第一章常用低压电器

1第一章常用低压电器什么是低压电器所谓低压电器，就是指工作在交流额定电压1200V及以下、直流额定电压1500V及以下的电器。低压电器作为基本器件，广泛应用于输配电系统和电力拖动系统。本章主要介绍低压开关、熔断器、主令电器、接触器、继电器等在电力拖动和自动控制系统中常用的低压电器。第一节低压开关低压开关有什么作用低压开关主要用来隔离、转换及接通和分断用，多数用作机床电路的电源开关和局部照明电路的控制开关，有时也可直接用于控制小容量电动机的启动、停止和正反转。一、自动空气开关自动空气开关又称自动空气断路器，是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身。自动空气开关的主要作用是：能接通和分断电路；能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护；同时也能用于不频繁地启动电动机。自动空气开关的优点是：操作安全、安装使用方便、工作可靠、动作值可调、分断能力较高、兼顾多种保护、动作后不需要更换元件等。1.分类自动空气开关按结构型式可分为塑壳式、框架式、限流式、直流快速式、灭磁式和漏电保护式等六类。电力拖动与自动控制线路中常用塑壳式断路器，如图1-1-1为常用的几种塑壳式断路器。我们以DZ系列为例讲解，其分类方法如下：（1）按极数：单极、两极和三极。2（2）按保护形式：电磁脱扣器式、热脱扣器式、复合脱扣器式（常用）和无脱扣器式。图1-1-1常用的塑壳断路器2.DZ5-20型自动空气开关的型号及结构（1）型号及其含义（2）结构与原理采用立体布置，操作机构在中间。外壳顶部突出红色按键为分断；绿色按键为合闸。自动空气开关主要三部分组成：触头和灭弧系统、各种脱扣器、操作机构和自由脱扣器。如图1-1-2为DZ5-20型低压断路器的结构和电路符号。3a)结构b)电路符号图1-1-2DZ5-20型低压断路器的结构和电路符号如图1-1-3所示，为低压断路器的工作原理示意图。把自动空气开关的三副主触头2，串联在被控制的三相电路中。当开关接通电源后，电磁脱扣器．热脱扣器及欠电压脱扣器若无异常反应，开关运行正常。图1-1-3低压断路器工作原理示意图当发生故障时，低压断路器将如何动作4短路或严重过载时当线路发生短路或严重过载电流时，短路电流超过瞬时脱扣整定电流值，电磁脱扣器6产生足够大的吸力，将衔铁8吸合并撞击杠杆7，使搭钩4绕转轴座5向上转动与锁扣3脱开，锁扣在主弹簧1的反力作用下将三副主触头分断，切断电源。线路一般性过载时当线路发生一般性过载时，过载电流虽不能使电磁脱扣器动作，但能使热元件13产生一定热量，促使双金属片12受热向上弯曲，推动杠杆7使搭钩与锁扣脱开，将主触头分断，切断电源。线路欠电压时欠电压脱扣器11的工作过程与电磁脱扣器恰恰相反，当线路电压正常时电压脱扣器11产生足够的吸力，克服拉力弹簧9的作用将衔铁10吸合，衔铁与杠杆脱离，锁扣与搭钩才得以锁住，主触头方能闭合。当线路上电压全部消失或电压下降至某一数值时，欠电压脱扣器吸力消失或减小，衔铁被拉力弹簧9拉开并撞击杠杆，主电路电源被分断。3.自动空气开关选用原则（1）自动空气开关的额定工作电压≥线路额定电压。（2）自动空气开关的额定电流≥线路负载电流。（3）热脱扣器的整定电流=所控制负载的额定电流。（4）电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流负载电路正常工作时的峰值电流。二、负荷开关（一）开启式负荷开关开启式负荷开关简称闸刀开关，生产中常用HK系列，其外形如图1-1-4a)所示。开启式负荷开关主要适用于照明、电热设备及小容量电动机控制线路中，供手动不频繁地接通和分断电路，并起短路保护作用。5图1-1-4闸刀开关的外形及电路符号闸刀开关的结构及电路符号如图1-1-5所示。图1-1-5闸刀开关的结构与电路符号闸刀开关的型号及含义表示如下：6注意事项1.必须垂直安装在控制屏或开关板上，且合闸状态时手柄应朝上。2.