ch2-常用其它低壓電器

第二章常用其它低壓電器

第一節(jié)熱繼電器第二節(jié)信號繼電器第三節(jié)主令電器第四節(jié)熔斷器第五節(jié)低壓開關(guān)和低壓斷路器第六節(jié)漏電保護開關(guān)本章作業(yè)第一節(jié)熱繼電器一、熱繼電器的作用和分類

導致電動機繞組過熱的原因：欠電壓下運行長期過載運行長期單相運行等不正常情況時，三相交流電動機出現(xiàn)長期帶負荷運行會導致電動機繞組嚴重過熱乃至燒壞。為了充分發(fā)揮電動機的過裁能力，保證電動機的正常起動和運轉(zhuǎn)，當電動機一旦出現(xiàn)長時間過載時又能自動切斷電路，從而出現(xiàn)了能隨過載程度而改變動作時間的電器，這就是熱繼電器。

熱繼電器的作用：熱繼電器在電路中是做三相交流電動機的過載保護用。但由于熱繼電器中發(fā)熱元件有熱慣性，在電路中不能做瞬時過載保護，更不能做短路保護。因此，它不同于過電流繼電器和熔斷器。

熱繼電器的分類：

按相數(shù)：熱繼電器有單相、兩相和三相式共三種類型，每種類型按發(fā)熱元件的額定電流又有不同的規(guī)格和型號。按職能：三相式熱繼電器有不帶斷相保護和帶斷相保護兩種類型。第一節(jié)熱繼電器二、熱繼電器的保護特性和工作原理（一）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：電動機在不超過允許溫升的條件下，電動機的過載電流與電動機通電時間的關(guān)系。電動機通電時間與其過載電流的平方成反比的結(jié)論。根據(jù)這個結(jié)論，可以得出電動機的過載特性，具有反時限特性。如圖2-1中曲線1所示。

熱繼電器也應(yīng)具有如同電動機過載特性那樣的反時限特性。電阻發(fā)熱元件是很好的感測元件。熱繼電器的保護特性：熱繼電器中通過的過載電流與熱繼電器觸點的動作時間關(guān)系，如圖2-1中曲線2所示。電動機的過載特性和繼電器的保護特性都不是一條曲線，而是一條帶子。誤差越大，帶子越寬；誤差越少，帶子越窄。圖2-1電動機的過載特性和熱繼電器的保護特性及其配合

第一節(jié)熱繼電器二、熱繼電器的保護特性和工作原理熱繼電器中產(chǎn)生熱效應(yīng)的發(fā)熱元件，應(yīng)串接于電動機電路中。而熱繼電器的感測元件，—般則采用雙金屬片。雙金屬片：是將兩種線膨脹系數(shù)不同的金屬片以機械輾壓方式使之形成一體。膨脹系數(shù)大的稱為主動層，膨脹系數(shù)小的稱為被動層。如圖2-2所示。

４種受熱方式：直接受熱式、間接受熱式、復合受熱式和電流互感器受熱式，如圖2-3所是示。

（二）熱繼電器工作原理圖2-2雙金屬片工作原理圖2-3雙金屬片的受熱方式(a)受熱前(b)受熱后(a)直接受熱方式(b)間接受熱方式(c)復合受熱方式 (d)互感器受熱方式第一節(jié)熱繼電器二、熱繼電器的保護特性和工作原理圖2-4是熱繼電器的結(jié)構(gòu)原理圖。熱元件3串接在電動機定子繞組中，電動機繞組電流即為流過熱元件的電流。

