《低压电器知识》PPT课件.ppt

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1、常用低压电器,凡是根据外界特定的信号或要求，自动或手动接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路或非电现象的切换、控制、保护、检测和调节的电气设备均称为电器。根据工作电压的高低，电器可分为高压电器和低压电器。工作在交流额定电压1200V及以下、直流额定电压1500V及以下的电器称为低压电器。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中，在工农业生产、交通运输和国防工业中起着极其重要的作用。,一、低压电器概述,一、低压电器的分类按用途分：（1）控制电器用于各种控制电路和控制系统的电器，如手动控制电器有转换开关、按钮开关等；自动控制电器有接触器、继电器、电磁阀等；自动保护电

2、器有热继电器等。（2）配电电器用于电能输送和分配的电器，如刀开关、熔断器、低压断路器等。（3）执行电器用于完成某种动作或传送功能的电器，如电磁铁、电磁离合器等。（4）其他电器包括变频调速器、可编程序控制器、软启动器、稳压与调压电器等。,按动作方分：（1）自动切换电器自动切换电器是依靠电器本身参数的变化或外来信号的作用，自动完成接通或分断等动作，如接触器、继电器等。（2）非自动切换电器非自动切换电器主要依靠外力（如手控）直接操作来进行切换，如按钮、刀开关等。按执行机构分：（1）有触点电器有触点电器具有可分离的动触点和静触点，利用触点的接触和分离来实现电路的通断控制。（2）无触点电器无触点电器没有

3、可分离的触点，主要利用半导体元器件的开关效应来实现电路的通断控制。,二、低压电器的产品标准低压电器产品标准的内容通常包括产品的用途、适用范围、61环境条件、技术性能要求、试验项目和方法、包装运输的要求等，它是厂家和用户制造和验收的依据。低压电器标准按内容性质可分为基础标准、专业标准和产品标准三大类；按批准的级别则分为国家标准（GB）、专业（部）标准（JB）和局批企业标准（JB/DQ）三级。,三、常用术语（1）通断时间从电流开始在开关电器的一个极流过瞬间起，到所有极的电弧最终熄灭瞬间为止的时间间隔。（2）燃弧时间电器分断过程中，从触头断开（或熔体熔断）出现电弧的瞬间开始，至电弧完全熄灭为止的时间

4、间隔。（3）分断能力电器在规定的条件下，能在给定的电压下分断的预期分断电流值。（4）接通能力开关电器在规定的条件下，能在给定的电压下接通的预期接通电流值。（5）通断能力开关电器在规定的条件下，能在给定电压下接通和分断的预期电流值。（6）短路接通能力在规定条件下，包括开关电器的出线端短路在内的接通能力。（7）短路分断能力在规定条件下，包括电器的出线端短路在内的分断能力。（8）操作频率开关电器在每小时内可能实现的最高循环操作次数。（9）通电持续率电器的有载时间和工作周期之比，常以百分数表示。（10）电（器）寿命在规定的正常工作条件下，机械开关电器不需要修理或更换零件的负载操作循环次数。,四、低压电

5、器型号组成形式我国编制的低压电器产品型号适用于下列12大类产品：刀开关和转换开关、熔断器、断路器、控制器、接触器、启动器、控制继电器、主令电器、电阻器、变阻器、调整器、电磁铁。低压电器产品型号组成形式及含义如下：第一部分：特殊环境条件派生代号（用汉语拼音字母表示）；第二部分：辅助规格代号（用数字表示，位数不限）；第三部分：通用派生代号（用汉语拼音字母表示）；第四部分：基本规格代号（用数字表示，位数不限）；第五部分：特殊派生代号（用汉语拼音字母表示，表示全系列在特殊情况下变化的特征，一般不用）；第六部分：设计代号（用数字表示，位数不限，其中两位及两位以上的首位数字为“9”者表示船用；“8”表示防

