电气控制第二章

1、第二章第二章 其他常用低压电器其他常用低压电器v电磁式低压电器中，感测元件接受的是电压或电电磁式低压电器中，感测元件接受的是电压或电流信号，但在众多的低压电器中，其感测信号还流信号，但在众多的低压电器中，其感测信号还可能是发热、温度、转速、以及机械力等不同形可能是发热、温度、转速、以及机械力等不同形式的非电量信号。对于不同形式的信号，感测元式的非电量信号。对于不同形式的信号，感测元件的结构形式与电磁式电器也有根本的不同，因件的结构形式与电磁式电器也有根本的不同，因此出现了各种各样的其他低压电器。此出现了各种各样的其他低压电器。2.1 热继电器热继电器2.1.1 热继电器的作用与分类热继电器的作

2、用与分类v作用：作用：过载保护。当电动机处在长时间过载运行状态时，切断电过载保护。当电动机处在长时间过载运行状态时，切断电 路。路。能随过载程度改变动作时间。能随过载程度改变动作时间。由于热惯性，对电机的过载保护不是瞬时的，不能做短路由于热惯性，对电机的过载保护不是瞬时的，不能做短路 保护，与电流继电器和熔断器不同。保护，与电流继电器和熔断器不同。v分类：分类：按相数分：单相、两相、三相；按相数分：单相、两相、三相；在三相电路中按职能分：带断相保护、不带断相保护。在三相电路中按职能分：带断相保护、不带断相保护。2.1.2 热继电器的保护特性和工作原理热继电器的保护特性和工作原理2.1.2.1

3、电动机的过载特性和热继电器的保护特性电动机的过载特性和热继电器的保护特性v电动机的过载特性：（课本图电动机的过载特性：（课本图2-1上方曲线）上方曲线）v电动机在不超过允许温升的条件下，电动机的过电动机在不超过允许温升的条件下，电动机的过载电流与电动机通电时间的关系。载电流与电动机通电时间的关系。v图中，图中，表示电动机实际电流和额定电流的比表示电动机实际电流和额定电流的比 值，当值，当1时，电动机处于过载状态，电动机的安全工时，电动机处于过载状态，电动机的安全工作时间随着过载程度的增加，越来越短，这就要作时间随着过载程度的增加，越来越短，这就要求热继电器的分断时间随过载程度的增加也越来求热继

4、电器的分断时间随过载程度的增加也越来越短。越短。v电动机过载特性曲线是一条临界曲线，电动机的电动机过载特性曲线是一条临界曲线，电动机的过载电流和时间如果取在曲线上方，电动机就会过载电流和时间如果取在曲线上方，电动机就会烧毁，曲线下方是安全范围。由于各种误差的影烧毁，曲线下方是安全范围。由于各种误差的影响，电动机过载特性不可能是一条精准的曲线，响，电动机过载特性不可能是一条精准的曲线，而是一条带子，带子越宽，误差越大，带子越窄，而是一条带子，带子越宽，误差越大，带子越窄，误差越小。误差越小。 热继电器保护特性热继电器保护特性 v热继电器过载电流与动作时间的关系。热继电器过载电流与动作时间的关系。

5、v热继电器的保护特性曲线应该在电动机过载特性热继电器的保护特性曲线应该在电动机过载特性曲线下方，如果发生过载，热继电器就会在电动曲线下方，如果发生过载，热继电器就会在电动机未达到允许过载极限值之前动作，分断电动机机未达到允许过载极限值之前动作，分断电动机电源。电源。v同理，由于各种误差的影响，热继电器保护特性同理，由于各种误差的影响，热继电器保护特性曲线也是带状的。曲线也是带状的。2.1.2.2 热继电器工作原理热继电器工作原理v热元件：使双金属片发热的元件，串联在电动机热元件：使双金属片发热的元件，串联在电动机主回路中使用。主回路中使用。v双金属片受热方式：直接受热、间接受热、复合双金属片受

6、热方式：直接受热、间接受热、复合受热、互感器受热。受热、互感器受热。v热继电器内部结构（课本图热继电器内部结构（课本图2-4）：双金属片受）：双金属片受热动作通过热元件的发热弯曲，额定电流时，双热动作通过热元件的发热弯曲，额定电流时，双金属片虽然弯曲，但不足以使常闭触点分断。如金属片虽然弯曲，但不足以使常闭触点分断。如果过载，热元件发热程度增加，双金属片的弯曲果过载，热元件发热程度增加，双金属片的弯曲程度也增加，弯曲的双金属片带动一系列的机械程度也增加，弯曲的双金属片带动一系列的机械机构使热继电器常闭触点分断。机构使热继电器常闭触点分断。使用热继电器需要主意的几个部分（下页附图）使用热继电器需

7、要主意的几个部分（下页附图） v 发热元件部分：接线较粗，串接在电动机主回路中。发热元件部分：接线较粗，串接在电动机主回路中。v 常闭触点（图中标常闭触点（图中标NC）、常开触点（图中标）、常开触点（图中标NO）：应）：应用与控制回路。用与控制回路。v 调节旋钮：整定动作电流。调节旋钮：整定动作电流。v 自动复位、手动复位选择旋钮：选择复位方式。自动复位、手动复位选择旋钮：选择复位方式。v 手动复位按钮：热继电器保护后，如果选择手动复位模式，手动复位按钮：热继电器保护后，如果选择手动复位模式，则需要按下该按钮时，热继电器常闭触点才能闭合。则需要按下该按钮时，热继电器常闭触点才能闭合。v 什么情

8、况下选手动复位，什么情况下选自动复位？什么情况下选手动复位，什么情况下选自动复位？ 过载故障未知，必须等排除故障后手动复位，使热继电器过载故障未知，必须等排除故障后手动复位，使热继电器常闭触点闭合。故障已知，且不需要人工去排除故障，可常闭触点闭合。故障已知，且不需要人工去排除故障，可用自动复位，等双金属片冷却后，热继电器自动复位，常用自动复位，等双金属片冷却后，热继电器自动复位，常闭触点闭合。闭触点闭合。2.1.3 带断相保护的热继电器带断相保护的热继电器v什么情况下用断相保护什么情况下用断相保护 导线松开，接触器接触不良、单相熔断器熔断等导线松开，接触器接触不良、单相熔断器熔断等原因会造成断