（二）熱繼電器工作原理圖2-4熱繼電器的結(jié)構(gòu)原理圖調(diào)節(jié)旋鈕11是一個偏心輪，它與支撐件12構(gòu)成一個杠桿，13是一壓簧轉(zhuǎn)動偏心輪，改變它的半徑即可改變補償雙金屬片5與導板4的接觸距離，因而達到調(diào)節(jié)整定動作電流的目的。此外，靠調(diào)節(jié)復位螺釘8來改變常開觸頭7的位置使熱繼電器能工作在手動復位和自動復位兩種工作狀態(tài)。調(diào)試手動復位時，在故障排除后要按下按扭10才能使動觸頭恢復與靜觸頭6相接觸的位置。三、帶斷相保護的熱繼電器增加差動機構(gòu)，對三個電流進行比較。差動式斷相保護裝置結(jié)構(gòu)原理如圖2-5所示。導板改為差動機構(gòu)，由上導板1、下導板2及杠桿5組成，它們之間都用轉(zhuǎn)軸連接。圖(a)為通電前機構(gòu)各部件的位置。圖(b)為正常通電時的位置，繼電器不動作。圖(c)是三相同時過載時的情況，三相雙金屬片同時向左彎曲，推動下導板2向左移動，通過杠桿5使常閉觸頭立即打開。圖中(d)是C相斷線的情況，這時C相雙金屬片逐漸冷卻降溫，端部向右移動，推動上導板l向右移。而另外兩相雙。金屬片溫度上升，端部向左彎曲，推動下導板2繼續(xù)向左移動。由于上、下導板—左一右移動，產(chǎn)生了差動作用，通過杠桿的放大作用，使常閉觸頭打開。由于差動作用，使熱繼電器在斷相故障時加速動作，保護電動機。當三相電動機的一根接線松開或一相熔絲熔斷時，是造成三相異步電動機燒壞的主要原因之一。

Y/D的保護要求不同；D接法必須采用帶斷相保護的熱繼電器。四、熱繼電器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)三相交流電動機的過載保護均采用三相式熱繼電器，尤其是JR16和JR20系列三相式熱繼電器得到了廣泛應(yīng)用。表2-1給出了JR16系列熱繼電器的技術(shù)數(shù)據(jù)。

熱繼電器的發(fā)熱元件和觸點的圖形符號如圖2-6所示。第一節(jié)熱繼電器五、熱繼電器的調(diào)整（自學）熱繼電器選用是否得當，直接影響著對電動機進行過載保護的可靠性，通常選用時應(yīng)按電動機型式、工作環(huán)境、起動情況及負荷情況等幾方面綜臺加以考慮。六、熱繼電器的選用1．原則上熱繼電器的額定電流應(yīng)按電動機的額定電流選擇。但對于過截能力較差的電動機，其配用的熱繼電器(主要是發(fā)熱元件)的額定電流適當小些。通常，選取熱繼電器的額定電流(實際上是選取發(fā)熱元件的額定電流)為電動機額定電流的60～80%。2.在不頻繁啟動場合，要保證熱繼電器在電動機的啟動過程中不產(chǎn)生誤動作。通常，當電動機啟動電流為其額定電流6倍以及啟動時間不超過6s時，若很少連續(xù)啟動，就可按電動機的額定電流選取熱繼電器。3.當電動機為重復短時工作時，首先注意確定熱繼電器的允許操作頻率。因為熱繼電器的操作頻率是很有限的，如果用它保護操作頻率較高的電動機，效果很不理想，有時甚致不能使用。熱繼電器允許操作頻率可按下式計算見書中。4.對于可逆運行和密接通斷的電動機，不宜采用熱繼電器保護，必要時可采用裝入電動機內(nèi)部的溫度繼電器。七、熱繼電器使用中應(yīng)注意的問題熱繼電器盡管選用得當，但使用不當時也會造成對電動機過載保護的不可靠性，因此，必須正確使用熱繼電器。1.熱繼電器本身的額定電流等級并不多，但其發(fā)熱元件編號很多。2.熱繼電器有手動復位和自動復位兩種方式。3.熱繼電器的出線端的連接導線，對于JR16系列必須嚴格按表2-1規(guī)定選用。4.熱繼電器和電動機的周圍介質(zhì)溫度盡量相同，否則會破壞已整調(diào)好的配合情況。5.熱繼電器必須按照產(chǎn)品說明書中規(guī)定的方式安裝。6.使用中應(yīng)定期去除塵埃和污垢。7.使用中每年要通電校驗一次。第一節(jié)熱繼電器一、溫度繼電器第二節(jié)信號繼電器

