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工业电气控制技术 （常用电器） 摘吕厚余，邓力主编.北京：科学出版社 2007第一章 基本控制原理开环控制系统闭环控制系统（反馈）第二章 电器的基本知识2.1 电器概述电器对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护的作用，是输配电和用电系统可靠运行的基础和重要保证。1.按工作电压等级分（1）低压电器：工作电压在交流1200V或交流1500V以下的各种电器，如接触器、控制器、启动器、刀开关、自动开关、低压熔断器、继电器、电阻器、主令电器等。（2）高压电器：工作电压高于电流1200V或直流1500V的各种电器，如高压断路器、隔离开关、高压熔断器、避雷器等。安全电压额定值为42V，36V，24V，12V，6V。（1）42V可供有触电危险的场所使用，如手持电动工具的使用。（2）36V可供在矿井、多导电粉尘等场所使用的行灯等使用。（3）24V、12V、6V可供某些人体可能偶然触及的带电体的设备选用。3.按用途分（1）控制电器：用于控制电路和控制系统的电器，如接触器、各种控制继电器、控制器、启动器等。（2）主令电器：用于自动控制系统中发送控制命令的电器，如控制按钮、行程开关、万能转换开关等。（3）保护电器：用于电路及用电设备的电器，如熔断器、热继电器、各种保护电器、避雷器等。（4）配电电器：用于电能的输送和分配的电器，如高压断路器、隔离开关、刀开关、断路器、自动开关等。（5）执行电器：用于完成动作或传动功能的电器，如磁铁、电磁隔离器等。（1）有触点电器由触点实现通断电路的功能，如刀开关、接触器等。（2）无触点电器电器通断电路的功能不是通过机械接触，而是根据输出信号的高低实现的（半导体器件的开关效应，如可控硅的导通和阻断、三极管的饱和和截止来实现电路的通断），如固态继电器、接近开关灯等。2.2 电器的基本理论在结构上，电器一般由三个部分组成，即感测部分、判断部分和执行机构。感测部分接受外界输入的信号，通过转换、放大再由判断部分作出有规律的反应，执行机构动作，输出相应的指令实现控制目的。2.2.1 电磁式电器的工作原理对于有触头的电磁式电器，感测和判断部分大都是电磁机构，而执行机构则是触头。按触头控制的电路又分为主触头和辅助触头。主触头用于接通和断开主电路，允许通过较大的电流，一般装有灭弧罩；辅助触头用于接通和断开控制电路，只允许通过较小电流。桥式触头：两个触点串于同一条电路中，电路的接通和断开由两个触点共同完成。点接触形式，适用于电流不大，且触头压力小的场合。面接触形式，适用于大电流的场合，多用于较大容量接触器的主触头。指形触头：触头的接触区为一直线，触头接通或分断时产生滚动摩擦，适用于通电次数多，电流大的场合，常用于刀开关。电接触的结构形式（1）固定接触两接触元件在工作时间内固定接触，无相对运动也不分离。（2）滚动和滑动接触如电阻器的滑动头，电机的电刷和滑环，电气机车的馈电弓和馈电线等。（3）可分、合接触触头/触点固定接触常采用面接触的形式，且电连接一般采用螺钉或铆钉等压紧，以加大压力，使接触电阻减小。由于面接触的散热面积及热容量大，多用于大电流。可分、合接触考虑到装配检修的方便和工作可靠，多采用点接触或线接触的形式。电连接一般采用触头弹簧压紧，压力较小。继电器触点压力小，多采用点接触的形式。为了保证必要的压强，最大限度地破坏和清除膜电阻的影响，要求触点曲率半径要小。一般来说，点接触虽然膜电阻小，但是散热面积及热容量均小，所以多用于小电流。线接触的压力集中，实际接触压力强度较大，在中等压力时接触电阻较小，线接触的优点还表现在可以使触头在闭合过程中有相对运动而自动净化、便于调整，因此广泛用于接触器、自动开关及高压开关电器的触头中。2.2.3 开关电弧理论开关触头在大气中断开电路时，如果电路的电流超过0.25A，电路断开后加在触头间的电压超过12V，则在触头间隙（又称弧隙）中便会产生一团温度极高，发出强光和能够导电的气体电弧。1.触头间的电弧4.开关电器典型灭弧装置1）简单灭弧利用机械或电弧电流本身产生的电动力拉长电弧，使之运动中不断与新鲜空气接触，为其冷却，使电弧熄灭。刀开关，直动式交流接触器 交流桥式触点2)磁吹灭弧装置当电弧需要较大的电动力吹入灭弧室时，就要采用专门的磁吹装置。