如何选择低压电器.docx

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如何选择低压电器

如何选择低压电器

黑龙江信息技术职业学院于滨维

低压电器的定义：

凡是能够自动或手动接通和断开电路，以及能够对电路或非电路现象进行切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件统称为电器

低压电器的分类：

按工作电压高低，电器可分为高压电器和低压电器两大类。

高压电器是指额定电压为3KV及以上的电器；低压电器是指交流电压为1000V或直流电压为1200V以下的电器，它是电力拖动自动控制系统的基本组成元件，

1低压电器的分类

1）按控制作用分类

执行电器用来完成某种动作（主电路的开断）。

例如：

接触器等

主令电器用来控制电路的通断。

例如：

继电器、开关类电器等。

主令电器发出控制“指令”，控制其他自动电器的动作，例如：

按钮、转换开关等。

保护电器用来保护电源、电路及用电设备，使它们不在短路、过载等故障状态下运行，免遭损坏。

2）按动作方式分类

自动切换电器它是按照信号或某个物理量的变化而自动动作的电器。

例如：

接触器、继电器等。

非自动电器它是通过人力操作而动作的电器。

例如：

开关、按钮等。

3）按动作原理分类

电磁式电器它是根据电磁铁的原理工作的，例如：

接触器、继电器等。

非电磁式电器它是依靠外力（人力或机械力）或某种非电量的变化而动作的电器。

例如：

行程开关、按钮、速度继电器、热继电器等。

2.低压电器的基本结构

低压电器一般由两个基本部分组成：

感受部件和执行部件。

感受部件：

能感受外界的信号，做出有规律的反应。

在自动切换电器中，感受部件大多由电磁机构组成；在手动电器中，感受部件通常为操作手柄、按钮等。

执行部件：

是根据指令，执行电路的接通、切断等任务，如触点和灭弧系统。

电磁机构是电器元件的感受部件，通常采用电磁铁的形式。

电磁铁原理

电磁铁有各种结构形式。

是靠电磁力带动触电闭合或断开。

电磁铁组成如图所示，电磁线圈通电时产生磁场，使得动、静铁心磁化并互相吸引，当动铁心被吸引向静铁心时，与动铁心相连的动触点也被拉向静触点，令其闭合，接通电路。

电磁线圈断电后，磁场消失，动铁心在复位弹簧作用下，回到原位，并牵动、静触点，分断电路。

一开关类电器

低压开关主要用做隔离、转换及接通和分断电路。

常做为机床电路的电源开关，或用于局部照明电路的控制以及小容量电动机的起动、停止和正反转的控制等。

常用的低压开关类电器包括刀开关、转换开关、负荷开关和自动开关等

1）刀开关

普通刀开关是一种结构最简单且应用最广泛的手控低压电器，主要类型有负荷开关（如：

胶盖闸刀开关和铁壳开关）、板形刀开关。

闸刀开关又称开启式负荷开关，广泛用在照明电路和小容量（5.5kW）不频繁起动的动力电路的主电路中。

2）组合开关

组合开关又称转换开关，它实质上也是一种刀开关，只不过一般刀开关的操作手柄是在垂直于其安装面的平面内向上或向下转动，而组合开关的操作手柄则是在平行于其安装面的平面内向左或向右转动而已。

它的刀片是转动式的，操作比较轻巧，它的动触头（刀片）和静触头装在封装的绝缘件内，采用叠装式结构，其层数由动触头数量决定，动触头装在操作手柄的转轴上，随转轴旋转而改变各对触头的通断状态。

它一般用于非频繁的接通和分断电路、接通电源和负载、测量三相电压以及控制小容量异步电动机的正反转和Y／△起动等。

3）自动开关

自动开关又叫自动空气断路器。

它积控制和多重保护功能于一身，除能完成接通知和分断电路外，，还能对电路或电器设备发生的短路、过载、失压等故障进行保护。

主要保护装置，包括电磁脱扣器（用做短路保护）、热脱扣器（用做过载保护）、

失压脱扣器等种类。

二主令电器

主令电器是用来发布命令、改变控制系统工作状态的电器，它可以直接作用于控制电路，也可以通过电磁式电器的转换对电路实现控制，其主要类型有控制按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、凸轮控制器等。

