建筑电气控制技术(第一部分180404)ppt课件

.,1,建筑电气控制技术第一部分(常用低压电器),厦门工学院电信学院,.,2,第一部分常用低压电器1.1常用低压电器的一些名词术语和电磁式电器1.1.1常用低压电器的一些名词术语1.低压电器的定义凡是能根据外界施加的信号和要求，自动或手动地断开或接通电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节目的电气设备统称为电器。电器可分为高压电器和低压电器两大类，我国现行标准是将工作在交流1000V（50Hz)以下、直流1200V以下的电气设备称为低压电器。,.,3,低压电器的基本用途在输送电能的输电线路和各种用电的场合，需要使用不同的电器来控制电路通、断，并对电路的各种参数进行调节。低压电器在电路中的用途就是根据外界控制信号或控制要求，通过一个或多个器件组合，自动或手动地接通、分断电路，连续或断续地改变电路状态，对电路进行切换、控制、保护、检测和调节。,.,4,2.低压电器的作用（1）控制作用：如电梯轿厢的上下移动，快、慢速自动切换与自动平层等。（2）保护作用：能根据设备的特点，对设备、环境以及人身实行自动保护，如电动机的过热保护、电网的短路保护、漏电保护等。（3）测量作用：利用仪表及与之相适应的电器，对设备或其它非电参数进行测量，如电流、电压、功率、频率、转速、温度、湿度等。,.,5,（4）调节作用：低压电器可对一些电量和非电量进行调整，以满足用户的要求。（5）指示作用：利用低压电器的控制、保护等功能，检测出设备运行状况与电气电路工作情况。（6）转换作用：在用电设备之间转换或对低压电器、控制电路，分时投入运行，以实现功能切换。,.,6,3.低压电器的分类（1）按工作电压等级分类1）高压电器：用于交流1000V及以上、直流1500V及以上电路中的电器。2）低压电器：用于交流1000V（50Hz或者60Hz)以下、直流1500V以下电路中的电器。,.,7,（2）按动作原理分类1）手动电器：用手或依靠机械力进行操作的电器。2）自动电器：借助于电磁力或某个物理量的变化自动进行操作的电器。,.,8,（3）按工作原理分类1）电磁式电器：依据电磁感应原理来工作的电器。2）非电量控制电器：电器的工作是靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器。（4）按用途分类1）控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。2）主令电器。用于自动控制系统中发送控制指令的电器。3）保护电器：用于保护电路及用电设备的电器。4）配电电器：用于电能输送和分配的电器。5）执行电器：用于完成某种动作或传动功能的电器。6）指示电器：用于工作状态指示或者其他指示用途的电器。,.,9,4.常用低压电器,.,10,低压电器的定义与分类、低压电器的基本用途、低压电器的结构要求、电磁式控制电器的基本原理。开关和保护类电器：刀开关、负荷开关、熔断器式刀开关、熔断器、断路器、漏电保护器、双电源切换装置、电涌保护器。控制类电器：主令电器、接触器、继电器、控制与保护开关电器、电动机控制器、软起动器、变频器。按工作原理可分为电磁式电器和非电量控制电器1）电磁式电器2）非电量控制电器,.,11,1.1.2电磁式电器的工作原理及结构特点,电磁式电器是低压电器中最典型应用最广泛的一种电器。控制系统中的接触器和继电器是两种最常用的电磁式电器。虽然电磁式电器的类型很多，但它的工作原理和构造基本相同，主要由三部分组成：电磁机构、触头系统和灭弧装置。电磁式控制电器的基本原理:电磁式控制电器是低压电器中最典型也是应用最广泛的一种电器。控制系统中的接触器和电磁式继电器就是两种最常用的电磁式电器。虽然电磁式电器的类型很多，但它的工作原理和构造基本相同。其基本结构是由电磁机构和触头系统组成。触头是电磁式电器的执行部分，电器就是通过触头的动作来分合被控的电路的。触头在闭合状态下，动、静触头完全接触，并有工作电流通过时，称为电接触。电接触时会存在接触电阻，动、静触头在分离时，会产生电弧，触头系统存在的接触电阻和电弧的物理现象，对电器系统的安全运行影响较大；另外电磁机构的电磁吸力和反力特性又是决定电器性能的主要因素之一。,.,12,1.电磁机构,电磁机构主要由线圈、静铁芯和衔铁（动铁芯）三部分组成。其主要作用是利用电磁感应原理将电磁能转换成机械能。当电磁线圈的通电或断电时，使衔铁和静铁芯吸合或释放，从而带动动触点与静触点闭合或分断，实现接通或断开电路的目的。按通过线圈的电流种类分有交流电磁机构和直流电磁机构；按电磁机构的形状分有E形和U形两种；按衔铁的运动形式分有拍合式和直动式两大类。图1-1（a）为衔铁沿棱角转动的拍合式铁芯，广泛应用于直流电器中；图1-1（b）为衔铁沿轴转动的拍合式铁芯，多应用于触头容量大的交流电器中；图1-1（c）为衔铁直线运动的双E形直动式铁芯多用于交流接触器、继电器中。,.,13,电磁机构,（a）衔铁沿棱角转动（b）衔铁沿轴转动,（c）衔铁直线运动1-衔铁2-铁芯3-线圈图1-1常用的电磁机构,.,14,交流电磁机构和直流电磁机构的铁芯（衔铁）有所不同，直流电磁机构的铁芯为整体结构，以增加磁导率和增强散热；交流电磁机构的铁芯采用硅钢片叠制而成，目的是减少在铁芯中产生的涡流，使铁芯发热。