课题三低压开关.docx

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课题三低压开关

课题三低压开关

任务目标：

一、能正确认识、选用、安装、使用低压断路器、负荷开关、组合开关

二、熟悉低压开关的功能、基本结构、工作原理以及型号和含义

三、掌握低压开关的图形符号和文字符号

任务准备（知识储备）

1、低压开关的作用

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。

2、低压开关的主要类型

常用的类型有、负荷开关和组合开关。

任务进行：

一、低压断路器

1、低压断路器的功能

低压断路器又叫自动空气开关或自动空气断路器，简称断路器。

（1）功能

它是低压配电网络和电力拖动系统中常用的一种配电电器，它集控制和多种保护功能于一体，在正常情况下可用于不频繁地接通和断开电路以及控制电动机的运行。

当电路中发生短路、过载和失压等故障时，能自动切断故障电路，保护线路和电气设备。

（2）特点

低压断路器具有操作安全、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优点，因此得到广泛应用。

2、低压断路器的分类

按结构形式可分为塑壳式（又称装置式）、框架式（又称万能式）、限流式、直流快速式、灭磁式和漏电保护式等六类。

按操作方式分为：

人力操作、动力操作和储能操作三种。

按极数分为：

单极、二极、三极和四极式。

按安装方式分为：

固定式、插入式和抽屉式。

按用途分为：

配电用、电机保护用和其它负载用。

在电力拖动控制系统中常用的低压断路器是DZ系列塑壳式断路器，如DZ5系列和DZ10系列。

其中，DZ5为小电流系列，额定电流为10～50A。

DZ10为大电流系列，额定电流有100A、250A、600A三种。

下面以DZ5－20型断路器为例介绍低压断路器。

3、低压断路器的结构及工作原理

（1）DZ5－20型低压断路器的外形和结构如图所示。

（2）组成:

断路器主要由动触头、静触头、灭弧装置、操作机构、热脱扣器、电磁脱扣器及外壳等部分组成。

（3）结构及特点

结构采用立体布置，操作机构在中间，上面是由加热元件和双金属片等构成的热脱扣器，作过载保护，配有电流调节装置，调节整定电流。

下面是由线圈和铁心等组成的电磁脱扣器，作短路保护，它也有一个电流调节装置，调节瞬时脱扣整定电流。

主触头在操作机构后面，由动触头和静触头组成，配有栅片灭弧装置，用以接通和分断主回路的大电流。

另外还有常开和常闭辅助触头各一对。

主、辅触头的接线柱均伸出壳外，以便于接线。

在外壳顶部还伸出接通（绿色）和分断（红色）按钮，通过储能弹簧和杠杆机构实现断路器的手动接通和分断操作。

（4）断路器的工作原理

使用时断路器的三副主触头串联在被控制的三相电路中，按下接通按钮时，外力使锁扣克服反作用弹簧的反力，将固定在锁扣上面的动触头与静触头闭合，并由锁扣锁住搭钩使动静触头保持闭合，开关处于接通状态。

当线路发生过载时，过载电流流过热元件产生一定的热量，使双金属片受热向上弯曲，通过杠杆推动搭钩与锁扣脱开，在反作用弹簧的推动下，动、静触头分开，从而切断电路，使用电设备不致因过载而烧毁。

（5）功能

低压断路器具有短路保护，零压和欠压保护功能。

当线路发生短路故障时，短路电流超过电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流，电磁脱扣器产生足够大的吸力将衔铁吸合，通过杠杆推动搭钩与锁扣分开，从而切断电路，实现短路保护。

低压断路器出厂时，电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流一般整定为10IN（IN为断路器的额定电流）。

欠压脱扣器的动作过程与电磁脱扣器恰好相反。

当线路电压正常时，欠压脱扣器的衔铁被吸合，衔铁与杠杆脱离，断路器的主触头能够闭合；当线路上的电压消失或下降到某一数值时，欠压脱扣器的吸力消失或减小到不足以克服拉力弹簧的拉力时，衔铁在拉力弹簧的作用下撞击杠杆，将搭钩顶开，使触头分断。

