电气二次设备原理应用.docx

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电气二次设备原理应用

发电厂变电站二次设备原理应用

一、常用低压电器应用原理

二、常用简单电机控制回路

三、典型升压站内隔离开关控制原理图

四、典型升压站内断路器控制原理图

五、风机主回路应用原理图

一、常用低压电器：

（一）接触器：

1.工作用途：

用来分断或接通电动机的主回路或其他负载电路的控制回路的控制电器。

用他可以实现频繁的远距离自动控制。

它具有比工作电流大数倍乃至数十倍的接通和分断能力，但不能分断短路电流，它是执行电器。

2.工作原理：

3.分类：

按驱动力不同可分为：

电磁式，气动式，和液压式。

按接触器主触点控制的电路中电流种类分为交流接触器和直流接触器

按触点的极数分为单极，双极，三极，四极，五极。

：

4.工作原理：

当交流接触器线圈通电后，在铁芯中产生磁通，由此在衔铁气隙处产生吸力，使衔铁产生闭合动作，主触点在衔铁的带动下闭合，于是主回路接通。

同时，衔铁还带动辅助触点的动作，使原来断开的辅助触点闭合，而原来闭合的辅助触点断开。

当线圈断电或电压降低时，吸力消失或减弱，衔铁在释放弹簧的作用下打开，主，辅触点又恢复到原来的状态。

5.主要技术参数：

额定电压：

主触点的额定电压。

额定电流:

主触点的额定电流。

线圈额定电压：

交流和直流。

6.接触器的结构：

电弧的产生和消除：

电弧就是气体放电，当动静触点在通电状态下脱离接触的瞬间，动静触点的间隙很小，电路电压几乎全都全部降落在触点之间，在触点形成很强的电场强度，以致对空气隙放电，在触头间歇中就形成了灼热的电子流即电弧。

电弧的产生即妨害了电路的及时分断，又会使触头受到损害，所以电磁式抵压电器都具有灭弧装置。

常用的灭弧方法有以下几种：

1）.磁吹灭弧：

使电弧处与电磁场中间，电磁场力吹长电弧，使其进入冷却装置。

广泛应用于直流接触器中。

2）.灭弧栅：

由许多灭弧栅片组成，一但产生电弧，电弧周围产生磁场，导磁的钢片将电弧

3）.吸入栅片，电弧被栅片分割成许多串联的短电弧，交流电压过零时，佃户自然熄灭。

常

4）.多断点灭弧

（二）继电器：

1.作用：

根据某种输入信号来接通或断开小电流控制电路，实现远距离控制和保护的自动控制电器。

其输入量有电流电压等电量，也可以为温度，时间，速度，压力等非电量，而输出则是触头的动作或是电路参数的变化。

2.种类：

按输入信号：

电压继电器，电流继电器，时间继电器，温度继电器，速度继电器，压力继电器。

按工作原理：

电磁式继电器，感应式继电器，电动式继电器，热继电器和电子式继电器。

按用途：

控制用，保护用继电器。

3.电磁式继电器：

和电磁式接触器工作原理相似，也由电磁机构和触点系统构成。

区别在于继电器可对多种输入量的变化做出反应，而解除器只有在一定的电压下动作，继电器用于切小电流控制回路和保护回路，接触器用来控制大电流电路。

继电器没有灭弧装置。

也没有主辅触点之分。

分类：

1）.电压继电器：

触点动作与线圈的电压大小有关的继电器。

欠电压继电器和过电压继电器。

文字符号：

ＫＶ

2）.电流继电器：

触点动作与线圈电流大小有关的继电器。

过电流继电器和低电流其电器。

文字符号：

ＫＩ

4.中间继电器：

在控制回路中起信号的传递，放大，翻转和分路等中继作用的继电器。

它属于电压继电器的一种，主要用于扩展触点数量，实现逻辑控制。

文字符号：

ＫＡ。

5.热继电器：

当电动机出现长时间过载时能自动切断电路，按照过载程度而改变动作时间的电器。

热继电器利用电流的热效应原理以及发热元件热膨胀原理设计，实现三相交流电动机的过载保护。

由于热继电器中发热元件有热惯性，在电路中不能做瞬时过载保护和短路保护，它不同于过流继电器和熔断。

热继电器由热元件，双金属片，触头系统构成。

当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使金属片弯曲，但不能使继电器动作，当电动机过载时，热元件产生的热量增大，使双金属片弯曲位移变大，经一定时间，