磁吹灭弧装置可以用于低压直流和交流接触器中。3）弧罩和纵缝灭弧装置常用耐弧塑料（如陶土、石英、三聚氰胺和MP-1塑料）制造的具有纵缝的灭弧室来限制弧区扩展并加速冷却以削弱热电离。即可用于灭直流电流也可以用于灭交流电弧。多用于低压开关电器，也可用于3-10kv的高压开关电器。4）栅片灭弧装置绝缘栅片灭弧装置是利用电弧自身磁场产生的电动力拉长电弧，并使电弧与绝缘栅片紧密接触的过程中迅速冷却。金属栅片是将电弧分割为多段短弧，利用增大近极区电压降来加强灭弧效果。适用于高、低压直流和交流开关电器，以低压交流并联开关电器用的较多。5）固体气体灭弧装置利用能产生气体的固体绝缘材料，如钢纸、有机玻璃等兼作绝缘管和灭弧室，主要用于高、低压熔断器。6）石英砂灭弧装置主要用于高、低压熔断器。石英砂填充在绝缘管内作灭弧介质。7）油吹灭弧装置以变压器油为介质。产生电弧后，电弧将油气化、分解形成油气。一般用于高低压电器中，如油开关。8)气体吹弧装置利用压缩空气来熄灭电弧；空气，SF6。9）真空灭弧装置介质必须通过电子碰撞气体粒子使之电离才能产生更多的电子。而真空中的气体很稀薄，电子的自由行程远大于触头间的距离。10)无弧分断一是在交流电流自然过零时，以极快的速度使动静触头分离。二是采用电子灭弧装置。在触头的两端并联晶闸管，让晶闸管承担电路的通断。在触头断开时将其电压控制在极低的范围内，从而避免电弧的产生。第三章 常用电器3.1 控制电器3.1.1 接触器接触器是一种用于频繁地接通或断开交直流主电路、大容量控制电路等大电流电路的自动切换电器。在功能上，接触器除了能自动切换外，还具有手动开关所缺乏的远距离操作功能和失压（或欠压）保护功能，它虽然具有一定的过载能力，但却不能切断短路电流，也不具备过载保护功能。直流接触器和电流20A以上的交流接触器均装有灭弧装置。主触头用于接通或断开主电路，允许通过较大的电流。辅助触头用于接通或断开控制电路，只能通过较小的电流，且不设灭弧装置，因此不能用来分合主电路。电磁式接触器是根据电磁原理工作的，当吸引线圈通电后在静铁心中产生磁场，在衔铁气隙处产生电磁吸力，当电磁吸力大于反力时才能使衔铁产生闭合动作，主触头在衔铁的带动下闭合接通电路。与此同时，衔铁还要带动辅助触头动作，使常闭触头断开，常开触头闭合。当线圈断电或电压显著降低时，吸力消失或减弱到小于反力时，衔铁在释放弹簧作用下复位，主、辅触头又恢复到原来状态。2.接触器的符号和型号的意义a）线圈b）常开触头c）常闭触头2）接触器的型号和分类（1）型号意义 C J / 接触器 极数 交流 额定电流设计序号 B表示栅片灭弧 C Z / 接触器 常闭触头数 直流 常开触头数设计序号 额定电流（2）接触器的分类电磁接触器，液压接触器，气动接触器；交流接触器，直流接触器3.接触器的主要技术参数（1）额定电压指接触器铭牌上的额定电压，也就是主触头的额定电压。选用时必须与被控制的负载回路的额定电压相同。（2）额定电流主触头的额定工作电流（3）吸引线圈的额定电压直流：24V，48V，110V，220V，440V；交流：36V，127V，220V，380V。考虑到电网电压的波动，允许接触器的线圈电压超过额定值的5%，线圈的温升不会超过绝缘材料的允许温升。2）接触器的选择（1）接触器的类型选择根据接触器所控制的负载性质，选择直流接触器或交流接触器。交流负载交流接触器；直流负载直流接触器如果控制系统中主要是交流电动机，且直流负载的容量比较小时，也可全用交流接触器。3.1.2 控制继电器继电器是一种根据电或非电信号的变化来接通或断开小电流电路，实现远距离自动控制和保护的自动控制电路。输入量可以是电流、电压等电量，也可以是温度、时间、速度等非电量，而输出则是触头的动作或电参数的变化。1.继电器的分类（1）按动作原理分：电磁式、磁电式、感应式、电动式、温度（热）、光电式、压电式继电器。（7）按用途分：控制、保护继电器、信号继电器和安全继电器2.电磁式继电器的结构和型号继电器和接触器的主要区别是：接触器只有在一定的电压信号下动作；而继电器的输入量可以是各种物理量。接触器的主要任务是控制主电路的通断，强化执行功能；继电器实现对各种信号的感测，强化感测的灵敏性，动作的准确性及反应的快速性，其触点无主、辅助触头之分，通常接在小容量的控制电路中，一般不用灭弧装置。