什么是保護電器-低壓保護電器常識.docx

1、什么是保護電器?低壓保護電器常識低壓保護電器主要用來獲取、轉(zhuǎn)換和傳遞信號.井通過其他 電器對電路實現(xiàn)控制，熔斷器和熱繼電器屬于最常見的低壓 保護電器。熔斷器有管式熔斷器、插式熔斷囂、螺塞式熔斷 器等多種型式.熔斷器熔體的熱容量很小，動作很快，宜于 用作短路保護元件，在照明線路和其他沒有沖擊載荷的線路 中；熔斷器也可用作過載保護元件。熱繼電器也是利用電流 的熱效應(yīng)制成的。它主要由熱元件、雙金屬片、控制觸頭等 組成。熱繼電器的熱容量較大，動作不快，只用于過載保護。.熔斷器熔斷器是一種利用電流熱效應(yīng)原理和熱效應(yīng)導(dǎo)體熱熔 斷來保護電路的電器，廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中起保護電 路的作用。當(dāng)電路發(fā)生短路或

2、嚴(yán)重過載時，它的熱效應(yīng)導(dǎo)體 能自動迅速熔斷，從而切斷電路，使導(dǎo)線和電氣設(shè)備不致?lián)p 壞。由于它構(gòu)造緊湊，價格低廉、工作可靠、使用、維護方 便，因而應(yīng)用十分廣泛。熔斷器主要由熔體和安裝熔體的絕緣管或絕緣座組成。 熔體一般由熔點低、易于熔斷、導(dǎo)電性能好的熱效應(yīng)合金材 料制成；絕緣管或絕緣座一般由陶瓷、膠木或塑料組成。從 構(gòu)造上分，熔斷器有插入式、螺旋式、密封式和自復(fù)式。常用的插入式熔斷器有RC1A系列。由軟鋁絲或銅絲制 成熔體，這種熔斷器一般用在低壓照明線路末端或分支電路 中作短路保護及高倍過流保護之用。其特點是構(gòu)造簡單，尺 寸小，更換方便，價格低廉。無填料密封管式熔斷器有RM10系列，。當(dāng)發(fā)生短路

3、時, 熔體在最細處熔斷，并且多處同時熔斷，有助于提高分?jǐn)嗄?力。熔體熔斷時，電弧被限制在封閉管內(nèi)，不會向外噴出， 故使用起來較為平安。另外，在熔斷過程中，密閉管內(nèi)產(chǎn)生 大量氣體，氣體壓力到達3080個大氣壓。在此大氣壓的 作用下，電弧受到劇烈的壓縮，加強了復(fù)合作用，促使電弧 很快熄滅，從而提高了熔斷器的分?jǐn)嗄芰?。無填料密閉管式 熔斷器常用于低壓電力線路或成套配電設(shè)備中的連續(xù)過載 和短路保護。有填料密封管式熔斷器有RTO、RT系列，有的還包括熔 斷指示器和熔斷體蓋板。熔體采用紫銅箔沖制的網(wǎng)狀熔片并 聯(lián)而成，裝配時將熔片圍成籠形，使填料與熔體充分接觸, 這樣既能均勻分布電弧能量，提高分?jǐn)嗄芰Γ挚?/p>

4、使管體受 熱較為均勻而不易斷裂。熔斷指示器是一個機械信號裝置, 指示器上焊有一根很細的康銅絲，與熔體并聯(lián)。在正常情況 下，由于康銅絲的電阻很大，電流基本上從熔體流過。當(dāng)熔 體熔斷時，電流流過康銅絲，使其迅速熔斷。此時，指示器 在彈簧的作用下立即向外彈出，顯現(xiàn)處醒目的紅色信號。像 RT14、RT18等一些新型的熔斷器采用發(fā)光二極管作熔斷指示 器，當(dāng)熔體熔斷時，電流流過發(fā)光二極管而發(fā)光指示。絕緣 手柄是用來裝卸熔斷器熔體的可動部件。瓷質(zhì)管體內(nèi)充滿了石英砂填料，起冷卻和消弧的作用， 加上熔體的特殊構(gòu)造，使有填料封閉管式熔斷器可以分?jǐn)噍^ 大的電流，故常用于大容量的配電線路中。螺旋式熔斷器有RLS系列和

