低压电器与成套设备

低压电器及成套设备周昕2019年10月4日§7-1低压电器概述使用电压范围交流1200V直流1500V作用控制保护调节转换通断一、低压电器分类按用途和控制对象不同：低压配电电器低压控制电器按动作方式不同自动切换电器非自动切换电器二、低压电器的技术指标额定电压额定电流额定频率使用类别额定工作制额定接通、分断能力三、开关电器的电弧电弧的产生触头间电压达10～20V电流达80～100mA就会产生电弧电弧不熄灭电路就不算彻底切断灭弧的方法限制电弧喷出的距离冷却电弧填料冷却压缩空气冷却拉长电弧双刀口电动力灭弧窄缝灭弧磁吹灭弧双刀口电动力灭弧通过机械装置将电弧迅速拉长。这种方法多用于开关电器中窄缝灭弧在电弧所形成的磁场电动力的作用下，可使电弧拉长并进入灭弧罩的窄(纵)缝中，几条纵缝可将电弧分割成数段且勺固体介质相接触，电弧便迅速熄灭。这种结构多用于交流接触器与低压断路器。磁吹灭弧在一个与触头串联的磁吹线圈产生的磁场作用下，电弧受电磁力的作用而拉长，被吹入由固体介质构成的灭弧罩内，与固体介质相接触，电弧被冷却而熄灭§7-2低压配电电器作用：用于电路的接通与断开常用低压配电电器：隔离开关断路器组合开关熔断器剩余电流动作保护器一、低压隔离开关作用：隔离电源分类：带熔断器不带熔断器1.不带熔断器的隔离开关，不能带负载分断2.带熔断器的有短路保护作用，称为隔离开关熔断器组3.若隔离开关的可动部分带熔断器，称熔断式隔离开关HD、HS系列隔离开关用途：作为不频繁地手动接通和分断交直电路或做隔离开关用HD、HS系列隔离开关安装及使用注意1.刀片应垂直安装（只做隔离开关时可以水平安装），刀口向上合闸，刀口向下分断2.双投开关在分闸位置时，要有固定措施。不应使刀片具有自动合闸的可能。3.动静触点接触良好，有足够接触压力4.保证刀片同时投入静触点钳口，动作一致HR系列熔断器式隔离开关用熔断器做动触头的隔离开关当熔体因故障熔断后，只需按下锁板即可更换熔体用于企业配电网中不频繁操作场合HG系列熔断器式隔离开关用于高短路电流的配电回路和电动机回路的短路保护隔离器由底座、手柄和熔断体支架组成，并选用高分断能力的圆筒型帽熔断体。操作手柄能使熔断体支架在底座内上下滑动，从而分合电路。隔离器的辅助触头先于主触头断开，后于主电路而接通，这样只要把辅助触头串联在线路接触器的控制回路中，就能保证隔离器无载接通和断开电路。如果不与接触器配合使用，就必须在无载状态下操作隔离器。HK系列隔离开关熔断器组也称开启式负荷开关结构简单、价格便宜、安装熔丝有短路保护作用用于照明、电热和小容量电动机不频繁启动、停止控制电动机应小于5.5kW,其额定电流应不小于3倍电动机额定电流。HK系列隔离开关熔断器组安装要求开启式负荷开关必须垂直安装，且合闸时手柄向上，分断时手柄向下接线时，电源进线接上桩，出线接下桩带电动机负载时，将熔体部分用裸导线短路直连，在闸刀外另接熔体安装后检查刀口、刀片接触是否良好，合闸时刀口、刀片是否在一直线上二、组合开关又称转换开关用于不频繁接通和分断电路，和小容量电动机起动、停止、正反转和星三角起动组合开关的结构特点：体积小触头多接线组合灵活操作方便组合开关安装要求：水平位置为断开组合开关动触头由两片铜片和绝缘纸板铆合而成，其结构有90°、180°两种接通、断开10kW以下电动机，开关额定电流不小于电动机额定电流1.5-2.5倍使用：操作不能太频繁，小于300次/小时不允许接通、断开故障电流电动机正反转控制，必须等电机停下再操作带功率因数小的负载要降低运行容量三、低压熔断器与电路中负载串联短路保护和过载保护由熔体、熔壳组成结构简单、价格便宜、使用方便、体积小、重量轻，应用广泛低压熔断器型号R□□□/□R表示熔断器T有填料密封管式M无填料密封管式L螺旋式S快速式C瓷插式/前表示熔断器的额定电流/