供用电设备教学第4章_开关电器4课件.ppt

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第四章 开关电器 第 4章 开关电器 4. 1 开关电器的基本工作原理 4. 2 高压断路器及其操动机构 4. 3 高压隔离开关 4. 4 高压负荷开关 4. 5 自动重合器和自动分段器 Date 1 第四章 开关电器 第 4章 开关电器 4. 6 熔断器熔断器 4. 7 低压断路器低压断路器 4. 8 刀开关及其组合电器刀开关及其组合电器 4. 9 低压控制电器低压控制电器 4. 10 漏电保护器漏电保护器 Date 2 第四章 开关电器 第六节 熔断器 一、熔断器的作用一、熔断器的作用 熔断器 是最简单和最早使用的一种保护电器,俗称 保险 ,用来保护电路中的电气设备,使其 在短路或过在短路或过 负荷时负荷时 免受损坏。 熔断器是 人为串联人为串联 在电路中的 一个最薄弱的导电环一个最薄弱的导电环 节节 ,当电路发生短路或过负荷时,熔体熔断将电路断 开,使其他电气设备得到保护。 Date 3 第四章 开关电器 第六节 熔断器 一、熔断器的作用一、熔断器的作用 u熔断器广泛使用 在在 60kV及以下电压等级及以下电压等级 的小容量装置中 ,主要作为 小功率辐射形电网和小容量变电所小功率辐射形电网和小容量变电所 等电路的保 护,也常用来 保护电压互感器保护电压互感器 。 u在 3 60kV系统系统 中,除上述作用外还与负荷开关、重合 器及断路器等其他开关电器配合使用,用来 保护电力线路保护电力线路 、变压器以及电容器组、变压器以及电容器组 。 u目前 在在 1kV及以下及以下 的装置中,熔断器用得最多。它常和 刀开关电器在一个壳体内组合成 负荷开关或熔断器式刀开负荷开关或熔断器式刀开 关关 。 Date 4 第四章 开关电器 第六节 熔断器 二、熔断器的分类及型号二、熔断器的分类及型号 1、按 电压等级电压等级 可分为高压和低压两类; 2、按 有无填料有无填料 可分为有填充料式和无填充料式; 3、按 结构形式结构形式 可分为螺旋式、插入式、管式以及开敞式、 半封闭式和封闭式等; 4、按 动作性能动作性能 分为固定式和自动跌开式; 5、按 工作特性工作特性 分为有限流作用和无限流作用; 6、按 使用环境使用环境 可分为户内式和户外式; 7、按 熔体的更换情况熔体的更换情况 可分为易拆换式和不易拆换式等。 Date 5 第四章 开关电器 1. 低压熔断器低压熔断器 的型号的型号 第六节 熔断器 通常 额定电压在 1000V及以下 的熔断器为低压熔断器,其 种类很多,基本型号如下 例, RM10一 600 表示额定电流 600A,设计序号为 10的无填料密闭管式熔断器。 Date 6 第四章 开关电器 2. 高压熔断器高压熔断器 的型号的型号 第六节 熔断器 例 RW410/50 型, 即指额定电流 50A、额定电压 10kV、户外 4型高压熔断器。 Date 7 第四章 开关电器 三、熔断器的结构原理三、熔断器的结构原理 熔断器主要由 金属熔体金属熔体 、 支持熔体的触头支持熔体的触头 和 外壳外壳 (熔管)(熔管) 组成。 第六节 熔断器 其工作原理是金属熔体是一个易于熔断的导体 ,在正常工作情况下,由于电流较小,通过熔体时的 温度虽然上升,但熔体不致熔化,电路可靠接通。一 旦电路发生过负荷或短路,电流增大,熔体由于自身 温度超过熔点而熔化,将电路切断。 某些熔断器内还 装有特殊的灭弧物质,如产气纤维管、石英砂等。 Date 8 第四章 开关电器 熔体是熔断器的核心 。 目前熔断器所采用的熔体材料有 铅、锌等 ,这些 材料的熔点较低 而 电阻率较大 ,所制成的 熔体截 面也较大 ,这样,在熔化时将产生大量的金属蒸 气,使电弧不易熄灭。 所以这类熔体只能应用在 500V及以下的低压熔断 器 中。 第六节 熔断器 Date 9 第四章 开关电器 p在 高压熔断器 中,熔体往往采用 铜、银 等,这些 材料的熔 点较高 , 电阻率较低 ,所制成的 熔体截面可较小 ,有利于 电弧的熄灭。但这些材料的缺点是在小而持续时间长的过 负荷时,熔体不易熔断,结果使熔断器损坏。 