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1、第第2章章 开关电器开关电器本章重点：本章重点：（1）理解开关电器中电弧的形成和熄灭的机理，以及）理解开关电器中电弧的形成和熄灭的机理，以及交流开关中的灭弧方法。交流开关中的灭弧方法。（2）了解各种高压、低压开关电器的结构，理解它们）了解各种高压、低压开关电器的结构，理解它们的工作原理，掌握它们的典型应用电路和使用范围。的工作原理，掌握它们的典型应用电路和使用范围。本章难点：本章难点：对开关电器中电弧的产生和熄灭机理的理解。对开关电器中电弧的产生和熄灭机理的理解。2-1 开关电气设备中的电弧开关电气设备中的电弧1、电弧的定义及特点、电弧的定义及特点 特点：特点：（1）电弧具有较高的电导（弧柱区
2、电场强度低）。触头间只要）电弧具有较高的电导（弧柱区电场强度低）。触头间只要有电弧，就仍有电流，电路就没有断开。有电弧，就仍有电流，电路就没有断开。（2）电弧的温度极高。外层达）电弧的温度极高。外层达3000C4000C，弧心达弧心达6000C 7000C，乃至上万度，会烧损触头及设备，甚至引起爆炸。乃至上万度，会烧损触头及设备，甚至引起爆炸。（3）电弧电流密度大（）电弧电流密度大（10000A/cm2）。）。定义：定义：电弧是一种介质放电现象电弧是一种介质放电现象2、电弧的形成、电弧的形成3、电弧的熄灭、电弧的熄灭复合复合异号带电粒子彼此靠近聚合在一起，互相中异号带电粒子彼此靠近聚合在一起，
3、互相中和，形成中性质点。和，形成中性质点。（1）电弧中的去游离）电弧中的去游离灭弧条件灭弧条件灭弧条件灭弧条件1 1：去游离：去游离：去游离：去游离 游离游离游离游离措施：吹弧，弧柱内外温差大形成热传递。措施：吹弧，弧柱内外温差大形成热传递。扩散扩散弧柱内带电粒子逸出弧柱，进入周围介质。弧柱内带电粒子逸出弧柱，进入周围介质。措施：吹弧，将电弧挤入绝缘窄缝，增加压力，加大密度。措施：吹弧，将电弧挤入绝缘窄缝，增加压力，加大密度。 弧隙恢复电压弧隙恢复电压Uref（2）交流电弧的熄灭）交流电弧的熄灭 弧隙介质击穿电压弧隙介质击穿电压Uds灭弧条件2： UdsUref措施：加强复合、扩散，利用电流过
4、零点灭弧。措施：加强复合、扩散，利用电流过零点灭弧。+-Uref阳极区阳极区阴极区阴极区弧柱区弧柱区弧隙电压分布弧隙电压分布近阴极效应近阴极效应弧柱区介质强度的恢复弧柱区介质强度的恢复（1）利用气体吹弧）利用气体吹弧4、交流电路的熄弧措施、交流电路的熄弧措施（2）采用多断口灭弧）采用多断口灭弧（3）利用与固定绝缘介质接触灭弧）利用与固定绝缘介质接触灭弧（4）将长电弧分成多个短电弧）将长电弧分成多个短电弧2-2 熔断器熔断器（fuse）1、作用、作用 熔断器是最简单的保护电器。串联接入被保护电路，发生短熔断器是最简单的保护电器。串联接入被保护电路，发生短路、过负荷时，熔断器熔体熔断，保护电路中其
5、他设备的安全。路、过负荷时，熔断器熔体熔断，保护电路中其他设备的安全。3、构成、构成（1）熔管：）熔管：绝缘纤维，电工瓷绝缘纤维，电工瓷（2）熔体：）熔体：铅、锡，锌，合金铅、锡，锌，合金（2）支持固定熔管的载流部分：）支持固定熔管的载流部分：铜，铝铜，铝 （3）绝缘底座：）绝缘底座：电工瓷，环氧树脂电工瓷，环氧树脂2、符号、符号FU，RD（3）保护的选择性）保护的选择性（2）保护特性）保护特性I1I2t1t2FU0FU101tI额定电压，额定电流，熔体的额定电流，极限开断电流额定电压，额定电流，熔体的额定电流，极限开断电流4、技术特点、技术特点（1）参数）参数4、分类、分类1KV 1KV在短