控制照明和电热负载时，要接熔断器作短路和过载保护。并且电源进线端接在静触头一边的进线端，负载接在动触头一边的出线端。3.更换熔体时，必须在闸刀断开的情况下按原规格更换。4.分闸和合闸时动作要迅速，使电弧尽快熄灭。（二）封闭式负荷开关封闭式负荷开关俗称铁壳开关，其外形如图1-1-6所示，结构及电路符号如图1-1-7所示。其灭弧性能、操作性能、通断性能和安全防护性能都优于开启式负荷开关。可用于手动不频繁的接通和断开带负载的电路以及作为线路末端的短路保护，也可用于控制15kW以下的交流电动机不频繁的直接启动和停止。图1-1-6HH系列封闭式负荷开关（a）开关结构（b）电路符号（c）型号含义图1-1-7封闭式负荷开关的结构、电路符号及型号含义7注意事项1.封闭式负荷开关必须垂直安装，安装高度一般离地不低于1.3～1.5m。2.外壳的接地螺钉必须可靠接地。3.电源进线接在静夹座一边的接线端子上，负载引线接在熔断器一边的接线端子上，且进出线必须穿过开关的进出线孔。4.操作时，要站在开关的手柄侧，以防铁壳飞出伤人。三、组合开关又称为转换开关，它具有体积小、触头对数多的特点，常用于手动不频繁的接通和断开电路、换接电源和负载以及控制5kW以下小容量异步电动机的启动、停止和正反转。HZ10－10/3组合开关的外形如图1-1-8所示。其结构与电路符号如图1-1-9所示。图1-1-8组合开关外形与结构图1-1-9组合开关电路符号及型号含义一种专为控制小容量三相异步电动机的正反转而设计生产的组合开关，俗称倒顺开关。如图1-1-10所示为HZ3－132型组合开关（倒顺开关）示意图。8图1-1-10HZ3－132型组合开关示意图注意事项1.HZ10系列组合开关应安装在控制箱内，开关最好装在箱内右上方,并且在它的上方不能安装其他电器。2.组合开关安装完后，开关在断开状态下，应使手柄在水平旋转位置。3.组合开关的通断能力较低，不能用来分断故障电流。4.当操作频率过高，应降低开关的容量使用。倒顺开关9第二节熔断器一、熔断器的结构熔断器是一种应用广泛的最简单有效的保护电器，如图1-2-1所示为几种常见型号的熔断器。熔断器常在低压电路和电动机控制电路中起短路保护，使用时串联在被保护电路中。熔断器在电路中如何起到保护作用正常情况下，熔断器的熔体相当于一段导线；电路发生短路故障时，熔体能迅速熔断分断电路，起到保护线路和电气设备的作用。图1-2-1常见熔断器及电路符号熔断器主要由熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。熔体是熔断器的核心，常做成丝状、片状或栅状，制作熔体的材料一般有铅锡合金、锌、铜、银等。熔管是熔体的保护外壳,用耐热绝缘材料制成,在熔体熔断时兼有灭弧作用。熔座是熔断器的底座，作用是固定熔管和外接引线。熔断器的型号及含义：RT系列熔断器RL1系列螺旋式熔断器电路符号RL1-15熔芯RT14-20熔芯101、RC1系列瓷插式熔断器RC1系列熔断器的外形与结构如图1-2-2所示。该系列熔断器的特点：结构简单、更换方便、价格低廉，一般用于交流50Hz、额定电压380V及以下，额定电流200A及以下的低压线路末端或分支电路中，作为电气设备的短路保护及一定程度的过载保护。图1-2-2RC1A系列熔断器的外形与结构2、RL1系列螺旋式熔断器RL1系列螺旋式熔断器的外形与结构如图1-2-3所示。该系列的熔断器的熔断管内，在熔丝的周围填充这石英砂以增强灭弧性能。熔丝被焊在瓷管两端的金属盖上，其中一端有一个标有颜色的熔断指示器，当熔丝熔断时，熔断指示器自动脱落，以便于观察，此时只需更换相同规格的熔断管即可。该系列熔断器可用于控制箱、配电屏、机床设备及振动较大的场合，在交流额定电压500V、额定电压200A及以下的电路中，作为短路保护器件。11图1-2-3RL1系列熔断器的外形与结构3、RM10系列封闭管式熔断器如图1-2-4所示为RM10系列熔断器的外形与结构。该系列熔断器采用钢纸管做熔管，变截面锌片做熔体，因此灭弧比较容易。