常用低压电气课件

低压保护电器

第1页，共28页。

低压保护电器【教学目标】1、了解常见低压保护电器的类型和结构；2、掌握常见低压保护电器工作原理和在电路中的保护作用。【教学重点】常见低压保护电器在电路中的保护作用【教学难点】常见低压保护电器工作原理第2页，共28页。

低压保护电器低压保护电器主要用于对控制线路和电气设备进行保护。例如，电路中发生过载、短路等故障，如不及时切断电源，就会烧毁线路和电气设备，甚至引起火灾，造成人员伤亡，因此，在电气控制线路中，必须安装低压保护电器。常用的低压保护电器主要是熔断器、低压断路器（自动空气开关）和热继电器等。第3页，共28页。一、熔断器熔断器俗称保险丝。

1、作用：在低压配电网络和电力拖动系统中用来作短路保护。使用时，熔断器应串联在所保护的电路中。

2、工作原理：当线路或设备发生短路时，通过熔断器的电流达到或超过某一规定值，以其自身产生的热量使熔体熔断，使线路或电气设备脱离电源，起到保护作用。第4页，共28页。一、熔断器3、特点：结构简单、分断能力高、安装体积小、动作可靠、使用维护方便，还可以起到使电路与电源隔离作用。4、常用的熔断器种类：熔断器按其结构形式分为插入式、螺旋式、有填料密封管式、无填料密封管式、自恢复式等。5、组成：熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分。常见熔断器的外形、结构及图形符号如图1-1所示。第5页，共28页。一、熔断器(a)RLl系列螺旋式熔断器(b)图形和文字符号图1-1熔断器第6页，共28页。一、熔断器6、选择：主要包括熔断器类型、额定电压、熔断器额定电流和熔体额定电流的确定。熔断器类型主要由控制系统整体设计确定：额定电压应大于或等于实际电路的工作电压：额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流。熔体电流确定的原则：（1）对于照明电路等电阻性负载，熔体的额定电流应大于或等于电路的工作电流，Ifn>=I（2）保护一台异步电动机时，考虑到电动机冲击电流的影响，熔体额定电流按下式计算：Ifn>=(1.5~2.5)In.第7页，共28页。一、熔断器（3）保护多台异步电动机，若各台异步电动机不同时启动，则应按下式计算Ifn>=(1.5~2.5)Inmax+∑InInmax:容量最大电机的额定电流In：其他电机的额定电流(4)为防止发生越级熔断，上、下级熔断器间应有良好的协调配合，为此，应使上一级熔断器的熔体额定电流比下一级大1~2个级差。第8页，共28页。二、断路器

1、作用：低压断路器又称自动空气开关，它的应用广泛，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。它的功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电气部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。对所控制的电路有短路、过载、欠压和漏电保护等作用，当发生严重的故障时能自动切断电路，在分断故障电流后一般不需要更换原件，因此获得了广泛应用。

第9页，共28页。二断路器

2、低压断路器的类型：（1）万能式低压断路器（敞开式低压断路器）：容量较大，具有较高的短路分断能力和较高的动稳定性。适用于配电网络的保护。目前我国常用的有DW15、ME、AE、AH等系列。DW15系列断路器是我国自行研究的。（2）装置是低压断路器（塑料外壳式低压断路器）：有较高的分断能力和动稳定性有较完善的选择性保护功能。用于配电网络的保护以及成为电动机、照明电路及电热器等控制开关。目前常用的有DZ15、DZ20、DZX19和C45N等系列。

第10页，共28页。二、断路器

（3）快速断路器：它具有快速电磁铁和强有力的灭弧装置，最快动作时间可在0.02s内，用于半导体整流元件和整流装置的保护。主要型号DS系列。（4）限流断路器：利用短路电流产生的巨大吸力，使触点迅速断开，能在交流短路电流尚未达到峰值前就把故障电路切断。用于短路电流相当大（高达70ka）的电路中。主要型号有DWX15和DZX10两种系列。第11页，共28页。二、断路器

3、常用的低压断路器为塑料壳式，其外形及结构如图1-2所示。

(a)外形(b)图形和文字符号图1-2几种常见断路器结构示意图第12页，共28页。二、断路器

4、组成：操作机构、触点、保护装置（各种脱扣器）和灭弧系统等组成。5、结构原理：图1-3结构原理图1：主触点2：自由脱扣机构3：过电流脱扣器4：分励脱扣器5：热脱扣器6：欠电压脱扣器7：停止按钮第13页，共28页。二、断路器

低压断路器的主触点是靠手动操作或电动合闸的。主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开电路。当电路过载时，热脱扣器的热元件发热是双金属片上弯曲，推动自由脱扣机构动作，当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放，同样使自由脱扣机构动作。分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断开的，在需要距离控制时，按下启动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱扣机构动作，是主触点断开。第14页，共28页。二、断路器