9、相。在三相中的一相断开且输出功原因会造成断相。在三相中的一相断开且输出功率不变的情况下，另外两相的电流会增大很多。率不变的情况下，另外两相的电流会增大很多。v星型接法的情况：电动机绕组和热继电器是串联星型接法的情况：电动机绕组和热继电器是串联的，流过绕组电流等于流过热继电器电流，所以的，流过绕组电流等于流过热继电器电流，所以普通两相或三相热继电器可以对此作出保护。普通两相或三相热继电器可以对此作出保护。v三角形接法的情况：流过电动机绕组的电流小于三角形接法的情况：流过电动机绕组的电流小于流过热继电器的电流，必须使用带断相保护的热流过热继电器的电流，必须使用带断相保护的热继电器。继电器。v 断相

10、保护原理（图断相保护原理（图2-5） 差动机构：双金属片同时发热会导致常闭触点断差动机构：双金属片同时发热会导致常闭触点断开，断相时，不发热的双金属片由于冷却反向运开，断相时，不发热的双金属片由于冷却反向运动，也会导致常闭触点的断开。动，也会导致常闭触点的断开。2.1.4 热继电器的主要技术参数热继电器的主要技术参数v技术数据：表技术数据：表2-1 热继电器的额定电流和其对应热元件的额定电流热继电器的额定电流和其对应热元件的额定电流不同，选择是应按热元件额定电流选择。不同，选择是应按热元件额定电流选择。v图形符号、文字符号：图形符号、文字符号：2.1.5 热继电器的选用（课本热继电器的选用（课

11、本P26）v 额定电流额定电流 ：按发热元件选择。按电机的过载能力选择。：按发热元件选择。按电机的过载能力选择。v 电动机启动状况：保证电机启动时热继电器不会动作。启电动机启动状况：保证电机启动时热继电器不会动作。启动时电流为额定电流动时电流为额定电流6倍，启动时间不超过倍，启动时间不超过6秒。秒。v 电动机启动次数：要主意热继电器的操作频率。超过热继电动机启动次数：要主意热继电器的操作频率。超过热继电器操作频率的频繁启动不适合用热继电器，因为双金属电器操作频率的频繁启动不适合用热继电器，因为双金属片热量会积累，使触点动作。可以用温度继电器保护电机。片热量会积累，使触点动作。可以用温度继电器保

12、护电机。v Y形接法的电动机采用普通的两相或三相热继电器保护，形接法的电动机采用普通的两相或三相热继电器保护，三相严重不平衡，工作环境恶劣的情况下，选用三相热继三相严重不平衡，工作环境恶劣的情况下，选用三相热继电器保护。三角形接法的电动机需要采用带断相保护的热电器保护。三角形接法的电动机需要采用带断相保护的热继电器。继电器。v 热继电器不可以做短路保护，动作速度太慢。热继电器不可以做短路保护，动作速度太慢。2.1.6 使用主意事项使用主意事项v 电机额定电流应取发热元件中间值，这样整定时才有上下调节的余地。电机额定电流应取发热元件中间值，这样整定时才有上下调节的余地。如额定电流如额定电流30A

13、的电机，选择发热元件时电流整定范围为的电机，选择发热元件时电流整定范围为28-36-45A，先把整定值设定在，先把整定值设定在36档上，再根据实际运行情况调大或者调档上，再根据实际运行情况调大或者调小整定值。小整定值。v 自动复位和手动复位的选择。自动复位和手动复位的选择。v 外部导线选择：必须严格按照表外部导线选择：必须严格按照表2-1选择。导线的粗细会影响发热元选择。导线的粗细会影响发热元件的散热。件的散热。v 热继电器和电动机周围的环境应尽量相同。温度过高过低都会影响热热继电器和电动机周围的环境应尽量相同。温度过高过低都会影响热继电器的动作时间。继电器的动作时间。v 按照产品说明书上的规

14、定安装，于其他器件安装在一起的时候，热继按照产品说明书上的规定安装，于其他器件安装在一起的时候，热继电器要放在下面，以免受到其他设备发热的影响。电器要放在下面，以免受到其他设备发热的影响。v 定期去除尘埃和污垢，若双金属片出现锈斑，用汽油轻轻擦拭，切忌定期去除尘埃和污垢，若双金属片出现锈斑，用汽油轻轻擦拭，切忌用砂纸打磨。用砂纸打磨。v 使用中每年要通电校验一次。另外当主电路发生短路事故后，应检查使用中每年要通电校验一次。另外当主电路发生短路事故后，应检查发热元件和双金属片是否发生永久变形。若发生永久变形或无法判断发热元件和双金属片是否发生永久变形。若发生永久变形或无法判断时，则应进行通电实验

15、。在调整是绝不允许弯折双金属片。时，则应进行通电实验。在调整是绝不允许弯折双金属片。2.2 信号继电器信号继电器v输入量为非电信号，且当信号达到一定值时，才输入量为非电信号，且当信号达到一定值时，才能使触头动作的继电器。常用的有：温度继电器、能使触头动作的继电器。常用的有：温度继电器、速度继电器、压力继电器、液位继电器、干簧继速度继电器、压力继电器、液位继电器、干簧继电器和光电继电器。电器和光电继电器。2.2.1 温度继电器温度继电器v为什么使用温度继电器：热继电器是感测电流的为什么使用温度继电器：热继电器是感测电流的大小决定电机是否过载，是否发热。而电机发热大小决定电机是否过载，是否发热。而

