第一章常用低压电器冯晓刘仲怒.ppt

1、第一节 低压电器概述,在电能的产生、输送、分配和应用的电路中，起着开关、调节和保护等作用的电气设备称为电器。,一、电器的分类,1、按工作电压分类,低压电器：工作在交流1200V或直流1500V以下的电器。,高压电器：交1200V或直1500V以上的电器。,2、按动作方式分类,自动电器：按信号或某物理量的变化而自动动作的电器。如接触器、继电器等。,非自动电器：通过人力操作而动作的电器。如开关、按钮等。,3、按动作原理分类,电磁式电器：根据电磁铁的原理来工作的。,非电量电器：依靠外力或非电量的变化而动作的电器。,4、按作用分类,执行电器：用来完成某种动作或传递功率，如电磁铁、电磁离合器。,控制电器

2、：用来控制电路的通断，如开关、继电器等。,主令电器：用来控制其他自动电器的动作，以发出控制“指令”，如按钮、行程开关等。,保护电器：用来保护电源、电路及用电设备，使之不致于短路或过载运行，免遭损坏。,主要由感应机构、中间机构和执行机构三个环节组成。,感应机构：接收外部加入的电信号，可以是电压、电流、功率或频率信号。,二、电器的基本结构,中间机构：将输入信号进行变换、放大或其他处理后，传递给执行机构。,执行机构：接收中间机构传递来的信号而动作，实现对电路的变换、控制和保护等。,一对矛盾：开与关-工作可靠性。,三、对低压电器的主要要求,两项要求：机械寿命和电寿命。,三个环节：感应、中间和执行机构。

3、,四种状态：闭合状态、开断过程、断开状态、关合过程。,安全原则：基本要求、可靠运行的前提。手控器件必须绝缘、金属外壳有接地标志 。,四、低压电器的选用原则,经济原则：器件本身的经济价值和使用器件而产生的价值 。,选用原则：明确控制对象的类别和使用环境；明确控制对象的技术数据；了解电器的正常工作条件；了解电器的主要技术性能 。,（一）执行机构,五、低压电器的电磁机构和执行机构,执行机构由接触系统和灭弧装置组成，感应机构与中间机构大多由电磁机构组成。,1、接触系统：可分合接触联结，有动触头和静触头之分。触头可分为点、线和面三种接触形式。,点接触常用于允许小电流场合，如辅助触头或继电器电路；线和面接

4、触用于大电流场合，如刀开关、接触器的主触头。,2、接触系统的静态特性与参数(桥式触头),断开状态：动、静触头间距S1足够大，不会击穿或电弧自燃。,触头每工作一次，将经历四个工作状态：,开断过程：动触头有一定的开断速度，快速可靠分断负载。,关合过程：动触头有一定的关合速度v1，不发生碰撞弹跳现象。,闭合状态 ：触头稳定可靠接通负载。,2、接触系统的静态特性与参数(桥式触头),触头间隙S1：动、静触头的最短距离。,工作过程中，触头具有下列四个主要参数：,触头超行程：从动、静触头刚接触到衔铁完全吸合为止，触头弹簧被压缩的长度。,触头的初压力Fc1：动、静触头刚接触时，两触头间的互压力。,触头的终压力

5、Fc2 ：在完全闭合位置时，动、静触头间的互压力。,3、电弧的产生过程,当载流触头间刚出现断口时，因间距极小，电场强度大，金属内部的自由电子逸出，同时不断撞击中性气体分子，导致触头间隙中产生大量的带电粒子，从而使气体导电形成炙热的电子流，即电弧。,电弧产生高温并发出强光，常常造成触头的烧毁、熔断等故障，因此应采取措施，使之熄灭。,4、常用灭弧措施,电动力灭弧：多采用双断口触头系统，即在一个回路中有两个产生和断开电弧的间隙。,磁吹灭弧装置：设有与触头串联的线圈，电弧在吹弧线圈作用下受力拉长，从触头间吹离，加速冷却而熄灭。,弧罩与纵缝灭弧装置：为限制弧区扩展并加速冷却以削弱热电离，常用耐弧陶土、石

