电气控制与PLC第2章

1、第2章 常用电器,第2章 常用电器,控制电器,2.1,主令电器,2.2,保护电器,2.3,配电电器,2.4,新型电器,2.5,2.1 控制电器,控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。,技术指标： 通断能力； 操作频率； 电器寿命； 机械寿命等。,2.1.1 接触器,接触器：是一种用于频繁地接通或断开交、直流主电路、大容量控制电路等大电流电路的自动切换电器。,主要用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等，是电气工程中应用最为广泛的控制电器之一。,1. 接触器的结构,主触头,灭弧罩,辅助触头,辅助常闭触头,辅助常开触头,吸引线圈,衔铁,静铁心,释放弹簧,2. 工作原理,励磁电源,磁通 ,

2、电磁吸力F,静触头,动触头,3. 接触器的符号,主触点串联在主电路内，而把它的辅助触点、线圈串联接在控制电路内,4. 接触器的型号,5. 接触器的分类,按驱动触头系统的动力分： 电磁接触器、液压接触器和气动接触器。,按灭弧介质分： 空气电磁式接触器、油浸式接触器和真空接触器等。,按主触头控制的电流种类分： 交流接触器、直流接触器等。,6. 接触器的主要技术参数,额定电压： 接触器铭牌上的额定电压，也就是主触头的额定电压。 选用时必须与被控制的负载回路额定电压相同。,额定电流： 接触器铭牌上的额定电流，也就是主触头的额定工作电流。,额定电流,指当接触器装在敞开的控制屏上，在间断长期工作制下，温升

3、不超过额定温升时流过触头的允许电流。,间断长期工作制：是指接触器连续通电时间不大于8h工作制，工作8h后，必须在空载下，触头连续操作开、闭三次以上（这一工作制通常是在交接班时进行），以便清除氧化膜。,吸引线圈的额定电压,交流吸引线圈的额定电压： 一般有36 V、127 V、220 V和380 V四种。 直流吸引线圈的额定电压： 一般有24 V、48 V、110 V、220 V和440 V五种。 考虑到电网电压的波动，允许接触器的线圈电压超过额定值的5，线圈的温升不会超过绝缘材料的容许温升。,机械寿命和电气寿命,机械寿命：是指接触器在不需要修理的条件下所能承受的空载操作次数。一般接触器的机械寿命

4、可达 100015000万次以上。,电寿命：是指接触器的主触点在额定负载条件下，所允许的极限操作次数。,电寿命与触点受电磨损的程度有关，一般小于机械寿命。,额定操作频率,接触器每小时运行的最高操作次数。,一般交流接触器额定操作频率最高为600次； 直流接触器额定操作频率较高，最高可达1200次。,对于频繁操作的场所，如轧钢机的一些辅助机械，就采用了具有直流吸引线圈的接触器。,如：CJ3系列接触器就是具有直流吸引线圈、主触头交直两用的接触器，其额定操作频率可达到1200次。,额定通断能力,指接触器主触头在规定条件下能可靠地接通和分断电流的值。 在此电流值下，接通电路时主触头不应发生熔焊；分断电路

5、时主触头不应发生长时间燃弧。,动作值,指接触器的吸合电压和释放电压。 规定： 接触器的吸合电压大于线圈额定电压的80时应可靠吸合； 接触器的释放电压不高于线圈额定电压的70。,7. 接触器的选择,类型选择：,交流负载应选用交流接触器，直流负载应选用直流接触器。,如果控制系统中主要是交流电动机，且直流负载的容量比较小时，也可全用交流接触器进行控制，但是触头的额定电流应适当选择大一些，再根据接触器的工作任务，确定合适的系列。,根据接触器所控制的负载性质，选择直流接触器或交流接触器。,额定电压的选择：,如果接触器使用在频繁起动、制动和频繁正反转的场合时，应增大一倍左右。,接触器的额定电压应大于或等于

6、负载回路的额定电压。,7. 接触器的选择,额定电流的选择：,若电动机的操作频率不高（如压缩机、水泵、风机、空调、冲床等），接触器额定电流大于负荷额定电流；,对重任务型电机如机床主电机、升降设备、绞盘、破碎机等，其平均操作频率超过100次min，且常工作在起动、点动、正反向制动、反接制动等状态，为了保证电寿命，接触器额定电流应大于电机额定电流；,7. 接触器的选择,对特重任务电机，如印刷机、镗床等，操作频率很高，可达60012000次h，经常工作在起动、反接制动、反向等状态，接触器可大致按电寿命及起动电流选用；,交流回路中有电容器投入电网或从电网中切除时，接触器选择应考虑电容器的合闸冲击电流，接

7、触器的额定电流可按电容器的额定电流的1.5倍选取；,用接触器对变压器进行控制时如交流电弧焊机、电阻焊机等，应考虑浪涌电流的大小，可按变压器额定电流的2倍选取接触器；,7. 接触器的选择,对于电热设备如电阻炉、电热器等，负荷的冷态电阻较小，因此起动电流相应要大一些，选用接触器时可不用考虑起动电流，直接按负荷额定电流选取；,由于气体放电灯起动电流大、起动时间长，对于照明设备的控制，可按额定电流1.11.4倍选取交流接触器。,7. 接触器的选择,吸引线圈额定电压的选择：,根据控制回路的电压选用。,若电压升高交流接触器磁路将趋于饱和，线圈电流将显著增大，有烧毁线圈的危险。,使用时要特别注意线圈的额定电

8、压，如把额定电压为220V的线圈接至380V电源上，线圈将烧毁；反之，则衔铁不动作，线圈也可能因过热而烧毁。,7. 接触器的选择,接触器触头数量、种类选择： 触头数量和种类应满足主电路和控制电路的要求。,8. 接触器常见的故障及排除方法,2.1.2 控制继电器,继电器：是一种根据电或非电信号的变化来接通或断开小电流电路，实现远距离自动控制和保护的自动控制电器。,输入量可以是电流、电压等电量，也可以是温度、时间、速度等非电量； 输出是触头的动作或电参数的变化。,1. 继电器的分类,按动作原理分：电磁式、磁电式、感应式、电动式、温度（热）、光电式、压电式继电器；,按输入量的不同分：交流、直流、电压

