7 低压电器及成套装置

第七章低压电器及成套装置低压电器的定义及分类低压电器的开关及保护设备低压成套设备第一节低压电器的定义及分类一、低压电器的定义（了解）低压线路中用来实现通断、保护、控制、调节的设备。高低压电器的分界线交流是1000V（直流则为1500V）二、低压电器的分类（了解）低压配电电器。包括刀开关、转换开关、熔断器、自动开关和保护继电器。低压控制电器。包括控制继电器、接触器、起动器、控制器、调压器、主令电器、电阻器、变阻器和电磁铁。（一）按用途或所控制的对象分（二）按种类分1.刀开关和刀形转换开关；2.熔断器；3.自动开关；4.控制器；5.接触器；6.起动器；7.控制继电器；8.主令电器；9.电阻器；10.变阻器；11.调压器；12.电磁铁。（三）按操作分自动电器。它是指电器在完成接通、分断、起动、反向和停止等动作是通过电磁（或压缩空气）做功来完成的（只需输入给操作机构一个信号）。如接触器、继电器。手动电器。它是通过人力做功（用手或通过杠杆），直接搬动或旋转操作手柄来完成接通、分断、起动、反向或停止等动作的，如刀开关、刀形转换开关及主令电器等。三、低压电器的选用及污染等级（一）基本原则（掌握）安全原则。使用安全可靠是对任何开关电器的基本要求，保证电路和用电设备的可靠运行，是使生产和生活得以正常进行的重要保障。经济原则。经济性考虑又可分开关电器本身的经济价值和使用开关电器产生的价值。前者要求选择的合理、适用；后者则考虑在运行当中必须可靠，而不致因故障造成停产或损坏设备，危及人身安全等构成的经济损失。（二）选用条件（掌握）1.控制对象（如电动机或其他用电设备）的分类和使用环境。2.确认有关的技术数据，如控制对象的额定电压、额定功率、起动电流倍数、负载性质、操作频率、工作制等。3.了解电器的正常工作条件，如环境空气温度、相对湿度、海拔高度、允许安装方位角度和抗冲击震动、有害气体、导电尘埃、雨雪侵袭的能力。4.了解电器的主要技术性能（或技术条件），如用途、分类、额定电压、额定控制功率、接通能力、分断能力、允许操作频率、工作制和使用寿命等。（三）污染等级（安装使用现场的污染等级）（理解）污染等级1：指无污染或仅有干燥的非导电性污染的环境条件。污染等级2：指一般情况仅有非导电性污染，但在偶然产生凝露时有可能造成短时的导电性污染的环境条件。污染等级3：指有导电性污染（包括因凝露而使干燥的非导电性污染变为导电性污染情况）的环境条件。污染等级4：指有能持久存在的导电性污染（如导电尘埃或雨雪造成的污染）的环境条件。按标准规定低压电器产品一般应按污染等级3的要求制造。家用或类似用途的电器产品可按污染等级2的要求制造。当安装使用现场的污染等级有可能高于污染等级3时，不可简单选用普通低压电器产品第二节低压电器的开关及保护设备（掌握）1、开关电器•低压开关主要用作隔离、转换以及接通和分断电路。常作为机床电路的电源开关，或用于局部照明电路的控制及小容量电动机的起动、停止和正反转控制等。•分类：（1）刀开关（2）组合开关（3）自动开关（4）漏电保护器（1）刀开关用途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，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控制电路中。结构注意事项刀开关安装时，瓷底应与地面垂直，手柄向上，易于灭弧，不得倒装或平装。倒装时手柄可能因自重落下而引起误合闸，危及人身和设备安全。（2）转换开关定义转换开关又称组合开关，它实质上也是一种特殊刀开关，只不过一般刀开关的操作手柄是在垂直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平行于安装面的平面内向左或向右转动而已。组合开关由数层动、静触片组装在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，用手柄转动转轴使动触片与静触片接通与断开。