此外交流电磁机构的铁芯有短路环，如图1-2所示，以防止电流过零时（滞后90）电磁吸力不足使衔铁振动。,.,15,（a）磁通示意图（b）电磁吸力图图1-2加短路环后的磁通和电磁吸力图,.,16,线圈的作用是将电能转化磁场能。按通入电流种类不同可分为直流型线圈和交流型线圈。按线圈的接线形式分为电压线圈和电流线圈。,.,17,2.触头系统,触头是有触点电器的执行部分，通过触头的动作控制电路的通、断。触头通常由动、静触点组合而成。（1）触点的接触形式：触点的接触形式有点接触（如球面对球面、球面对平面等）、面接触（如平面对平面）和线接触（如圆柱对平面、圆柱对原柱）三种。触头按其原始状态可分为常开触头和常闭触头。原始状态时（即线圈未通电）断开，线圈通电后闭合的触头叫常开触点。原始状态闭合，线圈通电后断开的触头叫常闭触点。线圈断电后所有触点复原。当动、静触头闭合后，不可能是完全紧密地接触，从微观看，只是一些凸起点之间的有效接触，因此工作电流只流过这些相接触的凸起点，使有效导电面积减少，该区域的电阻远大于金属导体的电阻。这种由于动、静触头闭合时形成的电阻，称为接触电阻。,.,18,（2）触头的结构形式：在常用的继电器和接触器中，触头的结构形式主要有单断点指形触头和双断点桥式触头两种。如图1-3所示。（a)点接触桥式触头（b)面接触桥式触头（c)线接触指形触头图1-3触头的结构形式,.,19,2.触头系统,（3）触头按控制的电路分分为主触头和辅助触头。（4）触头按原始状态分为常开触头和常闭触头。,.,20,3.灭弧装置,电弧实际上是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象。电弧的存在既烧蚀触头的金属表面，降低电器使用寿命，又延长了切断电路的时间，还容易形成飞弧造成电源短路事故，所以必须迅速将电弧熄灭。常用的灭弧方法有下面几种：,.,21,4电磁式控制电器的基本原理,(1)电磁机构的工作原理电磁机构使衔铁释放的力与气隙之间的关系曲线称为反力特性。磁机构使衔铁释放的力一般有两种：一种是利用弹簧的反力，一种是利用衔铁的自身重力。弹簧的反力与其机械形变的位移量x成正比，其反力特性可写成：,Ffl=K1x（11)自重的反力与气隙大小无关，如果气隙方向与重力一致，其反力特性可写成：Ff2=-K2（12),.,22,图1-2反力特性,考虑到常开触头闭合时超行程机构的弹力作用，上述二种反力特性曲线如图1-2所示。其中1为电磁机构气隙的初始值；2为动、静触头开始接触时的气隙长度。由于超行程机构的弹力作用，反力特性在1处有一突变。,.,23,(2)、吸力特性电磁机构的吸力与气隙之间的关系曲线称为吸力特性。电磁机构的吸力与很多因素有关，当铁心与衔铁端面互相平行，且气隙比较小，吸力可近似地按下式求得F=105B2S=41052/S（13)式中B气隙间磁通密度（T)；S吸力处气隙端面积（m2)；F电磁吸力（N)。当端面积S为常数时，吸力F与磁通密度B2成正比，即F与磁通2成正比，反比于端面积S，即F2/S,.,24,电磁机构的吸力特性反映的是其电磁吸力与气隙的关系，而励磁电流的种类不同，其吸力特性也不一样。如图1-3所示为交流和直流吸力特性曲线。,图1-3吸力特性,（a）交流吸力特性；,（b）直流吸力特性,.,25,2）触头的接触形式触头的接触形式及结构形式很多，通常按其接触形式分为三种：即点接触、面接触和线接触。如图1-4所示。,（a）点接触（b)面接触（c）线接触,图1-4触头的接触形式,.,26,图1-4a所示为点接触型，它由两个半球形触头或一个半球形与一个平面形触头构成，这种结构有利于提高单位面积上的压力，减小触头表面电阻。它常用于小电流的电器中，如接触器的辅助触头和继电器触头。图14b所示为面接触，这种触头一般在接触表面上镶有合金，以减小触头的接触电阻，以提高触头的抗熔焊、抗磨损能力，允许通过较大的电流。中小容量的接触器的主触头多采用这种结构。图14c所示为线接触，通常被做成指形触头结构，其接触区是一条直线。触头通、断过程是滚动接触并产生滚动摩擦，以利于去掉氧化膜。这种滚动线接触适用于通电次数多，电流大的场合，多用于中等容量电器。,.,27,3.灭弧装置,（2）纵缝灭弧,.,28,3.灭弧装置,（3）栅片灭弧,.,29,3.灭弧装置,（4）磁吹式灭弧,.,30,1.2开关和保护类电器,1、分类与作用刀开关的主要类型有隔离开关、负荷开关、熔断器式刀开关等。常用的产品有HD14、HD17、HS13系列刀开关，HK2、HD13BX系列开启式负荷开关，HRS、HR5系列熔断式刀开关。,2、刀开关的型号及意义:,.,31,为了使用方便和减少体积，在刀开关上安装熔丝或熔断器，组成兼有通断电路和保护作用的开关电器，如开启式负荷开关，熔断器式刀开关等。,3、刀开关的主要技术参数刀开关的主要技术参数详见表14。,表14HD17系列刀开关的主要技术参数,.,32,1.2.1刀开关,刀开关又称闸刀开关，是一种结构最简单、应用最广泛的手动电器。在低压电路中，作为不频繁接通和分断电路用，或用来将电路与电源隔离。图1-5所示为刀开关的典型结构。,图15刀开关的典型结构,.,33,（a)单极（b)双极（c)三极图1-6刀开关的符号,刀开关的种类很多，按刀的极数可分为单极、双极和三极，其图形表示符号见图1-6。,.,34,按刀的转换方向可分为单掷和双掷；按灭弧情况可分为带灭弧罩和不带灭弧罩；按操作方式可分为直接手柄操作式、杠杆操作机构式和电动操作机构式；按接线方式可分为板前接线式和板后接线式。