设备常用低压电气回路设计

常見設備低壓電氣回路設計GPM内部培訓教材一、低壓電氣的分類1、低壓電氣根據它在電氣綫路中所処的地位和作用，可分爲低壓配電電器和低壓控制電器兩大類。A、配電電器：主要用於電力網系統。B、控制電器：主要用於電力拖動和自動控制。A、配電電器屬於這一類的有：低壓斷路器、漏电保护器、熔斷器、刀開關和轉換開關等。對配電電器的主要技術要求是:分斷能力強、限流效果好、動穩定和熱穩定性高和操作過低電壓。B、控制電器屬於這一類的有：接觸器、啟動器、主令電器和各種控制繼電器等。對控制電器的主要技術要求是：有適當的轉換能力，操作頻率高、電氣壽命和機械壽命等。2、低壓電器的其他分類方法低壓電器按照它的動作方式可分爲自動切換電器和非自動切換電器兩大類。自動切換電器在完成接通、分斷或啓動、反向以及停止等動作時，依靠其本身參數的變化或外來信號而自動進行工作；非自動切換電器主要依靠外力直接操作來進行切換等動作。二、電氣圖紙的分類1、主回路部分2、應用元器件控制回路3、警示、顯示、緊停回路4、輸入、輸出信號回路5、其他1、主回路部分-一次回路1、主回路部分（1）電源供電A、什麽是三相交流電？三個具有相同最大值、相同頻率，而在相位上彼此相差120°的正弦交流電動勢、電壓或電流稱爲三相交流電。B、什麽是三相三綫制供電？以三條相綫向負載供電的方式，稱爲三相三綫制供電，如下圖所示。三相三綫制供電的電源電壓，是相間電壓又稱綫電壓，綫電壓是指任意兩條相綫之間的電位差。三相三綫制供電系統圖C、什麽是三相四綫制供電？以四條導綫向負載供電的方式，稱爲三相四綫制。就是電源採用星形連接法，以三條相位互差120°、同頻率電壓或電流的相綫和由電源中性點引出的零綫（已經採取中性綫工作接地的）組成的四條導綫向負載供電的方式，稱爲三相四綫制供電。三相四綫制供電系統圖D、三相四綫制供電的方式，對負載可提供兩种電壓，即相電壓UUN和綫電壓UUV。它們的關係為：UUV=√3UUN相電壓是指相綫對零綫之間的電位差。對於既有三相負載，又有單相負載的用電系統應採用三相四綫制的供電方式。（2）漏電保護開關=剩餘電流保護器A、定義：在規定條件下，當剩餘電流（漏電電流）達到某一規定值時，發生報警信號或使被控電路斷開的電器。按功能分，剩餘電流（漏電）保護器可分爲剩餘電流斷路器、剩餘電流（漏電）繼電器和漏電保護插座。作用：剩餘電流保護器能有效防止人身觸電事故的發生，防止用電設備漏電、接地故障，防止剩餘電流引起的電氣火災等。原理图：B1、剩餘電流保護器的主要技術參數：剩餘電流（漏電）保護器的主要技術參數是動作電流和動作時間。動作電流：保護器的動作電流三類30mA及以下--高靈敏度保護器(主要防止人身觸電事故)30mA以上至100mA--中靈敏度(主要防止觸電事故和漏電火災)100mA以上--低靈敏度(防止漏電火災和監視一相接地事故)注意：爲了避免誤動作，剩餘電流保護器的額定漏電不動作電流不得低於額定動作電流的1/2。動作時間：保護器的動作時間（或分斷時間）指動作時的最大分斷時間，有快速型、延時型和反時限型之分。快速型動作時間不超過0.1s；延時型的動作時間不超過0.1~2s；反時限型動作時間規定：1倍動作電流時，動作時間不超過1s;2倍動作電流時，動作時間不超過0.2s;5倍動作電流時，動作時間不超過0.03s。對於防止人身觸電宜採用高靈敏度、快速型的漏電保護器，其動作電流和動作時間的乘積不應超過30mA‧s。B3、剩餘電流保護器的主要技術參數：剩餘電流保護器的額定值除上述兩項主要參數外，尚有額定電壓UN、額定電流IN、額定頻率、額定短路接通分斷能力、額定漏電接通分斷能力等參數。C、電流動作型剩餘電流斷路器的工作原理在正常供電情況下，零序電流互感器TA的一次側綫圈中（穿過TA鐵芯的L1、L2、L3、N四條綫）電流的矢量和為零，即I1+I2+I3+IN=0，在鉄芯中磁通的矢量和也為零，在TA二次綫圈中沒有感生電勢和電流，脫扣綫圈中無電流。