第 2 讲 电气控制.ppt

1、电气控制技术,电气与电子工程学,第 2 讲,总结,电气控制系统的分类、发展 低压电器分类、用途和发展 电磁式低压电器基本结构,1、电弧的产生 在大气中断开电路时，如果被断开电路的电流超过某一数值，断开后加在触头间隙(或称弧隙)两端电压超过某一数值时，触头间隙中就会产生电弧。电弧实际上是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象，会产生高温并发出强光，将触头烧损，并使电路的切断时间延长，严重时会引起火灾或其他事故，因此，在电器中应采取适当措施熄灭电弧。,1.2.4 常用的灭弧方法,2、常用的灭弧方法,（1）电动力灭弧 该方法如图l.9所示。桥式触头在分断时具有电动力吹 弧功能。当触头打开时，在断口中

2、产生电弧，同时也产生如 图1.9所示的磁场。根据左手定则，电弧电流要受到一个指 向外侧的力F的作用，使其向外运动并拉长，迅速离开触头而 熄灭。这种灭弧方法多用于小容量交流接触器等交流电器 中。,图1.9 电动力灭弧示意图 图1.10 磁吹灭弧示意图 1静触头 2动触头 1磁吹线圈 2绝缘套 3铁心 4引弧角 5磁导夹板 6灭弧罩 7动触头 8静触头,常用的灭弧方法,2、常用的灭弧方法,(2) 磁吹灭弧 在触点电路中串入吹弧线圈，如图1.10所示。该线圈 产生的磁场由导磁夹板引向触点周围，其方向由右手定则确 定(为图1.10中所示)，触点间的电弧所产生的磁场，其方 向为和所示。这两个磁场在电弧下

3、方方向相同(叠加)， 在弧柱上方方向相反(相减)，所以弧柱下方的磁场强于上方 的磁场。在下方磁场作用下，电弧受力的方向为F所指的方 向，在F的作用下，电弧被吹离触点，经引弧角引进灭弧罩， 使电弧熄灭。,(3) 栅片灭弧。 灭弧栅是一组薄钢片，它们彼此间相互绝缘，如图1.11所示。当电弧进入栅片时被分割成一段段串联的短弧，而栅片就是这些短弧的电极，这样就使每段短弧上的电压达不到燃弧电压。同时每两片灭弧片之间都有150V250V的绝缘强度，使整个灭弧栅的绝缘强度大大加强，以致外加电压无法维持，电弧迅速熄灭。此外，栅片还能吸收电弧热量，使电弧迅速冷却。基于上述原因，电弧进入栅片后就会很快熄灭。由于栅

4、片灭弧装置的灭弧效果在电流为交流时要比直流时强得多，因此在交流电器中常采用栅片灭弧。,常用的灭弧方法,图1.11 栅片灭弧示意图 图1.12 窄缝灭弧罩的断面 1灭弧栅片 2触头 3电弧,常用的灭弧方法,(4) 窄缝灭弧。 这种灭弧方法是利用灭弧罩的窄缝来实现的。灭弧罩内有一个或数个纵缝，缝的下部宽，上部窄，如图1.12所示，当触头断开时，电弧在电动力的作用下进入缝内，窄缝可将电弧柱分成若干直径较小的电弧，同时可将电弧直径压缩，使电弧同缝紧密接触，加强冷却和去游离作用，使电弧熄灭加快。灭弧罩通常用耐弧陶土、石棉水泥或耐弧塑料制成。,常用的灭弧方法,触头切断电感负载=电流突然降为零=电流的变化率

5、di/dt很大，会在触头间隙产生过电压（超过270300 V时）=在触头间隙产生火花放电现象。 火花放电：电压高，电流小； （1）会使触头产生电磨损，缩短它的寿命； （2）产生高频干扰信号将影响和干扰无线电通信及弱电控制系统的正常工作。,3. 过电压和浪涌电压抑制器,半导体二极管与电感负载并联整流式抑制器的原理图如图1-17所示。 在触头S闭合时，电感负载L中有稳定的电流流过。当触头突然打开时，由于二极管V的存在，电流不是从某一稳定值突然降为零，而是在由电感L和二极管V组成的放电回路中逐渐降为零，即减小了电流的变化率di/dt，从而减小了电感L产生的过电压。这样使触头S的间隙不会产生火花放电，

6、另外也使电感L的绝缘不会因过电压而被击穿。,半导体二极管与电感负载并联 整流式抑制器,图1-17 整流式抑制器的原理图,图1-18 RC抑制器的原理图,过电压和浪涌电压抑制器,与触头并联阻容电路RC抑制器的原理图如图1-18所示。 在触头突然打开时，电感的磁场能量就转为电容的电场能量，此时表现为对电容器的充电。因此当触头突然打开时，电感L的电流不会立刻降为零，而是随着电容器逐渐充满电荷而降为零，电感L就不会产生过电压。,2) 与触头并联阻容电路RC抑制器,1.3 低压电器的主要 技术性能和技术参数,（1）隔离 （2）空载通断 （3）有载通断 （4）控制电机通断 （5）短路条件通断 （6）通电持

7、续率 （7）通断能力、 （8）分断能力 （9）接通能力,1、开关电器的通断类型,2、电网参数,（1）蜂值耐受电流 （2）额定短时耐受电流 （3）额定短路分断能力 （4）额定短路通断能力 （5）约定脱扣电流 （6）约定熔断电流,3、额定电流,（1）额定持续电流 （2）额定工作电流 （3）额定发热电流 （4）发热电流 （5）分断电流 （6）预期分断电流 （7）预期接通电流,4、动作时间参数,（1）断开时间 （2）燃狐时间 （3）分断时间 （4）接通时间 （5）闭合时间 （6）通断时间,5、额定工作制,（1）S1长期工作制 （2）S2短时工作制 （3）S3断续周期工作制 （4）S4包括启动的断续周期