刀开关主要有开启式负荷开关、封闭式负荷开关、熔断器式刀开关、板形刀开关、组合开关等五种。,.,35,1.开启式负荷开关开启式负荷开关又称为瓷底胶盖刀开关。生产中常用的是HK系列开启式负荷开关，适用于照明和小容量电动机控制线路中，供手动不频繁接通和分断电路，并起短路保护作用。常用的开启式负荷开关型号有HK1、HK2两种，,.,36,1.2.1刀开关,HK系列负荷开关由刀开关和熔断器组合而成，结构如图1-7所示。开启式负荷开关型号含义如下：,图1-7HK系列开启式负荷开关结构,.,37,2.封闭式负荷开关封闭式负荷开关又叫铁壳开关，是在开启式负荷开关的基础上改进设计的一种开关。可用于手动不频繁的接通和断开带负载的电路以及作为线路末端的短路保护，也可用于控制15kW以下的交流电动机不频繁的直接起动和停止。,.,38,2.封闭式负荷开关常用的封闭式负荷开关有HH3、HH4系列。其中HH4系列为全国统一设计产品，它的结构如图1-8所示。它主要由触头灭弧系统、熔断器及操作机构等三部分组成。,.,39,图1-8HH系列封闭式负荷开关,封闭式负荷开关型号含义如下：,.,40,3.熔断器式刀开关熔断器式刀开关即熔断器式隔离开关，是以熔断体或带有熔断体的载熔件作为动触点的一种隔离开关，如图1-9所示。主要用于额定电压交流380V和660V(45-62Hz),额定发热电流至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，并作为电路保护用，但一般不作为直接控制单台电动机之用。,图1-9HR3系列熔断器式刀开关,.,41,常用的熔断器式刀开关的型号有HR3、HR5、HR15系列。熔断器式刀开关型号含义如下：,.,42,4.板形刀开关板形刀开关如图1-10所示，主要用于交流380V、50Hz电力网中作电源隔离或电路转换之用，是电力网中必不可少的电器元件，常用于各种低压配电柜、配电箱、照明箱中。常用的板形刀开关的型号有HD11、HD14、HD17、HS13系列。,.,43,图1-10板形刀开关,.,44,板形刀开关型号含义如下：,.,45,1.2.2低压负荷开关,1、作用低压负荷开关是介于断路器和隔离开关之间的一种开关电器，具有简单的灭弧装置，能切断小容量额定负荷电流和一定的过载电流，但不能切断短路电流，只作为不频繁地接通和分断小容量电路。,2、符号及技术参数1）低压负荷开关的符号如下：,.,46,2）低压负荷开关的主要技术参数详见表1-5。,1.2.2低压负荷开关,表1-5低压负荷开关的主要技术参数,.,47,1.2.3熔断器式刀开关,1、作用熔断器式刀开关即熔断器式隔离开关，是以熔断体或带有熔断体的载熔件作为动触点的一种隔离开关，主要用于额定电压AC600V（4562Hz)，额定发热电流至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，并作为电路保护用，但一般不作为直接控制单台电动机之用。2、熔断器式刀开关的型号及意义熔断器式刀开关的型号及意义如下：,.,48,1.2.4熔断器,低压配电系统中熔断器是起安全保护作用的一种电器。,（熔断器的图形、文字符号见表1-2。）,1、熔断器的结构及工作原理1）熔断器的结构熔断器结构上一般由绝缘底座（或支持件)、熔断管、熔断体、填料及导电部件等部分组成（见图1-11、图1-12所示)。,其中，熔体是熔断器的主要工作部分，熔体相当于串联在电路中的一段特殊的导线，它由金属材料制成，通常做成不同的丝状、带状、片状或笼状，除丝状外，其他通常制成变截面结构（见图1-13),.,49,（a)插入式熔断器结构图；（b)RC1A系列插入式熔断器外形图1瓷底座；2静触点；3动触点；4熔体；5瓷盖,图1-11插入式熔断器结构图和外形图,（a）螺旋式熔断器结构图；（b）RL6系列螺旋式熔断器外形图1瓷座；2熔体；3瓷帽；4熔断指示器,图1-12螺旋式熔断器结构和外形图,.,50,2）熔断器的工作原理熔断器的熔体与被保护电路串联，当电路正常工作时，熔体在额定电流下不应熔断，所以其最小熔化电流Ir必须大于额定电流Ire。最小熔化电流Ir是指当熔体通过这个电流值的电流时，熔体能够达到其稳定温度，并且熔断。最小熔化电流Ir与熔体的额定电流Ire之比称为熔化系数，即=Ir/Ire。一般在1.6左右，它是表征熔断器保护灵敏度的特性指标之一。,常用时间电流特性曲线（或称为安秒特性曲线)表示。它表征流过熔断体的电流与熔断体的熔断时间的关系，这一关系与熔断体的材料和结构有关，是熔断器的主要技术参数之一，图中，t为熔断时间。,熔断器保护特性,.,51,图1-13熔断器的安秒特性,由图1-13可见，熔断器是以热效应原理工作的，在电流引起的发热过程中，总是存在I2t特性关系，即电流通过熔断体时产生的热量与电流的平方和电流持续的时间成正比，电流越大，则熔断体熔断时间越短。,.,52,3）熔断器的技术参数（1）额定电压指熔断器长期工作时和分断后能承受的电压值。此值一般大于或等于电器设备的额定电压。（2）额定电流指熔断器长期工作时，设备部件温度不超过规定值时所承受的电流。熔断器的额定电流分熔断管的额定电流和熔体的额定电流，通常熔断管的额定电流等级比较少，而熔体的额定电流等级比较多，但熔体的额定电流最大不超过熔断管的额定电流。