6、爆用；“7”表示纺织用；“6”表示农业用；“5”表示化工用）；第七部分：类组代号（用字母表示，最多三个）。低压电器通用派生代号见表4-1，特殊境条件派生代号见表4-2，产品型号类组代号见表4-3。对于从国外引进的产品，则仍按原型号并参考有关说明进行理解并选用。,二、开关电器,低压开关主要作隔离、转换及接通和分断电路用，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，有时也可用来直接控制小容量电动机的启动、停止和正、反转。低压开关一般为非自动切换电器，常用的主要类型有刀开关、组合开关和低压断路器。,一、刀开关刀开关的种类很多，在电力拖动控制线路中最常用的是由刀开关和熔断器组合而成的负荷开关。

7、负荷开关分为胶盖闸刀开关和封闭式负荷开关两种。1.胶盖闸刀开关这种开关易被电弧烧坏，不宜带重负载接通或分断电路，主要用于频率为50Hz、电压低于380V、电流小于60A的电力线路中。作为一般照明、电热等回路的控制开关，也可以用作分支线路的配电开关。,（1）型号及含义,（2）结构HK系列负荷开关由刀开关和熔断器组合而成，结构如图（a）所示。开关的瓷底座上装有进线座、静触点、熔体、出线座和带瓷质手柄的刀式动触头，上面盖有胶盖，以防止操作时触及带电体或分断时产生的电弧飞出伤人。开启式负荷开关在电路图中的符号如图（b）。,（3）选用开启式负荷开关的结构简单，价格便宜，在一般的照明电路和功率小于5.5k

8、W的电动机控制线路中被广泛采用。但这种开关没有专门的灭弧装置，其刀式动触头和静夹座容易被电弧灼伤，引起接触不良，因此不宜用于操作频繁的电路。具体选用方法如下：1）用于照明和电热负载时，选用额定电压220V或250V、额定电流不小于电路所有负载额定电流之和的两极开关。2）用于控制电动机的直接启动和停止时，选用额定电压380V或500V、额定电流不小于电动机额定电流3倍的三极开关。,（4）安装与使用1）开启式负荷开关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。不允许倒装或平装，以防发生误合闸事故。2）开启式负荷开关控制照明和电热负载时，要装接熔断器作短路和过载保护。接线时应把电源进线接

9、在静触头一边的进线座，负载接在动触头一边的出线座。这样，在开关断开后，闸刀和熔体上都不会带电。开启式负荷开关用作电动机控制开关时，应将开关的熔体部分用铜导线直连，并在出线端外加装熔断器作短路保护。3）更换熔体时，必须在闸刀断开的情况下按原规格更换。4）在分闸和合闸操作时，应动作迅速，使电弧尽快熄灭。常用的开启式负荷开关有HKl和HK2系列，HKl系列为全国统一设计产品，其主要产品技术数据见表4-4。导线直连，并在出线端外加装熔断器作短路保护。,2、封闭式负荷开关封闭式负荷开关是在开启式负荷开关的基础上改进设计的一种开关，其灭弧性能、操作性能、通断能力和安全防护性能都优于开启式负荷开关。因其外壳

10、多为铸铁或用薄钢板冲压而成，故俗称铁壳开关。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。,（1）型号及意义,（2）结构常用的封闭式负荷开关有HH3、HH4系列，其中HH4系列为全国统一设计产品，它的结构如图所示。它主要由刀开关、熔断器、操作机构和外壳组成。这种开关的操作机构具有两个特点：一是采用了储能分合闸方式，使触头的分合速度与手柄操作速度无关，有利于迅速熄灭电弧，从而提高开关的通断能力，延长其使用寿命；二是设置了联锁装置，保证开关在合闸状态下开关盖不能开启，而当开关盖开启时又不能合闸，确保操作安全。封闭式负

