熔断器、开关电器、主令电器
教学目的和要求:
了解熔断器、开关电器、主令电器的结构。
掌握熔断器、开关电器、主令电器的工作原理、图形符号、文字符号。 会选用熔断器、开关电器、主令电器。
重点与难点:
重点是正确选择与使用熔断器、开关电器、主令电器。 难点是断路器的动作机理、万能转换开关的符号意义。 教学方法:
以多媒体的形式将大量的图片资料展现在学生的面前，加深学生的感性认识；并展示具体的实物让学生真正看清其工作原理。以归纳的形式说明熔断器、开关电器、主令电器的分类以及各种熔断器、开关电器、主令电器的应用。
预复习任务:
课前的实训课多留心观察在用与即将使用的电器，课后分析总结。
一 熔断器
（一）、熔断器的机构与工作原理
熔断器主要由熔体、绝缘管座、填料及导电部件组成。熔断器在使用时，熔体与被保护电路串联，当电路为正常电流时熔体温度较低，当电路发生断路故障时，熔体温度急剧上升，使其熔断，起到保护作用。 （二）、熔断器的主要技术参数
1）额定电压：是熔断器长期工作时的电压，其值一般要大于或等于熔断器所接电路的额定电压。
2）额定电流：指熔断器长期工作，各部件温升不超过允许温升的最大工作电流。熔断器的额定电流有两种：一种是熔管额定电流，另一种是熔体额定电流。熔体的额定电流不允许大于熔管的额定电流。 （三）、熔断器的选择
熔断器的选择包含熔断器类型的选择和熔体、熔断器额定电流的选择。
1）熔断器类型的选择：对于保护照明和电动机的熔断器只考虑过载保护，熔体的熔化系数要小一些。熔断器的额定电压与保护电路相符。
2）熔体、熔断器电流的选择：
①对于平稳、无冲击电流的负载可按负载电流实际大小确定。 ②对单台电动机：
INP=（1.5～2.5）INM
式中 INP——熔体额定电流（A）。
INM——电动机额定电流（A）。 ③多台电动机共用同一熔断器
INP=(1.5～2.5)INMmax+∑INM
式中 INMmax——容量最大一台电机的额定电流（A） ∑INM——其余电机额定电流之和
当熔体的电流确定后，熔断器的电流应大于熔体电流来确定。
二、刀开关与低压断路器 （一）、刀开关和组合开关 1．开启式刀开关
开启式刀开关一般用于额定电压交流380V、直流440V，额定电流至1500A的配电设备中作电源隔离之用。见图5-10 HD、HS系列刀开关结构示意图
刀开关图形符号：
（多线表示） （单线表示） Q
单极
文字符号：Q或QG
三极 2．封闭式负荷开关
封闭式负荷开关俗称铁壳开关，适合额定电压在交流380V、直流440V，额定电流至600A的电路，作为手动、不频繁的接通与分断负载电路，一般用于控制交流异步电动机。见图5-11HH系列负荷开关示意图 3．开启式负荷开关
开启式负荷开关常用作交流380V、220V，额定电流至60A的照明配电线路和小容量的电动机非频繁起动的操作开关。 4．组合开关
见图5-12 HZ系列组合开关结构图 图形符号及文字符号：
QB 组合开关由分别装在多层绝缘件内的动、静触头组成，动触头装在附有手柄的绝缘方轴上，手柄每转动90°，
2
触头便轮流接通或断开。组合开关的特点是装有动、静触头的触头座可以一层一层地堆叠起来。 5．刀开关的选用原则
1）根据使用场合，选择刀开关的类型、极数及操作方式。 2）刀开关的额定电压应大于或等于线路电压。
3）刀开关的额定电流应大于或等于线路的额定电流。对于电动机负载，开启式刀开关额定电流可取电机额定电流的3倍；封闭式刀开关额定电流可取为额定电流的1.5倍。 （二）、低压断路器
低压断路器的功能相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器及欠电压继电器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠电压、失电压、过载和短路保护的开关电器。 1．低压断路器的结构和工作原理 见图5-13 低压断路器的工作原理
1）．主触头及灭弧装置 主触头用来接通和分断主电路，并装有灭弧装置。
2）．脱扣器 脱扣器是断路器的感受元件，当电路出现故障时，脱扣器感测到故障信号后，经自由脱扣机构是断路器主触头分断。