8、工作制 （5）S5包括电制动的断续周期工作制 （6）S6连续运行周期工作制、 （7）S7包括电制动连续运行周期工作制 （8）S8负载和速度相应变化的连续运行周期工作制,6、操作频率和使用寿命,（1）允许操作频率 （2）机械寿命 （3）电寿命,7、安装类别,（1）安装类别（信号水平级） （2）安装类别（负载水平级） （3）安装类别（配电及控制水平级） （4）安装类别（电源水平级）,8、防触电等级,（1） 0级电器设备 （2）级电器设备 （3）级电器设备,9、外壳防护等级,外壳防护等级用IP等级表示 IEC规定IP等级标准为： IEC529外壳防护等级和 GB40281984外壳防护等级分类 IE

9、C144 低压开关电器和控制电器外壳防护等级 GB4942.21985低压开关电器和控制电器外壳防护等级分类,10、颜色标志,（1）指示灯和按钮用色规定 A、指示灯 红 异常情况或报警 黄 警告 绿 安全 蓝 特殊指示 白 一般信号,10、颜色标志,（1）指示灯和按钮用色规定 B、按钮 红危险情况下的操作 黄应急、干预 绿启动或接通 蓝上述几种颜色不包括的任一种功能 黑、灰、白无专门指定功能,10、颜色标志,（2）导线用色规定 黑装置和设备的内部布线 宗直流电路的正极 红三相交流电路第3相、三极管集电级、二级管、晶闸管阴极 黄三相交流电路第1相、三极管基级、晶闸管门极 绿三相交流电路第2相 蓝

10、直流电路负载、三极管发射级、二级管阳极 浅蓝零线 黄、绿双色接地线 红、黑并行连接交流电路,1.4 电气控制技术中 常用的图形和文字符号,表1-3 常用电气图形和文字符号表,表1-3 常用电气图形和文字符号表,表1-3 常用电气图形和文字符号表,表1-3 常用电气图形和文字符号表,表1-3 常用电气图形和文字符号表,表1-4 单字母和双字母符号的使用规则,表1-4 单字母和双字母符号的使用规则,思考题与习题（一）,1-1 简述电磁式电器的一般工作原理。 1-2 如何区分常开与常闭触点？ 1-3 什么是低压电器? 1-4 试述单相交流电磁铁短路环的作用。 1-5 低压电器常用的灭弧方法有那些？,

11、第2章 常用低压电器,第2章 常用低压电器,2.1 接触器 2.2 继电器 2.3 低压开关电器 2.4 低压断路器 2.5 熔断器 2.6 热继电器 2.7 主令电器,2.1 常用电器的分类,2.2 低压开关,低压开关,开关是最为普通的电器之一，主要用于低压配电系统及电气控制系统中，对电路和电器设备进行不频繁地通断、转换电源或负载控制，有的还可用作小容量笼型异步电动机的直接起动控制。所以，低压开关也称低压隔离器，是低压电器中结构比较简单、应用较广的一类手动电器。主要有刀开关、组合开关等。,2.2.1 刀开关（刀形转换开关）,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

12、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,作用 不频繁地 手动接通、 断开电路 和隔离电 源用。,1、开起式刀开关,结构图和符号,组成： l瓷柄 2动触头 3出线座 4底座 5静触头 6进线座 7-触刀,文字符号和图形符号,文字符号：QS,图形符号：,2、负荷开关,用作：电源开关、隔离开关和应急开关，并作电路保护用。,负荷开关的图形及文字符号,组成： 操作手柄、熔丝、触刀触点座和底座组成， 使用： 进线座接电源端的进线，出线座接负载端导线，靠

13、触刀与触点座的分合来接通和分断电路。塑壳使电弧不致飞出灼伤操作人员，防止极间电弧造成电源短路。熔丝起短路保护作用。,负荷开关结构,图1-7 胶盖瓷底刀开关的结构 1出线盒 2熔丝 3动触头 4手柄 5静触头 6电源进线座 7瓷座 8胶盖 9接用电器,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,(1)开启式负荷开关, 作用：手动通断电路及短路保护。,(2)封闭式负荷开关,（1）结构形式的选择。 应根据刀开关的作用和装置的安装形式来选择

14、是否带 灭弧装置。如开关用于分断负载电流时，应选择带灭弧装置 的刀开关。可根据装置的安装形式来选择正面、背面、侧面 操作形式，以及是直接操作还是杠杆操作，是板前接线还是 板后接线的结构形式。 （2）额定电流的选择。 一般应等于或大于所分断电路中各个负载电流的总和。 对于电动机负载，应考虑其启动电流，所以应选额定电流大 一级的刀开关。若考虑电路出现的短路电流，还应选择额定 电流更大一级的刀开关。,3、刀开关的选择,国产刀开关产品型号含义,刀开关HD/HS系列,HD系列适用于交流50Hz、额定电压至380V、直流至440V;额定电流至1500A的成套配电装置中,作为不频繁地手动接通和分断交、直流电

15、路或作隔离开关用.其中:1.中央手柄工的单投和双投刀开关上主要用于磁力站,不切断带有电流的电路,作隔离开关之用.2.侧面操作手柄式刀开关,主要用于动力箱中.3.中央正面杠杆操作机构刀开关主要用于正面操作、后面维修的开关柜中,操作机构装在正前方.4.侧方正面操作机械式刀开关主要用于正面两则操作、前面维修的开关柜中,操作机构可以在柜的两侧安装.5.装有灭弧室的刀开关可以切断电流负荷,其他刀开关只作隔离开关使用.,刀开关HD/HS系列,负荷开关HK2系列,本型开关是用于工矿企业机关学校的电器装置农村电田径排灌和电热照明等各种配电设备中供手动不步伐的接通和分断负荷电器及短路保护在适当降低容量使用时也可

