第四章电气设备的选择

1、第四章 电气设备的选择4.1 电气设备选择的原则4.2 低压电气设备4.3 低压电气的保护特性配合4.4 变频器4.5 低压配电装置4.6 低压配电箱的施工安装第一节第一节 电气设备选择的原则电气设备选择的原则 一、选择原则 正常工作时安全可靠运行 短路故障时不致产生损坏，开关电器必须具有足够的断流能力，并适应所处的位置（户内或户外）、环境温度、海拔高度，以及防尘、防火、防腐、防爆等环境条件。 (1)按环境特征选择型式 （2）按工作电压选择电气设备的额定电压 额定电压和额定电流 Co40 我国目前生产的电气设备，设计时取周围空气温度为 为计算值。1按工作环境及正常工作条件选择电气设备cNNWN

2、NIIIIUUmax（3）按短路情况来校验电气设备的动稳定和热稳定。 3max3maxshshIIiittIItItIimtimt223. 按装置地点的三相短路容量来校验开关电气的断流能力（遮断容量。)3(max.)3(max.kbtkbtSSII断路器负荷开关max. lbrII二、电气设备的功能 （1）隔离：将回路或电器与装置的其余部分隔开或断开。 （2）功能性通断：在正常运行中使装置的任何部件通电或断电。 （3）电气保护：使电缆和设备防止过载；防止由于运行故障而引起的过电流；防止由于带电导体之间的故障而引起的短路电流2. 2. 低压电气设备的分类及用途低压电气设备的分类及用途 见表见表4

3、-24-23. 3. 低压电器的选用低压电器的选用设备名称设备名称额定电压不额定电压不小于回路工小于回路工作电压作电压额定电流不额定电流不小于回路工小于回路工作电流作电流设备遮断电设备遮断电流不小于短流不小于短路电流路电流设备动热稳设备动热稳定保证值不定保证值不小于计算值小于计算值按回路按回路起动情起动情况选择况选择刀开关及组刀开关及组合开关合开关熔断器熔断器断路器断路器交流接触器交流接触器及及磁力起动器磁力起动器按电动机容按电动机容量或电流选量或电流选等级及型号等级及型号第二节 低压电器设备 一、断路器 也称为自动断路器或空气开关。 具有全负荷分断能力、短路保护、过载保护、失压和欠压保护等功

4、能。 有很好的灭弧能力。 常用作配电箱中的总开关或分路开关。1. 低压断路器的工作原理 短路保护 过载保护 欠电压保护 2. 结构 低压自动开关的结构主要由触头系统、灭弧系统、各种脱扣器和操作机构等部分组成。（1）触头系统 主触头在正常情况下接通分断负荷电流，在故障情况下分断故障电流。 弧触头用耐弧金属材料制成，起保护主触头的作用；合闸时弧触头先闭合、主触头后闭合；分闸时主触头先断开、弧触头后断开。 大容量的断路器中为了更好地保护主触头增加副触头，合闸时弧触头先闭合，然后副触头闭合，最后弧触头闭合；分闸时弧触头先分断，然后副触头分断，最后主触头分断。 11弧触头；弧触头； 22主触头；主触头；

5、 33触头压力弹簧；触头压力弹簧； 44软连接；软连接； 55传动机构传动机构（a）触头断开位置）触头断开位置 （b）弧触头先闭合）弧触头先闭合（c）主触头后闭合）主触头后闭合 触头系统是低压自动开关的执行元件，用来接通和分断电路。一般由动触头、静触头和连接导线等组成。 当短路或过载故障时，触头被自动打开，动、静触头间产生的电弧被拉长，然后通过灭弧，实现分断电流的作用。 （2）灭弧装置 灭弧装置一般为栅片式灭罩。 灭弧方式： 1）使电弧拉长，使电源电压不能维持电弧继续燃烧，从而使电弧熄灭。 2）将电弧分段，使长弧分割成为多段短弧。 3）足够的冷却表面，使冷却表面能与电弧迅速接触使之冷却。 4）

6、减小并限制电弧火花喷出的距离。（3）脱扣器 脱扣器是接受信号的元件。 1）电磁脱扣器-短路保护 2）热脱扣器过负荷保护 3）失压脱扣器低电压保护 4）分励脱扣器远动控制 5）复式脱扣器同时具有两种或两种以上脱扣器（4）操作机构 自动开关的闭合与断开的执行机构。 1）操作机构 四连杆机构，电动操作具有快速合闸与快速分闸功能，与操作速度无关。 2）自由脱扣机构 实现触头系统与操作机构之间联系的机构，使触头分断和闭合。 3. 分类 （1）按使用类别分类 类：非选择型，一般为瞬时动作，只作短路保护用。 类：选择型，两段保护为瞬时或短延时两段，三段保护为瞬时、短延时与长延时特性三段。 （2）按设计形式分

