1、1,2.1.1 電器的分類, 按工作電壓等級分,低壓電器：工作電壓在交流1200V或直流1500V以下的各種電器。,高壓電器：工作電壓高于交流1200V或直流1500V的各種電器。,2, 按用途分,控制電器：用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器。,主令電器：用于自動控制系統(tǒng)中發(fā)送控制指令的電器。,保護電器：用于保護電路及用電設(shè)備的電器。,配電電器：用于電能的輸送和分配的電器。,執(zhí)行電器：用于完成某種動作或傳動功能的電器。,3, 按電器的執(zhí)行機構(gòu)特點分,有觸點電器：電器通斷電路的功能由觸點來實現(xiàn)。,無觸點電器：電器通斷電路的功能不是通過機械接觸，而是根據(jù)輸出信號的高低實現(xiàn)的（即半導(dǎo)體器件的開關(guān)效應(yīng)，

2、如可控硅的導(dǎo)通和阻斷、三極管的飽和截止來實現(xiàn)電路的通斷）。,4,2.2 電器的基本理論,控制角度,結(jié)構(gòu)上,5,2.2.1 電磁式電器的工作原理, 電磁式電器的組成： 感測和判斷部分 電磁機構(gòu) 執(zhí)行機構(gòu) 觸頭,6,1.感測和判斷部分(電磁機構(gòu)),鐵心,吸引線圈,銜鐵,彈簧,動觸頭,將電磁能量轉(zhuǎn)換為機械能量，帶動觸頭工作，完成接通和分斷電路。,7,（1）電磁機構(gòu)的工作特性,電磁吸力/反力 VS 氣隙,8,電磁吸力, 當(dāng)端面面積S為常數(shù)時，電磁吸力與B2或2成正比。,9,電磁機構(gòu)的工作特性: 吸力特性和反力特性。,吸力特性：電磁機構(gòu)的吸引線圈通電后，鐵心吸引銜鐵的電磁吸力與氣隙的關(guān)系曲線。 反力特性

3、：電磁機構(gòu)使銜鐵釋放的力與氣隙的關(guān)系曲線。,10,直流電磁機構(gòu)的吸力特性,未吸合時，氣隙較大，電磁吸力Fat較??； 吸合后，氣隙減小，吸力增大。,直流電磁機構(gòu)適用可靠性高或頻繁動作的控制系統(tǒng)。,電流認為變化不大，與氣隙無關(guān)。, 在IN一定時，電磁吸力Fat與氣隙大小的平方成反比。,11,交流電磁吸力,交流電磁鐵電磁吸力的大小是隨時間周期性的變化。,12,交流電磁機構(gòu)的吸力特性,F0=f(),i=f(), 交流電磁鐵吸合前后m的值可認為不變，故電磁力F0也不變；考慮到漏磁的影響，其吸力隨氣隙的減小略有增加。, 交流勵磁電流 I 將隨氣隙長度成正比增大 。,13,結(jié) 論,交流電磁機構(gòu)的勵磁電流在線

4、圈已通電但銜鐵尚未動作時，電流比額定工作電流大得多。 若發(fā)生銜鐵卡住不能吸合或銜鐵頻繁動作，交流線圈將可能因過電流而燒毀。 在可靠性要求高或頻繁操作的場合，一般不采用交流電磁機構(gòu)。,14,電磁機構(gòu)可能存在的問題, 問題 銜鐵粘住 直流電磁機構(gòu) 銜鐵閉合后，磁路磁阻較小，線圈斷電后由于導(dǎo)磁體剩磁所產(chǎn)生的吸力有可能足以克服釋放彈簧的反力，會使銜鐵打不開。,交流電磁機構(gòu)？,15,避免“銜鐵粘住”, 為了避免“銜鐵粘住”現(xiàn)象，通常在吸力較小的直流電磁機構(gòu)(如直流繼電器)的銜鐵上裝一非磁性墊片(厚度為0.1mm的磷銅片)，在吸力較大的直流電磁機構(gòu)(如直流接觸器)的鐵心柱端面上加裝極靴，以增加銜鐵閉合后的

5、氣隙（磁阻）。,交流并聯(lián)電磁機構(gòu)的吸力特性曲線比較平坦，且導(dǎo)磁體不存在有剩磁，所以在線圈斷電時不會產(chǎn)生“銜鐵粘住”現(xiàn)象。,16, 問題 振動和噪聲產(chǎn)生原因,吸力最大,吸力為0,電磁吸力為零將小于彈簧的反作用力，銜鐵將從與鐵心閉合處被拉開； 當(dāng)電磁吸力大于彈簧反作用力時，銜鐵又被吸合。,瞬時吸力曲線,反力,17,短路環(huán),解決交流電磁鐵產(chǎn)生振動和噪音的措施,18,短路環(huán)的作用,只要合成吸力始終大于彈簧反作用力Ff，就能消除銜鐵的振動，從而消除噪音。 短路環(huán)通常包圍的鐵心截面，一般用銅、康銅或鉻合金等材料制成。,19,3）反力特性,電磁機構(gòu)中與電磁吸力方向相反的力，如釋放彈簧的彈力、觸點彈簧的彈力、

6、運動部件的重力和摩擦力統(tǒng)稱為電磁機構(gòu)的反力。,電磁機構(gòu)使銜鐵釋放的力主要是利用彈簧反力 。,彈簧的反力特性：,20,4）直流電磁機構(gòu)剩磁的吸力特性,當(dāng)電磁機構(gòu)的吸引線圈斷電后，由于鐵磁材料有剩磁使其仍有一定的剩磁吸力存在，剩磁吸力隨氣隙的增大而減小。,剩磁吸力特性,21,吸力和反力的配合,電磁機構(gòu)在銜鐵的吸合過程中，吸力須大于反力，但不宜過大，否則會影響電器的機械壽命。 在釋放銜鐵時，其反力須大于剩磁吸力才能保證銜鐵可靠釋放。,要求電磁機構(gòu)的反力特性必須介于電磁吸力特性和剩磁吸力特性之間。,22,吸力特性與反力特性的配合(圖),吸力特性與反力特性曲線之間這塊面積代表了銜鐵在運動過程中積聚的能量

7、。面積越大，能量越大，動作速度越大，銜鐵和鐵心接觸、動觸點和靜觸點接觸時的沖擊力也越大，嚴重時會導(dǎo)致銜鐵和鐵心間的嚴重機械磨損及觸點的熔焊與燒損。 吸力特性與反力特性應(yīng)盡可能靠近，以利于改善電器的性能。,23,5）電磁機構(gòu)的輸入輸出特性,輸入量x 線圈電壓或電流 輸出量y 銜鐵的位置,銜鐵吸合時的動作值x0,當(dāng)輸入信號下降到復(fù)歸值xr時，銜鐵釋放,24,返回系數(shù),復(fù)歸值 xr 與動作值 x0 之比稱為返回系數(shù)或恢復(fù)系數(shù)Kf：,電磁機構(gòu)的返回系數(shù)一般小于1。,25,（2）電磁機構(gòu)分類,1鐵心 2吸引線圈 3銜鐵 虛線磁路,26,銜鐵沿棱角而轉(zhuǎn)動的拍合式鐵心：銜鐵繞鐵軛的棱角轉(zhuǎn)動。這種形式磨損小，

