常用低压电器的结构及应用

常用低压电器的结构与应用

最终目标：通过本课程的学习，提高对低压电气的结构、功能、特点的认识。

分解目标：

1、能陈述常用低压电器的定义、用途和分类；

2、能陈述熔断器的结构和应用；

3、能陈述断路器的结构和应用；

4、能陈述接触器的结构和应用；

5、能陈述继电器的结构和应用；

目录：

一、低压电器的定义和用途

二、低压电器的分类

三、熔断器的结构与应用

四、断路器的结构与应用

五、接触器的结构与应用

六、继电器的结构与应用

七、其它常用低压电器

一、低压电器的定义和用途

定义：低压电器通常是指额定电压1200VAC和1500VDC及以下电路中所使用的电器。核电站所使用的低压电器，其允许长期使用的电压等级大部分都在400VAC和400VDC以下，主要包括380VAC、220VAC、220VDC、120VAC、48VDC、40VDC、24VDC、12VDC、6VDC等。一、低压电器的定义和用途

用途：低压电器在电路中的用途是根据外界施加的信号或要求，自动或手动地接通或分断电路，从而连续或断续地改变电路的参数或状态，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。低压电器的特点是品种多、用量大、用途广。二、低压电器的分类

低压电器可以按照用途、操作方式、工作条件、工作原理等进行分类。按照用途进行分类是最常用的分类方法。低压电器按照用途可以分为配电电器和控制电器两大类。配电电器：主要用于低压供电系统，包括断路器、熔断器、刀开关等，要求分断能力强、限流效果和保护性能好、有良好的动稳定性和热稳定性。控制电器：主要用于电力拖动控制系统，包括接触器、继电器、主令电器等，要求有相应的转换能力、操作频率高、电气寿命和机械寿命长。三、熔断器的结构与应用

熔断器是一种结构简单、使用方便、价格低廉的保护电器，广泛应用于配电系统和控制系统中，主要作为短路保护元件，也作为单台电气设备的过载保护元件。熔断器的结构主要由熔体、熔管、触点、绝缘底板等组成，其中熔体为核心部件，既是感测元件也是执行元件，由金属导电材料制成；熔管是熔断器的外壳，主要作用是便于安装熔体，并且当熔体熔断时有利于熄灭电弧。熔断器需要和熔断器底座配合使用。三、熔断器的结构与应用

工作原理：熔断器串联在被保护电路中，当电路中通过正常负载电流时，熔体温度较低，不会熔断；当电路中发生短路或者过载故障时，通过熔体的电流增大，熔体开始发热，当电流达到或超过某一定值时，熔体温度升高到熔点，熔体熔断，从而分断故障电路，起到保护作用。分类：熔断器按照结构可以分为半封闭插入式熔断器、无填料密闭管式熔断器、有填料密闭管式熔断器、快速熔断器和自复熔断器五类。三、熔断器的结构与应用熔断器的反时限保护特性：电流越大熔断时间越短三、熔断器的结构与应用插入式熔断器和螺旋管式熔断器三、熔断器的结构与应用控制回路比较常用的管式熔断器（1.4A）：三、熔断器的结构与应用熔断器的选择使用确定熔断器的类型。根据电路电压来确定熔断器的额定电压。根据电流来确定熔体规格，额定分断能力应大于电路中可能出现的最大短路电流。在配电系统的上下级匹配中，一般上一级熔断器的额定电流要比下一级大2～3倍。熔断器的保护特性应与被保护设备的过载特性相匹配，若保护对象为电动机，熔断器一般作为短路保护，而过载保护宜选用热继电器。四、断路器的结构与应用

