什么是保护电器-低压保护电器常识.docx

什么是保护电器?低压保护电器常识低压保护电器主要用来获取、转换和传递信号.井通过其他 电器对电路实现控制，熔断器和热继电器属于最常见的低压 保护电器熔断器有管式熔断器、插式熔断嚣、螺塞式熔断 器等多种型式.熔断器熔体的热容量很小，动作很快，宜于 用作短路保护元件，在照明线路和其他没有冲击载荷的线路 中；熔断器也可用作过载保护元件热继电器也是利用电流 的热效应制成的它主要由热元件、双金属片、控制触头等 组成热继电器的热容量较大，动作不快，只用于过载保护1 .熔断器熔断器是一种利用电流热效应原理和热效应导体热熔 断来保护电路的电器，广泛应用于各种控制系统中起保护电 路的作用当电路发生短路或严重过载时，它的热效应导体 能自动迅速熔断，从而切断电路，使导线和电气设备不致损 坏由于它构造紧凑，价格低廉、工作可靠、使用、维护方 便，因而应用十分广泛熔断器主要由熔体和安装熔体的绝缘管或绝缘座组成 熔体一般由熔点低、易于熔断、导电性能好的热效应合金材 料制成；绝缘管或绝缘座一般由陶瓷、胶木或塑料组成从 构造上分，熔断器有插入式、螺旋式、密封式和自复式常用的插入式熔断器有RC1A系列由软铝丝或铜丝制 成熔体，这种熔断器一般用在低压照明线路末端或分支电路 中作短路保护及高倍过流保护之用。

其特点是构造简单，尺 寸小，更换方便，价格低廉无填料密封管式熔断器有RM10系列，当发生短路时, 熔体在最细处熔断，并且多处同时熔断，有助于提高分断能 力熔体熔断时，电弧被限制在封闭管内，不会向外喷出， 故使用起来较为平安另外，在熔断过程中，密闭管内产生 大量气体，气体压力到达30〜80个大气压在此大气压的 作用下，电弧受到剧烈的压缩，加强了复合作用，促使电弧 很快熄灭，从而提高了熔断器的分断能力无填料密闭管式 熔断器常用于低压电力线路或成套配电设备中的连续过载 和短路保护有填料密封管式熔断器有RTO、RT系列，有的还包括熔 断指示器和熔断体盖板熔体采用紫铜箔冲制的网状熔片并 联而成，装配时将熔片围成笼形，使填料与熔体充分接触, 这样既能均匀分布电弧能量，提高分断能力，又可使管体受 热较为均匀而不易断裂熔断指示器是一个机械信号装置, 指示器上焊有一根很细的康铜丝，与熔体并联在正常情况 下，由于康铜丝的电阻很大，电流基本上从熔体流过当熔 体熔断时，电流流过康铜丝，使其迅速熔断此时，指示器 在弹簧的作用下立即向外弹出，显现处醒目的红色信号像 RT14、RT18等一些新型的熔断器采用发光二极管作熔断指示 器，当熔体熔断时，电流流过发光二极管而发光指示。

绝缘 手柄是用来装卸熔断器熔体的可动部件瓷质管体内充满了石英砂填料，起冷却和消弧的作用， 加上熔体的特殊构造，使有填料封闭管式熔断器可以分断较 大的电流，故常用于大容量的配电线路中螺旋式熔断器有RLS系列和RL1系歹1J熔体是一个瓷管, 内装石英砂和熔丝，石英砂用于熔断时的消弧和散热，瓷管 头部装有一个染成红色的熔断指示器，一旦熔体熔断，指示 器马上弹出脱落，透过瓷帽3上的玻璃孔可以看到，起到指 示的作用螺旋式熔断器具有较大的热惯性和较小的安装面 积，常用于机床电气控制其缺点是熔体为一次性使用，成 本较高快速熔断器有RSO系列和RS3系列快速熔断器主要用 于半导体器件保护半导体器件的过载能力很低，只能在极 短的时间（数毫秒至数十毫秒）内承受过载电流而一般熔 断器的熔断时间是以秒计的，所以不能用来保护半导体器件, 为此，必须采用在过载时能迅速动作的快速熔断器快速熔 断器的构造与有填料封闭管式熔断器基本一致，所不同的是 快速熔断器采用以银片冲制成的有V形深槽的变截面熔体自复式熔断器采用低熔点金属钠作熔体当发生短路故 障时，短路电流产生高温使钠迅速气化，呈现高阻状态，从 而限制了短路电流的进一步增加。