7、 万能式（框架式）、塑壳式； （3）按分断介质分： 空气分断、真空分断、气体分断； （a）万能式）万能式 （b）塑料外壳式）塑料外壳式（c c）小型模数式）小型模数式 5. 低压断路器选择应用 （1）根据需要选择脱扣器 分励脱扣器； 过电流脱扣器； 欠电压脱扣器； 漏电保护脱扣器。 （2）过电流脱扣器的种类 瞬时； 定时限，短延时过电流脱扣器； 反时限，长延时过电流脱扣器。 （3）过电流脱扣器的电流整定值 用电流值的倍数或直接用安培数表示； （4）过电流脱扣器的脱扣时间整定值 定时限延时时间整定值用秒（s）表示； 反时限的应给出时间电流特性曲线。 （5）反时限过电流脱扣器的断开动作特性。在基准

8、温度下，所有相极通电至1.05 ,即约定不脱扣电流时，在约定时间（对 63A为2h， 63A为1h）内不应脱扣，使电流上升到1.3 ，即约定脱扣电流时，应在小于约定时间内脱扣。nInInInIDW15系列过电流脱扣器保护特性 过电流脱扣器动作电流整定值范围 脱扣器型式、动作电流整定值范围、用途选择型过电流脱扣器非选择型过电流脱扣器电子式电子式热-电磁式长延时短延时瞬时长延时瞬时长延时瞬时配电用(0.41)ln(310)ln(1020)ln(0.41)ln(310)ln(0.641)ln10ln(不可调式)保护电动机用-(0.41)ln(815)ln(0.641)ln12ln(不可调式) （2）

9、根据负荷选择断路器最常见的负载有配电线路、电动机和家用与类似家用（照明、家用电器等）三大类。配电保护型断路器的反时限断开特性配电保护型断路器的反时限断开特性通过电流名称通过电流名称整定电流倍数整定电流倍数约定时间（约定时间（h h）63A63A约定不脱扣电流约定不脱扣电流1.051.051122约定脱扣电流约定脱扣电流1.301.301 12 2返回特性电流返回特性电流3.03.0可返回时间（可返回时间（s s）5 58 81212nI电动机保护型断路器的反时限断开特性电动机保护型断路器的反时限断开特性通过电流名通过电流名称称整定电流整定电流倍数倍数约定时间约定时间约定不脱扣约定不脱扣电流电流

10、1.01.02h2h约定脱扣电约定脱扣电流流1.21.22h2h1.51.5按电动机负载性质可以选按电动机负载性质可以选2 2、4 4、8 8、12min12min之内之内动作，一般的选动作，一般的选 2 24min 4min 7.27.27.27.2也是一种可返回特性，它必须躲过电也是一种可返回特性，它必须躲过电动机的起动电流（动机的起动电流（57倍），为延时时倍），为延时时间，按电动机的负载性质可选动作时间间，按电动机的负载性质可选动作时间为为2s 10s、4s10s、6s20s和和9s30s，一，一般选用般选用2s10s或或4s10s 家用断路器家用断路器脱扣器型式脱扣器型式断路器的脱扣

11、断路器的脱扣器额定电流器额定电流通过电流通过电流规定时间（脱规定时间（脱扣或不脱扣极扣或不脱扣极限时间）限时间）预期结果预期结果B B、C C、D D63631.131.131h1h不脱扣不脱扣63632h2hB B、C C、D D63631.451.451h1h脱扣脱扣63632h2hB B、C C、D D32322.552.551s1s60s60s脱扣脱扣32321s1s120s120sB B所有值所有值3 30.1s0.1s不脱扣不脱扣C C5 5D D1010B B所有值所有值5 50.1s0.1s脱扣脱扣C C1010D D5050二、熔断器二、熔断器1。熔断器安秒特性。熔断器安秒特

12、性1.minIIIFEr最小熔断电流熔体额度电流保护配合电流2. 熔断器种类熔断器种类 瓷插式熔断器瓷插式熔断器螺旋式熔断器螺旋式熔断器有填料管高分断熔断器有填料管高分断熔断器可配熔断撞击显示器熔断前熔断后 自复式熔断器自复式熔断器1P+N 灯闪报警 机械锁定 隔离开关 机械锁定闪闪光光报报警警示示意意图图 机械锁定示意图机械锁定示意图 多多极极拼拼装装示示意意图图 五、漏电保护器1. 功能 漏电保护器是指在规定的条件下，当漏电电流达到或超过整定值时能自动断开电路的机械开关电器或组合电器。 漏电保护器是用以防止因触电、漏电引起的人身伤亡事故、设备损坏以及火灾的一种安全保护器。漏电保护器安装在中

13、性点直接接地的三相四线制低压电网中，其主要功能是提供间接接触保护。当其额定动作电流在30mA及以下时，也可以作为直接接触保护的补充保护。2. 分类1）漏电开关。 2）漏电继电器。 3）漏电自动开关。 4）漏电保护插座。 漏电保护器的极和线漏电保护器的极和线第三节 低压电器的保护特性配合 一、低压断路器的选择与整定一、低压断路器的选择与整定 1. 前后级低压断路器选择性的配合 前一级（靠近电源）低压断路器采用短延时的过流脱扣器，而后一级（靠近负荷）低压断路器采用瞬时脱扣器，动作电流为前一级大于后一级动作电流的1.2倍。 后一级采用瞬时过流脱扣器，则前一级要求采用短延时过流脱扣器，如果前后级都采用

