电气设备教案(ch2)

第2章开关电器 本章重点 1 理解开关电器中电弧的形成和熄灭的机理 以及交流开关中的灭弧方法 2 了解各种高压 低压开关电器的结构 理解它们的工作原理 掌握它们的典型应用电路和使用范围 本章难点 对开关电器中电弧的产生和熄灭机理的理解 2 1开关电气设备中的电弧 1 电弧的定义及特点 特点 1 电弧具有较高的电导 弧柱区电场强度低 触头间只要有电弧 就仍有电流 电路就没有断开 2 电弧的温度极高 外层达3000 C 4000 C 弧心达6000 C 7000 C 乃至上万度 会烧损触头及设备 甚至引起爆炸 3 电弧电流密度大 10000A cm2 定义 电弧是一种介质放电现象 2 电弧的形成 3 电弧的熄灭 复合 异号带电粒子彼此靠近聚合在一起 互相中和 形成中性质点 1 电弧中的去游离 灭弧条件1 去游离 游离 措施 吹弧 弧柱内外温差大形成热传递 扩散 弧柱内带电粒子逸出弧柱 进入周围介质 措施 吹弧 将电弧挤入绝缘窄缝 增加压力 加大密度 弧隙恢复电压Uref 2 交流电弧的熄灭 弧隙介质击穿电压Uds 灭弧条件2 Uds Uref 措施 加强复合 扩散 利用电流过零点灭弧 Uref 弧隙电压分布 近阴极效应 弧柱区介质强度的恢复 1 利用气体吹弧 4 交流电路的熄弧措施 2 采用多断口灭弧 3 利用与固定绝缘介质接触灭弧 4 将长电弧分成多个短电弧 2 2熔断器 fuse 1 作用 熔断器是最简单的保护电器 串联接入被保护电路 发生短路 过负荷时 熔断器熔体熔断 保护电路中其他设备的安全 3 构成 1 熔管 绝缘纤维 电工瓷 2 熔体 铅 锡 锌 合金 2 支持固定熔管的载流部分 铜 铝 3 绝缘底座 电工瓷 环氧树脂 2 符号 FU RD 3 保护的选择性 2 保护特性 额定电压 额定电流 熔体的额定电流 极限开断电流 4 技术特点 1 参数 4 分类 1KV 1KV 在短路电流达到冲击短路电流之前熔断 熔断时间不超过0 01s 带电部分不易被触及 爬距和安全净距要求高 外壳防护等级 IP2 5 熔断器的选择 1 确定额定电压 2 确定额定电流 3 确定额定开断电流 4 确定熔体额定电流 对于不经常启动或启动时间不长的电动机 对于频繁启动或启动时间较长的电动机 4 考虑保护选择性的要求 1 低压熔断器 1 黄铜圈 2 绝缘纸管 3 黄铜帽 4 插刀 5 熔体 6 特种垫圈 7 刀座 RM10型无填料封闭管式 螺旋式有填料 1 瓷帽 2 红点 3 熔管 4 瓷套 5 上接线端 6 下接线端 7 底座 RT0型有填料封闭管式 1 瓷波纹管 2 盖板 3 螺钉 4 熔断指示器 5 指示器熔体 6 工作熔体 7 插刀 8 石英砂 9 熔体的引燃器 10 锡桥 11 熔体的变截面小孔 2 高压熔断器 户内 RN型 RN1型 RN2型 1 熔体 2 静触头座 3 支持绝缘子 4 底座 5 接线端 1 熔管 2 端盖 3 顶盖 4 瓷心 5 熔体 6 小锡球 7 石英砂 8 指示器熔体 9 熔断指示器 户外高压 户外RW型 跌落保险 1 熔管 2 熔体 3 上触头 4 绝缘瓷套管 5 下触头 6 端部螺栓7 紧固板 交流1200V 直流1500V以下电路中起控制 保护 调节 转换 通断作用 低压电器的作用 低压电器分类 刀开关 组合开关 熔断器 低压断路器 接触器 电磁启动器 主令电器 