16、电机发热并不一定是由于过流造成的，如：电网电压升高，并不一定是由于过流造成的，如：电网电压升高，导致电机铁心发热，这样也会使绕组温度升高。导致电机铁心发热，这样也会使绕组温度升高。 电动机环境温度过高及通风不良。这时热继电器电动机环境温度过高及通风不良。这时热继电器是起不到保护作用的，此时需要以温度为直接感是起不到保护作用的，此时需要以温度为直接感测量控制触点的动作。温度继电器是按温度原则测量控制触点的动作。温度继电器是按温度原则动作的继电器。动作的继电器。v安装位置：电动机内部。安装位置：电动机内部。v分类：双金属片式温度继电器、热敏电阻式温度分类：双金属片式温度继电器、热敏电阻式温度继电器

17、。继电器。2.2.1.1 双金属片式温度继电器双金属片式温度继电器v动作原理（图动作原理（图2-7）：动触点直接安装在双金属）：动触点直接安装在双金属片上，温度上升，双金属片动作，带动触点分离。片上，温度上升，双金属片动作，带动触点分离。v缺点：工艺复杂、体积大、双金属片易老化、反缺点：工艺复杂、体积大、双金属片易老化、反应滞后。应滞后。2.2.1.2 热敏电阻式温度继电器热敏电阻式温度继电器v感测元件热敏电阻安装在电机内部，温度升高电感测元件热敏电阻安装在电机内部，温度升高电阻值变化。继电器主体在电动机外部，如安装在阻值变化。继电器主体在电动机外部，如安装在电动机的控制电气柜中。电动机的控制

18、电气柜中。v工作原理（图工作原理（图2-8）：）： 电源部分电源部分 电桥部分电桥部分 输出部分输出部分 晶闸管工作原理晶闸管工作原理 2.2.2 速度继电器速度继电器v 工作原理：靠电磁感应使速度工作原理：靠电磁感应使速度继电器电机定子动作，带动机继电器电机定子动作，带动机械部分，实现触点动作。械部分，实现触点动作。v 速度传感器转子通过速度传感器转子通过2与电动机与电动机轴相连，电机转动时，速度传轴相连，电机转动时，速度传感器的转子也随着转动。感器的转子也随着转动。v 速度传感器的定子中绕组感应速度传感器的定子中绕组感应出电流，导体的受力方向与转出电流，导体的受力方向与转子旋转方向一致，导

19、致定子带子旋转方向一致，导致定子带动着杆动着杆5运动。运动。v 当电机达到一定转速时，杆当电机达到一定转速时，杆5使使触点动作，速度传感器常闭触触点动作，速度传感器常闭触点断开，常开触点闭合。点断开，常开触点闭合。速度传感器可以反映出两个量：速度传感器可以反映出两个量：v电机的转速是否达到或超过传感器动作值；电机的转速是否达到或超过传感器动作值；v电机的旋转方向。电机的旋转方向。码盘，可以反映出电机转速的详细信息。码盘，可以反映出电机转速的详细信息。符号：符号：2.2.3 压力继电器压力继电器v用于气压和液压的检测，感测部分安装于水路、用于气压和液压的检测，感测部分安装于水路、气路或油路的分支

20、管中。当气压或液压发生变化气路或油路的分支管中。当气压或液压发生变化时，压力继电器发出信号控制电机的启停。（打时，压力继电器发出信号控制电机的启停。（打压装置常为电机）压装置常为电机）v动作压力的大小可以通过给定螺帽进行调节。动作压力的大小可以通过给定螺帽进行调节。2.2.4 液位继电器（图液位继电器（图2-12）v反映锅炉或水箱内的液位信息。利用锅炉内浮筒反映锅炉或水箱内的液位信息。利用锅炉内浮筒的上升下落来接通断开外部触点。的上升下落来接通断开外部触点。2.2.5 干簧继电器干簧继电器v结构：导磁簧片、惰性气体管。结构：导磁簧片、惰性气体管。v动作原理：受周围磁场驱动，两个导磁簧片被磁动作

21、原理：受周围磁场驱动，两个导磁簧片被磁化，相互吸引，接触，接通电路。当磁场消失后，化，相互吸引，接触，接通电路。当磁场消失后，两个导磁簧片断开。两个导磁簧片断开。v特点：寿命长、动作快、承受电压低。特点：寿命长、动作快、承受电压低。2.3 主令电器主令电器v主令电器是用来闭合和分断控制电路的低压电器，主令电器是用来闭合和分断控制电路的低压电器，用以控制电力拖动系统中电动机启动、停车、制用以控制电力拖动系统中电动机启动、停车、制动以及调速等。主令电器不可分断主回路，它是动以及调速等。主令电器不可分断主回路，它是专门用来发命令的电器。专门用来发命令的电器。v常用主令电器有：控制按钮、行程开关、万能

22、开常用主令电器有：控制按钮、行程开关、万能开关、主令控制器等。关、主令控制器等。2.3.1 控制按钮控制按钮按钮符号：按钮符号：v按钮用字母按钮用字母SB表示。表示。v按下按钮时常闭触点先断开，常开触点后闭合。按下按钮时常闭触点先断开，常开触点后闭合。v松开按钮时，由于反力弹簧的作用，常开触点先松开按钮时，由于反力弹簧的作用，常开触点先断开，常闭触点后闭合。（注：有的按钮有松手断开，常闭触点后闭合。（注：有的按钮有松手复位功能，有的按钮需要再次按下才复位，课本复位功能，有的按钮需要再次按下才复位，课本上的按钮都有反力弹簧）上的按钮都有反力弹簧）v根据需要选择按钮的触点数：根据需要选择按钮的触点

23、数：1常开常开1常闭、常闭、6常常开开6常闭。常闭。v按钮颜色：红色表示停止，绿色黑色表示启动。按钮颜色：红色表示停止，绿色黑色表示启动。 按钮种类按钮种类单式、复式按钮（具有防爆功能）单式、复式按钮（具有防爆功能）v紧停按钮紧停按钮v控制按钮（两对常开常闭触点、一对常开常闭触控制按钮（两对常开常闭触点、一对常开常闭触点）点）指示灯指示灯 v在各类电气设备及电气线路中做电源指示和指挥在各类电气设备及电气线路中做电源指示和指挥信号、预告信号、运行信号、故障信号及其他信信号、预告信号、运行信号、故障信号及其他信号指示。常用的有黄、绿、红、白、蓝五种。指号指示。常用的有黄、绿、红、白、蓝五种。指示灯