p克服此缺点的最简便方法是在铜或银熔体的表面焊上小锡 球或小铅球,当熔体发热到锡或铅的熔点时,锡或铅的小 球先熔化,而渗入铜或银的内部,形成合金,电阻增大, 发热加剧,同时熔点降低,首先在焊有小锡球或小铅球处 熔断,形成电弧,从而使熔件沿全长熔化。这种方法称为 冶金效应法冶金效应法 ,亦称 金属熔剂法金属熔剂法 。 第六节 熔断器 Date 10 第四章 开关电器 l当电路发生短路故障时,其短路电流增长到最大 值是要有一定时限的,如熔断器的熔断时间(包 括熄孤时间)小于短路电流达到最大值的时间, 即可认为熔断器限制了短路电流的发展,此种熔 断器称为 限流熔断器限流熔断器 ,否则为不限流熔断器。 l用限流熔断器保护的电气设备,遭受短路时所受 损害可大为减轻,且可不用校验动稳定和热稳定 。 第六节 熔断器 Date 11 第四章 开关电器 熔断器工作包括以下四个物理过程 第六节 熔断器 ( 1)流过过载或短路电流时, 熔体发热以至熔化 ; ( 2) 熔断体气化 ,电路开断; ( 3) 电路断开后的间隙又被击穿,产生电弧 ; ( 4) 电弧熄灭 ,熔断器的切断能力决定于最后一个 过程。 熔断器的动作时间为上述四个过程的时间总和。 Date 12 第四章 开关电器 1熔断器的保护特性 第六节 熔断器 熔断器的熔断时间 t与熔断 电流 I的大小有关,其规律 是与电流平方成反比。图 4 -38表示 t与 I的关系曲线, 称为熔断器的安秒特性, 也称熔断器的保护特性曲 线。 Date 13 第四章 开关电器 由图 4-38曲线可见,熔断电流 I的熔断时间在理论上 是无限大的 称为最小熔化电流或称临界电流,即 通过熔体的电流小于临界值就不会熔断。 第六节 熔断器 所以选择熔体的额定电流 IN应小于 I,通常取 I与 IN 的比值为 1.5 2,称作 熔化系数 。该系数反映熔断器 在过载时的不同保护特性,例如要使熔断器能保护小 过载电流,熔化系数就应低些;为了避免电动机起动 时的短时过电流使熔体熔化,熔化系数就应高些。 Date 14 第四章 开关电器 熔断器的保护特性曲线由制造 厂试验作出。保护特性曲线对不 同额定电流的熔体分别作出,图 4-39所示为额定电流不同的两个 熔体 1和 2的保护特性曲线。 第六节 熔断器 2熔断器的过电流选择比 熔体 1的额定电流小于熔体 2的 额定电流,熔体 1的截面也小于 熔体 2。同一电流通过不同额定 电流的熔体时,额定电流小的熔 体先熔断,如图中通过短路电流 Ifl时, t1 t2,熔体 1先熔断。 Date 15 第四章 开关电器 第六节 熔断器 Date 16 第四章 开关电器 若在配电干线与支线中都以熔断器作为保 护电器,当支线发生过负荷或短路时,有 过电流通过两级熔断器时,则下一级熔断 器 FU1应熔断,上一级熔断器 FU2不应熔 断,这就是 动作的选择性 ,如图 4-40所示 ,如果上一级熔断器熔断,即为 非选择性 熔断 。当发生非选择性熔断时,必将扩大 停电范围,造成不应有的损失。 第六节 熔断器 Date 17 第四章 开关电器 为了保证上下几级熔断器的选择性,规定上下级熔断器为了保证上下几级熔断器的选择性,规定上下级熔断器 的额定电流比为过电流选择比。的额定电流比为过电流选择比。 第六节 熔断器 过电流选择比的数值越小对电路来说动作更协调,而对 熔断器的制造要求更高。 不同的熔断器选择比不同,通常 1.61和 2.01 .在图 4-40 中,若配置选择比为 1.6 1熔断体,设支线中 FU1熔断 体额定电流 100A,则干线中 FU2的熔断体额定电流必须 为 160A及以上,才能保证动作的选择性。当上下两级熔 断体的额定电流比超过选择比时,则选择性更有保证。 Date 18 第四章 开关电器 五、 常用高压熔断器介绍 ( 1) 常用的 高压户内管形限流熔断器高压户内管形限流熔断器 国产高压管形熔断器有 RN1 和 RN2两种 ,都是户内式 充有石 英砂填料的密封管熔断器 ,两 者结构基本相同, 工作熔体采 用焊有小锡球的铜熔丝 。 利用 “ 冶金效应 ” (锡是低 熔点金属,过电流时,锡受热 首先熔化,熔液包围铜,铜锡 互相渗透,形成熔点比较低的 铜锡合金,使铜丝能在较低的 温度下熔化) 第六节 熔断器 Date 19 第四章 开关电器 第六节 熔断器 7黄铜端盖; 8顶盖; 9陶瓷芯; 10熔体; 11小锡球; 12石英砂; 13细钢丝; 14熔断指示器 Date 20 第四章 开关电器 ( 2) 户外型高压熔断器户外型高压熔断器 的结构及工作原理 户外型高压熔断器又称为 跌开式跌开式 熔断器熔断器 ,俗称 跌落保险跌落保险 。 