第十节低压开关电器

1、w第十节 低压开关电器教教 学学 要要 求求w 掌握低压开关电器的作用；掌握低压开关电器的作用；w 掌握刀开关、接触器、磁力起动器和低掌握刀开关、接触器、磁力起动器和低压断路器的用途、种类和工作原理；压断路器的用途、种类和工作原理；w 熟悉刀开关、接触器、磁力起动器和低熟悉刀开关、接触器、磁力起动器和低压断路器的使用注意事项。压断路器的使用注意事项。w 低压电器低压电器 接通、断开交流1200V及直流1500V及以下交直流电路的电器w 灭弧方法灭弧方法 拉长电弧、灭弧栅w 低压开关电器低压开关电器 1kV以下的电路控制电器，用于开、合低压交、直流电路。常用的低压开关电器有：低压刀开关、接触器、

2、磁力起动器和低压断路器。一、概述一、概述 刀开关是一种低压手动操作的开关电器，额定电流在1500A以下，常用于不频繁操作的电路。 为了能在短路和过载时自动切断电路，常与熔断器串联配合使用。有时将刀开关和熔断器组成一个元件，称为刀熔开关。二、分类二、分类 按转换方向分：单投和双投 按操作方式：中央手柄、侧面手柄、杠杆式等 按极数分：单极、双极、三极 按灭弧结构分：带灭弧罩、不带灭弧罩 各种类型的刀开关，额定电流为100400A采 用单刀片，600 1500A时采用双刀片。（a）外型）外型 （b）内部结构）内部结构 HK型瓷底胶盖闸刀开关型瓷底胶盖闸刀开关 上一页下一页返 回1.HK1.HK型胶盖

3、闸刀开关型胶盖闸刀开关w 由瓷底、胶盖和刀闸组成，刀闸下配有熔丝。其额定电压为220V和380V，HK1型额定电流可达60A，HK2型可达30A。w 主要作为照明、电热回路控制开关，三级胶盖刀开关可作为不频繁操作的小型异步电动机的控制开关。2.HH2.HH型铁壳开关型铁壳开关w 由封闭在钢板和铸铁壳内的刀闸和熔断器组成，刀闸带快速刀刃，手动操作。w 在其铁盖上装有机械连锁装置，合闸状态时打不开盖，而打开盖时合不上闸，可以防止电弧伤人。w 其额定电压有220、380、500V，HH3型额定电流可达200A，可作为照明、电热等配电线路中手动不频繁开断和接通电路的开关，也可作不频繁操作的小型异步电动

4、机全压启动和22kW及以下电动机的控制。HH型铁壳开关型铁壳开关 上一页下一页返 回上一页下一页返 回接触器接触器一、概述一、概述 1.1.用途用途 接触器是一种适用于远距离频繁接通和分断交直流主电路和控制电路的自动控制电器。其主要控制对象是电动机，也可用于其他电力负载，如电热器、电焊机等。接触器具有欠电压释放保护、零压保护、控制容量大、工作可靠、寿命长等优点，是自动控制系统中应用最多的一种电器。上一页下一页返 回 2.2.结构特点结构特点 由电磁系统、触点系统、灭弧装置等部分组成。（1）电磁系统电磁系统 由线圈、动铁芯、静铁芯组成。为减小磁滞涡流损耗，铁芯用相互绝缘的硅钢片叠压铆成。铁芯上装

5、有短路铜环，使铁芯磁通分成相位不同的两部分，从而使铁芯总吸合力的变化减小，使动铁芯始终被紧紧吸住，以减少衔铁吸合后的振动和噪声。铁芯大多采用衔铁直线运动的双E形结构。 交流接触器线圈在其额定电压的85%105%时，能可靠地工作。电压过高，则磁路严重饱和，线圈电流将显著增大，有被烧坏的危险；电压过低，则吸不牢衔铁，触头就不会动作，故接触器有欠压（失压）保护。（2）触点系统触点系统 是接触器的执行元件，用以接通或分断所控制的电路，必须工作可靠，接触良好。（3）灭弧装置灭弧装置 熄弧方法一般采用双断口结构的电动力灭弧和半封闭式绝缘栅片陶土灭弧罩。前者适用于容量较小(10A以下)的接触器，而后者适用于