24、文字符号为示灯文字符号为HL，图形符号圆内画十字。，图形符号圆内画十字。 2.3.2 行程开关行程开关v依照生产机械的行程发出命令以控制其运动方向依照生产机械的行程发出命令以控制其运动方向或行程长短的主令电器。若将行程开关安装在机或行程长短的主令电器。若将行程开关安装在机械行程的终点处，以限制其行程，则称为限位开械行程的终点处，以限制其行程，则称为限位开关或终点开关。（为了安全，通常终点处不止一关或终点开关。（为了安全，通常终点处不止一个限位开关）。个限位开关）。v应用场合：运动设备、特定的位置完成特定动作。应用场合：运动设备、特定的位置完成特定动作。v工作原理：类似于按钮，区别在于，按钮需要

25、人工作原理：类似于按钮，区别在于，按钮需要人手动按，而行程开关是由运动着的机械设备去碰。手动按，而行程开关是由运动着的机械设备去碰。v分类：直动式、滚轮式、微动式。分类：直动式、滚轮式、微动式。v滚轮式滚轮式v符号符号v直动行程开关直动行程开关 缺点是触点分合速度取决于机械的移动速度，当缺点是触点分合速度取决于机械的移动速度，当移动速度低于移动速度低于0.4m/min时，触点分断太慢，时，触点分断太慢，易受电弧烧毁。此时应采用滚轮式行程开关（上易受电弧烧毁。此时应采用滚轮式行程开关（上轮臂偏离积累到一定程度，触点瞬时分断）。轮臂偏离积累到一定程度，触点瞬时分断）。v微动式行程开关微动式行程开关

26、 微动式行程开关体积小、重量轻、动作灵敏，适微动式行程开关体积小、重量轻、动作灵敏，适用于行程控制要求较精确的场合。但由于推杆允用于行程控制要求较精确的场合。但由于推杆允许的行程小（动作行程许的行程小（动作行程LX-5型为型为0.30.7mm、LXW-11型为型为1.2mm），结构强度不高，因此），结构强度不高，因此使用时必须从机构上对推杆的最大行程加以限制，使用时必须从机构上对推杆的最大行程加以限制，以免压坏开关。以免压坏开关。 v滚轮行程开关滚轮行程开关v当生产机械行程比较小作用力也很小时，采用微当生产机械行程比较小作用力也很小时，采用微动行程开关。动行程开关。 v接近开关：非接触式行程开

27、关，属于电子器件。接近开关：非接触式行程开关，属于电子器件。2.3.3 万能转换开关万能转换开关v万能开关是由多组结构相同的触点组件叠装而成万能开关是由多组结构相同的触点组件叠装而成的多回路控制电器。的多回路控制电器。v结构：操作机构、定位装置、触点。结构：操作机构、定位装置、触点。v按手柄操作方式分类：自复式、定位式按手柄操作方式分类：自复式、定位式v手柄位置：左、中、右，或者有更多的位置可以手柄位置：左、中、右，或者有更多的位置可以选择。手柄拧在某个固定位置的时候，万能转换选择。手柄拧在某个固定位置的时候，万能转换开关众多触点的开与关也固定的。拧一下手柄就开关众多触点的开与关也固定的。拧一

28、下手柄就可以向控制回路发出多个指令。可以向控制回路发出多个指令。v六对触点：六对触点：v十二对触点十二对触点v带钥匙带钥匙v多位置：多位置：万能开关的图形表示（图万能开关的图形表示（图2-21）v万能开关手柄有多个位置，每个不同位置又有多万能开关手柄有多个位置，每个不同位置又有多个触点输出该触点开或断的状态，万能开关的图个触点输出该触点开或断的状态，万能开关的图形表示较普通开关要复杂，有两种方法表示万能形表示较普通开关要复杂，有两种方法表示万能开关的状态：开关的状态： 1 开关位置用虚线，触点接通用开关位置用虚线，触点接通用“黑点黑点”，触点，触点断开无断开无“黑点黑点”。 2 表格：表格：“

29、叉叉”表示触点接通。表示触点接通。v万能开关多用于控制线路，如果直接控制电机时，万能开关多用于控制线路，如果直接控制电机时，电机的容量应该较小。若用于可逆控制时，电动电机的容量应该较小。若用于可逆控制时，电动机停止后才允许反向。机停止后才允许反向。2.3.4 主令控制器主令控制器v原理和读图方式和万能转换开关相似，主令电器原理和读图方式和万能转换开关相似，主令电器的触点更多，手柄位置也更多，完成的转换更复的触点更多，手柄位置也更多，完成的转换更复杂。杂。2.4 熔断器熔断器作用作用v过载保护：过载时，流过熔体的电流使其发热，过载保护：过载时，流过熔体的电流使其发热，当达到熔化温度时，熔体熔断。

30、当达到熔化温度时，熔体熔断。v短路保护：短路时，熔体快速熔断。短路保护：短路时，熔体快速熔断。2.4.1 熔断器的结构和分类熔断器的结构和分类结构：结构：v 熔断管（盖、座）：熔断管（盖、座）：1安装熔体安装熔体 2熔体熔断时熄灭电弧。熔体熔断时熄灭电弧。v 熔体及导电部件：熔断器的主要部分，即是感测元件又是熔体及导电部件：熔断器的主要部分，即是感测元件又是执行元件。执行元件。分类：分类：v 按结构分：半封闭插入式、螺旋式、无填料密封管式、有按结构分：半封闭插入式、螺旋式、无填料密封管式、有填料密封管式。填料密封管式。v 按用途分：一般工业用熔断器、半导体器件保护用快速熔按用途分：一般工业用熔