它用于 10KV及以下配电线路或配及以下配电线路或配 电变压器电变压器 。图示为正常工作状态,它 通过固定安装板安装在线路中(成倾 斜),上下接线端( 1、 10)与上下静 触头( 2、 9)固定于绝缘瓷瓶 11上, 下动触头 8套在下静触头 9中,可转动 。熔管 6的动触头借助熔体张力拉紧后 ,推入上静触头 2内锁紧,成闭合状态 , 熔断器处于合闸位置熔断器处于合闸位置 。 第六节 熔断器 图 4-42为 RW4型跌落式熔断器的基本结构 Date 21 第四章 开关电器 当线路发生故障时当线路发生故障时 ,大电流使熔体熔,大电流使熔体熔 断,熔管下端触头断,熔管下端触头 失去张力而转动下失去张力而转动下 翻,使锁紧机构释翻,使锁紧机构释 放熔管,在触头弹放熔管,在触头弹 力及熔管自重作用力及熔管自重作用 下,回转跌落,造下,回转跌落,造 成明显的可见断口成明显的可见断口 。。 Date 22 第四章 开关电器Date 23 第四章 开关电器 部分 RW型熔断器规格表 第六节 熔断器 Date 24 第四章 开关电器 六、 常用低压熔断器介绍 ( 1) RM型 常用有 RM1、 RM3、 RM10型 它们均为无填料封闭管式熔断器,熔管为绝缘耐温纸 等材料压制而成,熔体多数采用铅锡、铅、锌和铝金属体 材料,熔断器规格有 15 600A六个等级,各级都可以配 入多种容量规范的熔体(但不能大于熔管的额定值)。 RM10型无填料封闭管式熔断器的结构如图 4-44所示。 第六节 熔断器 Date 25 第四章 开关电器Date 26 第四章 开关电器 六、 常用低压熔断器介绍 ( 2) RT型 一常用为 RTO型, 有填料封闭管式熔断器,熔管由绝缘瓷制成,内填 石英砂,以加速灭弧。熔体采用紫铜片,冲压成网状 多根并联型式,上面熔焊锡桥,并有熔断信号装置, 便于检查。熔断器规格有 100 1000A五个等级,各级 熔断管均可配以多种容量的熔体(不能超过它的额定 值),属于快速型熔断器。 RT0型有填料封闭管式熔 断器的结构如图 4-45所示。 第六节 熔断器 Date 27 第四章 开关电器Date 28 第四章 开关电器 六、 常用低压熔断器介绍 ( 3) RL型 常用 RL1、 RL2、 RLS型 它们是一种螺旋管式熔断器。熔断管由瓷质做成, 内填石英砂,并有熔断信号装置,便于检查。 RL1型 有 15 200A四种规格, RL2有 25 100A三种规格, 各级均可配用多种容量级的熔体管心,它属于快速型 熔断器,体积小,装拆方便,操作安全。 RL1型螺旋 管式熔断器的结构如图 4-46所示。 第六节 熔断器 Date 29 第四章 开关电器Date 30 第四章 开关电器 六、 常用低压熔断器介绍 ( 4) RS型 常用有 RSO、 RS3型,也是快速型熔 断器,结构和 RTO型类似。熔断器规格有 10 350A十 种,等级较多,便于选择。 ( 5) RC型 常用 RC1型,是插入式熔断器,用瓷 质制成,插座与熔管合为一体,结构简单,拆装方便 ,熔体配用材料同 RM型。规格由 10 200A六种可供 选用。 RC1A( 1A表示设计序号)型插入式熔断器的 结构如图 4-47所示。 第六节 熔断器 Date 31 第四章 开关电器Date 32 第四章 开关电器 七、熔断器技术参数 u熔断器的技术参数应区分为 熔断器底座(支持件)即熔断器 的技术参数 和 熔断体的技术参数 。原因是同一规格的熔断器底 座可以装设不同规格的熔断体,相应的保护特性不同,所以两 者不能混淆。 第六节 熔断器 u熔断器的技术参数有额定电压、额定电流、电流种类、额 定频率和外壳防护等级等。熔断体的技术参数有额定电压、 额定电流、分断范围、使用类别、额定开断能力、电流种类和 额定频率等。 u一种规格的熔断器底座可以装设几种规格的熔断体,但要求 熔断体的额定电流不得大于熔断器的额定电流,因此其额定电 流的表示形式为熔断器底座的额定电流 /熔断体的额定电流。 