第二章第五节船舶电机与电力系统---

第15章船舶电气设备第1节常用控制电器常用电气元件结构和图片一、概述•电器是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。简言之，电器就是一种能控制电的工具，最基本、最典型的功能就是“开”和“关”。•电器在电力输配电系统和电力拖动自动控制系统中被广泛应用。•低压控制电器是低压电器的一种，我们学习低压控制电器元件，主要是能正确地使用和选用电器元件，因此不涉及元件的设计，而着重于应用。二、电器的分类（一）按工作电压等级分：1.高压电器用于交流1200V、直流1500V及以上电路中的电器。（例如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等）2.低压电器用于交流1200V（50Hz或60Hz）、直流1500V及以下电路中起通断、保护、控制和调节作用的电器（简称电器）。（例如接触器、继电器等）（二）按动作原理分：1.手动电器人手操作发出动作指令的电器。（例如刀开关、按钮等）2.自动电器产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器。（例如接触器、继电器、电磁阀等）（三）按用途分：1.控制电器用于各种控制电路和控制系统的电器。（例如接触器、继电器、电动机起动器等）2.配电电器用于电能的输送和分配的电器。（例如高压断路器、低压断路器）3.主令电器用于自动控制系统中发送动作指令的电器。（例如按钮、转换开关等）4.保护电器用于保护电路及用电设备的电器。（例如熔断器、热继电器等）5.执行电器用于完成某种动作或传送功能的电器。（例如电磁铁、电磁离合器等）(四)、低压电器的分类•按电器的动作性质分：手动电器和自动电器•按电器的性能和用途分：控制电器和保护电器•按有无触点分：有触点电器和无触点电器•按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器电磁式电器：根据电磁感应原理来实现通、断控制的电器，由电磁系统，触点系统及灭弧系统组成。1.电磁系统结构及工作原理电磁系统作用：将电磁能量转换成机械能量，带动触点动作，实现对电路的通、断控制。由铁心、衔铁和线圈等部分组成。其工作原理是：当线圈中有电流通过时，产生电磁吸力，电磁吸力克服弹簧的反作用力，使衔铁与铁心闭合，衔铁带动连接机构运动，从而带动相应触点动作，完成通、断电路的控制作用电磁式电器电磁系统的结构图2.触点系统触点是电器的执行机构，起接通和断开电路的作用。若要使触点具有良好的接触性能，通常采用铜质材料制成。触点主要结构形式：桥式触点和指形触点3.灭弧系统电弧的产生：触点在分断电路时，由于接触电阻引起触点温升，从而引起热电子发射，同时触点间距离极小，电场强度极大，在强电场的作用下，气隙中电子高速运动产生碰撞游离，在游离因素的作用大，触点间的气隙中会产生大量带电粒子使气体导电，形成炽热的电子流，即电弧。熄灭电弧的原理：抑制游离因素，增强去游离因素。在低压电器灭弧中，主要采取的措施有：①迅速增加电弧长度，使得单位长度内维持电弧燃烧的电场强度不足而使电弧熄灭。②使电弧与液体介质或固体介质相接触，加速冷却以增强去游离作用，使电弧迅速熄灭。低压电器的性能参数主要包括额定电压、额定电流、通断能力、电气寿命和机械寿命等。•（1）额定电压低压电器在规定条件下长期工作时，能保证电器正常工作的电压值，通常是指主触点的额定电压。有电磁机构的控制电器还规定了吸引线圈的额定电压。•（2）额定电流是保证电器能正常工作的电流值。同一电器在不同的使用条件下，有不同的额定电流等级。•（3）通断能力低压电器在规定的条件下，能可靠接通和分断的最大电流。通断能力与电器的额定电压、负载性质、灭弧方法等有很大关系。•（4）电气寿命低压电器在规定条件下，在不需修理或更换零件时的负载操作循环次数。•（5）机械寿命低压电器在需要修理或更换机械零件前所能承受的负载操作次数。