31、断器、半导体器件保护用快速熔断器。断器。v 自复式熔断器：熔体用金属钠制成，过流时，熔体熔化变自复式熔断器：熔体用金属钠制成，过流时，熔体熔化变为蒸汽，和其它金属蒸汽不同，钠蒸汽电阻很高，从而使为蒸汽，和其它金属蒸汽不同，钠蒸汽电阻很高，从而使电路分断。当钠蒸汽冷却后，变成固体，自动恢复。电路分断。当钠蒸汽冷却后，变成固体，自动恢复。 半封闭插入式（见课本图半封闭插入式（见课本图2-23）v熔体安装在上边壳中熔体安装在上边壳中螺旋式（图螺旋式（图2-24）：）：v多用于机床保护。熔体装在上边螺旋帽中多用于机床保护。熔体装在上边螺旋帽中 。可以。可以直接从螺旋帽上看到熔体是否熔断。直接从螺旋帽上

32、看到熔体是否熔断。无填料密封管式无填料密封管式有填料密封管式有填料密封管式v填料为石英砂，目的是为了熔体断裂时减震，防填料为石英砂，目的是为了熔体断裂时减震，防止熔断器外壳炸裂。止熔断器外壳炸裂。快速熔断器快速熔断器v用于电力电子器件保护，如变频器的保护用于电力电子器件保护，如变频器的保护 2.4.2 熔断器的保护特性（熔化特性）熔断器的保护特性（熔化特性）v 指熔体电流和熔化时间之间的关系。曲线类似与热继电器指熔体电流和熔化时间之间的关系。曲线类似与热继电器的保护特性曲线，也具有反时限特性。（见课本图的保护特性曲线，也具有反时限特性。（见课本图2-27）v Ire ：额定电流，熔体在该电流绝

33、对不会熔断。：额定电流，熔体在该电流绝对不会熔断。v Ir ：最小熔断电流，当熔体通过电流大于等于：最小熔断电流，当熔体通过电流大于等于Ir时，熔时，熔体熔断。体熔断。v Kr =Ir/Ire ：熔化系数。：熔化系数。Kr的大小反映了熔断器的灵的大小反映了熔断器的灵敏程度。敏程度。v Kr越小，熔断器动作越灵敏。但是越小，熔断器动作越灵敏。但是Kr不宜太小，因为当不宜太小，因为当Kr小时，如：小时，如：Kr接近接近1时时(额定电流额定电流 接近接近 最小熔断电流最小熔断电流)，熔断器接近熔断，从而工作温度过高，同时由于熔断器保熔断器接近熔断，从而工作温度过高，同时由于熔断器保护特性本身的误差，

34、熔体可能在护特性本身的误差，熔体可能在Ire下也熔断。下也熔断。v Kr也不宜太大，若也不宜太大，若Kr太大，熔断器不能很好的起到保护太大，熔断器不能很好的起到保护作用。作用。2.4.3 熔断器的主要参数熔断器的主要参数v 额定电压：额定电压： 指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压，其值一般大于等于电气设备的额定电压。压，其值一般大于等于电气设备的额定电压。v 额定电流：指熔断器长期工作时，设备温升不超过规定值额定电流：指熔断器长期工作时，设备温升不超过规定值时所能承受的电流。该电流又分为：时所能承受的电流。该电流又分为： 1 熔断管的额定电流：熔断管

35、的电流等级较少。熔断管的额定电流：熔断管的电流等级较少。 2 熔体的额定电流：熔体的额定电流等级较多。熔体的额定电流：熔体的额定电流等级较多。v 同一额定电流的熔断管可以装不同额定电流的熔体，但熔同一额定电流的熔断管可以装不同额定电流的熔体，但熔体的额定电流不得大于熔断管的额定电流，否则熔体发热体的额定电流不得大于熔断管的额定电流，否则熔体发热会损坏熔断管。会损坏熔断管。v 极限分断能力：指熔断器在规定额定电压和功率因数条件极限分断能力：指熔断器在规定额定电压和功率因数条件下，能分断的最大电流，在电路中出现的最大电流一般指下，能分断的最大电流，在电路中出现的最大电流一般指短路电流。短路电流。所

36、以极限分断能力也反映了熔断器分断短路电所以极限分断能力也反映了熔断器分断短路电流的能力。如果回路电流超过极限分断能力电流，电路反流的能力。如果回路电流超过极限分断能力电流，电路反而不能分断，因为过大的电流是熔体气化，气化后的熔体而不能分断，因为过大的电流是熔体气化，气化后的熔体仍然起导电的作用。仍然起导电的作用。2.4.4 一般熔断器的选用一般熔断器的选用v 熔体额定电流的选择：熔体额定电流的选择：v 1 用于保护照明电路或电热设备（电阻性负载）的熔断器，用于保护照明电路或电热设备（电阻性负载）的熔断器，因为负载的电流比较稳定，所以熔断器的额定电流应等于因为负载的电流比较稳定，所以熔断器的额定

37、电流应等于或稍大于负载额定电流。或稍大于负载额定电流。v 2 用于保护单台长期工作电动机的熔断器，在电机启动时用于保护单台长期工作电动机的熔断器，在电机启动时不应熔断。不应熔断。 Ire=(1.5-2.5)Ie，电机启动电流为，电机启动电流为5-7倍的倍的Ie，但，但由于熔断器有反时特性，熔断器在启动电流下的熔断时间由于熔断器有反时特性，熔断器在启动电流下的熔断时间大于电机的启动时间，所以电机启动后，熔断器不会熔断。大于电机的启动时间，所以电机启动后，熔断器不会熔断。v 3 用于保护频繁启动的电动机的熔断器，考虑频繁启动时用于保护频繁启动的电动机的熔断器，考虑频繁启动时熔断器也不应熔断，熔断电