6、容量较大(20A以上)的接触器。 CJ10-20型交流接触器的结构示意图及图形符号型交流接触器的结构示意图及图形符号 常开常开动合动合 常闭常闭动断动断 上一页下一页返 回交流接触器工作原理图交流接触器工作原理图 上一页下一页返 回当线圈通电时，产生磁通吸引磁铁，使动触头和静触头闭合；当线圈断电后，衔铁受自身重量和弹簧力作用而返回，使触头分离。3.3.接触器的动作原理接触器的动作原理 接触器的工作原理是利用电磁铁吸力及弹簧反作用力配合动作，使触头接通或断开。一般与熔断器和断路器配合使用。 接触器的电磁线圈通电后，产生磁场，静铁心产生足够的吸力，克服反作用弹簧与动触点压力弹簧片的反作用力，将衔铁

7、吸合，使动 触点和静触点的状态发生改变。当电磁线圈断电后，铁心电磁吸力消失，衔铁在反作用弹簧作用下释放，各触点也随之恢复原始状态。w 常用的交流接触器有CJ10系列、CJ12系列和CJ20系列CJ10CJ12CJ20三、接触器的使用及安装要点三、接触器的使用及安装要点1.接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压；主触点的额定电流应大于或等于负载的额定电流，在频繁起动、制动和正反转的场合，主触点的额定电流要选大一些。2.线圈电压从人身及设备安全角度考虑，可选择低一些。线圈电压应与控制电路电压一致，接触器的触点数量和种类应满足控制电路要求。3.根据所控制对象电流类型来选用交流或直流接触器。如

8、控制系统中主要是交流对象，而直流对象容量较小，也可全用交流接触器，但触点的额定电流要选大些，20A以上的接触器加有灭弧罩，利用断开电路时产生的电磁力，快速拉断电弧，以保护触点。4.接触器安装前应检查产品的铭牌及线圈上的数据是否符合实际使用要求。安装时应检查分合接触器的活动部分，要求动作灵活无卡住现象。当接触器铁芯极面涂有防锈油时，使用前应将铁芯极面上的防锈油擦净，以免油垢粘滞而造成接触器断电不释放。5.接触器安装接线时，应注意勿使螺钉、垫圈、接线头等零件遗漏，以免落入接触器内造成卡住或短路现象。安装时，应将螺钉拧紧，以防振动松脱。安装后应检查接线正确无误后，在主触点不带电的情况下，先使吸引线圈

9、通电分合数次，检查产品动作是否可靠，然后才能投入使用。6.接触器在使用时应定期检查产品各部件，要求可动部分无卡住，紧固件无松脱现象，各部件如有损坏，应及时更换。7.触点表面应经常保护清洁，不允许涂油，当触点表面因电弧作用而形成金属小珠时，应及时清除。当触点严重磨损后，应及时调换触点。但应注意，银触点表面在分断电弧时生成的黑色氧化膜接触电阻很低，不会造成接触不良现象，因此不必锉修，否则将会大大缩短触点寿命。原来带有灭弧室的接触器，决不能不带灭弧室使用，以免发生短路事故，陶土灭弧罩易碎，应避免碰撞，如有碎裂，应及时调换。w 点动控制线路是用按钮、接触器来控制点动控制线路是用按钮、接触器来控制电动机

10、运转的最简单的控制线路电动机运转的最简单的控制线路w 所谓点动控制是指按下按钮时，电动机所谓点动控制是指按下按钮时，电动机就得电运转；松开按钮时，电动机就失就得电运转；松开按钮时，电动机就失电停转。这种控制方法常用于起重电机电停转。这种控制方法常用于起重电机控制和机床上的手动调校控制。控制和机床上的手动调校控制。 电气控制系统（点动控制）电气控制系统（点动控制）上一页下一页返 回 电机点动控制线路电机点动控制线路上一页下一页返 回主电路主电路w 由图可知，点动控制线路的主电路由三由图可知，点动控制线路的主电路由三相空气开关相空气开关QFQF、交流接触器主触头、交流接触器主触头KMKM、热继电器

11、的热元件热继电器的热元件FRFR以及三相电动机以及三相电动机M M组成。组成。上一页下一页返 回控制回路控制回路w 由图可知，点动控制线路的控制回路由由图可知，点动控制线路的控制回路由熔断器熔断器FU1、FU2、按钮、按钮SB、交流接触、交流接触器线圈器线圈KM及热继电器的辅助常闭触头及热继电器的辅助常闭触头组成。组成。上一页下一页返 回工作原理工作原理w 当电动机当电动机M需要点动运转时，先合上空气开关需要点动运转时，先合上空气开关QF，再按下起动按钮再按下起动按钮SB，接触器，接触器KM的线圈得电，使接的线圈得电，使接触器触器KM的三对主触头闭合，电动机的三对主触头闭合，电动机M便得电起动