11、荷开关在电路图中的符号与开启式负荷开关相同。,（3）选用1）封闭式负荷开关的额定电压应不小于线路工作电压。2）封闭式负荷开关用于控制照明、电热负载时，开关的额定电流应不小于所有负载额定电流之和；用于控制电动机时，开关的额定电流应不小于电动机额定电流的3倍。（）安装与使用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1.3m，并以操作方便和安全为原则。2）开关外壳的接地螺钉必须可靠接地。3）接线时，应将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，且进出线都必须穿过开关的进出线孔。4）分合闸操作时，要站在开关的手柄侧，不准面对开关，以免因意外故障电流使开关爆炸，

12、铁壳飞出伤人。5）一般不用额定电流100A及以上的封闭式负荷开关控制较大容量的电动机，以免发生飞弧灼伤手事故。,二、转换开关转换开关是一种多挡式，控制多回路的主令电器，用于各种配电装置的电源隔离、电路转换、电动机远距离控制等，也常作为电压表、电流表的换相开关。,1.组合开关（1）组合开关的型号及含义,（2）组合开关的结构 HZ系列组合开关有HZl、HZ2、HZ3、HZ4、HZ5以及HZ10等系列产品，其中HZl0系列是全国统一设计产品，目前在生产中得到广泛应用。,HZl0-10/3型组合开关的外形与结构如上图。开关的三对静触头分别装在三层绝缘垫板上，并附有接线柱，用于与电源及用电设备相接。动触

13、头是由磷铜片（或硬紫铜片）和具有良好灭弧性能的绝缘钢纸板铆合而成，并和绝缘垫板一起套在附有手柄的方形绝缘转轴上。手柄和转轴能在平。行于安装面的平面内沿顺时针或逆时针方向旋转，每次转动90度，带动三个动触头分别与三对静触头接触或分离，实现电路的接通或分断。开关的顶盖部分是由滑板、凸轮、扭簧和手柄等构成的操作机构。由于采用了扭簧储能，可使触头快速闭合或分断，从而提高了开关的通断能力。,2.万能转换开关万能转换开关是具有更多操作位置和触点、能够换接多个电路的一种手动控制电器，能控制多个回路，适应复杂线路的要求。常见的LW39-63型万能转换开关外形和结构原理分别见图（a）（b）。,三、自动空气开关1

14、.作用 不仅可以接通和分断正常负载电流、电动机工作电流和过载电流，而且可以接通和分断短路电流。主要用于在不频繁操作的低压配电线路或开关控制柜（箱）中，作为电源开关使用。具有过载、过电流、短路、断相、漏电等保护作用。按结构型式，自动空气开关可分为万能框架式、塑壳式和模块式。常见自动空气开关的外形图见下图。,2.工作原理自动空气开关的结构原理图及符号如图所示。,四、交流接触器1.作用可频繁地接通和分断交直流主电路及大容量的控制电路。具有欠压失压保护作用。2.型号及含义,3.结构及工作原理 交流接触器主要由电磁系统、触头系统、灭弧装置及辅助部件等组成。交流接触器的结构及工作原理如图所示。,（1）电磁

15、系统交流接触器的电磁系统主要由线圈、铁心（静铁心）和衔铁（动铁心）三部分组成，其作用是利用电磁线圈的通电或断电，使衔铁和铁心吸合或释放，从而带动动触头与静触头闭合或分断，实现接通或断开电路的目的。（2）触头系统触头是有触点电器的执行部件，用来接通和断开电路。按照结构型式，触头可分为桥式和指式。根据用途的不同，触头可以分为动合触点和动断触头。电器元件在没有通电或不受外力作用的常态下处于断开状态的触头称为动合触点，反之则称为动断触点。（3）灭弧系统当触头分断大电流电路时，会在动、静触头间产生强烈的电弧。电弧会烧伤触头，并使电路的切断时间延长，严重时甚至会引起触电或其他事故。必须采用灭弧装置来迅速熄

