刀闸、转换开关.ppt

低压电器是工作在交流电压1000伏特或直流电压1200伏特及其以下的电器。它的作用是对供电、用电系统进行开关、控制、保护和调节。按其控制对象不同，低压电器分为配电电器和控制电器两大类。低压配电电器主要用于低压配电系统和动力回路，它具有工作可靠，热稳定性好和电动力稳定性好，能承受一定电动力作用等优点。低压控制电器主要用于电力传输系统中，它具有工作准确可靠，操作效率高、寿命长、体积小等优点。它由配电变电所（通常是将电网的输电电压降为配电电压）、高压配电低压配电系统：线路（即1千伏以上电压）、配电变压器、低压配电线路（1千伏以下电压）以及相应的控制保护设备组成,第一章常用低压电器,低压电器分类及产品型号一、常用低压继电保护电器的分类,主要用于远距离频繁启动或控制电动机或接通和分断正常工作的电路,主要用于控制系统控制其他电器或作为主电路的保护,主要用于电路的隔离，也能接通和分断额定电流,用于两种以上电源或负载的转换，接通和分断,用于线路过载、短路或欠压保护，也可用作不频繁接通或分断电路,主要用于接通和分断控制电路,用于线路或电器设备的过载和短路保护,1.1低压电器的电磁机构及执行机构电气控制系统中以电磁式电器的应用最为普遍。电磁式低压电器是一种用电磁现象实现电器功能的电器类型，此类电器在工作原理及结构组成上大体相同。根据其结构组成，电磁式低压电器的分类如下：,1.电磁机构电磁机构为电磁式电器的感测机构，它的作用是将电磁能量转换为带动触头动作的机械能量，从而实现触头状态的改变，完成电路通、断的控制。电磁机构由吸引线圈、铁心、衔铁等几部分组成.其工作原理是：线圈通过工作电流产生足够的磁动势，在磁路中形成磁通，使衔铁获得足够的电磁力用以克服反作用力与铁心吸合，由连接机构带动相应的触头动作。,2.触头系统触头作为电器的执行机构，起着接通和分断电路的重要作用，必须具有良好的接触性能，故应考虑其材质和结构设计。对于电流容量较小的电器，如机床电气控制线路所应用的接触器、继电器等，常采用银质材料作触头，其优点是银的氧化膜电阻率与纯银相近，与其他材质（比如铜）相比，可以避免因长时间工作，触头表面氧化膜电阻率增加而造成触头接触电阻增大。,触头系统的结构如图1.1所示，可分为桥式和指式两种。其中桥式触头又分为点接触式和面接触式。,(a)点接触式；(b)面接触式；(c)指式,3.灭弧系统（1）电弧产生的条件：当被分断电路的电流超过0.251A，分断后加在触头间隙两端的电压超过1220V（根据触头材质的不同取值）时，在触头间隙中会产生电弧。,（2）电弧的实质：电弧是一种气体放电现象，即触头间气体在强电场作用下产生自由电子，正、负离子呈游离状态，使气体由绝缘状态转变为导电状态，并伴有高温、强光。,（3）熄弧的主要措施有机械性拉弧、窄缝灭弧和栅片灭弧三种。机械性拉弧：分断触点时，迅速增加电弧长度，使单位长度内维持电弧燃烧的电场强度不够而熄弧,如图1.2所示。窄缝灭弧：依靠磁场的作用，将电弧驱入耐弧材料制成的窄缝中，以加快电弧的冷却,如图1.3所示。这种灭弧装置多用于交流接触器。,图1.3窄缝灭弧装置,图1.2机械性拉弧,栅片灭弧：分断触点时，产生的电弧在电动力的作用下被推入彼此绝缘的多组镀铜薄钢片（栅片）中，电弧被分割成多组串联的短弧。,图1.4栅片灭弧示意图,第一节低压电器的基本知识,一、低压电器的分类按电器的动作性质分：手动电器和自动电器按电器的性能和用途分：控制电器和保护电器按有无触点分：有触点电器和无触点电器按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器。,二、电磁式电器1.电磁机构将电磁能转换为机械能并带动触头动作。组成原理：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。,交流：硅钢片叠加直流：整块铸铁或铸钢,直动式转动式,电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。交流线圈：短而粗，有骨架。直流线圈：细而长，无骨架。,2.短路环减小衔铁吸合时产生的振动和噪音。,3.触头系统通过触头的开合控制电路通、断。,类型,桥式触头,指形触头,材料：一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银质材料制成,3.