第五章常用低压电器

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Transcript 第五章常用低压电器

第5章
常用低压电器
一、电器的定义
◆ 电器定义:凡是用来接通和断开电路,以达到控制、调
节、转换和保护目的电工器件。
◆ 低压电器:指工作在直流1200V、交流1000V以下的各种
电器。
◆ 高压电器:交流1000V以上、直流1200V以上的各种电器。
二、低压电器的分类
◆ 按电器的操作方式分:手动电器和自动电器
※手动电器:通过人力操作而动作的电器。
※自动电器:按照输入信号或本身参数的变化而自动动作的
电器。
◆ 按电器的用途和控制对象分:控制电器、保护电器、主令
电器、执行电器。
※控制电器:用作电路的通断。
※保护电器:用来保护电源、电路以及用电设备,使它们避
免在短路、过载状态下运行而损坏。
※主令电器:用来控制自动电器的动作,发出控制“指令”。
※执行电器:用来完成某种动作或传递功率。
§5.1
开关
功能:用于接通或分断低压配电电源和用电设
备,也常用来直接起动小容量的异步电动机。
一、刀开关
 作用:隔离电源,不频繁通断电路
 分类:

按刀的级数分:单极、双极和三极

按灭弧装置分:带灭弧装置和不带灭弧装置

按刀的转换方向分为:单掷和双掷

按接线方式分为:板前接线和板后接线

按操作方式分为:手柄操作和远距离联杆操作

按有无熔断器分:带熔断器和不带熔断器
1、开关板用刀开关(不带熔断器式刀开关)
 作用:不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。
 结构图和符号:
QS
2、带熔断器式刀开关——用作电源开关、隔离开关和应急
开关,并作电路保护用。
QS-FU
3、负荷开关
(1) 开启式负荷开关
 用途:作不频繁带负荷操作和短路保护用。
 结构:由刀开关和熔断器组合成。瓷底板上装有进线
座、静触头、熔丝、出线座及刀片式动触头,
工作部分用胶木盖罩住,以防电弧灼伤人手。
 分类:单相双极和三相三极两种
图5.1.2
HK系列瓷底胶盖刀开关
※ 图形符号:
图5.1.3
HK系列闸刀开关图形符号
※ 注意事项:
(1)电源进线应接在静触点一边的进线端(进线座应在
上方),用电设备应接在动触点一边的出线端。这样当开关
断开时,闸刀和熔丝均不带电,以保证更换熔丝时的安全。
(2)安装时,刀开关在合闸状态下手柄应该向上,不能
倒装或平装,以防止闸刀松动落下时误合闸。
(2)
 作用:手动通断电路及短路保护。
• 一般用于粉尘多,不需要频繁操作的场合
• 作为电源开关和小型电动机直接起动的开关,兼作短路保
护用。
※ 特点:
(1)机械联锁,保证开关在合闸状态下开关盖不能开启,
而开启时,不能合闸,以保证操作安全。
(2)在手柄转轴与底座之间装有速动弹簧,能使开关快
速接通与断开,有利于迅速灭弧。
§5.1.2
转换开关
 结构:静触头一端固定在胶木盒内,另一端伸
出盒外,与电源或负载相连。动触片套
在绝缘方杆上,绝缘方轴每次作90°正
 特点:结构紧凑,安装面积小,操作方便。
 用途:电源的引入开关;通断小电流电路;
控制5KW以下电动机。
(a)外形
图5.1.5
(b) 符号
(c) 结构
HZ10系列组合开关
HZl0—□□/□的含义:
HZ——组合开关;
10——设计序号;
□——额定电流;
□——类型(P为二路切换,S为三路切换);
□——极数。
§5.1.3
倒顺开关
不但能接通和分断电源,而且还能改变电源输入的相序,
用来直接实现对小容量电动机的正、反转控制
§5.1.4
自动开关
 功能:不频繁通断电路,并能在电路过载、短路及失
压时自动分断电路。
 特点:操作安全,分断能力较高。