6、路电流达到冲击短路电流之前熔断，熔断时间不超过在短路电流达到冲击短路电流之前熔断，熔断时间不超过0.01s带电部分不易被触及，爬距和安全净距要求高，外壳带电部分不易被触及，爬距和安全净距要求高，外壳防护等级防护等级 IP25、熔断器的选择、熔断器的选择（1）确定额定电压）确定额定电压（2）确定额定电流）确定额定电流（3）确定额定开断电流）确定额定开断电流（4）确定熔体额定电流）确定熔体额定电流对于不经常启动或启动时间不长的电动机对于不经常启动或启动时间不长的电动机对于频繁启动或启动时间较长的电动机对于频繁启动或启动时间较长的电动机（4）考虑保护选择性的要求）考虑保护选择性的要求（1）低压熔断器
7、）低压熔断器1-1-黄铜圈，黄铜圈，黄铜圈，黄铜圈，2-2-绝缘纸管，绝缘纸管，绝缘纸管，绝缘纸管，3-3-黄铜帽，黄铜帽，黄铜帽，黄铜帽，4-4-插刀，插刀，插刀，插刀，5-5-熔体，熔体，熔体，熔体，6-6-特种垫圈，特种垫圈，特种垫圈，特种垫圈，7-7-刀座刀座刀座刀座RM10型无填料封闭管式型无填料封闭管式螺旋式有填料螺旋式有填料1-瓷帽，瓷帽，2-红点，红点，3-熔管，熔管，4-瓷套，瓷套，5-上接线端，上接线端，6-下接线端，下接线端，7-底座底座RT0型有填料封闭管式型有填料封闭管式1-瓷波纹管，瓷波纹管，2-盖板，盖板，3-螺钉，螺钉，4-熔断指示器，熔断指示器，5-指示器熔体
8、，指示器熔体，6-工作熔体，工作熔体，7-插刀，插刀，8-石英砂，石英砂，9-熔体的引燃器，熔体的引燃器，10-锡桥，锡桥，11-熔体的变截面小孔熔体的变截面小孔（2）高压熔断器）高压熔断器户内（户内（RN型）：型）：RN1型，型，RN2型型1-熔体，熔体，2-静触头座，静触头座，3-支持支持绝缘子，绝缘子，4-底座，底座，5-接线端接线端1-熔管，熔管，2-端盖，端盖，3-顶盖，顶盖，4-瓷心，瓷心，5-熔体，熔体，6-小锡球，小锡球，7-石英砂，石英砂，8-指示器熔体，指示器熔体，9-熔断指示器熔断指示器户外高压户外高压户外户外RW型（跌落保险）型（跌落保险）1-熔管，熔管，2-熔体，熔体
9、，3-上触头，上触头，4-绝缘瓷套管，绝缘瓷套管，5-下触头，下触头，6-端部螺栓端部螺栓7-紧固板紧固板 交流交流1200V，直流直流1500V以下电路中起控制、保护、调节、以下电路中起控制、保护、调节、转换、通断作用。转换、通断作用。低压电器的作用：低压电器的作用：低压电器分类：低压电器分类：刀开关，组合开关，熔断器，低压断路器刀开关，组合开关，熔断器，低压断路器接触器，电磁启动器，主令电器，万能转换开关，控制继电器接触器，电磁启动器，主令电器，万能转换开关，控制继电器2-3 低压开关低压开关隔离电压隔离电压通断正常工通断正常工作电流作电流过负荷过负荷保护保护短路保短路保护护欠电压欠电压保
10、护保护刀开关刀开关 无灭弧罩无灭弧罩有灭弧罩有灭弧罩 接触器接触器 交流交流 直流直流磁力启动器磁力启动器 低压断路器低压断路器 几种低压开关作用的比较几种低压开关作用的比较1、闸刀开关（、闸刀开关（knife switch）（1）作用）作用 闸刀开关是一种最简单的低压开关，不与其他电器组合时，闸刀开关是一种最简单的低压开关，不与其他电器组合时，主要用于隔离电源，保证检修安全，一般只能用手动方式操作。主要用于隔离电源，保证检修安全，一般只能用手动方式操作。与其他电器的组合：与其他电器的组合：与熔断器串联合成一个单元与熔断器串联合成一个单元刀开关熔断器组刀开关熔断器组可动部分由带熔体的载熔件组合