當發生人身觸電時，圖中I3中的一部分電流I△流過人體，使流過TA一次側的電流I3減小，I1+I2+I3+IN≠0，在TA二次綫圈中感生出電勢和電流，脫扣綫圈中有電流流過，當電流達到整定值時，脫扣器動作，是斷路器QF掉閘切斷故障電路。C、電流動作型剩餘電流斷路器的工作原理TM—配電變壓器；TA—零序電流互感器；QF—斷路器；YA—脫扣綫圈D、剩餘電流保護器的選擇？（1）以單相220V/110V電源供電的電氣設備應選用二極二綫式或單極二綫式保護器。（2）以三相三綫式200V~400V電源供電的電氣設備應，應選用三極式保護器。（3）以三相四綫式200V~400V電源供電的電氣設備應，或單相設備與三相設備共用的電路，應選用三極四綫式、四極四綫式保護器。E、怎樣估算電路的泄漏電流值？對一般照明電路和居民用電的單相回路I△n≧Im/2000對三相動力或動力照明混用綫路I△n≧Im/1000式中I△n—額定動作電流；Im—電路最大供電電流。注意：選用的剩餘電流保護器的額定漏電不動作電流，應不小於電氣綫路和設備的正常泄漏電流最大值的2倍。F、其他注意事項（1）爲了避免誤動作，剩餘電流保護器的額定不動作電流不得低於額定動作電流的1/2。（2）根據我國用電規程要求，設備接地電阻要小於4Ω（220V）或10Ω（380V）。（3）低壓斷路器低壓斷路器：AC50或60Hz、額定電壓在1200V及以下；DC額定電壓1500V級以下能接通、承受及分斷電流的配電電器。A、低壓斷路器的參數兩個額定電流，即斷路器額定電流In和斷路器殼架等級額定電流Inm。斷路器額定電流In是指脫扣器能長期通過的電流；斷路器殼架等級額定電流Inm是指每一塑殼或框架中所能裝的最大脫扣器的額定電流。脫扣器：分勵脫扣器、欠壓脫扣器、過電流脫扣器。過電流脫扣器又可細分爲過載長延時脫扣器或熱脫扣器、短路短延時脫扣器、短路瞬時脫扣器或電磁脫扣器等。過載、短路都是過電流。B、低壓斷路器如何實現過載長延時保護？利用雙金屬元件通過電流后發生變形，產生位移，去推動脫扣軸使斷路器脫扣跳閘的。因爲雙金屬具有電流大、變形快；電流小、變形慢的特點，所以，它具有反時限的保護特性。適合做過載保護。C、低壓斷路器如何實現短路瞬動保護？短路保護一般應是瞬動的，低壓斷路器多採用電磁式過電流脫扣器來實現瞬時脫扣。D、低壓斷路器如何實現短路延時保護？E、低壓斷路器如何實現欠電壓保護？F、按保護對象分，常用低壓斷路器可分爲幾種？常用低壓斷路器可分爲四种，即配電保護型、電動機保護型、家用或類似場所用保護型和剩餘電流保護型。低壓斷路瞬時脫扣器有B、C、D三种形式。B型脫扣電流值為（3~5）In、C型為（5~10）In、D型為（10~50）In。一般情況下，配電保護型場合使用C型脫扣器；電動機保護型場合使用C型或D型脫扣器。G、低压断路器的选用原则:1)应根据不同的使用目的、安装场所和保护对象选用不同的漏电断路器。一般应根据用电线路的相数（单相电路还是三相线路）、额定电压、负载电流、漏电动作电流、预期的短路电流、负载类型等选择漏电断路器的相应合适的额定值。2)根据线路对保护的要求确定断路器的类型和保护形式--确定选用框架式、装置式或限流式等。3)断路器的额定电压UN应等于或大于被保护线路的额定电压。4)断路器欠压脱扣器额定电压应等于被保护线路的额定电压。字5)断路器的额定电流及过流脱扣器的额定电流应大于或等于被保护线路的计算电流。6)断路器的极限分断能力应大于线路的最大短路电流的有效值。7)配电线路中的上、下级断路器的保护特性应协调配合，下级的保护特性应位于上级保护特性的下方且不相交。8)断路器的长延时脱扣电流应小于导线允许的持续电流。一般家用的漏电断路器重点是进行人身保护，应选用漏电动作电流为30mA及以下的断路器较为安全；如果重点是保安防火，则可考虑选用漏电动作电流为50~100mA的断路器。G、低压断路器的选用原则:H、實例應用C32系列小型断路器C32系列是施耐德电气公司面向工业控制领域及原始设备制造商(OEM)推出的小型断路器。