3低压电气线路及常用低压电气设备.ppt
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1、3 低压电气线路及常用低压电气设备,3.1 常用低压控制电器 3.2 配电导线与保护装置的选择 3.3 电力负荷的计算 3.4 变压器 3.5 三相异步电动机,一 、低压电器的基本知识,1、什么是低压电器: 在交流电压小于1200V、直流电压小于1500V(也有说交流1000V,直流1200V)的电路中起通断、保护、控制或调节等作用的电气设备。,3.1 常用低压控制电器,2、低压电器的常见分类 (1)按用途或控制对象: (a)低压配电电器:开关、接触器、熔断器、断路器等。 (b)低压控制电器:接触器、继电器等。 (2)按照动作方式: (a)自动切换电器:接触器、继电器。 (b)非自动切换电器:
2、刀开关、转换开关、按钮。 (3)按执行机能: (a)有触头电器:接触器、按钮。 (b)无触头电器:接近开关、电子式时间继电器。 (4)按工作原理: (a)电磁式电器:交直流接触器、各种继电器。 (b)非电量控制电器:压力、速度、温度继电器。,二、低压电器电磁系统,1、低压电器的基本组成: 感受机构:以外部信号变化作出反应。电磁系统 执行机构:执行电路的通断控制。触头系统和灭弧系统。 2、电磁系统的组成: 铁心、线圈、衔铁,三、低压电器的触头系统,1、触头的材料 银 铜 2、触头系统的结构形式 (1)桥式触头 (2)指式触头,交流接触器,1、接触器: 是一种可以远距离控制的电器。用来接通或分断正
3、常工作状态下的主电路和控制电路。它具有低电压释放保护性能、控制容量大、能远距离控制等优点,在自控系统中应用非常广泛。 2、接触器的型号: CJ10、CJ12、 CJ10X、CJ20、3TB、3TD等 CJ20系列为全国统一新产品。,交流接触器,3、接触器的组成: (1)触头系统 (2)动作机构 (3)灭弧装置。,a)产生原因:触头接通电路时存在接触电阻,引起触头温升;触头分断时,由于热电子发射和强电场作用,使气体游离,从而在分断瞬间产生电弧。 b)产生后果:使电路延时断开/产生高温烧毁触头。 c)灭弧措施:灭弧罩等。,交流接触器,交流接触器结构图,交流接触器,4、接触器按其触头通过电流的种类不
4、同,可分为交流接触器和直流接触器。 5、接触器的结构原理(实物展示),交流接触器,6、接触器的符号:KM,交流接触器,7、接触器的应用举例与参数选择 (1)一般要求选择类型(交流,直流) (2)触头额定电压(大于或等于负载回路电压),线圈额定电压(必须与控制电路电压一致) (3)主触头的额定电流(大于或等于负载额定电流),线圈额定电压(必须与控制电路电压一致) (4)负载类别(常选AC-3类,对于频繁起制动场合选AC-4类)。,交流接触器,应用实例分析:一台7.8KW电动机, 380V的三相异步电动机通常2A/KW左右,所以电动机的额定电流约为16A。KM额定电流大于16A即可(选CJ20,3
5、80V线圈)。,继电器(器件),继电器是根据某种输入信号的变化而接通或断开所控制的电路,实现自动控制或保护电动机的自动电器。 作用:控制、放大、联锁、保护和调节 分类: 按用途分 :控制和保护继电器 按动作原理分:电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式 按输入量分:电流、电压、时间、速度、压力 按动作时间分:瞬时、延时继电器 特点:额定电流不大于5A,特点:线圈串接于电路中,导线粗、匝数少、阻抗小。 分类:过电流继电器、欠电流继电器,过流电流继电器,欠流电流继电器,继电器 一、电磁式继电器 (一)电流继电器,继电器 一、电磁式继电器 (一)电流继电器,主要技术指标:,动作电流q :使电流继电器
6、开始动作所需的电流值; 返回电流f :电流继电器动作后返回原状态时的电流值 返回系数f :返回值与动作值之比,ff /q 。,继电器 一、电磁式继电器 (二)电压继电器,特点:线圈并联在电路中,匝数多, 导线细 分类:过电压继电器和欠电压继电器 结构原理:与电流继电器类似,继电器 一、电磁式继电器 (三)中间继电器,中间继电器实质上是一种电压继电器,结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数量较多,在电路中主要是扩展触点的数量。另外其触头的额定电流较大。,继电器,作用:按整定时间长短通断电路 分类: 按构成原理分:电磁式 电动式 空气阻尼式 晶体管式 数字式 按延时方式分:通电延时型 断电延时型