5、RL1系歹1J。熔體是一個瓷管, 內(nèi)裝石英砂和熔絲，石英砂用于熔斷時的消弧和散熱，瓷管 頭部裝有一個染成紅色的熔斷指示器，一旦熔體熔斷，指示 器馬上彈出脫落，透過瓷帽3上的玻璃孔可以看到，起到指 示的作用。螺旋式熔斷器具有較大的熱慣性和較小的安裝面 積，常用于機床電氣控制。其缺點是熔體為一次性使用，成 本較高。快速熔斷器有RSO系列和RS3系列。快速熔斷器主要用 于半導(dǎo)體器件保護。半導(dǎo)體器件的過載能力很低，只能在極 短的時間（數(shù)毫秒至數(shù)十毫秒）內(nèi)承受過載電流。而一般熔 斷器的熔斷時間是以秒計的，所以不能用來保護半導(dǎo)體器件, 為此，必須采用在過載時能迅速動作的快速熔斷器?？焖偃?斷器的構(gòu)造與有填

6、料封閉管式熔斷器基本一致，所不同的是 快速熔斷器采用以銀片沖制成的有V形深槽的變截面熔體。自復(fù)式熔斷器采用低熔點金屬鈉作熔體。當(dāng)發(fā)生短路故 障時，短路電流產(chǎn)生高溫使鈉迅速氣化，呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，從 而限制了短路電流的進一步增加。一旦故障消失，溫度下降， 金屬鈉蒸汽冷卻并凝結(jié)，重新恢復(fù)原來的導(dǎo)電狀態(tài)，為下一 次動作作好準(zhǔn)備。由于自復(fù)式熔斷器只能限制短路電流，卻 不能真正切斷電路，故常與斷路器配合使用。它的優(yōu)點是不 必更換熔體，可重復(fù)使用。熔斷器的保護特性也就是熔體的熔斷特性，一般也稱作 為安秒特性。所謂按秒特性是指熔體的熔化電流與溶化時間 的關(guān)系，如圖1所示。從特性曲線上可以看出，熔斷器的熔 斷時間

7、與通過熔體的電流大小有關(guān)，同時存在一熔斷電流與 不熔斷電流的分界限，此分界電流稱為最小熔斷電流It。熔斷器的額定電流Ie必須小于最小熔斷電流I t o熔斷器的最小熔斷電流It與額定電流I. e.之比稱為熔 斷器的熔化系數(shù)，熔化系數(shù)主要取決于熔體的材料、工作溫 度和構(gòu)造。一般情況下，當(dāng)通過的電流不超過1.25I.e.時， 熔體將長期工作；當(dāng)電流不超過2 I. e.時，約在30s40s 后熔斷；當(dāng)電流到達2.5 I.e.時，約在8s左右熔斷；當(dāng)電 流到達4 I. e.時，約在2s左右熔斷；當(dāng)電流到達10 I. e. 時，熔體瞬時熔斷。所以當(dāng)電路發(fā)生短路時，短路電流使熔 體瞬時熔斷。熔斷器的圖形符號

8、表示如圖2所示。文字符號 用FU表示。 圖1熔斷器按秒特性圖2熔斷器的圖形符號熔斷器一般是根據(jù)線路的工作電壓和額定電流來選擇 的；對一般電路、直流電動機和線繞式異步電動機的保護來 說，熔斷器是按它們的額定電流選擇的。但對于鼠籠式異步 電動機，卻不能這樣，因為，鼠籠式異步電動機直接啟動時 的啟動電流為額定電流的(5-7)倍，按額定電流選擇時, 熔體將即刻熔斷。因此，為了保證所選的熔斷器既能起到短 路保護的作用，又能使電機啟動，一般鼠籠式異步電動機的 熔斷器按啟動電流的1/K(K=1. 62. 5)來選擇。輕載啟動、 啟動時間短的K選大一些，重載啟動、啟動時間長的K選小 一些。由于電動機的啟動時間