14、短延时脱扣器，则前一级短延时时间应至少比后一级短延时时间大一级。 低压断路器保护特性时间误差为20%30%，为防止误动作，前一级动作时间计入负误差（提前动作），后一级动作时间计入正误差（滞后动作），在这种情况下，仍要保证前一级动作时间大于后一级动作时间，才能保证前后级断路器选择性配合。 2. 瞬时（或短延时）过电流脱扣器 （1）负载是单台电动机整定电流szdSMIKI瞬时（或短延时）过电流脱扣器整定电流值（瞬时（或短延时）过电流脱扣器整定电流值（A A）；）；可靠系数，对动作时间大于可靠系数，对动作时间大于0.02s0.02s的断路器，的断路器，K K取取1.351.35，对动作时间小于对动作

15、时间小于0.02s0.02s的断路器的断路器K K取取1.71.72.02.0； 电动机的起动电流（电动机的起动电流（A A）。szdIKSMI （2 2）配电线路）配电线路 不考虑电动机的起动电流时不考虑电动机的起动电流时szdjfIKI配电线路的尖峰电流（配电线路的尖峰电流（A A）；）； 可靠系数，一般取可靠系数，一般取1.351.35。 当配电线路考虑电动机的起动电流时，当配电线路考虑电动机的起动电流时，jfIKszdSMzIKI计及正常工作电流和可能出现的自起动计及正常工作电流和可能出现的自起动电动机的起动电流的总和（电动机的起动电流的总和（A A）SMzI 3. 3. 长延时过电流

16、脱扣器整定电流长延时过电流脱扣器整定电流gzdjsIKI过电流脱扣器的长延时动作整定电流值（过电流脱扣器的长延时动作整定电流值（A A）可靠系数，一般取可靠系数，一般取1.11.1；线路的计算电流，单台电动机是指电线路的计算电流，单台电动机是指电动机的额定电流（动机的额定电流（A A）gzdIKjsI二、低压熔断器的选择与整定 1. 熔断器熔体电流 （1）正常运行的情况熔体额定电流熔体额定电流应不小于线路计算电流应不小于线路计算电流. e rjsII. e rIjsI（2）起动情况.q de rIIk.jfe rIIk电动机的起动电流（A）. q dI配电线路的尖峰电流（A）jfI配合系数，取

17、决于起动状况和熔断器特性。k 2. 熔断器熔体动作选择性的配合 （1）熔断器熔体的熔断时间与起动设备的动作时间配合 当短路电流超过起动设备的极限遮断电流时，要求熔断器的熔断时间小于起动设备的断开时间，熔断器的熔断时间为起动设备的动作时间的1/2。 （2）熔断器与熔断器之间的配合 （3）熔断器熔体与电缆、导线截面的配合 当采用断路器或熔断器作为线路的过负荷保护时，熔断器熔体的额定电流或断路器长延时动作过电流脱扣器的整定电流应不大于导体长期允许电流的80%。 （4）熔断器的最大分断电流应大于线路上的冲击短路电流的有效值。,k rdII熔断器的最大分断电流（kA）；线路上的三相短路电流周期分量有效值

18、（kA）。,k rIdI（4）保护电器选型综合方案）保护电器选型综合方案低压配电屏引出低压配电屏引出的主干线状况的主干线状况变压器低压变压器低压出现总开关出现总开关主干主干线线中间各中间各级分干级分干线线末端回路末端回路前一级分前一级分干线干线末端回路末端回路母干线母干线断路器断路器断路断路器器熔断器熔断器熔断器熔断器非选择性非选择性断路器断路器大电流（大电流（300A300A以以上）放射式上）放射式断路器断路器断路断路器器熔断器熔断器熔断器熔断器非选择性非选择性断路器断路器一般容量（一般容量（300A300A以下）放射式以下）放射式断路器断路器熔断熔断器器熔断器熔断器非选择性非选择性熔断器熔

19、断器非选择性非选择性断路器，断路器，aMaM熔断器熔断器第四节第四节 变频器变频器 一、工作原理一、工作原理 工频交流电整流器平滑直流三相逆变器可变电压和可变频率的电流 二、分类 1. 按变换的环节分类 （1）间接变频器： 交-直-交 适用于高速小容量电机。 （2）直接变频器： 交-交 适用于低速大容量拖动系统。 2.按直流电源性质分类 （1）电流源型 大电感器作为储能环节来扼制电流的变化，使电压波形接近正弦波。 应用于负载电流变化较大的场合。 （2）电压源型 大电容器作为储能环节 应用于负载电压变化较大的场合。 3. 按电压的调制方式分类（1）脉宽调制（SPWM）变频器 电压的大小是通过调节脉冲占空比。 中、小容量的通用变频器几乎全都采用此类变频器。（2）脉幅调制（PAM）变频器 电压的大小是通过调节直流电压幅值。 4. 按输入电源的相数分类 （1）三进三出 输入侧和输出侧都是三相交流电 （2）单进三出 输入侧为单相交流电，输出侧是三相