五）、低压电器的性能指标三、电力拖动系统组成开关热继电器熔断器按钮开关（接触器）•任务：根据给定的指令，依照自动控制系统的规律和具体的工艺要求对主电路进行控制。1、控制电器控制电机起动、自动、调试等2、保护电器保护电动机和生产机械，使其安全运行的电器3、执行电器带动生产机械运行或保持机械装置在固定位置上的一种执行装置开关热继电器熔断器按钮开关（接触器）电机电力拖动系统组成•主电路：由电动机、（接通、断开、控制电动机的）接触器主触点等电器元件组成。（电流大）•控制电路：由接触器线圈、继电器等电器元件组成。（电流小）开关热继电器熔断器按钮开关（接触器）电机•接触器：交流接触器直流接触器电力拖动自动控制系统中常用的低压控制电器•继电器：电磁式继电器：电压继电器电流继电器中间继电器时间继电器：空气阻尼式电动式电子式热继电器速度继电器•熔断器：螺旋式有填料封闭管式无填料密闭管式快速熔断器自复式•低压隔离器：低压刀开关熔断器式刀开关组合开关•低压断路器：框架式塑料外壳式快速直流断路器限流式•主令电器：按钮行程开关开关接近开关光电开关凸轮控制器与主令控制器万能转换开关主令电器是用来接通和分断控制电路以发号施令的电器。四、常用控制电器（一）、组合开关1.HZ10－10/3组合开关结构与原理1-手柄2-转轴3-弹簧4-凸轮5-绝缘垫板6-动触头7-静触头8-接线端子9-绝缘方轴194576823QS符号：2.HZ10系列组合开关的型号、符号HZ10－/组合开关极数设计序号开关专门用途代号额定电流例：HZ10-25HZ10-60（1）HZ10系列组合开关应安装在控制箱内。（2）若需在箱内操作，开关最好装在箱内右上方。（3）组合开关的通断能力较低，不能用来分断故障电流。（4）当操作频率过高，应降低开关的容量使用。3.组合开关的安装与使用故障现象可能原因处理方法手柄转动后，内部触头未动手柄上的轴孔磨损变形调换手柄绝缘杆变形（由方形磨为圆形）更换绝缘杆手柄与方轴，或轴与绝缘杆配合松动紧固松动部件手柄转动后，动静触头不能按要求动作组合开关型号选用不正确更换开关触头角度装配不正确重新装配触头失去弹性或接触不良更换触头或清除氧化层或尘污接线柱间短路因铁屑或油污附着在接线柱间，形成导电层，将胶木烧焦，绝缘损坏而形成短路更换开关4.组合开关的常见故障及处理方法（二）、行程开关行程开关又称限位开关或位置开关，其作用和原理与按钮相同，只是其触头的动作不是靠手动操作，而是利用生产机械某些运动部件的碰撞使其触头动作。行程开关触点通过的电流一般也不超过5A。行程开关有多种构造形式，常用的有按钮式（直动式）、滚轮式（旋转式）。其中滚轮式又有单滚轮式和双滚轮式两种。它们的外形如图所示。主要用于将机械位移变为电信号，以实现对机械运动的电气控制。常用行程开关外形行程开关的图片2）文字符号：SQ常开触头常闭触头1)基本结构及工作原理3）图形符号：行程开关的符号选用行程开关，主要应根据被控制电路的特点、要求及生产现场条件和所需触头数量、种类等因素综合考虑。行程开关的型号含义及选用自动开关又叫自动空气开关、空气开关、低压断路器简称断路器。（三）、自动空气开关它相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。它对线路、电器设备及电动机实行保护。是低压配电网中的一种重要保护电器。功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路及失压时自动分断电路。特点：操作安全，分断能力较高。结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。按结构型式可分:为塑壳式、万能式、限流式、直流快速式、灭磁式、漏电保护式按操作方式分:人力操作式、动力操作式、储能操作式按极数分:单极、二极、三极、四极式按安装方式又可分:固定式、插入式、抽屉式按空气开关在电路中的用途可分:配电用空气开关、电动机保护用空气开关、其他负载用空气开关自动空气开关的分类自动开关（断路器）主触点接线低压断路器结构示意图1—主触点2—自由脱扣机构3—过电流脱扣器4—分励脱扣器5—热脱扣器6—失压脱扣器7—按钮符号QF×××工作原理：脱扣器是自动开关的主要保护装置，包括电磁脱扣器（作短路保护）、热脱扣器（作过载保护）、失压脱扣器以及由电磁和热脱扣器组合而成的复式脱扣器等种类。