9、是短促的，故這樣選擇的熔斷 器在啟動過程中是來不及熔斷的。熔斷器構(gòu)造簡單、價廉、但動作準(zhǔn)確性較差，熔體斷了 以后需重新更換，而且假設(shè)只斷了一相還會造成電動機的缺相 運行，所以它只適用于自動化程度和其動作準(zhǔn)確性要求不高的系統(tǒng)中。.熱繼電器為了充分發(fā)揮電動機的過載能力，電動機短時過載是允 許的。但長期過載電動機就要發(fā)熱，電動機工作時，是不允 許超過額定溫升的，否那么會降低電動機的壽命。熔斷器和過 電流繼電器只能保護電動機不超過允許最大電流，不能反映 電動機的發(fā)熱情況，不能起到恰當(dāng)?shù)谋Ｗo作用。因此，必須 采用一種其工作原理與電動機過載發(fā)熱溫升特性相吻合的 保護電器來有效保護電動機，這種電器就是熱繼電

10、器。熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)和金屬材料的熱膨脹系 數(shù)差異的原理而工作的電器。它主要用來保護三相交流電動 機的出現(xiàn)長時間過載。熱繼電器是一種繼電器，他在電路中 幾乎都是以保護元件的形式出現(xiàn)，所以本書把它歸類為保護 電器。圖3所示是熱繼電器的原理構(gòu)造示意圖。其主要有發(fā)熱 元件、雙金屬片和觸點組成。發(fā)熱元件與雙金屬片作為反映 溫度信號的感應(yīng)局部；觸點作為控制電流通、斷的執(zhí)行局部。 發(fā)熱元件15用銀鋁合金絲等電阻材料做成，直接串連在被 保護的電動機主電路內(nèi)，它隨電流I的大小和時間的長短而 發(fā)出不同的熱量，這些熱量加熱雙金屬片140雙金屬片是由 兩種膨脹系數(shù)不同的金屬片碾壓而成，右層采用高膨脹系數(shù) 的

11、材料，如銅或銅鎂合金，左層采用低膨脹系數(shù)的材料，如 因瓦鋼。雙金屬片的一端是固定的，另一端為自由端。當(dāng)電 機正常運行時，熱元件產(chǎn)生的熱量使雙金屬片略有彎曲，并 與周圍環(huán)境保持熱交換平衡。當(dāng)電機過載運行時，熱元件產(chǎn) 生的熱量來不及與周圍環(huán)境開展熱交換，使雙金屬片進一步 彎曲，推動導(dǎo)板16向左移動，并推動補償雙金屬片1繞軸2 順時針轉(zhuǎn)動，推桿8向右推動片簧7到一定位置時，弓形彈 簧片n作用力方向發(fā)生改變，使簧片12向左運動，動合觸 點9閉合，動斷觸點10斷開。用此觸點斷開電機的控制電 路，從而使電動機得到保護。主電路斷電后，隨著溫度的下 降，雙金屬片恢復(fù)原位。可使用手動復(fù)位按鈕13使觸點10 復(fù)位

12、。借助凸輪6、和推桿4可以在額定電流的66%100%范 圍內(nèi)調(diào)節(jié)動作電流。熱繼電器的圖形符號如圖4所示，其文字符號用FR表 不O圖3熱繼電器構(gòu)造原理圖圖4熱繼電器的圖形符號缺相運行是三相交流電機燒壞的主要原因之一。由于熱 繼電器是串聯(lián)在電機主電路中的，所以其通過的電流就是線 電流。對于Y形接法，當(dāng)電路發(fā)生缺相運行時，另兩相電流 明顯增大，流過熱繼電器的電流等于電機相（繞組）電流, 熱繼電器可以起到保護作用。而對于形接法，電機的相電 流小于線電流，熱繼電器是按線電流來整定的，當(dāng)電路發(fā)生 缺相運行時，另兩相電流明顯增大，但不至于超過線電流或 超過有限，這時熱繼電器就不會動作，也就起不到保護作用。

