设备管理_低压电器及成套设备概述

第六章低压电器及成套设备 2015年5月 一 定义与分类 低压电器 是指交流1000V及以下 直流1200V以下的电路中 用来对电能的生产 输送 分配和使用起开关 控制 调节和保护作用的电气设备 以及利用电能来控制 保护调节非电过程和非电装置的电器设备 按作用分类 2 低压配电电器 刀开关 熔断器 断路器等 低压控制电器 接触器 继电器 主令电器等按操作方式分类 2 自动电器 通过电磁机构或者压缩空气来完成操作 手动电器 依靠人力做功 第一节低压电器分类及选用原则 二 低压电器的安装类别安装类别 即耐压类别 共分四类 安装类别 信号水平级 安装在系统线路末端 多为特殊设备或部件 如低压电子逻辑系统 小功率信号电路的电器 安装类别 负载水平级 如控制和通断电动机的电器 安装类别 配电及控制水平级 安装在配电柜 箱 中 与配电干线直接连接的电器 安装类别 电源水平级 如电源进线处的电器 三 低压开关类电器的基本理论1 电弧 开关触头断开时 自由电子脱离金属部分进入空气 在电场作用下加速向高电位运动 与空气分子撞击使其发生电离 联锁反应使空气中的自由电子瞬间增多 空气开始导电 发出声响与弧光 电弧温度2000 3000 会烧蚀触头 也容易引发短路 2 低压电器常用灭弧方法 4 1 拉长灭弧 用机械力和电动力将电弧迅速拉长 使电源电压不足以维持烧弧时 电弧即可迅速熄灭 2 纵缝灭弧 电弧被磁场或电动力吹入装有纵缝灭弧装置的灭弧室缝内 由于增大了电弧和缝壁接触的冷却表面 电弧将其热量传递给缝壁 电弧温度迅速降低 电离作用削弱 从而达到灭弧目的 3 灭弧栅灭弧 电弧被拉人灭弧栅后 电弧被分成若干段短弧 每段短弧都要产生电压降 当电源电压不足以维持电弧时 电弧即会熄灭 4 磁吹灭弧 灭弧装置内装有磁吹线圈 触头断开时产生的电弧 在磁吹线圈磁场的作用下 迅速被吹入灭弧室 因与栅片接触被冷却而熄灭 三 低压开关类电器的基本理论3 触头压力 初压力 动静触头刚接触时 弹簧施加在触头间的力 终压力 触头完全闭合后 触头间的压力 超行程 若无静触头 动触头还能行进的距离 说明 加大初压力 可减少触头碰撞时的振动 加大终压力 可降低触头接触电阻 4 触头磨损 磨损导致超行程失去一半时应更换触头 触头磨损过快原因 经常大电流起动 线圈电压低 导致触头振动严重 弹簧无力 操作频繁 触头容量不足 一 刀开关和刀熔开关 一 刀开关是一种带有刀刃楔形触头 结构简单的开关电器 1 用途 2 隔离电源 提供 明显可见的分断点 不频繁地接通与分断额定电流以下的负载 如小型电动机 电阻炉等 2 分类 按极数划分 单极 双极 三极 按操作方式划分 手柄直接操作 杠杆操作 气动操作 电动操作 按合闸方向划分 单投 双投说明 不能切断故障电流 只能承受故障电流引起的电动力和热效应 第二节低压配电电器 3 安装与运行维护 1 刀开关应垂直安装在开关板或条架上 使夹座位于上方 以避免在分断位置由于刀架松动或闸刀脱落而造成误合闸 特别是中央手柄式 2 合闸时要保证三相同步 各相接触良好 倘若有一相接触不良 就可能造成电动机因单相运行而损坏 3 按产品使用说明书中规定的分断负载能力使用 若分断严重过载则会引起持续燃弧 甚至造成相间短路 损坏开关 4 与开关配合使用的操作次序 当分断电路时 应首先拉开带负载的开关 然后再拉开刀开关 隔离开关 合闸时的程序与分断相反 二 刀熔开关刀开关 熔断器 或熔丝 具备一定的短路分断能力 1 胶盖开关不应倒装 平装 所配熔丝不得超过刀开关的额定电流 无灭弧装置 断流能力有限 可控制5 5kW以下电动机 