（一）控制按钮

控制按钮是一种典型的主令电器其作用通常是用来短时间地接通或断开小电流的控制电路，从而控制电动机或其它电器设备的运行。

2、控制按钮的种类及动作原理

（1）按结构形式分

旋钮式―用手动旋钮进行操作。

指示灯式―按钮内装入信号灯显示信号。

紧急式―装有蘑菇型钮帽，以示紧急动作。

（2）按触点形式分

动合按钮―外力未作用时（手未按下），触点是断开的，外力作用时，触点闭合，但外力消失后，在复位弹簧作用下自动恢复原来的断开状态。

动断按钮―外力未作用时（手未按下），触点是闭合的，外力作用时，但外力消失后在复位弹簧作用下恢复原来的闭合状态。

复合按钮―既有动合按钮，又有动断按钮的按钮组，称为复合按钮。

按下符合按钮时，所有的触点都改变状态，即动合触点要闭合，动断触点要断开。

但是，两对触点的变化是有先后次序的，按下按钮时，动断触点先断开，动合触点后闭合；松开按钮时，动合触点先复位，动断触点后复位。

（二）行程开关

某些生产机械的运动状态的转换，是靠部件运行到一定位置时由行程开关发出信号进行自动控制的。

例如，行车运动到终端位置自动停车，工作台在指定区域内的自动往返移动，都是由运动部件运动的位置或行程来控制的，这种控制称为行程控制。

行程控制是以行程开关代替按钮用以实现对电动机的起动和停止控制，可分为限位断电、限位通电和自动往复循环等控制。

（三）接触器

接触器是一种适用于在低压配电系统中远距离控制、频繁操作交、直流主电路及大容量控制电路的自动控制开关电器。

主要应用于自动控制交、直流电动机，电热设备，电容器组等设备，应用十分广泛。

接触器具有强大的执行机构，大容量的主触头及迅速熄灭电弧的能力。

当系统发生故障时，能根据故障检测元件所给出的动作信号，迅速、可靠地切断电源，并有低压释放功能。

与保护电器组合可构成各种电磁起动器，用于电动机的控制及保护。

交流接触器有两种工作状态，即：

得电状态（动作状态）和失电状态（释放状态）。

如图1－29b所示。

接触器主触头的动触头装在与衔铁相连的绝缘连杆上，其静触头则固定在壳体上。

当线圈得电后，线圈产生磁场，使静铁心产生电磁吸力，将衔铁吸合。

衔铁带动动触头动作，使常闭触头断开，常开触头闭合，分断或接通相关电路。

当线圈失电时，电磁吸力消失，衔铁在反作用弹簧的作用下释放，各触头随之复位。

（2）主触点和灭弧系统

主触点用以通断电流较大的主电流，一般由接触面积较大的常开触点组成。

交流接触器在分断大电流电路时，往往会在动、静触点之间产生很强的电弧，因此，容量较大（20A以上）的交流接触器均装有息弧罩，有的还有栅片或磁吹熄弧装置。

（3）辅助触点

辅助触点用以通断小电流的控制电路，它由常开触点和常闭触点成对组成。

辅助触点不装设灭弧装置，所以它不能用来分合主电路。

（4）反力装置

由释放弹簧和触点弹簧组成，且它们均不能进行弹簧松紧的调节。

（5）支架和底座

用于接触器的固定和安装。

2）交流接触器的动作原理

当交流接触器线圈通电后，在铁心中产生磁通。

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也闭合，于是接通了主电路。

同时衔铁还带动辅助触点动作，使原来打开的辅助触点闭合，并使原来闭合的辅助触点打开。

当线圈断电或电压显著降低时，吸力消失或减弱，衔铁在释放弹簧的作用下打开，主、副触点又恢复到原来状态。

（四）电磁式继电器

继电器是一种根据某种物理量的变化，使其自身的执行机构动作的电器。

它由输人电路（又称感应元件）和输出电路（又称执行元件）组成，执行元件触点通常接在控制电路中。

当感应元件中的输人量（如电流、电压、温度、压力等）变化到某一定值时继电器动作，执行元件便接通或断开控制电路，以达到控制或保护的目的。

继电器的种类很多，主要按以下方法分类。

（1）按用途分：

控制继电器、保护继电器等；

（2）按动作原理分：

电磁式继电器、感应式继电器、热继电器、机械式继电器、电动式继电器、电子式继电器等；

（3）按动作信号分：

电流继电器、电压继电器、时间继电器、速度继电器、温度继电器、压力继电器等；

（4）按动作时间分：

瞬时继电器、延时继电器；

在电力系统中，用得最多的是电磁式继电器。

本节主要讲述热继电器和时间继电器。

热继电器

电动机在实际运行中常遇到过载情况。

若电动机过载不大，时间较短，电动机绕组不超过允许温升，这种过载是允许的。

但若过载时间长，过载电流大，电动机绕组的温升就会超过允许值，使电动机绕组绝缘老化，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至会使电动机绕组烧毁。

所以，这种过载是电动机不能承受的。

热继电器就是利用电流的热效应原理，在出现电动机不能承受的过载时切断电动机电路，为电动机提供过载保护的保护电器。

热继电器可以根据过载电流的大小自动调整动作时间，具有反时限保护特性。

即过载电流大，动作时间短，过载电流小，动作时间长，当电动机的工作电流为额定电流时，热继电器应长期不动作。

热继电器主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护及其它电气设备发热状态的控制。

2、热继电器的动作原理

热继电器动作原理示意图如图12所示。

使用时，将热继电器的三相热元件分别串接在电动机的三相主电路中，动断触点串接在控制电路的接触器线圈回路中。

当电动机过载时，流过电阻丝（热元件）的电流增大，电阻丝产生的热量使金属片弯曲，经过一定时间后，弯曲位移增大，推动导板移动，使其动断触点断开，动合触点闭合，使接触器线圈断电，接触器触点断开，将电源切除起过载保护作用。

