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1、 低压电器知识暨发展卜浩民低压电器知识暨发展 低压电器知识 1 低压电器基本概念 2 常见低压电器产品简介 1.1 低压电器产品范围 2.1 断路器 1.2 低压电器产品分类 2.2 隔离开关 1.2.1 配电电器 2.3 接触器 1.2.2 控制电器 2.4 继电器 1.2.3 低压开关装置 2.5 控制器 2.6 其它电器 3 电器的基本性能参数 我国低压电器的发展 1 五十多年的四个阶段三代产品 2 各代产品水平分析 3 制造水平 市场分析 4 产品发展趋势 低压电器知识1 电 器 对电力电路实行通断通断操作 对电动机实行起动、停止、正转、反转完成控制控制任务 对电路负载、电工设备或电动
2、机的过载、过压、短路、 断相等故障进行保护保护 电路中传递、变换、放大电的或非电的信号达到自动 检测和调节检测和调节根据外界指定信号和要求，自动或手动接通和断开电路，根据外界指定信号和要求，自动或手动接通和断开电路， 断续断续或连续地改变电路参数实现对电路切换、控制、保护、或连续地改变电路参数实现对电路切换、控制、保护、 检测、检测、变换和调节用的电气设备变换和调节用的电气设备对电源对负载 电电 器器 低压电器知识 2 2 低压电器基本概念 在低压配电系统和控制系统中起通断、保护控制或调节作在低压配电系统和控制系统中起通断、保护控制或调节作 用的电器用的电器。低压电器低压电器 交流交流1000
3、V及以下及以下(可含可含1140V)，直流，直流1500V及以下及以下低压电器低压电器电压范围电压范围3 3 低压电器分类 主要用于电能的分配，并对电路和用电设备进行保护以及主要用于电能的分配，并对电路和用电设备进行保护以及 通断、转换电源或负载。通断、转换电源或负载。配电电器配电电器 用于控制用电设备，使其达到预期要求的工作状态用于控制用电设备，使其达到预期要求的工作状态。控制电器控制电器 低压电器知识3.1 3.1 配电电器配电电器 断路器断路器框架式（万能式）塑壳式小型配电电器配电电器 熔断器熔断器 有填料管式 -无填料管式 -插入式 -螺旋式 -自复式 隔离器隔离器 刀开关 -熔断器式
4、刀开关 -负荷开关 -隔离开关 漏电保护器漏电保护器 漏电断路器 -漏电继电器 低压电器知识3.2 3.2 控制电器控制电器 主令电器按扭、转换开关、凸轮控制器、行程开关等； 起动器电磁、自耦减压星三角、软启动，变频器等。 继电器热过载、中间、时间、电流、电压、温度、速度等； 接触器交流、直流、可逆、空气、真空、直动、转动、切换电容器式等， 电磁铁起重、制动、牵引 变阻器励磁、起动、频敏、划线。控制电器控制电器 低压电器知识3.2 3.2 控制电器控制电器 控制电器中，按所处电路和功能，又分为主电路控制电器和控制电路电器两类。 主电路控制电器主电路控制电器-接触器(交流 直流 转动 直动 空气
5、 真空) 起动器(磁力 星三角 软) 控制电路控制电器控制电路控制电器-继电器(热过载 中间 时间 电流 电压 温度 速度等) 主令电器(转换开关 主令控制器 凸轮控制器 行程开关等) 信号电器(按扭 指示灯 传感器 互感器) 低压电器知识3.33.3 低压开关装置 把低压电器元件按其功能组装成的系统，成为低压开关装置把低压电器元件按其功能组装成的系统，成为低压开关装置：主主 要用于动力和照明等用电设备的配电线路的配电装置。要用于动力和照明等用电设备的配电线路的配电装置。3.3.1 3.3.1 低压开关装置按功能分低压开关装置按功能分, ,有配电装置和控制装置两大类。有配电装置和控制装置两大类
6、。3.3.2 按装置结构分，有 小三箱照明箱 计量箱 动力箱控制箱操作箱 操作台 控制屏 控制柜低压开关柜固定式（PJL型 GGD型） 抽屉式(GCK型 GLG型固定分隔式 GCS型 多米诺型 MNS型)低压电器知识3.3.3 抽屉式开关柜特点： 按功能分动力柜和控制柜； 短路能力高； 进线和分路母线分隔； 抽屉功能模块能互换； 各种安全联锁功能.3.3.4 固定分隔式 低压电器知识 4 电器及低压电器在国民经济的地位 电器是 基础产业基础产业, 是各行各业不可所缺的 基础装备基础装备. 是 传统而又朝阳的产业传统而又朝阳的产业.发电发电升压升压输输 电电降压降压供供 配配 电电自动控制自动控