38、流应选择的更大一些。熔断器也不应熔断，熔断电流应选择的更大一些。 Ire=(3-3.5)Iev 4 用于保护多台电机的熔断器，在出现尖峰电流时也不应用于保护多台电机的熔断器，在出现尖峰电流时也不应熔断。通常，将其中容量最大的一台电机启动，其余电动熔断。通常，将其中容量最大的一台电机启动，其余电动机正常运行时出现的电流作为其尖峰电流，所以，熔断器机正常运行时出现的电流作为其尖峰电流，所以，熔断器选择应满足下列关系：、选择应满足下列关系：、 Ire=(1.5-2.5)Iemax +Ie Iemax为多台电机中容量最大的一台电机额定电流。为多台电机中容量最大的一台电机额定电流。Ie为其他电机额定电流

39、之和。为其他电机额定电流之和。 （为单台电机做过载保护的熔断器位于供电支线，为多台（为单台电机做过载保护的熔断器位于供电支线，为多台电机做保护的熔断器位于供电干线）电机做保护的熔断器位于供电干线）v 5 为防止发生越级熔断（供电干线的熔断器熔断，而供电为防止发生越级熔断（供电干线的熔断器熔断，而供电支线的熔断器未熔断），上、下级熔断器间应相差支线的熔断器未熔断），上、下级熔断器间应相差1-2个个差级。如相差差级。如相差10倍。倍。快速熔断器快速熔断器 v主要用于电力电子设备的保护，由于其熔断速度主要用于电力电子设备的保护，由于其熔断速度快，可以在电力电子设备过流烧毁前先熔断，从快，可以在电力电

40、子设备过流烧毁前先熔断，从而达到保护电力电子设备的作用。而达到保护电力电子设备的作用。 2.5 低压开关和低压断路器低压开关和低压断路器2.5.1 低压刀开关低压刀开关2.5.1.1 塑壳刀开关塑壳刀开关v 用途：电路电源开关、小容量电动机非频繁启动的操作开用途：电路电源开关、小容量电动机非频繁启动的操作开关。关。v 结构：操作手柄、熔丝、触刀、触点座。结构：操作手柄、熔丝、触刀、触点座。v 外部塑壳的作用：隔离电弧，防止电弧飞出伤人，防止电外部塑壳的作用：隔离电弧，防止电弧飞出伤人，防止电弧造成电源短路。弧造成电源短路。v 安装：手柄向上，不得平装倒装。电源线接上端，负载接安装：手柄向上，不

41、得平装倒装。电源线接上端，负载接在熔丝下端，这样拉闸后便于更换熔丝。在熔丝下端，这样拉闸后便于更换熔丝。v 符号：符号：Q，多极的闸刀要用，多极的闸刀要用虚线虚线连起来，表示同时动作，连起来，表示同时动作，熔丝要看实际情况，如果没安装熔丝，图形符号上就不画熔丝要看实际情况，如果没安装熔丝，图形符号上就不画熔丝。熔丝。2.5.1.2 熔断器式刀开关熔断器式刀开关v用途：用于交流用途：用于交流50Hz、电压至、电压至600V，有高短，有高短路电流的配电电路和电动机电路中，做电动机的路电流的配电电路和电动机电路中，做电动机的保护和电源开关、隔离开关，但一般不用于直接保护和电源开关、隔离开关，但一般不

42、用于直接接通和分断单台电动机。接通和分断单台电动机。v符号：符号：v用手柄分断用手柄分断 隔离开关隔离开关 v隔离开关的用途：隔离开关的用途： (1)用于隔离电源，便于检修和设备维护。用于隔离电源，便于检修和设备维护。 (2)用以接通或断开小电流电路。用以接通或断开小电流电路。v在操作隔离开关时应注意，线路送电时先合母线在操作隔离开关时应注意，线路送电时先合母线侧的隔离开关，后合线路侧隔离开关，再合接触侧的隔离开关，后合线路侧隔离开关，再合接触器。线路停电时应先断开接触器，后拉开隔离开器。线路停电时应先断开接触器，后拉开隔离开关。不能带负荷拉、合高压隔离开关。如有接触关。不能带负荷拉、合高压隔

43、离开关。如有接触器，先合隔离开关，后合接触器。拉闸合闸动作器，先合隔离开关，后合接触器。拉闸合闸动作要迅速。要迅速。2.5.2 低压断路器（空气开关）低压断路器（空气开关）v用途：分配电能、不频繁的启动电机、对电源线用途：分配电能、不频繁的启动电机、对电源线路和电动机实行保护，当它们发生严重的短路、路和电动机实行保护，当它们发生严重的短路、过载及欠电压等故障时，自动分断电路，其功能过载及欠电压等故障时，自动分断电路，其功能相当于熔断器式断流器（短路保护）与过流相当于熔断器式断流器（短路保护）与过流（di/dt大）、欠压、热继电器（过载大）、欠压、热继电器（过载di/dt小）小）的组合。的组合。

44、v在分断电路后一般不需要更换零部件。在分断电路后一般不需要更换零部件。 工作原理（图工作原理（图2-31） v 低压断路器的合闸是由手动完成的，合闸使脱扣连杆低压断路器的合闸是由手动完成的，合闸使脱扣连杆9与与合闸联杆合闸联杆5相扣。低压断路器中所有的分断动作（包括手相扣。低压断路器中所有的分断动作（包括手动分断和保护分断），都是通过分断脱扣联杆和合闸联杆动分断和保护分断），都是通过分断脱扣联杆和合闸联杆来完成的。来完成的。v 短路保护通过电磁脱扣器短路保护通过电磁脱扣器8带动脱扣装置，使脱扣联杆带动脱扣装置，使脱扣联杆9和合闸联杆和合闸联杆5分断，从而使低压断路器的电源触点分断，从而使低压断

45、路器的电源触点11、10分断。分断。v 过载保护是通过热元件过载保护是通过热元件14作用于热脱扣器作用于热脱扣器6，6的弯曲也的弯曲也会导致脱扣联杆和合闸联杆的分离。会导致脱扣联杆和合闸联杆的分离。v 许多低压断路器都带有整定功能，如图中许多低压断路器都带有整定功能，如图中1与与16 。1为过为过载整定旋钮，载整定旋钮，16为短路整定旋钮。为短路整定旋钮。v 2为手动脱扣按钮，该按钮较小，为红色，一般多用于检为手动脱扣按钮，该按钮较小，为红色，一般多用于检测脱扣联杆测脱扣联杆9和合闸联杆和合闸联杆5的分断功能是否好用。的分断功能是否好用。带整定旋钮和手动脱扣按钮的低压断路器带整定旋钮和手动脱扣