13、所以，對于形接法的電路必須采用帶缺相保護裝置具有三 個熱元件的熱繼電器。熱繼電器有制成單個的，亦有和接觸器制成一體一同安 放在磁力啟動器的殼體之內(nèi)的。目前一個熱繼電器內(nèi)一般有兩個或三個加熱元件，通過雙金屬片和杠桿系統(tǒng)作用到同一 常閉觸點上。使用熱繼電器時要注意一下幾個問題：a.為了正確地反映電動機的發(fā)熱，在選擇熱繼電器時應(yīng) 采用適當(dāng)?shù)臒嵩瑹嵩念~定電流與電動機的額定電流 值相等，繼電器便準(zhǔn)確地反映電動機的發(fā)熱。同一種熱繼電 器有許多種規(guī)模的熱元件。b.注意熱繼電器所處的周圍環(huán)境溫度，應(yīng)保證它與電動 機有一樣的散熱條件，特別是有溫度補償裝置的熱繼電器。c.由于熱繼電器有熱慣性，大電流出現(xiàn)時

14、它不能立即動 作，故熱繼電器不能用作短路保護。d.用熱繼電器保護三相異步電動機時，至少需要用有兩 個熱元件的熱繼電器，從而在不正常的工作狀態(tài)下，也可對 電動機開展過載保護，例如，電動機單相運行時，至少有一 個熱元件能起作用。當(dāng)然，最好采用有三個熱元件帶缺相保 護的熱繼電器。.低壓斷路器低壓斷路器又稱自動空氣斷路器，簡稱為自動空氣開關(guān) 或自動開關(guān)，它相當(dāng)于把手動開關(guān)、熱繼電器、電流繼電器、 電壓繼電器等組合在一起構(gòu)成的一種電器元件。主要用于供 電控制、電機的不頻繁啟、停控制和保護，它是在低壓電路 中應(yīng)用非常廣泛的一種保護電器。常用低壓斷路器的實物如 圖5所示。圖5低壓斷路器的實物圖低壓斷路器主要

15、由觸點系統(tǒng)、操作機構(gòu)、和各種保護元 件三大局部組成。它的觸點系統(tǒng)與接觸器的觸點系統(tǒng)相似, 主觸頭由耐弧合金（如銀鴇合金）制成，較大容量的還采用 滅弧柵片滅弧，具有直接斷開負(fù)荷主回路的能力。各種保護 元件實質(zhì)就是各種脫扣器，不僅具有作為短路保護的過電流 脫扣器，還具有作為長期過載保護的熱脫扣器，還有失壓保 護脫扣器。故在自動化程度和工作特性要求高的系統(tǒng)中，它 是一種很好的保護電器。低壓斷路器的種類很多，按用途分有保護配電線路用、 保護電動機用、保護照明線路用及漏電保護用；按構(gòu)造型式 分有框架式（又稱萬能式）和裝置式（又稱塑殼式）自動空 氣開關(guān)；按極數(shù)分有單極、雙極、三極、四極自動空氣開關(guān)； 按限

16、流性能分有不限流和快速限流自動空氣開關(guān)；按操作方 式分有直接手柄操作式、杠桿操作式、電磁鐵操作式、電動 機操作式自動空氣開關(guān)。常用型號有DZ5、DZ20、DZ47、C45、 3VE等系列。低壓斷路器的工作原理如圖6所示。低壓斷路器的圖形 符號如圖7所示，其文字符號用QF表示。低壓斷路器的工作原理如下：主觸點1串聯(lián)在被控制的 電路中。將操作手柄扳到合閘位置時，搭扣3勾住鎖鍵2, 主觸頭1閉合，電路接通。由于觸頭的連桿被鎖鉤3鎖住, 使觸頭保持閉合狀態(tài)，同時分?jǐn)鄰椈杀焕L，為分?jǐn)嘧鳒?zhǔn)備。 （ /版權(quán)所有）瞬時過電流脫扣器（磁脫扣）12的線 圈串聯(lián)于主電路，當(dāng)電流為正常值時，銜鐵吸力不夠，處于 翻開位置。當(dāng)電路電流超過規(guī)定值時，電磁吸力增加，銜鐵 11吸合，通過杠桿5使搭扣3脫開，主觸點在彈簧13作用 下切斷電路，這就是瞬時過電流或短路保護作用。當(dāng)電路失 壓或電壓過低時，欠壓脫扣器8的銜鐵7釋放，同樣由杠桿 5使搭扣3脫開，起到欠壓和失壓保護作用。當(dāng)電源恢復(fù)正 常時，必須重新合閘后才能工作。長時間過載使得過流脫扣 器的雙金屬片式（熱脫扣）10彎曲，同樣由杠桿5使搭扣