 分类:框架式(万能式)和塑壳式(装置式)
 结构:触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构、保
护装置等。
 符号:
2
1
3
4
6
5
1-主触头
1.主触头
2-自由脱扣器
2.自由脱扣器
4-分励脱扣器
4.分励脱扣器
7
3-过电流脱扣器
3.过电流脱扣器
5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮
5.热脱扣器
6.失压脱扣器
塑壳式低压断路器原理图
7.按钮
线路短路
或严重过
载保护
2
1
3
4
5
6
7
1.主触头2-自由脱扣器
2.自由脱扣器
3.过电流脱扣器
1-主触头
3-过电流脱扣器
4-分励脱扣器 5-热脱扣器
6-失压脱扣器
7-按钮 7.按钮
4.分励脱扣器
5.热脱扣器
6.失压脱扣器
塑壳式低压断路器原理图
远距离跳
闸,对电
路不起保
护作用
2
1
3
4
5
6
7
1-主触头
2-自由脱扣器
3-过电流脱扣器
1.主触头2.自由脱扣器3.过电流脱扣器4.分励脱扣器
4-分励脱扣器
5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮
5.热脱扣器6.失压脱扣器 7.按钮
塑壳式低压断路器原理图
2
1
3
4
5
线路过载
保护
6
7
1.主触头
2.自由脱扣器
3.过电流脱扣器
1-主触头
2-自由脱扣器
3-过电流脱扣器
4-分励脱扣器 5-热脱扣器
6-失压脱扣器
7-按钮 7.按钮
4.分励脱扣器
5.热脱扣器
6.失压脱扣器
塑壳式低压断路器原理图
2
1
3
4
5
电动机的
失压保护
6
7
1-主触头
2-自由脱扣器
3-过电流脱扣器
1.主触头2.自由脱扣器
3.过电流脱扣器
4.分励脱扣器
4-分励脱扣器 5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮
5.热脱扣器6.失压脱扣器 7.按钮
塑壳式低压断路器原理图
自动空气开关与带熔断器的刀开关相比,具有以下优
点:
• 结构紧凑,安装方便,操作安全
• 在进行过载、短路保护时,用电磁脱扣器将三相电
源同时切断,可避免电动机缺相运行
• 自动开关的脱扣器可以重复使用,不必更换。
§5.2 主令电器
主令电器是在自动控制系统中发出指令或信号的电器
按钮
行程开关
主令电器
万能转换开关
主令开关
主令控制器
§5.2.1
按钮
按钮是最常用的主令电器,按钮为手动控制,可作远
距离电气控制使用。
1
结构示意图
2
4
3
5
1¡ª° ´Å¥Ã±£»2¡ª¸´Î»µ¯»É£»3¡ª¶¯´¥Í·£»
4¡ª³ £±Õ¾ ² ´¥Í·£»5¡ª³ £¿ª¾ ² ´¥Í·
图形和文字符号
SB
(a)
SB
(b)
SB
(c)
(a)常开(动合)触点;(b) 常闭(动断)触点;(c) 复合触点
◆ 按钮可根据实际工作需要组成多种结构形式,如 LA18
系列按钮采用积木式结构,触头数量按需要拼装,最多可
至六对常开触点和六对常闭触点。
◆ 工作中为便于识别不同作用的按钮,避免误操作,国标
GB5226-85 对其颜色规定如下:
启动与停止
交替按钮:
急停按钮: 蘑菇形
黑色、白色或灰色,不得使用红
色和绿色
停止按钮: 红色
复位按钮:
点动按钮: 黑色
起动按钮: 绿色
必须是蓝色;当其兼有停止作
用时,必须是红色
按 钮
§5.2.2
行程开关
行程开关又称限位开关,用于机械设备运动部件的
位置检测,是利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控
制指令,以控制其运动方向或行程的主令电器。

