激光設(shè)備控制技術(shù)教材——第二章第七節(jié)講解

1、第七節(jié) 低壓斷路器低壓斷路器亦稱自動(dòng)空氣開關(guān)或自動(dòng)空氣斷路器，在低壓配電電路中得到廣泛應(yīng)用。一、低壓斷路器的類型低壓斷路器按用途和結(jié)構(gòu)形式可分為框架式、 塑殼式、限流式、直流快速式、 滅磁式和 漏電保護(hù)式等六類。 其中框架式斷路器主要用作配電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)開關(guān)， 而塑殼式斷路器除可 用作配電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)開關(guān)外，還可用作電動(dòng)機(jī)、照明和電熱電路的控制開關(guān)。二、低壓斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中常用的是 DZ 系列塑殼式斷路器。下面就以 DZ5-20 型為例介紹低壓 斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理。1. 低壓斷路器的結(jié)構(gòu)低壓斷路器主要由動(dòng)靜觸頭、滅弧裝置、 操作機(jī)構(gòu)和各種脫扣器（電磁脫扣器、熱脫扣 器等）

2、組成。（ 1）觸頭及滅弧裝置 觸頭分主、輔助觸頭，是斷路器的執(zhí)行部件，為提高其分?jǐn)嗄?力，在主觸頭處裝有滅弧室，常用狹縫式去離子?xùn)艤缁∈?。?2）脫扣器 脫扣器是斷路器的感測(cè)元件，當(dāng)電路出現(xiàn)故障時(shí)，脫扣器感測(cè)到故障信 號(hào)后，經(jīng)自由脫扣機(jī)構(gòu)使斷路器觸頭分?jǐn)?。按脫扣器接受故障種類不同，可分為下述幾種。電磁脫扣器。 電磁脫扣器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電流線圈的電磁機(jī)構(gòu)， 線圈串接在主電路中。 當(dāng) 電流正常時(shí)， 產(chǎn)生的電磁吸力不足以克服反作用力， 銜鐵不能吸合。 當(dāng)電路出現(xiàn)短路和瞬時(shí) 過(guò)電流故障時(shí)， 銜鐵被吸合并帶動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)使斷路器跳閘， 從而達(dá)到過(guò)電流和短路保護(hù) 的目的。熱脫扣器。 熱脫扣器采用雙金屬片制成

3、， 其熱元件串接在主電路中， 工作原理與熱繼電 器相同， 當(dāng)過(guò)載電流達(dá)到一定值時(shí)， 雙金屬片彎曲帶動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)使斷路器跳閘， 從而達(dá) 到過(guò)載保護(hù)的目的。欠、失壓脫扣器。欠、 失壓脫扣器是一個(gè)具有電壓線圈的電磁機(jī)構(gòu)， 其線圈并接在主電 路中。 當(dāng)主電路電壓消失或降至一定數(shù)值以下時(shí)， 其電磁吸力不足以繼續(xù)吸持銜鐵， 在彈簧 反力作用下， 銜鐵的頂板推動(dòng)自由脫扣器， 使斷路器跳閘， 從而達(dá)到欠壓與失壓保護(hù)的目的。分勵(lì)脫扣器。 分勵(lì)脫扣器是一個(gè)電磁鐵， 用于遠(yuǎn)距離控制斷路器分?jǐn)嚯娐罚?由控制電源 供電， 按照操作人員的命令或繼電保護(hù)信號(hào)使其線圈通電， 帶動(dòng)銜鐵動(dòng)作， 從而使斷路器分 斷電路。 一旦斷

4、路器斷開電路后， 分勵(lì)脫扣器電磁鐵線圈立即斷電。 因分勵(lì)脫扣器是短時(shí)工 作制的，其線圈不允許長(zhǎng)期通電。（ 3）自由脫扣機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)自由脫扣機(jī)構(gòu)是用來(lái)聯(lián)系操作機(jī)構(gòu)與觸頭系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)，當(dāng)操作機(jī)構(gòu)處于閉合位置時(shí)， 也可由自由脫扣機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫扣， 將觸頭斷開。 操作機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn) 斷路器閉合、斷開的機(jī)構(gòu)。有手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)、電磁鐵操作機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)操作機(jī)構(gòu)等。2. 低壓斷路器的工作原理圖 2-46 為 DZ5-20 系列斷路器的工作原理示意圖。使用時(shí)， 斷路器的主觸頭串聯(lián)在被控制的電路中， 按下接通按鈕時(shí)， 鎖扣在外力作用下 克服反作用彈簧的反力使動(dòng)、靜觸頭閉合，并由鎖扣鎖住搭鉤，開關(guān)處于接通狀態(tài)。當(dāng)電路發(fā)生過(guò)載