16、灭触点在分断电路时所产生的电弧。,灭弧系统电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于10V，电流超过80mA时，触头间会产生蓝色的光柱，即电弧。电弧的危害：延长了切断故障的时间；电弧的高温能将触头烧损；高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；形成飞弧造成电源短路事故。灭弧措施：有吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料等方法。常采用灭弧罩、灭弧栅和磁吹灭弧装置。,（a）双断口灭弧（b）灭弧罩（c)灭弧栅,主要技术指标额定电压交流接触器：127、220、380、500V 直流接触器：110、220、440V额定电流交流接触器：5、10、20、40、60、100、150、25

17、0、400、600A直流接触器：40、80、100、150、250、400、600A吸引线圈额定电压交流接触器：36、110（127）、220、380V 直流接触器：24、48、220、440V 额定操作频率 额定操作频率是指每小时接通次数。说明：交流接触器最高为600次h；直流接触器可高达1200次h。,接触器的使用选择原则选择接触器时应从其工作条件出发，主要考虑下列因素：控制交流负载应选用交流接触器，控制直流负载选用直流接触器。接触器的使用类别应与负载性质相一致。主触头的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。主触头的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。还要注意的是接触器主触头的额定工

18、作电流是在规定条件下（额定工作电压、使用类别、操作频率等）能够正常工作的电流值，当实际使用条件不同时，这个电流值也将随之改变。对于电动机负载可按下列经验公式计算：式中：IC为接触器主触点电流（A）；PN为电动机额定功率（kW）；UN为电动机的额定电压（V）；为经验系数，一般取11.4。吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致，接触器在线圈额定电压85及以上时才能可靠地吸合。主触头和辅助触头的数量应能满足控制系统的需要。,接触器的符号及型号含义,例如，CJl22503为CJl2系列交流接触器，额定电流250A，三个主触点。CJl2T2503为CJl2系列改型后的交流接触器，额定电流250A，三个

19、主触点。,五、中间继电器1.作用将一个输入信号变成一个或多个输出信号的继电器，它的输入信号为线圈的通断，输出是触点的动作。用来弥补主继电器触点的不足或容量不足。2.与接触器的区别（1）接触器用来接通和分断大功率的负载电路，中间继电器用来切换小功率的负载电路（电机辅助电路）。（2）中间继电器的电磁系统和触点系统在结构上比较小巧，触点对数较多，无主辅触点之分，各触点允许通过的电流相等。中间继电器的结构及在电路图中的符号见图。,六、时间继电器,时间继电器：感受部分在感测到外界信号变化后，经过一段时间（延时时间）执行机构才动作的继电器。分类：按动作原理：电磁阻尼式，空气阻尼式、电动机式、电子式 按延时

20、方式：通电延时型；断电延时型 通电延时继电器：线圈得电后要延时一段时间，触点才发生变化；线圈失电后，触点瞬时恢复。断电延时继电器：线圈得电后，触点瞬时动作；线圈失电后，要延时一段时间触点才动作。,空气阻尼式时间继电器结构：电磁机构、延时机构（气囊）、触点系统原理：空气阻尼通电延时型动作原理 空气阻尼式时间继电器 l线圈 2铁心 3支撑杆 4胶木块 5微动开关 6活塞 7橡皮膜 8调节锣钉 9进气孔 10出气孔 11恢复弹簧,优点：延时范围大(0.4180s)、结构简单、寿命长、价格低廉。缺点：延时误差大(土10土20)，无调节刻度指示，难以精确整定延时时间。,电子式时间继电器：结构（数字式）：

21、脉冲发生器、计数器、显示器等 特点：延时时间长、精度高、调节方便,其它继电器，如速度继电器、温度继电器、压力继电器等等。,温度继电器,压力继电器,三、保护电器,熔断器又叫保险丝，是一种用于过载与短路保护的电器。熔断器按结构型式主要分为半封闭插入式、无填料密封管式、有填料密封管式和自复式四种。一、组成主要由熔体和放置熔体的绝缘管和底座组成。熔体的材料有两类：低熔点材料，如铅锡合金、锌等；高熔点材料，如银、铜、铅。二、作用短路保护。三、符号见图。,四、常用产品系列1.RC系列插入式熔断器熔体材料主要是软铅丝和铜丝，瓷座和瓷盖共同形成灭弧室。适用于不振动场合，民用和工业的照明用路，见图4-13。2.