熱繼電器就可以起到電動機過載保護的作用。兩種原因會使繞組溫度過高,熱繼電器無能為力：1.電網(wǎng)電壓升高，會導致鐵損增加而使鐵芯發(fā)熱，這樣也會使繞組溫升過高。2.電動機環(huán)境溫度過高以及通風不良等，同樣會使繞組溫度過高。按溫度原則動作的繼電器（溫度繼電器）可以起到保護作用。溫度繼電器是埋設(shè)在電動機發(fā)熱部位，如電動機定子槽內(nèi)、繞組端部等，可直接反映該處發(fā)熱情況，無論是電動機本身出現(xiàn)過載電流引起溫度升高，還是其他原因引起電動機溫度升高，溫度繼電器都可引起保護作用，不難看出，溫度繼電器具有“全熱保護”作用。溫度繼電器大體上有兩種類型，一種是雙金屬片式溫度繼電器，另一種是熱敏電阻式溫度繼電器。一、溫度繼電器第二節(jié)信號繼電器

JW2系列溫度繼電器就是一種雙金屬片溫度繼電器，如圖2-8所示。在結(jié)構(gòu)上它是封閉式的，其內(nèi)部有盤式雙金屬片2，此雙金屬片左面為主動層，右面為被動層。動觸點8鉚在雙金屬片上，且經(jīng)由導電片3、外殼1與連接片4相連，靜觸點6與連接片4相連。當電動機發(fā)熱部位溫度升高時，產(chǎn)生的熱量通過外殼1傳導給其內(nèi)部的雙金屬片，當達到一定溫度時雙金屬片開始變形，雙金屬片及動觸點向圖中左方瞬動地跳開。雙金屬片式溫度繼電器的缺點是加工工藝復雜，且雙金屬片又容易老化。另外，由于體積偏大而多置于繞組的端部，故很難反映溫度上升的情況，以至發(fā)生動作滯后的現(xiàn)象。同時，也不宜用來保護高壓電動機，因為過強的絕緣層會加劇動作的滯后現(xiàn)象。圖2-8JW2系列溫度繼電器1-外殼;2-雙金屬片;3-導電片；4--連接片;5,7-絕緣墊片;6-靜觸點;8-動觸點（一）雙金屬片式溫度繼電器

（二）熱敏電阻式溫度繼電器第二節(jié)信號繼電器

外型同一般晶體管式時間繼電器相似，但裝在電動機定子槽內(nèi)或繞組的端部。熱敏電阻是一種半導體器件，有正溫度系數(shù)和負溫度系數(shù)兩種熱敏電阻。由于正溫度系數(shù)熱敏電阻具有明顯的開關(guān)特性、電阻溫度系數(shù)大、體積小、靈敏度高等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展。如圖2-9所示。電路圖中RT是表示各繞組內(nèi)埋設(shè)的熱敏電阻RT串聯(lián)后的總電阻，它同電阻R3、R4、R6、構(gòu)成一電橋。由晶體管V2、V3構(gòu)成的開關(guān)接在電橋的對角線上。圖2-9熱敏電阻式溫度繼電器電路溫度繼電器的觸點在電路圖中的圖形符號與電壓或電流繼電器相同，只是在符號旁標注字母“θ”即可。用一只雙向晶閘管來代替執(zhí)行繼電器，直接控制接觸器的線圈二、速度繼電器三、壓力繼電器四、液位繼電器五、干簧繼電器六、混合式繼電器七、負序繼電器以上內(nèi)容自學第二節(jié)信號繼電器

第三節(jié)主令電器

主令電器是用來閉合和斷開控制電路，用以控制電力拖動系統(tǒng)中電動機的啟動、停車、制動以及調(diào)速等。在控制電路中由于它是一種專門發(fā)布命令的電器，故稱為主令電器。主令電器不允許分合主電路。常用的有控制按鈕、行程開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)和主令控制器等。控制按鈕簡稱按鈕，控制按鈕一般由按鈕、復位彈簧、觸點和外殼等部分組成，其結(jié)構(gòu)部圖如2-19所示，圖形和文字符號如圖2-20所示。圖2-19控制按鈕結(jié)構(gòu)示意圖1-按鈕；2-復位彈簧；3-動觸點；4-常閉觸點；5-常開觸點圖2-20控制按鈕的圖形及文字符號一、控制按鈕為便于識別各個按鈕的作用，避免誤操作，通常在按鈕上作出不同標志或涂以不同顏色，一般紅色表示停止按鈕，綠色或黑色按鈕表示啟動按鈕?？刂瓢粹o在結(jié)構(gòu)上有按鈕式、緊急式、鑰匙式、旋鈕式和保護式5種。第三節(jié)主令電器