7、,时间继电器,(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h),(a) 线圈一般符号 (b) 通电延时线圈 (c) 断电延时线圈 (d) 通电延时闭合动合(常开)触点 (e) 通电延时断开动断(常闭)触点 (f)断电延时断开动合(常开)触点 (g)断电延时闭合动断(常闭)触点(h)瞬动触点,二、时间继电器,符号,三、热继电器,作用:电动机的过载保护,型式:双金属片式,热敏电阻式,易熔合金式,结构:由发热元件、双金属 片和触头及动作机构 等部分组成 。,三、热继电器,双金属片式热继电器,三、热继电器,双金属片式热继电器原理示意图,使用与选择,使用:作为电动机的过载保护,注意与熔断器
8、的配合。 选择:eRed eR:热继电器热元件的额定电流; ed:电动机的额定电流。,三、热继电器,作用:根据速度的大小通断电路 结构:定子、转子和触头 原理:与异步电动机类似 参数:动作转速:120rpm 复位转速:100rpm,四、速度继电器,四、速度继电器,转子-圆柱形永久磁铁,与电动机同轴连接。,五、固态继电器 是一种新型无触头继电器。 光电耦合式继电器 工作原理 常用的产品有DJ型,六、其他继电器 干簧式 相序继电器 温度继电器 压力继电器,熔断器,一、熔断器的结构原理及分类 熔断器是低压电路及电动机控制电路中用作短路保护的电器,它串联在线路中,当线路或电气设备发生短路(或严重过流)
9、时,熔断器中的熔体首先因电路电流增大而过热熔断,自动切断电路,以保护电气设备。 二、熔断器的主要参数 额定电压 熔体额定电压 熔断器额定电流,熔断器,三、常用的熔断器 1、插入式熔断器 2、螺旋式熔断器 3、封闭管式熔断器 4、自复式熔断器 5、高分断能力熔断器 四、熔断器的应用举例与参数选择 对于单台运行的电动机,FU的额定电流选电动机额定电流的1.5-2.5倍左右; 对于多台运行的电动机,FU的额定电流考虑其他电动机运行时(IN和),最大容量的电动机起动(1.5-2.5倍IN); 对于电热设备等FU的选择只要大于负载电流,考虑线路的承受能力即可。 上下级配合电流比不小于1.6:1,插入式熔
10、断器,螺旋式熔断器,无填料密封式式熔断器,有填料式密封式熔断器,自恢复熔断器,低压开关和低压断路器,一、低压开关 主要包括刀开关、组合开关、倒顺开关等。 主要作用是通断电源。,1-5 低压开关和低压断路器,一:低压开关 (一)刀开关: 刀开关是一种手动电器,广泛用于配电设备作隔离电源用,有时也用于直接起动小容量的笼型异步电动机。主要包括:开启式负荷开关、封闭式负荷开关 。 作用:通常在电路中起通断、隔离作用。 不能倒装或平装。不能频繁操作,只能通断小负载。 型号:HD、HS、HK、HR 刀开关的选择原则: (1)类型、极数、操作方式 (2)额定电压大于线路电压 (3)额定电流大于线路额定电流。
11、,低压开关和低压断路器,二、组合开关(转换开关) 特点:刀片式转动,操作灵活、,组合方便。与普通刀开关相比,抗振性能好,机床常选用。 符号:QS 选择 (1)适合于小容量电动机起停控制,额定电流为电动机额定电流的3倍。 (2)作电源开关,额定电流稍大于电动机额定电流。,(a)外形 (b) 符号 (c) 结构,低压开关和低压断路器,三、低压断路器: 低压断路器又称自动开关,是低压配电系统和电力拖动系统中非常重要的电器,具有操作安全、使用方便、工作可靠、安装简单、分断能力高等优点。 低压断路器结构:主要由触头、操作机构、脱扣器、灭弧装置等。 低压断路器的主要技术参数和类型: 主要技术参数:额定电压
12、、额定电流、极数、脱扣器类型、整定电流范围、分断能力、动作时间等。 类型:框架式断路器、塑料外壳式断路器、直流快速断路器和限流式断路器等。 低压断路器的选择,万能式低压断路器结构图,塑壳式低压断路器原理图,1主触头2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4分励脱扣器 5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮,电动机的失压保护,主令电器,主令电器是用来接通和分断控制电路以发号施令的电器。常见的有,按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器等。,主令电器,一、按钮 按钮是一种手动且可以自动复位的主令电器。 结构示意图、图形与文字符号见P.20 图1-19 按钮的选择原则 (1)根据使用场合,选择控制按钮的种类,如开启式