16、作为交流感应电动机的不步伐直接启动及停止之用本开关应装置在下列地点：1、海拔高度不超过1000米2、周围空气温度在40度至-30度范围内3、空气的相对湿度不大于85%4、在无爆炸的介质中，且介质中无足以 腐蚀金属和破绝缘的气体与尘埃的地方 （包括电尘埃）5、有防雨水雪设备的地方6、无显著摇动和冲击震动的地方,负荷开关HH3、HH4系列,HH3/HH4系列负荷开关适用于交流频率50Hz，额定工作电压至350V，额定工作电流至200A的电路中可作为手动不频繁地接通与分断有负载电路的过载与短路保护之用。,负荷开关,2.2.2 组合开关,组合开关又称转换 开关，它实质上也是一 种特殊刀开关，只不过 一

17、般刀开关的操作手柄 是在垂直安装面的平面 内向上或向下转动，而 组合开关的操作手柄则 是平行于安装面的平面 内向左或向右转动而已。,结构： 由数层动、静触片组装在绝缘盒里。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 点装在转轴上， 转轴每次作45、90正或反方向的转 动，当转动手柄时，转轴使每层的动触片与静触片接通与 断开。可实现多条线路、不同联接方式的转换。 特点： 结构紧凑，安装面积小，操作方便。,1、结构与特点,组合开关的结构图,a) b) a）外形图 b）内部结构 1手柄 2转轴 3弹簧 4凸轮 5绝缘垫板 6动触点 7静触点 8绝缘方轴 9接线柱,2、用途与符

18、号,用途：转换开关有单极、 双极和多极之分。多用在机床 电气控制线路中，作为电源的 引入开关，也可以用作不频繁 地接通和断开电路、换接源和 负载以及控制5KW以下的小容量 电动机的正反转和等。 选择：转换开关主要根据 电源种类、电压等级、所需触 点数及电动机容量进行选用。,符号：,（1）HZ3系列组合开关,3、典型组合开关简介,（2）组合开关HZ5系列-1,HZ5系列组合开关 HZ5系列开关主要用于交流50Hz，电压380V及以下的电气线路中作电源开关和笼型感应电动机的起动、换向、变速开关。也可作控制线路的换接之用。,组合开关HZ5系列-2,（3）组合开关HZ5B系列-1,HZ5B系列组合开关

19、 1、适用范围 HZ5B型组合开关适用于交流50赫兹，电压至380伏的电路中作电动机、停止、换向、变速之用。 1）.海拔高度不超过2000米； 2）.周围空气温度不高于+40，不低于-25，24小时内的平均温度不超过+35; 3）.安装地点空气清洁，大气相对湿度在周围最高温度为40时不超过50%，最湿月的平均温度25时月平均最大湿度为90%，并考虑到由于温度变化发生在产品表面上的凝露。,组合开关HZ5B系列-2,（4）组合开关HZ10系列-1,HZ10系列组合开关(以下称开关)适用于交流50赫兹380及以下，直流220伏及以下的电气线路中，供手动作不频繁地接通或分断电路；换接电源或负载；测量电

20、路之用，也可控制小容量电动机。,组合开关HZ10系列-2,组合开关HZ10系列-3,（5）组合开关BHZ51系列,BHZ51系列隔爆型防爆组合开关1.爆炸性气体混合物危险场所：1区、2区 2.爆炸性气体混合物：A、B、C3.温度组别：T1T6 4.户内、户外(IP54，可按用户要求达到IP65),2.3 熔 断 器,2.3 熔断器,熔断器：是一种当电流超过规定值一定时间后,以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器。 应用：广泛应用于低压配电系统及用电设备中作短路和过电流保护。,2.3.1 熔断器结构与原理,结构：由熔体和安装熔体的绝缘管(或盖、座)等部分组成。其中熔体是主要部分，它既是感测

21、元件又是执行元件。 熔体：是由不同金属材料(铅锡合金、锌、铜或银)制成丝状、带状、片状或笼状，串接于被保护电路。 熔断管：一般由硬质纤维或瓷质绝缘材料制成半封闭式或封闭式管状外壳，熔体装于其中。熔断管的作用是便于安装熔体和有利于熔体熔断时熄灭电弧。 原理：当电路发生短路或过载故障时，通过熔体的电流使其发热，当达到熔化温度时，熔体自行熔断，从而分断故障电路。,图1.43 插入式熔断器 l动触头 2熔体 3瓷插件 4静触头 5瓷座,图1.44 螺旋式熔断器 l底座 2熔体 3瓷帽,熔断器结构图,作用：短路和严重过载保护 应用：串接于被保护电路的首端 优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻 符

22、号,熔断器,1插入式熔断器 2螺旋式熔断器 3封闭式熔断器 4快速熔断器 5自复熔断器 无填料密封式熔断器,2.3.2 熔断器的类型,1插入式熔断器,插入式熔断器如图l.43所示，常用于380V及以下电压等级的电路末端，作为配电支线或电气设备的短路保护来使用。,2螺旋式熔断器,螺旋式熔断器如图l.44所示。熔体上的上端盖有一熔断指示器，一旦熔体熔断，指示器马上弹出，可透过瓷帽上的玻璃孔观察到，它常用于机床电气控制设备中。螺旋式熔断器分断电流较大，可用于电压等级500V及其以下、电流等级200A以下的电路中，作短路保护。,3封闭式熔断器,封闭式熔断器分： 有填料熔断器： 一般用方形瓷管，内装石英