11、可动部分由带熔体的载熔件组合熔断器式刀开关熔断器式刀开关与熔断器组合并加装辅助元件与熔断器组合并加装辅助元件低压负荷开关低压负荷开关（2）符号）符号Q额定电压，额定电流，动稳定电流，热稳定电流额定电压，额定电流，动稳定电流，热稳定电流（3）型号含义）型号含义1234（2）技术参数）技术参数：极数极数额定电流额定电流设计序号设计序号两位，第两位，第1位：位：H表示表示刀开关；第刀开关；第2位：位：D，S，R，G，K，H等等（3）分类）分类HD、HS系列系列HR、 HG系列（熔断器式刀开关）系列（熔断器式刀开关）HK、HY系列（刀开关熔断器）系列（刀开关熔断器） 用于成套配电装置中，隔离电源（无灭
12、弧罩）或手动不频用于成套配电装置中，隔离电源（无灭弧罩）或手动不频繁接通和分断电路（有灭弧罩）繁接通和分断电路（有灭弧罩） 用于工业企业配电网中不频繁操作的场合，并作为电气设用于工业企业配电网中不频繁操作的场合，并作为电气设备和线路的过负荷和短路保护备和线路的过负荷和短路保护用熔断体或带有熔断体的载熔件作为动触头用熔断体或带有熔断体的载熔件作为动触头用刀开关的一极或多极与熔断器串联构成的组合电器用刀开关的一极或多极与熔断器串联构成的组合电器 用于照明、电热设备及小容量电动机的控制线路中，手动用于照明、电热设备及小容量电动机的控制线路中，手动不频繁操作的场所不频繁操作的场所（4）安装和使用注意事
13、项）安装和使用注意事项 刀开关的刀片应垂直安装（只作隔离电源用时可水平安装）刀开关的刀片应垂直安装（只作隔离电源用时可水平安装）且合闸时，手柄操作方向应从下向上，分闸时反之且合闸时，手柄操作方向应从下向上，分闸时反之 刀开关接线时，电源进线应接开关上部的引线端，用电设备刀开关接线时，电源进线应接开关上部的引线端，用电设备应接开关下部的引线端（保证断开后闸刀和熔体上都不带电）应接开关下部的引线端（保证断开后闸刀和熔体上都不带电） 双投开关在分闸位置时，应将刀片可靠固定，不能有刀片自双投开关在分闸位置时，应将刀片可靠固定，不能有刀片自行合闸的可能行合闸的可能 动、静触头之间保证足够的接触压力动、静
14、触头之间保证足够的接触压力 接线端子应接触良好接线端子应接触良好 合、分闸各相速度应一致，并无卡阻现象合、分闸各相速度应一致，并无卡阻现象2、接触器（、接触器（contactor）（1）作用）作用 用来远距离接通或断开低压电路中负荷电流。广泛使用在用来远距离接通或断开低压电路中负荷电流。广泛使用在频繁起动及控制电动机的回路中，但不宜用于具有导电性灰尘频繁起动及控制电动机的回路中，但不宜用于具有导电性灰尘多，腐蚀性强或有爆炸性气体的环境中。多，腐蚀性强或有爆炸性气体的环境中。额定电压，额定电流，动稳定电流，热稳定电流额定电压，额定电流，动稳定电流，热稳定电流（3）技术参数）技术参数（2）符号）符
15、号K 不具有过负荷保护、短路保护能力，但三极交流接触器不具有过负荷保护、短路保护能力，但三极交流接触器具有欠电压保护能力。具有欠电压保护能力。（5）型号含义）型号含义极数极数额定电流额定电流设计序号设计序号接触器：接触器：J13452直流：直流：D，交流：交流：C（4）分类）分类CJ10型交流接触器型交流接触器原理原理1-灭弧罩，灭弧罩，2-静触头静触头3-动触头，动触头，4-衔铁衔铁5-连接导线，连接导线，6-底座底座7-接线端子，接线端子，8-电磁铁线圈电磁铁线圈9-铁心，铁心，10-辅助接点辅助接点典型电路典型电路3、磁力起动器（、磁力起动器（magnetic starter,magne