二、行程開關(guān)依照生產(chǎn)機械的行程發(fā)出命令以控制其運行方向或行程長短的主令電器，稱為行程開關(guān)。若將行程開關(guān)安裝于生產(chǎn)機械行程終點處，以限制其行程，則稱為限位開關(guān)或終點開關(guān)。行程開關(guān)按其結(jié)構(gòu)：直動式（如LX1、JLXK1系列）、滾輪式（如LX2、JLXK1系列）和微動式（如LXW-11、JLXK1-11系列）三種。直動式行程開關(guān)的外形及結(jié)構(gòu)原理如圖2-21所示，它的動作原理與按鈕相同。但它的缺點是觸點分合速度取決于生產(chǎn)機械的移動速度，當移動速度低于0.4m/min時，觸點分斷太慢，易受電弧燒損。為此，應(yīng)采用有盤形彈簧機構(gòu)瞬時動作的輪滾式行程開關(guān)，如圖2-22所示。第三節(jié)主令電器

圖2-25LW5系列萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)（a）外形圖;(b)結(jié)構(gòu)原理圖;1-觸點;2-觸點彈簧;3-凸輪;4-轉(zhuǎn)軸萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是由多組相同結(jié)構(gòu)的觸點組件迭裝而成的多回路控制電器。它由操作機構(gòu)、定位裝置和觸點等三部分組成。觸點為雙斷點橋式結(jié)構(gòu)，動觸點設(shè)計成自動調(diào)整式以保證通斷時的同步性。靜觸點裝在觸點座內(nèi)。定位裝置采用滾輪卡棘輪輻射形結(jié)構(gòu)，操作時滾輪與棘輪之間的摩擦為滾動摩擦，所需操作力小，定位可靠，壽命長。此外，還起一定的速動作用。觸點的通斷由凸輪控制，為了適應(yīng)不同的需要，手柄還能做成帶信號燈的、鑰匙型的等多種形式。目前，用得最多的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)產(chǎn)品有LW5和LW6兩個系列。LW5系列萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)如圖2-25所示LW5系列萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)按手柄操作方式又分為自復式和定位式兩種。三、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)第三節(jié)主令電器

三、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)(a)畫”·”標記表示(b)接通表表示圖2-26萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的圖形符號萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的觸點在電路圖中的圖形符號表示如圖2-26所示。但由于其觸點的分合狀態(tài)是與操作手柄的位置有關(guān)的，為此，在電路圖中除畫出觸點圖形符號之外，還應(yīng)有操作手柄位置與觸點分合狀態(tài)的表示方法。

其表示方法有兩種：一種是在電路圖中畫虛線和畫“·”的方法，如圖2-26（a）所示。另一種方法是，在電路圖中既不畫虛線也不畫“·”，而是在觸點圖形符號上標出觸點編號，再用接通表表示操作手柄于不同位置時的觸點分合狀態(tài)，如由2-26（b）所示。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)主要用途：低壓斷路操作機構(gòu)的合閘與分閘控制、各種控制線路的轉(zhuǎn)換、電壓和電流表的換相測量控制、配電裝置線路的轉(zhuǎn)換和遙控等。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的通斷能力不高，只可直接控制小容量的電動機，用于可逆運行控制時，只有在電動機停車以后才允許反向啟動。第三節(jié)主令電器

主令控制器是用來較為頻繁地轉(zhuǎn)換復雜的多路控制電路的主令電器。它—般由觸點、凸輪、定位機構(gòu)、轉(zhuǎn)軸、面板及其支承件等部分組成。它操作輕便，允許每小時接電次數(shù)較多，觸點為雙斷點的橋式結(jié)構(gòu)，適用于按順序操作多個控制回路。主令控制器的外形圖如圖2-27(a)所示。在電路圖中主令控制器觸點的圖形符號以及操作手柄在不同位置時的觸點分合狀態(tài)的表示方法與萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)相類似四、主令控制器圖2-27主令控制器(a)外形圖(b)結(jié)構(gòu)原理圖1,7-凸輪塊;2-接線端子;3-靜觸點;4-動觸點;5-支桿;6-轉(zhuǎn)動軸;8-小輪第四節(jié)熔斷器

