低压电器原理.docx

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低压电器原理

低压电气知识培训

培训内容概述

一：

基础概念

电压电流直流电三相交流电交流电的周期与频率

电源电功率电磁力感应电动势断路和短路电流热效应

二：

常用低压电气元件

（1）接触器

（2）热继电器（3）中间继电器

三：

低压电气原理图

（1）怎样阅读电气原理图

（2）常用低压电气元件符号

四：

实例分析

（1）触器连锁的正反转控制线路

（2）循环补水电动阀原理

（3）两进线一母联

一、基础概念

1、电压U

电压是指在电路中（或电场中）任意两点之间的电位差。

电路中要有电流，必须要有电位差，有了电位差，电流才能从电路中的高电位点流向低电位点。

2、电流I

在电路中电荷有规则的运动称为电流，电流的大小称为电流强度，简称电流。

3、直流电

大小和方向始终保持不变的电流称为直流电。

如干电池、蓄电池、直流发电机供的电都是直流电。

实用中直流电用符号“—”表示。

4、三相交流电

指电路中电流、电压及电动势的大小和方向都随时间按正弦规律变化的三相电流，这种随时间做周期性变化的电流称为三相交流电。

用符号“～”表示。

每相相差120度。

5、交流电的周期、频率

交流电在变化过程中，它的瞬时值是随时变化的。

其瞬时值经过一个循环又变化到原来的瞬时值所需的时间，即交流电变化一个循环所需的时间，称为交流电的周期，用符号T表示，单位是秒。

我国电网交流电的周期为0.02秒。

频率是每秒正弦交流电变化的周数，用字母f表示，单位是赫兹，用符号Hz表示。

我国采用的交流电频率为50Hz，即交流电每秒变化50次，习惯上称为工频，周期和频率之间的关系为T=1/f

6、电源

把其他形式的能量转变为电能的装置称为电源。

如发电机是将机械能转变为电能，干电池、蓄电池将化学能转变为电能。

7、电功率

电功率是单位时间内电流所做的功。

例如电流通过电灯将电能转变为光能就是电源的电流在做功，每秒钟电流所做的功，就叫电功率，用字母P表示，电功率的大小等于电压与电流的乘积，单位是瓦特，简称瓦，用符号W表示。

P=U*I

8、电磁力

通电导体在磁场中所受到的作用力叫电磁力。

F=B（磁通密度）*I（电流）*L（导体在磁场中的有效长度），应用左手定则可以判断载流导体在磁场中的运动方向。

9、感应电动势

由变化的磁场在导体中产生电动势的现象，称为电磁感应。

由此产生的电动势叫感应电动势，感应电动势产生的电流，称为感应电流，应用右手定则可以判断感应电动势的方向。

举例：

异步电动机送电后，定子三项对称绕组流过三相对称电流，这时在电机气隙周围上产生以个旋转磁场，这个旋转磁场旋转时，在转子短路绕组中产生感应电动势，假定磁场顺时针旋转（相当于导线逆时针切割磁力线），当转到图示位置时，用右手定则可知，转子导体感应电动势的方向是上半部为⊙，下半部为

，转子电流的方向在大多数导体中与电动势的方向一致，根据左手定则可知，这些载流导体在磁场中受力所形成的总电磁力矩方向是顺时针的，这个电磁力矩就是拖动电动机旋转的电磁力矩。

