第四章低壓電器

1、第七章 低壓電器一、概述與說明（一）低壓電器的基本知識 低壓電器通常是指工作在交流電壓小于1200V，直流電壓小于是1500V的電路中起通、斷、保護、控制或調節(jié)作用的電器設備。低壓電器的種類繁多，就其用途或所控制的對象可概括為兩大類： （1）低壓配電電器 這類電器包括刀開關、轉換開關、熔斷器和斷路器。主要用于低壓配電系統(tǒng)中，要求在系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下動作準確、工作可靠。 （2）低壓控制電器 包括接觸器、控制繼電器、啟動器、控制器、主令電器和電磁鐵等,主要用于電氣傳動系統(tǒng)中。要求壽命長、體積小、質量輕、工作可靠。 按低壓電器的動作方式可分為： （1）自動切換電器 依靠電器本身參數變化或外來信號（

2、如電、磁、光、熱等）而自動完成接通、分斷或使電機啟動、反向及停止等動作。如接觸器、繼電器等。 （2）非自動切換電器 依靠人力直接操作的電路。如按鈕、刀開關等。 按電器的執(zhí)行機構可分為：有觸點電器和無觸點電器。（二）低壓開關低壓開關主要用作隔離、轉換以及接通和分斷電路用。有時也可用來控制小容量電動機的啟動、停止和正反轉。低壓開關一般為非自動切換電器，常用的有刀開關、轉換開關和低壓斷路器等。1 刀開關 普通刀開關是一種結構最簡單且應用最廣泛的低壓電器。刀開關的種類很多，常用的刀開關有：（1）瓷底膠蓋閘刀開關 瓷底膠蓋刀開關又稱開啟式負荷開關。下圖為HK系列刀開關的結構圖。它由刀開關和熔斷器組成，均

3、裝在瓷底板上。刀開關裝在上部，由進線座和靜夾座組成。熔斷器裝在下部，由出線座熔絲和動觸刀組成。動觸刀上端裝有瓷質手柄便于操作，上下兩部用兩個膠蓋以緊固螺釘固定，將開關零件罩住防止電弧或觸及帶電體傷人。這種開關不易分斷有負載的電路，但由于結構簡單價格便宜，在一般的照明電路和功率小于5.5kW電動機的控制電路中仍可使用。（2）鐵殼開關 鐵殼開關又稱閉式負荷開關。它是在閘刀開關基礎上改進設計的一種開關。下圖為鐵殼開關的結構及外形。在鐵殼開關的手柄轉軸與底座之間裝有一個速斷彈簧，用鉤子扣在轉軸上，當扳動手柄分閘或合閘時，開始階段U形雙刀片并不移動，只拉伸了彈簧，貯存了能量，當轉軸轉到一定角度時，彈簧力

4、就使U形雙刀片快速從夾座拉開或將刀片迅速嵌入夾座，電弧被很快熄滅。鐵殼開關上裝有機械聯(lián)鎖裝置，當箱蓋打開時，不能合閘；閘刀合閘后箱蓋不能打開。鐵殼開關的圖形及文字符號與閘刀開關相同。常用的刀開關有HK、HH、HD、HS、HR等系列產品。 （3）轉換開關和組合開關 實質上也是一種特殊的開關。它的特點是用動觸片的左右旋轉來代替閘刀的推合和拉開，結構較為緊湊。轉換開關的結構如下圖所示。三極組合開關共有六個靜觸頭和三個動觸片。靜觸頭的一端固定在膠木邊框內，另一端伸出盒外，以便和電源及用電器相連接。三個動觸片裝在絕緣墊板上，并套在方軸上，通過手柄可使方軸作90度角正反向轉動，從而使動觸片與靜觸頭保持閉合

5、或分斷。在開關的頂部還裝有扭簧貯能機構，使開關能快速閉合或分斷。常用的轉換開關為HZ系列和LW系列等產品。2、低壓斷路器 低壓斷路器是具有一種或多種保護功能的保護電器，同時又具有開關的功能，故又稱自動空氣開關。 低壓斷路器有DZ系列和DW系列等。DZ5系列為小電流系列，其額定電流為1050A；DZ10系列為大電流系列，其額定電流等級有100A、250A和600A三種。 DZ520型低壓斷路器的外形和結構如圖74所示。操作機構在中間，其兩邊有熱脫扣器和電磁脫扣器；觸頭系統(tǒng)在下面，除三對主觸頭外，還有常開及常閉輔助觸頭各一對，上述全部結構均裝在殼內，按鈕和觸頭的接線柱分別伸出殼外。 低壓斷路器的動