一旦故障消失，温度下降， 金属钠蒸汽冷却并凝结，重新恢复原来的导电状态，为下一 次动作作好准备由于自复式熔断器只能限制短路电流，却 不能真正切断电路，故常与断路器配合使用它的优点是不 必更换熔体，可重复使用熔断器的保护特性也就是熔体的熔断特性，一般也称作 为安秒特性所谓按秒特性是指熔体的熔化电流与溶化时间 的关系，如图1所示从特性曲线上可以看出，熔断器的熔 断时间与通过熔体的电流大小有关，同时存在一熔断电流与 不熔断电流的分界限，此分界电流称为最小熔断电流It熔断器的额定电流Ie必须小于最小熔断电流I t o熔断器的最小熔断电流It与额定电流I. e.之比称为熔 断器的熔化系数，熔化系数主要取决于熔体的材料、工作温 度和构造一般情况下，当通过的电流不超过1.25I.e.时， 熔体将长期工作；当电流不超过2 I. e.时，约在30s〜40s 后熔断；当电流到达2.5 I.e.时，约在8s左右熔断；当电 流到达4 I. e.时，约在2s左右熔断；当电流到达10 I. e. 时，熔体瞬时熔断所以当电路发生短路时，短路电流使熔 体瞬时熔断熔断器的图形符号表示如图2所示文字符号 用FU表示 图1熔断器按秒特性图2熔断器的图形符号熔断器一般是根据线路的工作电压和额定电流来选择 的；对一般电路、直流电动机和线绕式异步电动机的保护来 说，熔断器是按它们的额定电流选择的。

但对于鼠笼式异步 电动机，却不能这样，因为，鼠笼式异步电动机直接启动时 的启动电流为额定电流的(5-7)倍，按额定电流选择时, 熔体将即刻熔断因此，为了保证所选的熔断器既能起到短 路保护的作用，又能使电机启动，一般鼠笼式异步电动机的 熔断器按启动电流的1/K(K=1. 6〜2. 5)来选择轻载启动、 启动时间短的K选大一些，重载启动、启动时间长的K选小 一些由于电动机的启动时间是短促的，故这样选择的熔断 器在启动过程中是来不及熔断的熔断器构造简单、价廉、但动作准确性较差，熔体断了 以后需重新更换，而且假设只断了一相还会造成电动机的缺相 运行，所以它只适用于自动化程度和其动作准确性要求不高的系统中2 .热继电器为了充分发挥电动机的过载能力，电动机短时过载是允 许的但长期过载电动机就要发热，电动机工作时，是不允 许超过额定温升的，否那么会降低电动机的寿命熔断器和过 电流继电器只能保护电动机不超过允许最大电流，不能反映 电动机的发热情况，不能起到恰当的保护作用因此，必须 采用一种其工作原理与电动机过载发热温升特性相吻合的 保护电器来有效保护电动机，这种电器就是热继电器热继电器是利用电流的热效应和金属材料的热膨胀系 数差异的原理而工作的电器。

它主要用来保护三相交流电动 机的出现长时间过载热继电器是一种继电器，他在电路中 几乎都是以保护元件的形式出现，所以本书把它归类为保护 电器图3所示是热继电器的原理构造示意图其主要有发热 元件、双金属片和触点组成发热元件与双金属片作为反映 温度信号的感应局部；触点作为控制电流通、断的执行局部 发热元件15用银铝合金丝等电阻材料做成，直接串连在被 保护的电动机主电路内，它随电流I的大小和时间的长短而 发出不同的热量，这些热量加热双金属片140双金属片是由 两种膨胀系数不同的金属片碾压而成，右层采用高膨胀系数 的材料，如铜或铜镁合金，左层采用低膨胀系数的材料，如 因瓦钢双金属片的一端是固定的，另一端为自由端当电 机正常运行时，热元件产生的热量使双金属片略有弯曲，并 与周围环境保持热交换平衡当电机过载运行时，热元件产 生的热量来不及与周围环境开展热交换，使双金属片进一步 弯曲，推动导板16向左移动，并推动补偿双金属片1绕轴2 顺时针转动，推杆8向右推动片簧7到一定位置时，弓形弹 簧片n作用力方向发生改变，使簧片12向左运动，动合触 点9闭合，动断触点10断开用此触点断开电机的控制电 路，从而使电动机得到保护。