（3）极限分断能力指熔断器在规定的额定电压和时间常数的条件下，能分断的最大电流值。极限分断能力反映了熔断器分断短路电流的能力。,.,53,2、常用典型熔断器简介熔断器的产品种类很多，常用产品系列有RL系列螺旋式熔断器、RC系列插入式熔断器、R系列玻璃管式熔断器、RT系列有填料密封管式熔断器、RM系列无填料密封管式熔断器、NGT系列有填料快速熔断器熔断器、RST，RS系列半导体器件保护用快速熔断器、HG系列熔断器式隔离器和特殊熔断器等。,.,54,2）螺旋式熔断器螺旋式熔断器多用于工矿企业低压配电设备、机械设备的电气控制系统中作短路保护。常用产品有RL1、RL6系列螺旋式熔断器，其结构图与外形图分别如图1-12所示。螺旋式熔断器由瓷座1、熔体2、瓷帽3等组成。,1）插入式熔断器插人式熔断器又称瓷插式熔断器，其结构图与外形图分别如图图1-11所示。常用为RC1A系列插入式熔断器，这种熔断器一般用于民用交流5OHz、额定电压至380V、额定电流至200A的低压照明线路末端或分支电路中，作为短路保护及高倍过电流保护。RClA系列熔断器由瓷盖5、瓷底座1、静触头2、熔体4、和动触头3组成。,.,55,图1-14无填料密封管式熔断器结构及外形图,（a）无填料封闭管式熔断器结构图（b）RM10无填料封闭管式熔断器外形图1管帽；2铜圈；3熔断管；4熔体,3）封闭管式熔断器此类熔断器分为无填料、填料和快速熔断器三种。填料封闭管式熔断器主要有RM3型和RM10型，其结构图与外形图分别如图114所示。无填料封闭管式熔断器由管帽1、铜圈2、熔断管3和熔体4等几部分组成。,.,56,几种常用系列熔断器外形图如图1-15所示。,图1-15几种常用系列熔断器外形图,.,57,4）半导体器件保护用熔断器,目前，用于半导体器件保护保护的快速熔断器有RS、NGT和CS系列等。如图1-16所示，RS0系列快速熔断器一般用于大容量硅整流管的过电流和短路保护；S3系列快速熔断器一般用于晶闸管的过电流和短路保护；RSB系列熔断器是有填料管式熔断器。,图1-16几种半导体器件保护用熔断器外形图,.,58,自复式熔断器是一种采用气体、超导材料或液态金属钠等作熔体的一种新型熔断器。采用液态金属钠作熔体的自复式熔断器在常温下，钠的电阻小，具有高导电率，允许通过正常的工作电流。,5）自复式熔断器,图1-17自复式熔断器外形图,其缺点是只能限制故障电流，不能切断故障电流，此又将其称为限流型自复式熔断器，如图117所示。,.,59,3、熔断器的选用,由于各种电气设备都具有一定的过载能力，允许在一定条件下较长时间运行；而当负载超过允许值时，就要求保护熔体在规定时间内熔断。,1）选用的一般原则（1）熔断器类型的选择,选择熔断器的类型时，主要依据负载的保护特性和预期短路电流的大小。,一般需根据制造厂提供的数据或性能曲线进行较详细的计算和整定来确定。,.,60,（2)熔断体额定电流的确定a、对于负载电流比较平稳的照明或电阻炉这一类阻性负载进行短路保护时，使熔体的额定电流Ire稍大于或等于线路的正常工作电流。即：IfeI（14）式中，Ife为熔体的额定电流；I为线路的工作电流b、用于保护电动机的熔断器，应考虑躲过电动机启动电流的影响，一般选熔断体额定电流应为电动机额定电流Ime的1.53.5倍。即：Ife（1.53.5)Ime（15）式中，Ife为熔体的额定电流；Ime为电动机的额定电流。对于启动不频繁或启动时间不长的电动机，系数选用下限；对于频繁启动的电动机，系数选用上限。,.,61,c、用于为多台电动机供电的主干线做短路保护的熔断器，在出现尖峰电流时不应该熔断。通常，将其中一台容量最大的电动机启动，同时其余电动机均正常运行时出现的电流作为其尖峰电流，熔断体额定电流可按下式计算。Ife（1.52.5)ImeMAX+Ime（16）式中，Ife为熔体的额定电流；Ime为电动机的额定电流；ImeMAX为多台电动机中容量最大的一台电动机的额定电流；Ime为其余电动机额定电流之和。,（2)熔断体额定电流的确定,.,62,2）快速熔断器的选择快速熔断器的选择与其接人电路的方式有关，以三相硅整流电路为例，快速熔断器接入电路的方式常见的有交流侧接入、直流侧接入和整流桥臂接入（即与硅元件相串联)三种，如图1-18所示。,（a）接入交流侧；（b）接入直流侧；（c）接入整流桥臂,图1-18快速熔断器接入整流电路的方式,.,63,2）快速熔断器的选择,（1）熔体的额定电流选择选择熔体的额定电流时应当注意，快速熔断器熔体的额定电流是以有效值表示的，而硅整流元件的额定电流却是用平均值表示的。当快速熔断器接入交流侧时，熔体的额定电流为IfeK1Izmax（17）式中，Izmax为可能使用的最大整流电流；K1为与整流电路的形式及导电情况有关的系数，若用于保护硅整流元件时，K1值见表17；若用于保护晶闸管时，K1值见表18。当快速熔断器接人整流桥臂时，熔体的额定电流为Ife1.5Ige（18）式中，Ige为硅整流元件或晶闸管的额定电流（平均值)。,.,64,2）快速熔断器的选择,表1-7不同整流电路时的K1的值,表1-8不同整流电路及不同导通角时的K1的值,.,65,（2）快速熔断器额定电压的选择快速熔断器分断电流的瞬间，最高电弧电压可达电源电压的1.52倍。因此，硅整流元件（或晶闸管整流元件）的反向峰值电压必须大于此电压值才能安全工作，即UFK2Ure（19）式中，UF为硅整流元件或晶闸管的反向峰值电压；Ure为快速熔断器额定电压；K2为安全系数，其值一般为1.52。