8、鐵心一般用電工軟鐵制成，廣泛用于直流電器和接觸器中。 銜鐵沿軸轉(zhuǎn)動的拍合式鐵心：鐵心一般用硅鋼片疊成，常用于大容量交流接觸器中。 銜鐵做直線運動的直動式鐵心：銜鐵在線圈內(nèi)做直線運動，多用于中小容量的交流接觸器和繼電器中。,27,（3）吸引線圈,吸引線圈：將電能轉(zhuǎn)換為磁場能。,吸引線圈的分類：,28,按吸引線圈電流的種類分：,直流線圈：因直流電磁鐵的鐵心不發(fā)熱。只有線圈發(fā)熱，所以其線圈做成高而薄的瘦長型，且不設(shè)線圈骨架，使線圈與鐵心直接接觸，易于散熱。 交流線圈：由于交流電磁鐵的鐵心存在磁滯和渦流損耗，不僅線圈要發(fā)熱而且鐵心也要發(fā)熱，所以其線圈設(shè)有骨架，使鐵心與線圈隔離并將線圈制成短而厚的矮胖型

9、，這樣做有利于鐵心和線圈散熱。,29,2. 執(zhí)行機構(gòu),執(zhí)行機構(gòu)電器的觸頭系統(tǒng)。,觸頭（又稱觸點）的作用接通和分斷電路。,30,對觸頭的要求,導(dǎo)電、導(dǎo)熱性良好，接觸電阻小,材料：觸頭通常用銅、銀、鎳及其合金材料制成，有時也在銅觸頭表面鍍一層錫、銀或鎳。,觸頭上裝有接觸彈簧，使動觸頭剛與靜觸頭接觸時就產(chǎn)生一個初壓力。作用：接觸得更緊密，減小接觸電阻，消除開始接觸時產(chǎn)生的振動。,接觸彈簧,31,常開觸頭和常閉觸頭,觸頭按其原始狀態(tài)可分為：常開/常閉觸頭。,/ 原始狀態(tài) 吸引線圈未通電時的狀態(tài)。,常閉觸頭,常開觸頭,32,常開觸頭：當(dāng)線圈未通電時觸頭斷開，而線圈通電后觸頭閉合的觸頭又稱為動合觸頭； 常

10、閉觸頭：當(dāng)線圈未通電時觸頭閉合，線圈通電后觸頭斷開的觸頭又稱為動斷觸頭。,觸頭的復(fù)位線圈斷電后觸頭回復(fù)到原始狀態(tài)。,動作順序：先斷后合,33,主觸頭和輔助觸頭,按觸頭控制的電路分為：主觸頭和輔助觸頭。,主觸頭：用于接通和斷開主電路，允許通過較大的電流，一般裝有滅弧罩； 輔助觸頭：用于接通和斷開控制電路，只允許通過較小的電流。,34,觸頭的結(jié)構(gòu)型式,橋式觸頭,35,橋式觸頭：橋式觸頭的兩個觸點串于同一條電路中，電路的接通和斷開由兩個觸點共同完成。,點接觸型式適用于電流不大，且觸頭壓力小的場合，如繼電器電路、輔助觸點； 面接觸型式適用于大電流的場合，這種觸頭一般在接觸表面上鑲有合金，以減小觸點的接

11、觸電阻提高耐磨性，多用于較大容量接觸器的主觸頭。,36,指形觸頭：觸頭的接觸區(qū)為一直線，觸頭接通或分斷時產(chǎn)生滾動摩擦，既利于去掉氧化膜，又可以緩沖觸頭閉合時的撞擊能量，改善觸頭的電器性能。 /適用于通電次數(shù)多，電流大的場合，常用于刀開關(guān)。,37,2.2.2 電接觸理論, 觸頭在閉合狀態(tài)下動、靜觸點完全接觸，并有工作電流通過時，稱為電接觸。,38,（1）電接觸的結(jié)構(gòu)形式,按接觸工作的原理分：,固定接觸：兩接觸元件在工作時間內(nèi)固定接觸，無相對運動也不分離。如母線的螺栓連接或鉚接，電子設(shè)備和儀器中的插接件、連接器和插頭等。,滾動和滑動接觸：兩接觸元件能作相對滾動和滑動，但不相互分離。如變阻器的滑動頭

12、、電機的電刷和滑環(huán)、電氣機車的饋電弓和饋電線等。,39,可分、合接觸：兩接觸元件可隨時分離或閉合。,可分、合的接觸元件通常稱為觸頭或觸點。 在任何利用觸頭實現(xiàn)電路通、斷的電器中都有這類電接觸類型。,可分、合接觸按控制電流的大小又可分為： 弱電流觸頭：電流在幾安以下，繼電器觸點一般屬于弱電流范圍。 中電流觸頭：電流從幾安到幾百安，大部分低壓電器觸頭屬于中電流范圍。 強電流觸頭：幾百安以上高壓斷路器和低壓自動開關(guān)一般屬于強電流范圍。,40,基本要求：,長期通過額定電流的電接觸其溫升不能超過國家標(biāo)準規(guī)定的數(shù)值，且溫升穩(wěn)定； 電接觸在通過短時的短路電流或脈沖電流時，接觸處不會發(fā)生熔焊或松馳現(xiàn)象； 可分

13、、合接觸在斷開過程中，觸頭材料損失應(yīng)盡量??； 可分、合接觸在閉合過程中，接觸處不應(yīng)出現(xiàn)不能斷開的熔焊現(xiàn)象，而且觸頭表面不會出現(xiàn)嚴重損傷和變形。,41,對接觸元件的基本要求： 接觸時接觸元件為良好的導(dǎo)體； 分離后應(yīng)為良好的絕緣體。,存在的問題： 當(dāng)兩導(dǎo)體相互接觸流過電流時，接觸處會出現(xiàn)局部高溫，嚴重時可達到接觸導(dǎo)體材料的熔點，在接觸處出現(xiàn)熔焊現(xiàn)象。 在電接觸中普遍存在接觸電阻、接觸溫升、接觸熔焊和電磨損等問題。,42,表面膜電阻當(dāng)電流通過導(dǎo)電斑點時，使電流受到一定的阻礙而導(dǎo)致產(chǎn)生另一附加電阻。,接觸電阻收縮電阻與表面膜電阻之和。,43, 工程實際應(yīng)用中常用估算和借助實驗導(dǎo)出的經(jīng)驗公式計算接觸電阻

14、。,Rj接觸電阻，單位； F接觸壓力，單位N； m與接觸形式有關(guān)的指數(shù)； 點接觸 m0.5 線接觸 m0.51，約為0.7 面接觸 m1 K與觸頭材料、接觸面加工情況以及表面狀況有關(guān)的系數(shù)見表。,2-14,44,系數(shù)K值,45,（3）影響接觸電阻的因素,1）接觸元件的材料,觸頭材料的電阻系數(shù)越大接觸電阻就越大； 材料屈服點越小（即材料越軟，越易發(fā)生塑性形變即抗壓強度越小），則實際接觸面積就越大，接觸電阻也就越小。,常在接觸連接處，用較軟的金屬覆蓋在硬金屬上，以減小接觸電阻。,46,2）表面粗糙度,接觸面越粗糙，越容易被污染和氧化，也就越容易生成膜電阻，因而接觸電阻也就越大。,3）接觸壓力,接觸