7、制电器电器各终端用户各终端用户 低压电器知识 5 5 低压电器涉及的主要技术低压电器涉及的主要技术 电磁理论电磁理论电磁系统的吸力计算(电-磁-力的能量转化 交流直流 铁心形状 吸力与反力的配合) 电流效应电流效应 热效应极其对电器的影响 磁效应和电动力的影响 低压电器知识4 低压电器涉及的主要技术 电弧理论电弧理论 气体放电气体放电, ,电离电离, ,电弧的两重性电弧的两重性. .电弧形成电弧形成: :触头分离运动触头分离运动-接触面积减小接触面积减小-电流密度增大电流密度增大-强烈发强烈发 热热-接触处金属熔化接触处金属熔化-加剧电子发射加剧电子发射-触头间隙场强高触头间隙场强高 - -气
8、体放电气体放电-电子轰击阳极电子轰击阳极, ,正离子轰击阴极正离子轰击阴极-热热/ /光辐光辐 射加剧发热射加剧发热-助长放电和电离助长放电和电离-弧隙压降更低弧隙压降更低-电弧稳电弧稳 定燃烧定燃烧灭灭 弧弧: :加金属栅片加金属栅片, ,使使 Uh = Uo+EL U Uh = h = n nU Uo o+EL EL 弧压增大弧压增大 加金属栅片加金属栅片,促使降温促使降温. 增大气体介质压力增大气体介质压力 拉长电弧拉长电弧 低压电器知识5 常见低压电器产品简介简介 5.15.1 断路器断路器 5 5.1.1 断路器的保护功能断路器的保护功能 早期的断路器只具有短路瞬动的一段保护。后来发
9、展为过载长延早期的断路器只具有短路瞬动的一段保护。后来发展为过载长延 时和短路瞬动的二段保护。现在大量生产的小型短路器和塑壳短路器时和短路瞬动的二段保护。现在大量生产的小型短路器和塑壳短路器 都是二段保护。断路器有再增加过载短延时保护和接地故障保护的所都是二段保护。断路器有再增加过载短延时保护和接地故障保护的所 谓谓“四段四段”保护。此外，断路器还可通过加装附件，实现欠电压保护。保护。此外，断路器还可通过加装附件，实现欠电压保护。 当代先进的断路器引入微电子技术，使它具有一定的智能化功能。当代先进的断路器引入微电子技术，使它具有一定的智能化功能。 属配电电器，曾称自动开关，用于对配电电路、电动
10、机或其它用电属配电电器，曾称自动开关，用于对配电电路、电动机或其它用电设备实行通断操作并起过载、短路或欠电压等保护作用的开关电器。设备实行通断操作并起过载、短路或欠电压等保护作用的开关电器。按功能和结构按功能和结构-框架断路器框架断路器 塑壳断路器塑壳断路器 小型断路器小型断路器低压电器知识 1-主反力弹簧主反力弹簧 245-过载短路瞬动电磁铁过载短路瞬动电磁铁 468-热脱扣器热脱扣器 479-欠电压脱扣器欠电压脱扣器59断路器原理图断路器原理图 低压电器知识 5.1.2 断路器的工作原理断路器的工作原理 合、分闸机构（手动、电动、四连杆、弹簧储能及释能）； 脱扣机构（四连杆五连杆转换）；
11、瞬动、延时、欠电压脱扣原理。 5.1.3 框架断路器框架断路器 1) 从结构上说，将所有构件都安装在具有绝缘衬垫的框架 上，形成一个整体的断路器； 2）也称万能式断路器，是从功能上说； 3）用于线路主干线的配电与保护； 4）框架断路器产品举例。 塑壳断路器塑壳断路器 1）将所有构件都安装在模压绝缘外壳中的断路器； 2）主要用于分支干线电路的配电与保护； 低压电器知识 3）塑壳断路器产品举例。 5.1.5 小型断路器小型断路器 1）将所有构件都安装在小型模压绝缘外壳中的断路器； 2）用于电路的终端，对终端电路和用电设备作过载和短路保护； 3）现在的小型断路器一般都有模数化的尺寸和轨道化安装； 4