13、,防水式,防腐式。 (2)根据用途,选用合适的形式,如钥匙式,紧急式,带灯式。 (3)按控制回路的需要,确定不同的按钮数,如单钮,双钮,三钮,多钮等。 (4)按工作状态指示和工作情况的要求,选择按钮及指示灯的颜色。,控制按钮,主令电器,二、位置开关 位置开关:又称行程开关或限位开关,种类很多,按运动形式分为直动式,旋转式,微动式;按触头的性质分为有触头式和无触头式。 行程开关:主要用于检测工作机械的位置,发出命令以控制其运动方向或行程。 接近开关:又称无触头行程开关,是当运动的金属片与开关接近到一定距离发出接近信号,以不直接接触方式进行控制。,行程开关,接近开关,主令电器,三、万能转换开关 万
14、能转换开关是一种多档位、多触头能控制多回路的主令电器。可用于控制高压油断路器、低压断路器等操作机构的分合闸,各种配电设备中线路的换接、遥控和电流表、电压表的换相测量等;也可用于控制小容量电动机的起动、换相、调速。 万能转换开关的结构原理,结构示意图见 图1-22 常用型号: 常用型号有LW2、LW5、LW6系列,LW2系列用于高压断路器操作回路的控制。LW5、LW6系列多用于电力拖动系统中对线路或电动机实行控制。,万能转换开关,对于电动机的控制,目前国内普遍采用继电器、接触器及其按钮等控制电器,称为继电接触器控制电路,它是一种有触点地断续控制。 现介绍常用控制与保护电器的结构和动作原理。,电动
15、机的直接起动是指将电动机的额定电压直接加在定子绕组上是电动机从静止状态逐渐加速到稳定运转状态的过程,也称为全压起动。 本节讨论直接起动的基本控制电路,主要包括有点动、起停(长动)、正反转等基本控制电路环节。,按下SB1KM+ KM常开主触点闭合 M+起动并运行松开SB1 KM- KM常开主触点复位 M-停车(实现电动机点动控制),一、三相异步电动机点动控制,二、三相异步电动机长动控制,按下SB2KM+ KM常开主触点闭合 M+ KM辅助常开触点闭合(自锁) 起动并运行松开SB2 M保持运行 按下SB1 KM- (触点复位) M-停车,三、三相异步电动机点动、长动控制,按下SB2KM+ KM常开
16、主触点闭合 M+ KM辅助常开触点闭合(自锁) 起动并运行松开SB2M 保持运行 按下SB1 KM- (触点复位) M-停车 按下SB3KM+ KM常开主触点闭合 M+ SB3常闭触点断开自锁支路 起动并运行松开SB3 M-停车(实现点动控制),3.2 配电导线与保护装置的选择,(1) 放射式 它是由变压器低压输出母线上引出几条干线 ,由干线将电能输送给各个用电设备或各配电箱。 放射式线路的组成 它是由各条干线的控制开关及配电线路等组成。 放射式线路的特点 它的供电可靠性较高,操作和检修方便。,3.2.1 低压配电线路接线方式, 适用范围 放射式配线方式的供电可靠性较高,所以它特别适用于施工质
17、量要求较高、工期要求较短的建筑工程施工现场;同时也适用于负荷相对较集中,对供电有特殊要求的场所。,(2) 树干式 由变压器低压母线上引出一条或两三条干线,沿着干线敷设方向引出若干条分支干线,由这些分支干线将电能配送到各用电设备或各配电箱。 树干式线路的组成:它是由一个或两三个控制开关、配电干线和配电分支干线等组成。 树干式线路的特点:它的投资费用较低;供电可靠性较差。 树干式配电线路的适用范围:这种配电方式适用于用电量在200kVA以下,负荷布置较均匀且无特殊要求的用电设备的小型建筑施工现场。,(3) 环形式 它是变压器低压侧母线引出两条树干式干线,即两路主干线供电,各支路由主干线上引出,且在
18、某些支线上由这两条干线同时供电(或互为备用形式),从而形成环形状供电网络。 它的特点是:由于是从树干式接线方式演变而来,吸收了放射式接线的优点;故而供电可靠性较树干式提高了,为故障处理及维修管理提供了方便,且配线线路较简单。但是这套环形接线装置较复杂,操作较困难。,3.2.2 配电导线的选择,配电线路的导线截面的选择必须满足下列三个方面的要求:导线的发热条件、允许的电压损失和机械强度。 (1) 按发热条件确定导线截面 导线在通过正常最大负荷电流时产生的发热温度,不应超过其正常运行时的最高允许温度。由这个条件来确定的导线截面称为“按发热条件”或“按允许载流量”选择导线截面。 导线的允许载流量大于