2）电磁式继电器的型号继电器的种类：T通用继电器；L电流继电器；Z中间继电器；S时间继电器J 常闭触点处 常开触点处 设计序号 继电器的种类 继电器3）电磁式继电器的的图形符号（a）线圈（b）常开触头（c）常闭触头3.继电器的主要技术参数1）额定参数（1）继电器的额定电压（电流）：指继电器线圈电压（电流）的额定值。（2）吸合电压（电流）：指使继电器衔铁开始运动时线圈电压（电流）值。（3）释放电压（电流）：指衔铁开始返回时，线圈的电压（电流）值。2）动作时间 吸合时间，释放时间一般电磁式继电器的动作时间为0.050.2s，快速继电器的动作时间小于0.05s，动作时间大于0.2s的为延时继电器。3）整定值根据控制要求，对继电器的吸合（释放）电压或电流进行人为的调节的数值。一般电磁继电器是通过调节调整弹簧的松紧程度，改变非磁性垫片的厚度和改变初始气隙的大小来调节整定值。4）返回系数返回系数为释放电压（电流）与吸合电压（电流）之比，用K表示。不同继电器的K值不同。控制继电器，K0.6，使之能反映较小输入量的波动范围。4.几种控制继电器1）电压继电器和电流继电器电压继电器：用于电力拖动系统的电压保护和控制，其触点的动作范围与线圈的电压大小有关，使用时电压继电器的线圈与负载并联。过电压继电器，欠电压继电器，零电压继电器。电压继电器的文字符号位KV。电流继电器：广泛用于电机、变压器和输电线路的过负荷及短路保护线路中。电流继电器的文字符号位KI。 由于直流电路一般不会出现过电压，所以产品中没有直流过电压继电器。2）中间继电器电磁式中间继电器实质上是一种电磁式电压继电器，其特点是触头多、触头容量较大（额定电流510A）和动作灵敏（动作时间小于0.05s）。其主要用途为当其他继电器的触头对数或触头容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触头数或触头容量，起到中间转换作用。中间继电器只要求线圈电压为零时可靠释放，对动作参数无要求，所以没有调节装置。中间继电器的文字符号位KA。电压和电流继电器的线圈符号U（a）过电压继电器U（c）过电流继电器I（d）欠电流继电器3) 时间继电器时间继电器是指从接受信号到执行元件（触头）动作有一定时间间隔的继电器。其特点是接受信号后，执行元件能够按照预定时间延时工作，广泛用于自动控制中。通电延时型，断电延时型，带瞬动触点的通电延时型。（1）直流电磁式时间继电器仅作通电延时，适用于直流电路。延时时间短（不超过5s）、精度低，一般用于延时精度不高的场合，如电动机的延时运动。（2）空气阻尼时间继电器其特点是延时范围大（0.460s和0.4180s）,不受电源电压及频率波动的影响，但延时误差大，无调节刻度指示难以精确地整定延时值。 不适延时精度要求高的场合。（3）电动式时间继电器由微型同步电动机拖动减速齿轮获得延时。延时范围宽（072h），整定偏差小，延时值不受电源电压波动和环境温度变化影响。结构复杂，使用寿命低，价格贵，延时偏差受电源频率的影响。时间继电器的电路符号（a）线圈符号（b）通电延时线圈（c）断电延时线圈（d）延时闭合常开触头（e）延时断开常闭触头（f）延时断开常开触头（g）延时闭合常闭触头（h）瞬动触头通电延时：接受信号后，延时，输出变化；输入信号消失，立即复位。 断电延时：接受信号后，瞬时动作；输入信号消失，延时，复位。4）速度继电器速度继电器是一种以转速为输入量的非电信号检测电器速度继电器主要用于异步电动机的反接制动控制，所以也称反接制动继电器。速度继电器的符号（a）转子（b）常开触点（c）常闭触点5.几种信号继电器（1）液位继电器（2）压力继电器（3）温度继电器（4）光电继电器3.2 主令电器主令电器是用来闭合和断开控制电路的，但不能直接分合主电路。3.2.1 控制按钮和指示灯1. 控制按钮控制按钮是一种接通或分断小电流的主令电器，其触头运行通过的电流较小，一般不超过5A，主要用于低压控制电路中。1）控制按钮的结构和符号控制按钮的符号（a）常开触头（b）常闭触头（c）复合触头2）控制按钮的类型和型号控制按钮，单式，复式，三联式红色表示停止按钮，绿色表示启动按钮。紧急式装有突出的蘑菇形帽。带灯式的透明按钮内装有信号灯，用作信号显示。钥匙式，需用钥匙插入方可旋转操作。