灭弧系统电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于10V，电流超过80mA时，触头间会产生蓝色的光柱，即电弧。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。灭弧措施：吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料。,第二节开关电器,一、刀开关作用：隔离电源，不频繁通断电路分类：按刀的级数分:单极、双极和三极按灭弧装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置按刀的转换方向分为：单掷和双掷按接线方式分为：板前接线和板后接线按操作方式分为：手柄操作和远距离联杆操作按有无熔断器分：带熔断器和不带熔断器,一、刀开关,闸刀开关是一种手动配电电器。主要用来隔离电源或手动接通与断开交直流电路，也可用于不频繁的接通与分断额定电流以下的负载，如小型电动机、电炉等。1、胶盖闸刀开关也称开启式负荷开关。特点：结构简单、价格低廉、安装、使用、维修方便，广泛应用于照明电路和小容量（5.5kW及以下）动力电路不频繁起动的控制。根据刀片数多少，闸刀开关分单极(单刀)、双极(双刀)、三极(三刀)。将三极闸刀开关和熔断器组装在一个用铸铁或钢板制成的箱壳内，就叫铁壳开关，铁壳侧面有手柄供操作开关之用。,胶盖闸刀开关的结构,胶盖闸刀开关主要有：与操作瓷柄相连的动触刀、静触头刀座、熔丝、进线及出线接线座，这些导电部分都固定在瓷底板上，且用胶盖盖着。所以当闸刀合上时，操作人员不会触及带电部分。胶盖还具有下列保护作用：(1)将各极隔开，防止因极间飞弧导致电源短路；（2）防止电弧飞出盖外，灼伤操作人员；（3）防止金属零件掉落在闸刀上形成极间短路。熔丝的装设，又提供了短路保护功能。,闸刀开关的注意事项,1、将它垂直的安装在控制屏或开关扳上，不可随意搁置；2、进线座应在上方，接线时不能把它与出线座搞反，否则在更换熔丝时将会发生触电事故；3、更换熔丝必须先拉开闸刀，并换上与原用熔丝规格相同的新熔丝，同时还要防止新熔丝受到机械损伤；4、若胶盖和瓷底座损坏或胶盖失落，闸刀开关就不可再使用，以防止安全事故。,为什么胶盖闸刀开关安装时，磁底应与地面垂直，手柄向上推为合闸，不得倒装和平装？,因为闸刀带负荷分断电路时，刀片于加座间将产生电弧。如果正装，电弧在电磁力和上升热气流作用下会被拉长，便于冷却，便于灭弧。倒装和横装，不具备拉长电弧的作用，灭弧困难，容易烧坏触点。再则，处于倒装和横装状态下的闸刀分闸后，由于刀片的自重或振动，可能导致误合闸，会危及人身和设备安全。,正常情况下，闸刀开关一般能接通和分断其额定电流，因此，对于普通负载可根据负载的额定电流来选择闸刀开关的额定电流。对于用闸刀开关控制电机时，考虑其起动电流可达（4-7）倍的额定电流，选择闸刀开关的额定电流，宜选电动机额定电流的3倍左右。,熔丝熔断，故障排除后，应特别注意观察由开熔丝熔化在电弧的作用下，绝缘瓷底座和胶盖内壁表面附有一层金属粉粒，这些金属粉粒将造成绝缘部分的绝缘性能下降，甚至不绝缘，致使在重新合闸送电的瞬间，造成开关本体相间短路。因此，要先用干燥的棉布或棉丝将金属粉粒擦净，再更换熔丝。负荷较大时，为防止出现闸刀本体相间短路，可与熔断器配合使用。将熔断器装在刀闸负荷一侧，刀闸本体不再装熔丝，在应装熔丝的接点上装与线路导线截面相同的铜线。此时，开启式负荷开关只做开关使用，短路保护及过负荷保护由熔断器完成。,选用胶盖闸刀开关时，应注意：1、根据电压和级数选择：1）用于控制单相负载时，选用220V或250V二极开关；2）用于控制三相负载时，选用380V三极开关。2、根据额定电流选择：1）用于控制照明电路或其他电阻性负载时，开关额定电流应等于或大于各负载额定电流之和；2）用于控制电动机或其他感性负载时，其开关额定电流是最大一台电动机额定电流的2.5倍加其余电动机额定电流之和；3）若只控制一台电动机，则开关额定电流为该电动机额定电流的2.5倍。3、选择开关时，应注意检查各刀片与对应加座是否直线接触，有无歪扭，有无各刀片与加座开合不同步，加座与刀片接触压力是否足够。如有问题，应修理或更换。,HK1、HK2胶盖闸刀开关技术数据,图1.5HK系列瓷底胶盖刀开关(a)外形图；(b)、(c)刀开关图形及文字符号,2.板用(板形）刀开关（不带熔断器式刀开关）：常用于低压开关柜内或进户线上作不带负荷的隔离开关。特点:结构简单、安装方便。