后表示熔断体的额定电流低压熔断器的分类按使用类别不同分为G型和M型G型用于一般用途M型用于电动机保护按工作类型不同分为g型和a型g型全范围分断a型部分范围分断能分断熔断电流到额定分断电流之间所以电流从4倍额定电流起到额定分断电流之间所以电流常用低压熔断器RL系列螺旋管式熔断器常用于机床控制电路、电动机保护常用低压熔断器RM10系列无填料密封管式熔断器用于配电线路常用低压熔断器RT系列有填料密封管式熔断器灭弧能力强、有限流能力常用低压熔断器RS系列半导体器件保护熔断器用于半导体电力器件的快速保护常用低压熔断器自复式熔断器可重复使用一定次数常用低压熔断器RC1A瓷插式熔断器分断能力差、半封闭结构低压熔断器的工作原理熔体材料要求：导电性好、熔点低、不易氧化、易加工常用材料：铅、铅锡合金、锌、铝、铜制成采用冶金效应降低熔点熔断器熔断具有反时限性低压熔断器的参数及工作特性参数：额定电压、熔体额定电流、熔断器额定电流、极限开短电流工作特性：具有反时限特性最小熔化电流熔体额定电流应比最小熔化电流小最小熔化电流与熔体额定电流之比称为熔断系数1.3～2.0之间短路保护的选择性采用不同熔断材料的熔体，使上级熔断时间是下级熔断时间的3倍同样材料的熔体，上级是下级的额定电流的2～4倍（一般取2倍）低压熔断器的选用按类型选择：1.小容量照明与电动机保护，选用无填料密封管式或瓷插式熔断器。2.短路电流较大，环境有易燃气体，选用螺旋式或有填料密封管式熔断器。3.硅元件、晶闸管，选用快速熔断器。低压熔断器的选用熔体额定电流选择1.照明、电热，熔体额定电流等于或大于负载电流2.电动机单台INFU≥(1.5～2.5)INM多台INFU≥(1.5～2.5)INM+IjIj=K1K2∑INm-13.上下级熔体的配合，上级熔断时间是下级熔断时间的3倍，上级是下级的额定电流的2倍低压熔断器的运行维护接线是否可靠、紧密熔断器座是否松动、过热熔断器表面是否有碳化、烧损、裂纹和氧化低压熔断器使用注意（1）单相供电：相线和中性线上都要装熔断器三相供电：三根相线上都要装熔断器。中性线上禁止安装熔断器保护接零和保护接地线上禁止安装熔断器电流互感器两侧禁止安装熔断器用熔断器对电动机进行过电流保护，一定要安装缺相保护装置低压熔断器使用注意（2）熔体不能受到机械损伤螺旋式熔断器，电源进线必须接在中心桩上，电源出线必须接螺纹外壳上熔体更换必须同规格、同型号更换时必须切断电源四、低压断路器用于正常情况下不频繁通断电路，故障时切断故障电流低压断路器基本结构脱扣器触头系统灭弧装置传动机构外壳常见低压断路器塑壳断路器框架式断路器智能断路器微型断路器小容量一般采用非储能，手动闭合。大容量多采用储能闭合，可采用手动和电动机闭合。命名时：手柄操作无代号；电动机操作用P表示；转动手柄用Z表示低压断路器的参数和选用断路器额定电压不小于线路正常工作电压断路器额定电流不小于负荷电流断路器额定开通断能力不小于线路中出现的最大短路电流欠压脱扣器额定电压等于线路电压分励脱扣器额定电压等于控制电源电压线路短路电流不小于断路器脱扣器1.25倍的整定电流用断路器控制电动机，要注意电动机的起动条件断路器使用时，应考虑场所、使用类别、防护等级及上下级配合低压断路器的运行维护安装：垂直安装，线路上进、下出。否则开断容量减少30%前级应装隔离开关做明显断开点维护：灭弧罩是否完整，清除表面烟痕，触头烧灼严重用细砂布打平，烧伤1mm要更换五、剩余电流动作保护装置电路中带电导体部分对地故障产生的剩余电流超过规定值时，会自动切断电源或报警剩余电流动作保护装置原理结构检测元件判别元件执行元件试验装置信号放大器剩余电流动作保护装置的作用与应用作用：有效防止电击的发生，也可用于防止电器火灾故障时，缩小断电范围。采用分级保护。第一二级是间接接触电压保护，第三级是防止人身电击的直接保护。