第章常用低压电器.ppt
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1、第4章 常用低压电器,4.1 低压电器的基础知识 4.2 低压开关 4.3 熔断器 4.4 接触器 4.5 继电器 4.6 主令电器 4.7 常用其它低压电器,HK系列刀开关 带熔断器刀开关 带熔断器刀开关,三相刀开关 三相刀开关 防爆刀开关,低压电器图片,自动电源转换开关 万能转换开关 可逆转换开关,各种类型按钮 带灯普通按钮,微动开关 各种类型行程开关,接近开关 各种接近开关,单元件断路器 单相断路器 三相断路器 带漏电保护断路器,RL1系列螺旋式熔断器 RT0系列有填料封闭管式熔断器 瓷插式熔断器,RO,RT系列熔断芯子 慢溶保险丝 高分子PTC自复保险丝,CFC36系列交流接触器 CK
2、C1(CJ40)系列接触器,中间继电器 中间继电器 热继电器 热继电器,空气囊时间继电器 空气囊时间继电器 电子式时间继电器,AR-731F2 AR-731F3 JSS1P1-时间继电器 DH11S-S-时间继电器,4.1 低压电器的基础知识,4.1.1 低压电器的分类 1 按用途可分类 (1) 低压配电电器:包括刀开关、转换开关、 熔断器和自动开关。用途:低压配电系统对系统控制与保护,使系统中出现短路电流时, 其热效应不会损坏电器。 (2) 低压控制电器:包括接触器、控制继电器及各种主令电器等,用途:主要用于设备电气控制系统。,2 按动作方式分 (1) 自动切换电器:它依靠电器本身参数变化或
3、外来信号(如电流、电压、温度、压力、速度、热量等)自动完成接通、分断或使电机启动、反向及停止等动作,如接触器、 继电器等。 (2) 手控电器:它依靠外力(人力)直接操作来进行切换等动作,如按钮、刀开关等。 (3)电器按其执行机能还可分为有触点电器和无触点电器。,4.1.2 电磁式低压电器基本结构及灭弧 1 电磁机构 1) 结构形式 电磁机构通常采用电磁铁的形式,由吸引线圈、铁心(又称静铁心或磁轭)和衔铁(也称动铁心)三部分组成,其工作原理如下:当线圈通入电流后,磁通通过铁心。 衔铁和工作气隙形成闭合回路,因衔铁受到电磁力,便吸向铁心。,图4-1 电磁机构示意图,图4-2 电磁铁心的结构形式 (
4、U形E形铁心,直动和转动方式),2 交流电磁铁的分磁环 分磁环(也称短路环):对单相交流电磁机构,一般在铁心端面上安置一个铜制的分磁环,以便改善工作状况. 短路环工作原理:电磁机构的磁通是交变的,而电磁吸力与磁通的平方成正比,当磁通为零时,吸力也为零,这时衔铁在弹簧反力作用下被拉开,磁通大于零后,吸力增大,当吸力大于反力时, 衔铁又吸合,衔铁会产生强烈的振动和噪声。振动会使电器寿命缩短。所以为了消除振动,单相交流电磁机构必须加装分磁环。,3) 灭弧装置 1。电弧的产生:各种有触点电器都是通过触点的开、闭来通、断电路的。 触点接通电路时,存在接触电阻,引起触点升温;触点分断电路时,由于热电子发射
5、和强电场的作用使气体游离,从而在分断瞬间产生电弧。 2.电弧的危害:开关电器在分断电路时产生的电弧,一方面使电路仍旧保持导通状态,延迟了电路的开断;另一方面会烧损触点,缩短电器的使用寿命。,灭弧措施主要有以下几种: (1)拉长电弧:依靠触点的分开, 机械地拉长电弧,如图(a)、(b)所示。 (2)磁吹灭弧:利用导电回路或特制线圈的电流在弧区产生磁场, 使电弧受力迅速移动并拉长电弧(磁吹灭弧),如图4-4(a)、 (b)、(c)、(d)所示。 (3)分隔电弧:将电弧分隔成许多串联的短弧,如图(c)、(f)所示。 (4)冷却电弧:依靠磁场作用,将电弧驱入用耐弧材料制成的狭缝中, 以加快电弧的冷却,