19、或等于该导线所在线路的计算电流,即: INIJS ,【例3.1】某建筑施工现场采用220/380V的低压配电系统供电,现场最高气温为30,其干线的计算电流为140A,架空敷设,试确定进户导线的型号及截面积。 【解】考虑到施工现场的特点,采用铝芯导线。在室外架空敷设,可选择价格低廉的橡皮绝缘导线,导线的型号为:BLX橡皮绝缘铝芯导线。 根据计算电流140A,查附录1,可得在30温度时,大于或等于140A的载流量是163A,截面积为50mm2 ,所以选择截面积为50mm2的橡皮绝缘铝芯进户线 ,截面积为25mm2 的橡皮绝缘铝芯工作零线和保护零线。,(2) 按允许电压损失选择导线截面 规范规定:从
20、变压器低压侧母线到用电设备受电端的电压损耗,一般不超过用电设备额定电压的5%;对视觉要求较高的照明电路,则为2%3%。 如果线路的电压损耗值超过了允许值,应适当加大导线的截面,减小配电线路的电压降,以满足用电设备的要求。线路的电压损耗U为:,配电线路上电压损耗的大小与导线上输送功率的大小、输送距离的远近及导线截面的大小有关。 可用下列公式进行导线截面的选择: C为电压损耗计算常数,它是由电路相数、额定电压及导线材料的电阻率等因素决定的一个常数,如表3.1所示;,表3.1计算线路电压损耗公式中系数C值,【例3.2】某学生宿舍楼白炽灯照明的计算负荷为50kW,由100m远处的变电所用橡皮绝缘铝线(
21、BLX)供电,供电方式为三相五线制,要求这段线路的电压损耗不超过2.5%,试选择导线截面积。 【解】 所以,选择截面积为50mm2的橡皮绝缘铝线。,【例3.3】某工地进户线的计算负荷为65kW,进户线的长度为60m,导线架空敷设,如采用BLV500(335125)规格的导线是否满足5%的电压损耗率? 【解】 满足要求。,(3) 按机械强度选择导线截面 导线和电缆应有足够的机械强度以避免在刮风、结冰时被拉断,使供电中断,造成事故。国家有关部门强制规定了在不同敷设条件下,导线按机械强度要求允许的最小截面,见表3.2所示。 导线截面按不同的选择方法,可以得出不同的计算结果,但是导线截面必须同时满足三
22、个条件。所以,在计算时可以分别按三个条件来选择导线截面,从中取最大值作为所选导线的截面积。,表3.2 按机械强度选择导线截面(mm2),【例3.4】某建筑工地上的计算负荷为30kW,cos=0.78,距变电所240m,采用铝线架空敷设,环境温度为30,试选择输电线路的导线截面积。 【解】(1) 首先按发热条件选择导线截面。 计算电流为: 查附录1,铝线明敷设,环境温度为30时,选用BLX416mm2导线,其安全载流量为79A,大于58.4A。 ,(2) 按电压损失条件校验。 选用BLX416mm2导线,线路上的电压损耗为: 不满足要求,加大导线截面积,选BLX-425mm2导线 选用BLX42
23、5mm2导线,线路上的电压损耗为: 仍不满足要求,再加大导线截面积,选BLX-35mm2导线。 , 选用BLX435mm2导线,线路上的电压损耗为: 满足要求。 (3) 按机械强度校验。 查表3.2,绝缘导线在户外敷设,铝线的最小截面为10mm2。 35mm210mm2,满足要求。 所以,最后选择导线截面积为35mm2。,3.2.3.1 刀开关、负荷开关、隔离开关的选择,(1) 选择原则 按线路的额定电压、计算电流选择; 宜采用同时断开电源所有极和N极的开关作隔离电器; 变压器后的总开关、终端配电箱总开关一般应选用同时断开相线和N线的开关; 按刀开关的用途选择合适的操作方式,中央手柄式刀开关不
24、能切断负荷电流,其它型式的刀开关可切断一定的负荷电流,但必须选带灭弧型的刀开关。,3.2.3 保护装置的选择,(2) 选择方法 按额定电压选择 安装刀开关、负荷开关、隔离开关的线路,其额定电压不应超过开关的额定电压值。 按计算电流选择 开关、负荷开关、隔离开关的额定电流应大于或等于线路的额定电流。,具体选择应满足以下条件: (1) 额定电压 熔断器的额定电压应大于或等于配电线路的额定电压。 (2) 额定电流 熔断器熔体的额定电流Ir应大于或等于配电线路的计算电流IJS。即: IrIJS,3.2.3.2 熔断器的选择,对于不同用电设备回路的熔断器,还要符合下述附加约束条件: 对于单台电动机电路的
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