适用于交流50Hz、额定电压380V或直流440V及以下的电压等级的动力网络和成套配电设备中，作为导线、电缆及较大容量电气设备的短路和连续过载保护。图1-2-4RM10系列熔断器的外形与结构4、RT系列有填料封闭管式熔断器如图1-2-5所示为RT0系列熔断器的外形与结构。该系列的熔断器是一种大分断能力的熔断器，广泛用于短路电流较大的电力输配电系统中，作为电缆、导线和电气设备的短路保护及导线、电缆的过载保护。RT0系列有填料封闭管式熔断器配有熔断指示装置，熔体熔断后，有明显的显示信号，这时可使用配备的专用绝缘手柄在带电的情况下更换熔管，装取12方便，安全可靠。图1-2-5RT0系列熔断器的外形与结构5、RS0、RS3系列有填料快速熔断器如图1-2-6所示为快速熔断器的外形图。快速熔断器结构简单、动作灵敏度高。主要用于半导体硅整流元件的过电流保护。RS0、RS3系列适用于半导体整流元件和晶闸管的短路和过载保护，它们的结构相同，但RS3系列的动作更快，分断能力更高。图1-2-6RS系列熔断器有填料快速熔断器6、自复式熔断器如图1-2-7所示为自复式熔断器的外形图。13图1-2-7自复式熔断器的外形图自复式熔断器具有限流作用明显、动作时间短、动作后不需更换熔体等优点。其工作原理是：在故障短路电流产生的高温下，其中的局部液态金属钠迅速气化而蒸发，阻值剧增，即瞬间呈现高阻状态，从而限制了短路电流。当故障消失后，温度下降，金属钠蒸气冷却并凝结，自动恢复至原来的导电状态。二、熔断器的选择原则主要依据负载的保护特性和短路电流的大小选择熔断器的类型。对于容量小的电动机和照明支线，常采用熔断器作为过载及短路保护，因而希望熔体的熔化系数适当小些。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RT系列和RL1系列的熔断器。当短路电流很大时，宜采用具有限流作用的RT0和RTl2系列的熔断器。三.熔体的额定电流选择方法（1）保护无启动过程的平稳负载如照明线路、电阻、电炉等时，熔体额定电流略大于或等于负荷电路中的额定电流。（2）保护单台长期工作的电机熔体电流可按最大启动电流选取，公式为IRN≥(1.5～2.5)IN；式中IRN--熔体额定电流；IN--电动机额定电流。如果电动机频繁启动，式中系数可适当加大至3～3.5，具体应根据实际情况而定。（3）保护多台长期工作的电机（供电干线）IRN≥(1.5～2.5)INmax+ΣIN；INmax-容量最大单台电机的额定电流。ΣIN其余电动机额定电流之和。注意事项141.用于安装使用的熔断器应完整无损。2.熔断器安装时应保证熔体与夹头、夹头与夹座接触良好。3.熔断器内要安装合格的熔体。4.更换熔体或熔管时，必须切断电源。5.对RM10系列熔断器，在切断过三次相当于分断能力的电流后，必须更换熔断管。6.熔体熔断后，应分析原因排除故障后，再更换新的熔体。7.熔断器兼作隔离器件使用时，应安装在控制开关的电源进线端。第三节主令电器主令电器的作用是什么主令电器用于接通或断开控制电路，以发出指令或作程序控制的开关电器。本节主要介绍按钮、行程开关、万能转换开关及主令控制器。一、按钮按钮是一种手动控制器件，通常用来接通或断开小电流控制的电路，如图1-3-1所示为几种常见的按钮。它不直接去控制主电路的通断，而是在控制电路中发出“指令”去控制接触器、继电器的吸合与断开，再由它们去控制主电路。按钮的触头允许通过的电流较小，一般不超过5A.15图1-3-1几种常用的按钮1.按钮的分类按钮按不受外力作用时触头的分合状态，可分为：（1）常开按钮：未按下时，触头是断开的；按下时，触头时闭合的；当松开时，按钮自动复位。（2）常闭按钮：与常开按钮相反。（3）复合按钮：将常开按钮和常闭按钮组合为一体。按下复合按钮时，其常闭触头先断开，然后常开触头再闭合；而松开时，常开触头先断开，然后常闭触头再闭合。另外，根据按钮在电路中的作用又可分为急停按钮、启动按钮、停止按钮、组合按钮、点动按钮和复位按钮等。2.型号及其含义其中，K——开启式，H——保护式，S——防水式，