由此也可看出，具有欠压脱扣器的断路器在欠压脱扣器两端无电压或电压过低时，不能接通电路。

4、低压断路器的符号及型号含义

（1）符号如图。

（2）型号及含义P20

例：

DZ5—20/330的含义是什么？

它表示第五次设计的塑壳式断路器额定电流为20A，三极复式脱扣器不带附件。

（3）DZ5系列适用范围

交流50hz、额定电压380V、额定电流50A。

用于电路的短路和过载保护

DZ5－20型低压断路器的技术数据见表。

P21

5、低压断路器的选用原则

（1）低压断路器的额定电压和额定电流应不小于线路的正常工作电压和计算负载电流。

（2）热脱扣器的整定电流应等于所控制负载的额定电流。

（3）电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负载正常工作时可能出现的峰值电流。

用于控制电动机的断路器，其瞬时脱扣整定电流可按下式选取：

IZ≥KIst

式中，K为安全系数，可取1.5～1.7；Ist为电动机的启动电流。

（4）欠压脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压。

（5）断路器的极限通断能力应不小于电路最大短路电流。

例：

P22

6、低压断路器的安装与使用

（1）低压断路器应垂直于配电板安装，电源引线应接到上端，负载引线接到下端。

（2）低压断路器用作电源总开关或电动机的控制开关时，在电源进线侧必须加装刀开关或熔断器等，以形成明显的断开点。

（及隔离开关）

（3）低压断路器在使用前应将脱扣器工作面的防锈油脂擦干净；积尘应定期清除，并定期检查各脱扣器动作值，给操作机构添加润滑剂。

（4）各脱扣器动作值一经调整好，不允许随意变动，以免影响其动作值。

（5）使用过程中若遇分断短路电流，应及时检查触头系统，若发现电灼烧痕，应及时修理或更换。

7、低压断路器的常见故障及处理

故障现象

不能合闸

故障原因

（l）欠压脱扣器无电压或线圈损坏

（2）储能弹簧变形

（3）反作用弹簧力过大

（4）机构不能复位再扣

处理方法

（l）检查施加电压或更换线圈

（2）更换储能弹簧

（3）重新调整

（4）调整再扣接触面至规定值

故障现象

电流达到整定值，断路器不动作

故障原因

（1）热脱扣器双金属片损坏

（2）电磁脱扣器的衔饮与铁心距离太大或咆磁线圈损坏

（3）主触头熔焊

处理方法

（1）更换双金属片

（2）调整衔铁与铁心的距离或更换断路器

（3）检查原因并更换主触头

故障现象

启动电动机时断路器立即分断

故障原因

（l）电磁脱扣器瞬动整定值过小

（2）电磁脱扣器某些零件损坏

处理方法

（1）调高整定值至规定值

（2）更换脱扣器

故障现象

断路器闭合后经一定时间自行分断

故障原因

热脱扣器整定值过小

处理方法

调高整定值至规定值断

故障现象

路器温升过高

故障原因

（l）触头压力过小

（2）触头表面过分磨损或接触不良

（3）两个导电零件连接螺钉松动

处理方法

（l）调整触头压力或更换弹簧

（2）更换触头或修整接触面

（3）重新拧紧

二、负荷开关

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。

负荷开关分为开启式负荷开关和封闭式负荷开关两种。

1.开启式负荷开关

（1）功能

开启式负荷开关又称为瓷底胶盖刀开关，简称闸刀开关。

生产中常用的是HK系列开启式负荷开关，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。

（2）型号及含义

HK□—□/□

（3）结构与符号

HK系列负荷开关由刀开关和熔断器组合而成，结构如图所示。

开关的瓷底座上装有进线座、静触头、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所示。

（4）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5.5kW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。

（5）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，以防发生误合间事故。

2）开启式负荷开关控制照明和电热负载使用时，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的控制开关时，应将开关的熔体部分用铜导线直连，并在出线端另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。

（6）常见故障及处理方法开启式负荷开关的常见故障及处理方法。

故障现象及可能的原因和处理方法

合闸后，开关一相或两相开路

（l）静触头弹性消失，开口过大，造成动、静触头接触不良

（2）熔丝熔断或虚连（3）动、静触头氧化或有尘污（4）开关进线或出线线头接触不良

（l）修整或更换静触头

（2）更换熔丝或紧固（3）清洁触头（4）重新连接

合间后，熔丝熔断

（l）外接负载短路

（2）熔体规格偏小

（l）排除负载短路故障

（2）按要求更换熔体

触头烧坏

（1）开关容量太小

（2）拉、合闸动作过慢、造成电弧过大，烧坏触头

（1）更换开关

（2）修整或更换触头，并改善操作方法

HK1系列开启式负荷开关基本技术参数。

P24

2.封闭式负荷开关

（1）功能

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。

（2）型号及含义

HH□—□/□

（3）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以下两个特点：

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。

封闭式负荷开关在电路图中的符号与开启式负荷开关相同。

（4）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，或根据表选择。

（5）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1.3～1.5m，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，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。