46、按钮的低压断路器只带手动脱扣按钮的低压断路器只带手动脱扣按钮的低压断路器v 红色小按钮红色小按钮 为手动脱扣按钮为手动脱扣按钮v 图中开关手柄的位置为低压断路器闭合时，按手动脱扣按钮的分断位图中开关手柄的位置为低压断路器闭合时，按手动脱扣按钮的分断位置。此时断路器处于分断的状态，但手柄不能完全到达分断状态的位置。此时断路器处于分断的状态，但手柄不能完全到达分断状态的位置。置。无整定旋钮和手动脱扣按钮的低压断路器无整定旋钮和手动脱扣按钮的低压断路器v常见的有：一相、两相、三相、四相常见的有：一相、两相、三相、四相2.5.2.2 低压断路器的类型及主要参数低压断路器的类型及主要参数低压断路器分类低

47、压断路器分类v万能式低压断路器：保护功能多，用于配电网络万能式低压断路器：保护功能多，用于配电网络保护。保护。v装置式低压断路器：又称塑料外壳式低压断路器，装置式低压断路器：又称塑料外壳式低压断路器，用于配电网络的保护和电动机、照明电路及电热用于配电网络的保护和电动机、照明电路及电热器等控制开关。器等控制开关。 v快速断路器：具有快速电磁铁和强力的灭弧装置，快速断路器：具有快速电磁铁和强力的灭弧装置，最快动作达到最快动作达到0.02s以内，多用于电力电气装置以内，多用于电力电气装置保护。保护。v限流断路器：利用短路电流产生巨大吸力，使触限流断路器：利用短路电流产生巨大吸力，使触点迅速断开，能在

48、交流短路电流尚未达到峰值之点迅速断开，能在交流短路电流尚未达到峰值之前就把故障电路切断。用于短路电流相当大的电前就把故障电路切断。用于短路电流相当大的电路中。路中。低压断路器的符号：低压断路器的符号：v课本上的文字符号用的是课本上的文字符号用的是QA。v触点处要打触点处要打“叉叉”。低压断路器型号及意义低压断路器型号及意义 （课本（课本42页）页）v了解编号的意义，能从编号中找出壳架等级额定了解编号的意义，能从编号中找出壳架等级额定电流。壳架等级额定电流是该系列低压断路器的电流。壳架等级额定电流是该系列低压断路器的最大允许额定电流，他大于脱扣器额定电流最大允许额定电流，他大于脱扣器额定电流（P

49、43 表表2-7），如），如DZ15-40系列的低压断路系列的低压断路器，壳架等级额定电流为器，壳架等级额定电流为40A，其脱扣器额定电，其脱扣器额定电流却分为很多等级，其中最大的一级为流却分为很多等级，其中最大的一级为40A。2.5.2.3 低压断路器的选择及使用注意事项低压断路器的选择及使用注意事项选择主意事项选择主意事项v低压断路器的额定电流和额定电压应大于或等于低压断路器的额定电流和额定电压应大于或等于线路、设备的正常工作电流和工作电压。线路、设备的正常工作电流和工作电压。v低压断路器的极限分断能力应大于或等于电路最低压断路器的极限分断能力应大于或等于电路最大短路电流，否则不能分断，因

50、为过了极限分断大短路电流，否则不能分断，因为过了极限分断电流，低压断路器的触点就会熔在一起。电流，低压断路器的触点就会熔在一起。v欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压。欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压。v过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流。负载电流。使用主意事项：使用主意事项：v低压断路器投入使用时应先整定。低压断路器投入使用时应先整定。v安装低压断路器时，应把来自电源的母线接在带安装低压断路器时，应把来自电源的母线接在带有灭弧罩一侧的端子上，来自设备的母线接到另有灭弧罩一侧的端子上，来自设备的母线接到另一次端子上。（按闸刀

51、开关原则，向上推为合闸）一次端子上。（按闸刀开关原则，向上推为合闸）这样做一是因为合闸的习惯方向为向上为合，二这样做一是因为合闸的习惯方向为向上为合，二是低压断路器的许多保护取电压、电流信号是从是低压断路器的许多保护取电压、电流信号是从开关上端取的。开关上端取的。v正常情况下，正常情况下，6个月应对开关进行一次检修。个月应对开关进行一次检修。v发生短路事故后，应对触点进行清理，检查是否发生短路事故后，应对触点进行清理，检查是否熔坏，清除金属颗粒、粉尘等。（电气柜在工作熔坏，清除金属颗粒、粉尘等。（电气柜在工作环境恶劣的情况下，也需要定期除尘）环境恶劣的情况下，也需要定期除尘） 低压断路器优缺点

52、低压断路器优缺点v使用低压断路器来实现短路保护比熔断器优越，使用低压断路器来实现短路保护比熔断器优越，因为三相短路时，只有一相熔断器熔断，造成单因为三相短路时，只有一相熔断器熔断，造成单相运行。对于低压断路器来说，造成短路便会使相运行。对于低压断路器来说，造成短路便会使开关跳闸，三相同时切断，同时低压断路器还有开关跳闸，三相同时切断，同时低压断路器还有其他保护功能。低压断路器在跳闸保护后不需要其他保护功能。低压断路器在跳闸保护后不需要更换器件，维护方便。更换器件，维护方便。v缺点：结构复杂、操作频率低，多用于要求较高缺点：结构复杂、操作频率低，多用于要求较高的场合。的场合。v目前，国内很多场合