Date 33 第四章 开关电器 第七节第七节 低压断路器低压断路器 一、低压断路器的用途一、低压断路器的用途 低压断路器,是 低压配电网中低压配电网中 性能最完善的开关电器, 又是重要的控制和保护电器。它不仅 可以切断负荷电流 ,而 且 可以切断短路电流 ,并 对电路起保护作用 ,即当电路有过 负荷、短路或电压严重降低等情况时能自动分断电路。低压 断路器曾称为 自动空气开关或自动开关 。 低压断路器结构上着重提高灭弧能力,故不适用于频繁 操作 。常用在低压大功率电路中 作为主控电器 ,如低压配电 变电所的总开关、大负荷电路和大功率电动机的控制等。 Date 34 第四章 开关电器 第七节第七节 低压断路器低压断路器 一、低压断路器的用途一、低压断路器的用途 n低压断路器的 灭弧介质 一般是 空气空气 ,近年来利用真空 作灭弧介质的 真空真空 断路器也得到很大发展。 n传统的交流低压断路器传统的交流低压断路器 的灭弧过程,是使电流过零、电弧 自然熄灭后不再重燃。 n新型的限流断路器新型的限流断路器 能在电路中的短路电流还未达到最大非 对称短路电流以前,将电弧电流减小,并强制熄灭,从而大 大减轻了电路中各种电器及导体在短路电流流过时受到的危 害。 Date 35 第四章 开关电器 一、低压断路器的用途一、低压断路器的用途 低压断路器具有如下基本特点低压断路器具有如下基本特点 1关合和开断的能力大。关合和开断的能力大。 低压断路器能关合和开断的电流最大可达低压断路器能关合和开断的电流最大可达 50kA,基本上能开断各种,基本上能开断各种 接线方式(包括某些环形并联运行方式)的低压配电网络中可能出现的接线方式(包括某些环形并联运行方式)的低压配电网络中可能出现的 短路电流,并能确保网络安全、可靠的运行。短路电流,并能确保网络安全、可靠的运行。 第七节第七节 低压断路器低压断路器 2保护特性好。保护特性好。 低压断路器低压断路器 有多种脱扣器有多种脱扣器 ,如特大短路瞬时动作脱扣器、过载延时,如特大短路瞬时动作脱扣器、过载延时 脱扣器、短路延时脱扣器、欠压脱扣器和分励脱扣器等。每台断路器可脱扣器、短路延时脱扣器、欠压脱扣器和分励脱扣器等。每台断路器可 装设其中的几种或全部。装设其中的几种或全部。 合理地选择和正确调整就能有选择地、可靠地合理地选择和正确调整就能有选择地、可靠地 保护低压配电线路和用电设备,保护低压配电线路和用电设备, 以防止事故扩大和提高供电的可靠性,以防止事故扩大和提高供电的可靠性, 以满足不同保护和控制方案的需要。以满足不同保护和控制方案的需要。 Date 36 第四章 开关电器 一、低压断路器的用途一、低压断路器的用途 3供电恢复好。供电恢复好。 在排除事故以后,能在排除事故以后,能 迅速恢复供电迅速恢复供电 。。 第七节第七节 低压断路器低压断路器 4操作方便。操作方便。 除用手动操作外,还可供除用手动操作外,还可供 远距离操作用的电动(电动机或电磁铁)操远距离操作用的电动(电动机或电磁铁)操 作机构。作机构。 5维护方便,使用安全。维护方便,使用安全。 在规定的使用寿命期间,除进行一般维护工作外,无需调换任何零件在规定的使用寿命期间,除进行一般维护工作外,无需调换任何零件 ,性能比较稳定。装置式低压断路器的整个导电部分完全密封在塑料外,性能比较稳定。装置式低压断路器的整个导电部分完全密封在塑料外 壳内,结构紧凑,体积小,使用安全。壳内,结构紧凑,体积小,使用安全。 Date 37 第四章 开关电器 二、低压断路器分类及型号 (( 1)按)按 电源种类电源种类 分有交流和直流两种。分有交流和直流两种。 第七节第七节 低压断路器低压断路器 (( 2)按)按 结构形式结构形式 分万能式(框架式)和装置式(封闭式分万能式(框架式)和装置式(封闭式 或塑料外壳式)两种。或塑料外壳式)两种。 (( 3)按)按 极数极数 分单极、双极、三极和四极式。分单极、双极、三极和四极式。 (( 4)按)按 使用类别使用类别 分非选择型(分非选择型( A类)和选择型(类)和选择型( B类)两类)两 类。类。 对于对于 非选择型非选择型 ,只要通过的电流达到或超过动作值,低压断路器就,只要通过的电流达到或超过动作值,低压断路器就 断开电路,即对它没有明确的选择性动作要求。对于断开电路,即对它没有明确的选择性动作要求。