16、tic switch）额定电压额定电压 ，额定电流，额定电流 ，动稳定电流，动稳定电流 ，热稳定电流，热稳定电流（1）作用）作用 专门用于控制电动机启动、停止、正反转，具有过负荷保护、专门用于控制电动机启动、停止、正反转，具有过负荷保护、欠电压保护能力，但不具有短路保护能力，又称低压电磁开关。欠电压保护能力，但不具有短路保护能力，又称低压电磁开关。（2）组成）组成由三极交流接触器、热继电器和按钮开关等组合而成由三极交流接触器、热继电器和按钮开关等组合而成热继电器热继电器（thermal overload relay）的原理的原理（3） 技术参数技术参数热继电器原理热继电器原理1-热元件，热元件
17、，2-双金属片，双金属片，3-扣板，扣板，4-弹簧，弹簧，5-绝缘拉板，绝缘拉板，6-触点触点（4）典型电路）典型电路4、自动空气开关、自动空气开关（1）作用）作用 低压开关中性能最完善的，不仅可以切断电路的负荷电流，低压开关中性能最完善的，不仅可以切断电路的负荷电流，而且可以作为短路、过负荷、欠电压保护，不宜频繁操作。而且可以作为短路、过负荷、欠电压保护，不宜频繁操作。额定电压，额定电流，额定开断电流，动稳定电流，热稳定电流额定电压，额定电流，额定开断电流，动稳定电流，热稳定电流（3）技术参数）技术参数（2）符号）符号K（4）分类）分类（5）型号含义）型号含义用途代号用途代号脱扣器方式脱扣器
18、方式极数极数13452678操作方式操作方式额定电流额定电流额定开断电流额定开断电流设计序号设计序号 类别：类别：塑壳式塑壳式DZ，框架式框架式DW（6）工作原理）工作原理1-主触头，主触头， 2-辅助触点，辅助触点， 3-钩杆，钩杆， 4-搭钩，搭钩， 5-过电流脱扣器线圈，过电流脱扣器线圈，6-过电流脱扣器衔铁，过电流脱扣器衔铁， 7、10-弹簧，弹簧， 8-欠电压脱扣器线圈，欠电压脱扣器线圈， 9-欠电压脱扣器衔铁，欠电压脱扣器衔铁，11-分闸按钮，分闸按钮，12-分闸弹簧分闸弹簧（7）构成）构成以以380V框架式为例框架式为例1-合闸操动机构，合闸操动机构，2-动触头，动触头，3-灭弧
19、罩，灭弧罩，4-静触头，静触头，5-快快速电磁铁，速电磁铁，6-速饱和电流互速饱和电流互感，感，7-欠电压脱扣器，欠电压脱扣器，8-热热脱扣器，脱扣器，9-分励脱扣器分励脱扣器以以380V框架式为例框架式为例1-合闸操动机构，合闸操动机构，2-动触头，动触头，3-灭弧罩，灭弧罩，4-静触头，静触头，5-快速电磁铁，快速电磁铁，6-速饱和电流互感，速饱和电流互感，7-欠电压脱扣器，欠电压脱扣器，8-热脱扣器，热脱扣器，9-分励脱扣器分励脱扣器（1）合闸位置）合闸位置操作手柄由下向上扳，跳扣被锁扣扣住，维持合闸操作手柄由下向上扳，跳扣被锁扣扣住，维持合闸（2）自由脱扣位置）自由脱扣位置当线路出现短