4、热继电器的选用

选用热继电器主要应考虑的因素有：

额定电流或热元件的整定电流要求应大于被保护电路或设备的正常工作电流。

作为电动机保护时，要考虑其型号、规格和特性、正常起动时的起动时间和起动电流、负载的性质等。

在接线上对星形联结的电动机，可选两相或三相结构的热继电器，对三角形联结的电动机，应选择带断相保护的热继电器。

所选用的热继电器的整定电流通常与电动机的额定电流相等。

总之，选用热继电器要注意下列几点：

1）先由电动机额定电压和额定电流计算出热元件的电流范围，然后选型号及电流等级。

例如：

电动机额定电流

=14.7A，测可选JR0-40型热继电器，因其热元件电流

＝16A。

工作时将热元件的动作电流整定在14.7A。

2）要根据热继电器与电动机的安装条件和环境的不同，将热元件的电流做适当调整。

如高温场合，热源间的电流应放大1.05～1.20倍。

3）设计成套电气装置时，热继电器应尽量远离发热电器。

4）通过热继电器的电流与整定电流之比称之为整定电流倍数。

其值越大发热越快，动作时间越短。

5）对于点动、重载起动、频繁正反转及带反接制动等运行的电动机，一般不用热继电器作过载保护。

时间继电器

继电器感受部分在感受外界信号后，经过一段时间才能使执行部分动作的继电器，叫做时间继电器。

即当吸引线圈通电或断电以后，其触头经过一定延时以后再动作，以控制电路的接通或分断。

它被广泛用来控制生产过程中按时间原则制定的工艺程序，如作为绕线式异步电动机起动时切断转子电阻的加速继电器，笼型电动机Y／△起动等。

1）．熔断器

Ø熔断器主要作短路或过载保护用，串联在被保护的线路中。

线路正常工作时如同一根导线，起通路作用；当线路短路或过载时熔断器熔断，起到保护线路上其他电器设备的作用。

Ø熔断器的结构有管式、磁插式、螺旋式、等几种。

其核心部分熔体（熔丝或熔片）是用电阻率较高的易熔合金制成，如铅锡合金；或者是用截面积较小的导体制成。

Ø熔体额定电流

的选择：

1．无冲击电流的场合（如电灯、电炉）

；图5-8熔断器的电路符号

2．一台电动机的熔体：

熔体额定电流≥电动机的起动电流÷2.5；

如果电动机起动频繁，则为：

熔体额定电流≥电动机的起动电流÷（1.6~2）；

3．几台电动机合用的总熔体：

熔体额定电流=（1.5~2.5）×容量最大的电动机的额定电流+其余电动机的额定电流之和。

变压器

1电流互感器

为了保证电力系统安全经济运行,必须对电力设备的运行情况进行监视和测量.但一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备,而需要将一次系统的大电流按比例变换成小电流,供给测量仪表和保护装置使用。

在测量交变电流的大电流时,为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流（我国规定电流互感器的二次额定为5A或1A），另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。

电流互感器就起到变流和电气隔离作用。

它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器，电流互感器将高电流按比例转换成低电流，电流互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等。

所以电流互感器会分为测量用电流互感器和保护用电流互感器；

测量用电流互感器的作用是用来计量（计费）和测量运行设备电流的；

保护用电流互感器主要与继电装置配合，在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电路，以保护供电系统的安全。

电流互感器TA

　电流互感器的型号由字母符号及数字组成，通常表示电流互感器绕组类型、绝缘种类、使用场所及电压等级等。

字母符号含义如下：

　　第一位字母：

L——电流互感器。

　　第二位字母：

M——母线式（穿心式）；Q——线圈式；Y——低压式；D——单匝式；F——多匝式；A——穿墙式；R——装入式；C——瓷箱式。

　　第三位字母：

K——塑料外壳式；Z——浇注式；W——户外式；G——改进型；C——瓷绝缘；P——中频。

　　第四位字母：

B——过流保护；D——差动保护；J——接地保护或加大容量；S——速饱和；Q——加强型。

　　字母后面的数字一般表示使用电压等级。

例如：

LMK－0.5S型，表示使用于额定电压500V及以下电路，塑料外壳的穿心式S级电流互感器。

LA－10型，表示使用于额定电压10kV电路的穿墙式电流互感器。

2抽头变压器T

指示灯

指示灯HL、红色灯HR、绿色灯HG、黄色灯HY、蓝色灯HB

白色灯HW

仪表

、电流表PA

电压表PV