23、砂及熔体，分断能力强，用于电压等级500V以下、电流等级1kA以下的电路中。 无填料熔断器：将熔体装入密闭式圆筒中，分断能力稍小，用于500V以下、600A以下电力网或配电设备中。,图1.45 有填料封闭式熔断器 1瓷底座 2弹簧片 3管体 4绝缘手柄 5熔体,图1.46 无填料封闭式熔断器 l铜圈 2熔断管 3管帽4插座 5特殊垫圈 6熔体 7熔片,有、无填料密封式熔断器,无填料密封式熔断器,4快速熔断器,快速熔断器主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。由于半导体元件的过载能力很低，只能在极短时间内承受较大的过载电流，因此要求短路保护具有快速熔断的能力。快速熔断器的结构和有填料封闭式熔

24、断器基本相同，但熔体材料和形状不同，它是以银片冲制的有V形深槽的变截面熔体。,5自复熔断器,自复熔断器采用金属钠作熔体，在常温下具有高电导率。当电路发生短路故障时，短路电流产生高温使钠迅速汽化，汽态钠呈现高阻态，从而限制了短路电流。当短路电流消失后，温度下降，金属钠恢复原来的良好导电性能。自复熔断器只能限制短路电流，不能真正分断电路。其优点是不必更换熔体，能重复使用。,1熔断器的保护特性 熔断器的动作是靠熔体的熔断来实现的，当电流较大时，熔体熔断所需的时间就较短；而电流较小时，熔体熔断所需用的时间就较长，甚至不会熔断。这一特性可用“时间电流特性”曲线来描述. Ir-最小融化电流或称临界电流，

25、Ire-熔体额定电流。 K=Ir/Ire -Ir与熔体额定电流Ire之比称为熔断器的融化系数， 当熔体电流小于Ir时，熔体不会熔断。,图1.47 熔断器的保护特性,2.3.3 熔断器的选用,(1) 额定电压 指熔断器长期工作时和分断后能够承受的压力 (2) 额定电流 指熔断器长期工作时，电器设备升温不超过规定值时所能承受的电流。 熔断器的额定电流有两种：一种是熔管额定电流，也称熔断器的额定电流；另一种是熔体的额定电流。 (3) 极限分断能力 指熔断器在规定的额定电压和功率因数(或时间常数)条件下，能可靠分断的最大短路电流。 (4) 熔断电流 指通过熔体并能使其融化的最小电流。,2熔断器的主要参

26、数,3熔断器的选择原则,选择熔断器时主要要考虑: 熔断器类型的选择 2) 熔断器额定电压的选择 3) 熔体的额定电流的选择 4) 熔断器级间的配合,熔断器的类型主要依据负载的保护特性和短路电流的大小选择。对于容量小的电动机和照明支路，常采用熔断器作为过载及短路保护，因此熔体的熔化系数可适当小些；对于较大容量的电动机和照明干线，则应着重考虑短路保护和分断能力，通常选用具有较高分断能力的熔断器；当短路电流很大时，宜采用具有限流作用的熔断器。 2) 熔断器额定电压的选择 熔断器额定电压的选择值一般应等于或大于电器设备的额定电压。,1) 熔断器类型的选择,(1) 对于负载平稳无冲击的照明电路、电阻、电

27、炉等，熔体额定电流略大于或等于负荷电路中的额定电流。即 IreIe 式中：Ire熔体的额定电流； Ie负载的额定电流。 (2) 对于单台长期工作的电动机，熔体电流可按最大起动电流选取，也可按下式选取。 Ire(1.52.5)Ie 式中：Ire熔体的额定电流； Ie电动机的额定电流。 如果电动机频繁起动，式中系数可适当加大至33.5，具体应根据实际情况而定。,3) 熔体的额定电流的选择,(3) 对于多台长期工作的电动机(供电干线)的熔断器，熔体的额定电流应满足下列关系。 Ire(1.52.5)IemaxIe 式中：Iemax多台电动机中容量最大的一台电动机额定电流； Ie其余电动机额定电流之和。

28、 当熔体额定电流确定后，根据熔断器额定电流大于或等于熔体额定电流来确定熔断器额定电流。,3) 熔体的额定电流的选择,4) 熔断器级间的配合,为防止发生越级熔断，上、下级(即供电干、支线) 的熔断器之间应有良好的配合。选用时，应使上级(供电 干线)熔断器的熔体额定电流比下级(供电支线)的大12 个级差。,1、熔断器RL1系列-1,RL1系列螺旋式熔断器用于交流50Hz，额定电压380/500V，额定电流至200A的配电线路，作输送配电设备、电缆、导线过载和短路保护。,熔断器RL1系列-2,2、熔断器RL6系列,RL6系列螺旋式熔断器适用于交流50Hz，额定电压至500V，额定电流至63A的线路中

29、作电气设备的短路或过载保护之用。,3、熔断器RT0系列-1,RT0系列有填料封闭管式熔断器适用于交流50Hz，额定电压交流380V，额定电流至1000A的配电线路中，作过载和短路保护。 额定分断能力：至50kA,4、熔断器RT14系列-1,RT14系列有填料封闭管式圆筒帽形熔断器适用于交流50Hz，额定电压为550V，额定电流为100A及以下的工业电气装置的配电设备中，作为线路过载和短路保护之用。,熔断器RT14系列-2,5、熔断器RT15系列,RT15型螺栓连接熔断器适用于额定电压至415V，额定电流至400A的电路中，主要作为工厂企业及电厂等低压配电系统中线路的过载和系统的短路保护之用。,

