第1章 绪论,福州大学 许志红 苏晶晶,第1章 绪论,1.1 电器的定义和分类 1.2 典型电器的结构原理 1.3 电器研究的主要理论范畴 1.4 电气技术的发展与展望,凡是根据外界指定信号和要求，自动或手动接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备都属电器的范畴1.1.1 电器的定义,1.1 电器的定义和分类,1、对电力系统或者电力电路实行通、断操作转换和电路参数变换的器械；2、对电动机实行起动、停止、正转、反转、调速完成控制任务的器械；3、对电路负载、电工设备或电机设备进行过载、过压、欠压、短路、断相、三相负载不平衡、接地等保护的电工器械；4、在电路中传递、变换、放大电的或非电的信号达到自动检测和参数自动调节的电工器械等均称之为电器电器的主要任务,1.1.2 电器的分类,,低压电器：,在AC1200V，DC1500V及以下 系统中用的电器,高压电器：,在AC1200V，DC1500V以上 系统中用的电器,1、低压电器按照工作职能分类,传统的低压电器,,配电电器,控制电器,目前国内外 低压电器,,配电电器,控制电器,终端电器,1、低压电器按照工作职能分类,,低压断路器,开关、隔离器、隔离开关、熔断器组合电器,双电源转换开关电器,熔断器,,（1） 配 电 电 器,,低压配电线路过载、短路或欠电压等保护； 可作为不频繁接通和分断电路使用。
剩余电流断路器兼具有漏电保护功能；,主要品种：万能式断路器、塑壳式断路器、 剩余电流断路器、真空断路器、智能型断路器,低压断路器：,,主要用作配电系统隔离，以保证配电系统中其他电器设备维修时的安全对开关类电器能接通、分断额定电流，对熔断器组合电器还具有短路和过载保护功能主要品种：开关、隔离、隔离开关、开关熔断器组、熔断器组合电器、隔离器熔断器组、隔离开关熔断器组、熔断器式开关、熔断器式隔离器、熔断器式隔离开关等开关、隔离器、隔离开关、熔断器组合电器,,用于两路电源的转换保证重要负载连续供电在某些场合还需要具有过电流保护功能（如CB型产品）,主要品种：自动转换开关、手动转换开关、遥控转换开关、智能型双电源转换开关等双电源转换开关电器,,熔断器,主要品种：专职人员用螺旋式熔断器、非熟练人员用熔断器、半导体器件保护用熔断器（快速熔断器）用作低压配电线路或设备的短路与过载保护1、低压电器按照工作职能分类,,接触器,起动器,控制电路电器,控制器,变阻器、电阻器,电磁铁,调整器,（2）控 制 电 器,,用于频繁接通和分断电路，并与适当的热继电器 或电子式过载继电器（电动机保护器）组合，以保 护操作中可能发生过载的电路。
主要品种：交流接触器、直流接触器、真空接触器、半导体接触器、智能型接触器等,接触器,,用作各类交流电动机起动、停止、正反转控制主要品种：全电压直接起动器、星-三角起动器、自耦减压起动器、变阻式起动器、半导体起动器、软起动器、智能型软起动器等起动器,,主要用于接通、分断控制电路，以发出控制指令 或用作程序控制主要品种：中间继电器、时间继电器、万能式转换开关、位置开关（行程开关）、按钮、主令控制器、接近开关等接近开关可作为检测元件并输出动作指令控制电路电器,,主要用于电气控制设备中转换主电路或发电机 励磁回路的接法，以达到电动机起动、换向和调速 的目的主要品种：凸轮控制器、平面控制器控制器,,,主要用作发电机调压或电动机平滑起动、调速， 或改变电路参数，变电能为热能之用主要品种：励磁变阻箱、起动变阻器、频敏变阻器、铁基合金电阻等变阻器、电阻器,,用于起重、操纵或牵引机械装置主要品种：起重电磁铁、牵引电磁铁、制动电磁铁等电磁铁,,使发电机输出电压稳定在一定的范围内,主要品种：碳阻式调整器、磁放大器式调整器等调整器,,1、低压电器按照工作职能分类,,家用及类似用途电器：,模数化熔断器组合电器：,终端组合电器：,终端配电系统导线和家用电器过载和短路保护、漏电及人身触电保护。
主要品种：小型断路器、模数化剩余电流断路器等主要品种：模数化熔断器式隔离器、模数化开关熔断器、熔断体终端配电系统过载和短路保护,终端用电系统配电、保护、控制，可不频繁接通与分断电路主要品种：非熟练人员用终端电器、熟练人员用终端组合电器等,（3） 终 端 电 器,2、低压电器的其他分类方法,（1）按标准体系分类,1）低压开关设备与控制设备：,低压断路器，低压开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器，机电式接触器和电动机起动器，机电式控制电路电器，交流半导体电动机控制器和起动器，控制与保护开关电器，接近开关，转换开关，设备用断路器等,2）家用和类似用途电器,家用和类似场所用过电流保护断路器（小型断路 器），家用和类似用途的剩余电流断路器，家用和 类似用途的带过电流的剩余电流断路器等,3）低压熔断器,专职人员使用的熔断器，非熟练人员使用的熔断 