强电开关电子控制器件

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1、强电开关控制器件强电开关控制器件、工作原理工作原理、作用介绍作用介绍 1、 断路器断路器 断路器具有短路保护、过载保护、漏电保护等功能。按其使用范围分为高压断路器和低压断路器，高 低压界线划分比较模糊，一般将 3kV 以上的称为高压电器。 低压断路器又称自动开关，俗称空气开 关也是指低压断路器，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的 电器。它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严 重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路， 其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组 合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件，已

2、获得了广泛的应用。 按操作方式分：有电动操作、储能操作和手动操作。 按结构分：有万能式和塑壳式。 按使用类别分：有选择型和非选择型。 按灭弧介质分：有油浸式、真空式和空气式。 按动作速度分：有快速型和普通型。 按极数分：有单极、二极、三极和四极等。 按安装方式分：有插入式、固定式和抽屉式等。 高压断路器具有灭弧特性,当系统正常运行时,它能切断和接通线路以及各种电气设备的空载和负载电流。单断点转换触头额定电流达 100A，桥式触头结构可达 225A 及以上。在额定控制电压的85-110之间的任一电压下，应能保证断路器可靠闭合。当电源电压下降(甚至缓慢下降)到额定工作电压的 70至 35范围内，欠

3、电压脱扣器应运作断开线路；电源电压等于或大于 85欠电压脱扣器的额定工作电压时，在热态条件下，应能保证断路器可靠闭合。断路器的接线方式有板前、板后、插入式、抽屉式。 负荷开关负荷开关、隔离开关和断路器的区别隔离开关和断路器的区别 1、负荷开关是可以带负荷分断的，有自灭弧功能，但它的开断容量很小很有限。 2、隔离开关一般是不能能带负荷分断的，结构上没有灭弧罩，也有能分断负荷的隔离开关，只是结构上与负荷开关不同，相对来说简单一些。 3、负荷开关和隔离开关，都可以形成明显断开点，大部分断路器不具隔离功能，也有少数断路器具隔离功能。 4、隔离开关不具备保护功能，负荷开关的保护一般是加熔断器保护，只有速

4、断和过流 5、断路器的开断容量可以在制造过程中做的很高。主要是依靠加电流互感器配合二次设备来保护。可具有短路保护、过载保护、漏电保护等功能。 2、 负荷开关负荷开关，隔离开关隔离开关 按照使用电压可分为高压负荷开关和低压负荷开关 高压负荷开关高压负荷开关 高压负荷开关主要有 6 种。 固体产气式高压负荷开关： 利用开断电弧本身的能量使弧室的产气材料产生气体来吹灭电弧，其结构较为简单，适用于 35 千伏及以下的产品。 压气式高压负荷开关：利用开断过程中活塞的压气吹灭电弧，其结构也较为简单，适用于 35千伏及以下产品。 压缩空气式高压负荷开关：利用压缩空气吹灭电弧，能开断较大的电流，其结构较为复杂

5、，适用于 60 千伏及以上的产品。 SF6 式高压负荷开关:利用 SF6 气体灭弧，其开断电流大，开断电容电流性能好，但结构较为复杂，适用于 35 千伏及以上产品。 油浸式高压负荷开关：利用电弧本身能量使电弧周围的油分解气化并冷却熄灭电弧，其结构较为简单，但重量大，适用于 35 千伏及以下的户外产品。 真空式高压负荷开关：利用真空介质灭弧，电寿命长，相对价格较高，适用于 220 千伏及以下的产品。2 工作原理工作原理 高压负荷开关的工作原理与断路器相似。一般装有简单的灭弧装置，但其结构比较简单。图为一种压气式高压负荷开关，其工作过程是：分闸时，在分闸弹簧的作用下，主轴顺时针旋转，一方面通过曲柄