2 负荷开关 又称铁壳开关 刀开关和熔断器装在铸铁或钢板拉伸制成的外壳里 闸刀通过弹簧的储能作用可快速分断不大于额定电流的电路 装有联锁装置 以保证在箱盖打开时不能合闸 合闸状态时不能打开箱盖 带有简单的灭弧装置 故其断流能力较强 可用来控制15一20kW以下的三相电动机 说明 据实践经验 60A以上的铁壳开关不宜用来直接控制电动机 以免电弧伤人 采用60A及以下的铁壳开关控制电动机时 其额定电流应为电动机额定电流的1 5 2倍 用来控制照明或电热设备时 开关的额定电流可选择等于该类电路中的额定电流 安装及使用注意事项 1 必须垂直安装 其高度以操作方便和安全为原则 一般为下沿离地面1 3 1 5m左右 2 铁壳开关外壳的接地螺钉必须实行可靠接地或接零 3 电源线和电动机的进线都必须穿过开关的进 出线孔 并在进 出线孔加装橡皮圈 4 100A以上的开关 应将电源进线接在开关上桩头 电动机引出线接下桩头 100A以下的封闭式负荷开关 则应将电源进线接在开关下桩头 将电动机引出线接上桩头 以便于检修 5 使用时不允许面对着开关进行操作 以免万一发生故障伤人 应用左手操作合闸 6 更换熔体必须在闸刀断开的情况下进行 且应换上与原熔体规格相同的新熔体 3 刀熔开关主要用作中央配电屏 动力箱及电缆 导线的过载和短路保护 不频繁地接通或分断电路 由高分断能力的RT0系列有填料式熔断器和速断刀片 或做成两断口带灭弧室的闸刀 组成 凡额定电流200A及以下的交流刀熔开关 相间带有安全挡板 400A及以上的交流刀熔开关和直流100 1000A刀熔开关都装有灭弧罩 它们可通过杠杆操作 也可侧面直接操作 其极限分断能力最高可达50kA 正常供电情况下 接通和切断电源由刀开关承担 当线路发生过载或短路故障时 由熔断器切断故障电流 二 转换开关供两种及以上电源或负载转换用的开关电器 通常在控制 测量系统中常需电路转换 如电源的切换 电动机的正反向控制 测量回路中电压 电流的换相 等等 转换开关可简化控制回路或测量线路 并避免操作上的失误 大多数转换开关是由多节触头串接组装而成 有时也称组合开关 三 熔断器功用 短路保护 使电气设备 线路避免短路电流的危害 熔断器的组成 3 熔体 触头插座 绝缘底板熔体材料 低熔点材料 铅锡合金 锌 高熔点材料 银 铜 铝常用的熔断器1 无填料熔断器RC1A系列瓷插式熔断器RM7系列熔断器 封闭管式 2 有填料熔断器熔管内充石英砂 冷却灭弧RL1系列螺旋式熔断器由瓷制底座 带螺纹的瓷帽 熔管 瓷套所组成 RLS系列螺旋式快速熔断器用于保护硅整流元件3 RT0系列熔断器熔体是用铜片冲成栅状 中间部分用锡桥连接 围成笼形 扩大与石英砂的接触面积 4 RSO RS3系列快速熔断器动作快 小于1 4周期 分段能力高 过电压低 分断过电压峰值不超额定电压的2倍 熔体 纯度不低于99 9 的银片 熔断器的选择 安装与使用1 选用原则 熔断器的保护特性必须与被保护对象的过载特性有良好的配合 使其在整个曲线范围内能获得可靠的保护 熔断器的极限分断电流应大于或等于所保护电路可能出现的短路冲击电流 有效值 否则就不能获得可靠的短路保护 在配电系统中 各级熔断器必须相互配合以实现选择性 一般要求前一级熔体比后一级熔体的额定电流大2 3倍 这样才能避免因发生越级动作而扩大停电范围 要求不高的电动机可采用熔断器作过载和短路保护 一般过载保护应采用热继电器 而熔断器则仅作短路保护 熔断器的选择 安装与使用2 选用方法 1 保护笼形电动机不经常起动或起动时间不长的场合 熔体的额定电流IRN应为电动机起动电流ID除以2 5 3 