9、、电流、中间、时间、速度、温度、压力、脉冲继电器；,按结构特点分：接触器式、微型（小型、超小型）、舌簧、电子式、智能化、固态、可编程序控制继电器；,按动作功能分：通用、灵敏、高灵敏继电器；,按输出触头容量分：大、中、小、微功率继电器；,按输出形式分：有触头和无触头继电器；,按用途分：控制、保护继电器、信号继电器和安全继电器 。,1. 继电器的分类,2. 电磁式继电器的结构,吸引线圈,静铁心,衔铁,常闭触头,常开触头,调整螺钉,反力弹簧,3. 电磁式继电器的型号,继电器的种类： T通用继电器；L电流继电器； Z中间继电器；S时间继电器。,4.电磁式继电器的图形符号,5. 继电器的主要技术参数,（

10、1）额定参数,额定电压（电流）：指继电器线圈电压（电流）的额定值； 吸合电压（电流）：指使继电器衔铁开始运动时线圈的电压（电流）值； 释放电压（电流）：指衔铁开始返回时，线圈的电压（电流）。,（2）动作时间,吸合时间：从线圈接受信号起，到衔铁完全吸合所需要的时间； 释放时间：从线圈断电到衔铁完全释放所需的时间。,一般电磁式继电器的动作时间为0.050.2s； 快速继电器的时间小于0.05s； 延时继电器的动作时间大于0.2s。,5. 继电器的主要技术参数,（3）整定值,根据控制要求，对继电器的吸合（释放）电压或电流进行人为地调节的数值。,调节方法： 调整弹簧的松紧程度； 改变非磁性垫片的厚度；

11、 改变初始气隙的大小来调节整定值。,5. 继电器的主要技术参数,（4）返回参数,返回系数释放电压（电流）与吸合电压（电流）之比，用K表示。,控制继电器，其K0.6，能反映较小输入量的波动范围。,5. 继电器的主要技术参数,6. 几种控制继电器,（1）电压继电器,用于电力拖动系统的电压保护和控制。 其触点的动作与线圈的电压大小有关，使用时电压继电器的线圈与负载并联。,其线圈的匝数多、导线细、线圈阻抗大。,电压继电器的文字符号KV,电压继电器的分类,按通过线圈电流的种类可分为： 交流和直流电压继电器,按吸合电压大小分为： 过电压和欠电压继电器,（1）电压继电器,过电压继电器,在电路正常工作时，衔铁

12、不动作处于释放状态； 当电压超过额定电压的110115时，衔铁吸合。,过电压继电器用做过电压保护。,（1）电压继电器,欠电压继电器,在电路正常工作时，衔铁处在吸合状态，当电压降低到额定电压的4070时，衔铁释放。,当电压降至额定电压的525时衔铁才释放的就是零电压继电器。,欠电压继电器用做欠电压保护。,零电压继电器用做零压保护。,KV,（1）电压继电器,（1）电压继电器,（2）电流继电器,用于电机、变压器和输电线路的过负荷及短路保护线路中。 其触点的动作与流过线圈的电流大小有关，使用时电流继电器的线圈串联在被测量的电路中。,其线圈匝数少、导线粗、线圈阻抗小。,电流继电器的文字符号KI,6. 几

13、种控制继电器,电流继电器的分类,电流继电器分为： 过电流和欠电流继电器,过电流继电器,在电路正常工作时，衔铁不动作； 当电流超过额定电流的1.11.4倍时，衔铁吸合。,有的过电流继电器带有手动复位机构，当过电流时，继电器衔铁动作后不能自动复位，只有当操作人员检查并排除故障后，采用手动松掉锁扣机构，衔铁才能在复位弹簧作用下返回，从而避免重复过电流事故的发生。,欠电流继电器,在电路正常工作时，衔铁处在吸合状态； 当电流低于规定值时，衔铁才释放。,吸引电流为线圈额定电流的3065； 释放电流为额定电流的1020。,电流继电器的符号,KI,KI,（3）中间继电器,电磁式中间继电器：实质上是一种电磁式电

14、压继电器，其特点是触头多、触头容量较大（额定电流510A）和动作灵敏（动作时间小于0.05s）。,主要用途：当其他继电器的触头对数或触头容量不够时，可借助中间继电器来扩大他们的触头数或触头容量，起到中间转换作用。,由于中间继电器只要求线圈电压为零时能可靠释放，对动作参数无要求，所以没有调节装置。,6. 几种控制继电器,中间继电器的文字符号为KA,中间继电器的符号,（4）时间继电器,6. 几种控制继电器,分 类,按延时方式又分为： 通电延时型 断电延时型 带瞬动触点的通电延时型。,分 类,时间继电器的电路符号,直流电磁式时间继电器：利用电磁阻尼原理产生延时的。仅作断电延时、仅适用于直流电路。 特

15、点：由于延时时间短（不超过5s）、精度低，所以一般用于要求不高的场合，如电动机的延时起动。,空气阻尼时间继电器：又称气囊式时间继电器，它是利用空气阻尼原理获得延时的。 特点：延时范围大（0.460s和0.4180s），不受电源电压及频率波动的影响，但延时误差大（1020）、无调节刻度指示难以精确地整定延时值。 在对延时精度要求高的场合不宜使用此时间继电器。,电动式时间继电器：是由微型同步电动机拖动减速齿轮获得延时的。 特点：具有延时范围宽（072h），整定偏差小，延时值不受电源电压波动和环境温度变化的影响，但它结构复杂、使用寿命低，价格贵，延时偏差受电源频率的影响。,电子式时间继电器：是采用晶

