第一章常用低压电器冯晓_刘仲怒_.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第一章 常用低压电器,第一章 常用低压电器,1、低压电器概述,2、常用低压电器简介,3、电子电器简介,4、新型低压电器发展趋势,第一节 低压电器概述,在电能的产生、输送、分配和应用的电路中，起着开关、调节和保护等作用的电气设备称为电器。,一、电器的分类,1、按工作电压分类,低压电器：,工作在交流1200,V,或直流1500,V,以下的电器。,高压电器：,交1200,V,或直1500,V,以上的电器。,2、按动作方式分类,自动电器：,按信号或某物理量的变化而自动动作的电器。如接触器、继电器等。,非自动电器：,通过人力操作而动作的电器。如开关、按钮等。,3、按动作原理分类,电磁式电器：,根据电磁铁的原理来工作的。,非电量电器：,依靠外力或非电量的变化而动作的电器。,4、按作用分类,执行电器：,用来完成某种动作或传递功率，如电磁铁、电磁离合器。,控制电器：,用来控制电路的通断，如开关、继电器等。,主令电器：,用来控制其他自动电器的动作，以发出控制“指令”，如按钮、行程开关等。,保护电器：,用来保护电源、电路及用电设备，使之不致于短路或过载运行，免遭损坏。,主要由感应机构、中间机构和执行机构三个环节组成。,感应机构：,接收外部加入的电信号，可以是电压、电流、功率或频率信号。,二、电器的基本结构,中间机构：,将输入信号进行变换、放大或其他处理后，传递给执行机构。,执行机构：,接收中间机构传递来的信号而动作，实现对电路的变换、控制和保护等。,一对矛盾：,开与关-工作可靠性。,三、对低压电器的主要要求,两项要求：,机械寿命和电寿命。,三个环节：,感应、中间和执行机构。,四种状态：,闭合状态、开断过程、断开状态、关合过程。,安全原则：,基本要求、可靠运行的前提。手控器件必须绝缘、金属外壳有接地标志 。,四、低压电器的选用原则,经济原则：,器件本身的经济价值和使用器件而产生的价值 。,选用原则：,明确控制对象的类别和使用环境；明确控制对象的技术数据；了解电器的正常工作条件；了解电器的主要技术性能 。,（一）执行机构,五、低压电器的电磁机构和执行机构,执行机构由接触系统和灭弧装置组成，感应机构与中间机构大多由电磁机构组成。,1、接触系统：,可分合接触联结，有动触头和静触头之分。触头可分为点、线和面三种接触形式。,点接触常用于允许小电流场合，如辅助触头或继电器电路；线和面接触用于大电流场合，如刀开关、接触器的主触头。,2、接触系统的静态特性与参数,(桥式触头),断开状态：,动、静触头间距,S,1,足够大，不会击穿或电弧自燃。,触头每工作一次，将经历四个工作状态：,开断过程：,动触头有一定的开断速度，快速可靠分断负载。,关合过程：,动触头有一定的关合速度,v,1,，,不发生碰撞弹跳现象。,闭合状态：,触头稳定可靠接通负载。,2、接触系统的静态特性与参数,(桥式触头),触头间隙,S,1,：,动、静触头的最短距离。,工作过程中，触头具有下列四个主要参数：,触头超行程,：,从动、静触头刚接触到衔铁完全吸合为止，触头弹簧被压缩的长度。,触头的初压力,F,c1,：,动、静触头刚接触时，两触头间的互压力。,触头的终压力,F,c2,：,在完全闭合位置时，动、静触头间的互压力。,3、电弧的产生过程,当载流触头间刚出现断口时，因间距极小，电场强度大，金属内部的自由电子逸出，同时不断撞击中性气体分子，导致触头间隙中产生大量的带电粒子，从而使气体导电形成炙热的电子流，即电弧。,电弧产生高温并发出强光，常常造成触头的烧毁、熔断等故障，因此应采取措施，使之熄灭。,4、常用灭弧措施,电动力灭弧：,多采用双断口触头系统，即在一个回路中有两个产生和断开电弧的间隙。,磁吹灭弧装置：,设有与触头串联的线圈，电弧在吹弧线圈作用下受力拉长，从触头间吹离，加速冷却而熄灭。,弧罩与纵缝灭弧装置：,为限制弧区扩展并加速冷却以削弱热电离，常用耐弧陶土、石棉水泥或耐弧塑料制造灭弧室。,栅片灭弧装置：,绝缘栅片,通过拉长电弧且在紧密接触过程中迅速冷却；,金属栅片,多为钢质，它将电弧截割成多段短弧，增大近阴极区电压降，使之具有电弧吸引和冷却作用。,喷流熄弧法：,采用新材料设置灭弧罩，在电弧高温环境下产生气体和压力喷流。