可实现多条线路、不同联接方式的转换。用途转换开关中的弹簧可使动、静触片快速断开，利于熄灭电弧。多用在机床电气控制线路中，作为电源的引入开关，一般用于交流380V、直流220V，电流100A以下的电路中做电源开关。也可以用作不频繁地接通和断开电路、换接电源和负载以及控制5KW以下的小容量电动机的正反转和星三角起动等。a)b)组合开关的结构图a）外形图b）内部结构1—手柄2—转轴3—弹簧4—凸轮5—绝缘垫板6—动触点7—静触点8—绝缘方轴9—接线柱（3）自动开关(自动空气断路器)定义自动开关也称自动空气断路器，是用于当电路中发生过载、短路和欠电压等不正常情况时，能自动分断电路的电器，也可用作不频繁地起动电动机或接通、分断电路。（4）漏电保护器用途：它集控制和多种保护功能于一身，除能完成接通和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短路、过载、失压等故障进行保护。原理图工作原理：当正常工作时，三相负载基本平衡，通过零序电流互感器主电路的三相电流相量之和等于零，故其二次绕组中无感应电动势产生，漏电保护器工作于闭合状态。如果发生漏电或触电事故，三相电流之和便不再等于零，而等于某一电流值Is。Is会通过人体、大地、变压器中性点形成回路，这样零序电流互感器二次侧产生与Is对应的感应电动势，加到脱扣器上，当Is达到一定值时，脱扣器动作，推动主开关的锁扣，分断主电路。2、主令电器主令电器是指在电气自动控制系统中用来发出信号指令的电器。它的信号指令将通过继电器、接触器和其它电器的动作，接通和分断被控制电路，以实现对电动机和其它生产机械的远距离控制。分类：（1）按钮（2）行程开关（3）万能转换开关3、接触器定义：用来自动地接通或断开大电流电路的电器。分类：按控制电流性质不同，通常分为交流接触器和直流接触器两大类。•交流接触器特点：交流线圈、有短路环、采用双断口触头•直流接触器特点：直流线圈、滚动指型触头~~~M3~电机动作过程线圈通电衔铁被吸合触点闭合电机接通电源线圈辅助触点铁心衔铁主触点常闭常开弹簧电源3、热继电器长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行均会引起过电流。热继电器用途：热继电器是利用电流的热效应原理工作的保护电器，在电路中用作电动机的过载保护和断相保护。~发热元件接入电机主电路，当电机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片弯曲，但还不足以使继电器动作。若长时间过载，双金属片被过量烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，其常闭触点断开。发热元件杠杆热继电器种类很多，应用最广泛的是基于双金属片的热继电器，其结构原理如图所示：主要由热元件、双金属片和触点三部分组成。工作原理：双金属片常闭触点结构原理图：4.熔断器用途：主要用作短路保护。结构：熔断器主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管两部分组成。熔体由易熔金属材料铅、锡、锌、银、铜及其合金制成，通常做成丝状或片状。熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、绝缘钢纸或玻璃纤维制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。工作原理：熔断器的熔体与被保护的电路串联，当电路正常工作时，熔体允许通过一定大小的电流而不熔断。当电路发生短路或严重过载时，熔体中流过很大的故障电流，当电流产生的热量达到熔体的熔点时，熔体熔断切断电路，从而实现保护目的。合上开关QS起动KM辅助触点闭合，自锁。按下起动按钮SB2,KM线圈通电，KM主触头闭合，电动机运转。KMFRKM..KMSB1SB2..