低压断路器也曾称作自动开关，是指按规定条件，对配电电路、电动机或其他用电设备实行通断操作并起保护作用、即当电路内出现过载、短路或欠电压等情况时能自动分断电路的开关电器。断路器可以接通和分断正常电流、短路电流，还可以用于不频繁地接通和断开电路以控制电动机等电气设备的启动和停止。断路器具有操作电源和保护两种功能，安装方便、分断能力强、动作后不需要更换元件，因此断路器的应用非常广泛，是主要的低压电器。四、断路器的结构与应用断路器的种类很多，可以按使用类别、结构型式、操作方式、极数、安装方式、灭弧介质、用途等方式进行分类。按照结构型式和极数进行分类是较常见的两种分类方式。按照结构型式不同可以分为万能式（框架式）断路器和塑料外壳式断路器（空气开关）。按照极数不同可以分为单极、两极、三极、四极等，其中最常用的是单极断路器和三极断路器。四、断路器的结构与应用断路器的结构断路器的结构主要由触头系统、操作机构、各种脱扣器、灭弧装置等部件构成。触头系统是断路器的执行元件，由动触头、静触头和连接导线组成，用来接通和分断电路。容量较大的断路器，除了有主触头之外，还有副触头和弧触头，主触头主要用来接通电路，副触头和弧触头主要用来控制电弧以避免损伤主触头。制造触头的材料要求具有良好的导电性、耐电弧性、耐熔焊性和耐磨性。四、断路器的结构与应用断路器的结构四、断路器的结构与应用断路器的结构断路器的灭弧装置主要用来熄灭触头在切断电路时所产生的电弧。将电弧拉长，使电源电压不足以维持电弧燃烧。有足够的冷却表面，使电弧接触到整个冷却表面而迅速冷却。对电弧进行分割，使长弧分割成多个短弧，形成较高电弧电压降，使电源电压不足以维持电弧燃烧。对电弧火花喷出的距离进行限制。四、断路器的结构与应用断路器的结构断路器的灭弧装置主要用来熄灭触头在切断电路时所产生的电弧。塑料外壳式断路器的工作电流比较小，所采用的灭弧装置一般用红钢纸板嵌上栅片制成。四、断路器的结构与应用断路器的结构断路器的脱扣器是断路器的感测装置，也是保护元件。当脱扣器获得操作指令或保护信号后，可通过传递元件使断路器跳闸并切断电路。常用脱扣器有过电流脱扣器、欠电压脱扣器、分励脱扣器和半导体脱扣器等。过电流脱扣器：当电流达到一定数值时，脱扣器经过一定时间后动作，称为反时限过电流脱扣器，也叫热脱扣器，由发热元件和双金属片构成，过电流越大，动作时间越短；当电流大到一定程度后，脱扣器瞬时动作，称为瞬动过电流脱扣器，也叫电磁脱扣器，是由衔铁、铁芯、线圈、阻尼器、弹簧等部件构成。四、断路器的结构与应用断路器的结构过电流脱扣器：半导体脱扣器可以实现反时限和瞬动两种动作。在一般情况下，断路器每极都串有一个过电流脱扣器，三极断路器串有三个脱扣器，为了节约成本，也有些三极断路器只串有两个脱扣器。过电流脱扣器主要用于对负载提供短路保护和严重过载保护。四、断路器的结构与应用断路器的结构欠电压脱扣器：一般为电磁结构，由衔铁、铁芯、线圈、弹簧等部件组成。当电源电压低于额定值或为零时，其电磁吸力不足克服弹簧力而维持衔铁的吸合，脱扣器动作并引发断路器跳闸。欠电压脱扣器分为延时动作和瞬时动作两种类型。带延时的欠电压脱扣器，主要用于防止弱电网中因短时电压降低而造成脱扣器误动作，其延时通常由电容器单元来实现。瞬动的欠电压脱扣器没有延时功能，电磁吸力一旦不能克服弹簧力就会引起脱扣器动作。四、断路器的结构与应用断路器的结构分励脱扣器：也是一种电磁脱扣器，由衔铁、铁芯、线圈等部件组成，可以按照操作指令和继电保护信号使线圈通电，吸合衔铁令脱扣器动作。分励脱扣器的线圈平时是不带电的，只有动作时才带电。分励脱扣器是一种执行元件，一般与漏电保护继电器、接地保护继电器、热继电器、限位开关等电器配合使用、通过获得指令使断路器跳闸。四、断路器的结构与应用断路器的结构半导体脱扣器：也称作电子脱扣器，由信号检测、过电流保护、欠电压延时、触发、执行元件和电源等组成、具有多种保护功能。四、断路器的结构与应用断路器的结构操作机构：断路器的操作机构是实现断路器闭合与断开动作的执行机构。断路器的操作机构一般为四连杆结构，主要包括闭合机构和自由脱扣机构。其中闭合机构是通过断路器手柄使断路器合闸，也有的断路器内部有电磁合闸机构，可以通过远程控制来实现合闸；自由脱扣机构是各种脱扣器的执行机构，它连接着脱扣器和触头系统，根据需要而使触头分开以切断电路。自由脱扣机构动作之后，必须处于再扣位置，才能进行下一次合闸。四、断路器的结构与应用断路器的应用万能式（框架式）断路器分断容量较大，主要用于接通和分断较大的电路电流。该类型断路器有专门课程进行讲述。塑料外壳式断路器分断容量较小，安装方便，被广发应用在各个用电领域。塑料外壳式断路器的选择：根据电源类型选择使用交流断路器还是直流断路器。四、断路器的结构与应用断路器的应用塑料外壳式断路器的选择使用：断路器的额定工作电压≥线路额定电压断路器的额定电流≥线路计算负载电流断路器的额定短路通断能力≥线路中可能出现的最大短路电流（有效值）线路末端单相对地短路电流≥1.25倍断路器瞬时（或短延时）脱扣器整定电流断路器脱扣器的额定电流≥线路计算电流断路器欠压脱扣器额定电压＝线路额定电压四、断路器的结构与应用断路器的应用塑料外壳式断路器的选择使用：断路器分励脱扣器额定电压＝控制电源电压电动传动机构的额定工作电压＝控制电源电压断路器的类型应符合安装条件、保护功能及操作方式的要求断路器的接线方向只能上进下出，除非断路器的产品说明书上另有规定直流断路器要注意是否与电源极性相一致除了上述基本要求之外，断路器的选择还应考虑实际使用情况。四、断路器的结构与应用断路器的应用塑料外壳式断路器在实际应用中建议注意的问题：断路器一般情况下不建议安排解体维修，除非触头接触电阻变大而需要打磨处理，或断路器因过流保护动作而频繁跳闸。对于机构故障，解体修复的可能性很小，为避免出现误动和拒动，建议更换新断路器。断路器的保护功能应侧重于短路保护而不是过载保护，太强调过载保护可能会引起断路器频繁误动。五、接触器的结构与应用