起动频繁或起动时间较长 熔体的额定电流IRN应为电动机起动电流ID除以1 6 2 实用选择法 1 保护单台电动机 IRn 1 5 2 5 IMN2 保护多台电动机 IRn 1 5 2 5 ImN IDGImN 容量最大一台电动机的额定电流 IDG 其余几台电动机的计算负荷电流值的总和 2 小容量快速熔断器 200A 选用 IRn 1 57IsnIRn 熔断器的额定电流 有效值 Isn 硅元件的额定电流 平均值 熔断器使用注意事项 1 总开关熔断器熔体的额定电流应与进户线的总熔体相配合 并尽量接近被保护线路的实际负荷处 但要确保正常情况下出现短时尖峰负荷电流时 熔体不应熔断 2 采用熔断器保护时 熔断器应装在各相上 单相线路的中性线也应装熔断器 在线路分支处应加装熔断器 但在三相四线制低压网络的中性线上不允许装熔断器 接零保护的零线上严禁装熔断器 3 螺旋式熔断器的进线应接在底座的中心点接线柱上 其出线则应接在螺纹壳上 4 熔断器应垂直安装 以保证插刀和刀夹座紧密接触 避免增大接触电阻 造成温度升高而误动作 有时因接触不良还会产生火花 干扰弱电装置 5 安装熔体时应注意不让熔体受机械损伤 否则相当于熔体截面变小 可能出现设备正常运行时熔体却熔断的情况 熔断器使用注意事项 6 熔体长度要按熔断器或刀开关内的允许长度装接 既不能卷曲也不可拉紧 7 安装时熔丝两头应顺时针方向沿螺钉绕一圈 拧时不要过紧以免压伤 也勿过松造成接触不良甚至松脱 8 要正确选择和使用合乎规格与质量要求的合格熔体 表面已严重氧化的应勿使用 若使用中反复熔断 则说明线路或负载存在故障 必须先查明原因而切勿随意换大熔体 9 安装时若无合适的熔体 也不可用几根小容量熔体合股代用 因这种合股熔体的熔断电流并不等于各单根熔体的熔断电流之和 10 安装熔体要停电进行 为确保安全起见 尤其是在确需带电装设时 应戴好绝缘手套 站在绝缘垫上并戴上护目眼镜 以防触电或受电弧灼伤及脏物落入眼内 如何判断熔断器熔断是因为过载 还是短路 1 过载熔断 熔断点一般多在变截面熔体 片 的小截面处 且其熔断部位的长度较短 这是因为过载所产生的热量在小截面处积聚较快 故易产生上述现象 2 短路熔断 熔断部位较大 甚至熔体 片 的大截面部位也会熔断 这是由于较大的短路电流在极短时间内产生大量热能而使熔体熔断的缘故 第二节低压断路器 一 用途及分类低压断路器 过去常被叫做自动开关 自动空气开关 现向IEC 国际电工委员会 标准靠拢 统一叫做断路器 也简称开关 按用途分5类 配电用 电动机保护用 照明用 漏电保护用 特殊用途按结构型式分2类 框架式 又称万能式 塑料外壳式 又称装置式 框架式 我车间各配电室及MCC的进线开关 母联开关 塑料外壳式 MCC抽屉柜的断路器 二 断路器选用1 一般选用原则 I 断路器额定电压大于线路额定电压 2 断路器欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压 3 断路器分励脱扣器额定电压等于控制电源电压 4 断路器壳架等级的额定电流大于线路计算负载电流 5 断路器脱扣器额定电流大于线路计算电流 6 断路器的额定短路通断能力大于线路中最大短路电流 7 线路末端单相对地短路电流大于1 5断路器瞬时 或短路时 脱扣器整定电流 8 断路器的类型应符合安装条件 保护性能及操作方式的要求 2 配电用低压断路器的选用 1 配电变压器低压侧断路器应具有长延时和瞬时动作特性 其脱扣器的动作电流应按下列原则选择 瞬时脱扣器的动作电流一般为变压器低压侧额定电流的6 10倍 长延时脱扣器的动作电流可据变压器低压侧允许的过负荷电流确定 