第四节　动力线路中常用电器

一、低压断路器

低压断路器又称为自动空气开关，它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护。当发生严重的过载或短路及欠电压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式断路器与过流、欠压、热继电器等的组合，而且在分断故障电流后一般不需要更换零部件，因而获得了广泛的应用。

（一）低压断路器的结构及工作原理

低压断路器的结构原理如图1-45所示，主要由触头、灭弧系统、各种脱扣和操作结构等组成。

手动合闸后，动、静触点闭合，脱扣联杆9被锁扣7的锁钩钩住，它又将合闸联杆5钩住，将触点保持在闭合状态。

发热元件14与主电路串联，有电流流过时产生热量使热脱扣器6的下端向左弯曲，发生过载时，热脱扣器6弯曲到将脱扣锁钩推离开脱扣联杆9，从而松开合闸联杆5，动、静触点10、11受脱扣弹簧3的作用而迅速分开。

电磁脱扣器8有一个匝数很少的线圈与主电路串联。当发生短路时，它使铁心脱扣器上部的吸力大于弹簧的反力，脱扣锁钩向左转动，最后也使触点断开。

如果要求手动脱扣时，按下手动脱扣按钮2就可使触点断开。

脱扣器可以对脱扣电流进行整定，只要改变热脱扣器所需要的弯曲程度和电磁脱扣器铁心机构的气隙大小就可以了。热脱扣器和电磁脱扣器互相配合，热脱扣器担负主电路的过载保护，电磁脱扣器担负短路故障保护。当低压断路器由于过载而断开后，应等待2～3min才能重新合闸，以使热脱扣器回复原位。

低压断路器的主要触点由耐压电弧合金（如银钨合金）制成，采用灭弧栅片加陶瓷罩来灭弧。

（二）低压断路器的类型及其主要参数

1.低压断路器的类型

（1）万能式低压断路器　它又称敞开式低压断路器，具有绝缘衬底的框架结构底座，所有的构件组装在一起，用于配电网络的保护。主要型号有DW10和DW15两个系列。

（2）装置式低压断路器　又称塑料外壳式低压断路器，具有模压绝缘材料制成的封闭型外壳将所有构件组装在一起，用作配电网络的保护以及成为电动机、照明电路及电热器等控制开关。主要型号有DZ5、DZ10、DZ20等系列。

（3）快速断路器　它具有快速电磁铁和强有力的灭弧装置，最快动作时间可在0.02s以内，用于半导体整流元件和整流装置的保护。主要型号有DS系列。

（4）限流断路器　利用短路电流产生巨大的吸力，使触点迅速断开，能在交流短路电流尚未达到峰值之前就把故障电路切断。用于短路电流相当大（高达70kA）的电路中，主要型号有DWX15和DZX10两种系列。

另外，中国引进的国外断路器产品有德国的ME系列，SIEMENS的3WE系列，日本的AE、AH、TG系列，法国的C45、S060系列，美国的H系列等。这些引进产品都有较高的技术经济指标，通过这些国外先进技术的引进，使中国断路器的技术水平达到一个新的阶段，为中国今后开发和完善新一代智能型的断路器打下了良好的基础。

低压断路器的图形、文字符号如图1-46（a）所示，某种低压断路器的外形图如图（b）所示。

2.低压断路器的主要参数

（1）额定电压　是指断路器在长期工作时的允许电压。通常，它等于或大于电路的额定电压。

（2）额定电流　是指断路器在长期工作时的允许持续电流。

（3）通断能力　是指断路器在规定的电压、频率以及规定的线路参数（交流电路为功率因素，直流电路为时间常数）下，所能接通和分断的断路电流值。

（4）分断时间　是指断路器切断故障电流所需的时间。

（三）低压断路器的选择

①低压断路器的额定电流和额定电压应大于或等于线路、设备的正常工作电压和工作电流。

②低压断路器的极限通断能力应大于或等于电路最大短路电流。

③欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压。

④过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流。

使用低压断路器来实现短路保护比熔断器优越，因为当三相电路短路时，很可能只有一相的熔断器熔断，造成单相运行。对于低压断路器来说，只要造成短路都会使开关跳闸，将三相同时切断。另外还有其他自动保护作用。但其结构复杂、操作频率低、价格较高，因此适用于要求较高的场合，如电源总配电盘。

二、接触器

接触器是一种用于频繁地接通或断开交直流主电路、大容量控制电路等大电流电路的自动切换电器。在功能上接触器除能自动切换外，还具有手动开关所缺乏的远距离操作功能和失压（或欠压）保护功能，但没有自动开关所具有的过载和短路保护功能。接触器生产方便、成本低，主要用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等，是电力拖动自动控制线路中应用最广泛的电器元件。

