CH1 低压电器 的基本原理
第一章
低压电器的基本原理
第一节 概述
第二节 电磁式电器的基本知识 第三节 低压电器主要技术性能指标和参数 第四节 常用电气元件图形文字符号表
Date: 2018/10/13
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第一节 概述
一、低压电器的定义 根据使用要求及控制信号，通过一个或多个器 件组合，能手动或自动分合额定电压在交流 AC1200V、 直流DC1500V及以下的电路，以实现电路中被控制 对象的控制、调节、交换、检测、保护等作用的基 本件称为低压电器。
第三节 低压电器主要技术性能指标和参数
三、额定电流
• 分断电流：分断操作时，在电弧开始瞬间流过电器一个极的 电流值
• 预期分断电流：相应于分断过程开始瞬间所确定的预期电流
• 预期接通电流：规定条件下，电器接通时所产生的预期电流
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第三节 低压电器主要技术性能指标和参数
六、使用类别
• 是指有关操作条件规定要求的组合 • 通常用额定工作电流的倍数，额定工作电压的倍数及其相应
的功率因数或时间常数等来表征电器额定接触和分断能力的
类别 • 不同类型的低压电器元件的使用类别不同，主电路开关电器 各有自己的使用类别，辅助电路控制电路有两类使用类别
结论：交流电磁吸力是在最大值为2Fav和最小值为0的范 围内以两倍于电源频率周期地变化的，参见图1-4
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第二节
电磁式电器的基本知识
短路环
短路环（分磁环）
S2 S1 3 ~ 4
衔铁 铁芯 线圈
作用： 减小交流电衔铁吸合时产生的振动和噪音
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第二节
电磁式电器的基本知识
3、吸反力配合特性：电磁吸力与气隙的关系曲线
• 吸合：吸力特性必须始终处于反力特性上方
• 释放：吸力特性必须位于反力特性下方 • 注意：吸合过程中吸力特性位于反力特性上方不能太高， 否则会影响到电磁机构寿命 参见图1-9、图1-10
Date: 2018/10/13
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第二节
电磁式电器的基本知识
4、交流电磁吸力F随时间t变化：
F 4 105 B 2 S
2 4S 105 Bm sin 2 t 2 2 Bm S (1 cos 2t ) 105 2 2 2 Bm S 105 2 Bm S 105 cos 2t
电弧 触头
④窄缝灭弧：缝宽小于电弧直径，使电弧紧密与缝壁接触
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第三节 低压电器主要技术性能指标和参数
一、通断工作类型 • 隔离：开关电器把电气设备和“电源”隔开的功能 • 无载通断：通断空载电路时，触头不出现明显电压
• 有载通断：接通和分断一定的负载电流
电弧的危害 ： 延长了切断故障的时间； 高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏； 形成飞弧造成电源短路事故
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第二节
电磁式电器的基本知识
灭弧栅片
三、灭弧系统
灭弧措施：
①多断口灭弧：交流接触器 ②栅片灭弧：交流接触器 （栅片：多片镀铜薄钢片+石棉绝缘板） ③磁吹灭弧：直流接触器
一、电磁系统
组成 衔铁 线圈
参见图1-1 原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气 隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。
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第二节
结构示例:
电磁式电器的基本知识
1——铁芯 2——线圈 3——衔铁 4——静触头 5——动触头 6——触头弹簧 7——反力弹簧
• 接通能力：在给定电压下接通的预期电流值
• 通断持续率：电器的有载时间与工作时间之比
• I2t特性：在规定条件下为预期电流或电压的函数
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第三节 低压电器主要技术性能指标和参数
二、电网参数
• 额定峰值耐受电流：开关电器在闭合位置所能承受的电流峰 值 • 额定短时耐受电流：开关电器承受持续1s而不受破坏的电流 • 额定短路分断能力：开关电器在规定条件下分断电流的能力 • 额定短路通断能力：在规定条件下接通和分断的预期电流值
Date: 2018/10/13