控制按钮的型号意义如下：LA 20 / 派生代号系列代号 无字母：平钮设计代号 J蘑菇钮；D带灯钮；触点对数（16） X旋转钮；Y钥匙钮。按钮的主要技术参数有额定电压和额定电流，一般为AC500V，5A。2. 指示灯 发光体主要有白炽灯，氖灯和半导体型三种，发光颜色有黄、绿、红、白、蓝五种。指示灯和照明灯的图形符号相同，指示灯的文字符号为HL,照明灯的文字符号为EL。指示灯的型号如下： AD2 / 信号灯 1110V；2220V；3380V。设计代号 颈部直径3.2.2 行程开关行程开关主要用来限制机械运动的位置和行程。当做位置保护时，也称它为限位开关。1. 行程开关1）行程开关的结构和型号（b）行程开关的符号（直动式行程开关的符号）2）行程开关的类型和型号按行程开关的操作机构分，有直动、滚动和微动式。直动式行程开关的缺点是分合速度取决于生产机械的移动速度，当移动速度低于0.4 m/min时，触头分断较慢，易受电弧烧损，此时采用滚动旋转式行程开关。当生产机械的行程较小且作用力也很小时，可采用具有瞬时动和微小行程的微动开关。 L X 1.自动复位； 2.不能自动复位 0.仅径向传动杆； 1.滚动轮装在传动杆外侧； 2.滚动轮装在传动杆内侧；4.滚动轮装在传动杆凹槽内侧 0.无滚轮； 1.单轮； 2.双轮； 3.直动不带轮； 4.直动带轮。 设计序号 行程开关 主令电器 J L X K 1 常闭触点处常开触点处1.单轮；2.双轮；3.直动不带轮；4.直动带轮设计序号快速位置开关主令电器机床电器2. 接近开关接近开关又称为无触点行程开关，当某一物体接近其信号机构时，信号机构发出“动作”信号。而且不论所检测的物体是运动的还是静止的，接近开关都会自动的发出物体接近的“动作”信号。不需机械力，通过感应头来感测被测物体，并通过对感测信号的处理向执行电器发出“动作”信号。涡流式，电容式，光电式，热释电式接近开关和霍尔接近开关。感应式接近开关电路符号（常开触点，常闭触点）接近开关既有行程开关、微动开关的特性，同时又具有传感器的性能，且动作可靠、性能稳定、频率响应快、使用寿命长，抗干扰能力强，且具有防水、防震、耐腐蚀等特点。可用于行程控制，限位保护，测，无触点、按钮等。3.2.3 转换开关（又称为组合开关）1）转换开关的结构和符号（b）图形表示法 （c）列表表示法SA位置触点左0右12345678 （b）中用“ ”表示手柄位置，（c）中用“”表示闭合。当操作手柄处于0位置时，触点12闭合；当手柄位于左边位置时，触点56,78处于闭合状态；当手柄处于右边位置时，触点34和56处于闭合状态。2）转换开关的主要类型和其型号（1）HZ25系列转换开关主要用于交流50HZ，电压380V以下的电气线路中作电源开关和鼠笼型电动机的起动、转向、变速开关。也可以用作控制线路的换接。（2）GLD自动转换开关（ATSE）主要用于紧急供电系统，将负载电路从一个电源换接至另一（备用）电源，以确保重要设备和场所对电源的要求。2. 万能转换开关万能转换开关用于高压短路器、空气断路器等的分合闸，各种配电设备中线路的换接、遥控和电流表、电压表的横向测量等，也可用于控制小容量电动机的起动、换向、调速。实际上是一个多档位的组合开关，是用来控制多回路的一种主令电器。万能转换开关的触头最多可达60对，换接线路多，用途广泛。3.3 保护电器3.3.1 熔断器（利用熔化作用来切断电路）熔断器主要用来对电动机进行短路保护。控制照明电路及某些装置中的熔断器，既有短路保护作用，又有过载保护作用。1. 熔断器的结构和型号熔断器主要由熔体和熔管组成；其中熔体是主要部分，它既是感测元件又是执行元件。熔断器的符号2）熔断器的工作原理当电路发生严重过载或短路时，将有很大的故障电流通过熔断器使熔断器的熔体发生熔化。熔断器过载保护不灵敏，不宜作过载保护，主要作短路保护。2. 熔断器的保护特性熔断器的反时限特性（安秒特性）Imin为最小熔化电流熔体的额定电流IFU应小于Imin。3. 熔断器的选择（1）熔断器的额定电压：应大于或等于实际电路的工作电压。（2）熔断器的额定电流：应大于或等于熔体的额定电流。（3）熔体的额定电流：与负载的大小和性质有关。用于保护照明或电热设备等没有冲击电流的负载IFUIN；式中IN为电路的工作电流。单台长期工作的电动机IFU=（1.52.5）IN，IN为电动机的额定电流。