6、作原理如下圖所示。電磁脫扣器的線圈和熱脫扣器的熱元件均串連在被保護的三相電路中，欠壓脫扣器線圈并聯(lián)在電路中。按下閉合按鈕，搭鉤鉤住鎖鏈，觸頭閉合，接通電源。在正常工作時，電磁脫扣器的銜鐵不吸合；當電路發(fā)生短路時，線圈通過非常大的電流，于是銜鐵吸合，頂開搭鉤，在彈簧的作用下觸頭分斷,切斷了電源.當電動機發(fā)生過載時,雙金屬片受熱彎曲，同樣可頂開搭鉤，切斷電源。當電路電壓消失或電壓下降到某一數值時，欠壓脫扣器的吸力消失或減小，在彈簧作用下，頂開搭鉤，切斷電源。低壓斷路器可按以下條件選用：(1)低壓斷路器的額定電壓和額定電流應不小于電路正常工作電壓和電流。 (2)熱脫扣器的整定電流應與所控制的電動機的

7、額定電流或負載的額定電流一致。(3)電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流應大于負載電路正常工作時的峰值電流。（三）主令電器 主令電器是在自動控制系統(tǒng)中發(fā)出指令或信號的操縱電器。 1按鈕 按鈕是一種結構簡單應用非常廣泛的主令電器，一般情況下它不直接控制主電路的通斷，而在控制電路中發(fā)出手動“指令”去控制接觸器、斷電器等電路，再由它去控制主電路。按鈕的觸頭允許通過的電流很小，一般不超過5A。 按鈕按用途和觸頭的結構不同可分為停止按鈕、啟動按鈕及復合按鈕。其結構和符號如下圖所示。復合按鈕的工作原理是：按按鈕時，橋式觸頭先和上面的常閉觸頭12分斷，然后下面的常開觸頭34閉合，電路接通，手松后，靠彈簧自動復位。目

8、前使用較多的為LA和LAY等系列的按鈕。2、位置開關 位置開關又稱行程開關或限位開關。它的作用與按鈕相同，但其觸頭的動作不是靠手按，而是利用生產機械中的運動部件的碰撞而動作，來接通或分斷某些控制電路。其外形及符號如下左圖所示。下右圖為結構示意圖。位置開關的型號有LX系列和JLXK系列等。（四）熔斷器 熔斷器在低壓配電線路中主要起短路保護作用。熔斷器主要由熔體和放置熔體的絕緣管或絕緣底座組成。使用時，熔斷器串接在被保護的電路中，當通過熔體的電流達到或超過了某一額定值，熔體自行熔斷，切除故障電流，達到保護目的。1瓷插式熔斷器 瓷插式熔斷器結構如上圖a所示。這是一種最簡單的熔斷器。常見的為RC1A系

9、列。2螺旋式熔斷器 螺旋式熔斷器結構如上圖b所示。是由熔管及支持件（瓷制底座、帶螺紋的瓷帽、瓷套）所組成。熔管內裝有熔絲并裝滿石英砂。同時還有熔體熔斷的指示信號裝置，熔體熔斷后，帶色標的指示頭彈出，便于發(fā)現更換。目前螺旋式熔斷器有RL和RLS等系列。3無填料管式熔斷器 無填料封閉管式熔斷器的外形與結構如上圖c所示。主要由熔斷管、熔體、夾頭及夾座等部分組成。無填料管式熔斷器為RM系列。 4快速熔斷器 快速熔斷器是有填料封閉式熔斷器，其外形與結構如上圖d所示，它具有發(fā)熱時間常數小，熔斷時間短，動作迅速等特點。常用的有RLS、RS等到系列。RLS系列主要用于小容量硅元件及其成套裝置的短路保護。RS系

10、列主要用于大容量晶閘管元件的短路和某些不允許過電流電路的保護。電路中的熔斷器，熔體的額定電流可根據以下幾種情況選擇： 對電爐、照明等阻性負載電路的短路保護，熔體的額定電流應大于或等于負載額定電流； 對一臺電動機負載的短路保護，熔體的額定電流IRN 應等于是1.52.5倍電動機額定電流IN； 對多臺電動機的短路保護，熔體的額定電流應滿足：IRN=（1.52.5）INMAX+IN。（五）接觸器接觸器是一種自動的電磁式開關，它通過電磁力作用下的吸合和反力彈簧作用下的釋放使觸頭閉合和分斷，導致電路的接通和斷開。1、交流接觸器 下圖所示為交流接觸器的外形、結構及符號。接觸器的主要結構由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)