控制电路通电转动KM主电路FR3~MFUQS自锁利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁第三节低压成套设备（了解）一、电控设备主要是指各种生产机械的电力传动控制设备，其直接控制对象多为电动机。由于电控设备的控制对象多为电动机，故电控设备产品可以脱离具体用途的限制而形成通用型产品系列而当具体工作设备的工作条件有某些特殊要求时，也常常形成仅适用于某种工作设备的专用型电控设备产品，如船用、起重机用、电力牵引用电控设备等。二、配电设备配电设备主要指各种在发电厂、变电站和厂矿企业的低压配电系统中作动力、配电和照明用的成套设备。如：低压配电屏、开关柜、开关板、照明箱、动力箱等。三、电控设备和配电设备的区别电控设备和配电设备的主要区别在于：电控设备的功能以控制为主，多用接触器、继电器等控制电器，操作频率较高，控制电路比较复杂，具体传动控动方案也随用户要求变化较大；配电设备的功能则以传输电能（配电）为主，多用刀开关、断路器、熔断器等配电电器，有时也用接触器（多作为线路接触器用），其操作频率较低，控制电路比较简单，且主电路和辅助电路方案标准化程度较高。国产老系列低压配电屏全型号的表示和含义如下：C－抽屉式结构用途——设计序号F—封闭式B——低压配电屏□□□－□□L－动力用派生代号—A—改进型型号特征S—双面维护式产品名称D—单面维护式国产新系列低压配电屏全型号的表示和含义如下：P—开启式低压配电屏□□□□-□-□主电路方案号号辅助电路方案号型号特征G—封闭式Z—组合式C—抽屉式G—固定式产品名称设计序号用途代号－L、D－动力用低压配电屏和配电箱•低压配电屏和低压配电箱，都是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种成套配电装置，在低压配电系统中作动力和照明配电之用，两者没有实质的区别。不过低压配电屏的结构尺寸较大，安装的开关电器较多，一般装设在变电所的低压配电室内，而低压配电箱的结构尺寸较小，安装的开关电器不多，通常安装在靠近低压用电设备的车间或其他建筑的进线处。(一).低压配电屏低压配电屏也称为低压配电柜，其结构型式，有固定式、抽屉式和组合式三类。其中组合式配电屏采用模数化组合结构，标准化程度高，通用性强，柜体外形美观，而且安装灵活方便，但价昂。由于固定式配电屏比较价廉，因此一般中小型工厂多采用固定式。我国现在广泛应用的固定式配电屏主要为PGL1、2、3型和GGD、GGL等型。抽屉式配电屏主要有BFC、GCL、GCK、GCS、GHT1等型。组合式配电屏有GZL1、2、3型及引进国外技术生产的多米诺（DOMINO）、科必可（CUBIC）等型。图1是PGL1、2型固定式低压配电屏的外形结构图。图1PGL1、2型固定式低压配电屏的外形1-仪表板2-操作板3-检修门4-中性母线绝缘子5-母线绝缘框6-母线防护罩(二).低压配电箱低压配电箱按用途分，有动力配电箱和照明配电箱。动力配电箱主要用于对动力设备配电，但也可以兼向照明设备配电。照明配电箱主要用于照明配电，但也可以给一些小容量的单相动力设备包括家用电器配电。低压配电箱按安装方式分，有靠墙式、悬挂式和嵌入式等。靠墙式是靠墙安装，悬挂式是挂墙明装，嵌入式是嵌墙暗装。低压配电箱常用的型式很多。动力配电箱XL-3、10、20等型，照明配电箱有XM4、7、10等型。此外还有多用途配电箱如DYX（R）型，它兼有上述动力和照明配电箱的功能。图4-49是DYX（R）型多用途低压配电箱的箱面布置示意图。图4-49DYX（R）型多用途低压配电箱箱面布置示意图a）插座箱（I型）b）照明配电箱（II型）c）动力照明配电箱（III型）1-电源开关（模数化小型断路器或漏电断路器）；2-插座；3-模数化小型断路器•课堂练习•1、低压电器在有导电性污染的环境条件下工作，其污染等级为（）•A1B2C3D4•2、下列设备属于低压电器设备的有（）•A隔离开关B热继电器C接触器D时间继电器•思考：低压电器选用的条件？