15、面受壓后總有彈性及塑性形變，使接觸面積增大。,壓力較小時，接觸電阻受壓力變化的影響較大，加大壓力可減小收縮電阻與膜電阻，則接觸電阻將變??； 壓力達到一定值，接觸電阻受壓力變化的影響很小。,47,4）接觸形式,接觸形式分為：點接觸、線接觸和面接觸。,接觸形式對收縮電阻的影響主要與接觸點數(shù)目有關(guān)。,48,面接觸：固定接觸常采用此形式，且采用螺釘或鉚釘?shù)葔壕o以加大壓力，使接觸電阻減小。由于面接觸的散熱面積及熱容量大，多用于大電流。,點接觸：雖然膜電阻小，但是散熱面積及熱容量均小，所以多于用小電流。,線接觸：壓力集中，實際接觸壓力強度較大，在中等壓力時接觸電阻較小，線接觸的優(yōu)點還表現(xiàn)在可以使觸頭在閉合

16、過程中有相對運動而自動凈化、便于調(diào)整。因此廣泛用于接觸器、自動開關(guān)及高壓開關(guān)電器的觸頭中。,49,3. 觸頭的發(fā)熱和熔焊,當(dāng)電流流過兩導(dǎo)體的接觸處時，由于接觸電阻的存在，將會使接觸處的溫度升高。 溫度的升高又會促使表面膜的生長，使接觸電阻增加，從而使溫度進一步上升； 嚴重時接觸點的溫度可達接觸元件材料的軟化點、熔化點甚至沸騰點，最后使兩接觸面產(chǎn)生金屬焊接。 當(dāng)開關(guān)電器發(fā)生金屬性的熔焊后，觸頭就不能正常分斷，開關(guān)也就失去作用。,2-18,50,（2）觸頭的熔焊,觸頭工作時因溫度升高而熔化、以致焊在一起無法正常分開的現(xiàn)象稱為觸頭的熔焊或熱焊。,/ 熔焊分為：靜熔焊和動熔焊：,靜熔焊：是在通過大電流

17、時由接觸電阻發(fā)熱使導(dǎo)電斑點及其鄰域內(nèi)的金屬熔化并焊為一體的現(xiàn)象。 /特征：發(fā)生過程一般無電弧產(chǎn)生。 /一般出現(xiàn)在固定接觸或閉合狀態(tài)下且接觸壓力足夠大的轉(zhuǎn)換觸頭中。,2-19,51,動熔焊：是電弧的高溫使接觸區(qū)局部熔化發(fā)生的熔焊現(xiàn)象。 /特征：發(fā)生過程有電弧產(chǎn)生。 /一般出現(xiàn)在觸頭閉合過程中或閉合狀態(tài)且接觸壓力較小的觸頭中。,52,1）觸頭開始熔化電流和焊接電流,開始熔化電流Imin剛開始使觸頭熔化時的電流。,開始熔化電流使處于閉合狀態(tài)觸頭接觸內(nèi)表面的導(dǎo)電斑點處薄層金屬剛開始熔化，若此時切斷電流，觸頭很容易分開，還可觀察到接觸表面有輕微的熔化痕跡。,53,如果流入閉合狀態(tài)觸頭的電流超過開始熔化電

18、流的2030，則導(dǎo)電斑點及其附近的金屬將有較大面積的熔化，觸頭開始焊接，此時的電流稱為焊接電流。,焊接力觸頭焊接后需要拉開觸頭的力，它等于焊接處金屬的抗拉強度與焊接面積的乘積。,金屬的抗拉強度越大，焊接面積越大則焊接力也越大。,材料電阻率越大，接觸電阻越大，發(fā)熱量越大，焊接面積也越大；而，材料的熔化溫度越高，熔焊面越小。,54,說明,熔焊的根本原因是通過觸頭的電流產(chǎn)生的熱量，因此觸頭熔焊一般發(fā)生在嚴重過載或短路的情況下，而不可能發(fā)生在額定電流下。,觸頭的焊接現(xiàn)象與電流關(guān)系很大，但是如果線路電壓很高也會導(dǎo)致熔焊發(fā)生。,線路電壓對靜熔焊的影響表現(xiàn)為電流的影響，對動熔焊則表現(xiàn)為電壓越高越易燃弧，且電

19、弧能量越大。,55,4）觸頭的冷焊,冷焊是指閉合觸頭未通電時在室溫或冷態(tài)下出現(xiàn)的粘結(jié)現(xiàn)象。 冷焊常常發(fā)生在用貴金屬材料如金和金合金等制成的小型或高靈敏的繼電器觸點中。,由于貴金屬表面不易形成氧化膜，純潔的金屬接觸面在觸頭壓力作用下，由于金屬分子或原子之間化學(xué)親和力的作用，使兩個觸頭表面牢固地結(jié)合在一起，產(chǎn)生冷焊現(xiàn)象。,56,冷焊的防止,目前為防止冷焊發(fā)生，一般在不顯著增大接觸電阻的前提下，在觸頭上鍍一層很薄的潤滑膜。,57,（3）觸頭的電磨損,觸頭在分斷過程中，由于存在觸頭間金屬的轉(zhuǎn)移、液態(tài)金屬的濺射以及金屬蒸汽的擴散等現(xiàn)象，會使觸點表面逐步損壞。 其結(jié)果是接觸面變得凹凸不平或出現(xiàn)深坑、凸起、

20、變形、龜裂等觸頭材料轉(zhuǎn)移或損失。 觸頭材料在工作中的轉(zhuǎn)移或損失稱為觸頭電磨損。 觸頭電磨損到一定程度，觸頭的工作性能將得不到保證，因此觸頭電磨損將直接導(dǎo)致觸頭和整個電器的使用期限縮短。,58,觸頭電磨損的兩種形式：,橋磨損：,當(dāng)分斷觸頭時，最后分斷點的電流密度可高達（1071012 A/m2）。 此時該點及其附近的觸頭表面金屬材料將熔化，并在動觸頭繼續(xù)分離時形成液態(tài)金屬橋。,2-21,59,電弧磨損,觸頭電弧磨損兩種不同的機理：,觸頭斷開瞬間，作用在觸頭間的電壓較高（如大于300V）但通過的電流小于維持電弧放電的最小電流，則觸頭間不會出現(xiàn)電弧但會產(chǎn)生火花放電，這時帶電粒子在電場的作用下轟擊電極

21、，使表面材料蒸發(fā)損失；,2-22,60,觸頭斷開一般先出現(xiàn)液態(tài)金屬橋，如果電路的電壓和電流大于維持電弧的最小值，則當(dāng)金屬橋拉斷后會出現(xiàn)電弧，電弧兩極斑點的電流密度大且溫度高，不僅使弧根附近的觸頭材料大量氣化，而且熔化的金屬在電動力吹弧作用和強烈的金屬蒸汽熱浪的沖擊作用下，把液態(tài)金屬從觸頭表面吹出，向周圍飛濺造成觸頭材料的損失。,為了減少電弧磨損，觸頭一般選擇熔點和氣化點高的材料，如鎢、鉬及其合金。,61,2.2.3 開關(guān)電弧理論,電弧開關(guān)觸頭在大氣中斷開電路時，如果電路的電流超過0.251A，電路斷開后加在觸頭間的電壓超過1220V，則在觸頭間隙（又稱弧隙）中便會產(chǎn)生一團溫度極高、發(fā)出強光和能

