学习单元一 认识低压电器

一、低压电器的分类

1.按用途分

按低压电器的用途和所控制的对象的不同，可分为低压配电电器和低压控制电器两类。

1）低压配电电器

低压配电电器包括刀开关、组合开关、熔断器和断路器等，主要用于低压配电系统及动力设备中。

2）低压控制电器

低压控制电器包括接触器、继电器、电磁铁等，主要用于电力拖动与自动控制系统中。

2.按动作方式分

按低压电器的动作方式的不同，可分为自动切换电器和非自动切换电器两类。

1）自动切换电器

自动切换电器依靠电器本身参数的变化或外来信号的作用，自动完成接通和分断等动作，如接触器、继电器等。

2）非自动切换电器

非自动切换电器主要依靠外力（如手控）直接操作来进行切换，如按钮、刀开关等。

3.按执行机构分

按低压电器的执行机构的不同，可分为有触点电器和无触点电器两类。

1）有触点电器

有触点电器具有可分离的动触点和静触点，利用触点的接触和分离来实现对电路通断的控制。

2）无触点电器

无触点电器没有可分离的触点，主要是利用半导体元器件的开关效应来实现电路的通断控制的。

二、常用术语

·通断时间：从电流开始在开关电器一个极流过的瞬间起，到所有极的电弧最终熄灭的瞬间为止的时间间隔；

·燃弧时间：在电器分断过程中，从触点断开（或熔体熔断）出现电弧的瞬间开始，到电弧完全熄灭为止的时间间隔；

·分断能力：电器在规定的条件下，能在给定的电压下分断的预期分断电流值；

·接通能力：开关电器在规定的条件下，能在给定的电压下接通的预期接通电流值；通断能力：开关电器在规定的条件下，能在给定电压下接通和分断的预期电流值；短路接通能力：在规定的条件下，包括开关电器的出线端短路在内的接通能力；

·短路分断能力：在规定的条件下，包括电器的出线端短路在内的分断能力；

·操作频率：开关电器在每小时内可能实现的最高循环操作次数；

·通电持续率：电器的有载时间和工作周期之比，常用百分数表示；

·电（器）寿命：在规定的正常工作条件下，机械开关电器不需要修理或更换零件的负载操作循环次数。

三、选择低压电器的注意事项

在选择时首先考虑安全原则，其次是经济性。另外，在选择低压电器时还应注意以下几点：

·了解电器的正常工作条件；

·了解电器的主要技术性能；

·明确控制对象及使用环境；

·明确相关的技术数据。

四、低压电器的型号表示法

国产常用低压电器的全型号组成如图1-1所示。

五、常用低压电器

1.配电电器

1）开关

开关只用于手动控制容量较小、启动不频繁的电动机，可分为瓷底开启式负荷开关和封闭式负荷开关。典型开关如图1-2所示。

（1）开启式负荷开关的选用

开启式负荷开关的结构简单，价格低廉，在一般的照明电路和功率小于5.5 kW的电动机控制回路中被广泛采用。但这种开关没有专门的灭弧装置，其刀式动触点和静夹座易被电弧灼伤，从而引起接触不良，因此不宜用于操作频繁的电路。具体选用方法如下：

①用于照明和电热负载时，选用额定电压为220V或250V，额定电流不小于电路所有负载额定电流之和的两极开关。

②用于控制电动机的直接启动和停止时，选用额定电压为380V或500V，额定电流不小于电动机额定电流3倍的三极开关。

（2）封闭式负荷开关的选用

①封闭式负荷开关的额定电压应小于线路工作电压。

②封闭式负荷开关用于控制照明、电热负载时，开关的额定电流应不小于所有负载额定电流之和；用于控制电动机时，开关的额定电流不小于电动机额定电流的3倍。

（3）组合开关的选用

组合开关应根据电源种类、电压等级、所需触点数、接线方式和负载容量进行选用。用于直接控制异步电动机的启动和正反转时，开关的额定电流一般取电动机额定电流的1.5～2.5倍。