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Байду номын сангаас
第四节 常用电气元件图形文字符号表
一般三极电源开关 低压断路器
位置开关常开触头
位置开关复合触头
位置开关常闭触头
要求：导电性能好、机械强度高 材料：康铜、镍鉻合金
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第二节
电磁式电器的基本知识
二、触头系统
触头：用来接通或断开被控制电路。
分类 按原始状态：常开、常闭 按触头控制电路的不同：主、辅助 线接触 按结构形式：桥式（对接）、指形、梅花状等
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第二节
电磁式电器的基本知识
2、吸力特性计算
麦克斯韦吸力公式 ：F 4 105 B 2 S 感应电势 ：U E 4.44 fN 磁势、磁通、磁阻的关系：IN Rm 磁阻：Rm
0 S
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第二节
结论：
电磁式电器的基本知识
（2）交流电磁机构：恒磁通 ，I与δ成正比
① F与δ无关，考虑漏磁通的影响，F随着δ的减少略有 增加，吸力特性参见图1-8
② 由于I与δ成正比，因此如果在吸合过程中，衔铁卡住 不能吸合，或者频繁动作时，交流励磁线圈很可能因过 电流而烧毁。 所以在可靠性要求高或者操作频繁的场 合，一般不采用交流电磁机构
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第一节 概述
二、电器的分类 • 按工作电压等级分 ：高压电器和低压电器 • 按动作原理分：手动电器和自动电器
• 按有无触点分：有触点电器和无触点电器
• 按用途分：控制电器和保护电器
• 按构成方式分:电磁式和电子式
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第二节
电磁式电器的基本知识
交流：硅钢片叠加 电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。 直流：整块铸铁或铸钢 电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。 1.电磁机构——将电磁能转换为机械能并带动触头动作。 直动式 铁芯形状： E型和U型 交流线圈：短而粗，有骨架。 转动式 铁芯 直流线圈：细而长，无骨架。
• 闭合时间：从闭合操作开始到所有极的触头都接触为止
• 通断时间：从电流开始在一个极流过瞬间起到所有极的电弧
最终熄灭瞬间为止的时间间隔
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第三节 低压电器主要技术性能指标和参数
五、额定工作制
• 长期工作制：在恒定负载下连续运行 • 短时工作制：有载时间比空载时间短的工作制
• 断续工作制：有载时间和无载时间周期性相互交替分断接通
Date: 2018/10/13
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第三节 低压电器主要技术性能指标和参数
• 1、长期工作制：电器通电后连续工作到发热稳定 • 2、间断长期工作制（八小时工作制）：在电器规定的 工作时间内温升早已达到稳定值，但超过 8h之后必须 断电，分断后可以清除触头的氧化物及尘垢 • 3、短时工作制：是指电器通电时间很短，温升未达到 稳定就停止工作，并且下一次工作要等到电器冷却到 周围介质温度 • 4、反复短时工作制：是指电器在通电和断电周期循环 下的工作过程，通电时间内温度未达到稳定值，断电 后又不能冷却到周围介质温度。多次重复通电后，电 器可能达到稳定温升
• 额定工作电流：开关电器在正常使用条件下的确定的电流值
• 额定发热电流：电器在8h工作制下，各部件的温升不超过规 定极限值时所能承载的最大电流值 • 发热电流：在约定时间内，各部件的温升不超过规定极限值 时所能承载的最大电流值
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• 约定脱扣电流：在约定时间内动作（脱扣）的规定电流值
• 约定熔断电流：在约定时间内能使熔断体熔断的规定电流值
Date: 2018/10/13
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第三节 低压电器主要技术性能指标和参数
三、额定电流
• 额定持续电流：电器在长期工作制下，各部件的温升不超过 规定极限值时所承载的电流值
• 电动机通断：满足控制不同工作制的电动机的要求
• 短路通断：接通和分断短路电流
Date: 2018/10/13
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第三节 低压电器主要技术性能指标和参数