12、便得电起动运转。运转。w 当电动机当电动机M需要停转时，只要松开起动按钮需要停转时，只要松开起动按钮SB，接，接触器触器KM的线圈失电，使接触器的线圈失电，使接触器KM的三对主触头恢的三对主触头恢复断开，电动机复断开，电动机M失电而停转。这就是点动控制的失电而停转。这就是点动控制的工作原理，简单，很有实用价值。工作原理，简单，很有实用价值。上一页下一页返 回 一、概述一、概述 磁力起动器是专门用来控制电动机起停、正反转的电器。它由交流接触器和热继电器组成，具有欠压保护和过负荷保护。 1.热继电器 异步电动机绝大部分都用热继电器作过载保护。热继电器的核心元件是双金属片，其工作原理是利用膨胀系数相

13、差特别大的双金属片在受热后发生弯曲变形的特性，将控制电路断开。 热继电器外形、结构及图形符号热继电器外形、结构及图形符号 上一页下一页返 回二、工作原理二、工作原理磁力起动器控制电动机的原理图磁力起动器控制电动机的原理图w 起动电动机时，按下S2，控制回路接通，主触头SM接通主电路，电动机起动。同时SM辅助动合触点闭合，起动器自保持。w 电动机起动时，很大的起动电流通过热继电器的双金属片，使双金属片发热。但起动时间短，双金属片不会使继电器动作。w 停止电动机时，按下S1，控制电路分断，电动机停转。一、概述一、概述 1. 用途用途 自动空气开关又称低压断路器或自动开关，能接通和开断负载、过载、短

14、路条件下的电流，具有过载、短路和欠压保护，可用作不频繁操作的电路中。其通断容量大，是交直流配电系统中的主要保护电器。2.2.分类分类 （1）按结构类型分：塑壳式（装置式）、框架式（万能式）； （2）按极数分：单极、双极、三极等； （3）按安装方式分：固定式、抽屉式、插入式等； （4）按操作方式分：手动（手柄或外部转动手柄）和电动操作； （5）按动作速度分：一般型和快速型。快速又称限流型，可使其短路电流还未达到预期值前即被分断； （6）按用途分类分：配电型、电动机保护型、灭磁型和漏电保护型等。 二二、主要元件、主要元件 1. 1.触头系统触头系统 包括主触头和辅助触头。 （1）主触头用于分、合主

15、电路，额定电流在1000A以上的触头，通常是两对并联触头即工作触头（银镍-银石墨材料）和灭弧触头（铜钨或铜碳合金），工作触头主要是通过工作电流，灭弧触头是在接通和断开电路时，保护工作触头不被电弧烧伤。合闸时，先合灭弧触头后合工作触头；分闸时则相反。 （2）辅助触头用于控制电路，用来反映断路器的位置或构成电路的联锁。 2.灭弧装置灭弧装置 吸引开断大电流时产生的电弧，使长弧被分割成短弧，通过灭弧栅片的冷却，使弧柱温度降低，最终熄灭电弧。 其结构因断路器的种类而异，框架式低压断路器常用金属栅片式灭弧室；塑壳式低压断路器常用红钢纸板嵌上栅片组成。快速低压断路器的灭弧装置还装有磁吹线圈。3.操作机构操

16、作机构 包括传动机构和自由脱扣机构。 传动机构传动机构：用手动或电动来操作触头的合、分，在出现过载、短路时可以自由脱扣。当断路器合闸时，传动机构把合闸命令传递到自由脱扣机构，使触头闭合。 自由脱扣机构自由脱扣机构：指断路器处于合闸状态，或在合闸过程中发生了短路故障，脱扣器都应能作用于脱扣机构而使断路器自动跳闸。 4.4.脱扣器脱扣器 用来接受操作命令，或电路在非正常情况下以机械动作或触发电路方式，使断路器跳闸的部件。 电磁脱扣器用于短路保护；热脱扣器主要用于过负荷保护；当电源电压低于某一规定数值或电路失压时，失压或欠压脱扣器使低压断路器分断；半导体式脱扣器可作过载长延时、短路短延时、特大短路瞬