16、体管或集成电路和电子元件等构成，目前已采用单片机控制时间继电器。具有延时时间长、调整方便、性能稳定、延时误差小等优点。,晶体管式时间继电器：是利用RC电路电容器充电时，电容器的电压逐渐上升的原理作为延时基础的。因此改变充电电路的时间常数（改变电阻值），即可整定其延时时间。,继电器的输出形式有两种： 一种是触头式，用晶体管驱动小型电磁式继电器； 另一种是无触头式，采用晶体管或晶闸管输出。,（5）速度继电器,速度继电器：是一种以转速为输入量的非电信号检测电器，它能在被测转速上升或下降到某一预先设定值时输出开关信号。,速度继电器主要用于异步电动机的反接制动控制，所以也称反接制动继电器。,6. 几种控

17、制继电器,速度继电器的结构和工作原理,永久磁铁,转子,定子,鼠笼型绕组,摆锤,常闭触点,常开触点,速度继电器的结构和工作原理,其转子的轴和被控电动机的轴相连接，而定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，在空间产生旋转磁场，切割定子绕组，并感应出电流。此电流又在旋转磁场作用下产生转矩，使定子随转子转动方向旋转一定的角度，与定子装在一起的摆锤推动动触头动作，使常闭触点断开，常开触点闭合。当电动机转速接近零（低于100r/min）时，定子产生的转矩减小，触点复位。,参 数,动作转速：120r/min 触头动作 复位转速：100r/min 触头复位,注 意,使用时应注意速度继电器的

18、转轴与被测设备的转轴相连接； 安装接线时，正、反触头不能接错，否则不能起到控制作用。 速度继电器主要根据电动机的额定转速进行选择，根据控制要求，可以通过调节螺钉的松紧来调节弹簧的反作用力，以改变速度继电器动作的转速。,速度继电器的符号,7. 几种信号继电器,液位继电器：常用于锅炉、水柜和油柜的液位控制，液位继电器是根据液位的高低变化来控制电动机的起停。,压力继电器：压力继电器装在气路、水路或油路的分支管路中。当管路压力超过整定值时，触头动作，若管路中压力等于或低于整定值后，使触头复位。可通过调整螺母即改变控制压力。它常用做气压给水设备、消防系统或用于机床的气压、水压和油压等系统中的保护。,电子

19、压力继电器,7. 几种信号继电器,温度继电器：是利用温度敏感元件（如热敏电阻）阻值随被测温度变化而改变的原理，经电子线路比较放大，驱动小型继电器动作，从而迅速而准确地直接反映某点的温度。,7. 几种信号继电器,光电继电器：是将发光头（电光源）和作为感测环节的接收头（光电管）分别置于被测部位的两侧，当接收头接收到发光头的信号时，继电器的触头就动作，一旦光线被遮断，继电器的触头就释放。,7. 几种信号继电器,2.2 主令电器,主令电器：是一种机械操作的控制电器。 主令电器对各种电气系统发出控制指令，使继电器和接触器动作，控制电力拖动系统中电动机的起动、停车、制动以及调速。 主令电器是用来闭合和断开

20、控制电路，但不能直接分合主电路。,2.2.1 控制按钮和指示灯,1. 控制按钮,是一种接通或分断小电流的主令电器，其触头运行通过的电流较小，一般不超过5A，主要用于低压控制电路中，手动发出控制信号以控制接触器、继电器、电磁起动器等。,控制按钮的结构和工作原理,控制按钮的符号,常开触头,常闭触头,复合按钮,SB,SB,SB,控制按钮的类型,控制按钮的形式 单式（一个按钮） 复式（两个按钮） 三联式（有三个按钮） 为了识别各个按钮的作用，避免操作失误，通常将按钮帽做成不同颜色，其颜色一般红、绿、黄、蓝、白等。 通常红色表示停止按钮，绿色表示起动按钮等。,控制按钮的形式,控制按钮的型号,按钮的主要技

21、术参数,额定电压 额定电流 一般为AC 500V、5A。,按钮的选择,选择原则： 根据使用场合，选择控制按钮的种类，如开启式、防水式、防腐式等； 根据用途，选用合适的型式，如钥匙式、紧急式、带灯式等； 根据控制回路的需要，确定不同的按钮数，如单钮、双钮、三钮、多钮等。 按工作状态指示和工作情况的要求，选择按钮及指示灯的颜色。,2. 指示灯,指示灯：在各类电器设备及电气线路中做电源指示和指挥信号、预告信号、运行信号、故障信号及其他信号的指示。 指示灯主要有壳体、发光体、灯罩等组成。 外形结构多种多样。 发光体主要有白炽灯、氖灯和半导体型三种。 发光颜色有黄、绿、红、白，蓝等五种。,2.2.1 控

22、制按钮和指示灯,指示灯的外形和图形符号,HL,指示灯的型号,AD2 / ,信号灯,设计代号,颈部直径（22mm、26mm、30mm）,1-110V；2-220V；3-380V,2.2.2 行程开关,行程开关：主要用来限制机械运动的位置和行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、自动往返运动或变速运动。 用于生产机械的运动方向、行程大小和位置保护。当作位置保护时，也称它为限位开关。,1. 行程开关（机械式行程开关）,行程开关的结构和符号,行程开关的类型,按行程开关的操作机构分，有直动、滚动和微动式。 直动式行程开关的缺点是分合速度取决于生产机械的移动速度，当移动速度低于0.4m/min