而带有出气口的半封闭灭弧小室，使产生的气体返回出气口，使室内形成压差驱动电弧，喷流熄弧。(,多与栅片灭弧装置组合使用,),（二）电磁机构,电磁机构由线圈、铁心和衔铁组成。当线圈通以电流后，铁心和衔铁的端面上出现不同极性的磁极，彼此吸引，使衔铁向铁心运动，由联动机构带动触头动作。,铁心和衔铁的结构形式：,山字形(,E,形包括,U,形)、螺管式和拍合式。,励磁线圈,是电磁机构的心脏，是产生磁通的源泉。有串联(电流线圈)和并联(电压线圈)之分，电流线圈串接于主电路中，电压线圈并接在电源上。,第二节 常用低压电器简介,控制电器,手动电器,自动电器,刀开关,组合开关,按钮,接触器,继电器,行程开关,由操作人员手动操纵,按照指令、信号、或某个物理量的变化而自动动作,一、刀闸开关,控制对象：,380,V，5.5kW,以下小电机,考虑到电机较大的起动电流，刀,闸的额定电流值一般选择：,（,35,）异步电机额定电流,电路符号,Q,二、按钮,常开(动合)按钮,电路符号,SB,复合按钮,：,常开按钮和,常闭按钮做在一起,。,电路符号,SB,常闭(动断)按钮,电路符号,SB,作用,：,接通或断开控制电路,三、交流接触器,作用,：,用来接通或断开电动机或其他设备,的主电路。,构成,：,主要由电磁铁和触点两部分组成，,触点又可分为主触点和辅助触点,。,技术指标：,额定工作电压、电流、,触点数目等。,线圈,铁芯,衔铁,主触头,弹簧,辅助,触头,M,3,电机,380,动作过程,线圈通电,衔铁被吸合,触点闭合,接通电源,M,3,动作过程,线圈通电,衔铁被吸合,触头闭合,电机接通,电源,220,380,接触器线圈,接触器主触点用于主电路,(流过的电流大，需加灭弧装置）,常开,常闭,接触器,辅助触点,用于控制电路,（流过的电流小，无需加灭弧装置）,接触器有关符号,四、中间继电器,继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在,于，接触器的主触点可以通过大电流，而继电器的,触点只能通过小电流,。,中间继电器,速度继电器,时间继电器（具有延时功能）,热继电器（做过载保护）,.,继电器类型,作用,：,继电器用来传递信号或用于控制电路中。,发热元件,1.,结构：,I,常闭触点,双金,属片,2.,工作原理：,发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开,。,扣板,五、热继电器,功能,：,过载保护,3.,热继电器的符号,发热元件,常闭触点,FR,FR,串联在主电路中,串联在控制电路中,六、熔断器,电路符号,FU,额定电流 的选择：,3.,频繁起动,的电动机,2.,一台电动机,（,稍大）,1,.,电灯支线的熔丝,作用：,用于短路保护,七、空气式时间继电器,常开触头,延时闭合,常闭触头,延时打开,线圈,衔铁,常闭触头,常开触头,线圈通电,衔铁吸合（向下）,连杆动作,触头动作,动作过程,八、,自动空气断路器（自动开关,）,结构：,过流,脱扣器,欠压,脱扣器,释放弹簧,主,触头,钩子,传动杆,作用：,可实现短路、过载、失压保护。,工作原理：,过流时，过流脱扣器将脱钩顶开，释放弹簧拉动传动杆，将主触头的动片分离，断开电源；欠压时，欠压脱扣器将脱钩顶开，通过释放弹簧带动传动杆，使主触头分离，从而断开电源,。,技术参数：,额定工作电压、壳架额定电流等级、,极数、脱扣器类型及额定电流、短路分断能力。,九、,行程开关,作用：,用于电路的限位保护、行程控制、自动切换等,。,结构：,与按钮类似，但其动作要由机械撞击。,常开（动合）触头,电路符号,ST,常闭（动断）触头,电路符号,ST,十、,软,起动器,软起动器实际上是一个晶闸管交流调压器，改变晶闸管的触发角，就可调节晶闸管交流调压电路的输出电压，通过对输出电压的平滑升压控制，实现对电动机转速的平滑控制。当晶闸管全导通时，电动机处于额定工作状态。,1、起动器的起动方式,1,）,、斜坡升压软起动,调节晶闸管导通角，使之与时间成函数关系增大，无电流闭环控制，存在冲击电流。,2,）,、斜坡恒流软起动,当电动机刚起动时，起动电流逐渐增加；当达到设定值后电流恒定，直至起动完毕。,3,）,、阶跃起动,当电动机开机时，起动电流迅速达到设定值。改变起动电流设定值，可以改变起动速度。