一、熔斷器的結(jié)構(gòu)組成和分類圖2-28半封閉插入式熔斷器 圖2-29螺旋式熔斷器熔斷器圖2-30無填料密封管式熔斷器 圖2-31有填料密封管式熔斷器熔斷器在結(jié)構(gòu)上主要由熔斷管(或蓋、座)、熔體及導電部件等部分組成。而其中熔體是主要部分，它既是感測元件又是執(zhí)行元件。熔斷器的種類很多。第四節(jié)熔斷器

2-32熔斷器的保護特性熔斷器的熔化系數(shù)：最小融化電流Ir與熔體額定電流Ire之比，即Kr=Ir/Ire。它是表征熔斷器保護小倍數(shù)過載時靈敏度的指標。熔化系數(shù)主要取決于熔體的材料和工作溫度以及它的結(jié)構(gòu)。不同熔體材料的熔斷器，在電路中起保護作用的側(cè)重點是不同的。二、熔斷器的保護特性熔斷器的保護特性亦稱熔化特性(或稱安秒特性），它是指熔體的熔化電流與熔化時間之間的關(guān)系，它和熱繼電器的保護特性一樣，也具有反時限特性，如圖2-32所示。熔斷電流與不熔斷電流的分界線。最小融化電流Ir熔體在額定電流Ire時絕對不應(yīng)熔斷熔化特性或安秒特性第四節(jié)熔斷器

三、熔斷器的主要參數(shù)1.額定電壓：指熔斷器長期工作時和分斷后能夠承受的電壓，其值一般等于或大于電氣設(shè)備的額定電壓。

2.額定電流：指熔斷器長期工作時，各部件溫升不超過規(guī)定值時所能承受的電流。

3.極限分斷能力：是指熔斷器在規(guī)定的額定電壓和功率因數(shù)(或時間常數(shù))的條件下，能分斷的最大電流值，在電路中出現(xiàn)的最大電流值一般是指短路電流值。所以，極限分斷能力也是反映了熔斷器分斷短路電流的能力。熔斷器類型的選擇：主要依據(jù)負載的保護特性和短路電流的大小。2．熔體電流的選擇：1）保護照明或電熱設(shè)備的熔斷器2）保護單臺長期工作電動機（即供電支線）的熔斷器3）保護頻繁起動電動機（即供電支線）的熔斷器4）用于保護多臺電動機（即供電干線）的熔斷器3．防止發(fā)生越級熔斷4．熔斷器的額定電壓應(yīng)等于或大于所在電路的額定電壓。四、一般熔斷器的選用第四節(jié)熔斷器

五、快速熔斷器的選擇快速熔斷器的選擇是與其接入電路的方式有關(guān)，以三相硅或三相晶閘管電路為例，快速熔斷器接入電路的方式，常見的有接入交流側(cè)、接入整流橋臂和接入直流側(cè)（即與硅元件相串聯(lián)）兩種，如圖2-33所示。1.熔體的額定電流選擇選擇熔體的額定電流時應(yīng)當注意，快速熔斷器熔體的額定電流是以有效值表示的，而硅整流元件和晶閘管的額定電流卻是用平均值表示的。2.快速熔斷器的額定電壓選擇當負載波動大且事故較多的場合，宜采用快速自動開關(guān)代替快速熔斷器。圖2-33快速熔斷器接入整流電路的方式(a)接入交流側(cè)；(b)接入整流橋臂；(c)接入直流側(cè)；(d)熔斷器的圖形和文字符號第五節(jié)低壓開關(guān)和低壓斷路器一、低壓刀開關(guān)（一）塑殼刀開關(guān)塑殼刀開關(guān)是一種結(jié)構(gòu)最簡單、應(yīng)用最廣泛的手動電器。用作電路的電源開關(guān)和小容量的電動機非頻繁起動的操作開關(guān)。刀開關(guān)安裝時，手柄要向上，不得倒裝或平裝。（二）熔斷器式刀開關(guān)熔斷器式刀開關(guān)用于交流頻率50赫茲、電壓至600V有高短路電流的配電電路和電動機電路中，作電動機的保護和電源開關(guān)、隔離開關(guān)及應(yīng)急開關(guān)，但一般不用于直接接通和分斷單臺電動機。圖2-34塑殼刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖1-上膠蓋2-下膠蓋3-插座4-觸刀5-瓷柄