常用低压电器元件详解

（7）断路器的长延时脱扣电流应小 于导线允许的持续电流。 （8）选用断路器时，要考虑断路器 的用途。
（9）在直流控制电路中，直流断路 器的额定电压应大于直流线路电压。 若有反接制动和逆变条件，则直流断 路器的额定电压应大于2倍的直流线 路电压。
6．注意事项
（1）在接线时，低压断路器上面的 接线端子应接电源线，下方的接线端 子应接负荷线。 （2）照明电路的瞬时脱扣电流类型 常选用C型。
常用的低压电器
2.1
低压开关电器 接触器 继 电 器 熔 断 器 主令电器 其他电器
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.1 低压开关电器
开关是指在正常情况下（含规定的过 载工作条件下）能接通、承载、分断电流， 并在规定的非正常电路条件下（如短路）， 在规定的时间内能承载电流的机械开关电 器。
2.1.1 刀开关
IN U 380 22.2A
，可选择断路器的额定电流为40A。
DZ15-40系列的断路器比较适合用做 电源开关，因此，最终选择的低压断路器 的型号为DZ15-40/40。
2.1.4 漏电保护器
漏电保护器（Earth Leakage Circuit Breaker，ELCB）是在规定的条件下，当 漏电电流达到或者超过给定数值时，能自 动断开电路的机械开关电器或者组合电器。
1．低压断路器的功能
低压断路器是将控制电器和保护电器 的功能合为一体的电器，其图形及文字符 号如图2-6所示。在正常条件下，它常作为 不频繁接通和断开的电路以及控制电动机 的启动和停止。它常用做总电源开关或部 分电路的电源开关。
图2-5 低压断路器
图2-6 低压断路器的图形及文字符号
2．低压断路器的结构和工作原理
（2）断路器的额定电压UN应等于或 大于被保护线路的额定电压。 （3）断路器欠压脱扣器额定电压应 等于被保护线路的额定电压。
（4）断路器的额定电流及过流脱扣 器的额定电流应大于或等于被保护线 路的计算电流。
（5）断路器的极限分断能力应大于 线路的最大短路电流的有效值。
（6）配电线路中的上、下级断路器 的保护特性应协调配合，下级的保护 特性应位于上级保护特性的下方，并 且不相交。
1．漏电保护器的功能
漏电保护器的功能是：当电网发生人 身（相与地之间）触电事故时，能迅速切 断电源，可以使触电者脱离危险，或者使 漏电设备停止运行，从而避免触电引起人 身伤亡、设备损坏或火灾的发生，它是一 种保护电器。
漏电保护器仅仅是防止发生触电事故 的一种有效的措施，不能过分夸大其作用， 最根本的措施是防患于未然。
（1）三极漏电断路器的工作原理
I I 0 I L1 L2 L3
当被保护电路中出现漏电事故时，由 于有漏电的存在，三相交流电的电流矢量 和不为零，零序电流互感器的二次侧有感 应电流产生，当剩余电流脱扣器上的电流 达到额定漏电动作电流时，剩余电流脱扣 器动作，使漏电断路器切断电源，从而达 到防止触电事故的发生。
（3）按照额定漏电动作电流值分类， 可分为高灵敏漏电保护器（额定漏电 动作电流小等于30mA）、中灵敏漏 电保护器（额定漏电动作电流介于 30mA～1 000mA之间）和低灵敏漏 电保护器（额定漏电动作电流大于 1 000mA）。家庭可选用高灵敏漏电 保护器。
（4）按照主开关的极数分类，可以 分为单极二线漏电保护器、二极漏电 保护器、二极三线漏电保护器、三极 漏电保护器、三极四线漏电保护器和 四极漏电保护器。
2．漏电保护器的分类
（1）按照保护功能和结构特征分类， 漏电保护器可分为漏电继电器、漏电 开关、漏电断路器和漏电保护插座。
（2）按照工作原理分类，可分为电 压动作型和电流动作型漏电保护器， 前者很少使用，而后者则广泛应用。 电流动作型漏电保护器也称为剩余电 流漏电保护器、漏电电流动作保护器、 差分电流动作保护器或者接地故障保 护器。
图2-7 低压断路器工作原理图（过电流保护） 弹簧 2—脱扣机构 3—电磁铁线圈 4—触头