6、如图44(e)、(g)所示。 (5)气体吹弧:在封闭的灭弧室中,利用电弧自身能量分解固体材料产生气体, 提高灭弧室中的压力, 或利用产生的气体进行吹弧。 (6)其他,图 4-4 灭弧措施,图4-5 熔断器的灭弧措施,4.2 低压开关,4.2.1 刀开关,1 胶盖刀开关 胶盖刀开关又称开启式负荷开关,由瓷地板、静触头、触刀、瓷柄、熔体和胶盖等构成。其结构简单,价格低廉,常用作照明电路的电源开关,也可用来控制5.5 kW以下异步电动机的启动与停止。因其无专门的灭弧装置,故不宜频繁分、 合电路。,图 4-6 HK系列负荷开关 (a) 内部结构; (b) 图形符号,对于照明和电热负载,可选用额定电压2
7、20 V或250 V, 额定电流大于所有负载额定电流的开关。对于电动机的控制, 可选用额定电流大于电动机额定电流倍的开关。 胶盖刀开关的型号(HK 2/)含义为,安装和使用胶盖开关时应注意下列事项: (1)电源进线应接在静触头一边的进线端(进线座应在上方),用电设备应接在动触头一边的出线端。这样,当开关断开时,闸刀和熔体均不带电,以保证更换熔体时的安全。(上进下出) (2)安装时,刀开关在合闸状态下手柄应该向上,不能倒装和平装,以防止闸刀松动落下时误合闸。,4.2.2 组合开关 组合开关又称转换开关,由分别装在多层绝缘件内的动、 静触片组成。动触片装在附有手柄的绝缘方轴上,手柄沿任一方向每转动
8、90,触片便轮流接通或分断。为了使开关在切断电路时能迅速灭弧,在开关转轴上装有扭簧储能机构,使开关能快速接通与断开,从而提高了开关的通断能力。图所示为HZ10系列转换开关的外形和内部结构。 这种开关适用于交流50 Hz、电压380 V以下和直流电压220 V以下的电路中,供手动不频繁地接通和断开电源,以及控制5 kW以下异步电动机的直接启动、停止和正反转。,图4-8 HZ1010/3型组合开关,HZ系列转换开关型号及含义为,组合开关的图形符号如图4-9所示。,图4-9 组合开关的图形符号 (a) 单极; (b) 三极,4.3 熔 断 器,4.3.1 常用熔断器 1 熔断器的分类和结构原理 熔断
9、器按结构可分为开启式、半封闭式和封闭式。封闭式熔断器又分为有填料、无填料管式和有填料螺旋式等。按用途分有工业用熔断器、保护半导体器件熔断器、具有两段保护特性的快慢动作熔断器、自复式熔断器等。,图4-10 熔断器的图形符号,2 熔断器的主要技术参数 选择熔断器时,应考虑以下几个主要技术参数: (1) 额定电压:这是从灭弧角度出发, 保证熔断器能长期正常工作的电压。如果熔断器的实际工作电压超过额定电压,则一旦熔体熔断,可能发生电弧不能及时熄灭的现象。 (2) 熔体额定电流:是指在规定的工作条件下,电流长时间通过熔体而熔体不熔断的最大电流。,(3) 熔断器额定电流:是指保证熔断器能长期正常工作的电流
10、,是由熔断器各部分长期工作时所允许的温升决定的。该额定电流应不小于所选熔体的额定电流, 且在额定电流范围内不同规格的熔体可装入同一熔壳内。 (4) 极限分断能力:指熔断器在额定电压下所能分断的最大短路电流值。,熔断器的型号及意义为,3 常用熔断器 (1) 瓷插式熔断器: 常用的瓷插式熔断器为RC1A系列,它由瓷盖、瓷底座、 静触头、动触头和熔体组成,动触头在瓷盖两端,熔体沿凸起部分跨接在两个动触头上。瓷插式熔断器一般用于交流50 Hz,额定电压380 V及以下、 额定电流200 A以下的电路末端,用于电气设备的短路保护和照明电路的保护。,图4-11 瓷插式熔断器,(2) 有填料螺旋式熔断器:它