3）．自由脱扣机构和操作机构 自由脱扣机构是用来联系操作机构与主触头的机构，当操作机构处于闭合位置时，也可操作分励脱扣器进行脱扣，将主触头分开。
4）．工作原理 低压断路器的三个主触头串接于三相电路中，经操作机构将其闭合，此时传动杆3由锁扣4钩住，保持主触头闭合。当主电路出现过电流故障且达到过电流脱扣器的动作电流时，过电流脱扣器6的衔铁吸合，顶杆向上将锁扣4顶开，在分闸弹簧1的作用下是主触头断开。当主电路出现欠电压、失压或过载时，则欠压、失压脱扣器及过载脱扣器分别将锁扣顶开，使主触头断开。 2．低压断路器的主要技术参数
1）额定电压：指断路器在电路中长期工作的允许电压。 2）额定电流：指脱扣器允许长期通过的电流。
3）断路器壳架等级额定电流：指每一种框架或塑壳中能安装的最大脱扣器的额定电流。 4）断路器的通断能力：指在规定操作条件下，断路器能接通和分断短路电流的能力。 3．断路器的选用
1）断路器额定电压等于或大于线路额定电压。 2）断路器额定电流等于或大于线路计算负荷电流。
3)断路器通断能力等于或大于线路中可能出现的最大短路电流。 4）断路器欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压。 5）断路器分励脱扣器额定电压等于控制电源电压。 6）长延时电流整定值等于电动机额定电流。
7）瞬时整定电流：对保护笼型异步电动机的断路器，瞬时整定电流为（8～15）倍电动机额定电流；对于保护绕线式异步电动机的断路器，其瞬时整定电流为（3～6）倍电动机额定电流。
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4．图形符号及文字符号：
（三）、漏电断路器
1．漏电断路器的结构与工作原理
漏电保护器是由操作机构、电磁脱扣器、触头系统、灭弧室、零序电流互感器、漏电脱扣器、试验装置等组成。
1）．零序电流互感器的工作原理
见图5 零序电流互感器原理方框图
零序电流互感器是用来检测漏电流信号，将其一次侧漏电流变换为其二次侧的交流电压，经电子电路进行检波、放大后，再由执行执行电路分断供电线路，实现漏电保护功能。 2）．电磁式漏电脱扣器结构
见图5 电磁式漏电脱扣器的结构
电磁式漏电脱扣器由衔铁、线圈、铁心、永久磁铁、分磁板、拉力弹簧和铁轭组成。使用时，漏电脱扣器的线圈与零序电流互感器二次绕组相接，用来反映有无漏电流。 3）．电磁式电流动作型漏电断路器的工作原理
见图5 电磁式电流动作型漏电断路器的工作原理图
当电网正常运行时，不论三相负载是否平衡，通过零序电流互感器主电路的三相电流的向量和等于零，故其二次绕组中无感应电动势产生，漏电断路器的衔铁被永久磁铁的磁通Ф1所产生的吸力吸住，拉力弹簧被拉紧，漏电断路器工作于闭合状态。当出现漏电或触电事故时，漏电或触电电流通过大地回到电源配电变压器的中性点，使三相电流的相量和不再等于零。零序电流互感器二次绕组中便产生了相对应于漏电电流的感应电压U2，U2加在• •
漏电脱扣器线圈上，使线圈中流过交变电流，从而产生交变磁通，Ф3有半个周期在方向上与永久磁铁产生的磁通Ф1方向相反，互相抵消，使漏电脱扣器电磁吸力减小。当漏电电流达到一定值时，漏电脱扣器衔铁在拉力弹簧作用下释放，衔铁上的锁扣脱开，使脱扣机构动作，断路器主触头断开主电路。漏电脱扣器中设置分磁板是为了减少磁路对Ф3的磁阻，以提高动作灵敏度，同时防止永久磁铁退磁老化。 2．漏电保护器的选用
漏电断路保护器有两个功能：一是具有断路器的功能，二是具有漏电保护的功能。断路器的功能与一般低压断路器相同，所以该功能的选择与一般低压断路器的选择相同；漏电保护部分通过零序电流互感器来检测被保护电路内相线和中性线的电流瞬时值，判断对地泄漏电流的变化。
漏电保护器的选择考虑两个条件：一是漏电保护器的漏电动作电流必须躲过电网正常泄漏电流。二是漏电保护器的漏电动作电流必须小于引起火灾的最小点燃电流或人身安全电流。一般按一下原则选择漏电保护器。 1）．漏电保护器的额定漏电不动作电流，应不小于电气线路和设备的正常泄漏电流最大值的2倍。 2）．漏电保护器的额定动作电流为额定漏电不动作电流的2倍。