10、断路和短路

电气设备在正常工作时，电路中电流是由电源的一端经过电气设备流回到电源的另一端，形成回路。

如果将电路的回路切断或发生断线，电路中电流不通，叫断路。

如果电流不经电气设备而由电源一端直接回到电源另一端，从而导致电路中的电流剧增，叫短路。

11、电流热效应

当电流通过导体时，由于导体对电流具有一定的阻力，因此，要消耗一定的电能。

这些电能不断地转换为热能，使导体温度升高，这种现象称为电流的热效应。

Q=I2*R*t如果电动机过载运行时，外壳温度就会增高，若长期过载，会加速电机绝缘老化。

二、常用低压电气元件

接触器

1、介绍

1）、接触器是一种自动的电磁式开关，适用于远距离频繁地接通或断开交直流主电路及大容量控制电路。

其主要控制对象是电动机，也可用于控制其他负载，如电焊机等。

接触器按主触头通过的电流种类，分为交流接触器和直流接触器。

2）、交流接触器的结构

交流接触器主要由电磁系统、触头系统、灭弧装置及辅助部件等组成。

A、电磁系统：

交流接触器的电磁系统主要由线圈、铁心（静铁心）和衔铁（动铁心）三部分组成。

其作用是利用电磁线圈的通电或断电使衔铁和铁心吸合或释放，从而带动动触头闭合或分断，实现接通或断开电路的目的。

B、触头系统：

交流接触器的触头按通断能力划分主触头和辅助触头。

主触头用以通断电流较大的主电路，一般由三对接触面较大的常开触头组成；辅助触头用以通断电流较小的控制电路，一般由几对常开常闭触头组成，所谓触头的常开常闭，是指电磁系统未通电动作时触头的状态。

C、灭弧装置：

交流接触器在断开大电流或高电压电路时，在动、静触头之间会产生很强的电弧。

电弧是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象，电弧的产生，一方面会灼伤触头，另一方面会使电路切断时间延长，甚至造成弧光短路或引起火灾事故。

因此我们希望尽快熄灭电弧。

试验证明，触头开合过程中的电压越高、电流越大、弧区温度越高，电弧就越强。

低压电器中通常采用拉长电弧、冷却电弧或将电弧分成多段等措施，促使电弧尽快熄灭。

3）、交流接触器的工作原理

交流触器线圈通电后，线圈中流过的电流产生磁场，使铁心产生足够大的吸力，克服反作用弹簧的反作用力，将衔铁吸合，通过传动机构带动三对主触头和辅助常开触头闭合，辅助常闭触头断开。

当接触器线圈断电或电压显著下降时，由于电磁吸力消失或过小，衔铁在反作用弹簧力的作用下复位，带动各触头恢复到原始状态。

2、交流接触器型号说明

3、交流接触器选用

交流接触器主触头的额定电流应大于或稍大于电动机的额定电流

IC=P（额定功率）*103/KUN（额定电压）（经验系数K＝1～1.4）

4、LC1-D0910,LC1D09106,LC1D09109三个型号接触器有什么区别

三个型号接触器的区别在于主电路接线端子不同，LC1D0910接触器是电缆直入式接线端子，连接导线不需处理，直接压接。

LC1D09106接触器是铜排式螺栓接线端子，连接导线端需压接铜/铝线鼻。

LC1D09109接触器式快速插接式接线端子，连接导线需压接线鼻。

热继电器

1、介绍

1）、热继电器是利用流过继电器的电流所产生的热效应而反时限动作的继电器。

所谓反时限动作，是指电气的延时动作时间随通过电路电流的增加而缩短。

热继电器主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。

2）、热继电器结构

热继电器主要由热元件、动作机构、触头系统、电流整定装置、复位机构和温度补偿元件等部分组成。

A：

热元件是热继的主要组成部分，由主双金属片和绕在外面的电阻丝组成。

B：

动作机构和触头系统动作机构利用杠杆传递及弓簧式瞬跳机构来保证触头动作的可靠。

C、电流整定装置通过旋钮和电流调节凸轮调节推杆间隙，改变推杆移动距离，从而调整电流值。

D、温度补偿元件也是双金属片，当环境温度变化时，主双金属片会发生零点漂移，即热元件未通过电流时主双金属片即产生变形，使热继电器的动作性能受环境温度的影响，导致热继电器的动作产生误差。