（6）常见故障及处理方法

封闭式负荷开关常见故障及处理方法

故障现象

操作手柄带电

（1〉外壳未接地或接地线松脱

（2）电源进出线绝缘损坏碰壳

处理方法

（1）检查后，加固接地导线

（2）更换导线或恢复绝缘

故障现象

夹座（静触头）过热或烧坏

（l）夹座表面烧毛

（2）闸刀与夹座压力不足

（3）负载过大

处理方法

（1）用细锉修整夹座

（2）调整夹座压力

（3）减轻负载或更换大容量开关

三、组合开关

1、功能

组合开关又叫转换开关，它体积小，触头对数多，接线方式灵活，操作方便，常用于交流50HZ、380V以下及直流220v以下的电气线路中，供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。

2、组合开关的型号及含义

HZ□—□—□—□

3.组合开关的结构

HZ系列组合开关有HZ1、HZ2、HZ3、HZ4、HZ5以及HZ10等系列产品，其中HZ10系列是全图统一设计产品，具有性能可靠、结构简单、组合性强、寿命长等优点，目前在生产中得到广泛应用。

HZ10－10/3型组合开关的外形与结构如图所示。

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每次转动90°，带动三个动触头分别与三对静触头接触或分离，实现接通或分断电路的目的。

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。

组合开关在电路图中的符号如图所示。

4、倒顺开关

组合开关中，有一类是专为控制小容量三相异步电动机的正反转而设计生产的，如HZ3－132型组合开关，俗称倒顺开关或可逆转换开关，其结构如图所示。

开关的手柄有“倒”、“停”、“顺”三个位置，手柄只能从

“停”位置左转45°或右转45°。

倒顺开关在电路图中的符号如图所示。

5、HZ10系列组含开关的主要技术参数

及选用

组合开关的选用

组合开关应根据电源种类、电压等级、所需触头数、接线方式和负载容量进行选用。

用于直接控制异步电动机的启动和正、反转时，开关的额定电流一般取电动机额定电流的1.5～2.5倍。

6、组合开关的安装与使用

（1）HZ10系列组合开关应安装在控制箱（或壳体）内，其操作手柄最好在控制箱的前面或侧面。

开关为断开状态时应使手柄在水平旋转位置。

HZ3系列组合开关外壳上的接地螺钉应可靠接地。

（2）若需在箱内操作，开关最好装在箱内右上方，并且在它的上方不安装其他电器，否则应采取隔离或绝缘措施。

（3）组合开关的通断能力较低，不能用来分断故障电流。

用于控制异步电动机的正反转时，必须在电动机完全停止转动后才能反向启动，且每小时的接通次数不能超过15～20次。

（4）当操作频率过高或负载功率因数较低时，应降低开关的容量使用，以延长其使用寿命。

（5）倒顺开关接线时，应将开关两侧进出线中的一相互换，并看清开关接线端标记，切忌接错，以免产生电源两相短路故障。

7、组合开关的常见故障及处理方法

故障现象

手柄转动后，内部触头未动

可能的原因

（1）手柄上的轴孔磨损变形

（2）绝缘杆变形（由方形磨为圆形）

（3）手柄与方轴，或轴与绝缘杆配合松动

（4）操作机构损坏

处理方法

（1）调换手柄

（2）更换绝缘杆

（3）紧固松动部件

（4）修理更换

故障现象

手柄转动后，动、静触头不能按要求动作

可能的原因

（1）组合开关型号选用不正确

（2）触头角度装配不正确

（3）触头失去弹性或接触不良

处理方法

（1）更换开关

（2）重新装配

（3）更换触头或清除氧化层或尘污

故障现象

接线柱间短路

可能的原因

因铁屑或油污附着在按线柱间，形成导电层，将胶木烧焦，绝缘损坏而形成短路

处理方法

更换开关