6.时间继电器：

从得到输入信号开始（线圈通电或断电），经过一定的延时后才输出信号（触点的闭合或断开）的继电器。

1）.延时方式：

通电延时，接受输入信号后延迟一定的时间，输出信号才发生变化，当输入信号消失后，输出瞬时复原。

2）.断电延时，接受输入信号后，瞬时产生相应得输入信号，当输入信号消失后，延迟一定的时间，输出才复原。

7.速度继电器：

按速度原则动作的继电器。

它主要应用在三相笼型异步电动机的反接制动中。

感应式速度继电器主要由定子，转子，和触点三部分组成，其转子的轴与被控电机的轴相联结，当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，到达一定转速时，定子在感应电流和力矩的作用下跟随转动，到达一定的角度时，转在定子轴上的摆锤推动动触点动作，使常闭触点闭合，常开触点断开，当电机转速低于某一数值时，定子产生的转矩减小，触点在簧片的作用下返回到原额来位置，是对应的触点恢复到原来的状态。

8.液位继电器：

例如浮球式，电磁式。

9.固态继电器：

采用固体半导体元件组装而成的一种新颖的无触点开关。

由于固态继电器的接通和断开没有机械接触部件，因而具有控制功率小，开关速度快，工作频率高，使用寿命长，抗干扰能力强和动作可靠等一系列特点。

（三）开关电器

1.刀闸开关：

一种机构简单，应用广泛的手动电器，主要用于接通和切断长期工作设备的电源及不经常启动及制动容量小于5.5KW的异步电动机。

依靠手动来实现触刀插入触点座与脱离触点座的控制。

按刀数可分为单极，

双极和三极。

刀开关在安装时，刀柄要向上，不得倒装，避免由于重力自由下落，而引起误动和合闸。

接线时应将电源线接在上端，负载线接在下端，这样拉闸后刀片与电源隔离防止意外的发生。

2.低压断路器：

（1）作用：

也称自动空气开关，用于分配电能，不频繁启动地异步电动机以及对电源线路及电动机等的保护。

当发生严重过载，短路或欠压等故障时能自动切断电路。

（2）结构及原理：

触头，灭弧系统和各种脱口器。

脱扣器包括过电流脱扣器，失压脱扣器，热脱扣器，分磁脱扣器和自由脱扣器。

开关是靠操作机构手动或电动合闸的，触头闭合后，自由脱扣器机构将触头锁在合闸的位置上，当电路发生故障时，通过各自的脱扣使自由脱扣机构动作实现自动跳闸保护。

1）.过流脱扣器：

当通过断路器的电流超过整定值时，强磁场的吸力克服弹簧的拉力拉动衔铁，使脱扣动作。

2）.欠压脱扣器：

与过流脱扣器的原理相反，当电源电压在额定电压时，失压脱扣器产生的磁力足以将衔铁吸合，使断路器保持合闸状态，当电源电压下降到低于整定值或将为零时，在弹簧的作用下衔铁释放，自由脱扣机构动作而切断电源。