电磁脱扣器的线圈串联在主电路中，若电路或设备短路，主电路电流增大，线圈磁场增强，吸动衔铁，使操作机构动作，断开主触点，分断主电路而起到短路保护作用。电磁脱扣器有调节螺钉，可以根据用电设备容量和使用条件手动调节脱扣器动作电流的大小。热脱扣器是一个双金属片热继电器。它的发热元件串联在主电路中。当电路过载时，过载电流使发热元件温度升高，双金属片受热弯曲，顶动自动操作机构动作，断开主触点，切断主电路而起过载保护作用。图1-4自动开关的原理图1、9—弹簧2—触点3—锁键4—搭钩5—轴6—过电流脱扣器7—杠杆8、10—衔铁11—欠电压脱扣器12—双金属片13—电阻丝自动开关的工作原理过电流欠电压双金属片1)文字符号：QF2)图形符号：QFQF3）型号：主要有DZ15、DZ20、DZ47、C63、C65系列。DZ47-60单极三极自动空气开关的符号及型号自动空气开关的符号及型号含义DZ5－□/□□□塑壳式空气开关额定电流0－无辅助触头2－有辅助触头0－无脱扣器1－热脱扣器式2－电磁脱扣式3－复式设计序号极数DZ5－20型空气开关技术数据型号额定电压(V)主触头额定电流（A）极数脱扣器形式热脱扣器额定电流（括号内为整定电流调节范围）（A）电磁脱扣器瞬时动作整定值（A）DZ5－20/330DZ5－20/230AC380DC2202032复式0.15（0.10～0.15）0.20（0.15～0.20）0.30（0.20～0.30）0.45（0.30～0.45）0.65（0.45～0.65）1（0.65～1）1.5（1～1.5）2（1.5～2）3（2～3）4.5（3～4.5）6.5（4.5～6.5）10（6.5～10）15（10～15）20（15～20）为电磁脱扣器额定电流的8～12倍（出厂时整定于10倍）DZ5－20/320DZ5－20/220AC380DC2202032电磁式DZ5－20/310DZ5－20/210AC380DC2202032热脱扣器式DZ5－20/300DZ5－20/200AC380DC2202032无脱扣器式（1）空气开关的额定电压应不小于线路、设备的正常工作电压，额定电流应不小于线路、设备的正常工作电流。（2）热脱扣器的整定电流应等于所控制负载的额定电流。自动空气开关的选用注：现在一般的空气开关选择只要注意电流电压就可以了（1）空气开关应垂直安装，电源线应接在上端，负载接在下端。（2）空气开关用作电源总开关或电动机的控制开关时，在电源进线侧必须加装刀开关或熔断器等，以形成明显的断开点。自动空气开关的安装与使用（3）空气开关使用前应将脱扣器工作面上的防锈油脂擦净，以免影响其正常工作。同时应定期检修，清除空气开关上的积尘，给操作机构添加润滑剂。（4）各脱扣器的动作值调整好后，不允许随意变动，并应定期检查各脱扣器的动作值是否满足要求。（5）空气开关的触头使用一定次数或分断短路电流后，应及时检查触头系统，如果触头表面有毛刺、颗粒等，应及时维修或更换。注：现在一般的空气开关只要注意以上2点故障现象可能原因处理方法不能合闸欠压脱扣器无电压或线圈损坏检查施加电压或更换线圈储能弹簧变形更换储能弹簧反作用弹簧力过大重新调整操作机构不能复位再扣调整再扣接触面至规定值电流达到整定值，空气开关不动作热脱扣器双金属片损坏更换双金属片电磁脱扣器的衔铁与铁心距离太大或电磁线圈损坏调整衔铁与铁心的距离或更换断路器主触头熔焊检查原因并更换主触头启动电动机时空气开关立即分断电磁脱扣器瞬时整定值过小调高整定值至规定值电磁脱扣器的某些零件损坏更换脱扣器空气开关闭合后一定时间自行分断热脱扣器整定值过小调高整定值至规定值空气开关温升过高触头压力过小调整触头压力或更换弹簧触头表面过分磨损或接触不良更换触头或修整接触面两个导电零件链接螺钉松动重新拧紧空气开关的常见故障及处理方法（四