万能转换开关 控制继电器 2 3低压开关 几种低压开关作用的比较 1 闸刀开关 knifeswitch 1 作用 闸刀开关是一种最简单的低压开关 不与其他电器组合时 主要用于隔离电源 保证检修安全 一般只能用手动方式操作 与其他电器的组合 与熔断器串联合成一个单元 刀开关熔断器组 可动部分由带熔体的载熔件组合 熔断器式刀开关 与熔断器组合并加装辅助元件 低压负荷开关 2 符号 Q 额定电压 额定电流 动稳定电流 热稳定电流 3 型号含义 2 技术参数 3 分类 HD HS系列 HR HG系列 熔断器式刀开关 HK HY系列 刀开关熔断器 用于成套配电装置中 隔离电源 无灭弧罩 或手动不频繁接通和分断电路 有灭弧罩 用于工业企业配电网中不频繁操作的场合 并作为电气设备和线路的过负荷和短路保护 用熔断体或带有熔断体的载熔件作为动触头 用刀开关的一极或多极与熔断器串联构成的组合电器 用于照明 电热设备及小容量电动机的控制线路中 手动不频繁操作的场所 4 安装和使用注意事项 刀开关的刀片应垂直安装 只作隔离电源用时可水平安装 且合闸时 手柄操作方向应从下向上 分闸时反之 刀开关接线时 电源进线应接开关上部的引线端 用电设备应接开关下部的引线端 保证断开后闸刀和熔体上都不带电 双投开关在分闸位置时 应将刀片可靠固定 不能有刀片自行合闸的可能 动 静触头之间保证足够的接触压力 接线端子应接触良好 合 分闸各相速度应一致 并无卡阻现象 2 接触器 contactor 1 作用 用来远距离接通或断开低压电路中负荷电流 广泛使用在频繁起动及控制电动机的回路中 但不宜用于具有导电性灰尘多 腐蚀性强或有爆炸性气体的环境中 额定电压 额定电流 动稳定电流 热稳定电流 3 技术参数 2 符号 K 不具有过负荷保护 短路保护能力 但三极交流接触器具有欠电压保护能力 5 型号含义 4 分类 CJ10型交流接触器 原理 1 灭弧罩 2 静触头3 动触头 4 衔铁5 连接导线 6 底座7 接线端子 8 电磁铁线圈9 铁心 10 辅助接点 典型电路 3 磁力起动器 magneticstarter magneticswitch 额定电压 额定电流 动稳定电流 热稳定电流 1 作用 专门用于控制电动机启动 停止 正反转 具有过负荷保护 欠电压保护能力 但不具有短路保护能力 又称低压电磁开关 2 组成 由三极交流接触器 热继电器和按钮开关等组合而成 热继电器 thermaloverloadrelay 的原理 3 技术参数 热继电器原理 1 热元件 2 双金属片 3 扣板 4 弹簧 5 绝缘拉板 6 触点 4 典型电路 4 自动空气开关 1 作用 低压开关中性能最完善的 不仅可以切断电路的负荷电流 而且可以作为短路 过负荷 欠电压保护 不宜频繁操作 额定电压 额定电流 额定开断电流 动稳定电流 热稳定电流 3 技术参数 2 符号 K 4 分类 5 型号含义 6 工作原理 1 主触头 2 辅助触点 3 钩杆 4 搭钩 5 过电流脱扣器线圈 6 过电流脱扣器衔铁 7 10 弹簧 8 欠电压脱扣器线圈 9 欠电压脱扣器衔铁 11 分闸按钮 12 分闸弹簧 7 构成 以380V框架式为例 1 合闸操动机构 2 动触头 3 灭弧罩 4 静触头 5 快速电磁铁 6 速饱和电流互感 7 欠电压脱扣器 8 热脱扣器 9 分励脱扣器 以380V框架式为例 1 合闸操动机构 