为补偿这种影响，设置了温度补偿双金属片，其材料与主双金属片相同。

当环境温度变化时，温度补偿双金属片与主双金属片产生同一方向上的附加变形，从而使热继电器的动作特性在一定温度范围内基本不受环境温度的影响。

E、复位机构有手动和自动两种形式

3）、热继电器工作原理

使用时将热继电器的三相热元件分别串接在电动机的三相主电路中，常闭触头串接在控制电路中，当电动机过载时，流过电阻丝的电流超过热继电器的整定电流，电阻丝发热，主双金属片弯曲，推动导板10向右移动，通过温度补偿双金属片6推动推杆5绕轴运动，从而推动触头系统动作，将电源切除起保护作用。

由于热继电器主双金属片受热膨胀的热惯性及动作机构传递信号的惰性原因，热继电器从电动机过载到触头动作需要一定的时间，也就是说，即使电动机严重过载甚至短路，热继电器也不会瞬时动作，因此，热继电器不能作短路保护。

但也正是这个热惯性和机械惰性，保证了热继电器在电动机启动或短时过载时不会动作，从而满足了电动机的运行要求。

2、型号说明

3、热继电器选用

一般情况下，热元件的整定电流为电动机额定电流的0.95～1.05倍。

4、热继电器有两种安装方式，一种为与接触器插装的安装方式，另一种为直接独立安装的方式。

与接触器插装

单独安装

LR2-D1***

直接插装

需加附件LA7-D1064

LR2-D2***

直接插装

需加附件LA7-D2064

LR2-D3***

直接插装

需加附件LA7-D3064

LR2-D4***

直接插装

不能单独安装

LR2-D***

直接插装

直接单独安装

LR9-F5***

需加附件LA7-F901

直接单独安装

LR9-F6***

需加附件LA7-F901

直接单独安装

LR9-F7***

需加附件LA7-F902

直接单独安装

LA7：

外电路远程脱扣，一般不使用

中间继电器

1、介绍

1）、中间继电器式用来增加控制电路中的信号数量或将信号放大的继电器，其输入信号是线圈的通电和断电，输出信号是触头的动作，由于触头的数量较多，所以可用来控制多个元件或回路。

2）、中间继电器的结构及工作原理于接触器基本形态，因而中间继电器又称为接触器式继电器。

2、型号说明

断路器

断路器作用:

1.正常情况下接通和断开高压电路中的空载及负荷电流.

2.在系统发生故障时能与保护装置和自动装置相配合,迅速切断故障电流,防止事故扩大,从而保证系统安全运行.

从其实断路器就是一种开关,它和其他普通开关的不同点主要在:

1.适用电压等级高2.灭弧介质及方式,有真空,少油,多油及六氟化硫等等3.灭弧能力强,效果好.

一般情况下断路器本身不存在润滑方面的问题,需要润滑的常常是它的操动机构

热继电器作用：

热继电器的作用是电动机过负荷时自动切断电源，热继电器的构造是两片膨胀系数不同的金属片构成，电流过大时膨胀系数大的先膨胀，起到切断电源的作用。

热继电器动作后有人工复位和自动复位。

熔断器作用：

当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件，也有可能烧毁电路甚至造成火灾。

若电路中正确地安置了熔断器，那么，熔断器就会在电流异常升高到一定的高度和一定的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。

如果电路中安装了断路器就可以不用熔断器，热继电器需要与交流接触器配合使用，因过载时热继电器上的触点断开切断控制回路，目前熔断器一般多用于控制回路。

防护等级的具体意义

第一位数字

第二位数字

防止固体物质进入

防止人员直接接触带电物体

防水

0

1

2

3

4

5

6

无防护

直径≥50mm

直径≥12.5mm

直径≥2.5mm

直径≥1.0mm

防尘

防尘密闭

无防护

手背

手指

2.5mm工具

1mm导线

0无防护

1垂直滴水

2滴水（小于15度角）

3雨水

4溅水

5喷水

6强力喷水

7短时浸水

8长期浸水

三、电气原理图

1、怎样阅读电气原理图

电气原理图一般分为主电路和辅助电路两部分，主电路中通过的电流较大，它主要是对电动机等主要用电设备供电，通常画在图纸的左边或上部，它受辅助电路的控制。

辅助电路主要是对控制电器供电，它是控制主电路动作的电路，所以又叫控制电路或控制回路，一般画在图纸的右边或下部。

看主电路的步骤：

1、看主电路中有些什么用电设备（如电动机），他们的用途和工作特点。

例如电动机的启动方式，有无正、反转，调速和制动等要求；2、看主电路中的用电设备是用什么电路控制的（一般为接触器控制）；3、看主电路中还接有什么电器（热继电器，熔断器）；4、要了解主电路的电源电压是380V还是220V。