主要参数：工作电压:AC230/400V额定电流:1~63A极数:1P,2P,3P,4P分断能力-C型曲线:6kA(1~40A)4.5kA(50,63A)-D型曲线:4.5kA(1~40A)脱扣曲线-C型曲线:(5-10)In-D型曲线:(10-14)In电气附件:-OF,SD-MX+OF-MN/MNs符合标准:-IEC60898/GB10963结构及功能部件(1)组合型接线端子；(2)用于过载保护的热双金属片；(3)用于短路保护的电磁脱扣器；(4)机械锁定和手柄装置；(5)触头系统；(6)快速灭弧系统；(7)外壳和卡轨部件。（4）變壓器变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。A、分类按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器。按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。B、电源变压器的特性参数1）工作频率变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频率称工作频率。2）额定功率在规定的频率和电压下，变压器能长期工作，而不超过规定温升的输出功率。3）额定电压指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。4）电压比指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。5）空载电流变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流（产生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。对于50Hz电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。6）空载损耗：指变压器次级开路时，在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗，其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗（铜损），这部分损耗很小。7）效率指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大，效率就愈高。8）绝缘电阻表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。（5）開關電源开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、变换器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。它们的功能是：1.输入电网滤波器：消除来自电网，如电动机的启动、电器的开关、雷击等产生的干扰，同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散。2.输入整流滤波器：将电网输入电压进行整流滤波，为变换器提供直流电压。3.变换器：是开关电源的关键部分。它把直流电压变换成高频交流电压，并且起到将输出部分与输入电网隔离的作用。4.输出整流滤波器：将变换器输出的高频交流电压整流滤波得到需要的直流电压，同时还防止高频噪声对负载的干扰。5.控制电路：检测输出直流电压，并将其与基准电压比较，进行放大。调制振荡器的脉冲宽度，从而控制变换器以保持输出电压的稳定。6.保护电路：当开关电源发生过电压、过电流短路时，保护电路使开关电源停止工作以保护负载和电源本身。實例應用（6）濾波器滤波器:是用来筛选信号的，它可以设定一定的门限值(高通滤波器、低通滤波器)。根据干扰源的特性、频率范围、电压和阻抗等参数及负载特性的要求，适当选择滤波器。滤波器的安装：1)在电子设备或系统内安装EMI滤波器时，不能把滤波器（电源）端和（负载）端的电线捆扎在一起，这无