11、、滅弧室及其他部分組成。常用的交流接觸器有CJ系列、CJZ系列、B系列等。交流電磁鐵的鐵心端面上嵌有短路環(huán)，用以消除電磁系統(tǒng)的振動和噪聲。交流接觸器采用的滅弧為柵片滅弧裝置。交流接觸器啟動時，由于鐵心氣隙大，磁阻大，所通過線圈的啟動電流往往為工作電流的十幾倍，所以銜鐵如有卡阻現象將燒環(huán)線圈。交流接觸器的線圈電壓有85%105%額定電壓時，能可靠地工作，當線圈電壓低電磁吸力不夠、鐵吸不上、線圈可能燒毀，同時也不能把交流接觸器線圈接到直流電源上。2直流接觸器 直流接觸器主要用于遠距離接通或分斷直流電路。其結構和原理基本與交流接觸器相同，也是由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、及滅弧裝置三部分組成。 直流接觸器的

12、電磁系統(tǒng)中，鐵心是由整塊鑄鋼或鑄鐵制成。由于鐵心中不會產生渦流，而線圈匝數多，阻值大，所以線圈本身易發(fā)熱，因此線圈制成長而薄的圓筒形。3接觸器的選擇 （1）接觸器銘牌上的額定電壓是指觸頭的額定電壓。選用接觸器時，主觸頭所控制的電壓應小于或等于它的額定電壓。 （2）接觸器銘牌上的額定電流是指主觸頭的額定電流。選用時，主觸頭額定電流應大于電動機的額定電流。 （3）同一系列、同一容量的接觸器，其線圈的額定電壓有好幾種規(guī)格，應使接觸器吸引線圈額定電壓等于控制回路的電壓。（六）繼電器繼電器是根據某種輸入物理量的變化，來接通和分斷控制電路的電器。常用的有：熱繼電器 熱繼電器是利用電流的熱效應而動作的保護電

13、器。一般作為電動機的過載保護。其原理及符號如下圖所示。由熱元件、雙金屬片、動作機構、觸頭系統(tǒng)、整定調整裝置和溫度補償元件組成。其動作原理是：熱元件串聯(lián)在主電路中，常閉觸頭串聯(lián)在控制電路中，當電動機過載電流過大時，雙金屬片受熱彎曲帶動其動作機構動作，將觸頭斷開，從而斷開主電路，達到對電動機過載保護。熱繼電器熱元件額定電流的選擇一般可?。?.91.05）IN，對工作環(huán)境惡劣，啟動頻繁的電動機可?。?.151.5）IN。2中間繼電器 中間繼電器是將一個輸入信號變成一個或多個輸出信號的繼電器。如下圖所示。它的原理與接觸器完全相同，所不同的是中間繼電器的觸頭多、容量?。ㄆ漕~定電流一般為5A）并且無主輔觸

14、頭之分。適用于控制電路中把信號同時傳遞給幾個有關的控制元件。3電流繼電器 電流繼電器是根據電流值大小動作的繼電器。它串聯(lián)在被測電路是，反映的是被測電路電流的變化。電流繼電器的匝數少，導線粗。根據用途可分為過電流、欠電流繼電器。4電壓繼電器 電壓繼電器是根據電壓大小動作的繼電器。其線圈并聯(lián)在被測電路中，反映電路中電壓的變化。電壓繼電器根據用途不同可分為過電壓和欠電壓繼電器。5時間繼電器 時間繼電器是在電路中起控制動作時間的繼電器。它的種類很多，有電磁式、電動式、空氣阻尼式、晶體管式等。常用的為空氣阻尼式和晶體管式?？諝庾枘崾綍r間繼電器如下圖所示。由電磁系統(tǒng)、工作觸頭、氣室及傳動機構等四部分組成。

15、根據觸頭延時的特點，可分為通電延時與斷電延時兩種。根據電路需要改變時間繼電器的電磁機構的安裝方向，即可實現通電延時和斷電延時的互換。因此，使用時不要僅僅觀測時間斷電器上的電氣符號。要會用萬用表判別。通電延時型時間繼電器的性能是：當線圈得電時，通電延時各觸頭不立即動作而要延長一段時間才動作，斷電時其觸頭瞬時復位。斷電延時型時間繼電器的性能是：當線圈得電時，其延時觸頭瞬時立即動作，斷電時其延時觸頭不立即動作而要延長一段時間才復位。6速度繼電器 速度繼電器是一種將速度信號轉換成繼電接點輸出信號的電器。常用的速度繼電器有JY1和JFZO型兩種。速度繼電器由轉子、定子及觸點三部分組成。其結構、動作、原理