QF 4
3）．电气线路和设备泄漏电流值与分级安装的漏电保护特性的配合：
a.用于单台用电设备时，漏电保护器动作电流应不小于正常运行实测泄漏电电流的4倍，但也不能过大，以免因漏电引起触电事故和火灾。
b.配电线路的漏电保护器动作电流应不小于正常运行实测泄漏电流的2.5倍，同时还应不小于其中泄漏电流最大的一台用电设备正常运行泄漏电流的4倍。
c.用于全网保护时，动作电流应不小于实测漏电流的2倍。全网应全面增设漏电保护，防止因漏电引起火灾。 4）．不同额定剩余动作电流的漏电保护器一般按以下原则选用：
a.额定剩余动作电流为30mA及以下的漏电保护器，用于对直接接触及TT配电系统的保护，及对不直接接触IT中性线不接地系统和完全暴露条件的保护。
b.额定剩余动作电流为50mA及以下的漏电保护器，用于对非直接接触及TT系统防止火灾的保护。 c.配制选择性保护时，应保证除对非直接接触及TT系统的保护外，还能对下级装有30mA的漏电保护系统作选择性保护。应仅隔离事故电路，其他电路应保证仍继续供电。
三 主令电器
主令电器是电气自动控制系统中用来发送或转换控制指令的电器，是一种用于控制电路的控制电器。 （一）、控制按钮
控制按钮主要用于远距离操作具有电磁线圈的电器，也用在控制电路中发布指令和执行电气连锁。 1．按钮结构
见图5 控制按钮结构示意图 图形符号、文字符号：
常闭按钮 常开按钮 复合按钮
SB
SB
SB 2．结构形式
按保护形式分：有开启式、保护式、防水式、防腐式等。
按结构形式分：有嵌压式、紧急式、钥匙式、旋钮式、带信号灯式、带灯揿钮式等。 3．选用原则：
根据使用场合选择种类；根据用途选择结构形式；根据控制要求选择数量等。 （二）、行程开关
行程开关是用来反映工作机械的行程位置，并发出指令，以控制其运动方向和行程大小的指令电器。 1）行程开关的结构如图所示： 2）行程开关的选用
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①根据使用环境选择防护形式。
②根据控制电路的电压和电流选择行程开关系列。
③根据运动机械与行程开关的传动和位移关系选择行程开关的头部形式。 （三）、接近开关
接近开关是一种非接近式的检测装置，能检测金属物体或非金属物体的存在与否，只要当运动物体接近它一定距离时就能发出信号，以控制运动物体的位置，接近开关不仅具有向程开关的作用，还有计数作用。
工作原理：当无金属物体接近时，由于V1、L、C1、C2等元件组成电容耦合振荡器，输出信号加于V2基极，放大后的信号经VD1、VD2整流后加于V3基极，使V3导通V4截止，V5导通V6截止，因此无信号输出。
当金属物体接近线圈L时，由于金属中产生涡流损耗，振荡回路等效电阻增加，能量损耗增加，使振荡减弱以至停止，这时VD1、VD2无输出电压，V3截止，V4导通，V5截止，V6导通，开关有信号输出。当金属物体离开线圈后，振荡重新建立，恢复前述过程。
选用原则：
1）用于工作频率高、可靠性及精度要求均较高的场合。 2）按输出要求选择触头形式和数量。 （四）主令控制器（主令开关） 1．结构及工作原理：
由多组相同结构的触头组件叠装而成的多回路的手动控制电器。 2．用途：
因主令控制器有多组触头，可以变换主电路的接法和转子电路中的电阻值，以达到电动机的起动和反转的目的。常用于起重机控制电路中。 3．图形符号、文字符号及触头通断表：
F SL R
Ⅲ Ⅱ Ⅰ 0 Ⅰ Ⅱ Ⅲ ● ● ● ● ● ● ● ●
●
4．选用原则：
1） 按额定电压和工作电流选用相应的开关系列。 2） 根据要求确定触头数量和接线图号。
1 2 ● ● ● 3 ● 45 6 ● ● ● ● 线路号 1 2 3 4 5 6 F Ⅲ X X X X Ⅱ Ⅰ X X X X X 0 X R Ⅰ X X Ⅱ X X Ⅲ X X X X 6
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