11、由瓷帽、熔管、瓷套及瓷座等组成。熔管是一个瓷管,内装熔体和灭弧介质石英砂, 熔体的两端焊在熔管两端的金属盖上,其一端标有不同颜色的熔断指示器,当熔体熔断时指示器弹出,便于发现并更换同型号的熔管。有填料螺旋式熔断器外形结构如图4-12所示。,图4-12 有填料螺旋式熔断器 (a) 外型; (b) 结构,这种熔断器的特点是其熔管内充满了石英砂填料,以增强熔断器的灭弧能力。因为石英砂具有很大的热惯性与较高的绝缘性能,且它为颗粒状,同电弧接触面大,能大量吸收电弧的能量,使电弧很快冷却,从而加快电弧熄灭过程。 ,(3) 无填料封闭管式熔断器:这种熔断器由熔管、熔体和插座组成,熔体被封闭在不充填料的熔管内
12、,其外形结构如图4-13所示。15 A以上熔断器的熔管由钢纸管、黄铜套管和黄铜帽等构成, 新产品中熔管已用耐电弧的玻璃钢制成。 常用的无填料封闭管式熔断器有RM7和RM10系列。,图4-13 无填料封闭式熔断器 (a) 外型; (b) 结构,这种结构熔断器有两个特点:一是采用变截面锌片作熔体。 当电路过载或短路时,变截面锌片狭窄部分的温度急剧升高并首先熔断,特别是在短路时, 熔体的几个狭窄部分同时熔断,形成较大空隙,灭弧更容易;二是采用钢纸管或三聚氰胺玻璃作熔管,当熔体熔断时,熔管在电弧作用下,分解大量气体,使管内压力迅速增大,促使电弧迅速熄灭。 这种熔断器的优点是灭弧力强,熔体更换方便,被广
13、泛用于发电厂、 变电所和电动机的保护。,(4) 新型熔断器:自复式熔断器是应用非线性电阻元件(金属钠等)在高温下电阻特性突变的原理制成的。,自复式熔断器由金属钠制成熔丝,它在常温下具有高电导率(略次于铜),短路电流产生的高温能使钠汽化,气压增高, 高温高压下气态钠的电阻迅速增大,呈高电阻状态, 从而限制了短路电流。当短路电流消失后,温度下降,气态钠又变为固态钠,恢复原来良好的导电性能,故自复式熔断器可重复使用。因其只能限流,不能分断电路,故常与断路器串联使用,以提高分断能力。目前自复式熔断器有RZ1系列熔断器,它适用于交流380 V的电路中与断路器配合使用。,4.3.2 熔断器的选择 1 熔断
14、器的选择 熔断器的额定电压和额定电流应不小于线路的额定电压和所装熔体的额定电流。 熔断器的分断能力必须大于电路中可能出现的最大故障电流。,2 熔体额定电流的选择 (1) 对于电炉和照明等电阻性负载,可用作过载保护和短路保护,熔体的额定电流应稍大于或等于负载的额定电流。 (2) 电动机的启动电流很大,熔体的额定电流应考虑启动时熔体不能熔断而选得较大些,因此对电动机只宜作短路保护而不能作过载保护。,对单台电动机,熔体的额定电流(IfN)应不小于电动机额定电流(IN)的1.52.5倍, 即,IfN(1.52.5)IN,轻载启动或启动时间较短时,系数可取1.5,带负载启动、 启动时间较长或启动较频繁时