23、时，触头分断较慢，易受电弧烧损，此时应采用滚动旋转式行程开关。 当生产机械的行程较小且作用力也很小时，可采用具有瞬时动作和微小行程的微动开关。,行程开关的类型,行程开关的主要参数,动作行程 工作电压 触头的电流容量,行程开关的选择,在选用时，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、电压等级来确定行程开关型号。,2. 接近开关,接近开关又称为无触点行程开关当某一物体接近其信号机构时，信号机构发出“动作”信号。 不论所检测的物体是运动的还是静止的，接近开关都会自动地发出物体接近的“动作”的信号。 接近开关不像机械式行程开关那样需施以机械力，它是通过感应头来感测被测物体，

24、并通过对感测信号的处理向执行电器发出“动作”信号。,2.2.2 行程开关,接近开关的符号,感应式接近开关,接近开关的类型,根据接近开关对被测物体的感测方法不同分为： 涡流式 电容式 光电式 热释电式 霍尔接近开关,接近开关的特点,接近开关既有行程开关、微动开关的特性，同时又具有传感器的性能，且动作可靠、性能稳定、频率响应快、使用寿命长、抗干扰能力强，而且具有防水、防震、耐腐蚀等特点。 接近开关不仅用于行程控制，限位保护，还可用于高速计数测速、测速、零件尺寸检测、金属和非金属的探测、检测零件尺寸，液面控制以及作无触点按钮等。 接近开关广泛应用于工业、航空航天和日常生活中，如档案、金融财金的防盗装

25、置中，饭店、宾馆等地方也用到了接近开关。,2.2.3 转换开关和万能转换开关,1. 转换开关,转换开关又称为组合开关，常用于机床电气控制线路中作为电源的引入开关，也可以用来不频繁地接通和断开电路、通断电源和负载以及控制5kW以下的小容量异步电动机的正、反转和星三角起动。有时也用它来控制局部照明电路。,转换开关的结构,感测部分：手柄1、转轴2、弹簧3、凸轮4、绝缘垫片5。,执行机构：静触片（头）6、动触片（头）7、绝缘方轴8以及接线柱9组成。,转换开关的符号,正 停 反,转换开关,转换开关的主要类型,HZ5系列转换开关：主要用于交流50Hz、电压380V及以下的电气线路中作电源开关和鼠笼型感应电

26、动机的起动、换向、变速开关。也可作控制线路的换接之用。,GLD自动转换开关（ATSE）：主要用于紧急供电系统，将负载电路从一个电源换接至另一个（备用）电源，以确保重要设备和场所对电源的需求。,转换开关的主要类型,主要技术参数,额定电压： 输入三相660V，380V； 输出三相660V，380V；单相220V、110V、36V、24V 额定电流：32，63，100，200，400，600，1000A 额定分路输出电流：16，32，63，125，250，400A,2. 万能转换开关,万能转换开关：用于高压断路器、空气断路器等操作结构的分合闸，各种配电设备中线路的换接、遥控和电流表、电压表的换向测量

27、等；也可用于控制小容量电动机的起动、换向和调速。 万能转换开关是由多组相同结构的开关元件叠装而成，它实际上是一个多档位的组合开关，是用来控制多回路的一种主令电器。 万能转换开关的触头最多可达60对。由于它换接的线路多，用途广泛，故称为万能转换开关。,万能转换开关,2.3 保护电器,保护电器是用于保护电路和用电设备的电器，在电气控制系统和配电系统中占有重要地位。,2.3.1 熔断器,熔断器：是一种简单而有效的保护电器，它是利用熔化作用来切断电路，实现保护功能的。熔断器主要用来对电动机进行短路保护。在控制照明电路及其某些装置中的熔断器，既有短路保护作用，又有过载保护作用。,熔断器的结构和工作原理,

28、熔丝,动触头,静触头,瓷盖,瓷座,插入式熔断器,密闭管式熔断器,熔管,底座,夹座,熔断器的结构和工作原理,瓷帽,熔管,瓷套,上接线端,下接线端,底座,螺旋式熔断器,熔断器的结构和工作原理,熔断器主要由熔体和熔管组成。 熔体是主要部分，它既是感测元件又是执行元件。 熔体常做成丝状或片状，其材料有两类： 一类为低熔点材料，如铅锡合金、锌等； 另一类为高熔点材料，如银、铜、铝等。,熔断器的结构和工作原理,熔断器的符号,熔断器的保护特性,电流流过熔体时，所产生的热量与电流通过的时间和电流的平方成正比具有反时限特性。,熔断器的熔断时间t与熔断电流I的关系称为熔断器的保护特性或安秒特性。,Imin为最小熔

29、化电流。 当通过熔断器的电流小于Imin，熔体不会熔断；当通过熔体的电流等于或大于Imin，熔体熔断。,熔断器的选择,（1）熔断器的额定电压：应大于或等于实际电路的工作电压。为防止越级熔断，上级（如供电干线路）熔断器的熔体额定电流应比下级（如供电支线路）的大12级。 （2）熔断器的额定电流：应大于或等于熔体的额定电流。,（3）熔体的额定电流：,熔体的额定电流还与负载的大小和性质有关：,1）用于保护照明或电热设备等没有冲击电流的负载： 式中，IN电路的工作电流,熔断器的选择,2）单台长期工作的电动机： IFU（1.52.5）IN 式中，IN电动机的额定电流,3）单台频繁起动的电动机： IFU（3

30、3.5）IN 式中，IN电动机的额定电流,熔断器的选择,4）多台电动机： IFU（1.52.5）INmax+ 式中， INmax其中容量最大的一台电动机的额定电流； 其余各台电动机额定电流之和。,5）电容器负载：熔体电流IFU应大于电容器额定电流的1.6倍。,熔断器的选择,（4）熔断器的额定分断能力：指在规定的额定电压和功率因数（时间常数）的条件下，能分断的最大电流值。它必须大于电路中可能出现的最大故障电流。 （5）熔断器的类型：根据线路要求、使用场合、安装条件和各类熔断器的使用范围来选择。,（6）熔断器的选择性保护：为了把故障产生的影响限制在最小范围内，即要求电路中某一支路发生短路或过载故障