,2）快速熔断器的选择,.,66,4、熔断器运行与维修1）使用熔断器时应注意以下事项：（1）熔断器的保护特性应与被保护对象的过载特性相适应，考虑到可能出现的短路电流，选用相应分断能力的熔断器。（2）熔断器的额定电压要适应线路电压等级，熔断器的额定电流要大于或等于熔体额定电流。（3）线路中各级熔断器熔体额定电流要相应配合，前一级熔体额定电流必须大于下一级熔体额定电流。（4）熔断器的熔体要按被保护对象的分断要求，选用相应的熔体，不允许随意加大熔体或用其它导体代替熔体。,.,67,2）熔断器巡视检查：（1）检查熔断器和熔体的额定值与被保护设备是否相配合。（2）检查熔断器外观有无损伤、变形，瓷绝缘部分有无闪烁放电痕迹。（3）检查熔断器各接触点是否完好、接触紧密，是否有过热现象。（4）熔断器的熔断信号指示器是否正常。,4、熔断器运行与维修,.,68,4、熔断器运行与维修,3）熔断器使用维修：（1）熔体熔断时，要认真分析熔断的原因，可能的原因有：短路故障或过载运行而正常熔断；熔体使用时间过久，运行中温度高而使熔体受氧化，致使其特性变化而误动作；熔体安装时有机械损伤，使其截面积变小，导致其在正常运行中发生误断。（2）拆换熔体时，要求做到：首先要找出熔体熔断原因，未确定熔断原因时，不得拆换熔体试运行；更换新熔体时，要检查熔体的额定值是否与被保护设备相匹配；要检查熔断管内部烧伤情况，如有严重烧伤，应同时更换熔管。瓷熔管损坏时，不允许用其他材质管代替。填料式熔断器更换熔体时，要注意填充填料。（3）维护检查熔断器时，要按安全规程要求，切断电源，不允许带电摘取熔断器管。,.,69,1.2.5组合开关,组合开关又称转换开关，一般用于电气设备中作为不频繁接通和断开电路、换接电源和负载使用。组合开关实质上是一种刀开关，一般刀开关的操作手柄是在垂直于安装面的平面内向上或向下转动，而组合开关的操作手柄则是在平行于安装面的平面内向左或向右转动。组合开关的结构紧凑，这种开关本身不带熔体，需要做短路保护时须另设熔断器。,.,70,组合开关的常用产品有：HZ6、HZ10、HZ15系列。一般在电气控制线路中普遍采用的是HZ10系列的组合开关，这种开关具有寿命长，使用可靠，结构简单等优点，适用于交流50Hz、380V，和直流220V及以下的电气线路中，作为电源引入，5kW以下小容量电动机的直接起动，电动机的正反转控制及机床照明控制电路中。HZ10-10/3型组合开关的外形、内部结构及图形符号如图1-11所示。,.,71,图1-11HZ1010/3型组合开关,(a)外形(b)结构(c)符号,.,72,组合开关型号含义如下：,.,73,1.2.6低压断路器,低压断路器即低压自动空气开关，又称自动空气断路器。它既能带负荷通断电路，又能在失压、短路和过负荷时自动跳闸，保护线路和电气设备，是低压配电网络和电力拖动系统中常用的重要保护电器之一。低压断路器的分类及用途见表1-6。,.,74,低压断路器的分类及用途表1-6,.,75,低压断路器主要分类方法以结构形式分类，即塑壳式(又称装置式)、框架式(又称万能式)两大类。塑料外壳式低压断路器所有的部件都装在一个塑料外壳里，多数只有过电流脱扣器，由于体积限制，失电压脱扣和分励脱扣只能两者居一。塑料外壳式低压断路器短路开断能力较低，额定工作电压在660V以下，额定电流也多在600A以下。从操作方式上看，塑料外壳式低压断路器的变化小，多为手动，只有少数带传动机构可进行电动操作。其尺寸较小，动热稳定性较低，维修不便；但价格便宜，故宜于用作支路开关。在电气控制线路中，主要采用的是DZ5型和DZ10系列低压断路器。,.,76,框架式低压断路器所有部件装在一个绝缘衬垫的金属框架内，可以具有过电流脱扣器、欠电压脱扣器、分励脱扣器、闭锁脱扣器等，与塑料外壳式断路器相比，它的短路开断能力较高，额定工作电压可达1140V，额定电流为2004000A,甚至超过5000A,操作方式较多，有手动操作、杠杆操作、电动操作、储能方式操作等。由于其动热稳定性好，故适应于开关柜中，维修比较方便，但价格高，体积大。主要用作配电网络的保护开关。,.,77,1.低压断路器的结构及工作原理如图1-12所示为DZ520型低压断路器的外形和结构。断路器主要由动触点、静触点、灭弧装置、操作机构、热脱扣器、电磁脱扣器及外壳等部分组成。,.,78,（a）外形（b）结构图1-12DZ520型低压断路器,.,79,断路器的工作原理如图1-13所示。使用时断路器的三副主触点串联在被控制的三相电路中，按下接通按钮时，外力使锁扣克服反作用弹簧的反力，将固定在锁扣上面的动触点与静触点闭合，并由锁扣锁住搭钩使动静触点保持闭合，开关处于接通状态。当线路发生过载时，过载电流流过热元件产生一定的热量，使双金属片受热向上弯曲，通过杠杆推动搭钩与锁扣脱开，在反作用弹簧的推动下，动、静触点分开，从而切断电路，使用电设备不致因过载而烧毁。,.,80,当线路发生短路故障时，短路电流超过电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流，电磁脱扣器产生足够大的吸力将衔铁吸合，通过杠杆推动搭钩与锁扣分开，从而切断电路，实现短路保护。低压断路器出厂时，电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流一般整定为10IN（IN为断路器的额定电流）。