5、時(shí)， 過(guò)載電流流過(guò)熱脫扣器的熱元件， 使雙金屬片受熱向上彎曲， 通過(guò) 杠桿推動(dòng)搭鉤與鎖扣分開，從而使動(dòng)、靜觸頭分?jǐn)?，切斷電路，起到保護(hù)作用。當(dāng)電路發(fā)生短路故障時(shí)， 短路電流流過(guò)電磁脫扣器的線圈， 產(chǎn)生足夠大的吸力將銜鐵吸 合，通過(guò)杠桿推動(dòng)搭鉤與鎖扣分開， 切斷電路，起到短路保護(hù)作用。低壓斷路器電磁脫扣器 的瞬時(shí)脫扣整定電流一般為 10I N（ IN 為斷路器的額定電流） ，所以短路電流應(yīng)大于 10IN。1-動(dòng)觸頭 2-靜觸頭 3-鎖扣 4器鉤 5-反作用彈簧 6-轉(zhuǎn)軸座 7-分?jǐn)喟粹o8-杠桿 9-拉力彈簧 10-欠壓脫扣器銜鐵11-欠壓脫扣器 12-熱元件 13-雙金屬片14-電磁脫扣器銜鐵1

6、5-電磁脫扣器 16-按鈕當(dāng)電路電壓消失或降低到接近消失時(shí)，欠電壓脫扣器的吸力消失或不足以克服反作用彈簧的拉力，銜鐵將會(huì)碰撞杠桿使搭鉤與鎖扣分開，切斷電路，起到欠、失壓保護(hù)作用。由此 可見，欠失壓脫扣器在電路正常工作時(shí)是持續(xù)工作的。三、低壓斷路器的保護(hù)特性及主要技術(shù)參數(shù)1. 斷路器的保護(hù)特性斷路器的保護(hù)特性主要是指斷路器過(guò)載和過(guò)電流保護(hù)特性，即斷路器動(dòng)作時(shí)間與過(guò)載和過(guò)電流脫扣器的動(dòng)作電流的關(guān)系特性，如圖2-47所示，有瞬時(shí)的和帶反時(shí)限延時(shí)的兩種。圖中ab段為過(guò)載保護(hù)曲線，具有反時(shí)限； df段為瞬時(shí)動(dòng)作部分，當(dāng)故障電流超過(guò) d點(diǎn)對(duì)應(yīng) 電流值時(shí)，過(guò)電流脫扣器便瞬時(shí)動(dòng)作； ce段為定時(shí)限延時(shí)動(dòng)作部分

7、，當(dāng)故障電流超過(guò) c點(diǎn) 相對(duì)應(yīng)的電流值時(shí)，過(guò)電流脫扣器經(jīng)過(guò)短延時(shí)后動(dòng)作。根據(jù)需要，斷路器的保護(hù)特性可以是兩段式的，如 abdf，既過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)和短路瞬動(dòng)保護(hù)；而abce則為過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)和短路短延時(shí)保護(hù)。還可有三段式的保護(hù)特性，如abcghf，既有過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)和特大短路電流時(shí)的瞬動(dòng)保護(hù)。為充分發(fā)揮斷路器的保護(hù)作用，要求其保護(hù)特性應(yīng)與被保護(hù)對(duì)象的發(fā)熱特性匹配，即斷路器的保護(hù)特性應(yīng)位于被保護(hù)對(duì)象的發(fā)熱特性之下，另外，為充分利用電氣設(shè)備的過(guò)載能力，盡可能縮小故障范圍，要求斷路器的保護(hù)特性也應(yīng)具有選擇性。2. 斷路器的主要技術(shù)參數(shù)（1） 額定電壓斷路器在電路中長(zhǎng)期工作時(shí)的允許電壓。（2） 斷路器額

8、定電流是指脫扣器允許長(zhǎng)期通電的電流，即脫扣器額定電流，對(duì)可調(diào) 式脫扣器則為長(zhǎng)期通過(guò)的最大電流。（3） 斷路器通斷能力指在規(guī)定操作條件下，斷路器能接通和分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰Α＃?） 保護(hù)特性斷路器的動(dòng)作時(shí)間與動(dòng)作電流的關(guān)系曲線。DZ5-20型斷路器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表2-14所示。圖2-47低壓斷路器的保護(hù)特性1-被保護(hù)對(duì)象的發(fā)熱特性2-低壓斷路器保護(hù)特性表2-14 DZ5-20型低壓斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓（V）DZ5-20/330DZ5-20/230DZ5-20/320DZ5-20/220AC380DC22020DZ5-20/310DZ5-20/210DZ5-20/300DZ5-20/200極

9、 數(shù)脫扣 器形 式熱脫扣器額定電流（括號(hào)內(nèi) 為整定電流調(diào)節(jié)范圍）（A）3復(fù)式0.15（ 0.100.15）0.20（ 0.150.20）20.30（ 0.200.30）0.45（ 0.300.45）3電磁 式0.65（ 0.450.65）1（ 0.651）21.5（ 11.5）2（ 1.52）3 （23）3熱脫 扣器 式4.5（ 34.5）6.5（ 4.56.5）10（ 6.510）215 （1015）20 （1520）3無(wú)脫扣器式2主觸頭額定 電流（A）為電磁脫扣器 額定電流的812倍（出廠時(shí) 額定于10倍）電磁脫扣器瞬 時(shí)動(dòng)作整定值（a）四、斷路器的典型產(chǎn)品介紹DZ5、DZ10、1.塑殼式