单台频繁起动的电动机IFU=（33.5）IN，IN为电动机的额定电流。多台电动机 IFU=1.52.5INmax+IN式中，INmax为其中容量最大一台电动机的额定电流；IN为其余各台电动机额定电流之和。电容器负载 熔体电流IFU应大于电容器额定电流的1.6倍。（4）熔断器的额定分断能力（分断能力取决于熔断器的灭弧能力，与IN无关。）指在规定的额定电压和功率因数（时间常数）的条件下，能分断的最大电流值。它必须大于电路中可能出现的最大故障电流。要求电路中某一支路发生短路或过载故障时，只有距离故障点最近的熔断器作用，而主回路的熔断器或断路器不动作。为了防止越级熔断，上级（如供电干线路）熔断器的熔体额定电流应比下级（如供电支线路）的大12级。4. 熔断器的型号和类型1) 熔断器的型号意义RC瓷插式S快速式L螺旋式T有填料式 熔体的额定电流 熔断器的额定电流 设计代号 型式，C/S/L/T等 熔断器2）熔断器的类型（1）瓷插式熔断器分断能力较小，用于低压分支电路的电路保护，如民用核工业照明电路。（2）螺旋式熔断器熔管内装有石英砂用于灭弧，具有较高的分断能力，并带有指示器。当熔体熔断时指示器自动弹出，多用于机床电路中。（3）封闭管式熔断器无填料的熔断器主要用在低压电力网络成套配电设备中，作短路保护和连续过载保护，其特点是熔体熔断后，可自行拆开重新装入新的熔体。有填料的熔断器具有较大的分断能力，用于较大短路电流的电力输配电系统中，还可用于熔断器式隔离器和熔断器式开关等开关电器中。（4）新型熔断器自复式熔断器用金属钠作熔体，在常温下钠的电阻很小允许通过正常电流；当电路发生短路故障时，短路电流产生的高温迅速使钠气化，而气态钠的电阻很高，从而限制了短路电流。当故障排除后，温度下降，金属钠重新固化，恢复良好的导电性能。自复式熔断器的优点是可重复使用，不必更换熔体。但在线路中只能限制故障电流不能切断故障电流，一般与断路器配合使用。高分断能力熔断器的分断能力达20kA，适用于工业电气装置、配电设备的过载和短路保护。快速熔断器的熔体由纯银材料制成，熔体通过3.5倍额定电流时，动作时间不超过0.06s。它具有分断能力强、分断时间短及动作稳定等特点，快速熔断器的熔体不能用普通熔体代替，快速熔断器主要用于保护硅整流元件和晶闸管半导体元件。3.3.2 热继电器热继电器是利用电流通过发热元件产生热量，使感测元件受热弯曲而推动执行机构的一种保护电器。由于热继电器中发热元件有慢热惯性，所以在电路中不能作瞬时过载保护，更不能作短路保护，主要在电路中作过载保护、断相保护和三相电流不平衡的保护。 /切断控制电路达到过载保护的目的。1. 热继电器的结构和工作原理热继电器主要由热元件、双金属片和触头部分组成。由于线膨胀系数不同，它们又紧密结合在一起，双金属片就会发生弯曲。（b）热继电器的电路符号 FRa. 热元件b. 常闭触点c. 常开触点使用时，可通过旋转热继电器面板上的旋钮来调节热继电器的动作电流。（通过调节内部凸轮的不同位置来实现）2. 继电器的型号和类型1）热继电器的型号JR 36 20 / 热继电器 热元件编号设计序号 特征代号：带断相保护；L单独。额定整定电流 安装式：Z与交流接触器组合接线； W带专用配套电流互感器。2）热继电器的类型JR1、JR2等系列热继电器采用间接受热方式，其主要缺点是双金属片靠发热元件间接加热，热耦合较差；双金属片受环境温度影响大，不能正确反映负载的过流情况。JR15、JR16等系列热继电器采用复合加热方式并采用了温度补偿元件，能正确反映负载工作情况。JR20和JRS系列热继电器为带有断相保护的热继电器，具有差动式断相保护机构。T系列热继电器的整定电流可达500A，常与B系列交流接触器组成电磁启动器。3. 热继电器的选用热继电器的整定电流：是指将热元件中通过的电流超过整定值的20%时，热继电器在20min内动作。1) 类型选择主要根据电动机定子绕组的联结方式来确定热继电器的型号。在三相异步电动机型号中，对星型联结的电动机可选用两相或三相结构的热继电器。对于三相电压的均衡性较差、工作环境恶劣或无人看管的电动机，宜选用三相结构的热继电器。三相异步电动机，定子绕组为三角形联结的电动机必须采用带断电保护的热继电器。3）热元件额定电流的选择和整定。热元件的额定电流一般按电动机额定电流的0.951.05倍选取。