17、时动作保护用；分励脱扣器用于远距离使低压断路器分闸。 低压断路器接通或分断电路是通过扳动其手柄（或通过外部转动手柄）或采用电动机操动机构使动、静触头闭合或断开。正常情况下，触头能接通和分断额定电流。当主触头闭合后，自由脱扣器将主触头锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。 当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，锁扣脱钩，主触头断开主电路。当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片向上弯曲，推动自由脱扣机构动作使锁扣脱钩，断路器分闸。当电路欠电压（低于额定电压70）时，欠电压脱扣器的衔铁释放，也使自由脱扣

18、机构动作。分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断电的，在需要距离控制时，按下起动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触点断开。塑壳式断路器塑壳式断路器 w 塑壳式断路器（型号为塑壳式断路器（型号为DZ） 结构部件都装在由聚酯绝缘材料模压而成的封闭型外壳中，使用安全，结构紧凑、体积小。 塑料外壳式断路器多为非选择型，常用于低压配电开关柜(箱)中，用作配电线路、电动机、照明电路及电热器等设备的电源控制开关及保护，作为线路的不频繁转换及电动机的不频繁起动之用。 w 框架式断路器框架式断路器 框架式断路器所有部件均安装在带绝缘衬垫钢制框架底座内。容量较大，可装设较多的脱扣器

19、，辅助触点的数量也较多，不同的脱扣器组合可产生不同的保护特性（选择型或非选择型、反时限动作特性），且操作方式较多，故又称万能式断路器。 主要用作配电网络的出线总开关、母线联络开关或大容量馈线开关和大型电动机控制开关。容量较小（如600A以下）的框架式断路器多用电磁机构传动，容量较大（如1000A以上）的框架式断路器则多用电动机机构传动。无论采用何种传动机构，都装有手柄，以备检修或传动机构故障时用。框架式断路器框架式断路器w 智能型万能式断路器（型智能型万能式断路器（型号为号为DWDW） 组成：组成：触头系统、灭弧系统、操动机构、互感器、智能控制器、辅助开关、二次接插件、欠压和分励脱扣器、传感器

20、、显示屏、通讯接口、电源模块等部件。特点：特点： （1）保护功能多样化（2）选择性强（3）具备通讯功能（4）显示与记忆（5）故障自诊断 智能型万能式断路器适用于交流50Hz，额定电压690V及以下，额定电流630A6300A的配电网络中，用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载、短路、欠压、过压、单相接地、过频、欠频、电流不平衡、电压不平衡、逆功率等故障的危害；能提高供电可靠性，避免不必要的停电。同时带有开放式通讯接口，可进行“四遥”（遥控、遥测、遥信、遥调），以满足控制中心和自动化系统的要求。w 抽屉式断路器抽屉式断路器 这种结构的断路器由本体及抽屉座两大部分组成，通过断路器本体和母线与抽屉

21、座的桥式触点连接构成抽屉式断路器，采用正面面板结构，实现开关屏板外操作，开关屏板内装有以单片机为核心的脱扣控制器。 断路器本体是带附件的固定式断路器，其附件包括导轨、辅助电路动隔离触点、安全隔板驱动轴等。抽屉座由带有导轨的左右侧板、底座和横梁等组成，下方装推进机构，上方装辅助电路静隔离触点，底座横梁上装位置指示，桥式触点前方装安全隔板。断路器采用储能弹簧释能的闭合方式，电动操作时，有配合电动机工作的预储能操作用释能电磁铁，手动储能时，储能手柄带动断路器方轴转动进行储能操作。 抽屉式断路器抽屉式断路器w 微型断路器微型断路器 是一种结构紧凑、安装便捷的小容量塑壳断路器，主要用来保护导线、电缆和作为控制照明的低压开关，所以亦称导线保护开关。一般均带有传统的热脱扣、电磁脱扣，具有过载和短路保护功能。 微型断路器具有技术性能好、体积小、用料少、易于安装、操作方便、价格适宜及经久耐用等特点。中小型照明配电箱已广泛应用这类小型低压电器元件，实现了导轨安装方式，并在结构尺寸方面模数化，大多数产品的宽度都选取9mm的倍数，使电气成套装置的结构进一步规范化和小型化。 目前我国生产的微型断路器有K系列和引进技术生产的S系列、C45和C45N系列、PX等系列。C45系列高分断小型断路器系列高分断小型断路器四、低压断路器的使用要点四、低