当电路过载时，热脱扣器的热元件发 热，使双金属片上弯曲，推动自由脱扣机 构动作，如图2-8所示。
图2-8 低压断路器工作原理图（过载保护） 1—弹簧 2—脱扣机构 3—双金属片 4—触头
分励脱扣器则作为远距离控制用，在 正常工作时，其线圈是断电的，在需要距 离控制时，按下启动按钮，使线圈通电， 衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触头断 开。
③ 分断负载时，要尽快拉闸，以减小 电弧的影响。
④ 使用三相刀开关时，应保证合闸时 三相触头同时合闸，若有一相没有合闸或 接触不良，会造成电动机因缺相而烧毁。 ⑤ 更换保险丝，应该在开关断电的情 况下进行，不能用铁丝或者铜丝代替保险 丝。
【例2-1】 刀开关和隔离开关是否可 以互相替换使用？
【解】 通常不可以。隔离开关是指在 断开位置上，能符合规定的隔离功能要求 的一种机械开关电器，其作用是当电源切 断后，保持有效的隔离距离，可以保证维 修人员的安全，隔离开关通常不带载荷通 断电路。刀开关一般不用做隔离器，因为 它不具备隔离功能，但刀开关可以带小载 荷通断电路。
低压断路器的种类虽然很多，但结构 基本相同，主要由触头系统和灭弧装置、 各种脱扣器与操作机构、自由脱扣机构部 分组成。
各种脱扣器包括过流、欠压（失压） 脱扣器，热脱扣器等。灭弧装置因断路器 的种类不同而不同，常采用狭缝式和去离 子灭弧装置，塑料外壳式的灭弧装置采用 硬钢纸板嵌上栅片制成。
当电路发生短路或过流故障时，过流 脱扣器的电磁铁吸合衔铁，使自由脱扣机 构的钩子脱开，自动开关触头在弹簧力的 作用下分离，及时有效地切除高达数十倍 额定电流的故障电流，如图2-7所示。
【解】 家用断路器由触头系统和灭弧 装置以及各种脱扣器与操作机构组成，而 灭弧装置和脱扣器的重量较大，而且为核 心部件，所以偷工减料是造成产品不合格 的直接原因。
该质监局检查发现，所有的低于60g 短路器的灭弧栅片数量都较少，因而灭弧 效果不达标，脱扣机构的铜质线圈线包很 小或者没有，因而几乎起不到保护作用。 通过称量判定重量过小的断路器为不合格 品有一定的合理性，但这不能作为断路器 产品检验的标准。
3．低压断路器的典型产品
低压断路器主要分类方法是以结构形 式分类，有开启式和装置式两种。开启式 又称为框架式或万能式，装置式又称为塑 料外壳式（简称塑壳式）。
还有其他的分类方法，例如，按照用 途分类，有配电用、电动机保护用、家用 和类似场所用、漏电保护用和特殊用途； 按照极数分类，有单极、两极、三极和四 极；按照灭弧介质分类，有真空式和空气 式。
2.1.2 组合开关
组合开关又称为转换开关（Changeover Switch），如图2-3所示，用于电路中， 从一组连接转换至另一组连接。在机床设 备和其他的电器设备中应用十分广泛，其 体积小，接线方式多，使用十分方便。其 灭弧性能比刀开关好。
图2-3 组合开关
1．组合开关的功能
组合开关一般在交流50Hz、380V以 下或直流220V以下的电气线路中，用于手 动不频繁地接通和分断电路、接通电源和 负载、测量三相电压、改变负载的连接方 式，控制小容量电动机正反转、星形—三 角形启动、变速换向等场合。
4．注意事项
① 每小时的接通次数不宜超过15～20 次。 ② 虽然组合开关有一定的通断能力， 但毕竟还是比较低的，所以不能用来分断 故障电流。
③ 组合开关本身不带过载保护和短路 保护，所以如果需要这类保护，应该另设 其他保护电器。
④ 由于组合开关的通断能力低，当其 用于电动机的可逆运行时，必须在电动机 完全停止转动后才允许反向接通（即只能 作为预选开关使用）。
（5）按照动作时间分类，可分为瞬 时型漏电保护器、延时型漏电保护器 和反时限漏电保护器。其中，瞬时型 的动作时间不超过0.2s。
3．漏电断路器的工作原理
在介绍漏电断路器的工作原理前，首 先介绍漏电流的概念。漏电流是指被保护 主电路（包括工作中性线）电流以有效值 表示的相量和，即被保护主电路的电流瞬 时值的代数矢量和。