6、滑块机构使活塞向上移动，将气体压缩；另一方面通过两套四连杆机构组成的传动系统，使主闸刀先打开，然后推动灭弧闸刀使弧触头打开，气缸中的压缩空气通过喷口吹灭电弧。合闸时，通过主轴及传动系统，使主闸刀和灭弧闸刀同时顺时针旋转，弧触头先闭合；主轴继续转动，使主触头随后闭合。在合闸过程中，分闸弹簧同时贮能。由于负荷开关不能开断短路电流，故常与限流式高压熔断器组合在一起使用，利用限流熔断器的限流功能，不仅完成开断电路的任务并且可显著减轻短路电流所引起的热和电动力的作用。 低压负荷开关低压负荷开关 低压负荷开关又称开关熔断器组。适于交流工频电路中，以手动不频繁地通断有载电路；也可用于线路的过载与短路保护。通

7、断电路由触刀完成，过载与短路保护由熔断器完成。20 世纪 70 年代以前所用的胶盖刀开关和铁壳开关均属于低压负荷开关。小容量的低压负荷开关触头分合速度与手柄操作速度有关。容量较大的低压负荷开关操作机构采用弹簧储能动作原理，分合速度与手柄操作的速度快慢无关，结构较简单，并附有可靠的机械联锁装置，盖子打开后开关不能合闸及开关合闸后盖子不能打开，可保证工作安全。 隔离开关隔离开关 隔离开关是高压开关电器中使用最多的一种电器，顾名思义，是在电路中起隔离作用的它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。刀闸的主要特点是无灭弧能力，

8、只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。 3、 接触器接触器(Contactor) 接触器是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的有源器件，通常需要24VDC 控制电压。接触器由电磁系统（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。其原理是当接触器的电磁线圈通电后，会产生很强的磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：常闭触头断开；常开触头闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原：常闭触头闭合；常开触头断开。20 安培以上的接触器加有灭弧罩，利用电路断开时产生的电磁力，快速拉断电弧，保护接

9、点。接触器具可高频率操作，做为电源开启与切断控制时最高操作频率可达每小时 1200次。 接触器的使用寿命很高机械寿命通常为数百万次至一千万次，电寿命一般则为数十万次至数百万次。 按驱动方式分按驱动方式分 液压式接触器 气动式接触器 电磁式接触器 按动作方式分按动作方式分 直动式接触器 转动式接触器 接触器与继电器的区别接触器与继电器的区别 接触器原理与电压继电器相同，只是接触器控制的负载功率较大，故体积也较大。 交流接触器广泛用作电力的开断和控制电路。 继电器是一种小信号控制电器，它用于电机保护或各种生产机械自动控制。 缺点缺点 1、 有机械触点和噪声 2、 触头接触不牢靠会使动静触头间接触电

10、阻增大，导致接触面温度过高，使面接触变成点接触，甚至出现不导通现象。 知名厂家知名厂家： 欧姆龙（日本）、西门子（德国）等 http:/ 4、 固态继电器固态继电器 两相固态继电器 三相固态继电器 固态继电器（Solid State Relay,缩写 SSR），是由微电子电路，分立电子器件，电力电子功率器件组成的无触点开关。用隔离器件实现了控制端与负载端的隔离。固态继电器的输入端用微小的控制信号，达到直接驱动大电流负载。 例如例如： 详细介绍详细介绍： FOTEK 阳明 SSR-25DA 固态继电器 表面贴焊技术及全面品管，提供最可靠的 SSR。 高绝缘阻抗超过 52M 欧姆/500 伏特。

11、高耐压超过 2.5KV。 低触发电流小于 7.5mA/12VDC，可与 CMOS IC 及 TTL 匹配。 零点触发方式避免电磁/高频干扰。 高耐过电流，超过 10 倍额定电流/一周期。 具备双重回路可吸收瞬间突破。 单、三相，工作电流有 10A 25A 40A 50A 75A 固态继电器的组成固态继电器的组成 固态继电器有三部分组成：输入电路，隔离(耦合)和输出电路。按输入电压的不同类别，输入电路可分为直流输入电路，交流输入电路和交直流输入电路三种。有些输入控制电路还具有与 TTL/CMOS兼容，正负逻辑控制和反相等功能。 对于控制电压固定的控制信号，采用阻性输入电路。控制电流保证在大于 5