接触器按其主触点控制的电路中电流种类分类，有直流接触器和交流接触器。它们的线圈电流种类既有与各自主触点电流相同的，但也有不同的，如对于重要场合使用的交流接触器，为了工作可靠，其线圈可采用直流励磁方式。按其主触点的极数（即主触点的个数）来分，则直流接触器有单极和双极两种；交流接触器有三极、四极和五极三种。其中交流触电器用于单相双回路控制可采用四极，对于多速电动机的控制或自耦合降压启动控制可采用五极的交流接触器。

（一）交流接触器

交流接触器用于控制电压至380V、电流至600A的50Hz交流电路。铁心为双E型，由硅钢片叠成。在静铁心端面上嵌入短路环。对于CJ0、CJ10系列交流接触器，大都采用衔铁做直线运动的双E直动式或螺管式电磁机构。而CJ12、CJ12B系列交流接触器，则采用衔铁绕轴转动的拍合式电磁机构。线圈做成短而粗的形状，线圈与铁心之间留有空隙以增加铁心的散热效果。

接触器的触头用于分断或接通电路。交流接触器一般有3对主触头，2对辅助触头。主触头用于接通或分断主电路，主触头和辅助触头一般采用双断点的桥式触头，电路的接通和分断由两个触头共同完成。由于这种双断点的桥式触头具有电动力吹弧的作用，所以10A以下的交流接触器一般无灭弧装置，而10A以上的交流接触器则采用栅片灭弧罩灭弧。

图1-47为交流接触器结构图。

交流接触器工作时，一般当施加在线圈上的交流电压大于线圈额定电压值的85%时，接触器能够可靠地吸合。其原理为：在线圈上施加交流电压后在铁心中产生磁通，该磁通对衔铁产生克服复位弹簧拉力的电磁吸力，使衔铁带动触头动作。触头动作时，常闭先断开，常开后闭合，主触头和辅助触头是同时动作的。当线圈中的电压值降到某一数值时（无论是正常控制还是失压、欠压故障），铁心中的磁通下降，吸力减小到不足以克服复位弹簧的反力时，衔铁就在复位弹簧的反力作用下复位，使主触头和辅助触头的常开触头断开，常闭触头恢复闭合。这个功能就是接触器的失压保护功能。

常用的交流接触器有CJ10系列，可取代CJ0、CJ8等老产品，CJ12、CJ12B系列可取代CJ1、CJ2、CJ3等老产品，其中CJ10是统一设计产品。表1-17为CJ10系列交流接触器的技术数据。

（二）直流接触器

直流接触器主要用于电压440V、电流600A以下的直流电路。其结构与工作原理基本上与交流接触器相同，即由线圈、铁心、衔铁、触头、灭弧装置等部分组成。所不同的是除触头电流和线圈电压为直流外，其触头大都采用滚动接触的指形触头，辅助触头则采用点接触的桥形触头。铁心由整块钢或铸铁制成，线圈制成长而薄的圆筒形。为保证衔铁可靠地释放，常在铁心与衔铁之间垫有非磁性垫片。

由于直流电弧不像交流电弧有自然过零点，所以更难熄灭，因此，直流接触器常采用磁吹式灭弧装置。

直流接触器的常见型号有CZ0系列，可取代CZ1、CZ2、CZ3等系列。CZ0系列直流接触器的技术数据见表1-18。

（三）接触器的主要技术参数及型号的含义

1.技术参数

（1）额定电压　接触器铭牌上的额定电压是指主触头的额定电压。交流有127V、220V、380V、500V等档次；直流有110V、220V、440V等档次。

（2）额定电流　接触器铭牌上的额定电流是指主触头的额定电流。有5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A和600A。

（3）吸引线圈的额定电压　交流有36V、110V、127V、220V、380V；直流有24V、48V、220V、440V。

（4）电气寿命和机械寿命　接触器的电气寿命用不同使用条件下无需修理或更换零件的负载操作次数来表示。接触器的机械寿命用其在需要正常维修或更换机械零件前，包括更换触头，所能承受的无载操作循环次数来表示。

（5）额定操作频率　它是指接触器的每小时操作次数。

2.接触器的型号含义

3.接触器的图形符号及文字符号

接触器的图形符号及文字符号见图1-48（a）、（b）和（c），某种接触器的外形图如图（d）所示。

（四）接触器的选择

1.接触器的类型选择

根据接触器所控制的负载性质，选择直流接触器或交流接触器。

2.额定电压的选择

接触器的额定电压应大于或等于所控制线路的电压。

3.额定电流的选择

接触器的额定电流应大于或等于所控制电路的额定电流。对于电动机负载可按下列经验公式计算

　　 （1-8）

式中，I_C为接触器主触头电流，A；P_N为电动机额定功率，kW；U_N为电动机额定电压，V；K为经验系数，一般取1～1.4。

4.吸引线圈额定电压选择

根据控制回路的电压选用。

5.接触器触头数量、种类选择

触头数量和种类应满足主电路的控制线路的要求。