3．刀开关的选用原则
（1）刀开关结构形式的选择 （2）刀开关的额定电流的选择 （3）刀开关的额定电压的选择 （4）刀开关型号的选择
HD11、HS11用于磁力站中，不切断 带有负载的电路，仅起隔离电流作用。
4．注意事项
① 在接线时，刀开关上面的接线端子 应接电源线，下方的接线端子应接负荷线。
② 在安装刀开关时，处于合闸状态时 手柄应向上，不得倒装或平装；如果倒装， 拉闸后手柄可能因自重下落引起误合闸， 造成人身和设备安全事故。
1．刀开关的功能
低压刀开关的作用是不频繁地手动接 通和分断容量较小的交、直流低压电路， 或者起隔离作用。刀开关如图2-1所示，其 图形及文字符号如图2-2所示。
图2-1 刀开关
图2-2 刀开关的图形及文字符号
2．刀开关的分类
刀开关结构简单，由手柄、刀片、触 头、底板等组成。 刀开关的主要类型有大电流刀开关、 负荷开关和熔断器式刀开关。
【例2-2】 某机床上有1台3kW的三相 异步电动机（额定电压为380V），启停不 频繁，请选用合适的组合开关控制此机床 的电动机的启停。
【解】 控制一台启停不频繁的三相异 步电动机是可以使用组合开关的，而且是 三极组合开关。查表2-1，可选用HZ1010/3组合开关。
2.1.3Βιβλιοθήκη Baidu低压断路器
断路器（Circuit-Breaker）是指能接 通、承载以及分断正常电路条件下的电流， 也能在规定的非正常电路条件（如短路） 下接通、承载一定时间和分断电流的一种 机械开关电器，过去叫做自动空气开关， 为了和IEC（国际电工委员会）标准一致， 改名为断路器。
感器中产生磁通，互感器的副边线圈产生 感应电动势，使断路器的脱扣线圈动作， 从而使电源切断，起到保护作用。
（3）电子式漏电保护器的工作原理
当发生漏电事故时，电流继电器将漏 电信号传送给电子放大器，电子放大器将 信号放大，从而断路器的脱扣机构使主开 关断开，切断故障电路。
（1）装置式断路器。 （2）万能式断路器。 （3）智能化断路器
4．断路器的技术参数
（1）额定工作电压。 （2）额定工作电流。 （3）短路通断能力。 （4）电气寿命和机械寿命。
5．低压断路器的选用原则
（1）应根据线路对保护的要求确定 断路器的类型和保护形式，如万能式 或塑壳式断路器，通常电流在600A 以下时多选用塑壳式断路器，当然， 现在也有塑壳式断路器的额定电流大 于600A。
开关的主触头靠操作机构手动或电动 合闸，在正常工作状态下能接通和分断工 作电流，若电网电压过低或为零时，电磁 铁释放衔铁，自由脱扣机构动作，使断路 器触头分离，从而在过流与零压、欠压时 保证了电路及电路中设备的安全。
【例2-3】 某质量检验局在监控本地 区的低压塑壳式断路器的质量时发现：单 极家用断路器的重量在60g以下的产品全部 为不合格品。请从低压塑壳式断路器的结 构和原理入手分析产生以上现象的原因。
2．组合开关的结构
组合开关实质上也是一种刀开关，只 不过一般的刀开关的操作手柄是在垂直于 其安装面的平面内向上或向下转动，而组 合开关的操作手柄则是在平行于其安装面 的平面内向左或向右转动。
3．组合开关的选用原则
一般应选用等于或大于所分断电路中 各个负载额定电流的总和的组合开关。对 于电动机负载，考虑其启动电流，选用额 定电流为电动机的1.5～2.5倍。
图2-10 三极剩余电流保护断路器原理图
（2）二极漏电断路器的工作原理
二极漏电断路器如图2-11所示，负载 为单相电动机，和大小相等，方向相反， 即
I L1 I N 0
图2-11 二极剩余电流保护断路器原理图
当有漏电时， I L1 I N I F ，互
【例2-5】 CA6140A车床上配有3台三 相异步电动机，主电动机功率为7.5kW， 快速电动机功率为275W，冷却电动机功率 为150W，控制电路的功率约为500W，请 选用合适的电源开关。
【解】 由于电动机额定电压为380V，所 以选择断路器的额定电压为380V。电路的额 定电流为： P 7 500 275 150 500