ch2-常用其它低压电器

第二章常用其它低压电器

第一节热继电器第二节信号继电器第三节主令电器第四节熔断器第五节低压开关和低压断路器第六节漏电保护开关本章作业第一节热继电器一、热继电器的作用和分类

导致电动机绕组过热的原因：欠电压下运行长期过载运行长期单相运行等不正常情况时，三相交流电动机出现长期带负荷运行会导致电动机绕组严重过热乃至烧坏。为了充分发挥电动机的过裁能力，保证电动机的正常起动和运转，当电动机一旦出现长时间过载时又能自动切断电路，从而出现了能随过载程度而改变动作时间的电器，这就是热继电器。

热继电器的作用：热继电器在电路中是做三相交流电动机的过载保护用。但由于热继电器中发热元件有热惯性，在电路中不能做瞬时过载保护，更不能做短路保护。因此，它不同于过电流继电器和熔断器。

热继电器的分类：

按相数：热继电器有单相、两相和三相式共三种类型，每种类型按发热元件的额定电流又有不同的规格和型号。按职能：三相式热继电器有不带断相保护和带断相保护两种类型。第一节热继电器二、热继电器的保护特性和工作原理（一）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：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。电动机通电时间与其过载电流的平方成反比的结论。根据这个结论，可以得出电动机的过载特性，具有反时限特性。如图2-1中曲线1所示。

热继电器也应具有如同电动机过载特性那样的反时限特性。电阻发热元件是很好的感测元件。热继电器的保护特性：热继电器中通过的过载电流与热继电器触点的动作时间关系，如图2-1中曲线2所示。电动机的过载特性和继电器的保护特性都不是一条曲线，而是一条带子。误差越大，带子越宽；误差越少，带子越窄。图2-1电动机的过载特性和热继电器的保护特性及其配合

第一节热继电器二、热继电器的保护特性和工作原理热继电器中产生热效应的发热元件，应串接于电动机电路中。而热继电器的感测元件，—般则采用双金属片。双金属片：是将两种线膨胀系数不同的金属片以机械辗压方式使之形成一体。膨胀系数大的称为主动层，膨胀系数小的称为被动层。如图2-2所示。

４种受热方式：直接受热式、间接受热式、复合受热式和电流互感器受热式，如图2-3所是示。

（二）热继电器工作原理图2-2双金属片工作原理图2-3双金属片的受热方式(a)受热前(b)受热后(a)直接受热方式(b)间接受热方式(c)复合受热方式 (d)互感器受热方式第一节热继电器二、热继电器的保护特性和工作原理图2-4是热继电器的结构原理图。热元件3串接在电动机定子绕组中，电动机绕组电流即为流过热元件的电流。

（二）热继电器工作原理图2-4热继电器的结构原理图调节旋钮11是一个偏心轮，它与支撑件12构成一个杠杆，13是一压簧转动偏心轮，改变它的半径即可改变补偿双金属片5与导板4的接触距离，因而达到调节整定动作电流的目的。此外，靠调节复位螺钉8来改变常开触头7的位置使热继电器能工作在手动复位和自动复位两种工作状态。调试手动复位时，在故障排除后要按下按扭10才能使动触头恢复与静触头6相接触的位置。三、带断相保护的热继电器增加差动机构，对三个电流进行比较。差动式断相保护装置结构原理如图2-5所示。导板改为差动机构，由上导板1、下导板2及杠杆5组成，它们之间都用转轴连接。图(a)为通电前机构各部件的位置。图(b)为正常通电时的位置，继电器不动作。图(c)是三相同时过载时的情况，三相双金属片同时向左弯曲，推动下导板2向左移动，通过杠杆5使常闭触头立即打开。图中(d)是C相断线的情况，这时C相双金属片逐渐冷却降温，端部向右移动，推动上导板l向右移。而另外两相双。金属片温度上升，端部向左弯曲，推动下导板2继续向左移动。由于上、下导板—左一右移动，产生了差动作用，通过杠杆的放大作用，使常闭触头打开。由于差动作用，使热继电器在断相故障时加速动作，保护电动机。当三相电动机的一根接线松开或一相熔丝熔断时，是造成三相异步电动机烧坏的主要原因之一。