当电动机启动电流为其额定电流的67倍及起动时间不超过5s时，热元件的整定电流调节到等于电动机的额定电流。当电动机的启动时间较长、拖动冲击性负载或不允许停车时，热元件整定电流调节到电动机额定电流的1.11.15倍。重复短时工作的电动机（如起动机电动机），由于电动机不断重复升温，热继电器双金属片的温升跟不上电动机绕组的温升，电动机将得不到可靠的过载保护。因此在这种情况下不宜选用双金属片热继电器，应选用过电流继电器或能反映绕组实际温度的温度继电器来进行保护。3.3.3 漏电保护器1.漏电保护器的结构和工作原理漏电保护器在电路中起触电和漏电保护作用。漏电保护器是漏电电流动作保护器的简称，主要用于交流50HZ，电压380V及以下的电路中。漏电保护器主要由感测元件、中间环节、执行机构、试验装置和电源组成。漏电保护器的工作原理：主线路导线穿越零序电流互感器的环状铁心或在其上绕上几圈作为一次绕组，在电气设备正常运行时，主电路三相线路上的电流矢量和为零，因此零序电流互感器1的铁心中没有磁通，其二次侧就没有输出电压。当线路或电气设备因绝缘损坏而发生漏电，单相接地故障或人触及外壳等带电设备时，使得主电路三相电流矢量和不为零，零序电流互感器的铁心中就有零序磁通，其二次侧就有输出电压，该信号经放大器2放大后触发晶闸管3，驱动执行机构动作。漏电保护器的执行机构一般为带有分励脱扣器的低压断路器或交流接触器。当漏电电流达到或超过给定值时，其分励脱扣器立即动作，使断路器QF跳闸，从而切断故障电路，避免触电事故的发生。2. 漏电保护器的类型和选择1）漏电保护器类型（1）漏电开关：是由零序电流互感器、漏电脱扣器和主开关组成，并组装在绝缘外壳中，具有漏电保护和手动通断电路的功能。（2）漏电继电器由零序电流互感器和继电器组成；只具备检测、判断功能，由继电器发出信号，控制断路器分闸或控制信号元件发出声光信号。（3）漏电保护断路器一种安全保护电器，在电路中作为触电和漏电保护之用。当线路或设备对敌漏电或人身触电时，断路器迅速自动断开电路，能有效的保证人身和线路的安全，具有漏电保护及过载保护功能。漏电保护断路器接入电路时，应接在电度表和熔断器后面；安装时，应按规定的标准接线；接线完毕后应按实验按钮，检查保护断路器是否动作可靠。2）漏电保护器的参数和选用漏电电流是指通过漏电保护器主回路的电流。额定漏电动作电流是指漏电保护器必须动作的额定漏电电流值；分断时间指从施加漏电动作电流瞬间起，到切断被保护电路止所经时间。家电、固定安装电器、移动式电器、携带式电器以及临时用电设备的漏电动作电流应小于30mA。手持式电动器具应小于应小于10mnA，特别潮湿的场所应小于6mA。漏电保护器的额定漏电不动作电流应不小于电气线路和设备的正常泄露电流最大值的2倍。3.4 配电电器3.4.1 低压配电电器1. 刀开关1）刀开关的结构和符号刀开关的主要作用是将电路与电源民显的隔开，以保障检修人员的安全。一般不分断负载电流，有时也可用来通断较小的工作电流，作用照明设备和小型电动机不频繁操作的电源开关。当刀开关有灭弧罩并用杠杆操作时，也可接通或分断额定电流。刀开关手动实现刀数分为单极、双极和三极。2）刀开关的符号a. 单极b. 双极c. 三极2）刀开关的主要类型及其型号 / 0不带灭弧罩 1带有灭弧罩 8板前接线 9板后接线 极数 额定电流 11中央手柄 12侧面正向操作 13中央杠杆操作 14侧面手柄 HD单投刀开关 HS双投刀开关 HK开启式刀开关 HR熔断器式刀开关 HH封闭式负荷开关(2)刀开关的主要类型刀形隔离器：适用于交流50HZ，额定工作电压400V及直流额定工作电压230V，额定电流1600A及以下的配电电路，用作电源隔离及电源转换隔离。石板闸刀开关：主要用于工频额定工作电压380V的低压线路中，用作照明及配电线路的隔离开关。大电流开关：是一种新型电动操作手动开关，适用于交流50HZ，额定电压交流380V或直流220V，额定电流30006000A的电路，主要用于配电设备的控制电路中，用作不频繁地电动接通和切断或隔离电源，操作应在无负荷情况下进行。负荷开关：开启式负荷开关在额定工作电压单相220V或三相380V，额定工作电流10100A的电路中，用作手动不频繁的接通与分断负载电路及小容量线路的短路保护；封闭式负荷开关适用于额定工作电压380V，额定工作电流200A，频率为50HZ的交流电路中，用作手动不频繁地接通和分断有负载的电路，并对电路有过载和短路保护作用。