其接线方式为板前接线和板后接线两种。操作方式为杠杆牵动式和手柄式两种。极数为两级和三级。额定电压为380伏，额定电流为200A,400A,600A,1000A,1500A。作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。结构图和符号：,刀开关的型号含义如下：,2.组合开关组合开关又称转换开关，其操作较灵巧，靠动触片的左右旋转来代替闸刀开关的推合与拉开。,板形刀开关的选用：1）根据它在线路中作用和配套安装位置选择其结构形式，若只作电源隔离开关，可选用不灭弧罩的；若作为不频繁动作的负荷开关，则必须选用有灭弧罩的。2）开关的额定电流应等于或大于电路中的总负荷电流，若负荷是电动机，应考虑其起动电流的影响。,板形刀开关安装要求：与胶盖开关基本相同。,合闸顺序：使用时，应先合上板形刀开关，再合上其他负荷开关，分断时，应先分断其他负荷开关，再分断板形刀开关。对于无灭弧罩的板形刀开关，更应如此，而且分断时动作要迅速、干脆。各刀片与加座间的开、合要同步。,结构：转换开关由数层动、静触片组装在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，转轴可以90旋转，用手柄转动转轴使动触片与静触片接通与断开。,图1.6HZ10-10/3型组合开关结构(a)外形；(b)结构,工作原理：转动转换开关手柄，手柄带动转轴，转轴上的速断弹簧可使动、静触片快速闭合，接通电路；断开电路时，转动转换开关手柄，手柄带动转轴，转轴上的弹簧可使动、静触片快速断开，达到速速灭弧熄灭电弧。转换开关的触片通流能力有限，适用于交流50赫兹380及以下，直流220伏及以下，额定电流6A、10A、25A、60A、100A的电气线路中，供手动作不频繁地接通或分断电路、换接电源或负载、测量电路之用，也可控制小容量感应电动机，即5.5KW以下电动机的直接起动、停止、反转和调试等用。优点：体积小、寿命长、结构简单、操作方便、灭弧性能好，多用于机床控制电路。,转换开关型号的含义如下：,转换开关选用,1）选用转换开关时，应根据用电设备的耐压等级、容量和极数等综合考虑。2）用于控制照明或电热设备时，其额定电流应等于或大于被控制电路中各负载电流之和。3）用于控制小型电动机不频繁的全压起动时，其容量应大于电动机额定电流的1.5-2.5倍，每小时切换次数不宜超过15-20次。,4）如果用于控制电动机正反转，在从正转切换到反转的过程中，必须先经过停止位置，待电动机停止后，再切换到反转位置。5）转换开关本身不带过载和短路保护装置，在它所控制的电路中，必须另外加装保护设备，才能保证电路和设备安全。6）如果转换开关控制的用电设备功率因数较低时，应按容量等级降低使用，以利于延长其使用寿命。,图1.7组合开关的图形和文字符号(a)单极；(b)三极,5、选择,参数额定电压、额定电流、通断能力、动稳定电流、热稳定电流。类型单极、双极和多极。额定电流有10、25、60和100A等选择使额定电压、额定电流电路的额定电压、额定电流产品HZ5、HZ10、HZ15。,2、动画演示,3、用转换开关起停电动机的接线图,3.负荷开关封闭式负荷开关（铁壳开关）它的优点是操作方便、使用安全、通断性能好，可不频繁接通和分断负荷电路，也可以用15KW以下电动机不频繁起动的控制开关。它的基本结构是在铸铁壳内装有由刀片和加座组成的触点系统、熔断器和速断弹簧，30A以上的还有灭弧罩。作用：手动通断电路及短路保护。,铁壳开关的选用可参照胶盖刀开关的选择原则进行。安装时，先预埋紧固件，并将木质配电板用紧固件固定在墙壁或柱子上，再将铁壳开关固定在木质配电板上。铁壳开关也应垂直于地面安装，其安装高度以手动操作方便为宜，通常在1.3-1.5m左右。外壳上的接地螺栓应就近可靠接地。接线时，电源进、出线都应分别穿入铁壳上方进出线孔。100A以下的铁壳开关，电源进线应接开关的下接线柱，出线接开关上接线柱。100A以上的铁壳开关接线则与此相反。操作时，不得面对铁壳开关拉闸或合闸，一般用左手掌握手柄。若更换熔丝，必须在分闸时进线，而且只能换上同规格熔丝。,二、组合开关（转换开关）结构：静触头一端固定在胶木盒内，另一端伸出盒外，与电源或负载相连。动触片套在绝缘方杆上，绝缘方轴每次作90正或反方向的转动，带动静触头通。特点：结构紧凑，安装面积小，操作方便。用途：电源的引入开关；通断小电流电路；控制以下电动机。,第二节开关电器,（a）外形（b）符号（c)结构,