22、RL系列螺旋式熔断器主要用于工矿企业低压配电设备、机床设备的电气控制系统中，见图4-14。3.RT系列有填料密封管式熔断器最大分断电流可达1250A，见图4-15。4.RM系列无填料密封管式熔断器拆卸、检修较为方便，见图4-16。,四、控制电器,控制电器是用作接通或断开控制电路、发出指令或作程序控制的开关电器。常用的主令电器有按钮、位置开关等。一、控制按钮控制按钮是一种接通或分断小电流的主令电器，主要用于操纵接触器、继电器或电气联锁电路，以实现对各种运动的控制。,1.组成 如图（a）所示，它包括按钮帽、复位弹簧、动触头、静触头。,2.结构型式紧急式装有突出的蘑菇形钮帽，以便紧急操作；旋转式用手

23、旋转进行操作；指示灯式在透明的按钮内装入信号灯，以作信号显示；钥匙式为使用安全起见，须使用钥匙插入方可旋转操作。按钮帽的颜色有红、绿、黑、黄、白、蓝、灰等，其中：红色“停止”和“急停”；绿色“启动”；黑色“点动”蓝色“复位”；白色或灰色“启动”与“停止”交替动作。3.工作原理 控制按钮具有常开和常闭触头的复式按钮，其触头对数有1常开1常闭，2常开2常闭，以至6常开6常闭。对复式按钮来说，按下按钮时，它的常闭触头先断开。经过一个很短时间后，它的常开触头再闭合。有些控制按钮内装有信号灯，除用于操作控制外，还可兼作信号指示。,二、行程开关和接近开关1.行程开关 几种常见行程开关见图。,（1）直动式行

24、程开关 结构简单、成本低，但其触点的分合速度取决于撞块移动速度，不宜用在撞块速度小于0.4m/min的场合。它的结构及在电路中的符号如图所示。,（2）旋转式行程开关 结构如图所示，当滚轮5走过操纵件6的中点时，盘形弹簧3和弹簧9都使操纵件6迅速转动，因而使动触点迅速地与右边的静触点分开，并与左边的静触点闭合。这样就减少了电弧对触点的烧蚀，并保证了动作的可靠性。适用于低速运动的机械。,2.接近开关由高频振荡器和整形放大器组成。振荡器振荡后，在开关的感应面上产生一个交变磁场。当金属物体接近感应面时，金属体产生涡流，吸收了振荡器的能量，使振荡器减弱以致停止振荡。接近开关原理示意图以及接近开关在电路中

25、的符号见图。,五、时间继电器,自得到动作信号起至触头动作或输出电路产生跳跃式改变有一定延时时间，该延时时间又符合其准确度要求的继电器，称为时间继电器。它广泛用于需要按时间顺序进行控制的电气控制线路中。,1.作用在电路中起延时、定时作用。2.分类常用的时间继电器主要有电磁式、电动式、空气阻尼式、晶体管式等。其中，电磁式时间继电器的结构简单、价格低廉，但体积和重量较大，延时较短，且只能用于直流断电延时；电动式时间继电器的延时精度高，延时可调范围大（由几分钟到几小时），但结构复杂，价格高。目前在电力拖动线路中应用较多的是空气阻尼式时间继电器。随着电子技术的发展，近年来晶体管式时间继电器的应用日益广泛。常见时间继电器的外形如图4-25所示。,