熔断器式开关主要用于额定电压交流600V（4562HZ），约定发热电流630A的具有高短路电流的配电电路和电动机电路中，作为电源开关、隔离开关、应急开关，并用作电路保护，但一般不用来开关单台电动机。3）刀开关的选择使用（1）主要技术参数额定电压：国产 交流500V（50HZ）以下，直流440V以下；额定电流：国产 电流101500A，有时可达50000A；通断能力：在规定条件下，能在额定电压下接通和分断电流值；动稳定电流：在规定的使用和性能条件下，刀开关在闭合位置所能承受的电流峰值。刀开关的动稳定电流为其额定电流的几十到两百倍。也就是要保证刀开关在闭合位置时，电路发生短路故障，刀开关不会因为短路产生的电动力作用而发生变形、损坏或触刀自动弹出的现象。这一短路电流的峰值就是动稳定电流。热稳定电流：在规定的使用和性能条件下，刀开关在指定的短时间内，在闭合位置上所能承载的电流。也就是要保证刀开关在电路发生短路故障时，在一定时间（通常为1s）通过短路电流（热稳定电流）不会因温度的急剧升高而发生熔焊现象。（2）刀开关的选择和使用安装时，手柄向上，不得倒装或平装，避免由于重力自动下落，而引起误会动作合闸。接线时，应将电源线接在上端，负载线接在下端，这样拉闸后刀片与电源隔离，防止可能发生的意外事故。2. 低压断路器1）断路器的结构和工作原理断路器又称自动开关（俗称自动空气开关，简称空开），是低压配电电网中的主要开关器件。不仅可以接通和分断正常负载电流、电动机工作电流和过载电流，而且可以接通和分断短路电流。主要用在不频繁操作的低压配电线路或开关柜（箱）中作为电源开关使用，并对线路、电气设备及电动机等实行保护，当它们发生严重过电流、过载、短路、失压、断相、漏电等故障时，可自动切断线路，起到保护作用。从功能上讲，断路器相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器及漏电保护器保护的部分或全部功能的总和。断路器主要由三个基本部分组成：触头、灭弧系统和各种脱扣器，包括过电流接触器、失（欠）压脱扣器、热脱扣器、分励脱扣器和自由脱扣器。分励脱扣器用作远距离控制分断电路；过电流脱扣器起严重过载或短路保护作用；失（欠）压脱扣器起失（欠）压保护作用；热脱扣器起过载保护作用。并非每种断路器都具有上述各种脱扣器。（a）断路器工作原理图1.主触头2.自由脱扣器3.过电流脱扣器4.分励脱扣器5.热脱扣器6.失（欠）压脱扣器（b）断路器的电路符号2）断路器的型号和种类（1）断路器型号的意义DD 20 / 塑壳式断路器 用途代号：无字 配电 设计序号 2 保护电动机用极限短路分断能力 脱扣器形式Y，一般（可省略） 极数J，较高 操作机构代号： G，最高额定电流 无字 手柄操作P，电动机操作（2）断路器型号的种类框架式断路器：主要用作配电网络的保护开关。塑料外壳式断路器：除用作配电网络的保护开关外，还可用作电动机、照明电路及电热电路的控制开关。直流快速断路器：用于控制和保护含半导体器件的直流短路。限流式断路器：可利用短路电流所产生的电动力使触头在810ms内迅速断开限制网络上可能出现的最大短路电流。3）断路器的选用及调整根据额定电压、额定电流、极数、脱扣器类型、整定电流范围、分断能力、动作（分断）时间等参数来选用断路器。分断能力是指断路器在规定的电压、频率及规定的线路参数（交流短路为功率因数，直流电路为时间常数）下所能接通和分断的短路电流值。动作（分断）时间是指切断故障电流所需时间，它包括固有断开时间和燃弧时间。（1）断路器的选用额定电压大于或等于线路或设备的额定电压。对配电电路应注意区别是电源端保护还是负载端保护。额定电流大于或等于负载工作电流。若环境温度较高应适当增大选用额定电流。通断能力大于或等于电路的短路电流。（2）断路器的调整过载脱扣器整定电流与所控制的电动机额定电流一致，通过1.05倍脱扣整定电流2h内不动作；通过1.2倍2h内动作；过电流脱扣器整定电流应大于负载的正常工作时的尖峰电流，对电动机负载应按起动电流的1.7倍整定；欠电压脱扣器的额定电压等于主电路的额定电压；极间保护应满足配电系统保护的要求，以避免越级跳闸，扩大事故范围。3.4.2 高压配电电器高压电器一般是指额定电压为1kV及以上的电器。