6、棉水泥或耐弧塑料制造灭弧室。,栅片灭弧装置：绝缘栅片通过拉长电弧且在紧密接触过程中迅速冷却；金属栅片多为钢质，它将电弧截割成多段短弧，增大近阴极区电压降，使之具有电弧吸引和冷却作用。,喷流熄弧法：采用新材料设置灭弧罩，在电弧高温环境下产生气体和压力喷流。而带有出气口的半封闭灭弧小室，使产生的气体返回出气口，使室内形成压差驱动电弧，喷流熄弧。(多与栅片灭弧装置组合使用),（二）电磁机构,电磁机构由线圈、铁心和衔铁组成。当线圈通以电流后，铁心和衔铁的端面上出现不同极性的磁极，彼此吸引，使衔铁向铁心运动，由联动机构带动触头动作。,铁心和衔铁的结构形式：山字形(E形包括U形)、螺管式和拍合式。,励磁线

7、圈是电磁机构的心脏，是产生磁通的源泉。有串联(电流线圈)和并联(电压线圈)之分，电流线圈串接于主电路中，电压线圈并接在电源上。,第二节 常用低压电器简介,控制电器,一、刀闸开关,控制对象： 380V，5.5kW 以下小电机,考虑到电机较大的起动电流，刀 闸的额定电流值一般选择： （35）异步电机额定电流,二、按钮,复合按钮： 常开按钮和 常闭按钮做在一起。,电路符号,作用：接通或断开控制电路,三、交流接触器,作用：用来接通或断开电动机或其他设备 的主电路。,构成：主要由电磁铁和触点两部分组成， 触点又可分为主触点和辅助触点。,技术指标：额定工作电压、电流、 触点数目等。,动作过程,线圈通电,衔

8、铁被吸合,触点闭合,接通电源, 220,接触器线圈,接触器主触点用于主电路 (流过的电流大，需加灭弧装置）,接触器辅助触点用于控制电路 （流过的电流小，无需加灭弧装置）,接触器有关符号,四、 中间继电器,继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在 于，接触器的主触点可以通过大电流，而继电器的 触点只能通过小电流。,中间继电器 速度继电器 时间继电器（具有延时功能） 热继电器（做过载保护） .,继电器类型,作用：继电器用来传递信号或用于控制电路中。,发热元件,1.结构：,I,常闭触点,五、 热继电器,3.热继电器的符号,发热元件,常闭触点,串联在主电路中,六、熔断器,FU,额定电流 的选择：,3.

9、 频繁起动 的电动机,2. 一台电动机,（稍大）,1. 电灯支线的熔丝,七、空气式时间继电器,八、自动空气断路器（自动开关）,结构：,作用：可实现短路、过载、失压保护。,工作原理：过流时，过流脱扣器将脱钩顶开，释放弹簧拉动传动杆，将主触头的动片分离，断开电源；欠压时，欠压脱扣器将脱钩顶开，通过释放弹簧带动传动杆，使主触头分离，从而断开电源。,技术参数：额定工作电压、壳架额定电流等级、 极数、脱扣器类型及额定电流、短路分断能力。,九、 行程开关,作用：用于电路的限位保护、行程控制、自动切换等。,结构：与按钮类似，但其动作要由机械撞击。,十、 软起动器,软起动器实际上是一个晶闸管交流调压器，改变晶