22、夠?qū)щ姷慕茍A柱形的氣體。,62,形成液態(tài)的金屬橋,一部分變成金屬蒸氣 進入觸頭弧隙中,熾熱的金屬表面又使電子從陰極逸出,由于高溫使電極發(fā)射電子的現(xiàn)象稱為熱電子發(fā)射。,63,使原子分裂成帶負電的電子和帶正電的離子,觸頭分離瞬間，電路電壓幾乎全部降落在觸頭之間，在距離極小的觸頭間隙形成很高的電場強度，陰極中的自由電子還會逸出到弧隙中并向陽極加速運動。,電子進入陽極與正電荷 復(fù)合,釋放出能量加熱陽極,自由電子在前進途中會撞擊氣體原子,撞擊出的電子又將去撞擊其他原子,這種現(xiàn)象稱為撞擊電離或電場電離,64,撞擊電離使弧隙中產(chǎn)生更多的電子和正離子,被撞擊出的正離子向陰極運動,一部分正離子撞在陰極上,復(fù)合

23、 并釋放能量,陰極溫度升高,又將從陰極逸出電子 （二次電子發(fā)射）,再次參與撞擊電離,在觸頭間隙中產(chǎn)生大量的帶電粒子，使氣體導(dǎo)電形成熾熱的電子流。,65,撞擊電離使弧隙中產(chǎn)生更多的電子和正離子,被撞擊出的正離子向陰極運動,一部分正離子撞在陰極上,另一部分正離子在弧隙中和電子 復(fù)合,釋放出的能量以光的形式輻射或增加氣體熱運動，使弧隙中氣體的溫度迅速升高。,66,當(dāng)溫度達到30004000K以上時，觸頭間的原子以很高的速度作不規(guī)則的熱運動，并相互劇烈撞擊使原子電離，這種 因高溫使原子撞擊所產(chǎn)生的電離稱為 熱電離。,撞擊電離、熱電子發(fā)射和熱電離的結(jié)果，使觸頭間呈現(xiàn)大量向陽極飛馳的電子流，這就是所謂的電

24、弧。,67,氣體放電的幾個階段,電弧產(chǎn)生時觸頭間的氣體由絕緣狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)，使電流得以通過。這種現(xiàn)象，也叫氣體放電。 氣體放電可以分為： 非自持放電：去除外界電離因素，僅靠電場的作用不能使放電繼續(xù)下去。 自持放電：除去外界電離因素仍可借空間的碰撞電離維持放電。,68,電弧的構(gòu)造,弧光放電可分成近陰極區(qū)、弧柱區(qū)、近陽極區(qū)。,69,電?。ɑ」猓┓烹妼嶋H上是自持放電的最終形式。,物理過程可歸納為： 在外加電壓作用下，由陰極區(qū)連續(xù)提供電子流，在弧柱區(qū)產(chǎn)生高溫?zé)犭婋x，最后電子進入陽極區(qū)被陽極所吸收。,電弧是產(chǎn)生于氣體中的熾熱電流、是高溫氣體中的離子化放電通道，是充滿著電離過程和消電離過程的熱電統(tǒng)一體。

25、,70,氣體消電離方式,電離氣體中帶電粒子自身消失或失去電荷轉(zhuǎn)變?yōu)橹行粤Ｗ拥默F(xiàn)象稱為 消電離。,氣體的消電離的兩種方式： 復(fù)合 擴散,兩個帶有異性電荷的粒子彼此相遇后，由于電子和正離子電磁場的相互作用將失去電荷成為中性粒子的現(xiàn)象叫做 復(fù)合。 復(fù)合的方式：有表面復(fù)合和空間復(fù)合。,71,帶電粒子在復(fù)合過程中將釋放出部分能量 / 在表面復(fù)合情況下，釋放出的能量多用于加熱物體的表面；/ 在空間復(fù)合的情況下，釋放出的能量將加速中性粒子的運動并以光的形式向周圍空間輻射。,電離氣體中的帶電粒子，由于熱運動從高濃度區(qū)域移向低濃度區(qū)域的現(xiàn)象稱為 擴散。 擴散能使電離空間內(nèi)的帶電離子減少，所以有助于熄滅電弧。,7

26、2,由于電離與消電離作用同時存在于電弧中，所以根據(jù)弧隙中帶電粒子數(shù)的增減可以判別電弧燃燒是趨于熾烈、熄滅還是穩(wěn)定。,若令電離強度代表弧隙帶電粒子的增加率，消電離強度代表弧隙帶電粒子的消失率， 則： 電離強度消電離強度，電弧變大； 電離強度消電離強度，電弧穩(wěn)定燃燒； 電離強度消電離強度，電弧趨于熄滅。,73, 2. 開關(guān)電器典型滅弧裝置,1）簡單滅弧,2）磁吹滅弧裝置,3）弧罩與縱縫滅弧裝置,4）柵片滅弧裝置,5）固體產(chǎn)氣滅弧裝置,6）石英砂滅弧裝置,7）油吹滅弧裝置,8）氣吹滅弧裝置,9）真空滅弧裝置,74,10）無弧分斷,實現(xiàn)無弧分斷一般有兩種方法： 在交流電流自然過零時，以極快的速度使動靜

27、觸頭分離，使觸頭分斷過程中電弧能量最小，致使電弧很弱或根本無法產(chǎn)生電弧，以達到無弧分斷電路的目的。 采用電子滅弧裝置。在觸頭的兩端并聯(lián)晶閘管，讓晶閘管承擔(dān)電路的通斷，在觸頭斷開時將其電壓控制在極低的范圍內(nèi)，從而避免電弧的產(chǎn)生。,75,3.1.1 接觸器,接觸器：是一種用于頻繁地接通或斷開交、直流主電路、大容量控制電路等大電流電路的自動切換電器。, 主要用于控制電動機、電熱設(shè)備、電焊機、電容器組等，是電氣工程中應(yīng)用最為廣泛的控制電器之一。,76,1. 接觸器的結(jié)構(gòu),主觸頭,滅弧罩,輔助觸頭,輔助常閉觸頭,輔助常開觸頭,吸引線圈,銜鐵,靜鐵心鐵,釋放彈簧,77,2.工作原理,磁通 /,電磁吸力 /

28、F,靜觸頭,動觸頭,78,接觸器在電路中的接法,1鐵芯 2線圈 3銜鐵 4反作用力彈簧 5絕緣拉桿 6橋式可動觸點, 接觸器的原理圖,79,3. 接觸器的符號,80,5. 接觸器的分類,按驅(qū)動觸頭系統(tǒng)的動力分：電磁接觸器 / 液壓接觸器 / 氣動接觸器,按滅弧介質(zhì)分：空氣電磁式接觸器 / 油浸式接觸器 / 真空接觸器,按主觸頭控制的電流種類分：交流接觸器 / 直流接觸器,81,6. 接觸器的主要技術(shù)參數(shù),額定電壓：接觸器銘牌上的額定電壓，也就是主觸頭的額定電壓。 選用時必須與被控制的負載回路額定電壓相同。,額定電流：接觸器銘牌上的額定電流，也就是主觸頭的額定工作電流。,82,吸引線圈的額定電壓

29、：,交流吸引線圈的額定電壓： 一般有36 V、127 V、220 V和380 V四種 直流吸引線圈的額定電壓： 一般有24 V、48 V、110 V、220 V和440 V五種 考慮到電網(wǎng)電壓的波動，允許接觸器的線圈電壓超過額定值的5，線圈的溫升不會超過絕緣材料的容許溫升。,83,機械壽命和電氣壽命：,機械壽命：是指接觸器在不需要修理的條件下所能承受的空載操作次數(shù)。一般接觸器的機械壽命可達 100015000萬次以上。,電壽命：是指接觸器的主觸點在額定負載條件下，所允許的極限操作次數(shù)。,電壽命與觸點受電磨損的程度有關(guān)，一般小于機械壽命。,84,額定操作頻率：,接觸器每小時運行的最高操作次數(shù)。,