15、,系数可取2.5。,3 熔断器使用维护注意事项 (1) 熔断器的插座和插片的接触应保持良好。 (2) 熔体烧断后, 应首先查明原因,排除故障。 更换熔体时,应使新熔体的规格与换下来的一致。 (3) 更换熔体或熔管时,必须将电源断开, 防触电。 (4) 安装螺旋式熔断器时,电源线应接在瓷底座的下接线座上,负载线应接在螺纹壳的上接线座上。这样可保证更换熔管时, 螺纹壳体不带电, 保证操作者人身安全。,4.4 接 触 器,4.4.1 交流接触器 1 交流接触器的工作原理 交流接触器是利用电磁吸力与弹簧弹力配合动作,使触头闭合或分断,以控制电路的分断的。 其形、结构示意图及图形符号如图4-14所示。交
16、流接触器有两种工作状态:失电状态(释放状态)和得电状态(动作状态)。当吸引线圈得电后, 衔铁被吸合, 各个动合触头闭合,动断触头分断,接触器处于得电状态。当吸引线圈失电后,衔铁释放,在恢复弹簧的作用下, 衔铁和所有触头都恢复常态, 接触器处于失电状态。,图 4-14 交流接触器的结构和图形符号 (a) 外型; (b) 结构示意图; (c) 图形符号,2 交流接触器的结构 1) 电磁系统 电磁系统由线圈、动铁心、静铁心组成。铁心上装有短路铜环,以减少衔铁吸合后的振动和噪声。 线圈一般采用电压线圈(线径较小,匝数较多,与电源并联)。交流接触器启动时,铁心气隙较大,线圈阻抗很小, 启动电流较大。衔铁
17、吸合后,气隙几乎不存在,磁阻变小,感抗增大, 这时的线圈电流显著减小。,交流接触器线圈在其额定电压的85%105%时,能可靠地工作。电压过高,则磁路趋于饱和,线圈电流将显著增大, 线圈有被烧坏的危险;电压过低,则吸不牢衔铁,触头跳动, 不但影响电路正常工作,而且线圈电流会达到额定电流的十几倍,使线圈过热而烧坏。因此,电压过高或过低都会造成线圈发热而烧毁。,2) 触头系统 触头系统是接触器的执行元件,用以接通或分断所控制的电路,必须工作可靠,接触良好。交流接触器的触头按接触情况可分为点接触式、 线接触式和面接触式三种。三个主触头在接触器中央,触头较大,两个复合辅助触头分别位于主触头的左、右侧,上
18、方为辅助动断触头, 下方为辅助动合触头。 辅助触头用于通断控制回路, 起电气联锁作用。,3) 灭弧装置 交流接触器分断大电流电路时,往往会在动、静触点之间产生很强的电弧。电弧的产生,一方面损坏触头,减少触头的使用寿命;另一方面延长电路切断时间,甚至引起弧光短路,造成事故。容量较小(10 A以下)的交流接触器一般采用双断口电动力灭弧,容量较大(20 A以上)的交流接触器一般采用灭弧栅灭弧。,4) 辅助部件 交流接触器的辅助部件包含底座、反作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧、传动机构和接线柱等。反作用弹簧的作用是当线圈得电,电磁力吸引衔铁并将弹簧压缩,线圈失电,弹力使衔铁、动触头恢复原位;缓冲弹簧装
19、在静铁心与底座之间, 当衔铁吸合向下运动时会产生较大冲击力,缓冲弹簧可起缓冲作用,保护外壳不受冲击;触头压力弹簧的作用是增强动、 静触头间压力, 增大接触面积,减小接触电阻。,3 交流接触器常见故障 1) 触头过热 主要原因有:接触压力不足、触点表面氧化、触点容量不够等, 造成触头表面接触电阻过大,使触头发热。 2) 触头磨损 主要原因有:一是电气磨损,由电弧的高温使触头上的金属氧化和蒸发所造成;另一是机械磨损,由于触头闭合时的撞击, 触头表面相对滑动摩擦所造成。,3) 线圈失电后触头不能复位 主要原因有:触头被电弧熔焊在一起、铁心剩磁太大、 复位弹簧弹力不足、活动部分被卡住等。 4) 铁心噪
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