12、mA。对于大的变化范围的控制信号 （如 3-32V） 则采用恒流电路， 保证在整个电压变化范围内电流在大于 5mA 可靠工作。 隔离驱动电路：隔离电路采用光-电耦合和高频变压器耦合（磁电耦合）隔离控制。 SSR 的功率开关直接接入电源与负载端， 实现对负载电源的通断切换。 主要使用有大功率晶体三极管 （开关管-Transistor）,单向可控硅（Thyristor 或 SCR），双向可控硅（Triac）,功率场效应管（MOSFET）,绝缘栅型双极晶体管（IGBT）.固态继电器可以方便的与 TTL,MOS 逻辑电路连接。专用的固态继电器可以具有短路保护，过载保护和过热保护功能，与组合逻辑固化封装

13、就可以实现用户需要的智能模块，直接用于控制系统中。 固态继电器的优缺点固态继电器的优缺点 优优点点 （1） 高寿命，高可靠：固态继电器没有机械零部件，有固体器件完成触点功能，由于没有运动的零部件，因此能在高冲击，振动的环境下工作，由于组成固态继电器的元器件的固有特性，决定了固态继电器的寿命长，可靠性高。 （2） 灵敏度高，控制功率小，电磁兼容性好：固态继电器的输入电压范围较宽，驱动功率低，可与大多数逻辑集成电路兼容不需加缓冲器或驱动器。 （3） 快速转换：固态继电器因为采用固体器件，所以切换速度可从几毫秒至几微妙。 （4） 电磁干扰小：固态继电器没有输入“线圈”，没有触点燃弧和回跳，因而减少了

14、电磁干扰。大多数交流输出固态继电器是一个零电压开关，在零电压处导通，零电流处关断，减少了电流波形的突然中断，从而减少了开关瞬态效应。 缺点缺点 （1） 导通后的管压降大，可控硅或双相控硅的正向降压可达 12V，大功率晶体管的饱和压降也在 12V 之间，一般功率场效应管的导通电阻也较机械触点的接触电阻大。 （2） 半导体器件关断后仍可有数微安至数毫安的漏电流，因此不能实现理想的电隔离。 （3） 由于管压降大，导通后的功耗和发热量也大，大功率固态继电器的体积远远大于同容量的电磁继电器，成本也较高。 （4） 电子元器件的温度特性和电子线路的抗干扰能力较差，耐辐射能力也较差，如不采取有效措施，则工作可

15、靠性低。 （5） 一般的固态继电器没有过载保护，对过载有较大的敏感性，必须用快速熔断器或 RC阻尼电路对其进行过载保护。 固态继电器的负载与环境温度明显有关， 温度升高，负载能力将迅速下降。 （6） 主要不足是存在通态压降（需相应散热措施） ，有断态漏电流，交直流不能通用，触点组数少，另外过电流、过电压及电压上升率、电流上升率等指标差。 固态继电器的分类固态继电器的分类 E 系列系列：直流控制直流控制，交流过零导通交流过零导通，过零关断过零关断 E 系列固态继电器是直流输入控制，交流过零导通，过零关断输出型无触点继电器，因此，具有di/dt 的比值小，启动性能平稳，对电网辐射干扰小，关断时可降

16、低感性负载的反电动势，对用电器和固态继电器都有一定的保护作用等优点，是控制一般用电器，如电动机、加热器、白炽灯的首选器件。 AE 系列系列：交流控制交流控制，交流过零导通交流过零导通，过零关断过零关断 AE 系列固态继电器是交流输入控制，交流过零导通，过零关断输出型无触点继电器。它方便于交流电源控制的设备中，直接采用交流控制固态继电器，特点是从零电压开始导通，启动性能平稳，对电网辐射干扰小，关断时可降低感性负载的反电动势，对用电器和固态继电器都有一定的保护作用，是控制一般用电器，如电动机、加热器、白炽灯的首选器件，可广泛应用于煤矿、石油、等工矿行业之中。 3E 系列系列：直流控制直流控制，三项交流过零导通三项交流过零导通，过零关断过零关断 3E 系列固态继电器是直流输入控制，交流过零导通，过零关断输出型无触点三相继电器。可直接控制三相电动机、变压器和加