2 动触头 3 灭弧罩 4 静触头 5 快速电磁铁 6 速饱和电流互感 7 欠电压脱扣器 8 热脱扣器 9 分励脱扣器 1 合闸位置操作手柄由下向上扳 跳扣被锁扣扣住 维持合闸 2 自由脱扣位置当线路出现短路或过附和时 相应脱扣器动作 带动牵引杆动作 使锁扣释放跳钩 断路器触头跳开 手柄由上方合闸位置移动到中间位置 此时 如果直接向上推手柄合闸 则无法使动触头合入 必须进行复位操作 3 分闸和再扣位置自动跳闸后 将操作手柄扳到下方位置 跳扣又被锁扣扣住 完成再扣 为下次操作准备 自由脱扣 在合闸过程中或合闸于短路点时 能可靠实现跳闸 触头系统 灭弧罩 8 自动合闸控制电路 8 自动跳闸控制电路 5 灭磁开关 直流单极空开 1 作用断开励磁回路 2 原因发电机内部短路正常停机 3 组成触头系统灭弧系统操动机构 直动式电磁铁 5 组合开关 1 作用 用于交流380V 直流220V及以下的线路 同时控制多个回路不频繁通断电路 切换电源或负载 测量母线电压 控制小型电机正反转 2 结构 触头为多层结构 操作时通过手柄旋转实现分合闸 操作机构中有弹簧储能机构 触头可实现快速切换 思考题 1 在单相 三相三线 三相四线线路中分别允许 应 在哪个线上装设熔断器 2 线路有分支时 应如何装设熔断器 3 为什么刀开关 接触器 磁力启动器需要与熔断器配合使用 如何配合 设计电路 为什么有时候还与自动空气开关串联使用 4 设计用磁力启动器控制电动机 星 三角启动 的电路 几种高压开关作用的比较 2 4高压隔离开关 disconnector isolator 1 作用 1 保证高压电气装置检修的安全 2 切换电路 3 开断小电流电路 2 特点 1 触头在空气中 明显可见的断开点 2 无灭弧装置 3 符号 QS 4 型号 6 使用要求 1 户内 2 户外 单柱式 双柱式 三柱式 7 类型 1 安装于断路器两侧 2 足够的动稳定和热稳定能力 3 规定的通断次数 4 与断路器间良好的联锁 5 可靠的操作机构 先通后断 5 操作原则 单柱式 双柱式 三柱式 2 5高压断路器 circuitbreaker 1 作用 1 正常时接通 断开负荷电流 2 故障时接通 断开短路电流 3 类型 2 符号 QF DL 4 型号 额定开断电流 1 通断元件 2 支撑绝缘元件 3 中间传动机构 4 基座 5 操作机构 1 额定电压 2 额定电流 3 额定开断电流 4 动稳定电流 5 热稳定电流 6 关合电流 7 全开断时间 8 操作循环 5 技术参数 6 基本结构 绝缘支撑 中间传动 主电路的接通或断开 带电部分与地绝缘 实现开关分 合 7 少油断路器 户内油断路器灭弧室 户外油断路器 8 压缩空气断路器 压缩空气断路器灭弧室 9 SF6断路器 SF6断路器灭弧室 SF6断路器灭弧室 10 真空断路器灭弧室 真空断路器1 真空断路器2 11 操动机构 1 电磁式 2 弹簧储能式 3 液压式 4 气压式 电磁式操动机构动作过程 2 6高压负荷开关 1 作用高压负荷开关是介于高压隔离开关与高压断路器之间的一种高压电器 具有简单的灭弧装置 因而能通断一定的负荷电流和过负荷电流 但它不能断开短路电流 因此它必须与高压熔断器串联使用 以借助熔断器来切断短路故障 负荷开关断开后 与隔离开关一样具有明显可见的断开间隙 因此它也具有隔离电源 保证安全检修的功能 2 技术参数