30、/交流接觸器:最高為600次； /直流接觸器:最高可達1200次。,對于頻繁操作的場所，如軋鋼機的一些輔助機械，就采用了具有直流吸引線圈的接觸器。,如：CJ3系列接觸器就是具有直流吸引線圈、主觸頭交直兩用的接觸器，其額定操作頻率可達到 1200次。,85,額定通斷能力：,指接觸器主觸頭在規(guī)定條件下能可靠地接通和分斷電流的值。 在此電流值下，接通電路時主觸頭不應(yīng)發(fā)生熔焊；分斷電路時主觸頭不應(yīng)發(fā)生長時間燃弧。,86,動作值：,指接觸器的吸合電壓和釋放電壓。 接觸器的吸合電壓大于線圈額定電壓的80時應(yīng)可靠吸合； 接觸器的釋放電壓不高于線圈額定電壓的70。,87,額定電壓的選擇：接觸器的額定電壓應(yīng)大于

31、或等于負載回路的額定電壓。 / 如果接觸器使用在頻繁起動、制動和頻繁正反轉(zhuǎn)的場合時，應(yīng)增大一倍左右。,88,額定電流的選擇,若電動機的操作頻率不高，如壓縮機、水泵、風(fēng)機、空調(diào)、沖床等，接觸器額定電流大于負荷額定電流；,對重任務(wù)型電機如機床主電機、升降設(shè)備、絞盤、破碎機等，其平均操作頻率超過100次h，且常工作在起動、點動、正反向制動、反接制動等狀態(tài)，為了保證電壽命，接觸器額定電流應(yīng)大于電機額定電流；,89,交流回路中有電容器投入電網(wǎng)或從電網(wǎng)中切除時，接觸器選擇應(yīng)考慮電容器的合閘沖擊電流，接觸器的額定電流可按電容器的額定電流的1.5倍選??；,用接觸器對變壓器進行控制時如交流電弧焊機、電阻焊機等，

32、應(yīng)考慮浪涌電流的大小，可按變壓器額定電流的2倍選取接觸器；,90,對于電熱設(shè)備如電阻爐、電熱器等，負荷的冷態(tài)電阻較小，因此起動電流相應(yīng)要大一些，選用接觸器時可不用考慮起動電流，直接按負荷額定電流選取；,由于氣體放電燈起動電流大、起動時間長，對于照明設(shè)備的控制，可按額定電流1.11.4倍選取交流接觸器。,91,吸引線圈額定電壓的選擇：,根據(jù)控制回路的電壓選用。,若電壓升高交流接觸器磁路將趨于飽和，線圈電流將顯著增大，有燒毀線圈的危險。,使用時要特別注意線圈的額定電壓，如把額定電壓為220V的線圈接至380V電源上，線圈將燒毀；反之，則銜鐵不動作，線圈也可能因過熱而燒毀。,92,接觸器觸頭數(shù)量、種

33、類選擇： / 觸頭數(shù)量和種類應(yīng)滿足主電路和控制電路的要求。,93,8. 接觸器常見的故障及排除方法,94,3.1.2 控制繼電器,繼電器：是一種根據(jù)電（電流、電壓）或非電（時間、速度、溫度、壓力等）信號的變化來接通或斷開小電流電路，實現(xiàn)遠距離自動控制和保護的自動控制電器。,輸入量可以是電流、電壓等電量，也可以是溫度、時間、速度等非電量； 輸出是觸頭的動作或電參數(shù)的變化。,95,與接觸器的區(qū)別,繼電器可以對各種電量或非電量的變化作出反應(yīng)，而接觸器只有在一定的電壓信號下動作。 繼電器用于切換小電流的控制電路，而接觸器則用來控制大電流電路，因此，繼電器觸頭容量較?。ú淮笥?A），且無滅弧裝置。,4-

34、2,96,電磁式繼電器的電磁機構(gòu) ,直流繼電器的電磁機構(gòu) 一般為U形拍合式，鐵芯和銜鐵均由電工軟鐵制成。為了增加閉合后的氣隙在銜鐵的內(nèi)側(cè)面上裝有非磁性墊片，鐵芯鑄在鋁基座上。 交流繼電器的電磁機構(gòu) 一般形式有U形拍合式、E形直動式、空心或裝甲螺管式等結(jié)構(gòu)形式。U形拍合式和E形直動式的鐵芯及銜鐵均由硅鋼片迭成，且在鐵芯柱端面上裝有分磁環(huán)。,97,電磁式繼電器的觸點系統(tǒng),交、直流繼電器的觸點由于均接在控制電路上，電流小。故不裝設(shè)滅弧裝置。它們的觸點一般都為橋式觸點，有常開和常閉兩種形式。 為了實現(xiàn)繼電器動作參數(shù)的改變，繼電器一般還具有改變釋放彈簧松緊 及 改變銜鐵打開后氣隙大小的調(diào)節(jié)裝置。,98,

35、3. 電磁式繼電器的型號,繼電器的種類： T通用繼電器；L電流繼電器； Z中間繼電器；S時間繼電器。,99,4.電磁式繼電器的圖形符號 ,100,電磁式繼電器的分類,按輸入信號的不同有電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器和中間繼電器。 按線圈電流種類不同有交流繼電器和直流繼電器。 按使用范圍不同有控制繼電器（用于電力拖動控制系統(tǒng)以實現(xiàn)控制過程自動化和做某些保護）、保護繼電器（用于電力系統(tǒng)做繼電保護）和通訊繼電器（用于電訊和遙控系統(tǒng)）。,101,繼電器的特性,繼電器的特性 Xx-吸合值， Xf -釋放值/返回值; 吸合值 返回值; 要使繼電器吸合，輸入必須大于吸合值；要使繼電器釋放，輸入必須小于釋

36、放值。,Y1,Xf,102,繼電器的主要參數(shù),額定參數(shù) 指線圈和觸點在正常工作時的電壓或電流的允許值。同一系列的繼電器，其線圈有不同的額定電壓或額定電流的數(shù)值。 動作參數(shù) 指銜鐵剛產(chǎn)生動作時線圈的電壓(或電流)數(shù)值。 整定值 返回系數(shù) 動作時間,103,觸點的開閉能力 靈敏度 繼電器能被吸動時所必須具有的最小功率或安匝數(shù)稱為靈敏度。當(dāng)比較繼電器的靈敏度時，應(yīng)以動作功率為準。 接觸電阻 指從繼電器引出端測得的一組閉合觸點間的電阻值。 壽命 指繼電器在規(guī)定的環(huán)境條件和觸點負載下，按產(chǎn)品技術(shù)要求，能夠正常動作的最少次數(shù)。,繼電器的主要參數(shù) (2),104,動作參數(shù),對于電壓繼電器的動作參數(shù)有 吸合電