2 出线回路开关脱扣器动作电流应比上一级脱扣器的动作电流至少低一个级差 3 电动机保护用断路器的选用 1 长延时电流脱扣器的整定电流等于电动机的额定电流 2 瞬时 或短延时 脱扣器的整定电流 对单台电动机 Iop Krel IstIst 电动机的起动电流 Krel 可靠系数 高返回系数的断路器取1 35 1 4 对于低返回系数的断路器则取1 7 2对于多台电动机 Iop 1 3 IMst IMWIMst 最大一台电动机的起动电流 IMW 其余电动机工作电流之和 三 低压断路器的安装与使用 略 四 微型低压断路器小容量塑壳断路器 体积小 用料省 导轨安装方式 国产 DZ12 60 DZ47 63进口 C45N 第四节低压控制器 一 接触器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 接触器的选用原则 1 使用类别选择 2 主触头额定电压选择 负载额定电压3 主触头额定电流选择长期工作制 67 75 间断长期工作制 80 反复短时工作制 最大负荷电流可超过接触器额定电流的16 20 4 吸引线圈的电压选择随电路电压 或加控制变压器 增加安全系数 防触电 接触器的安装前的检查 1 检查接触器铭牌及线圈上的技术数据 如额定电压 电流 操作频率和暂载率等 是否符合实际使用要求 2 用手推动接触器的活动部分 要求动作灵活 无卡阻现象 3 清除铁芯极面上的防锈油 以免油垢粘滞而造成接触器断电后难释放甚至不释放 4 检查并调整触点的工作参数 开距 超程 初压力和终压力等 并使接触器各相关触点动作同步 5 检查接触器在85 额定电压时能否正常动作 在失压或电压过低 40 时能不能释放 6 检测接触器的绝缘电阻并应符合要求 接触器的安装注意事项 1 一般应安装在垂直面上 其倾斜度不能超过5 同时要注意留有适当的飞弧空间 以免烧坏相邻电器 2 安装位置及高度应便于日常检查和维修 3 安装孔的螺钉应装有弹簧垫圈及平垫圈 安装地点应无剧烈振动 拧紧螺钉以防松脱或振动 注意安装时不要有零件落入接触器内部 4 检查接线正确无误后 应在主触点不带电情况下先使吸引线圈通电并分 合数次 检查接触器动作是否可靠 然后方可投入使用 5 接触器的金属外壳或条架应可靠接地 6 切不可将交流接触器 电磁线圈 误接到直流电源上 会使线圈烧毁 交流接触器的常见故障 二 热继电器过负荷保护 过载保护 按动过原理分类 双金属片式热敏电阻式 热继电器使用热继电器一般用于轻载 不频繁起动电机的过负荷保护 对于重载 频繁起动的电机 则要用 延时动作型 过流继电器作过负荷和短路保护 对于工作时间较短 间歇时间较长的电机 如摇臂钻床的摇臂升降电机等 以及虽长期工作但过负荷可能性很小的电机 如排风机电动机等 可以不设过负荷保护 对于正反转及通断频繁的特殊工作制电机 不宜采用热继电器作为过负荷保护 而应使用埋入电动机绕组的温度继电器或热敏电阻来保护 热元件额定电流与整定电流的选择 热元件的额定电流应略大于电机额定电流 热元件的整定电流通常调整到电机额定电流的0 95 1 05倍 三 控制继电器1 时间继电器 种类 电磁式 空气式 电机式及电子式延时方式 通电延时 断电延时 2 电流继电器通常用于电机过电流保护 例如用于短时工作制设备的保护 分类 过电流继电器 欠电流继电器3 速度继电器 略 4 中间继电器在低压电路张广泛应用 扩展触头数量 放大控制电流 四 主令电器主令电器主要是用来发出操纵指令或信号 以控制电力拖动系统及其他控制对象的起动 运转 停止或状态的改变 1 控制按钮操作过程中 常闭触点先断开