,4,）,、脉冲冲击起动,刚起动时，以较大起动电流工作一段时间后，再按原设定值线性上升，进入恒流起动。,2、软起动方式的特点,1,）,、无冲击电流,因为 ，逐渐增大晶闸管导通角，起动电流从零线性上升至设定值。,2,）,、恒流起动,引入电流闭环控制后，电动机在起动过程中保持电流恒定，使电机平稳起动。,3,）,、,根据负载情况及继电保护特性选择，可无级调整到最佳的起动电流。,名 称,图形符号,文字符号,名 称,图形符号,文字符号,熔断器,FU,刀开关,Q、QS,接触器,KM,按钮,SB,中间,继电器,KA,时间,继电器,KT,热,继电器,FR,欠压,继电器线圈,U,KV,过流继电器线圈,I,KI,限位开关,SQ,KM,自锁,自锁的作用,KM,SB,2,M,3,A,B,C,KM,FU,Q,SB,1,起动,按钮,停车,按钮,鼠笼式电动机直接起动控制电路,按下按钮（,SB,2,），,线圈（,KM）,通电，,即使按钮松开，线圈保持通电状态，,电机连续运转。,主,电路,控制,电路,KM,SB1,KM,SB2,FR,M,3,A,B,C,KM,FU,QS,FR,电流成回路，,只要接两相就可以了。,异步机的直接起动,+,过载保护,发热,元件,热继电,器触头,第,三节,电子电器简介,电子电器是部分或全部由电子器件和电子线路构成的电器元件或装置，是自动化技术和电力电子、微电子技术与计算机技术结合的产物。与电磁式继电器功能互补。,一、数字式时间继电器,DHC6,多,制式时间继电器采用单片机(最小系统为,DHC80910),控制，,LCD(,液晶显示器)显示，9种工作方式，8种延时时段，延时范围为0.01,s999.9h，,具有键盘锁定功能。,二、电子式电流型漏开关,电子式漏电开关由主开关、零序电流互感器、压敏电阻、电子放大器、晶闸管和脱扣器组成。,当零序电流互感器检测到漏电流后，经电子放大器处理，驱动晶闸管导通，从而使脱扣器动作，切断主电源。,三相电流的相量和不等于零，所产生的电流即为,零序电流,。产生零序电流的两个条件:1、无论是纵向故障、还是横向故障、还是正常时和异常时的不对称，要有零序电压的产生；2、零序电流有通路。,三、光电继电器,利用光电元件将光信号变换为电信号的器件，有暗通和亮通之分，广泛应用于计数、测量和控制等场合。,其工作原理为：无光照时，,VT1,断开，,VT2,导通、,VT3,截止，,KA,不动作；有光照时，,VT1,深饱和，,VT2,截止、,VT3,导通，,KA,动作。,JGD,型光电继电器的组成：,VD1、C,整流滤波电路,；,VT1,光敏晶体管,；,VT2、VT3,双,稳态触发器,；,VD2,续流二极管,。,四、温度继电器,温度继电器的核心器件：热电偶和热敏电阻。,电路组成：,R,T,热敏电阻,；,VS,稳压二极管,；,VT1、VT2,双稳态触发器,。,工作原理：当温度处于设定值以下时，,R,T,呈现很大阻值，,VT1,截止、,VT2,导通，其集电极电位不足以使,VS,反向击穿，,VT3,截止，,KA,不动作；当温度处于设定值以上时，,R,T,呈现阻值较小，,VT1,导通、,VT2,截止，其集电极电位约等于电源电压，,VS,反向击穿，,VT3,导通，,KA,动作。,五、固态继电器,固态继电器,SSR,是一种没有机械、不含运动部件的继电器，它依靠电子元器件的电磁和光特性实现隔离和继电器切换功能。,JGD,系列多功能,SSR,的工作原理：无光照时，光电耦合器中的光电三极管截止，,VT1,饱和导通，作用到,VT2,栅极上的电压较小、触发电流也很小，因此,VT2,截止，使得双向晶闸管,VT3,栅极中的触发电流也很小，,VT3,截止，负载不工作；有光照时，,VT1,截止，经,R4,作用于,VT2,栅极的触发电流较大，使,VT2,导通、,VT3,也导通，负载得电而工作。,双向晶闸管的关断：电流过零时恢复关断功能。,第四节 新型低压电器发展趋势,一、低压电器智能化：,应用通信与现场总线技术和智能控制理论，使系统和电器本身具有自动保护、检测、故障自诊断和故障状态显示等功能。,二、多功能化(,一机多能,)、组合化和模块化(,将不同功能的模块按不同的需求组合成模块化组合电器,)：,扩大应用范围，简化生产工艺，使用方便。,三、进一步发展电子化电器,。,四、发展新概念电器,：,可控阻抗变换器。,五、按绿色标准发展产品,：,真空和绿色介质、电磁兼容和无毒、绿色、环保材料。,