12、）也归入建筑电器范畴。5.2 5.2 隔离开关隔离开关 在断开位置，能满足电路上隔离功能的一种电器。 1）能承载正常电路条件下的电流，也能在一个规定时间段内承载 非正常电路条件下的电流（短时耐受电流）； 2）不具有保护功能； 3）常与保护电器（熔断器、断路器）配合使用； 4）相关产品：刀开关、开关熔断器组（负荷开关）、熔断器式隔 离开关。低压电器知识塑壳断路器塑壳断路器框架断路器框架断路器小型断路器小型断路器 低压电器知识 5.3 5.3 接触器接触器 属控制电器（控制主电路）。能频繁地接通、承载和分断正常电路条件（包括运行中正常过载运行条件）下的电流的一种非手动操作的开关 电器。 1）按操作
13、方式有电磁式和气动式，电磁式又有直流和交流； 2）按主电路电源性质有直流接触器和交流接触器； 3）按绝缘介质分，有空气式接触器和真空接触器； 4）按结构形式分，有直动式接触器和转动式接触器； 5）产品举例。 5.4 .4 继电器继电器 属控制电路电器。具有一个或多个输出端，当输入信号达到规定要 求时，电器的输出端发生状态跃迁变化的电器。 低压电器知识 1）按输入信号分，有电压继电器（直流、交流）、电流继 电器、速度继电器、频率继电器、温度继电器； 2）按用途分，有过电压、欠电压、过电流、热（过载）、 速度、频率、时间、中间、通用 5.5 5.5 控制器控制器 属控制电器，手动电器。按预定程序转
14、换主电路或控制电路的接线以变更电路中参数的电器。 有凸轮控制器、主令控制器。 5.6 5.6 其它电器其它电器 CPS组合电器、ATS装置。 低压电器知识6 6.电器的基本性能参数 1 1）极限短路分断能力）极限短路分断能力IcuIcu在规定的试验程序和试验参数下，电 器能接通和分断的短路电流能力。试后还具有一定的介电耐压能力， 但可不考虑继续承栽它的额定电流。 2 2）运行短路分断能力）运行短路分断能力IcsIcs在规定的试验程序和试验参数下，电 器能接通和分断的短路电流能力。试后还具有一定的介电耐压能力， 并且须考虑继续承栽它的额定电流。 3)3) 短时耐受电流短时耐受电流IcwIcw在规
15、定的试验条件下，断路器能承载而不 损坏的短时耐受电流值。短时耐受电流Icw只适用于具有短路短延时 特性的电器。 低压电器知识 4 4）电器的几种典型负载）电器的几种典型负载 AC1（无感、微感、电阻炉）、 AC2（通断:2.5Ie/Ue) AC3(通:6Ie/Ue,断:Ie/0.17Ue) AC4(通断:6Ie/Ue) DC1(无感、微感、电阻炉） DC3(通断:2.5Ie/Ue/2mS并激电动机) DC5(通断:2.5Ie/Ue/7.5mS串激电动机) 5 5）断路器的本体功耗）断路器的本体功耗指断路器在通以最大额定电流时，因其 本身的电阻发热而产生的功率损耗，通常以三相总功率(W)表示。
16、低压电器知识 6 6）温升）温升电器在规定的使用条件（环境、安装条件）下，通以 额定（约定发热）电流，达到稳定发热温度时，该温度与环境温度之 差，以K氏温标表示。 7 7）机械寿命）机械寿命在正常安装条件下，电器的主电路不通电流，按 规定的额定操作频率和负载因数动作，未经修理，不更换机械零件所 能达到的操作循环数。 8 8）电气寿命）电气寿命在正常安装条件下，电器的主电路在额定电压下 通以额定负载，按规定的额定操作频率和负载因数操作，未经修理， 不更换零件所能达到的有载通断操作循环次数。 9) 介电性能介电性能绝缘性能的考核，绝缘电阻、耐压（工频、冲击）。我国低压电器发展和水平 低压电器发展和
17、水平1 简单回顾简单回顾-五十多年的四个阶段三代产品五十多年的四个阶段三代产品 1 1）5050年代年代没有独立设计开发能力，没有自己开发的产品。只有零没有独立设计开发能力，没有自己开发的产品。只有零 星的电器修配业，从前苏联引进产品。星的电器修配业，从前苏联引进产品。 2 2）6060年代年代 开发我国自行设计的第一代电器产品。开发我国自行设计的第一代电器产品。 3）70年代末年代末80年代年代全国统一设计第二代电器产品。全国统一设计第二代电器产品。 4）90年代年代本世纪初本世纪初第三代电器产品。第三代电器产品。 5）目前三代同堂）目前三代同堂三代产品分别占有三代产品分别占有15%、45%