Y/D的保护要求不同；D接法必须采用带断相保护的热继电器。四、热继电器的主要技术数据三相交流电动机的过载保护均采用三相式热继电器，尤其是JR16和JR20系列三相式热继电器得到了广泛应用。表2-1给出了JR16系列热继电器的技术数据。

热继电器的发热元件和触点的图形符号如图2-6所示。第一节热继电器五、热继电器的调整（自学）热继电器选用是否得当，直接影响着对电动机进行过载保护的可靠性，通常选用时应按电动机型式、工作环境、起动情况及负荷情况等几方面综台加以考虑。六、热继电器的选用1．原则上热继电器的额定电流应按电动机的额定电流选择。但对于过截能力较差的电动机，其配用的热继电器(主要是发热元件)的额定电流适当小些。通常，选取热继电器的额定电流(实际上是选取发热元件的额定电流)为电动机额定电流的60～80%。2.在不频繁启动场合，要保证热继电器在电动机的启动过程中不产生误动作。通常，当电动机启动电流为其额定电流6倍以及启动时间不超过6s时，若很少连续启动，就可按电动机的额定电流选取热继电器。3.当电动机为重复短时工作时，首先注意确定热继电器的允许操作频率。因为热继电器的操作频率是很有限的，如果用它保护操作频率较高的电动机，效果很不理想，有时甚致不能使用。热继电器允许操作频率可按下式计算见书中。4.对于可逆运行和密接通断的电动机，不宜采用热继电器保护，必要时可采用装入电动机内部的温度继电器。七、热继电器使用中应注意的问题热继电器尽管选用得当，但使用不当时也会造成对电动机过载保护的不可靠性，因此，必须正确使用热继电器。1.热继电器本身的额定电流等级并不多，但其发热元件编号很多。2.热继电器有手动复位和自动复位两种方式。3.热继电器的出线端的连接导线，对于JR16系列必须严格按表2-1规定选用。4.热继电器和电动机的周围介质温度尽量相同，否则会破坏已整调好的配合情况。5.热继电器必须按照产品说明书中规定的方式安装。6.使用中应定期去除尘埃和污垢。7.使用中每年要通电校验一次。第一节热继电器一、温度继电器第二节信号继电器

热继电器就可以起到电动机过载保护的作用。两种原因会使绕组温度过高,热继电器无能为力：1.电网电压升高，会导致铁损增加而使铁芯发热，这样也会使绕组温升过高。2.电动机环境温度过高以及通风不良等，同样会使绕组温度过高。按温度原则动作的继电器（温度继电器）可以起到保护作用。温度继电器是埋设在电动机发热部位，如电动机定子槽内、绕组端部等，可直接反映该处发热情况，无论是电动机本身出现过载电流引起温度升高，还是其他原因引起电动机温度升高，温度继电器都可引起保护作用，不难看出，温度继电器具有“全热保护”作用。温度继电器大体上有两种类型，一种是双金属片式温度继电器，另一种是热敏电阻式温度继电器。一、温度继电器第二节信号继电器

JW2系列温度继电器就是一种双金属片温度继电器，如图2-8所示。在结构上它是封闭式的，其内部有盘式双金属片2，此双金属片左面为主动层，右面为被动层。动触点8铆在双金属片上，且经由导电片3、外壳1与连接片4相连，静触点6与连接片4相连。当电动机发热部位温度升高时，产生的热量通过外壳1传导给其内部的双金属片，当达到一定温度时双金属片开始变形，双金属片及动触点向图中左方瞬动地跳开。双金属片式温度继电器的缺点是加工工艺复杂，且双金属片又容易老化。另外，由于体积偏大而多置于绕组的端部，故很难反映温度上升的情况，以至发生动作滞后的现象。同时，也不宜用来保护高压电动机，因为过强的绝缘层会加剧动作的滞后现象。图2-8JW2系列温度继电器1-外壳;2-双金属片;3-导电片；4--连接片;5,7-绝缘垫片;6-静触点;8-动触点（一）双金属片式温度继电器