3）.热脱扣器：

与热继电器的原理相同。

4）.分励脱扣器：

用于远方操作，在正常工作时，其线圈是断电的，当需要进行远方操作时，线圈通电，电磁机构使自由脱扣机构动作，断路器跳闸。

3.熔断器：

（1）结构：

主要由熔断管，熔体，导电部件等部分组成。

熔断管一般由硬质纤维或瓷质绝缘材料制成半封闭式或封闭式管状外壳，熔体装在其中。

熔断管的作用是便于安装熔体和有利于熔体熔断时熄灭电弧。

熔体是由不同金属材料（锌，铜，或银）制成丝状，带状片状，或笼状，它串接于被保护电路。

（2）作用：

当电路发生短路时，通过熔体的电流使其发热，当达到熔化温度时熔体自行熔断，从而分断故障电流。

（3）熔断器的参数：

（4）熔断器的选择：

1）.用于保护照明或电加热设备的熔断器，因负载电流比较稳定，熔体的额定电流一般应等于或稍大于负载的额定电流即Ｉre≥Ie

Ｉre为熔体的额定电流，Ie为负载额定电流。

2）.用于保护单台长期工作电动机的熔断器，考虑电机启动时不应熔断，

Ｉre≥（１．５－２．５）Ie

轻载启动或启动时间比较短时，系数可取１．５，带重载或启动时间长时，系数取２．５。

3）.用于保护频繁启动电动机的熔断器，考虑频繁启动时发热而熔断也不应熔断取：

Ｉre≥（３－３．５）Ie

4）.用于保护多台电动机的熔断，再出现尖峰电流时不应熔断，通常将其中容量最大的一台电动机起动，而其余电动机正常运行时出现的电流作为其尖峰电流，熔断器取：

Ｉre≥（１．５－２．５）Ie,max+∑Ie

Ie,max为多台电动机中容量最大的一台电动机额定容量。

∑Ie为其余电动机额定容量之和。

5）.为防止发生越级熔断，上下级应相互配合，应使上级熔断器的熔断电流比下一级大１－２个级差。

6）.熔断器额定电压应等于或大于所在电路的额定电压。

4.转换开关：

转换开关也称为组合开关。

有单极、双极和三极三种。

三极组合开关有三层，每层有一对静触点和一对动触点，以控制一相线路的通断。

旋转手柄可向左或向右转动90度，使三层的动、静触点同时接通或断开。

组合开关能用来接通或断开小电流电路，也可作为电源引入线上的隔离开关，也可用来控制1kW以下的小型异步电动机的起动或停止。

（1）用途：

用于机床电气控制，也可用于直接起动和停止小容量笼型电动机或电动机正、反转。

局部照明电路也常用它来控制。

按额定持续电流有单、双、三、四极，他们的额定持续电流有１０Ａ，２５Ａ，６０Ａ，和１００Ａ等几种。

（2）选择：

根据额定电流。

5、按钮

用来接通或断开小电流的控制电路。

按下按钮帽，上面一对接触的触点（称为常闭触点）断开，用来切断一条控制电路，下面一对原断开的触点（称为常开触点）闭合，用来接通另外一条控制电路。

（1）用途：

用于接通或断开控制电路，从而控制电动机或其他电气设备的运行。

（2）选择：

根据额定电流。

6.行程开关：

行程开关又称为限位开关。

当行程开关的推杆被压下时，微动开关内的常闭触点断开，常开触点闭合，当推杆返回时，各触点复原。

7.接近开关：

当某种物体与之接近到一定距离时发出动作信号，它不像机械行程开关那样需要施加机械力，而是通过其感辨头和被测物体间介质能量的变化来获取信号。

接近开关按原理可分为高频振荡型，电容型，霍尔型，等几种类型。

霍尔接近开关有霍尔元件组成，是将磁信号转换位电信号输出，内部的磁敏元件仅对垂直于传感器端面磁场敏感，当磁极S正对接近开关时，接近开关的输出产生正跳变，输出为高电平，若磁极N正对接近开关，输出产生正跳变，输出为低电平。

若磁极N正对接近开关，输出产生正跳变，输出为低电平。

8、指示灯：

指示灯在各类电器设备及电气线路中做电源指示及指挥信号，预告信号，运行信号，故障信号及其他信号的指示。

指示灯主要有壳体，发光体，灯罩。

发光体主要有白炙灯，和半导体型散种。

，发光的颜色有黄，绿，红，白，蓝等五种。

二、简单电机控制回路接线原理

1.直接起动控制电路

工作原理：

（1）主电路是：

三相电源——Q——FU——KM（主触点）——FR（热元件）——M

（2）控制电路是：

1——SB1——SB2（与KM辅助触点并联）——KM（线圈）——FR（动断触点）——2

自锁与连续控制：

KM的辅助触点。

保护措施：

短路保护（FU）、过载保护（FR）、零压保护（KM）

2.三相鼠笼式异步电动机的单方向运转控制电路

起动时，合上QS，按下启动按钮SB1，接触器动作，主触点KM闭合，接通主电路，电动机起动；自锁常开触点KM闭合。

当松开SB1时，由于自锁触点的闭合，控制电路不会断开主电路。

按下停止按钮SB2，切断控制电路，闭合的主触点KM断开，电动机停转。

3.异步电动机的正反转控制电路

电动机正转：

按下正转起动按钮SB1，KM1动作，串在接触器KM2线圈回路中的的互锁常闭触点KM1断开，串在主电路中的常开主触点KM1以及其自锁常开触点KM1闭合，电动机正转。

电动机反转：

先按下停止按钮SB3，使接触器KM1复原，电动机停转。

在按下反转起动按钮SB2，KM2动作，串在接触器KM1线圈回路中的的互锁常闭触点KM2先断开，串在主电路中的常开主触点KM2以及其自锁常开触点KM2闭合，电动机反转。

4.三相鼠笼式异步电动机的星—三角转换起动控制电路

按下SB1，KM1线圈通电，常闭互锁触点KM1断开，KM1主触点闭合（Y连接），常开触点KM1闭合，KM线圈通电，KM主触点闭合，Y起动，自锁触点KM闭合。

按下SB1的同时，KT线圈通电，延时后KT常闭触点断开，KM1线圈断电，KM1主触点断开，闭合的常开触点KM1断开，断开的互锁触点KM1闭合，KM2线圈通电，KM2主触点闭合，三角形运行，常闭触点KM2断开，KT线圈断电，KT延时触点闭合。

5、典型升压站内隔离开关控制回路