16、及符號如下圖所示。其動作原理是：當電動機旋轉時，帶動速度繼電器的轉子轉動，在空間產生旋轉磁場，這時在定子繞組上產生感應電勢及電流。感應電流在永久磁場的作用下產生轉矩，使定子隨永久磁鐵的轉動方向旋轉并帶動杠桿、推動觸頭、使觸頭動作。當轉速小于一定值時反力彈簧通過杠桿返回原位。 7壓力繼電器 壓力繼電路是利用被控介質（如壓力軸）在波紋管或橡皮膜上產生的壓力與彈簧的反作用力平衡。當被控介質的壓力升高時，波紋管或橡皮膜壓迫反力彈簧而使頂桿移動，撥動微動關，使觸頭狀態(tài)改變，以反映介質中壓力達到了對應的數值。 （七）電磁鐵及電磁離合器1電磁鐵的特性 直流電磁鐵吸力的特點是：電磁吸力與氣隙大小的平方成正比，

17、氣隙越大，電磁吸力越小。交流電磁鐵吸力的特點是：當外施電壓一定時，鐵心中磁通的幅值基本上是一個恒值，這樣電磁吸力FX將不變。但是在電壓一定時，勵磁電流不僅決定線圈的電阻，更主要是決定線圈電抗，而且與工作氣隙值的大小有關。2牽引電磁鐵 牽引電磁鐵主要用于自動控制設備中，牽引或推斥其他機械裝置，以達到自控或搖控的目的。其原理為：線圈通電后，銜鐵吸合，經過推桿（或拉桿）來驅動被操作機構。3閥用電磁鐵 閥用電磁鐵主要用于金屬切削機床中，遠距離操作各種液壓閥氣動閥，以實現自動控制。閥用電磁鐵的動作原理是：在不通電時，銜鐵被閥體推桿推動到額定行程，而線圈通電時電磁力使閥桿移動，控制閥門的開閉。其結構如下圖

18、所示。4、制動電磁鐵制動電磁鐵是操縱制動器作機械制動用的電磁鐵，通常與閘瓦制動器配合使用，在電氣傳動裝置中作電動機的機械制動，以達到準確和迅速停車的目的。現以短行程電磁鐵為例說明其工作情況。工作原理為：線圈通電后，銜鐵繞軸旋轉而吸合，銜鐵克服彈簧拉力，迫使制杠桿向左右移動，使閘瓦與閘輪脫離松開。當線圈斷電后，銜鐵釋放，在彈簧的拉力作用下，使制動桿同時向里移動，帶動閘瓦與閘輪緊緊抱住，完成剎車制動。5、電磁離合器 其原理為：線圈帶電時，動靜鐵心立即吸合，與動鐵心固定在一起的靜摩擦片與動摩擦片分開，于是動摩擦片邊同繩輪在電動機的帶動下正常啟動運轉。當線圈斷電時，制動彈簧立即使動靜摩擦片之間產生足夠

19、大的摩擦力，使電動機斷電后產即制動。（八）電阻器及頻敏變阻器 1電阻器 電阻器是具有一定電阻值的電器元件，電流通過它時，在它上面將產生電壓降。利用通過它時，在它上面將產生電壓降。利用電阻器這一特性，可以控制電動機的啟動制動及調速。電阻器也可以作為保護電器使用，有泄放限流等用途。電阻器是利用不同的電阻材料，采用沖壓澆鑄和繞制等方法制成各種形狀的電阻元件，然后再組裝而成。也有直接制成成品的，如管形電阻。其技術數據可查電工手冊。 敞開式電阻器應安裝在室內，并加以遮擋，防止工作人員不慎觸及電阻器的帶電部分。2頻敏變電阻器 頻敏變電阻器的特點是其阻值隨頻率的變化而變化。頻敏變阻器的用途與電阻器的用途相同

20、，用于控制異步電動機的啟動、制動等。（九）低壓導線 導線通常包括電線和電纜，線芯材料有銅、鋁兩種。選擇導線種類時應考慮敷設環(huán)境和敷設方式；選擇導線截面應滿足允許溫升、電壓損失、機械強度等要求，并與保護裝置相配合。具體數據可查閱相關的技術手冊和產品樣本。低壓導線種類很多，常見低壓導線的型號規(guī)格和用途簡單說明如下：1聚氯乙烯絕緣低壓導線 聚氯乙烯絕緣低壓導線即通常所說的塑料電線，絕緣電壓不低于500V。BV500或 BLV500型塑料絕緣銅芯或鋁芯導線，一般為單芯，具體結構參見實物。此類導線一般用于線槽或穿管保護、明敷或暗敷的動力和照明配電線路。工程上用 BV5002.5表示截面為 2.5mm2的銅芯塑料絕緣導線。BVV500或BLVV