10、斷路器低壓斷路器的六大類產(chǎn)品中，應(yīng)用最廣泛的是塑殼式斷路器。常用的有:DZ15、DZ20、DZX19、DZS6-20、C45N、S060等系列產(chǎn)品。其中 DZ5為小電流系列，額 定電流為1050A。DZ10為大電流系列，額定電流至 600A。 DZ20系列為更新產(chǎn)品，它具 有更高的分?jǐn)嗄芰?，可達(dá) 50KA，同時(shí)DZ20系列的附件較多，除常用脫扣器外，還具有報(bào) 警觸頭和兩組輔助觸頭，更方便使用。DZ20系列斷路器主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表2-15。DZX19系列屬限流型斷路器，它能利用短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力使觸頭迅速分?jǐn)啵s在810ms內(nèi)）限制了網(wǎng)絡(luò)中可能出現(xiàn)的最大短路電流，適用于要求分?jǐn)嗄芰Ω叩膱?chǎng)合。DZ

11、S6-20可用于小容量電動(dòng)機(jī)及配電網(wǎng)絡(luò)的過(guò)載和短路保護(hù)，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)及外形尺寸與西門子公司的 3VE1系列通用。C45N系列體積小，動(dòng)作靈敏，是天津梅蘭日蘭公司生產(chǎn)的，廣泛應(yīng)用于 低壓電網(wǎng)中作短路和過(guò)載保護(hù)。S060系列是北京低壓電器廠生產(chǎn)的塑殼式斷路器，主要用于電路保護(hù)。表2-15 DZ20系列塑殼式斷路器主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電流/A機(jī)械 壽命/次電氣 壽命/ 次過(guò)電流脫扣器范圍/A短路通斷能力交流直流電壓N電流/KA電壓N電流/KADZ20Y-1001008000400016、20、32、40、50、63、80、1003801822010DZ20Y-20020080002000100、

12、125、 160、 180、 200、3802522025DZ20Y-40040050001000200、 225、 315、 350、 4003803038025DZ20Y-63063050001000500、 6303803038025DZ20Y-8008003000500500、600、700、8003804238025DZ20Y-125012503000500800、 1000、 125038050380302.漏電保護(hù)斷路器漏電保護(hù)斷路器是一種安全保護(hù)電器，在電路中作為觸電和漏電保護(hù)之用。在線路或設(shè)備出現(xiàn)對(duì)地漏電或人身觸電時(shí)，能迅速自動(dòng)切斷電路，有效的保證人身和線路的安全。其結(jié)構(gòu)主要

13、由電子線路、零序電路互感器、漏電脫扣器、觸頭、試驗(yàn)按鈕、操作機(jī)構(gòu)和外殼等組 成。漏電保護(hù)斷路器有單相橋式和三相式等形式，其中單相橋式主要有DZL18-20型；三相式有DZ15L、DZ47L、DS250M等，其中DS250M是采用德國(guó) ABB公司的技術(shù)生產(chǎn)的。漏 電保護(hù)斷路器的額定漏電動(dòng)作電流為30100mA，漏電脫扣動(dòng)作時(shí)間小于0.1s。表2-16為DZ15L系列漏電保護(hù)斷路器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。表2-16 DZ15L漏電保護(hù)斷路器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)額定電壓/V額定頻率/Hz額定電流/A極 數(shù)過(guò)電流脫扣器額定電流/A額定漏電動(dòng)作電流/mA額定漏電不動(dòng)作電流/mA額定漏電 動(dòng)作時(shí)間/s4036、 10、

14、 16、 20、 25、 4030、 50、 7515、25、40380V506044050、 75、 10025、40、50v 0.163310、 16、 25、 32、 40、 50、63、 80、 10050、 75、 10025、40、50（100）416、 20、 25、 32、 40、 50、63、 80、 10050、 75、 10025、40、50圖2-48為正泰公司生產(chǎn)的某些低壓斷路器的實(shí)物圖。(a) NAB萬(wàn)儲(chǔ)式斷路理(b) DW1E 列萬(wàn)能式斷刪(c) NBH8-40*用斷路皐)NLJ6-【千列瑕涌和雷圖2-48斷路器實(shí)物圖五、低壓斷路器的選用在選用低壓斷路器時(shí)，應(yīng)按下述要求進(jìn)行：(1) 低壓斷路器的額定電壓和額定電流，應(yīng)大于或等于電路或設(shè)備的正常工作電壓和 計(jì)算負(fù)載電流。(2) 熱脫扣器的整定電流應(yīng)等于被控制負(fù)載的額定電流。(3) 電磁脫扣器的瞬時(shí)脫扣整定電流應(yīng)大于被控負(fù)載正常工作時(shí)可能出現(xiàn)的峰值電流。(4) 低壓斷路器用于控制電動(dòng)機(jī)時(shí)，其電磁