欠压脱扣器的动作过程，与电磁脱扣器恰好相反。需手动分断电路时，按下分断按钮即可。,.,81,图1-13低压断路器工作原理示意图,.,82,2.低压断路器的外形与符号低压断路器的外形、符号如图1-14所示,（a)外形（b）符号图1-14低压断路器的外形、符号,.,83,3.低压断路器的型号意义低压断路器的型号意义如下：,.,84,4.低压断路器的主要参数（1）额定电压：指断路器在电路中长期工作的允许电压。（2）额定电流：包括断路器额定电流和断路器壳架等级额定电流。断路器额定电流是指脱扣器允许长期通过的电流，也就是脱扣器的额定电流，对于可调式脱扣器则为脱扣器可长期通过的最大电流。断路器壳架等级额定电流是指每一个塑壳或框架所能装的最大脱扣器的额定电流，在型号中表示的额定电流就是指的此电流。,.,85,（3）断路器的分断能力：指在规定的电压、频率及电路参数（交流电路为功率因数，直流电路为时间常数）下，所能分断的短路电流值。（4）分断时间断路器切断故障电流所需的时间。包括固有断开时间和燃弧时间两部分。,.,86,5.低压断路器的选用（1）低压断路器额定电压等于或大于线路额定电压。（2）低压断路器额定电流等于或大于线路计算负荷电流。（3）低压断路器欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压。,.,87,（4）过电流脱扣器的额定电流IZ大于或等于线路的最大负载电流。对于单台电动机IZKIQK安全系数，取1.51.7；IQ电动机的启动电流。对于多台电动机：IZK（Iqmax+INr）Iqmax为最大一台电动机的启动电流；INr为其他电动机的额定电流之和。低压断路器的断流能力应不小于电路的最大短路电流。,.,88,6智能化断路器目前国内生产的智能化断路器有框架式和塑料外壳式两种。智能化断路器的特征是采用了以微处理器或单片机为核心的智能控制器(智能脱扣器)，它不仅具备普通断路器的各种保护功能，同时还具备实时显示电路中的各种电气参数(电流、电压、功率、功率因数等)，对电路进行在线监视、自行调节、测量、试验、自诊断、可通信等功能，能够对各种保护功能的动作参数进行显示、设定和修改，保护电路动作时的故障参数能够存储在非易失存储器中以便查询，国内DW45、DW40、DW914(AH)、DWl8(AE-S)、DW48、DWl9(3WE)、DWl7(ME)等智能化框架断路器和智能化塑壳断路器。,.,89,7.漏电保护断路器漏电保护断路器通常称作漏电开关，是一种安全保护电器，在线路或设备出现对地漏电或人身触电时，迅速自动断开电路，能有效的保证人身和线路的安全。常用的漏电保护断路器分为电压型和电流型两类，而电流型又分为电磁型和电子型两种。电磁式电流动作型漏电断路器结构如图1-15所示。,.,90,1.4主令电器,主令电器是控制系统中发出指令的操纵电器，用来控制接触器、继电器及其它电器的线圈，使电路接通或分断，从而实现电气设备的自动控制。主令电器主要有按钮开关、位置开关和万能转换开关、主令控制器等,.,91,1.4.1控制按钮,控制按钮是一种用人力操作，并具有储能(弹簧)复位的一种控制开关。按钮的触点允许通过的电流较小，一般不超过5A，因此一般情况下它不直接控制主电路，而是在控制电路中发出指令或信号去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路的通断、功能转换或电气联锁。,.,92,1.控制按钮的结构与原理控制按钮一般由按钮帽、复位弹簧、桥式动触点、动合静触点、支柱连杆及外壳等部分组成，控制按钮的结构和符号如图1-25所示。,.,93,(a)结构（b）启动按钮（c）停止按钮（d）复合按钮,图1-25控制按钮的结构与符号,.,94,操作时，将按钮帽往下按，桥式动触点就向下运动，先与动断静触点分断，再与动合静触点接通，一旦操作人员的手指离开按钮帽，在复位弹簧的作用下，动触点向上运动，恢复初始位置。在复位的过程中，先是动合触点分断，然后是动断触点闭合。,.,95,控制按钮的结构型式有多种，以适合于不同场合。如紧急式装有红色突出在外的蘑菇形钮帽，以便紧急操作；旋钮式用手旋转进行操作；指示灯式在透明的按钮内装入信号灯，以作信号指示；钥匙式为使用安全起见，须用钥匙插入方可旋转操作。为了便于操作人员识别，避免发生误操作，生产中用不同的颜色和符号标志来区分控制按钮的功能及作用。控制按钮的颜色有红、绿、黑、黄、以及白、蓝、灰等多种，控制按钮颜色要求如下：,.,96,（1）停止”和“急停”按钮必须是红色。当按下红色按钮时，必须使设备停止工作或断电。（2）“起动”按钮的颜色是绿色。（3）“起动”与“停止”交替动作的按钮必须是黑色、白色或灰色，不得用红色和绿色。（4）“点动”按钮必须是黑色。（5）“复位”(如保护继电器的复位按钮)必须是蓝色。当复位按钮还有停止的作用时，则必须是红色。,.,97,控制按钮的型号如下：其中结构形式代号的含义为：K开启式，适用于嵌装在操作面板上；H保护式，带保护外壳，可防止内部零件受机械损伤或人偶然触及带电部分；S防水式，具有密封外壳，可防止雨水侵入；F防腐式，能防止腐蚀性气体进入；J紧急式，作紧急切断电源用；X旋钮式，用旋钮旋转进行操作，有通和断两个位置；Y钥匙操作式，用钥匙插入进行操作，可防止误操作或供专人操作；D光标按钮，按钮内装有信号灯，兼作信号指示。