10、闸管的触发角，就可调节晶闸管交流调压电路的输出电压，通过对输出电压的平滑升压控制，实现对电动机转速的平滑控制。当晶闸管全导通时，电动机处于额定工作状态。,1、起动器的起动方式,1）、斜坡升压软起动 调节晶闸管导通角，使之与时间成函数关系增大，无电流闭环控制，存在冲击电流。,2）、斜坡恒流软起动 当电动机刚起动时，起动电流逐渐增加；当达到设定值后电流恒定，直至起动完毕。,3）、阶跃起动 当电动机开机时，起动电流迅速达到设定值。改变起动电流设定值，可以改变起动速度。,4）、脉冲冲击起动 刚起动时，以较大起动电流工作一段时间后，再按原设定值线性上升，进入恒流起动。,2、软起动方式的特点,1）、无冲击

11、电流 因为 ，逐渐增大晶闸管导通角，起动电流从零线性上升至设定值。,2）、恒流起动 引入电流闭环控制后，电动机在起动过程中保持电流恒定，使电机平稳起动。,3）、根据负载情况及继电保护特性选择，可无级调整到最佳的起动电流。,自锁的作用,KM,SB2,A,B,C,KM,FU,Q,SB1,鼠笼式电动机直接起动控制电路,按下按钮（SB2），线圈（KM）通电，,即使按钮松开，线圈保持通电状态， 电机连续运转。,KM,SB1,KM,SB2,FR,A,B,C,KM,FU,QS,FR,电流成回路， 只要接两相就可以了。,异步机的直接起动 + 过载保护,第三节 电子电器简介,电子电器是部分或全部由电子器件和电子

12、线路构成的电器元件或装置，是自动化技术和电力电子、微电子技术与计算机技术结合的产物。与电磁式继电器功能互补。,一、数字式时间继电器,DHC6多制式时间继电器采用单片机(最小系统为DHC80910)控制，LCD(液晶显示器)显示，9种工作方式，8种延时时段，延时范围为0.01s999.9h，具有键盘锁定功能。,二、电子式电流型漏开关,电子式漏电开关由主开关、零序电流互感器、压敏电阻、电子放大器、晶闸管和脱扣器组成。 当零序电流互感器检测到漏电流后，经电子放大器处理，驱动晶闸管导通，从而使脱扣器动作，切断主电源。,三相电流的相量和不等于零，所产生的电流即为零序电流。产生零序电流的两个条件: 1、无

13、论是纵向故障、还是横向故障、还是正常时和异常时的不对称，要有零序电压的产生； 2、零序电流有通路。,三、光电继电器,利用光电元件将光信号变换为电信号的器件，有暗通和亮通之分，广泛应用于计数、测量和控制等场合。,其工作原理为：无光照时， VT1断开，VT2导通、VT3 截止，KA不动作；有光照时， VT1深饱和，VT2截止、VT3导通，KA动作。,JGD型光电继电器的组成：VD1、C整流滤波电路；VT1光敏晶体管；VT2、VT3双稳态触发器；VD2续流二极管。,四、温度继电器,温度继电器的核心器件：热电偶和热敏电阻。,电路组成：RT热敏电阻；VS稳压二极管；VT1、VT2双稳态触发器。,工作原理

14、：当温度处于设定值以下时，RT呈现很大阻值，VT1截止、VT2导通，其集电极电位不足以使VS反向击穿，VT3截止，KA不动作；当温度处于设定值以上时， RT呈现阻值较小，VT1导通、VT2截止，其集电极电位约等于电源电压，VS反向击穿，VT3导通，KA动作。,五、固态继电器,固态继电器SSR是一种没有机械、不含运动部件的继电器，它依靠电子元器件的电磁和光特性实现隔离和继电器切换功能。,JGD系列多功能SSR的工作原理：无光照时，光电耦合器中的光电三极管截止， VT1饱和导通，作用到VT2栅极上的电压较小、触发电流也很小，因此VT2截止， 使得双向晶闸管VT3栅极中的触发电流也很小，VT3截止，负载不工作 ；有光照时， VT1截止，经R4作用于VT2栅极的触发电流较大，使VT2导通、 VT3也导通，负载得电而工作。,双向晶闸管的关断：电流过零