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 ÈÛ¶Ï¹Ü ´ÉÌ× ÉϽ ÓÏß¶Ë Ï½ÓÏß¶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£» 2¡ªË«½ðÊôƬ£» 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