,.,98,3.控制按钮的的选择控制按钮的选择应根据使用场合、控制电路所需触点数目及按钮颜色等要求选用。目前常用的按钮有LA2、LA18、LA19、LA20、LA25、SFAN1型等系列的产品。,.,99,1.4.2位置开关,位置开关又叫行程开关或限位开关，是用以反应工作机械的行程，发出命令以控制其运动方向和行程大小的开关，主要用于机床、自动生产线和其它机械的限位及程序控制。,.,100,1.行程开关的结构与工作原理行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式、微动式。图1-26所示为直动式、滚轮式、微动式行程开关的结构示意图，图1-27所示为行程开关的符号。,.,101,a)直动式1顶杆；2弹簧；3常闭触头；4触头弹簧；5常开触头,(b)滚轮式1滚轮；2上转臂；3、5、11弹簧；4套架；6、9压板；7触头；8触头推杆；10小滑轮,.,102,(c)微动式1推杆；2弯型片状弹簧；3常开触头；4常闭触头；5恢复弹簧图1-26行程开关的结构示意图,图1-27行程开关的符号,.,103,直动式行程开关的动作原理与控制按钮相似，当被控机械设备碰撞到行程开关的顶杆时，行程开关中动触头动作，常开触头闭合，常闭触头断开，发出控制信号。但其触头的分合速度取决于生产机械的运行速度，不宜用于速度低于0.4m/min的场所。,.,104,滚轮式行程开关的动作原理：当被控机械设备上的撞块撞击带有滚轮的撞杆时，撞杆转向右边，带动凸轮转动，顶下推杆，使微动开关中动触头迅速动作。当运动机械返回时，在复位弹簧的作用下，各部分动作部件复位。滚轮式行程开关的触头的分合速度不受生产机械的运行速度的影响，但其结构比较复杂。微动式行程开关动作灵敏，触头切换速度不受操作钮下压速度的影响，但由于操作钮下压的极限行程很小，开关的结构强度不高，因而使用时应该特别注意行程和压力大小。,.,105,2.行程开关的型号、技术数据及选用常用的行程开关有JLXK1、LX19、LX32、LX33和微动开关LXW-11、JLXK1-11、LXK3等系列。行程开关的型号及含义如下：,.,106,行程开关在选择时，主要根据机械位置对开关型式的要求和控制线路对触点的数量要求以及电流、电压等级来确定其型号。,.,107,3.接近开关接近开关又称为无触点位置开关，是一种非接触型检测开关。它采用了无触点电子结构形式，克服了有触点位置开关可靠性差、使用寿命短和操作频率低的缺点。当运动的物体靠近开关到一定位置时，开关发出信号，达到行程控制、计数及自动控制的作用。它的用途除了行程控制和限位保护外，还可作为检测金属体的存在、高速计数、测速、定位、变换运动方向、检测零件尺寸、液面控制及用作无触点按钮等。与行程开关相比，接近开关具有定位精度高、工作可靠、寿命长、操作频率高以及能适应恶劣工作环境等优点。但在使用接近开关时，仍要用有触点继电器作为输出器。接近开关是通过其感应头与被测物体间介质能量的变化来取得信号的。,.,108,高频振荡型接近开关电路结构可以归纳为如图1-28所示的几个组成部分。,图1-28接近开关原理框图,高频振荡型接近开关的工作原理为：当有金属物体靠近一个以一定频率稳定振荡的的高频振荡器的感应头附近时，由于感应作用，该物体内部会产生涡流及磁滞损耗，以致振荡回路因电阻增大、能耗增加而使振荡减弱，直至停止振荡。检测电路根据振荡器的工作状态控制输出电路的工作，输出信号去控制继电器或其它电器，以达到控制目的。,.,109,接近开关的主要系列产品有LJ2、LJ6、LXJ18和35G等系列。接近开关的型号及含义如下：,接近开关的符号如图1-29所示。,（a）动合触点（b）动断触点图1-29接近开关的符号,.,110,1.4.3万能转换开关,1.作用能转换开关实际是多档位、控制多回路的组合开关，主要用作控制线路的转换及电气测量仪表的转换，也可用于控制小容量异步电动机的起动、换向及调速。由于触点挡数多、换接线路多、能控制多个回路，适应复杂线路的要求，故称为万能转换开关。,.,111,1.4.3万能转换开关,2.结构、原理与符号如图1-30所示为LW6系列万能转换开关的外形及某层结构示意图，由操作机构、面板、手柄及数个触头座等主要部件组成，用螺栓组装成整体。其操作位置有212个，触头底座有110层，其中每层底座均可装三对触头，并由底座中间的凸轮进行控制。由于每层凸轮可做成不同的形状，因此当手柄转到不同位置时，通过凸轮的作用，可使各对触头按所需要的规律接通和分断。,（a）外形（b）结构示意图图1-30LW6系列万能转换开关外形及某层结构示意图,.,112,1.4.3万能转换开关,万能转换开关在电路图中的符号如图1-31（a）所示。图中“”代表一路触点，竖的虚线表示手柄位置。当手柄置于某一位置上时，就在处于接通状态的触点下方的虚线上标注黑点“”表示。触点的通断也可用如图1-31（b）所示的触点分合表来表示。表中“”号表示触点闭合，空白表示触点分断。,（b）触点分合表,.,113,1.4.3万能转换开关,3.型号与主要技术参数万能转换开关目前常用的有：LW2、LW5、LW6、LW8、LW9、LW12和LW15等系列。万能转换开关的型号及含义如下：,.,114,1.4.4主令控制器,主令控制器是按照预定程序转换控制电路的主令电器，用它在控制系统中发布命令，通过接触器来实现对电动机的启动、制动、调速和反转控制。