（二）热敏电阻式温度继电器第二节信号继电器

外型同一般晶体管式时间继电器相似，但装在电动机定子槽内或绕组的端部。热敏电阻是一种半导体器件，有正温度系数和负温度系数两种热敏电阻。由于正温度系数热敏电阻具有明显的开关特性、电阻温度系数大、体积小、灵敏度高等优点而得到广泛应用和迅速发展。如图2-9所示。电路图中RT是表示各绕组内埋设的热敏电阻RT串联后的总电阻，它同电阻R3、R4、R6、构成一电桥。由晶体管V2、V3构成的开关接在电桥的对角线上。图2-9热敏电阻式温度继电器电路温度继电器的触点在电路图中的图形符号与电压或电流继电器相同，只是在符号旁标注字母“θ”即可。用一只双向晶闸管来代替执行继电器，直接控制接触器的线圈二、速度继电器三、压力继电器四、液位继电器五、干簧继电器六、混合式继电器七、负序继电器以上内容自学第二节信号继电器

第三节主令电器

主令电器是用来闭合和断开控制电路，用以控制电力拖动系统中电动机的启动、停车、制动以及调速等。在控制电路中由于它是一种专门发布命令的电器，故称为主令电器。主令电器不允许分合主电路。常用的有控制按钮、行程开关、万能转换开关和主令控制器等。控制按钮简称按钮，控制按钮一般由按钮、复位弹簧、触点和外壳等部分组成，其结构部图如2-19所示，图形和文字符号如图2-20所示。图2-19控制按钮结构示意图1-按钮；2-复位弹簧；3-动触点；4-常闭触点；5-常开触点图2-20控制按钮的图形及文字符号一、控制按钮为便于识别各个按钮的作用，避免误操作，通常在按钮上作出不同标志或涂以不同颜色，一般红色表示停止按钮，绿色或黑色按钮表示启动按钮。控制按钮在结构上有按钮式、紧急式、钥匙式、旋钮式和保护式5种。第三节主令电器

二、行程开关依照生产机械的行程发出命令以控制其运行方向或行程长短的主令电器，称为行程开关。若将行程开关安装于生产机械行程终点处，以限制其行程，则称为限位开关或终点开关。行程开关按其结构：直动式（如LX1、JLXK1系列）、滚轮式（如LX2、JLXK1系列）和微动式（如LXW-11、JLXK1-11系列）三种。直动式行程开关的外形及结构原理如图2-21所示，它的动作原理与按钮相同。但它的缺点是触点分合速度取决于生产机械的移动速度，当移动速度低于0.4m/min时，触点分断太慢，易受电弧烧损。为此，应采用有盘形弹簧机构瞬时动作的轮滚式行程开关，如图2-22所示。第三节主令电器

图2-25LW5系列万能转换开关（a）外形图;(b)结构原理图;1-触点;2-触点弹簧;3-凸轮;4-转轴万能转换开关是由多组相同结构的触点组件迭装而成的多回路控制电器。它由操作机构、定位装置和触点等三部分组成。触点为双断点桥式结构，动触点设计成自动调整式以保证通断时的同步性。静触点装在触点座内。定位装置采用滚轮卡棘轮辐射形结构，操作时滚轮与棘轮之间的摩擦为滚动摩擦，所需操作力小，定位可靠，寿命长。此外，还起一定的速动作用。触点的通断由凸轮控制，为了适应不同的需要，手柄还能做成带信号灯的、钥匙型的等多种形式。目前，用得最多的万能转换开关产品有LW5和LW6两个系列。LW5系列万能转换开关如图2-25所示LW5系列万能转换开关按手柄操作方式又分为自复式和定位式两种。三、万能转换开关第三节主令电器

三、万能转换开关(a)画”·”标记表示(b)接通表表示图2-26万能转换开关的图形符号万能转换开关的触点在电路图中的图形符号表示如图2-26所示。但由于其触点的分合状态是与操作手柄的位置有关的，为此，在电路图中除画出触点图形符号之外，还应有操作手柄位置与触点分合状态的表示方法。

其表示方法有两种：一种是在电路图中画虚线和画“·”的方法，如图2-26（a）所示。另一种方法是，在电路图中既不画虚线也不画“·”，而是在触点图形符号上标出触点编号，再用接通表表示操作手柄于不同位置时的触点分合状态，如由2-26（b）所示。万能转换开关主要用途：低压断路操作机构的合闸与分闸控制、各种控制线路的转换、电压和电流表的换相测量控制、配电装置线路的转换和遥控等。万能转换开关的通断能力不高，只可直接控制小容量的电动机，用于可逆运行控制时，只有在电动机停车以后才允许反向启动。第三节主令电器