31、时，只有距离故障点最近的熔断器动作，而主回路的熔断器或断路器不动作。为防止越级熔断，上一级（如供电干线路）熔断器的熔体电流应比下一级（如供电支线路）的大12级。,熔断器的型号,C瓷插式、S快速、L螺旋式、 T有填料封闭管式、M有填料封闭管式。,熔断器的类型,瓷插式熔断器：分断能力较小，主要用于低压分支电路的电路保护，如民用和工业照明电路。 螺旋式熔断器：熔管内装有石英沙用于灭弧，具有较高的分断能力，并带有指示器。当熔体熔断时指示器自动弹出，多用于机床配线电路中。,封闭管式熔断器： 无填料的熔断器主要用在低压电力网络成套配电设备中作短路保护和连续过载保护，其特点是熔体熔断后，可自行拆开重新装入新

32、的熔体； 有填料的熔断器具有较大的分断能力，用于较大短路电流的电力输配电系统中，还可用于熔断器式隔离器和熔断器式开关等开关电器中。,无填料密封式熔断器,有填料密封式熔断器,熔断器的类型,新型熔断器,自复式熔断器：是利用金属钠作熔体。 在常温下钠的电阻很小允许通过正常电流； 当电路发生短路故障时，短路电流产生的高温迅速使钠气化，而气态钠的电阻很高，从而限制了短路电流。 当故障切除后，温度下降，金属钠重新固化，恢复良好的导电性能。 自复式熔断器的优点是可重复使用，不必更换熔体。 但在线路中只能限制故障电流不能切断故障电流，它一般与断路器配合使用。,自复式熔断器,新型熔断器,快速熔断器：其熔体由纯银

33、材料制成，熔体通过3.5倍额定电流时，动作时间不超过0.06s。它具有分断能力强、分断时间短及动作稳定等特点，快速熔断器的熔体不能用普通熔体代替，快速熔断器主要用于保护硅整流元件和晶闸管半导体元件。,快速熔断器,新型熔断器,高分断能力熔断器：其分断能力达20kA，适用于工业电气装置、配电设备的过载和短路保护。,新型熔断器,2.3.2 热继电器,热继电器：是利用电流通过发热元件产生热量，使感测元件受热弯曲而推动执行机构动作的一种保护电器。,热继电器的结构和工作原理,双金属片,热元件,导板,常闭触点,复位按钮,凸轮,通过调节凸轮的不同位置来调节热继电器动作电流。,热元件,双金属片,导板,常闭触点,

34、调节动作电流的旋钮,复位按钮,主电路接线柱,热继电器的结构和工作原理,热继电器的型号,热继电器的符号,FR,热继电器的类型,JRl、JR2系列热继电器：采用间接受热方式，其主要缺点是双金属片靠发热元件间接加热，热耦合较差；双金属片的弯曲程度受环境温度影响较大，不能正确反映负载的过流情况。 JRl5、JRl6等系列热继电器：采用复合加热方式并采用了温度补偿元件，因此较能正确反映负载的工作情况。 JR20和JRS系列热继电器：为带有断相保护的热继电器，具有差动式断相保护机构。,热继电器的技术参数,热继电器技术参数：额定电压、额定电流、相数、热元件编号及整定电流调节范围。 热继电器的整定电流：是指当

35、热元件中通过的电流超过整定值20%时，热继电器应在20min内动作。,热继电器的选用,1）类型选择,热继电器的选择主要根据电动机定子绕组的联结方式来确定热继电器的型号。 在三相异步电动机电路中，对星形联结的电动机可选两相或三相结构的热继电器。 当三相电压的均衡性较差，工作环境恶劣或无人看管的电动机，宜选用三相结构的热继电器。 对于三相异步电动机，定子绕组为三角形联结的电动机必须采用带断相保护的热继电器。,2）热继电器额定电流选择,热继电器的额定电流应大于电动机额定电流； 然后根据该额定电流来选择热继电器的型号。,热继电器的选用,3）热元件额定电流的选择和整定,热元件的额定电流一般按电动机额定电

36、流的0.951.05倍选取。,当电动机起动电流为其额定电流的67倍及起动时间不超过5s时，热元件的整定电流调节到等于电动机的额定电流； 当电动机的起动时间较长、拖动冲击性负载或不允许停车时，热元件整定电流调节到电动机额定电流的1.11.15倍。,热继电器的选用,注 意,对于重复短时工作的电动机（如起重机电动机），由于电动机不断重复升温，热继电器双金属片的温升跟不上电动机绕组的温升，电动机将得不到可靠的过载保护。因此在这种情况下不宜选用双金属片热继电器，而应选用过电流继电器或能反映绕组实际温度的温度继电器来进行保护。,2.3.3 漏电保护器,漏电保护电器：在电路中起触电和漏电保护的作用。当线路或

37、设备出现对地漏电或人身触电时，迅速自动切断电路，起到防止因电气设备或线路漏电而引起的火灾和人身安全事故。 漏电保护器是漏电电流动作保护器的简称，主要用于交流50Hz、电压380V及以下的电路中。,电子式漏电保护断路,漏电保护器的结构框图,漏电保护器的工作原理,电源变压器,晶闸管,信号 放大器,零序电流互感器,工作原理,当正常工作时，不论三相负载是否平衡，通过零序电流互感器主电路的三相电流相量之和等于零，故其二次绕组中无感应电动势产生，漏电保护器工作于闭合状态。 如果发生漏电或触电事故，三相电流相量之和便不再等于零，而等于某一电流值Is。Is会通过人体、大地、变压器中性点形成回路，这样零序电流互