1. 隔离开关和负荷开关1）隔离开关（隔离开关主要用于可靠接地的隔离电源）标准规定，隔离开关在分断状态下应有明显可见的断口；闭合状态下，导电系统中可以通过正常的工作电流和故障下的短路电流。无灭弧装置，只靠将大气中电弧逐渐拉长使之自然熄灭。隔离开关只具备小电流开断能力，不能用来开断负荷电流，更不能用来开断短路电流。户内一般配电用隔离开关：隔离开关的三相装在同一底架上，操作机构通过连杆操动转轴完成分合闸操作。闸刀为矩形铜条，以便用磁锁装置来提高开关对短路电流的稳定性。户内、户外两种2）负荷开关负荷开关带有简单的灭弧装置，适用于交流50HZ，3.6kV、7.2 kV、12 kV、40.5 kV和72.5 kV电压等级的电网。和限流熔断器串联组合可代替断路器使用，这样负荷开关前面就不需串联隔离开关，负荷开关承担关合和开断各种负荷电流，熔断器承担开断较大的过载电流和短路电流。负荷开关不要求开断短路电流，但要求能承受短路电流。负荷开关的结构按不同灭弧介质可分为矿物油、压缩空气、有机材料产气、SF6气体和真空负荷开关五种。2. 高压熔断器为使熔丝的温度在最小熔断电流下达到材料的熔点，目前高压熔断器中一般采用在铜熔丝上焊上锡球或搪上一层锡的方法来降低熔丝的熔点。由于锡的熔点只有232，所以只要锡球一熔解，锡液附近的铜也会随之熔解而将电路开断，这一效应称为锡的冶金效应。跌落式熔断器主要由瓷质绝缘子、熔管和动、静触头组成。当发生短路故障时熔管内的熔丝熔断，使活动关节释放，上动触头在弹簧的作用下滑离鸭嘴罩，熔管便依靠自重迅速向下翻落使触点断开，分断故障电路。与此同时，熔管内的产气材料在电弧的作用下产生大量气体使管内压力剧增，气体迅速向熔管两端喷出，从而使电弧拉长降温，在电流过需时电弧被熄灭，起到保护作用。石英砂填料跌落式熔断器的分断能力一般为40kA，有时甚至可做到100kA的分断能力，一般管状跌落式熔断器最大分断能力为12.5kA。3. 高压断路器高压断路器除了能切断电力系统的短路电流外，还能断开负载电流、空载长线的充电电流（容性电流）和空载变压器的励磁电流（感性小电流）等。断路器主要由导电部分、触头系统、灭弧室、操动机构、传动部分以及绝缘部分等组成。其中灭弧室为断路器的核心。高压断路器按照灭弧性质可分为：油断路器、压缩空气断路器、真空断路器和六氟化硫（SF6）断路器等。真空断路器，SF6断路器。3.5 新型电器3.5.1 电子电器电子电器保持独立的电器外形，在功能上与有触点电器相对应，输出形式可以是无触点的电平转换，也可以是有触点的触点通断，既可与电子电路构成无触点系统，也可与有触点电器构成继电器系统。1.电子式时间继电器电子时间继电器可分为晶体管式时间继电器和数字式时间继电器。1）晶体管式时间继电器分为通电延时型，断电延时型和带瞬动触点的通电延时型。晶体管式时间继电器利用电容对电压变化的阻尼作用作为延时基础。2）数字式时间继电器采用了可设定时时间和定时方式的时间芯片。数字式时间继电器适用于各种需要精确延时的场合以及各种自动化控制电路。2.固态继电器微电子技术无触点电子开关器件在自动化控制中可以用微弱的控制信号对大电路输出回路中的双向晶闸管进行有效的控制，从而实现对大电流回路负载通断的控制。从整体上看，固态继电器有两个输入端（A、B）和两个输出端（C、D），是一种四端器件。工作时只要在输入端加上一定的控制信号，就可以控制输出两端之间的“通”和“断”，实现“开关”的功能。直流型固态继电器在使用时应注意：（1）负载为感性负载时，如直流电磁阀或电磁铁，应在负载两端并联一只二极管，二极管的电流应等于工作电流，电压应大于工作电压的4倍。直流固态继电器的负载接线图（2）直流固态继电器工作时应尽量与负载靠近，其输出引线应满足负荷电流的需要。（3）使用的电源应经交流降压整流所得，其滤波电解电容应足够大。3.晶闸管自动开关晶闸管元件具有开和关两种状态，因此可以实现电路中控制欲切换功能。由于是没有触点的机械运动，也叫静态开关或固态开关。在晶闸管的控制极加上适当的触发信号，可使其从触发状态转为导通状态，当晶闸管的阳极电流减小到维持电流以下时，即自行关断。2）晶闸管自动开关晶闸管低压断路器即为晶闸管自动开关，是带有各种保护环节的晶闸管开关。当电路中出现过电流、过电压、欠电压和漏电等故障时能自动切断电路，实现保护功能。晶闸管自动开关（按分