的产品备有报警开关、辅助触头组、分励脱扣器、欠压脱扣器和漏电脱扣器等附件，供需要时选用。,3. 模数式小型断路器,2.4.3 低压断路器的选用原则 根据具体使用条件选择使用类别、额定工作电压、额定电流、脱扣器整定电

11、流和分励、欠压脱扣器的电压电流等，参照产品样本提供的保护特性曲线选用保护特性，并需对短路特性和灵敏系数进行校验。当与另外的断路器或其他保护电器之间有配合要求时，应选用选择型断路器。,2.5 接 触 器,2.5.1 接触器的结构及工作原理 组成：由电磁系统、触头系统、灭弧系统、释放弹簧机构、 辅助触头及基座等几部分组成，如图2-13所示。 工作原理：利用电磁系统控制衔铁的运动来带动触头，使电 路接通或断开的。交流接触器和直流接触器的结构和 工作原理基本相同。,图2-13 接触器结构简图,触头分类：主触头：流过主回路电流 辅助触头：用于控制回路 触头选择： 1、中、小容量主、辅助触头一般都采用直动

12、式双断点桥式 结构设计， 2、大容量的主触头采用转动式单断点指型触头。 灭弧方式：交流接触器常采用多纵缝灭弧装置灭弧。 直流接触器采用磁吹式灭弧装置灭弧。 不得任意将交、直流接触器互换使用，否则将可能使灭弧发 生困难，引起故障及事故,2.5.2 常用典型交流接触器 典型交流接触器种类 1、空气电磁式交流接触器 2、机械联锁(可逆)交流接触器 3、切换电容器接触器：专用于低压无功补偿设备中的投入或 切除并联电容器组，以调整用电系统的功率因数 4、真空交流接触器 5、直流接触器：应用于直流电力线路中，可提供远距离接通 与分断电路，以及直流电动机的频繁启动、停止、反转或 反接制动控制等。 6、智能化

13、接触器：主要特征是装有智能化电磁系统，具有通 信功能，具有对运行工况自动识别、控制和执行的能力。 从外形结构上看，与传统产品不同的是，智能化接触器在 出线端位置增加了一块带微处理器及测量线圈的机电一体 化线路板。,2.6 继 电 器,2.6.1 继电器的结构及工作原理,两个基本机构：一是能反应外界输入信号的感应机构； 二是对被控电路实现通断控制的执行机构。 感应机构：将输入的电量或非电量变换成机械能， 执行机构：实现对电路的通断控制。,2.6.2 常用典型继电器 1. 电磁式继电器 电磁式继电器的种类很多，如电压继电器、中间继电器、电流继电器、电磁式时间继电器、接触器式继电器等，结构和动作原理

14、与接触器相同，不再赘述。,2. 时间继电器 时间继电器按其延时原理有电磁式、机械空气阻尼式、电动机式、电子式、可编程式和数字式等。它是一种实现触头延时接通或断开的自动控制电器，主要作为辅助电器元件，用于各种电气保护及自动装置中，使被控元件达到所需要的延时，应用十分广泛。 一般电磁式时间继电器的延时时间在十几秒以下，多为断电延时，其延时整定精度和稳定性不是很高。但继电器本身适应能力较强，常用的电磁式时间继电器有JT3系列时间继电器。,空气阻尼式时间继电器 原理：利用空气阻尼原理获得延时的。 组成: 电磁机构: 为直动式双E形；直流的和交流的 延时机构: 采用气囊式阻尼器 触头系统: 采用微动开关

15、 分类：通电延时型和断电延时型两种。 图2-16 轴线左边部分为延时单元，右边部分为电磁机构。将图中右边部分的电磁机构旋出固定螺钉后再旋转180，即为断电延时型。,图2-16 JS72A型空气阻尼式时间继电器的结构原理图,1,工作原理： 当线圈通电时，衔铁连同L形托板被铁心吸引而右移，微动开关的触头迅速转换，L形托板的尾部便伸出支持件尾部至A点；同时，连接在气室的橡皮膜上的活塞杆也右移，由于杠杆形撞块连接在活塞杆上，故撞块的上部左移，由于橡皮膜向右运动时，橡皮膜下方气室的空气稀薄形成负压，起到空气阻尼作用，因此经缓慢右移一定的时间后，撞块上部的行程螺钉才能压动微动开关，使微动开关的触头转换，达

16、到通电延时的目的。其移动的速度即延时时间的长短，视进气孔的大小、进入空气室的空气流量而定，可通过延时调节螺钉进行调整。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在反力弹簧的作用下释放，并通过活塞杆将活塞推向下端。这时橡皮膜下方气室内的空气通过橡皮膜、弹簧和活塞的肩部所形成的单向阀，迅速从气室缝隙中排掉，因此杠杆形撞块和微动开关能迅速复位。在线圈通电和断电时，微动开关在推板的作用下瞬时动作，即为时间继电器的瞬动触头。,空气阻尼式时间继电器的优点是，延时时间长，结构简单，寿命长，价格低廉；其缺点是误差大(10%20%)，无调节刻度指示，难以精确地整定延时值。在对延时精度要求高的场合，不宜使用这种时间继电器。,3. 热继电器 热继电器的主要技术要求 保证电动机既不超过容许的过载，最大限度地利用电动机的过载能力，保证电动机的正常启动。 为此，对热继电器提出了如下技术要求： (1) 应具有可靠而合理的保护特性。 (2) 具有一定的温度补偿。 (3) 具有手动复位与自动复位功能。 (4) 热继电器的动作电流可以调节。,热继电器的结构及工作原