38、感器二次侧产生与Is对应的感应电动势，加到脱扣器上，当Is达到一定值时，脱扣器动作，推动主开关的锁扣，分断主电路。,漏电保护器类型,漏电开关：是由零序电流互感器、漏电脱扣器和主开关组装在绝缘外壳中，具有漏电保护和手动通断电路的功能。,漏电继电器：由零序电流互感器和继电器组成。它只具备检侧和判断功能，由继电器发出信号，控制断路器分闸或控制信号元件发出声光信号。,漏电保护器类型,漏电保护插座：是由漏电断路器和漏电开关或插座组合而成，它具有触电保护功能。,漏电保护器类型,漏电保护断路器：是一种安全保护电器，在电路中作为触电和漏电保护之用。当线路或设备出现对地漏电或人身触电时，断路器迅速自动断开电路，

39、能够有效地保证人身和线路的安全，具有漏电保护及过载保护功能。,漏电保护器类型,注 意,漏电保护断路器接入电路时，应接在电度表和熔断器后面； 安装时，应按规定的标准接线；接线完毕后应按实验按钮，检查保护断路器是否动作可靠。 漏电保护断路器投入正常运行后，应定期效验，一般每月需要在合闸通电状态下按动试验按钮一次，检查漏电保护断路器是否正常，以确保其安全性。,漏电保护器的参数,漏电保护器的主要技术参数有额定电压、额定电流、过电流脱扣器额定电流、额定漏电动作电流、极数、分断时间等。 漏电电流：是指通过漏电保护器主回路的电流； 额定漏电动作电流：是指漏电保护器必须动作的额定漏电电流值； 分断时间：指从施

40、加漏电动作电流瞬间起，到切断被保护电路止所经过的时间。,漏电保护器的选用,家电、固定安装电器、移动式电器、携带式电器以及临时用电设备的漏电动作电流应小于30mA； 手持式电动器具应小于10mA，特别潮湿的场所应小于6mA。 漏电保护器的额定漏电不动作电流应不小于电气线路和设备的正常泄漏电流最大值的2倍。,2.4 配电电器,3.4.1 低压配电电器,1. 刀开关,刀开关主要作用是将电路与电源明显地隔开，以保障检修人员的安全。 一般不分断负载电流，有时也可用来通断较小工作电流，作为照明设备和小型电动机不频繁操作的电源开关。 当刀开关有灭弧罩并用杠杆操作时，也可接通或分断额定电流。,刀开关的结构,操

41、作手柄,触刀 动触头,触刀插座 静触头,绝缘底座,出线座,进线座,熔丝,胶盖,刀开关的结构和符号,刀开关的型号,刀开关的主要类型,刀形隔离器：适用于交流50Hz，额定工作电压400V及直流额定工作电压230V，额定电流1600A及以下的配电电路中，作为电源隔离及电源转换隔离之用。,石板闸刀开关：主要用于工频额定工作电压380V的低压线路中作照明及配电线路的隔离开关。,刀开关的主要类型,大电流开关：是一种新型电动操作带手动刀开关，适用于交流50Hz，额定电压交流380V或直流220V，额定电流3000A6000A。主要用于配电设备的控制电路中，作不频繁地电动接通和切断或隔离电源之用，操作应在无负

42、荷情况下进行。,刀开关的主要类型,负荷开关,开启式负荷刀开关：在额定工作电压单相220V或三相380V，额定工作电流10A至100A的电路中，作手动不频繁地接通与分断负载电路及小容量线路的短路保护之用；,刀开关的主要类型,封闭式负荷开关：适用于额定工作电压380V、额定工作电流至200A，频率为50Hz的交流电路中，可作为手动不频繁地接通和分断有负载的电路，并对电路有过载和短路保护作用；,刀开关的主要类型,熔断器式开关：主要用于额定电压交流600V(4562Hz)，约定发热电流至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，并作电路保护用，但一般不作为直接

43、开关单台电动机之用。,刀开关的主要类型,刀开关的主要技术参数,额定电压：在规定条件下，保证电器正常工作的电压值。目前国内生产的刀开关的额定电压一般为交流500V（50Hz）以下，直流440V以下。 额定电流：在规定条件下，保证电器正常工作的电流值。目前国内生产的刀开关的额定电流为101500A，有时可达50000A。 通断能力：在规定条件下，能在额定电压下接通和分断的电流值。,动稳定电流：在规定的使用和性能条件下，刀开关在闭合位置所能承受的电流峰值。这一短路电流的峰值就是动稳定电流。 刀开关的动稳定电流为其额定电流的几十到两百倍。它要保证刀开关在闭合位置时，电路发生短路故障，刀开关不会因为短路

44、产生的电动力作用而发生变形、损坏或触刀自动弹出的现象。 热稳定电流：在规定的使用和性能条件下，刀开关在指定的短时间内，在闭合位置上所能承载的电流。 它要保证刀开关在电路发生短路故障时，在一定时间（通常为1s）通过短路电流（热稳定电流）不会因温度的急骤升高而发生熔焊现象。,刀开关的主要技术参数,刀开关的选择,应使刀开关的额定电压大于或等于电路的额定电压； 额定电流大于或等于电路的额定电流； 根据使用场合选择刀开关的操作方式（杠杆操作、手动操作）。,刀开关的使用,安装时，手柄向上，不得倒装或平装，避免由于重力自动下落，而引起误动作合闸。 接线时，应将电源线接在上端，负载线接在下端，这样拉闸后刀片与

45、电源隔离，防止可能发生的意外事故。,2. 低压断路器,断路器又称自动开关（俗称自动空气开关简称空开），是低压配电电网中的主要电器开关器件。,断路器不仅可以接通和分断正常负载电流、电动机工作电流和过载电流，而且可以接通和分断短路电流。 主要用在不频繁操作的低压配电线路或开关柜（箱）作为电源开关使用，并对线路、电器设备及电动机等实行保护。 当发生严重过电流、过载、短路、失压、断相、漏电等故障时，能自动切断线路，起到保护作用。 从功能上讲，断路器相当于闸刀开关、过电流继电器、热继电器、失压继电器及漏电保护电器保护的部分或全部功能的总和。,2. 低压断路器,断路器的结构和工作原理,自由脱扣器,主触头,