接触器是一种用于远距离频繁地接通和分断主电路和大容量控制电路的电器，具有低电压释放保护功能，使用安全方便等优点，被广泛应用对交直流电动机、电加热器、电焊机、电容器等设备的电源控制。接触器可以接通和分断负载电流，但不能切断短路电流，因此一般与断路器、熔断器、热继电器等配合使用。五、接触器的结构与应用

接触器的分类方式较多，按照主触头电流不同分为交流接触器和直流接触器，按照主触头极数可以分为单极、两极、三极、四极、五极接触器。接触器是由电磁系统和触头系统两部分组成的。电磁系统是感测驱动部件，它接受信号并通过本身动作而将信号传递给触头系统。触头系统是执行部件，跟随电磁系统动作并接通和分断电路。为了适应频繁接通和分断电路，接触器一般都带有灭弧装置，常用栅片型式进行灭弧。五、接触器的结构与应用已经解体的接触器五、接触器的结构与应用接触器铭牌上自只规定了某一条件下的电流、电压、控制功率等参数，但接触器的具体使用条件是多种多样的，因此接触器的选择使用应注意以下几点：选择接触器的类型。交流负载用交流接触器，直流负载用直流接触器。主触头的额定电流。接触器的额定工作电流应不小于被控电路的最大工作电流。主触头的额定电压。接触器的额定工作电压应不小于被控电路的最大工作电压。五、接触器的结构与应用接触器的选择使用应注意以下几点：接触器的额定通断能力应大于通断时电路的实际电流值，耐受过载电流能力应大于电路中的最大过载电流。根据系统控制要求确定主、辅助触头的数量和类型。若接触器用来控制电动机的频繁启动、正反转或反接制动时，应将主触头的额定电流降低使用，一般可以降低一个电流等级。五、接触器的结构与应用接触器在实际应用中应注意以下几点：定期对接触器进行解体检查，除了检查触头之外，还需要检查动静铁芯，尤其是对于断路器因过流而跳闸过的同回路接触器。触头接触电阻过大而进行处理时，慎用电气清洗剂，经过实际观察发现用过电气清洗剂的触头短期内接触良好，但使用时间一长则迅速劣化，推荐使用酒精。触头宜用细布擦拭，严禁使用砂纸打磨，细锉的使用也需要进行控制，防止损伤触头。优先选用外挂式辅助触头的接触器，便于进行扩展。长期频繁动作的接触器，应检查是否存在动作迟滞。五、接触器的结构与应用接触器在电动阀门电路中的使用：六、继电器的结构与应用继电器是一种自动和远距离操纵用的电器，广泛应用于自动控制系统、遥控、电力保护系统中，起着控制、检测、保护、调节等作用，是最常用的低压电器之一。继电器的种类非常繁多，主要有电压继电器、电流继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器等，其结构型式也千差万别。其中最常见的是电压继电器、中间继电器、时间继电器和热继电器。六、继电器的结构与应用电压继电器和中间继电器的结构与接触器类似，只是触头容量较小，主要应用在控制回路中，一般不带灭弧装置。电压继电器和中间继电器一般采用电磁结构，由衔铁、铁芯、线圈、触头等部件组成，时间继电器还带有延时阻尼部件。近年也出现了很多电子式继电器，主要采用的是晶体管元件，具有体积小、重量轻，可控范围大等优点，其使用范围越来越广泛。六、继电器的结构与应用拔插式电压继电器六、继电器的结构与应用热继电器的结构与其他继电器有非常大的差别，主要由发热元件和双金属片组成。热继电器串联在电路中，电流越大，热继电器的动作时间越短，工作特性为反时限特性。对于负载电流较大的电路，热继电器往往与电流互感器配合使用。热继电器的发热元件串接在电流互感器的二次回路中，而电流互感器的一次回路则用来感测主回路中的电流。六、继电器的结构与应用热继电器的复位按钮一般至于手动复位的位置