主电路断电后，随着温度的下 降，双金属片恢复原位可使用手动复位按钮13使触点10 复位借助凸轮6、和推杆4可以在额定电流的66%〜100%范 围内调节动作电流热继电器的图形符号如图4所示，其文字符号用FR表 不O图3热继电器构造原理图图4热继电器的图形符号缺相运行是三相交流电机烧坏的主要原因之一由于热 继电器是串联在电机主电路中的，所以其通过的电流就是线 电流对于Y形接法，当电路发生缺相运行时，另两相电流 明显增大，流过热继电器的电流等于电机相（绕组）电流, 热继电器可以起到保护作用而对于△形接法，电机的相电 流小于线电流，热继电器是按线电流来整定的，当电路发生 缺相运行时，另两相电流明显增大，但不至于超过线电流或 超过有限，这时热继电器就不会动作，也就起不到保护作用 所以，对于△形接法的电路必须采用带缺相保护装置具有三 个热元件的热继电器热继电器有制成单个的，亦有和接触器制成一体一同安 放在磁力启动器的壳体之内的目前一个热继电器内一般有两个或三个加热元件，通过双金属片和杠杆系统作用到同一 常闭触点上使用热继电器时要注意一下几个问题：a.为了正确地反映电动机的发热，在选择热继电器时应 采用适当的热元件，热元件的额定电流与电动机的额定电流 值相等，继电器便准确地反映电动机的发热。

同一种热继电 器有许多种规模的热元件b.注意热继电器所处的周围环境温度，应保证它与电动 机有一样的散热条件，特别是有温度补偿装置的热继电器c.由于热继电器有热惯性，大电流出现时它不能立即动 作，故热继电器不能用作短路保护d.用热继电器保护三相异步电动机时，至少需要用有两 个热元件的热继电器，从而在不正常的工作状态下，也可对 电动机开展过载保护，例如，电动机单相运行时，至少有一 个热元件能起作用当然，最好采用有三个热元件带缺相保 护的热继电器3 .低压断路器低压断路器又称自动空气断路器，简称为自动空气开关 或自动开关，它相当于把手动开关、热继电器、电流继电器、 电压继电器等组合在一起构成的一种电器元件主要用于供 电控制、电机的不频繁启、停控制和保护，它是在低压电路 中应用非常广泛的一种保护电器常用低压断路器的实物如 图5所示图5低压断路器的实物图低压断路器主要由触点系统、操作机构、和各种保护元 件三大局部组成它的触点系统与接触器的触点系统相似, 主触头由耐弧合金（如银鸨合金）制成，较大容量的还采用 灭弧栅片灭弧，具有直接断开负荷主回路的能力各种保护 元件实质就是各种脱扣器，不仅具有作为短路保护的过电流 脱扣器，还具有作为长期过载保护的热脱扣器，还有失压保 护脱扣器。

故在自动化程度和工作特性要求高的系统中，它 是一种很好的保护电器低压断路器的种类很多，按用途分有保护配电线路用、 保护电动机用、保护照明线路用及漏电保护用；按构造型式 分有框架式（又称万能式）和装置式（又称塑壳式）自动空 气开关；按极数分有单极、双极、三极、四极自动空气开关； 按限流性能分有不限流和快速限流自动空气开关；按操作方 式分有直接手柄操作式、杠杆操作式、电磁铁操作式、电动 机操作式自动空气开关常用型号有DZ5、DZ20、DZ47、C45、 3VE等系列低压断路器的工作原理如图6所示低压断路器的图形 符号如图7所示，其文字符号用QF表示低压断路器的工作原理如下：主触点1串联在被控制的 电路中将操作手柄扳到合闸位置时，搭扣3勾住锁键2, 主触头1闭合，电路接通由于触头的连杆被锁钩3锁住, 使触头保持闭合状态，同时分断弹簧被拉长，为分断作准备 （ "/版权所有）瞬时过电流脱扣器（磁脱扣）12的线 圈串联于主电路，当电流为正常值时，衔铁吸力不够，处于 翻开位置当电路电流超过规定值时，电磁吸力增加，衔铁 11吸合，通过杠杆5使搭扣3脱开，主触点在弹簧13作用 下切断电路，这就是瞬时过电流或短路保护作用。

当电路失 压或电压过低时，欠压脱扣器8的衔铁7释放，同样由杠杆 5使搭扣3脱开。