5、选择：（1）低压断路器的额定电流和额定电压应大于或等于线路、设备的正常工作电压和工作电流。（2）低压断路器的极限通断能力应大于或等于电路最大短路电流。（3）欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压。（4）过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流。第15页，共28页。二、断路器

使用低压断路器来实现短路保护比熔断器优越，因为当三相电路短路时，很可能只有一相的熔断器熔断，造成单向运行。对于低压断路器来说，只要造成短路都会使开关跳闸，将三相同时切断。另外还有其他自动保护作用。但其结构复杂、操作频率低、价格较高，因此适用于要求较高的场合，如电源总配电盘。第16页，共28页。三、热继电器

1、作用：利用电流的热效应原理制成的一种自动电器，在电路中用作电动机的过载保护。2、热继电器的型号：我国目前生产的热继电器主要有JR0、JR5、JR10、JR14、JR15、JR16等系列。按热元件的数量分为两相结构和三相结构。三相结构中有三相带断相保护和不带断相保护装置两种。JR16、JR20系列是目前广泛使用的热继电器。JR16系列热继电器的结构示意图如1-4所示

第17页，共28页。三、热继电器（1）结构示意1-4JR16热继电器结构示意图（2）差动式断相保护示意图1-电流调节凸轮2a2b-簧片3-手动恢复按钮4-弓簧5-双金属片6-外导板7-内导板8-常闭静触头9-动触头10-杠杆11-复位弹簧螺钉12-补偿双金属片13-推杆14-连杆15-压簧第18页，共28页。三、热继电器1-5带有差动式断相保护装置的热继电器动作原理图通电前三相通额定电流三相均匀过载电动机发生一相断线故障第19页，共28页。三、热继电器

（b）三相均通过额定电流时的情况，三个金属片受热相同，同时向左弯曲，内外导板一起向左平移一段距离，但移动距离较小，未能使触头断开，电路继续保持通电状态。（c）三相均匀过载时，此时金属片都受向左弯曲，推动内外导板向左移动一段较大距离，经补偿双金属片和推杆，借助片簧和弓簧使触头断开，达到切断控制回路保护电动机的目的。（d）电动机发生一相短线故障，此时该相双金属片冷却，向右移动，带动内导板右移，其余两项双金属片紧继续通电向左移动，使外导板向左移动，这样内外导板产生差动，通过杠杆放大的作用，使触点断开，从而切断控制回路。第20页，共28页。三、热继电器3、组成：热元件、双金属片、触头三部分组成热元件常闭触头图形文字符号JR16图1-6热继电器第21页，共28页。三、热继电器3、工作原理1-5工作原理图1：热元件2：双金属片（感测元件）3：导板4：触头第22页，共28页。三、热继电器双金属片是热继电器的感测元件，由两种线膨胀系数不同的金属片用机械碾压而成。膨胀系数大的为主动层，小的为被动层。在加热前，两金属片长度基本一致。当船在电动机定子电路中的热元件有电流通过时，热元件产生的热量使亮金属片延伸。由于线膨胀系数不同，且因它们紧密结合在一起，所以，双金属片会发生弯曲。电动机正常运行时，双金属片弯曲程度不足以使热继电器动作，当电动机过载时，热元件中电流增大，加上时间效应，所以双金属片接受的热量就会大大增加，从而是弯曲程度加大，最终能够使双金属片推动导板式热继电器触头动作，切断电动机的控制电路。热继电器动作后一般不能自动复位，要等双金属片冷却后按下复位按钮复位。第23页，共28页。三、热继电器

4、选择原则选择热继电器时，应根据电动机的额定电流来确定热继电器的型号及热元件的电流等。对于星形接法的电动机及电源对称性较好的场合，可选用两相结构的热继电器；对于三角形接法的电动机或电源对称性不好的场合，应选用三相结构或三相结构带断相保护的热继电器。热继电器元件的额定电流原则上按照电动机的额定电流选取，即热元件额定电流应接近或略大于电动机的额定电流。第24页，共28页。三、热继电器

双金属片式热继电器一般用于轻载、不频繁起动电动机的过载保护；对于重载、频繁启动的电动机，可采用过电流继电器作过载和短路保护；热元件的额定电流等级，一般略大于电动机的额定电流，待热元件选定后，可根据电动机的额定电流调整热继电器的额定电流。第25页，共28页。第一节低压保护电器【课堂小结】在电路中的作用工作原理1、熔断器：组成选择原则

在电路中的作用工作原理2、断路器：组成选择原则在电路中的作用工作原理3、热继电器：