46、过电流脱扣器,热脱扣器,欠压脱扣器,分励脱扣器,按钮,断路器型号,断路器的符号,断路器型号的种类,框架式断路器：主要用作配电网络的保护开关,塑料外壳式断路器：除用作配电网络的保护开关外，还可用作电动机、照明电路及电热电路的控制开关。,断路器型号的种类,直流快速断路器：用于控制和保护含半导体器件的直流短路。,DS19直流快速断路器（以下简称断路器）主要用于额定电压为直流1600V及以下，额定电流4000A及以下电路中，对整流机组、直流电机和馈电线路等作短路与过载保护之用。特别适用地铁轻轨牵引变电站作馈电保护开关，也可用于轧钢、矿山等重要工业领域整流装置和直流电机的保护开关。,断路器型号的种类,限

47、流式断路器：可利用短路电流所产生的电动力使触头在810ms内迅速断开，限制网络上可能出现的最大短路电流。,塑料外壳式限流式断路器,断路器型号的种类,断路器的参数,额定电压 额定电流 极数 脱扣器类型 整定电流范围 分断能力 动作（分断）时间,分断能力：是指断路器在规定的电压、频率以及规定的线路参数（交流短路为功率因数，直流电路为时间常数）下所能接通和分断的短路电流值。 动作（分断）时间：是指切断故障电流所需时间，它包括固有断开时间和燃弧时间。,断路器的参数,断路器的选用,额定电压大于或等于线路或设备的额定电压。 额定电流大于或等于负载工作电流。 若环境温度较高应适当增大选用额定电流。 通断能力

48、大于或等于电路的短路电流。 根据使用场合和保护要求选用断路器类型。,断路器的调整,过载脱扣器整定电流与所控制的电动机额定电流一致。 通过1.05倍脱扣整定电流2h内不动作； 通过1.2倍时2h内动作； 过电流脱扣器整定电流应大于负载正常工作时的尖峰电流，对电动机负载应按起动电流的1.7倍整定； 欠电压脱扣器的额定电压等于主电路的额定电压； 极间保护应满足配电系统保护的要求，以避免越级跳闸，扩大事故范围。,2.4.2 高压电器,高压电器一般是指额定电压为1kV及以上的电器。,1. 隔离开关,隔离开关主要用于可靠地隔离电源。,标准规定，隔离开关在分断状态下应有明显可见的断口；在闭合状态下，导电系统

49、中可以通过正常的工作电流和故障下的短路电流。 隔离开关没有灭弧装置，只靠将大气中的电弧逐渐拉长使之自然熄灭，因此隔离开关只具备小电流开断能力，不能用来开断负荷电流，更不能开断短路电流。,1035kV户内高压隔离开关,隔离开关的三相共装在同一个底架上，操作机构通过连杆操动转轴完成分合闸操作。闸刀为矩型铜条，以便用磁锁装置来提高开关对短路电流的稳定性。,隔离开关分类,按安装地点的不同分： 隔离开关分为户内、户外两种类型。 户内隔离开关（型号为GN）其额定电压一般在40.5kV以下。 户外隔离开关（型号为GW）由于触头直接暴露在大气中，所以要求户外隔离开关能适应户外恶劣的气候条件，如能在覆有一定厚度

50、冰层的情况下顺利地分闸与合闸。,2. 负荷开关,负荷开关带有简单的灭弧装置，适用于交流50Hz， 3.6、7.2、12、40.5和 72.5kV电压等级的电网中。,负荷开关和限流熔断器串联组合可代替断路器使用，这样负荷开关前面就不需串联隔离开关。 负荷开关承担关合和开断各种负荷电流，熔断器承担开断较大的过载电流和短路电流。,负荷开关分类,负荷开关的结构按不同灭弧介质可分为： 矿物油、压缩空气、有机材料产气、SF6气体和真空负荷开关五种。,负荷开关的结构示意图,负荷开关在分闸位置时要有明显可见的间隙，在检修时，只要开断负荷开关即可。负荷开关虽不要求开断短路电流，但要求能承受短路电流。,3. 高压

51、熔断器,当电路过载或短路时，熔丝将因过热而自行熔断，从而切断电路，起到保护电气设备的作用。,户外跌落式熔断器的结构,石英砂填料跌落式熔断器,石英砂填料跌落式熔断器的分断能力一般为40kA，有些甚至可做到100kA的分断能力。 带石英砂填料跌落式熔断器的熔丝是用纯铜制成，显著地降低了制造成本。 固化的熔丝元件相当于将纯铜熔丝密封在一个不透空气的石英砂中，因此纯铜熔丝不会受空气侵入而氧化，这样就稳定了熔断器的性能和提高了熔丝的使用寿命。 当熔断器经一次分断使用后，也不需更换整个熔断器，只需要更换固化的熔丝元件即可。,4. 高压断路器,高压断路器除了能切断电力系统的短路电流外，还能断开负载电流、空载

52、长线的充电电流（容性电流）和空载变压器的励磁电流（感性小电流）等等。,带隔离开关的真空断路器的结构示意图,说 明,断路器与隔离开关之间有机械联锁，只有当断路器处于分闸位置时隔离开关才能分、合闸。 断路器还具有防误操作的功能。,高压断路器的主要参数,额定电流：断路器在闭合状态下导电系统能长期通过的电流，即在限定时间内能够安全通过的负荷电流。 额定开断电流：也是额定短路开断电流。是指在规定的条件下，断路器能保证正常开断的最大短路电流。它标志着高压断路器开断短路故障的能力。 额定电压：是指断路器的标称电压，在规定的正常使用和性能条件下，能够连续运行的电压。 在电力系统中使用的断路器，还应考虑到系统的