30、7、熔断器RT16(NT)系列-1,RT16 (NT)有填料封闭管式刀形触头熔断器适用交流50Hz，额定电压500/600v及380v，额定电流1250A及以下的工业电气配电装置中，作过栽和短路保护之用。,8、熔断器RT18(HG30)系列-1,RT18(HG30)系列有填料封闭管式圆筒形帽熔断器适用于交流50Hz，额定电压为380V，额定电流为63A及以下的工业电气装置的配电设备中，作为线路过载和短路保护之用。,RT18-32 2、4、6、8、10、16、20、25、32A RT18-32X 2、4、6、8、10、16、20、25、32A RT18-63 2、4、6、10、16、20 、 2

31、5、32、40、50、63A RT18-63X 2、4、6、10、16、20 、 25、32、40、50、63A,熔断器RT18系列图-2,9、熔断器RT19系列,RT19型圆筒型帽熔断器适用于额定电压至交流500V,额定电流至125A的配电装置中作过载和短路保护之用。配带撞击器的熔断器，与熔断器式隔离器配合使用时，可作为电动机的缺相保护。延时熔断器可作为电动机起动保护用。,10、熔断器RW系列-1,RW3、RW7、RW10 、RW11 户外跌落式熔断器 用于交流50Hz额定电压为10kV的电力系统中，作输电线路和电力变压器的短路和过负荷保护。可以与负荷开断操作勾棒配合，切合空载变压器，空载线

32、路及负荷电流。具有重量轻、结构简单、耐污性能强，安装方便等优点。,熔断器RW3/RW7系列图-2,熔断器RW10/RW11系列图-3,2.4 低压断路器,低压断路器又称自动开关或空气开关。它相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。 低压断路器有单极、双极、三极、四极断路器四种，可用于电源电路、照明电路、电动机主电路的分合及保护等。,2.4低压断路器,图2-23 低压断路器工作原理 1-分闸弹簧 2-主触头 3-传动杆 4-锁扣 5-轴 6-过电流脱扣器 7-热脱扣器 8-欠压失压脱扣器 9-分励脱扣器,1、断路器结

33、构:,主触头：用来接通和分断主电路。 操作机构：是实现低压断路器闭合及断开的机构。分为机械式和电动式。 脱扣器：当电路出现故障，脱扣器会感测到故障信号。如电流脱扣器、失压脱扣器、热脱扣器和分励脱扣器；相应的脱扣器动作，经自由脱扣器将主触头断开。 灭弧装置：主触头上装有灭弧装置，目的是为了提高分断能力。,2.4.1低压断路器的结构和原理,过电流,欠压失压脱扣器,分励脱扣器,热脱扣器,2、低压断路器原理,当低压断路器的手柄推上后，主触点2闭合，三相电路接通，传动杆3被锁扣4钩住。 如果主电路出现过电流现象，则过电流脱扣器6的衔铁吸合，顶杆将锁扣4顶开； 如果出现过载现象，热脱扣器7将锁扣4顶开；

34、如果出现欠压失压现象欠压失压脱扣器8将锁扣4顶开。 分励脱扣器9可由操作人员控制，使低压断路器跳闸。,过电流,欠压失压脱扣器,分励脱扣器,热脱扣器,分励脱扣电路,低压断路器的图形及文字符号,2.4.2. 低压断路器的类型,1、装置式低压断路器 又称塑料外壳式低压断路器，用绝缘材料制成的封闭型外壳将所有构件组装在一起，用作配电网络的保护和电动机、照明电路及电热电器等的控制开关。 主要型号有DZ5、DZ10、DZ20等系列。 2、万能式低压断路器 又称敞开式低压断路器，容量较大，具有较高的短路分断能力和较高的动稳定性。用于交流50Hz、额定电压380V配电网络的保护。 主要有DW10型和DW15型

35、两个系列。,2.4.2 低压断路器的类型,3、限流断路器 利用短路电流产生的巨大吸力，使触点迅速断开，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(高达70kA)的电路中。 主要型号有DZX10和DWX15两种系列。 4、快速断路器 具有快速电磁铁和强有力的灭弧装置，最快动作可在 0.02s以内，用于半导体整流器件和整流装置的保护。 主要型号有DS系列。,5、智能化断路器 结构：智能化断路器的控制核心采用了微处理器或单片机技术功能：不仅具有普通断路器的各种保护功能 实时显示电路中的电气参数(电流、电压、功率、功率因数等) 对电路进行在线监视、自动调节、测量、试验、自

36、诊断和通信等功能能够对各种保护功能的动作参数进行显示、设定和修改保护电路动作时的故障参数能够存储以便查询。 目前国产的智能化断路器有框架式和塑料外壳式两种。前者主要用作智能化自动配电系统中的主断路器，后者主要用于配电网中，分配电能和作为电路及电源设备的控制和保护。,2.4.2 低压断路器的类型,1、额定电压 断路器长期工作时的允许电压。 2、额定电流 脱扣器允许长期通过的电流。 3、壳架等级额定电流 壳架中能安装的最大脱扣器的额定电流。 4、通断能力 能够接通和分断短路电流的能力。,2.4.3 断路器的主要参数,DZX10系列断路器的技术数据,表1-6 DW15系列断路器的技术数据,DZX10

37、系列断路器的技术数据,2.4.4 低压断路器的选用,1、低压断路器的额定电流和电压应大于或等于线路、设备的 正常工作电流工作电压 。 2、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。 3、欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压。 4、过电流脱扣器的额定电流应大于或等于线路的最大负载电流。,5、分励脱扣器额定电压等于控制电源电压。 6、长延时电流整定值等于电动机额定电流。 7、瞬时整定电流：对保护笼型感应电动机的断路器，瞬 时整定电流为8-15倍电动机额定电流； 对于保护绕线型感应电动机的断路器，瞬时整定电 流为3-6倍电动机额定电流。 8、6倍长延时电流整定值的可返回时间等于或大