看辅助电路的步骤：

1、看电源，分清电源是交流还是直流，其次要看清电源从何处来，电压多大；2、根据辅助电路的回路研究主电路的动作情况，整个辅助电路构成一条大回路，大回路又分几条独立的小回路，每一条小回路控制一个用电设备或一个电器的一个动作；3、研究电器之间的相互关系，电路中的所有电器都是相互联系、相互制约的；4、看其他电路，比如信号灯，这些电路一般比较简单，只要看清他们的线路方向即可。

2、常用电气元件符号

四、实例分析接触器连锁的正反转控制线路

工作原理：

1正传控制：

KM1自锁触头闭合自锁正转

按下SB1KM1线圈得电KM1主触头闭合

KM1连锁触头分断对KM2联锁

2、反转控制：

KM1自锁触头分断解除自锁失电停

先按下SB3KM1线圈失电KM1主触头分段

KM1连锁触头恢复闭合，解除对KM2联锁

KM2自锁触头闭合自锁反转

再按下SB2KM2线圈得电KM2主触头闭合

KM2联锁触头分断对KM1联锁

接触器联锁正反转控制线路的优点是工作安全可靠，缺点是操作不便，因为电机从正转变为反转时，必须先按下停止按钮才能按反转启动按钮。

二、循环补水电动阀原理控制电源开阀关阀开到位显示关到位显示过转矩显示

1、手动转换开关3、4位

1）开阀运行

K1自锁触头闭合开阀运转

合Q1、Q2按下S1K1线圈得电K1主触头闭合

K1联锁触头分段K2联锁

阀开到位SL1闭合线圈K3得电K3常闭点断开使K1线圈失电

阀开到位显示灯H1亮

2）关阀运行

K2自锁触头闭合关阀运转

合Q1、Q2按下S2K2线圈得电K2主触头闭合

K2联锁触头分段K1联锁

阀关到位SL2闭合线圈K4得电K4常闭点断开使K2线圈失电

阀关到位显示灯H2亮

2、自动转换开关1、2位

自动时通过引自PLC控制系统的KM1、KM2两开点控制K1、K2线圈得电或失电，其余原理与手动相同。

三、两进线一母联

1、机械联锁（三锁两钥匙），这种形式中的QF1、QF2、QF3三台断路器是互为串联的形式，只能有2台断路器同时处于合闸状态，且必须有一台处于断开状态。

在实际运行中，常用三锁二钥匙来保证其连锁的可靠性，如MT系列低压空气式断路器就有此功能，三台断路器均具有相同的锁，能可靠地锁住机构的脱扣部位，三台断路器只能配有二把相同的钥匙，当钥匙插入并解锁，断路器的机构才能运作，使断路器正常合闸。

正常运行时QF3（母联断路器）不配备钥匙，断路器QF3处于断开位置。

当二个电源中任一电源如QF2不能供电时，将QF2的钥匙移至QF3上，则QF2断开，QF3能合闸，所有负载通过QF1和QF3由同一电源供电，此而当QF1不能供电时，所有负载通过QF2和QF3由同一电源供电。

2、电气联锁，这种情况一般是把QF2（进线2）和QF3（母联）的一对常闭点并联后串接在QF1（进线1）合闸线圈的上方；将QF1（进线1）和QF2（进线2）的一对常闭点并联后串接在QF3（母联）合闸线圈的上方；将QF1（进线1）和QF3（母联）的一对常闭点并联后串接在QF2（进线2）合闸线圈的上方；这样就可保证在合任何两路断路器时，其他一路是分闸状态。