37、壓Ux 指銜鐵剛產(chǎn)生吸合動作時，對線圈加入的最小電壓值； 釋放電壓Uf指銜鐵剛產(chǎn)生釋放動作時，對線圈加入的最大電壓值。 對于電流繼電器的動作參數(shù)有 吸合電流Ix指銜鐵剛產(chǎn)生吸合動作時，流入線圈中的最小電流值， 釋放電流If指銜鐵剛產(chǎn)生釋放動作時流入線圈中的最大電流值。,105,返回系數(shù) Kf ,繼電器的釋放值與吸合值的比 ，Kf1 對于電壓繼電器: Kf=Uf / Ux 對于電流繼電器: Kf=If / Ix 不同場合Kf要求不同的; Kf值是可以調(diào)節(jié)的。,106,返回系數(shù)大小,控制繼電器，其 K 0.6，能反映較小輸入量的波動范圍。,107,返回系數(shù)的調(diào)節(jié),要根據(jù)電力拖動控制系統(tǒng)的要求，對電

38、壓和電流繼電器的返回系數(shù)進行調(diào)節(jié)。 增大返回系數(shù)的方式 增加 銜鐵吸合后的氣隙 (加墊片) 減小 銜鐵打開后的氣隙 適當(dāng)放松 釋放彈簧,108,動作時間,吸合時間：線圈通電瞬間起，到動、靜觸點閉合止所經(jīng)過的時間。 釋放時間：是指從線圈斷電瞬間起，到動、靜觸點恢復(fù)到打開狀態(tài)止所經(jīng)過的時間。 一般繼電器的吸合時間與釋放時間為0.05/0.15s，快速繼電器可達0.005 / 0.05s。它的大小影響著繼電器的操作頻率。 延時繼電器的動作時間大于 0.2s。,109,繼電器的吸引值和釋放值整定 ,調(diào)整釋放彈簧的松緊程度 釋放彈簧越緊，反作用力越大，則吸合值和釋放值都增加，返回系數(shù)下降，反之返回系數(shù)上

39、升。這種調(diào)節(jié)為精調(diào)，可以連續(xù)調(diào)節(jié)。 改變非磁性墊片的厚度 非磁性墊片越厚，銜鐵吸合后磁路的氣隙和磁阻增大，釋放值增大，使返回系數(shù)增大；反之釋放值減小，返回系數(shù)減小。采用這種調(diào)整方式，吸合值基本不變。這種調(diào)節(jié)為粗調(diào)，不能連續(xù)調(diào)節(jié)。 改變初始氣隙的大小 在反作用彈簧彈力和非磁性墊片厚度一定時，初始氣隙越大，吸引電流（電壓）就越大，反之就越小，而釋放值不變。,根據(jù)控制要求，對繼電器的吸合（釋放）電壓或電流進行人為地調(diào)節(jié)稱為整定。,110,6. 幾種控制繼電器,（1）電壓繼電器,用于電力拖動系統(tǒng)的電壓保護和控制。 / 其觸點的動作與線圈的電壓大小有關(guān)，使用時電壓繼電器的線圈與負載并聯(lián)。 / 其線圈的匝

40、數(shù)多、導(dǎo)線細、線圈阻抗大。,電壓繼電器的文字符號KV,111,電壓繼電器的分類,按通過線圈電流的種類可分為： 交流和直流電壓繼電器。,按吸合電壓大小分為： 過電壓和欠電壓繼電器。,112,過電壓繼電器,在電路正常工作時，銜鐵不動作處于釋放狀態(tài)； 當(dāng)電壓超過額定電壓110115時，銜鐵吸合。,過電壓繼電器用做過電壓保護。,113,欠電壓繼電器,在電路正常工作時，銜鐵處在吸合狀態(tài)，當(dāng)電壓 降低到額定電壓的4070時，銜鐵釋放。 欠電壓繼電器用做欠電壓保護。,當(dāng)電壓降至額定電壓的525時銜鐵才釋放的就是零電壓繼電器。,零電壓繼電器用做零壓保護。,KV,114,（2）電流繼電器,用于電機、變壓器和輸電

41、線路的過負荷及短路保護線路中。 / 其觸點的動作與流過線圈的電流大小有關(guān)，使用時電流繼電器的線圈串聯(lián)在被測量的電路中。,/ 其線圈匝數(shù)少、導(dǎo)線粗、線圈阻抗小。,電流繼電器的文字符號KI,115,過電流繼電器,在電路正常工作時，銜鐵不動作； 當(dāng)電流超過額定電流的1.11.4倍時，銜鐵吸合。,有的過電流繼電器帶有手動復(fù)位機構(gòu)，當(dāng)過電流時，繼電器銜鐵動作后不能自動復(fù)位，只有當(dāng)操作人員檢查并排除故障后，采用手動松掉鎖扣機構(gòu)，銜鐵才能在復(fù)位彈簧作用下返回，從而避免重復(fù)過電流事故的發(fā)生。,116,欠電流繼電器,在電路正常工作時，銜鐵處在吸合狀態(tài)；當(dāng)電流低于規(guī)定值時，銜鐵才釋放。,吸引電流為線圈額定電流的3

42、065； 釋放電流為額定電流的1020。,117,電流繼電器的符號 ,KI,KI,118,（3）中間繼電器,電磁式中間繼電器：實質(zhì)上是一種電磁式電壓繼電器，其特點是觸頭多、觸頭容量較大（額定電流 510A）和動作靈敏（動作時間小于0.05s）。,主要用途：當(dāng)其他繼電器的觸頭對數(shù)或觸頭容量不夠時，可借助中間繼電器來擴大他們的觸頭數(shù)或觸頭容量，起到中間轉(zhuǎn)換作用。,由于中間繼電器只要求線圈電壓為零時能可靠釋放，對動作參數(shù)無要求，所以沒有調(diào)節(jié)裝置。,119,中間繼電器的文字符號為KA。 ,120,分類,按延時方式又分為： 通電延時 型 斷電延時 型 帶瞬動觸點的通電延時 型,121,時間繼電器的電路符

43、號 ,122,（5）速度繼電器,速度繼電器：是一種以轉(zhuǎn)速為輸入量的非電信號檢測電器，它能在被測轉(zhuǎn)速升或降至某一預(yù)定設(shè)定值時輸出開關(guān)信號。,速度繼電器主要用于異步電動機的反接制動控制，所以也稱反接制動繼電器。,123,速度繼電器的符號 ,124,3.2 主令電器,主令電器：是一種機械操作的控制電器。 主令電器對各種電氣系統(tǒng)發(fā)出控制指令，使繼電器和接觸器動作，控制電力拖動系統(tǒng)中電動機的起動、停車、制動以及調(diào)速。 主令電器是用來閉合和斷開控制電路，但不能直接分合主電路。,125,控制按鈕的符號,常開觸頭,常閉觸頭,復(fù)合按鈕的符號,SB,SB,SB,126,3.2.2 行程開關(guān),行程開關(guān)：主要用來限制

44、機械運動的位置和行程，使運動機械按一定位置或行程自動停止、反向運動、自動往返運動或變速運動。 用于生產(chǎn)機械的運動方向、行程大小和位置保護。當(dāng)作位置保護時，也稱它為限位開關(guān)。,1.行程開關(guān)（機械式行程開關(guān)）,127,行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)和符號,5-3,128,接近開關(guān)的類型,根據(jù)接近開關(guān)對被測物體的感測方法不同分為： 渦流式 電容式 光電式 熱釋電式 霍爾接近開關(guān),129,3.2.3 轉(zhuǎn)換開關(guān)和萬能轉(zhuǎn)換開關(guān),1. 轉(zhuǎn)換開關(guān),轉(zhuǎn)換開關(guān)又稱為組合開關(guān)，常用于機床電氣控制線路中作為電源的引入開關(guān)，也可以用來不頻繁地接通和斷開電路、通斷電源和負載以及控制5kW以下的小容量異步電動機的正、反轉(zhuǎn)和星三角起動。有時