主令控制器的外形及结构如图1-32所示。它由铸铁的底座、支架和支架上安装的动、静触点及凸轮盘所组成的接触系统等构成。图中1与7表示固定于方形转轴上的凸轮块；2是固定触点的接线柱，由它连接操作回路；3是固定触点，由桥式动触点4来闭合与分断；动触点4固定于能绕轴6转动的支杆5上。,.,115,1.4.4主令控制器,（a）外形（b）结构图1-32凸轮控制器的图形、文字符号及触头通断表,主令控制器的动作原理：当转动手柄10使凸轮块7转动时，推压小轮8，使支杆5绕轴6转动，使动触点4与静触点3分断，将被操作回路断开。相反，当转动手柄10使小轮8位于凸轮块7的凹橹处，由于弹簧9的作用，使动触点4与静触点3闭合，接通被操作回路。可见，触点闭合与分断的顺序是由凸轮块的形状所决定的。,.,116,1.4.4主令控制器,常用的主令控制器有LKI、LKS、LK6、LK14等系列，主要根据额定电流和所需控制回路数来选择。其型号的含义如下：,控制电路中，主令控制器触头的图形符号及操作手柄在不同位置时的触头分合状态表示方法与万能转换开关相似，如表1-18所示。,.,117,1.4.4主令控制器,主令控制器的触头通断表表1-18,.,118,1.5接触器1.5.1接触器的作用、结构及工作原理,1.接触器的作用接触器是一种自动的电磁式开关，适用于远距离频繁地接通或断开交直流主电路及大容量控制电路。其主要控制对象是电动机，也可用于控制电热设备、电焊机、电容器组等其他负载。它不仅能实现远距离自动操作和欠电压释放保护功能，而且具有控制容量大、工作可靠、性能稳定、操作频率高、使用寿命长、成本低廉、维修简便等优点。是电力拖动控制电路中应用广泛的控制电器之一。,.,119,1.5.1接触器的作用、结构及工作原理,2.接触器的结构与工作原理接触器按主触点通过的电流种类，分为交流接触器和直流接触器两种，直流接触器的结构和工作原理基本上与交流接触器相同。接触器主要由电磁系统、触点系统、灭弧装置及辅助部件等组成。其电磁机构和灭弧装置参照电磁式电器内容。触头系统由用于接通或分断大电流电路的主触头和用于接通或分断较小电流电路的辅助触头组成。辅助部件有反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及底座、接线柱等。,.,120,1.5.1接触器的作用、结构及工作原理,接触器的工作原理：利用电磁原理，当接在控制电路中的线圈通电后，衔铁在电磁吸力作用下被吸向铁心，衔铁运动的同时带动触头动作，使其常闭触头分开，常开触头闭合，控制主电路的通断。当线圈断电或线圈的电压过低时，电磁吸力消失或减弱，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复位，即常开和常闭触头仍然保持其原始（线圈不通电时）状态，实现控制电路通断和失电压与欠电压释放保护功能。接触器的图形符号和文字符号如图1-33所示。,.,121,1.5.2接触器的主要技术参数,1.接触器的主要技术参数（1）额定电压：指接触器主触点的额定工作电压。被控制主电路的电压等级应等于或低于接触器的额定电压。（2）额定电流：指接触器主触点的额定工作电流。它是在一定条件（额定电压、使用类别、额定工作制和操作频率）下规定的，保证电器正常工作的电流值。,.,122,（3）线圈的额定电压：指为保证接触器可靠工作在励磁线圈上所加的电压值。（4)接通与分断能力:指接触器主触头在规定条件下能可靠接通和分断的电流值。（5）额定操作频率：是指每小时接通和分断的次数。,.,123,（6）机械寿命与电气寿命：机械寿命是指接触器在不需要修理或更换机械零件下，能承受的无载操作次数。电气寿命（简称电寿命）是指接触器在规定的条件下，不需要修理或更换机械零件下，能承受的负载操作次数。(7）额定工作制：是指接触器的工作方式。通常接触器分为四种工作制：长期工作制、间断长期工作制、短时工作制、反复短时工作制。另外，接触器还有主触头的极数、主触头的形式、辅助触头的额定电压和额定电流等数据。,.,124,1.5.2接触器的类型,2.交流接触器的分类1）按主触头极数分：可分为单极、双极、三极、四极和五极接触器。2）按主触头的静态位置来分：可分为动合接触器、动断接触器和混合型接触器3种。3）按灭弧介质分：可分为空气式接触器、真空式接触器。4）按有无触点分：可分为有触点接触器和无触点接触器。,.,125,1.5.2接触器类型,3.直流接触器的分类1）按主触头极数分：可分为单极直流接触器和双极直流接触器。2）按主触头的静态位置来分：可分为动合直流接触器和动断直流接触器两种。3）按使用场合分：可分为一般工业用直流接触器、牵引用直流接触器和高电感电路直流接触器。4）按有无灭弧室分：可分为有灭弧室直流接触器和无灭弧室直流接触器。5）按吹弧方式分：可分为串联磁吹灭弧直流接触器和永磁吹弧直流接触器。,.,126,1.5.2接触器的类型,3接触器的选用（1）接触器极数和种类、类别的选择1）根据主触头接通和分断的电流种类，选用直流和交流接触器。,.,127,1.5.2接触器的主要技术参数及型,交流接触器使用类别有AC-0AC-4五类AC-0类用于感性负载或阻性负载，接通和分断额定电压和额定电流。AC-1类用于起动和运转中断开绕线转子电动机；在额定电压下，接通和分断2.5倍额定电流。AC-2类用于起动、反接制动、反向和频繁通断绕线型电动机；在额定电压下，接通和分