18、50%、35%40%。 6）电器工业分布格局）电器工业分布格局 第一阶段，第一阶段，5060年代：沿海老工业基地。年代：沿海老工业基地。 第二阶段，第二阶段，60年代后期年代后期80年代：五大电器基地。年代：五大电器基地。 第三阶段，第三阶段，90年代至今国企及转制年代至今国企及转制(2025%)、外企及合资、外企及合资 (2530%)、民营、民营(50%)。 低压电器发展 2 各代产品水平分析各代产品水平分析 1）第一代产品：国外50年代水平。 DW10、DZ10、CJ10、CJ12、CZ0 2）第二代产品：国外七末八初水平（全国统一设计或引进）。 DW15、ME、AH、DZ20、CJ20（
19、CJ24）、CZ18。 3）第三代产品：国外90年代水平，个别跟踪当代水平。 NDW1(DW45)、CM1、TM30、CJ45。3 3 制造水平制造水平 市场分析市场分析3.1 普遍水平不高，传统的十大工艺（冷冲、热固胶木压制、热塑注射、电镀、喷漆、线圈绕制、线圈浸漆、焊接、热处理、装配）。 普遍存在重设计，轻工艺的老问题。模具制造、关键零部件（触头、铁心、大电流焊接、热脱扣部件）工艺装备，在线检测设备，自动装配设备。低压电器发展 3.2 目前个别制造技术，个别企业有突破（模具制造、在线检测设备、大电流焊接）3.3 市场现状 1）中低档产品生产能力过剩 2）高档产品主要由外企和少数国企提供 3
20、）互相渗透 争夺市场 外企开发经济型产品，争夺中低端市场。国产优秀产品进入高端市场，如DW45，1997年投入市场，约占2%，当时F、M约占18%，DW15、ME、AH占80%。 高端市场 1998年 DW45约占 5% 2003年 DW45约占40% 2005年 DW45约占50% 低压电器发展 4）市场需求量增加 电力发展，2003/3000 2004/5055 2005/6326(万) 2006/1.06亿kW ， 80%经低压电器分配。 2003年 ACB 45万台 MCCB 1400万台 MCB 2.0亿极, CJ 4000万台, 2005年, ACB: 52万台 MCCB: 220
21、0万台 MCB: 2.5亿极, CJ 5500万台 RCBO: 3500万台. ,. 2006年 55万 2400万 2.7亿 6100万 3700万 世界小康人均年占有发电容量1kW/人,我国目前为0.5kW/人,台湾为1.4kW/人 ,美国为3.4kW/人。(我国总装机05/50800,07/70000,预计2020/123000万kW人均0.8kW/人) 4 产品技术发展趋势产品技术发展趋势 4.1 总趋势 小型化、模块化（组合化）、高分断、安全性、通用化（标准化）、智能化、可通信、高可靠、环保。(以NDW1为代表展开)低压电器发展 4.2 趋势分解 1) 小型化 同规格产品体积缩小、重
22、量减轻： DW15 / DW10 = 7080% NDW1 / DW15 = 6070% CJ24 /CJ12 = 6070% 耗铜量下降、性能提高。 2)模块化 NDW1：基座；分合闸传动机构；电操机构；主触头系统；灭弧室； 智能控制器；辅助触头；二次连接器；其他附件；抽屉座。 3) 安全性 DW10：全敞开式，喷弧，300mm。 DW15：半敞开式，喷弧，100200mm。 NDW1：封闭式，0飞弧，前方双层绝缘。 低压电器发展 4)高分断 DW10 DW15 DW45 510KA 3550KA，6080KA（改进型） 80120KA 5) 通用化（标准化） 同框架、不同电流规格产品，仅主
23、触头系统和抽屉座不同，其余模块通用，减少了零件种类，降低成本，提高效率。 6) 智能化 保护、测量、设定、显示、记忆（故障、热）、存储、自诊（电寿、热故）、报警、负载监控、试验。智能接触器(吸反力配合 选相分闸) 7) 可通信 通信接口，总线技术。 低压电器发展 8) 高可靠 设计手段提高，CAD、CAM、CAI；微电子技术引入；EMC要求。 9) 环保 绿色材料,绿色过程，绿色结果。 4.3 开发具选择性保护的微型断路器。 4.4 开发微型断路器.的电操机构。 4.5 开发综合浪涌保护器件(含B、C、D级保护）。 4.6 发展总线技术。 5 电器试验 综合(动作性能 脱扣特性) 温升 介电 湿热 材料(电痕化 着火危险) 耐热 冲击振动 分断能力 EMC 机电寿命 ROHS检测