对于 选择型选择型 ,即使是通,即使是通 过的电流已超过它的动作值,也要延时动作,要等到串联在其负荷侧的过的电流已超过它的动作值,也要延时动作,要等到串联在其负荷侧的 另一短路保护电器不动作后,它再动作,即有明确的选择性动作要求。另一短路保护电器不动作后,它再动作,即有明确的选择性动作要求。 Date 38 第四章 开关电器 二、低压断路器分类及型号 常用型号常用型号 第七节第七节 低压断路器低压断路器 例 DW15-200型低压断路器 表示额定电流 200A、万能式的低压断路器。 Date 39 第四章 开关电器 三、低压断路器的原理 第七节第七节 低压断路器低压断路器 低压断路器是由 触头系统触头系统 、 灭弧系统灭弧系统 、 保护装置保护装置 及 传动传动 机构机构 等几部分组成。 触头系统由传动机构的搭钩闭合而接通电源与负载,使 电气设备正常运行。 过流线圈和负载电路串联,正常运行时,过流线圈的磁力 不足以使铁心吸合,当因短路或其他故障使负载电流增大到 某一数值时,过电流线圈使铁心吸合,并带动杠杆把搭钩顶 开,从而打开触头分断电路。 欠电压线圈和负载电路并联,正常运行时,欠电压线圈的 磁力使铁心吸合,保持开关在合闸状态。如由于某种原因使 电压降低,欠电压线圈吸力减小,衔铁被弹簧拉开,同样带 动杠杆把搭钩打开,使电路分断。另外,还装有热继电器作 为过载保护。 Date 40 第四章 开关电器 三、低压断路器的原理 第七节第七节 低压断路器低压断路器 图 4-48 三极式低压断路器原理图 1触头; 2锁键; 3搭钩(代表自由脱扣 机构); 4转轴; 5杠杆; 6弹簧; 7过流脱扣器; 8欠压脱扣器; 9, 10衔铁; 11弹簧; 12热脱扣器双金属片; 13加热电阻丝; 14分励脱扣器(远距离 切除); 15按钮; 16合闸电磁铁( DW型 可装, DZ型无) Date 41 第四章 开关电器 四、低压断路器结构简介 第七节第七节 低压断路器低压断路器 1万能式断路器 万能式低压断路器一般都有一个框架结构的底座,因此曾被称 为框架式断路器,所有的组件,如触头系统和脱扣器等部件均经绝 缘后安装在底座中,便于制造拆卸和安装。这种断路器具有可维修 的特点。它可装设较多的附件,也有较多的结构变化。 常用的万能式断路器有 DW10、 DW5等系列。 DW10系列开关额 定电流等级分为 200、 400、 600、 1000、 1500、 2500、 4000A。 而 DW5系列开关额定电流为 4O0、 600、 l000、 1500A多种。 图 4-49为 DW10万能式断路器的结构图。 Date 42 第四章 开关电器Date 43 第四章 开关电器 2塑料外壳式断路器 第七节第七节 低压断路器低压断路器 塑料外壳式低压断路器的所有元件组装在绝缘的塑料外壳内, 减小了外界对断路器的影响。断路器的接线端子从断路器的背面引 出。在断路器的正面不可能触及带电部分,使用起来很安全。体积 小,外观整洁。 常用的塑料外壳式断路器有 DZ10、 DZ5系列, DZ10系列的额 定电流为 l00、 200、 500A, DZ5系列的额定电流为 10、 20、 25、 50A。其中 10、 25A为单极, 20、 50A为三极。 图 4-50、 4-51为 DZ10塑料外壳式断路器的外形和结构图。 Date 44 第四章 开关电器Date 45 第四章 开关电器 五、低压断路器主要技术参数 第七节第七节 低压断路器低压断路器 1. 额定电流 对于低压断路器,额定电流有两个值,一个是 断路器的额定电断路器的额定电 流流 IN,这就是它的额定持续工作电流,也就是过电流脱扣器的 额定电流;另一个是 断路器壳架等级的额定电流断路器壳架等级的额定电流 INm,这是该断 路器中所能装设的最大过电流脱扣器的额定电流。 INm在型号中 表示出来,如 DZ20 400中的 400,就是该外壳中能装设的最大 过电流脱扣器的额定电流,而实际装设的脱扣器的额定电流可 能要比 400A小。 2 分断能力 低压断路器的分断能力是指 在规定的条件下能够接通和分断的短在规定的条件下能够接通和分断的短 路电流值。路电流值。 Date 46 第四章 开关电器 第七节第七节 低压断路器低压断路器 3 限流能力 对限流式低压断路器和快速低压断路器要求有较高的限流 能力,一般要求限流系数( K实际分断电流峰值预期短 路电流峰值)在 0.3 0.6之间。 