38、于电动 机实际起动时间。,2.6.4 低压断路器的选用,低压断路器的使用应注意问题,(1) 在安装低压断路器时应注意把来自电源的母线接到开关 灭弧罩一侧的端子上，来自电气设备的母线接到另外一 侧的端子上。(接线方式) (2) 低压断路器投入使用时应先进行整定，按照要求整定热 脱扣器的动作电流，以后就不应随意旋动有关的螺钉和 弹簧。（调整整定电流） (3) 发生断、短路事故的动作后，应立即对触点进行清理， 检查有无熔坏，清除金属熔粒、粉尘，特别要把散落在 绝缘体上的金属粉尘清除掉。（清理触点） (4) 在正常情况下，每六个月应对开关进行一次检修，清除 灰尘。（定期检修）,1、DW15系列万能式断

39、路器-1 适用范围： DW15系列万能式断路器(以下简称断路器)的额定电流为100A至4000A, 限流断路器至6 30A，额定电压交流50Hz，400V至1140V。该断路器主要在 配电网络中用作分配电能和保护线路及电源设备的过载、欠电压和短路。 D W15-200、400、630也能在交流50Hz、400V电网中用来保护电动机的过 载、欠电压和短路。在正常条件下，断路器可作为线路不频繁转换及电动 机不频繁起动之用。,2.4.5 典型低压断路器简介,万能式低压断路器结构图-2,断路器DW15系列-3,2、断路器DW17系列,1、适用范围 适用于交流50Hz、电压400V、690V ；电流至4

40、000A的配电网络中，用来分配电能和用作配电线路及电源免受过载、欠电压、短路等保护之用。同时在正常条件下可作为线路的不频繁转换之用。 2、结构： 断路器是采用立体式的积木结构，分为四个壳架电流等级，即 6301650A一个壳架电流等级；2 2505A一个壳架电流等级，32003205A一个壳架电流等级4000A4005A 一个壳架等级。,3、断路器CDB1系列-1,CDB1系列小型断路器适用于交流50Hz、额定工作电压为230V/400V及以下，额定电流至63A的电路中，主要用于现代建筑物的电气线路及设备的过载、短路保护，亦适用于线路的不频繁转换之用。该产品适用于工矿企业，高层建筑业、商业和民

41、用住宅等各种场所。,4、断路器CDB3系列,CDB3系列小型断路器主要适用于交流50Hz/60Hz、额定工作电压为230V/400V及以下，额定电流至32A的电路中，该断路器主要用于现代建筑物的电气线路及设备的过载、短路保护，它广泛地应用在家庭、宾馆、公寓、医院、工矿企业等场合作为支路开关，亦适用于线路的不频繁操作及隔离。,结构特征 CDB3系列小型断路器结构尺寸紧凑，在18mm宽度内，具有两个极.(P+N)，特别适合于家用和派生漏电断路器。断路器绝缘壳体内装有触头灭弧系统、四连杆速动机构和热电磁脱扣器，其结构与不同的脱扣电流相对应。,5、断路器CDB7L系列,结构特征 CDB7L系列漏电断路

42、器由CDB7高分断小型断路器和漏电脱扣器拼接而成，漏电断路器系电流动作型电子式漏电断路器，主要由零序电流互感器、电子组件板、漏电脱扣器及带有过载和短路保护的断路器组成。,适用范围 CDB7L系列漏电断路器主要适用于交流50Hz/60Hz、额定电压 230V/400V，额定电流至63A的线路中，具有漏电（触电）、过载、短路等保护功能，还可根据需要增加过压保护功能。主要用于建筑照明和配电系统的保护。,6、断路器CDM1系列,CDM1系列塑壳式断路器 一、适用范围CDM1系列断路器主要用于交流50Hz，额定工作电压690V及以下，额定电流630A及以下的配电网络中作为分配电能和保护线路及电源设备的过

43、载、欠电压和短路，壳架等级额定电流4 00A及以下的断路器也可作为电动机的过载、欠电压和短路保护。在正常条件下可作为线路的不频繁转换和电动机的不频繁起动之用。二、结构特征 CDM1系列断路器采用金属喷流控制技术(VJC)，限流性能好，大大提高分断能力，在灭弧室和静触头上分别装引弧板，提高灭弧能力，飞弧距离短。在传动机构上采用双锁扣机构，工作可靠，耐振动，传动轴为整体结构刚性好，不变形，且动触头座设在传动轴上。三相触头同步性好。结构简单，是高分断能力断路器的理想分断结构。,7、断路器DZ5系列,适用于交流50Hz、额定工作电压至380V，额定电流至0 .1550A的电路中，保护电动机用断路器用来

44、保护电动机的过载和短路，配电用断路器在配电网络中用来分配电能和作为线路及电源设备的过载和短路保护之用。亦可分别作为电动机不频繁起动及线路的不频繁转换之用。,8、断路器DZ12系列-1,DZ12-60塑壳式断路器体积小巧，结构新颖，性能优良可靠, 主要装在照明配电箱中，用于宾馆、公寓、高层建筑、广场、航空港、火车站和工矿企业等单位的交流50Hz，额定工作电压为单相230V，三相230/400V及以下额定电流至63A的照明线路中，作为线路的过载、短路保护以及在正常情况下作为线路的不频繁转换之用。,断路器DZ12系列-2,9、断路器DZ15系列,适用于交流50Hz、额定工作电压至3 80V，额定电流