外
形
和
结
构
行程开关
图形和文字符号:
常开触点
(动合触点)
常闭触点
(动断触点)
复合触点
一、直动式行程开关
二、微动开关
三、接近开关
接近开关又称无触点的行程开关,它是一种非接触式
的检测装置,当运动着的物体在一定范围内接近它时,它
就能发出信号,以控制运动物体的位置。
组成:感应头、振荡器、开关器、输出器等。
高
频
振
荡
接
近
开
关
工作原理:当装在生产机械上的金属物体接近感应头
时,由于感应作用,使处于高频振荡器线圈磁场中的
金属物体内部产生涡流损耗,以致振荡回路因能耗增
加而使振荡减弱,直到停止震荡,此时开关器导通,
并通过输出器发出信号,以起到控制作用。
符号:
优点:定位精度高、操作频率高、功率损耗小、寿命长、
使用面广、能适应恶劣工作环境等。
接近开关
§5.3
熔断器
 1、作用:短路和严重过载保护
 2、应用:串接于被保护电路的首端
 3、优点:结构简单,维护方便,价格便宜,体小
4、结构:主要由熔体和熔座(熔管)两部分组成。
熔体:由低熔点的金属材料(铅、锡、锌、
银、铜及合金)制成丝状或片状,俗称保险丝。
熔座(或熔管)是由陶瓷、硬质纤维制成的状。
外壳熔座的作用主要是为了便于熔体的安装并作
为熔体的外壳,在熔体熔断时兼有灭弧的作用。
5、工作原理:
当电路发生短路或严重过载故障时,通过
熔体的电流势必超过一定的额定值,使熔体发
热,当达到熔点温度时,熔体某处自行熔断从
而分断故障电路,起到保护作用。
6、符号:
7、分类:
瓷插式RC
螺旋式RL
有填料式RT
无填料密封式RM
快速熔断器RS
自恢复熔断器
瓷插式熔断器
瓷插式熔断器
´Éñ
È۶ϹÜ
´ÉÌ×
ÉϽ ÓÏ߶Ë
ϽÓÏ߶Ë
×ù×Ó
(a)
(b)
螺旋式熔断器
螺旋式熔断器
有填料式熔断器
无填料密封式熔断器
快速熔断器
自恢复熔断器
8、熔断器的选择
(1)类型选择:由电气控制系统线路要求、使用场合和安装
条件的整体设计而定。
(2)额定电压选择:熔断器额定电压应不小于线路的工作电
压。
(3)额定电流选择:熔断器额定电流必须大于或等于所装熔
体的额定电流。
(4) 熔体额定电流选择:具体选择方法可遵循以下四条原则。
① 保护一台电动机时,应对电动机启动冲击电流予以
考虑,故熔体额定电流的要求为
I fN  (1.5 ~ 2.5)I N
式中,IfN 为熔体额定电流;IN为电动机的额定电流中。
② 保护多台电动机时,熔体应在出现尖峰电流时
不致熔断,通常将容量最大电动机启动,其他电动机正
常工作时出现的电流视为尖峰电流,故
I fN  (1.5 ~ 2.5) I N max  I N
③ 电路上、下两级均设短路保护时,两级熔体额定电
流的比值不小于 1.6 ∶ 1 ,以使两级保护达到良好配
合。
④ 照明电路、电炉等阻性负载因没有冲击电流,可取
I fN  I e
式中, Ie 为电路工作电流。
9、熔断器的使用和维护注意
(1) 熔体熔断后,应首先查明故障原因,确定是短路
还是严重过载若熔体只是一两处熔断,熔座内无烧焦现
象,也无大量的熔体蒸发物附在管壁上,则说明是因过
载而熔断,否则是短路现象引起熔体断。
(2) 更换熔体时必须断开电源,绝对不允许在负荷未
断开时带电换熔体,以免被电弧烧伤。
(3) 在运行中应经常检查熔断器,及时发现缺相故障,
查找原因,更换熔体。
(4) 螺旋式熔断器的下接线板的接线端应装在上方与电
源端相连;连接金属螺纹壳体的接线端应装于下方,并与
负载相连。
§5.4
交流接触器
作用:
•
用来频繁地接通和断开主电路
•
可以实现远距离接通或分断电路
•
具有零压保护、欠压释放保护等作用
1.结构
触头系统:主触头、辅助触头
常开触头(动合触头)
常闭触头(动断触头)
电磁系统:动、静铁芯,吸引线圈和反作用弹簧
灭弧系统:灭弧罩及灭弧栅片灭弧
其他部分:绝缘外壳、弹簧、短路环、传动机构等。
主触头
灭弧装置
动铁心
常闭辅助触头
吸引线圈
常开辅助触头
静铁心
交流接触器结构图
2.工作原理
线圈加额定电
压,衔铁吸合,常
闭触头断开,常开
触头闭合;线圈电
压消失,触头恢复
常态。为防止铁心
振动,需加短路
环。
3、符号
KM
KM
KM
KM
线圈
主触点
常开辅助触点
常闭辅助触点
4、接触器的主要技术指标
额定电压
交流接触器: 127、220、380、500V
额定电流
交流接触器:5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A
吸引线圈额定电压
交流接触器:36、110(127)、220、380V
5、接触器的使用选择原则

根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型;

接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定
电压;

吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电
压等级一致;