2）低压断路器

低压断路器（又称为自动开关）可用来分配电能、不频繁地启动电动机、对供电线路及电动机等进行保护，当它们发生严重的过载或短路及欠压等故障时能自动切断电路。低压断路器按用途分，有配电（照明）、限流、灭磁、漏电保护等几种；按动作时间分，有一般型和快速型；按结构分，有框架式（万能式DW系列）和塑料外壳式（装置式DZ系列）。

低压断路器的一般选用原则为：

①低压断路器的额定电压和额定电流应不小于线路的正常工作电压和计算负载电流。

②热脱扣器的整定电流应等于所控制负载的额定电流。

③电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负载正常工作时可能出现的峰值电流。用于控制电动机的断路器，其瞬时脱扣整定电流可按下式选取

Iz≥KIst

式中，K为安全系数，可取1.5～1.7；Ist为电动机的启动电流。

④欠压脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压。

⑤断路器的极限通断能力应不小于电路最大短路电流。

3）漏电保护开关

漏电保护开关是一种最常用的漏电保护电器，它既能控制电路的通与断，又能保证其控制的线路或设备在发生漏电以及人身触电时迅速自动掉闸，切断电源，从而保证线路或设备的正常运行及人身安全。

4）低压熔断器

熔断器由熔体（熔丝或熔片）和安装熔体的外壳两部分组成，起保护作用的是熔体，其外形如图1-3所示。低压熔断器按形状可分为管式、插入式、螺旋式和羊角保险等；按结构可分为半封闭插入式、无填料封闭管式和有填料封闭管式等。

（1）熔断器的选择

熔断器和熔体只有经过正确的选择，才能起到应有的保护作用。

（2）熔断器类型的选择

根据使用环境和负载性质选择适当类型的熔断器。例如，用于容量较小的照明线路时，可选用RC1ADAS系列插入式熔断器；在开关柜或配电屏中可选用RM10系列无填料封闭管式熔断器；在短路电流相当大或有易燃气体的场合，应选用RT0系列有填料封闭管式熔断器；在机床控制回路中，多选用RL1系列螺旋式熔断器；用于半导体功率元件及晶闸管保护时，则应选用RLS或RS系列快速熔断器等。

（3）熔体额定电流的选择

①对于照明、电热等电流较平稳、无冲激电流的负载短路保护，熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流。

②对于一台不经常启动且启动时间不长的电动机的短路保护，熔体的额定电流IRN应大于或等于电动机额定电流IN的1.5～2.5倍，即

IRN≥（1.5～2.5）IN

对于一台频繁启动或启动时间较长的电动机，上式的系数应增加到3～3.5。

③对于多台电动机的短路保护，熔体的额定电流应大于或等于其中最大容量电动机的额定电流INmax的1.5～2.5倍加上其余电动机额定电流的总和∑IN，即

IRN≥（1.5～2.5）INmax+∑IN

在电动机功率较大而实际负载较小时，熔体额定电流可适当小些，小到电动机启动时熔体不熔断为准。

（4）熔断器额定电压和额定电流的选择

熔断器的额定电压必须大于或等于线路的额定电压；熔断器的额定电流必须大于或等于所装熔体的额定电流。

（5）熔断器的分断能力

熔断器的分断能力应大于电路中可能出现的最大短路电流。

2.主令电器

1）按钮（见图1-4）

按钮在电路中用于远距离手动控制电磁启动器、接触器、继电器线圈及其他电气信号电器。

（1）按钮的选择

①根据使用场合和具体用途来选择按钮的种类，例如，嵌装在操作面板上的按钮可选用开启式；需要显示工作状态时可选用光标式；在非常重要的场合，为了防止无关人员误操作宜采用钥匙操作式；在有腐蚀性气体的场合要用防腐式。