45、至100A的电路中，作过载、短路保护之用，并可作为线路的不频繁转换及电动机的不频繁起动之用。,10、断路器DZ15LE系列,DZ15LE系列漏电断路器是一种中性对地的漏电保护装置。适用于交流50Hz,额定电压至400V，额定电流至63A(100A)的电路中，作漏电保护之用。,11、断路器DZ20系列,DZ20系列塑壳式断路器 额定绝缘电压为660V, 交流50Hz或60Hz，额定工作电压380V及以下，额定电流至1250A，一般作为配电用，额定电流225A及以下和4 00Y型的断路器亦可作为保护电动机用。在正常情况下，断路器可分别作为线路不频繁转换及电动机的不频繁起动之用。,13、断路器DZ4

46、7系列,DZ47系列小型断路器适用于交流50Hz/60Hz、额定工作电压为230V/400V及以下，额定电流至63A的电路中，主要用于现代建筑物的电气线路及设备的过载、短路保护、亦适用于线路的不频繁操作及隔离。,14、断路器DZ47LE系列,DZ47LE漏电断路器适用于交流50Hz额定电压至400V的线路中，作漏电保护之用。当人触电或电路泄漏电流超过规定值时，能在极短的时间内自动切断电源，保障人身安全和防止设备因发生泄漏电流造成的事故。同时也具有过载和短路保护功能，亦可在正常情况下作为不频繁转换之用。,15、断路器DZ108系列-1,DZ108系列塑壳式断路器用于交流50Hz60H z、额定电

47、压至660V，额定电流0 .1663A电路中，作电动机的过载、短路保护。,断路器DZ108系列-2,16、断路器DZ230系列,断路器总汇1,断路器总汇2,断路器总汇3,思考题(2),1、低压断路器在电路中的作用是什么？ 2、熔断器的额定电流、熔体的额定电流和熔体的极限分 断电流三者有何区别？ 3、电动机的起动电流很大，当电动机起动时，热继电器会不 会动作？为什么？ 4、热继电器的作用是什么？其保护功能与熔断器有何不同？ 5、熔断器在电路中起什么作用？ 6、简述低压断路器的结构及各组成部分的作用,2.5 接 触 器,接触器主要用途、特点,主要用途: 用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等

48、设备，具有低压释放的保护功能，适用于频繁操作和中、远距离控制，是电力拖动自动控制系统中使用最广泛的电气元器件之一。 特点： 接触器具有控制容量大、过载能力强、寿命长、设备简单经济等特点。,接触器:是一种用来频繁地接通和断开(交、直流)负荷电流的电磁式自动切换电器。,接触器的分类,接触器按其分断电流的种类可分为：直流接触器 交流接触器； 按其主触点的极数可分为：单极、双极、三极、四极、 五极几种，单极、双极多为直流接触器。 接触器按操作方式分：为电磁接触器、气动接触器和电 磁气动接触器； 按灭弧介质分为：空气电磁接触器、油浸式接触器和真 空接触器等,1-动触头 2-静触头 3-衔铁 4-弹簧 5

49、-线圈 6-铁心 7-垫毡 8-触头弹簧 9-灭弧罩 10-触头压力弹簧,电磁接触器结构示意图,电磁机构：将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作.,触点：接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。,灭弧装置：熄灭触点分断电流瞬间触点之间气隙中产生的电弧。,其它：包括释放弹簧机构、支架与底座等。,动铁心（衔铁） 静铁心 电磁线圈,按所控制电路 主触点 辅助触点 按原始状态 常开触点 常闭触点,灭弧罩 灭弧栅 磁吹灭弧装置,2.5.1 接触器的结构及原理,1接触器的结构,1接触器的结构 (1) 电磁机构。电磁机构由电磁线圈、动铁心(衔铁)和静铁心组成，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电

50、磁吸力，带动触头动作。 (2) 触头系统： 包括主触头和辅助触头。 主触头：用于接通或断开主电路，通常为3对常开触头。 辅助触头: 用于控制电路，起控制其他元件接通或分断及电气联锁作用，故又称联锁触头，一般有多对常开、常闭触头。,2.5.1 接触器的结构及原理,接触器的结构,(3) 灭弧装置: 容量在10A以上的接触器都有灭弧装置，对于 小容量的接触器，常采用双断口触头灭弧、电动力灭弧、相 间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧。对于大容量的接触器，采用 窄缝灭弧及栅片灭弧。 (4) 其他辅助部件: 包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹 簧、传动机构、支架及外壳等。,当线圈得电后，在铁心中产生磁通及电磁吸

51、力，衔铁在电磁吸力的作用下吸向铁心，同时带动动触头移动，使常闭触头打开，常开触头闭合。当线圈失电或线圈两端电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧反力，使得衔铁释放，触头机构复位，断开电路或解除互锁。 直流接触器的结构和工作原理与交流接触器基本相同，,2电磁式接触器的工作原理,线圈 常开主触点 常闭主触点,3、接触器的图形符号和文字符号,（1）图形符号,（2）文字符号： KM,直流接触器：线圈通以直流电，远距离通断直流电路或控 制直流电动机的频繁起停。 结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置等部分组成。由于 直流电弧比交流电弧难以熄灭，直流接触器常采用磁吹式灭弧 装置灭弧。 不产全涡流和磁滞损耗，铁心不发