额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。
§5.5
继电器
当给继电器输人电压、电流和频率等电量或温度、
压力和转速等非电量并达到规定值时,继电器的触头
便接通或分断所控制或保护的电路。
§5.5.1
热继电器
利用双金属片受热弯曲
去推动杠杆使触头动作
作用:电动机的过载保护
利用电阻值随温度变化
而变化的特性制成
型式:双金属片式
热敏电阻式
利用过载电流发热使易熔
合金熔化而使继电器动作
易熔合金式
结构:由发热元件、双金属
片和触头及动作机构
等部分组成 。
a)
外形
1- 电流整定装置
b ) 结构图
2 - 主电路接线柱
3 - 复位按钮
4- 常闭触头 5 - 动作机构 6 - 热元件 31 - 常闭触头接线柱
32 -
公共动触头接线柱
33 - 常开触头接线柱
双金属片式热继电器
11.接线端子
2 - 主双金属片
3 - 热元件 4 - 推动导板 5 - 补偿双金属片
6 - 常闭触头 7 - 常开触头 8 - 复位调节螺钉
9 - 动触头
10 - 复位按钮 11 - 偏心轮 12 - 支撑件 13 - 弹簧
双金属片式热继电器原理示意图
1
2
2
1
1¡ªÈÈÔª¼þ£»
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3¡ªµ¼°å£»
4¡ª´¥Í·
4
3
热继电器工作原理示意图
符号:
FR
FR
(a) 热元件
(b) 常闭触点
主要参数及选用:
①热继电器的整定电流:指热元件在正常持续工作中不引起
热继电器动作的最大电流值(一般等于电机额定电流的
0.95-1.05 倍)。
②热继电器额定电流:指热继电器中可以安装的热元件的最
大整定电流值。
③热元件的额定电流:指热元件的最大整定电流值。
使用:作为电动机的过载保护,注意与熔断器的配合。
§5.5.2
电磁式电流、电压、中间继电器
过电流继电器
电流继电器
电磁式继电器
电压继电器
欠电流继电器
过电压继电器
欠电压继电器
中间继电器 ——增加控制信号的数目放大信号
1、电流继电器
◆ 特点:线圈串接于被测电路中,导线粗、匝数少、阻抗小。
◆ 分类:过电流继电器、欠电流继电器
过流电流继电器
欠电流继电器
◆ 符号:
I>
KA
KA
KA
过电流继电器
I<
KA
KA
KA
欠电流继电器
1.底座 2.反力弹簧 3、4.调节螺钉 5.非磁性垫片
6.衔铁 7.铁芯 8.极靴 9.电磁线圈 10.触点系统
电磁式继电器结构图
2、电压继电器
◆特点:线圈并联在被测电路中,匝数多,导线细
◆分类:过电压继电器和欠电压继电器
◆结构原理:与电流继电器类似
4、中间继电器
中间继电器实质上是一种电压
继电器,结构和工作原理与接触器
相同。但它的触点数量较多,在电
路中主要是扩展触点的数量。另外
其触头的额定电流较大。
◆ 符号:
§5.5.3
时间继电器
◆定义:当吸引线圈通电或断电后其
触点经过一定延时再动作的继电器。
◆作用:按整定时间长短通断电路
◆分类:
按构成原理分:电磁式
电动式
空气阻尼式
晶体管式
数字式
按延时方式分:通电延时型
断电延时型
空气阻尼时间继电器
◆ 符号
(a)
(b)
(c)
(a) 线圈一般符号
(d)
(b) 通电延时线圈
闭合动合(常开)触点
(e)
(f)
(c) 断电延时线圈
(g)
(h)
(d) 通电延时
(e) 通电延时断开动断(常闭)触点 (f)断电延时
断开动合(常开)触点 (g)断电延时闭合动断(常闭)触点 (h)瞬动触点
(1) 通电延时型:线圈通电,延时一定时间后延时触点才闭
合或断开;线圈断电,触点瞬时复位。
(2) 断电延时型:线圈通电,延时触点瞬时闭合或断开;线
圈断电,延时一定时间后延时触点才复位。
§5.5.4
速度继电器
◆作用:根据速度的大小通断电路
◆结构:定子、转子和触头
◆原理:与异步电动机类似
◆参数:动作转速:>120r/min
复位转速:<100r/min
转子---圆柱形永久磁
铁,与电动机同轴连
定子---由硅钢片迭成
接。
1
笼型空心圆环套在转子
2
上,装有鼠笼型短路绕
组。 1¡ª×ªÖ᣻
N
3
4
S
5
9
6
8
7
2¡ª×ª×Ó£»
3¡ª¶¨×Ó£»
4¡ªÈÆ×飻
5¡ª°Ú´¸£»
6¡¢9¡ª»ÉƬ£»
7¡¢8¡ª¾²´¥µã
◆ 符号
KV
KV
KV