为了达到较高的限流能力为了达到较高的限流能力 ,要求限流电器的固有动作时间小于,要求限流电器的固有动作时间小于 3ms。 4 动作时间 框架式和塑料外壳式 低压断路器的动作时间一般为 30 60ms; 限流式和快速自动开关限流式和快速自动开关 一般 小于小于 20ms。 5 使用寿命 一般自动开关的寿命根据容量不同为 2000 20000次次 。 Date 47 第四章 开关电器 第七节第七节 低压断路器低压断路器 6 保护特性 保护特性即指低压断路器的过电流保护特性,它可以用各 种过电流情况与开关动作时间的关系曲线来描述。 为了要起到更好的保护作用,自动开关的保护特性必须与 被保护对象如电动机、电缆的允许发热特性相匹配。 Date 48 第四章 开关电器 本节介绍本节介绍 刀开关、组合开关和低压负荷刀开关、组合开关和低压负荷 开关开关 ,这些开关设备通常用来切断和接通,这些开关设备通常用来切断和接通 500V以下以下 的交直流电路,主要靠的交直流电路,主要靠 在空气中在空气中 拉长电弧或利用灭弧栅将电弧截为短弧的拉长电弧或利用灭弧栅将电弧截为短弧的 原理灭弧原理灭弧 。。 第八节第八节 刀开关及其组合电器刀开关及其组合电器 Date 49 第四章 开关电器 一、刀开关和刀熔开关一、刀开关和刀熔开关 刀开关又称闸刀开关或闸刀刀开关又称闸刀开关或闸刀 ,是一种具有刀形触点的,是一种具有刀形触点的 最简单的低压开关,它只能用于最简单的低压开关,它只能用于 手动操作手动操作 接通或开断接通或开断 低压电路的正常工作电流。低压电路的正常工作电流。 在低压配电网中,在低压配电网中, 刀开关常和熔断器配合使用,开断刀开关常和熔断器配合使用,开断 过负荷和短路电流过负荷和短路电流 。。 第八节第八节 刀开关及其组合电器刀开关及其组合电器 Date 50 第四章 开关电器 闸刀开关的分类方法很多闸刀开关的分类方法很多 (( 1)按)按 结构结构 分分 单极、双极和三极三种。单极、双极和三极三种。 (( 2)按)按 操作方法操作方法 分分 中间手柄、旁边手柄和杠杆操作三种。中间手柄、旁边手柄和杠杆操作三种。 (( 3)按)按 用途用途 分分 单投和双投两种。单投和双投两种。 (( 4)按)按 灭弧机构灭弧机构 分分 有有 带灭孤罩和不带灭弧罩带灭孤罩和不带灭弧罩 两种。没有灭弧两种。没有灭弧 罩的闸刀开关,不能断开大的负荷电流,一般只用于隔离电源。带有罩的闸刀开关,不能断开大的负荷电流,一般只用于隔离电源。带有 灭弧罩的闸刀开关,可用来切断额定电流。在开断电路时,刀片与触灭弧罩的闸刀开关,可用来切断额定电流。在开断电路时,刀片与触 头间产生的电弧因磁力作用而被拉入钢栅片的灭弧罩内,切断成若干头间产生的电弧因磁力作用而被拉入钢栅片的灭弧罩内,切断成若干 短弧而迅速熄灭。短弧而迅速熄灭。 第八节第八节 刀开关及其组合电器刀开关及其组合电器 Date 51 第四章 开关电器 刀开关和刀形转换开关型号含义如下刀开关和刀形转换开关型号含义如下 第八节第八节 刀开关及其组合电器刀开关及其组合电器 例如 HD13 400 31 表示单投隔离开关,( 13)中央杠杆操作机构, 400A三相,( 31)带有灭弧罩。 Date 52 第四章 开关电器 第八节第八节 刀开关及其组合电器刀开关及其组合电器 Date 53 第四章 开关电器 第八节第八节 刀开关及其组合电器刀开关及其组合电器 Date 54 第四章 开关电器 第八节第八节 刀开关及其组合电器刀开关及其组合电器 Date 55 第四章 开关电器 二、低压负荷开关二、低压负荷开关 低压负荷开关简称低压负荷开关简称 负荷开关负荷开关 ,有,有 HH和和 HK两大系两大系 列。主要用于低压配电网的电气装置和配电设备列。主要用于低压配电网的电气装置和配电设备 中的不频繁地接通、分断负荷电路及短路保护。中的不频繁地接通、分断负荷电路及短路保护。 HK低压开启式低压开启式 负荷开关由负荷开关由 隔离开关和熔断器隔离开关和熔断器 组成组成 ,由上下胶盖扣罩,熔体扣于下盖罩,可开盖更,由上下胶盖扣罩,熔体扣于下盖罩,可开盖更 换,又称胶盖闸。有换,又称胶盖闸。有 HK1、、 HK2和和 HK1-P等型号等型号 。。 