53、已经用低压断路器取代了熔目前，国内很多场合已经用低压断路器取代了熔断器，主要原因是低压断路器保护功能多，维护断器，主要原因是低压断路器保护功能多，维护比较方便，但断路器是否可以取代熔断器仍然是比较方便，但断路器是否可以取代熔断器仍然是个有争议的话题。个有争议的话题。v熔断器的主要优点和特点熔断器的主要优点和特点1 选择性好。上下两级可以选择性切断电流，下选择性好。上下两级可以选择性切断电流，下级熔断是不会影响到上级。不带选择功能的断路级熔断是不会影响到上级。不带选择功能的断路器这方面做的不好。器这方面做的不好。2 限流特性好，分断能力高；在大电流时，断路限流特性好，分断能力高；在大电流时，断路

54、器易粘连。现在分断能力高的断路器也有，但是器易粘连。现在分断能力高的断路器也有，但是价格昂贵。价格昂贵。3 相对尺寸较小；相对尺寸较小；4 价格较便宜。价格较便宜。 5 目前电力电子产品的保护仍然多用快速熔断器。目前电力电子产品的保护仍然多用快速熔断器。 6 国外熔断器的应用仍然十分广泛，与断路器并国外熔断器的应用仍然十分广泛，与断路器并存，性能优良的熔断器仍然在不断的研发与生产。存，性能优良的熔断器仍然在不断的研发与生产。 2.5.3 组合开关组合开关v用途：机床电器设备的电源引入、直接控制小容用途：机床电器设备的电源引入、直接控制小容量三相异步电动机做非频繁正反转。量三相异步电动机做非频繁

55、正反转。结构及原理结构及原理 v 组合开关由动触点，静触组合开关由动触点，静触点，方形转轴，手柄、定点，方形转轴，手柄、定位机构和外壳组成。位机构和外壳组成。v 组合开关的手柄可以拧到组合开关的手柄可以拧到多个位置（多个位置（2个、个、3个、个、4个），当手柄拧动时，方个），当手柄拧动时，方形转轴同时带动多个动触形转轴同时带动多个动触点运动，使静触点插入相点运动，使静触点插入相应动触点片中接通电路。应动触点片中接通电路。结构图中所示的组合开关结构图中所示的组合开关有两个拧动位置，控制的有两个拧动位置，控制的是三路电流的分合（触点是三路电流的分合（触点有三层）。有三层）。v两个拧动位置两个拧动位

56、置 的组合开关的组合开关下图组合开关有三个拧动下图组合开关有三个拧动位置位置v 第一个位置：第一个位置：2、4接通、接通、6、8接通、接通、10、12接接通。通。v 第二个位置：第二个位置：1、3接通、接通、5、7接通、接通、9、11接通接通v 零位置：都不接通。零位置：都不接通。 符号：符号：v文字符号为文字符号为QSv图形符号见课本，也有用表示万能转换开关的方图形符号见课本，也有用表示万能转换开关的方法来表示组合开关的。如组合开关有三个拧动位法来表示组合开关的。如组合开关有三个拧动位置的时候，课本上的方法将无法表示。可以用虚置的时候，课本上的方法将无法表示。可以用虚线表示开关拧动的位置，黑

57、点表示开关在该位置线表示开关拧动的位置，黑点表示开关在该位置是否闭合或断开。是否闭合或断开。 2.6 漏电保护开关漏电保护开关v2.6.1 触电的行成及危害触电的行成及危害 低压电网中有中性点接地和中性点不接地两种系低压电网中有中性点接地和中性点不接地两种系统。下面分别分析两种系统的触电方式。见课本统。下面分别分析两种系统的触电方式。见课本图图2-34.中性点不接地系统中性点不接地系统 （图（图2-34a）v电机金属壳带电原因：假设电机内部绕组发生绝电机金属壳带电原因：假设电机内部绕组发生绝缘损坏，使电机一相和电机金属壳相接触，同时，缘损坏，使电机一相和电机金属壳相接触，同时，设备金属外壳没有

58、接地或接地松动，这时，设备设备金属外壳没有接地或接地松动，这时，设备外部金属壳带电，如果人接触电机金属壳的时候，外部金属壳带电，如果人接触电机金属壳的时候，就会发生触点现象。就会发生触点现象。v触电回路：电网触电回路：电网电机外壳电机外壳人人线路对地分布线路对地分布电容。电容。v线路对地分布电容形成：随着线路中电流的交变，线路对地分布电容形成：随着线路中电流的交变，线路下方的大地表面电荷也在不断的变化，就像线路下方的大地表面电荷也在不断的变化，就像线路和大地之间串联了一个电容一样，且线路越线路和大地之间串联了一个电容一样，且线路越长，电容越大，容抗越小，触电回路的电流也就长，电容越大，容抗越小

59、，触电回路的电流也就越大。越大。 中性点接地系统中性点接地系统 （2-34b）v触电时，电网触电时，电网电机外壳电机外壳人人中性点接地电中性点接地电阻阻中性线行成一个回路，其中中性点接地电阻中性线行成一个回路，其中中性点接地电阻是很小的，只有几欧姆，此时触电电压相当于电是很小的，只有几欧姆，此时触电电压相当于电源电压。源电压。2.6.2 漏电保护开关的组成和动作漏电保护开关的组成和动作v漏电保护开关作用：触电保护、设备漏电保护。漏电保护开关作用：触电保护、设备漏电保护。v分类：电流型、电压型。两种类型的区别在于检分类：电流型、电压型。两种类型的区别在于检测故障信号的方式不同。主要介绍电流型。测

60、故障信号的方式不同。主要介绍电流型。 电流型漏电保护开关（图电流型漏电保护开关（图2-35）v 基本原理：三相电流和为零，如果三相电流和不为零，说基本原理：三相电流和为零，如果三相电流和不为零，说明发生了漏电或触电事件。明发生了漏电或触电事件。v 用互感器原边感测三相电压，设备正常运行时，三相电流用互感器原边感测三相电压，设备正常运行时，三相电流和为零，互感器原边、副边感测电流值也为零。当触电或和为零，互感器原边、副边感测电流值也为零。当触电或漏电事故发生时，互感器原边感测电流值不为零，同理副漏电事故发生时，互感器原边感测电流值不为零，同理副边也不为零，副边带动电磁机构分断主回路开关。边也不为