20、路或过附和时，相应脱扣器动作，带动牵引当线路出现短路或过附和时，相应脱扣器动作，带动牵引杆动作，使锁扣释放跳钩，断路器触头跳开，手柄由上方杆动作，使锁扣释放跳钩，断路器触头跳开，手柄由上方合闸位置移动到中间位置。合闸位置移动到中间位置。此时，如果直接向上推手柄合闸，则无法使动触头合入，此时，如果直接向上推手柄合闸，则无法使动触头合入，必须进行复位操作必须进行复位操作（3）分闸和再扣位置）分闸和再扣位置自动跳闸后，将操作手柄扳到下方位置，跳扣又被锁扣扣自动跳闸后，将操作手柄扳到下方位置，跳扣又被锁扣扣住，完成再扣，为下次操作准备。住，完成再扣，为下次操作准备。自由脱扣自由脱扣 在合闸过程中或合闸
21、于短路点时，能可靠实现跳闸在合闸过程中或合闸于短路点时，能可靠实现跳闸触头系统触头系统灭弧罩灭弧罩（8）自动合闸控制电路）自动合闸控制电路（8）自动跳闸控制电路）自动跳闸控制电路5、灭磁开关直流单极空开（1）作用断开励磁回路（2）原因发电机内部短路正常停机（3）组成触头系统灭弧系统操动机构：直动式电磁铁5、组合开关、组合开关（1）作用）作用 用于交流用于交流380V、直流、直流220V及以下的线路，同时控制多个回及以下的线路，同时控制多个回路不频繁通断电路、切换电源或负载，测量母线电压，控制小路不频繁通断电路、切换电源或负载，测量母线电压，控制小型电机正反转型电机正反转（2）结构）结构触头为多
22、层结构，操作时通过手柄旋转实现分合闸，操作机构触头为多层结构，操作时通过手柄旋转实现分合闸，操作机构中有弹簧储能机构，触头可实现快速切换中有弹簧储能机构，触头可实现快速切换思考题思考题1、在单相、三相三线、三相四线线路中分别允许（应）、在单相、三相三线、三相四线线路中分别允许（应）在哪个线上装设熔断器？在哪个线上装设熔断器？2、线路有分支时，应如何装设熔断器？、线路有分支时，应如何装设熔断器？3、为什么刀开关、接触器、磁力启动器需要与熔断器配、为什么刀开关、接触器、磁力启动器需要与熔断器配合使用？如何配合（设计电路）？为什么有时候还与自合使用？如何配合（设计电路）？为什么有时候还与自动空气开关
23、串联使用？动空气开关串联使用？4、设计用磁力启动器控制电动机、设计用磁力启动器控制电动机“星星/三角启动三角启动”的电的电路。路。隔离电隔离电压压通断正常工通断正常工作电流作电流开断过负开断过负荷电流荷电流开断短开断短路电流路电流隔离开关隔离开关 无灭弧罩无灭弧罩有灭弧罩有灭弧罩 高压接触器高压接触器 负荷开关负荷开关 高压断路器高压断路器 几种高压开关作用的比较几种高压开关作用的比较2-4 高压隔离开关（高压隔离开关（disconnector,isolator）1、作用、作用（1）保证高压电气装置检修的安全）保证高压电气装置检修的安全（2）切换电路）切换电路（3）开断小电流电路开断小电流电路
24、2、特点、特点（1） 触头在空气中，明显可见的断开点触头在空气中，明显可见的断开点（2）无灭弧装置）无灭弧装置3、符号、符号QS额定电流额定电流改进型：改进型：G，带接地刀：带接地刀：D额定电压额定电压设计序号设计序号户内：户内：N，户外：户外：W隔离开关：隔离开关：K4、型号、型号3456786、使用要求、使用要求（1）户内）户内（2）户外：单柱式，双柱式，三柱式）户外：单柱式，双柱式，三柱式7、类型、类型（1）安装于断路器两侧）安装于断路器两侧（2）足够的动稳定和热稳定能力）足够的动稳定和热稳定能力（3）规定的通断次数）规定的通断次数（4）与断路器间良好的联锁）与断路器间良好的联锁（5）可