主令控制器是用来较为频繁地转换复杂的多路控制电路的主令电器。它—般由触点、凸轮、定位机构、转轴、面板及其支承件等部分组成。它操作轻便，允许每小时接电次数较多，触点为双断点的桥式结构，适用于按顺序操作多个控制回路。主令控制器的外形图如图2-27(a)所示。在电路图中主令控制器触点的图形符号以及操作手柄在不同位置时的触点分合状态的表示方法与万能转换开关相类似四、主令控制器图2-27主令控制器(a)外形图(b)结构原理图1,7-凸轮块;2-接线端子;3-静触点;4-动触点;5-支杆;6-转动轴;8-小轮第四节熔断器

一、熔断器的结构组成和分类图2-28半封闭插入式熔断器 图2-29螺旋式熔断器熔断器图2-30无填料密封管式熔断器 图2-31有填料密封管式熔断器熔断器在结构上主要由熔断管(或盖、座)、熔体及导电部件等部分组成。而其中熔体是主要部分，它既是感测元件又是执行元件。熔断器的种类很多。第四节熔断器

2-32熔断器的保护特性熔断器的熔化系数：最小融化电流Ir与熔体额定电流Ire之比，即Kr=Ir/Ire。它是表征熔断器保护小倍数过载时灵敏度的指标。熔化系数主要取决于熔体的材料和工作温度以及它的结构。不同熔体材料的熔断器，在电路中起保护作用的侧重点是不同的。二、熔断器的保护特性熔断器的保护特性亦称熔化特性(或称安秒特性），它是指熔体的熔化电流与熔化时间之间的关系，它和热继电器的保护特性一样，也具有反时限特性，如图2-32所示。熔断电流与不熔断电流的分界线。最小融化电流Ir熔体在额定电流Ire时绝对不应熔断熔化特性或安秒特性第四节熔断器

三、熔断器的主要参数1.额定电压：指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压，其值一般等于或大于电气设备的额定电压。

2.额定电流：指熔断器长期工作时，各部件温升不超过规定值时所能承受的电流。

3.极限分断能力：是指熔断器在规定的额定电压和功率因数(或时间常数)的条件下，能分断的最大电流值，在电路中出现的最大电流值一般是指短路电流值。所以，极限分断能力也是反映了熔断器分断短路电流的能力。熔断器类型的选择：主要依据负载的保护特性和短路电流的大小。2．熔体电流的选择：1）保护照明或电热设备的熔断器2）保护单台长期工作电动机（即供电支线）的熔断器3）保护频繁起动电动机（即供电支线）的熔断器4）用于保护多台电动机（即供电干线）的熔断器3．防止发生越级熔断4．熔断器的额定电压应等于或大于所在电路的额定电压。四、一般熔断器的选用第四节熔断器

五、快速熔断器的选择快速熔断器的选择是与其接入电路的方式有关，以三相硅或三相晶闸管电路为例，快速熔断器接入电路的方式，常见的有接入交流侧、接入整流桥臂和接入直流侧（即与硅元件相串联）两种，如图2-33所示。1.熔体的额定电流选择选择熔体的额定电流时应当注意，快速熔断器熔体的额定电流是以有效值表示的，而硅整流元件和晶闸管的额定电流却是用平均值表示的。2.快速熔断器的额定电压选择当负载波动大且事故较多的场合，宜采用快速自动开关代替快速熔断器。图2-33快速熔断器接入整流电路的方式(a)接入交流侧；(b)接入整流桥臂；(c)接入直流侧；(d)熔断器的图形和文字符号第五节低压开关和低压断路器一、低压刀开关（一）塑壳刀开关塑壳刀开关是一种结构最简单、应用最广泛的手动电器。用作电路的电源开关和小容量的电动机非频繁起动的操作开关。刀开关安装时，手柄要向上，不得倒装或平装。（二）熔断器式刀开关熔断器式刀开关用于交流频率50赫兹、电压至600V有高短路电流的配电电路和电动机电路中，作电动机的保护和电源开关、隔离开关及应急开关，但一般不用于直接接通和分断单台电动机。图2-34塑壳刀开关的结构图1-上胶盖2-下胶盖3-插座4-触刀5-瓷柄