第八节第八节 刀开关及其组合电器刀开关及其组合电器 Date 56 第四章 开关电器 第八节第八节 刀开关及其组合电器刀开关及其组合电器 Date 57 第四章 开关电器 第八节第八节 刀开关及其组合电器刀开关及其组合电器 Date 58 第四章 开关电器 HH型型 是是 一种隔离开关和熔断器组合在铁壳中一种隔离开关和熔断器组合在铁壳中 的封闭式负荷开关的封闭式负荷开关 ,带有灭弧装置,又称铁壳开,带有灭弧装置,又称铁壳开 关关 。它具有机械联锁装置,合闸后打不开铁壳,。它具有机械联锁装置,合闸后打不开铁壳, 打开铁壳后合不上阐,安全可靠,能快速分断和打开铁壳后合不上阐,安全可靠,能快速分断和 接通,操作灵活方便。熔断器为瓷插式。接通,操作灵活方便。熔断器为瓷插式。 有有 HH2、、 HH3、、 HH4、、 HH5和和 HH11等型号。等型号。 图图 4-57给出给出 HH3型负荷开关的外形图。型负荷开关的外形图。 第八节第八节 刀开关及其组合电器刀开关及其组合电器 Date 59 第四章 开关电器 三、组合开关三、组合开关 组合开关用组合开关用 HK表示,也称转换开关。从本质上说组表示,也称转换开关。从本质上说组 合开关是刀开关的一种,区别在于刀开关的操作是上合开关是刀开关的一种,区别在于刀开关的操作是上 下的平面动作,而组合开关的操作是左右旋转平面动下的平面动作,而组合开关的操作是左右旋转平面动 作。作。 组合开关能按线路的一定要求组合成多种不同接法的组合开关能按线路的一定要求组合成多种不同接法的 开关,控制电动机的启动、变速、停止、换向及控制开关,控制电动机的启动、变速、停止、换向及控制 线路换接,线路换接, 故其故其 在各种配电设备和控制设备中应用甚在各种配电设备和控制设备中应用甚 广广 。。 第八节第八节 刀开关及其组合电器刀开关及其组合电器 Date 60 第四章 开关电器 组合开关的种类很多,如组合开关的种类很多,如 HZ2、、 HZ3、、 HZ4 、、 HZ5、、 HZ10系列,其共同结构特点是均由多节系列,其共同结构特点是均由多节 触头座,用转轴串接组装而成,故称组合开关。触头座,用转轴串接组装而成,故称组合开关。 静触头座安装在塑料压制的盒内,每层一极静触头座安装在塑料压制的盒内,每层一极 呈立体布置,这样不仅减少了安装面积且结构简呈立体布置,这样不仅减少了安装面积且结构简 单、紧凑,操作安全可靠。它转换电路较多,且单、紧凑,操作安全可靠。它转换电路较多,且 触头多为双断点,分断能力较高。图触头多为双断点,分断能力较高。图 4-58给出给出 HZ10系列组合开关结构。系列组合开关结构。 第八节第八节 刀开关及其组合电器刀开关及其组合电器 Date 61 第四章 开关电器 第八节第八节 刀开关及其组合电器刀开关及其组合电器 l静融片; 2动触片; 3绝缘垫板; 4凸轮; 5弹簧; 6转轴; 7手柄; 8绝缘杆; 9接线柱 Date 62 第四章 开关电器 应注意的是,应注意的是, 组合开关的通断能力较低,不组合开关的通断能力较低,不 能用来分断故障电流能用来分断故障电流 。。 用作电动机正反转控制时,必须在电动机完用作电动机正反转控制时,必须在电动机完 全停止转动后,才允许反向接通。组合开关的接全停止转动后,才允许反向接通。组合开关的接 线方式很多,需根据实际需要正确选用相应规格线方式很多,需根据实际需要正确选用相应规格 的产品。其本身不带过载和短路保护,若电路要的产品。其本身不带过载和短路保护,若电路要 求有上述保护时,则应同时另外装设。求有上述保护时,则应同时另外装设。 第八节第八节 刀开关及其组合电器刀开关及其组合电器 Date 63 第四章 开关电器 第九节 低压控制电器 接触器 1. 接触器用途、分类及型号 接触器是一种用来频繁地接通或切断负载主电路和大容 量控制电路、便于实现远距离控制的自动切换电器。 接触器的应用非常广泛,统计资料表明,电力系统总售 电量的一半以上是通过它分配到各种用电设备上去的。 由于接触器功能较多,且每小时可带电操作 1200次,甚 至还能短时接通与分断超过数倍额定电流的过负载;又 具有使用安全、维修方便、价格低廉等优点,故随着生 产过程自动化的进一步发展,它的应用将更加广泛。 