45、也用它來控制局部照明電路。,130,轉(zhuǎn)換開關(guān)的符號,5-6,131,3.3.1 熔斷器,熔斷器：是一種簡單而有效的保護電器，它是利用熔化作用來切斷電路，實現(xiàn)保護功能的。熔斷器主要用來對電動機進行短路保護。在控制照明電路及其某些裝置中的熔斷器，既有短路保護作用，又有過載保護作用。,132,熔斷器主要由熔體和熔管組成。 熔體是主要部分，它既是感測元件又是執(zhí)行元件。 熔體常做成絲狀或片狀，其材料有兩類： 一類為低熔點材料，如鉛錫合金、鋅等； 另一類為高熔點材料，如銀、銅、鋁等。,133,熔斷器的符號,134,熔斷器的保護特性 ,電流流過熔體時，所產(chǎn)生的熱量與電流通過的時間和電流的平方成正比具有反時限

46、特性。,熔斷器的熔斷時間t與熔斷電流I的關(guān)系稱為熔斷器的保護特性或安秒特性。,Imin為最小熔化電流。 當(dāng)通過熔斷器的電流小于Imin，熔體不會熔斷；當(dāng)通過熔體的電流等于或大于Imin，熔體熔斷。,In,135,熔斷器的保護特性 ,I = In時，絕不會熔斷 Ir最小熔化電流， In熔體額定電流,常用熔體安秒特性,In,136,熔化系數(shù) ,表征熔斷器保護小倍數(shù)過載靈敏度的指標(biāo),低熔點材料熔化系數(shù)較小，有利于過載保護。 但分斷能力較低，常用來做過載保護。 高熔點的金屬材料熔化系數(shù)大，不利于過載保護而且可能使熔斷器過熱。然而分斷能力較高，常用來做短路保護。,137,過載保護和短路保護有何不同？ ,

47、電氣設(shè)備的電流保護有兩種主要形式：過載延時保護和短路瞬時保護。 過載一般是指35倍額定電流以下的過電流，而短路則是指超過10倍額定電流以上的過電流。 過載延時保護和短路瞬時保護有三點不同： 一是電流的倍數(shù)不同； 二是特性不同，過載需反時限保護特性，而短路則需要瞬時保護特性； 三是參數(shù)不同，過載要求熔化系數(shù)小，發(fā)熱時間常數(shù)大，而短路則要求較大的限流系數(shù)，較小的發(fā)熱時間常數(shù)，較高的分斷能力。,138,（3）熔體的額定電流： ,熔體的額定電流還與負載的大小和性質(zhì)有關(guān)：,1）用于保護照明或電熱設(shè)備等沒有沖擊電流負載： 式中，IN電路的工作電流,139,2）單臺長期工作的電動機： IFU（1.52.5）

48、IN 式中，IN電動機的額定電流,3）單臺頻繁起動的電動機： IFU（33.5）IN 式中，IN電動機的額定電流,140,4）多臺電動機： IFU（1.52.5）INmax+ 式中， INmax其中容量最大的一臺電動機的額定電流； 其余各臺電動機額定電流之和。,5）電容器負載：熔體電流IFU應(yīng)大于電容器額定電流的1.6倍。,141,（4）熔斷器的額定分斷能力：指在規(guī)定的額定電壓和功率因數(shù)（時間常數(shù)）的條件下，能分斷的最大電流值。它必須大于電路中可能出現(xiàn)的最大故障電流。 （5）熔斷器的類型：根據(jù)線路要求、使用場合、安裝條件和各類熔斷器的使用范圍來選擇。,142,（6）熔斷器的選擇性保護：為了把故

49、障產(chǎn)生的影響限制在最小范圍內(nèi)，即要求電路中某一支路發(fā)生短路或過載故障時，只有距離故障點最近的熔斷器動作，而主回路的熔斷器或斷路器不動作。為防止越級熔斷，上一級（如供電干線路）熔斷器的熔體電流應(yīng)比下一級（如供電支線路）的大12級。,143,熔斷器的類型,瓷插式熔斷器：分斷能力較小，主要用于低壓分支電路的電路保護，如民用和工業(yè)照明電路。 螺旋式熔斷器：熔管內(nèi)裝有石英沙用于滅弧，具有較高的分斷能力，并帶有指示器。當(dāng)熔體熔斷時指示器自動彈出，多用于機床配線電路中。,144,封閉管式熔斷器： 無填料的熔斷器主要用在低壓電力網(wǎng)絡(luò)成套配電設(shè)備中作短路保護和連續(xù)過載保護，其特點是熔體熔斷后，可自行拆開重新裝入

50、新的熔體； 有填料的熔斷器具有較大的分斷能力，用于較大短路電流的電力輸配電系統(tǒng)中，還可用于熔斷器式隔離器和熔斷器式開關(guān)等開關(guān)電器中。,無填料密封式熔斷器,有填料密封式熔斷器,145,自復(fù)熔斷器,是一種采用氣體、超導(dǎo)材料或液態(tài)金屬鈉等作熔體的一種限流元件。自復(fù)式熔斷器有限流型和復(fù)合型兩種 限流型本身不能分斷電路，而是與斷路器串聯(lián)使用限制短路電流，從而提高斷路器的分斷能力。 限流型自復(fù)熔斷器原理 液態(tài)金屬鈉在常溫下具有高電導(dǎo)率，當(dāng)電路發(fā)生短路故障時，短路電流產(chǎn)生高溫使鈉迅速汽化，汽態(tài)鈉呈現(xiàn)高阻態(tài)，從而限制了短路電流。當(dāng)短路電流消失后，溫度下降，金屬鈉恢復(fù)原來的良好導(dǎo)電性能。熔體所在電路恢復(fù)，又為重

51、新動作做好準備。 其優(yōu)點是不必更換熔體，能重復(fù)使用。 復(fù)合型具有限流和分斷電路兩種功能 ，一般采用超導(dǎo)材料作限流元件，配以電磁線圈來切斷電路。,146,限流型自復(fù)式熔斷器,147,快速熔斷器：其熔體由純銀材料制成，熔體通過3.5倍額定電流時，動作時間不超過0.06s。它具有分斷能力強、分斷時間短及動作穩(wěn)定等特點，快速熔斷器的熔體不能用普通熔體代替，快速熔斷器主要用于保護硅整流元件和晶閘管半導(dǎo)體元件。,快速熔斷器,148,高分斷能力熔斷器：其分斷能力達20kA，適用于工業(yè)電氣裝置、配電設(shè)備的過載和短路保護。,149,3.3.2 熱繼電器,熱繼電器：是利用電流通過發(fā)熱元件產(chǎn)生熱量，使感測元件受熱彎

52、曲而推動執(zhí)行機構(gòu)動作的一種保護電器。,電子式熱繼電器,150,雙金屬片,構(gòu)成：兩種不同膨脹系數(shù)的金屬用機械輾壓而成 作用 當(dāng)串在電動機定子電路中的熱元件有電流通過時、熱元件產(chǎn)生的熱量使兩金屬片伸長。由于線膨脹系數(shù)不同，且因它們緊密結(jié)合在一起，所以，雙金屬片就會發(fā)生彎曲，帶動熱繼電器動作。,151,受熱方式 直接受熱式 復(fù)合受熱式 互感器受熱式 間接受熱式,152,電動機的過載特性和熱繼電器的保護特性 ,電動機的過載特性1,=I/In,t,1,2,1,1電動機的過載特性,2熱繼電器的保護特性,熱繼電器的保護特性2,153,熱繼電器的符號,FR,154,熱繼電器的技術(shù)參數(shù),熱繼電器技術(shù)參數(shù)：額定電