53、最高电压，断路器应能在规定的电路电压下和最高工作电压下保持绝缘，并能按规定的条件进行关合与开断。,高压断路器的分类,按照灭弧介质可分为： 油断路器 压缩空气断路器 真空断路器 六氟化硫（SF6）断路器,油断路器分为：多油断路器和少油断路器。 多油断路器的结构特点是所有元件都处于接地的金属油箱中。油除了用来熄灭电弧，还作为导电体之间、导电体与接地油箱之间的绝缘介质。,油断路器,少油断路器的结构特点是触头、导电系统和灭弧系统直接装在绝缘油筒或不接地的金属油箱中。油只用来熄灭电弧和作为触头间的绝缘用，断路器的导电体对地的绝缘主要靠绝缘子、环氧玻璃布和环氧树脂等固体介质。,油断路器,油断路器结构简单、

54、价格便宜，但容易发生火灾和爆炸，而且其开断能力难以做得很高，电寿命有限，检修周期短，这不仅对运行不利，而且检修费也高。 油断路器的致命缺点是长时间运行后，绝缘油容易出现碳化现象，这将会降低其灭弧能力。 目前多油断路器已属淘汰产品，少油断路器由于价格便宜在我国还有一定的应用范围。,油断路器,真空断路器,真空断路器：是利用真空（气压为10-210-6Pa）来灭弧的，其触头装在真空灭弧室中，由于真空不存在气体电离的问题，因此这种断路器能在电流第一次过零时熄灭，这样既能保证在很短的时间内灭弧，又不至于在系统中由于快速的电流变化而产生过电压。 真空断路器还具有体积小、重量轻、动作快、使用寿命长、安全可靠

55、性高和维护检修方便等优点。,真空断路器,SF6断路器,SF6断路器的SF6在3个大气压下的绝缘性能和一般绝缘油的绝缘强度大体相同，而且其绝缘能力为空气、氮气的2.5倍以上，灭弧能力为空气的100倍。 由于SF6不含氧元素，因此触头不会氧化，特别是不含碳元素，所以几乎可以做到免维护。 虽在高温灭弧状态下会分解产生有毒气体和少量活性物质，但通过使用吸附剂不会对人身和设备产生危害。 SF6断路器和油断路器相比，具有灭弧速度快、断流能力强、电绝缘性能好和检修时间间隔长等优点。,SF6断路器,2.5 新型电器,2.5.1 电子电器,电子电器：是指全部或部分由电子器件构成的电器。 优点：开关速度高、操作频

56、率高、寿命长、控制功率小、功能多。而且可在有机械振动、多粉尘或有危害性气体的恶劣环境下工作。 缺点：过载能力低、体积大、有漏电流、电路较复杂、价格较高。,一般电子电器的结构框图,传感机构：用于实现电电和非电电的变换，主要是一些变换元器件或传感器。把被监控的各种电量和非电量变换为适用于电子线路的电压、电流或电路参数（R、L、C）。例如光敏电阻把光的强度变化转换为电阻的变化。 变换电路：将无源传感器上随输入非电量的变化而变化的电路参数转换为电压或电流信号。 检波器或解调器：实际上是一个具有平滑滤波的整流电路，将放大器输出的调幅信号经检波器或解调器解调成直流信号后送入鉴幅器进行鉴幅。,一般电子电器的

57、组成,鉴幅器：是一个比较环节，用来判别被测量（输入信号）是否已经达到或超过给定值。 延时电路：用于当输入信号达到或超过预先整定的动作值时延缓其动作时间。 出口电路：提供所需的输出电平和功率，获得良好的继电特性，提供相互隔离或不隔离的转换输出。其输出形式可以选用无触点（晶体管或晶闸管）或有触点（小型继电器）两种。 整流器、稳压器：电子电器的工作电源。,一般电子电器的组成,分 类,按传感器机构分： 如传感机构是一个反映光照强度的光敏元件，它成为一个光电继电器； 如传感机构是反映机械形变的电阻应变片，它就是一个压力或称重电器。 ,按结构分： 电子式电器与混合式电器两种。,电子式电器,电子式电器保持独

58、立的电器外形，在功能上与有触点电器相对应，输出形式可以是无触点的电平转换，也可以是有触点的触点通断，既可与电子电路构成无触点系统，也可以与有触点电器构成继电接触器系统。,混合式电器,混合式电器是有触点与无触点相结合的电器，集二者所长。 有三种不同的形式： 出口电路的输出元件采用触点电器的电子式电器，如晶闸管时间继电器等； 采用电子式控制或具有保护信号发生机构的有触点电器，如半导体脱扣器的断路器； 混合式接触器，在接触器的每一个主触点上并联一个双向晶闸管，当开关接通时使晶闸管的导通先于触点的闭合，分断时晶闸管的阻断后于触点的断开，实现有触点电器的无弧通断。,电子式时间继电器,电子时间继电器分为：

59、 晶体管式时间继电器 数字式时间继电器,晶体管式时间继电器,晶体管式时间继电器的执行机构为继电器，其感测和判断部分均由电子元件组成。 具有延时范围宽、调节范围大、控制功率小、体积小、经久耐用等优点。,晶体管式时间继电器的原理框图,晶体管式时间继电器是利用电容对电压变化的阻尼作用作为延时的基础。,工作原理,工作时首先通过电阻对电容充电，由鉴幅器判断电容电压值是否达到预定值，只有当电容电压值达到预定值，鉴幅器发出控制信号使驱动电路驱动执行继电器接通电路，实现延时输出。与此同时通过放电电路放掉电容上的电荷，为下次工作作好准备。 晶体管时间继电器分为： 通电延时型 断电延时型 带瞬动触点的通电延时型,数字式时间继电器,由于采用了可设置定时时间和定时方式的时间芯片，数字式时间继电器较之晶体管式时间继电器来说，具有延时范围可成倍增加、调节精度可提