剩余电流动作保护装置的安装安装：垂直安装（竖直或平装）电源线上进下出，相线、中性线接线正确剩余电流动作保护装置的运行可用于TN-C-S、TN-S、TT系统，用于TN-C时穿过剩余电流动作保护装置的零线，只能作中性线，不能作保护线额定漏电动作电流要大于电路正常泄漏电流最大值的2倍运行中的剩余电流动作保护装置每月定期试验一次退出运行，再次使用前，一定要按规定进行试验跳闸后，允许送电一次，再跳，要查明原因，不得强行连续送电采用漏电保护的设备，一般建议还要使用保护接地、保护接零。但不能与不采用漏电保护的设备共用一组接地线§7-3低压控制电器接触器、热继电器、启动器和主令开关一、交流接触器自动电磁式开关利用电磁吸力和弹簧反作用力工作用于远距离频繁接通、断开主电路及大容量控制电路交流接触器的优缺点优点：动作快、操作方便、便于远距离控制、失压保护缺点：噪声偏大、寿命短、只能通断负荷电流，没有保护功能。使用时要与熔断器、热继电器等保护电器配合使用衔铁铁芯线圈短路环短路环减小衔铁吸合时产生的振动和噪音交流接触器结构及工作原理结构：电磁系统触头系统灭弧系统交流接触器结构交流接触器结构图主触头常闭辅助触头常开辅助触头静铁心动铁心吸引线圈灭弧装置线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。为防止铁心振动，需加短路环。交流接触器工作原理交流接触器基本控制电路点动电路起动、自保、停止电路正反转电路降压起动电路交流接触器运行维护灭弧罩检查触点检查短路环检查线圈检查联动机构检查异物检查二、热继电器利用电流热效应工作的电器主要用于过载保护热继电器的结构热元件触头动作结构复位按钮定值装置1-1.接线端子2-主双金属片3-热元件4-推动导板5-补偿双金属片6-常闭触头7-常开触头8-复位调节螺钉9-动触头110-复位按钮11-偏心轮12-支撑件13-弹簧双金属片式热继电器原理示意图双金属片式热继电器工作原理热继电器的运行安装：安装在其他发热电器下方，调整定电流装置在右边，导线不能太粗也不能太细热元件周围环境温度与电机周围环境温度，如前者较后者高出15℃～25℃，应选择高一级的热元件。反之选低一级热元件适用与对不频繁、轻载起动的电动机进行过载保护，不能用于要求较高的短路保护。三相严重不平衡的场合，应选用三个热元件的热继电器热继电器不适合为三角形接法的电动机提供缺相保护三、电磁启动器由交流接触器和热继电器组成，用来控制起停、正反转，与熔断器配合使用具有短路、欠压和过载保护功能四、主令开关用来发出指令或作程序控制的开关电器常用：按钮、行程开关、万能转换开关和主令控制器通断电流小，不允许接通主电路，通常没有灭弧装置按钮手动控制器只能短时接通5A以下的小电流起动按钮为绿色停止按钮为红色复位按钮为蓝色主令控制器主令电器工作原理行程开关又称限位开关结构有按钮式、旋转式反映机械位移作行程控制、硬限位、保护机床侧门皮带轮保护开关拆除安全装置运行轧断手指万能转换开关用多组相同结构的触头组件，叠装而成的多回路控制电器用于控制线路转换及电器测量仪表的转换，也用来控制小容量的电动机起停、正反转、调速通断表及图形符号§7-4低压成套配电装置§7-5其他低压电器电力电容器低压避雷器一、电力电容器分类：1.移相电容器2.电热电容器3.串联电容器4.耦合电容器5.脉冲电容器电力电容器作用：向电力系统提供无功功率提高功率因数接法：与需要无功补偿的负载并联。有三角形接法和星形接法电力电容器的结构内部由电容元件串并联接法组成芯子无功功率补偿方法集中补偿：电容器安装在变压器或配电室低压母线上，由自动投切装置配套使用分组补偿：补偿的无功功率不再通过主干线输送，而是在各分支干线上进行补偿，降低了配电变压器和主干线上的无功损耗，节电效益高个别补偿：对于某些无功功率大的设备，直接安装