②根据工作状态指示和工作情况要求来选择按钮和指示灯的颜色，例如，启动按钮可选用白、灰或黑色，优先选用白色，也允许选用绿色；急停按钮应选用红色；停止按钮可选用黑、灰和白色，优先用黑色，也允许选用红色。

③根据控制回路的需要来选择按钮的数量，如单联钮、双联钮和三联钮等。

（2）行程开关（见图1-5）

行程开关在电路中用于控制运动机构的行程或变换其运动方向或速度。

选用原则：行程开关主要根据动作要求、安装位置及触点数量来选择。

3.接触器

接触器是一种适用于远距离频繁接通及分断交直流主回路和控制回路的自动控制电器。一般可分为交流接触器和直流接触器。常见的接触器如图1-6所示。

1）交流接触器的选用

在电力拖动系统中，交流接触器可按下列方法选用。

①选择接触器主触点的额定电压：接触器主触点的额定电压应大于或等于控制回路的额定电压。

②选择接触器主触点的额定电流：当接触器控制电阻性负载时，主触点的额定电流应等于负载的额定电流；当控制电动机时，主触点的额定电流应大于或稍大于电动机的额定电流；若接触器在频繁启动、制动及正反转的场合使用，应将接触器主触点的额定电流降低一个等级使用。

③选择接触器吸引线圈的电压：当控制回路简单，使用的电器较少时，为了节省变压器，可直接选用380V或220V的电压。当线路复杂，使用的电器超过5个时，从人身和设备安全的角度考虑，吸引线圈电压要选低一些，可用36V或110V电压的线圈。

④选择接触器的触点数量及类型，接触器的触点数量、类型应满足控制回路的要求。

2）直流接触器的选用

直流接触器的选择方法与交流接触器相同。

4.继电器

继电器是一种根据某种输入信号的变化而接通或断开控制回路，实现自动控制和保护功能的自动电器。常用的继电器有电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器等，如图1-7所示。

1）热继电器的选用

选择热继电器应主要根据所保护电动机的额定电流来确定热继电器的规格和热元件的电流等级。

①根据电动机的额定电流选择热继电器的规格，一般应使热继电器的额定电流略大于电动机的额定电流。

②根据需要的整定电流值选择热继电器的编号和电流等级。一般情况下，热元件的整定电流为电动机额定电流的0.95～1.95倍，但如果电动机拖动的是冲击性负载或启动时间较长且拖动的设备不允许停电，热继电器的整定电流值可取电动机额定电流的1.1～1.5倍。如果电动机的过载能力较差，热继电器的整定电流值可取电动机额定电流的0.6～0.8倍。同时，整定电流应留有一定的上下限调整范围。

③根据电动机定子绕组的联结方式选择热继电器的结构形式，即定子绕组作星形联结的电动机选用普通三相结构的热继电器，而作三角形联结的电动机应选用三相结构带断相保护装置的热继电器。

2）时间继电器的选用

①根据系统的延时范围和精度选择时间继电器的类型和系列。在延时精度要求不高的场合，一般可选用价格较低的JS7-A系列空气阻尼式时间继电器；反之，对精度要求较高的场合，可选用晶体管式时间继电器。

②根据控制回路的要求选择时间继电器的延时方式（通电延时或断电延时），同时，还必须考虑线路对瞬时动作触点的要求。

③根据控制回路电压选择时间继电器吸引线圈的电压。

六、低压电器的文字符号

刀开关（QS） 组合开关（QS） 自动空气开关（QF）

接触器（KM） 中间继电器（KA） 电流继电器（KA）

电压继电器（KV） 时间继电器（KT） 热继电器（FR）

速度继电器（KS） 熔断器（FU） 控制按钮（SB）

指示灯（HL） 行程开关（SQ） 接近开关（SP）

七、部分低压电器的图形符号

部分低压电器的图形符号如图1-8到图1-17所示。