器，半导体设备保护用熔断器4）低压浪涌保护器,（1）按标准体系分类,（2）按动作方式分类,,机械动作电器：有触点电器,,自动切换电器,非自动切换电器,非机械动作电器：无触点电器,（各种开关管、电力电子器件）,混合式电器：有触点与无触点相结合组成的电器,（3）按灭弧介质分类,,空气式电器：灭弧介质为空气,真空电器：灭弧介质为真空,（4）按功能分类,,标准型,智能型（含有通信模式和无通信模式）,多功能型,3、高压电器的分类,开关电器：,,限制电器：,变换电器:,组合电器:,,用来关合和开断电路,高压断路器,高压隔离开关,高压熔断器,高压负荷开关,限制电路中电压和电流,,接地开关,电抗器,避雷器,变换电路中的电压和电流 使之便于检测,,电流互感器,电压互感器,将上述几种电器，按一定的线路装配成一个整体的电器,1.2 典型电器的结构原理,系统的观点（电网系统或自动化拖动系统）：,电器（高低压电器，成套电器等） → 线路中的一个元件。
控制角度：,感测器官——接受信号，作出判断，发出指令；,执行器官——输出指令信号，实现控制目的连动机构——联系感测器官和执行器官的部分如：传统有触点自动电器中，感测部分大部分为电磁机构如：传统有触点自动电器中，执行部分大部分为触头机构断路器,接触器是一种适用于在低压配电系统中远距 离控制、频繁的接通和断开交直流主电路及大容 量控制电路的自动控制开关电器应用最广泛的是空气电磁式接触器，通常简称交流接触器和直流接触器电磁式接触器的结构：电磁系统、触头系统、灭弧系统、释放弹簧机构、辅助触头和基座1.2.2 接触器,常用交流接触器,直流接触器,,继电器是电器的典型产品之一1.2.3 继电器,它是一种具有跳跃输出特性传递信号的电器，广泛应 用于控制和通信领域感测部件,,中间部件,,执行部件,（感测各种物理量）,（比较，输出信号）,（接通或分断电路）,电压、电流、时间、温度等）,1.2.3 继电器,,电磁式继电器的基本结构及其工作原理,1-磁轭，2-反力弹簧，3-反力调节螺钉，4-开距调节螺钉，5-动铁心，6-轭铁，7-静铁心，8-极靴，9-线圈，10-触头系统,当励磁线圈通电以后，磁路磁化产生电磁吸力，当电磁吸力大于弹簧反力以后，衔铁运动，带动触头运动，完成电路通断任务，此继电器具有一对常开触头和一对常闭触头。
继电器主要参数,1）继电特性:,反映继电器的输出—输入关系的特性继电器主要参数,2）返回系数（恢复系数）,动作值xr与x0的比,一般继电器的返回系数都小于1,3）控制系数,：继电器触点的控制功率PC（即触点的工作电压乘以允许的最大通断电流）和线圈吸取的最小动作功率P0之比继电器主要参数,4）灵敏度,继电器在规定负载条件下的最小动作功率P05）吸合时间,继电器从获得输入信号起到触头完成动作止的时间,6）释放时间,继电器从断开输入信号起到触头完成动作止的时间,电器的工作原理是多种多样的电器在运行中存 在着电、磁、光、热、机械、力等复杂的物理、化 学过程1.3 电器研究的主要理论范畴,电磁机构理论电接触理论电弧理论发热、电动力理论,电器研究的理论范畴有下列几个方面：,低压电器产品的发展,1.4 电器技术的发展与展望,我国低压电器的发展大致可分为以下三个阶段：1、六十～七十年代初——在模仿基础上设计开发的第一代统一设计产品以CJ10、DW10、DZ10、JR1B为代表，约29个系列产品目前市场占有率大约在20%～30%左右特点：产品结构尺寸大，材料消耗多、性能指标不理想、品种规格不够齐全相当于国外50年代产品水平。
2、七十年代末～八十年代——更新换代和引进国外先进技术制造的第二代产品以CJ20、DW15、DZ2为代表，共56个系列目前市场占有率大约在50%—60%左右，是我国低压电器的支柱产品特点：引进国外技术制造的产品以ME、AE、3WE、AH、B、3TB、LC1-D等为代表，共34个系列技术指标明显提高，保护特性较完善，体积缩小，结构上适应成套装置要求总体技术性能相当于国外70年代末～80年代初水平1.4.1 电器技术的发展,3、九十年代至今——跟踪国外新技术新产品自行开发研制了第三代的新产品以DW40、DW45、DZ40、S、CJ40等为 代表的十多个系列产品，与国外公司合资生产的产品如M、F、3TF约30个系列产品目前市场占有率大约在5%～10%左右特点：产品性能优良、工作可靠、体积小、电子化、智能化、组合化、模块化、多功能化，总体技术性能达到或接近国外80年代末90年代初水平1.4.1 电器技术的发展,1、电器的智能化控制技术20世纪90年代以后，低压配电系统和电动机控制中心已形成智能监控、保护与信息网络系统，由以下部分构成：智能化开关设备，监控器，中央计算机和可编程序控制器（PLC），网络元件。
智能化的断路器、智能化的电动机保护器、智能化的接触器是低压开关柜和电动机控制中心实现智能化的主要电器元件1.4.2 电器的智能化与智能化电器,2、低压电器智能化设计技术采用CAD、CAE和CAM技术，对低压电器进行本体设计1.4.2 电器的智能化与智能化电器,,3、人工智能技术在电器优化设计中的应用智能化计算机技术的发展推动电磁机构优化设计技术的发展，收敛性好、适应性强的全局优化方法被应用于电磁系统优化设计中，使得在满足设计要求的前提下，寻找最佳的经济技术指标成为可能1.4.2 电器的智能化与智能化电器,谢谢！,,。