53、壓、額定電流、相數(shù)、熱元件編號及整定電流調(diào)節(jié)范圍。 熱繼電器的整定電流：是指當(dāng)熱元件中通過的電流超過整定值20%時，熱繼電器應(yīng)在20min內(nèi)動作。,155,3）熱元件額定電流的選擇和整定,熱元件的額定電流一般按電動機額定電流的0.951.05倍選取。,當(dāng)電動機起動電流為其額定電流的67倍及起動時間不超過5s時，熱元件的整定電流調(diào)節(jié)到等于電動機的額定電流； 當(dāng)電動機的起動時間較長、拖動沖擊性負載或不允許停車時，熱元件整定電流調(diào)節(jié)到電動機額定電流的1.11.15倍。,156,3.3.3 漏電保護器,漏電保護電器：（剩余電流保護器）。在電路中起觸電和漏電保護的作用。當(dāng)線路或設(shè)備出現(xiàn)對地漏電或人身觸電

54、時，迅速自動切斷電路，起到防止因電氣設(shè)備或線路漏電而引起的火災(zāi)和人身安全事故。 剩余電流保護器是剩余電流動作保護斷路器的簡稱，主要用于交流50Hz、電壓380V及以下電路中。,電子式剩余電流保護斷路,157,剩余電流保護器的工作原理,電源變壓器,U,V,零序電流互感器,脫扣器,主開關(guān),斷路器,試驗按鈕,6-8,158,工作原理,當(dāng)正常工作時，不論三相負載是否平衡，通過零序電流互感器主電路的三相電流相量之和等于零，故其二次繞組中無感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，漏電保護器工作于閉合狀態(tài)。 如果發(fā)生漏電或觸電事故，三相電流相量之和便不再等于零，而等于某一電流值Is。Is會通過人體（或設(shè)備外殼）、大地、變壓器中性點

55、形成回路，這樣零序電流互感器二次側(cè)產(chǎn)生與Is對應(yīng)的感應(yīng)電動勢，加到脫扣器上，當(dāng)Is達到一定值時，脫扣器動作，推動主開關(guān)的鎖扣，分斷主電路。,159,3.4 配電電器,3.4.1 低壓配電電器,1. 刀開關(guān),刀開關(guān)主要作用是將電路與電源明顯地隔開，以保障檢修人員的安全。 一般不分斷負載電流，有時也可用來通斷較小工作電流，作為照明設(shè)備和小型電動機不頻繁操作的電源開關(guān)。 當(dāng)?shù)堕_關(guān)有滅弧罩并用杠杠操作時，也可接通或分斷額定電流。,6-12,160,刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)和符號,161,2. 低壓斷路器,斷路器又稱自動開關(guān)（俗稱自動空氣開關(guān)簡稱空開），是低壓配電電網(wǎng)中的主要電器開關(guān)器件。,萬能式斷路器,塑殼斷路器

56、,微型斷路器,162,斷路器不僅可以接通和分斷正常負載電流、電動機工作電流和過載電流，而且可以接通和分斷短路電流。 主要用在不頻繁操作的低壓配電線路或開關(guān)柜（箱）作為電源開關(guān)使用，并對線路、電器設(shè)備及電動機等實行保護。 當(dāng)發(fā)生嚴重過電流、過載、短路、失壓、斷相、漏電等故障時，能自動切斷線路，起到保護作用。 從功能上講，斷路器相當(dāng)于閘刀開關(guān)、過電流繼電器、熱繼電器、失壓繼電器及漏電保護電器保護的部分或全部功能的總和。,163,斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理,搭扣,主觸頭(此時應(yīng)為閉合狀態(tài)),過電流脫扣器,熱脫扣器,欠壓脫扣器,分勵脫扣器,按鈕,7-1,164,自動脫扣裝置（1）,按功能分 分勵脫扣器 失

57、壓脫扣器 過電流脫扣器 （過載脫扣器 ） 必須指出的是，并非每種類型的斷路器均具有上述四種脫扣器，根據(jù)斷路器使用場合本身體積所限，有的斷路器具有分勵、失壓和過電流三種脫扣器，而有的斷路器只具有過電流和過載兩種脫扣器。,165,自動脫扣裝置（2）,按原理分 電磁脫扣器 熱脫扣器 電子脫扣器 按動作時間分 瞬時脫扣器 長延時脫扣器 短延時脫扣器,166,分勵脫扣器,作用：實現(xiàn)遠距離控制使斷路器斷開。 原理：在低壓斷路器正常工作時，分勵脫扣線圈不通電，銜鐵處于打開位置。當(dāng)要實現(xiàn)遠距離操作時，可按下停止按鈕或在保護繼電器動作時，使分勵脫扣線圈通電，其銜鐵動作，使低壓斷路器斷開。電路中串聯(lián)的低壓斷路器常

58、開輔助觸點，是使分勵脫扣線圈斷電時用的。,167,斷路器的符號,QF,168,低壓斷路器的保護特性,斷路器的保護特性，主要是指其過載和過電流保護特性，即斷路器的動作時間，與過載和過電流脫扣器的動作電流的關(guān)系特性,a,b,c,d,e,f,g,h,I,T,斷路器的保護特性,保護對象的允許發(fā)熱特性,ab段：過載保護特性 df段：瞬時動作特性 ce段：定時限延時特性 斷路器保護特性可以是兩段的，如abdf，或abcge； 也可以是三段的，如abcghf,169,動力干線用斷路器動作電流整定原則(1),（1）過載長延時脫扣器整定電流It1 應(yīng)大于或等于線路的計算負載電流，可按計算負載電流的11.1倍確定

59、；同時應(yīng)不大于線路導(dǎo)體長期允許電流的0.81倍。即：,式中： Kd1可靠系數(shù)，取1.1；Ic線路的計算電流； Ial線路導(dǎo)體允許載流量。,170,（2）短路短延時脫扣器的整定電流It2 ，應(yīng)大于線路中可持續(xù)一段時間的尖峰電流：,動力干線用斷路器動作電流整定原則(2),Kd2短延時脫扣器可靠系數(shù)，取1.2； Iqmax線路中最大一臺電動機的起動電流； I除最大一臺電動機以外的線路計算電流。,171,（3）瞬時過電流脫扣器整定電流應(yīng)大于回路的尖峰電流。,線路中最大一臺電動機的起動電流全電流值。全電流值包括周期分量和非周期分量，其值為該電機起動電流Iqmax的2倍. Kd3可靠系數(shù)，取1.2。 I除最大一臺電動機以外的線路計算電流.,動力干線用斷路器動作電流整定原則(3),7-8,172,動力干線用斷路器動作時間整定原則,短延時主要用于保證保護裝置的選擇性。 其短延時斷開時間分0.1s、0.2 s、 0.4s。根據(jù)需要確定時間。 上、下級時間級差取0.10.2s。,173,單臺電動機保護斷路器電流整定原則,長延時過電流脫扣器的動作電流整定值