52、热。 铁心用整块钢制成。 线圈制成长而薄的圆筒状。 250A以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。 灭弧装置通常采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。,4直流接触器,4直流接触器,工作原理：与交流接触器基本相同。,2.5.2 接触器的主要技术参数,接触器的主要技术参数有极数和电流种类，额定电压、额定电流、额定通断能力、线圈额定电压、允许操作频率、寿命、使用类别等。 1、 极数和电流种类： 极数： 按接触器主触头的个数确定其极数，有两极、三极和四极接触器； 电流种类： 按主电路的电流种类分有交流接触器和直流接触器。,2、 主触点额定电压和额定电流： 额定电压：指主触头之间正常工作电压值，也就是主触头所在

53、电路的电源电压。 直流额定电压有：110V、220V、440V、660V； 交流额定电压有：127V、220V、380V、500V、660V等。 额定电流：接触器触头在额定工作条件下的电流值。 直流额定电流有：40A、80A、100A、150A、250A、400A及600A； 交流额定电流有：10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A及600A。,接触器的主要技术参数,接触器的主要技术参数,3、 线圈额定电压： 指接触器正常工作时线圈上所加的电压值。 交流接触器：36、110（127）、220、380V 直流接触器：24、48、220、440V 4、 操作频率： 指

54、接触器每小时允许操作次数的最大值。 5、 寿命： 机械寿命：已达一千万次以上， 电气寿命：约是机械寿命的5%20%。,(6) 通断能力。 指接触器主触头在规定条件下能可靠接通和分断的电流值。 在此电流值下接通电路时，主触头不应造成熔焊。 在此电流值下分断电路时，主触头不应发生长时间燃弧。 一般通断能力是额定电流的510倍。这一数值与开断电路的电压等级有关，电压越高，通断能力越小。,接触器的主要技术参数,(7) 使用类别 接触器用于不同负载时，其对主触头的接通与分断能力要求不同，按不同使用条件来选用相应使用类别的接触器便能满足其要求。根据低压电器基本标准的规定，接触器的使用类别比较多，其中，用于

55、电力拖动控制系统中的接触器常见的使用类别及典型用途见表l-2。,接触器的主要技术参数,接触器使用类别及典型用途一览表表,2.5.3 接触器的型号,图1.15 接触器型号,例如CJ10Z40/3为交流接触器，设计序号10，重任务型，额定电流40A，主触头为3极。 CJ12T250/3为改型后的交流接触器，设计序号12，额定电流250A，3个主触头。 我国常用的交流接触器主要有CJ10、CJ12、CJXI、CJ20等系列及其派生系列产品。直流接触器有CZ18、CZ21、CZ22、CZ10和CZ2等系列。 引进的产品应用较多的有德国西门子公司的3TB系列和BBC公司的B系列，法国TE公司的LC1系列

56、等。,举 例,表1-3 常用交流接触器主要技术数据,2.5.4 常用典型交流接触器简介,1、交流接触器CJ20系列 2、交流接触器CJ40系列 3、交流接触器CJ24系列-1 4、交流接触器CJ12系列-1 5、交流接触器CJ19系列 6、交流接触器CJX1(3TB/3TF)系列 7、交流接触器 B 系列 8、真空接触器CKJ系列-2 9、直流接触器CZO系列-1,1、交流接触器CJ20系列,应用： CJ20系列交流接触器用于交流50Hz，额定电压至660V(个别等级至1140V)，电流至630A的电力线路中供远距离频繁接通和分断电路以及控制交流电动机，并适宜于与热继电器或电子保护装置组成电磁

57、起动器，以保护电路或交流电动机可能发生的过负荷及断相。,交流接触器CJ20系列-参数,交流接触器CJ20系列-特点,特点： 为直动式、双断点，立体布置，结构简单紧凑，外形安 装尺寸较小。 为不带灭弧罩的三层二段式结构： 上段：为热固性塑料躯壳固定着辅助触头、主触头及灭弧系统； 下段：为热塑性塑料底座安装电磁系统及缓冲装置； 安装形式：有螺钉固定的安装孔和卡轨安装用的锁，可安装 于IEC标准规定的35mm宽帽形安装轨上，拆装方便。 采用银基合金触头。使产品具有长久的电寿命，并适于在 AC-4类特别繁重的条件下工作。,交流接触器CJ20系列-外形,交流接触器CJ20系列-结构, 触头灭弧系统：不同

58、容量等级的接触器采用不同的灭弧结构。 CJ20-10和CJ20-16为双断点简单开断灭弧室 CJ20-25为U形铁片灭弧 CJ20 -40160在380V，660V时均为多纵缝陶土灭弧罩 CJ20-250及以上接触器在380V时用多纵缝陶土灭弧罩， 在660V时用栅片灭弧罩，在1140V时均采用栅片灭弧罩。 电磁系统： CJ20-40及以下接触器用双E形铁芯， CJ20-63及以上用U 形铁心，硅橡胶缓冲。 CJ20-10的辅助触头可任意组合，有五种组合： 四常闭、三常闭一常开、二常开二常闭、一常闭三常开、四常开。,交流接触器CJ20系列-主要技术参数,2、交流接触器CJ40系列-结构特性,应

59、用：用于50Hz或60Hz、额定电压至660V或1140V、电流至800A的电力系统中接通与分断电路，并与适当的热继电器或电子式保护装置组合成电动机起动器，以保护可能发生过载的电路。（本产品符合IEC947-4-1、GB14048.4标准） 结构特性： 为开启式正装直动式双断点结构，辅助触头作为独立组件安装在主触头的两侧，在电气上为分开的。铁心为“U”型结构永久性气隙。 安装底座：CJ40-63125安装方式可以螺钉安装, 也可以用“TH75”导轨安装。CJ40-160及以上规格底座为铝压铸、螺钉安装。 灭弧系统：采用耐弧塑料加铁质栅片组成灭弧罩,并在触桥上方设置短弧片。,交流接触器CJ40系列-外形,交流接触器CJ40系列-2,交流接触器