25、靠的操作机构）可靠的操作机构先通后断先通后断5、操作原则、操作原则单柱式单柱式双柱式双柱式三柱式三柱式2-5 高压断路器（高压断路器（circuit breaker）1、作用、作用（1）正常时接通、断开负荷电流。）正常时接通、断开负荷电流。（2）故障时接通、断开短路电流。）故障时接通、断开短路电流。3、类型、类型2、符号、符号QF，DL额定电流额定电流改进型：改进型：G，带接地刀：带接地刀：D额定电压额定电压设计序号设计序号户内：户内：N，户外：户外：W断路器类型断路器类型4、型号、型号3456789额定开断电流额定开断电流（1）通断元件：）通断元件：（2）支撑绝缘元件：）支撑绝缘元件：（3）
26、中间传动机构：）中间传动机构：（4）基座：）基座：（5）操作机构：）操作机构：（1）额定电压（）额定电压（2）额定电流（）额定电流（3）额定开断电流（）额定开断电流（4）动稳定电流）动稳定电流（5）热稳定电流（）热稳定电流（6）关合电流（）关合电流（7）全开断时间（）全开断时间（8）操作循环）操作循环5、技术参数、技术参数6、基本结构、基本结构绝绝缘缘支支撑撑中中间间传传动动通断元件通断元件基基 座座操操动动机机构构主电路的接通或断开主电路的接通或断开带电部分与地绝缘带电部分与地绝缘实现开关分、合实现开关分、合7、少油断路器、少油断路器户内油断路器灭弧室户内油断路器灭弧室户外油断路器户外油断路
27、器8、压缩空气、压缩空气断路器断路器压缩空气断压缩空气断路器灭弧室路器灭弧室9、SF6断断路器路器SF6断路器灭弧室SF6断路器灭弧室断路器灭弧室10、真空断路器灭弧室、真空断路器灭弧室真空断路器1真空断路器真空断路器211、操动机构、操动机构（1）电磁式）电磁式（2）弹簧储能式）弹簧储能式（3）液压式）液压式（4）气压式）气压式电磁式操动机构电磁式操动机构动作过程动作过程2-6 高压负荷开关高压负荷开关1、作用、作用 高压负荷开关是介于高压隔离开关与高压断路器之间的一种高压负荷开关是介于高压隔离开关与高压断路器之间的一种高压电器，具有简单的灭弧装置，因而能通断一定的负荷电流和高压电器，具有简
28、单的灭弧装置，因而能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但它不能断开短路电流，因此它必须与高压熔断器过负荷电流，但它不能断开短路电流，因此它必须与高压熔断器串联使用，以借助熔断器来切断短路故障。负荷开关断开后，与串联使用，以借助熔断器来切断短路故障。负荷开关断开后，与隔离开关一样具有明显可见的断开间隙，因此它也具有隔离电源、隔离开关一样具有明显可见的断开间隙，因此它也具有隔离电源、保证安全检修的功能。保证安全检修的功能。2、技术参数、技术参数（1）额定电压（）额定电压（2）额定电流（）额定电流（3）动稳定电流（）动稳定电流（4）热稳定电流）热稳定电流3、高压负荷开关的结构、高压负荷开关的结构思考题
29、思考题1、简述电弧的形成过程和影响电弧熄灭的因素。、简述电弧的形成过程和影响电弧熄灭的因素。2、简述交流电弧的熄灭措施。、简述交流电弧的熄灭措施。3、熔断器的作用、参数、保护特性、应用。、熔断器的作用、参数、保护特性、应用。4、接触器和磁力启动器的作用、原理、适用范围、典型应用电路分、接触器和磁力启动器的作用、原理、适用范围、典型应用电路分析。析。5、自动空气开关的作用、原理、适用范围。、自动空气开关的作用、原理、适用范围。6、隔离开关的作用、参数、操作原则、运行注意事项。、隔离开关的作用、参数、操作原则、运行注意事项。7、断路器的作用、参数、分类，各类的原理、特点、运行注意事项。、断路器的作用、参数、分类，各类的原理、特点、运行注意事项。8、断路器操动机构的作用、分类。、断路器操动机构的作用、分类。