Date 64 第四章 开关电器 一般情况下接触器是用按钮操作的,在自动控制 系统中也可用继电器、限位开关或其他控制元件 组成自动控制电路以实现控制。 接触器除前述功能外,还具有失压或欠压保护作 用。 Date 65 第四章 开关电器 例如 CJ10-20表示设计序号 10、额定电流 20A 的交流接触器。 交流接触器常用型号有,老产品 CJ0系列、 CJ1系 列、 CJ3系列、 CJ8系列,新产品 CJ10系列、 CJ12系列等几种。 CJ10系列、 CJ12系列可以代替 CJ0、 CJ1、 CJ3 、 CJ8系列,它的电气寿命和机械寿命要高出老 产品系列 2倍以上,在用作可逆运行控制时,有较 好的可靠性。 还有从德国西门子公司引进技术制造的新型接触 器,型号为 3TH和 3TB系列。 Date 66 第四章 开关电器 接触器的分类如下 ( 1)按所控制的电流种类划分 有交流和直流两种。 ( 2)按操作方式可分 电磁式、气动式及电磁 气动式。 ( 3)按灭弧介质分 空气式(具灭弧室或隔弧板)、油浸式、真空 式等。通常使用的是空气电磁式接触器。 Date 67 第四章 开关电器 2接触器动作原理与结构 无论是交流还是直流接触器,它们主要由电磁机构、触头 系统和灭弧装置等组成。(图 4-59)。 其中电磁机构是感知元件,当它感测到一定值的电信号时 就会带动触头闭合或分断,而它主要包括线圈、铁芯和街 铁(见图 4-60)。 接触器的电磁铁线圈串接于控制电路中,当线圈通电后会 产生电磁吸力,使动铁芯(或称衔铁)吸合,进而带动动 触头与静触头闭合、接通主电路;若线圈断电后,电磁吸 力便消失,在复位弹簧作用下动铁芯将释放,从而带动动 触头与静触头分离,切断主电路。 Date 68 第四章 开关电器 二、热继电器 1热继电器的用途、分类及型号 热继电器是一种应用广泛的保护性低压控制电器。 它是利用电流通过热元件所产生的热效应反时限动作的一 种继电器。 当负载电流超过允许值时,反映被保护设备工作状态的热 继电器便会动作、切断电路,从而对电气设备起过负荷保 护作用。此外,它也可以对其它电器设备的发热状态进行 控制。 电动机如长期过载、频繁起动、欠压运行或缺相运行,都 可能会使其电流超过额定值。若超过的量不大,熔断器不 会熔断。 长时间过电流将会引起电动机过热,加速绕组的绝缘老化 ,缩短电动机使用寿命,严重时甚至烧坏电动机。 因此,交流电动机通常都设置由热继电器构成的过负荷保 护。 Date 69 第四章 开关电器 热继电器按动作原理可分为 ( l)双金属片式。利用两种热膨胀系数不同的金属( 常为锰镍与铜板)轧制成双金属片,受热后发生弯曲 ,从而推动机构使触头闭合进而切断电路。 ( 2)热敏电阻式。它是利用某种材料的电阻值随温 度变化的物理性能而制成的。 热继电器按额定电流等级可分为 10、 40、 100A和 160A四种。按极数或相数可分为二相、三相结构及 三相带断相保护等三种。 Date 70 第四章 开关电器 热继电器型号含义 JR15-10/2表示额定电流 10A、二相结构、设计序 号 15的热继电器。 Date 71 第四章 开关电器 目前应用较广泛的是双金属片热继电器,因为这 种热继电器结构简单、体积小和成本较低。常用 的热继电器有 JR15、 JR16及 JR20等系列。 新型热继电器一般都带有断相保护,温度补偿, 动作脱扣指示等功能,有些还具有手动断开分断 触点的断开检验按钮,动作脱扣灵活性检查等装 置。 它们都可直接安装在配套的接触器上,也可单独 用螺钉安装或卡装在卡轨上。 Date 72 第四章 开关电器 2热继电器基本原理和结构 双金属片式热继电器是利用双金属片受热后发生 弯曲的特性来断开触点的。 如图 4-63( a)所示,将两种线膨胀系数不同的金 属片牢固地轧焊在一起,如果左侧金属片膨胀得 多,右侧金属片膨胀得少,那么双金属片就向右 弯曲,即向膨胀系数小的金属片侧弯曲,如图 4- 63( b)所示。 继电器就是利用双金属片这个特性制成的。 Date 73 第四章 开关电器 三、起动器 起动器是供控制电动机起动、停止或反转用的,是具 有过负荷保护性能的开关电器。 起动器有全电压起动器和减压起动器两
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