1.8 低压断路器（课件）《工厂电气控制设备》同步精品课堂（机械工业出版社·第3版）

1.8 低压断路器 工厂电气控制设备（第3版） 同步精品课堂 1 目录 01 一 、低压断路器的结构和工作原理 02 二 、低压断路器的主要技术数据和保护特性 03 三 、塑壳式低压断路器典型产品 04 四 、塑壳式低压断路器的选用 一 、低压断路器的结构和工作原理 01 新知学习 一 、低压断路器的结构和工作原理 低压断路器又称自动开关，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。 低压断路器种类较多，按用途分有保护电动机用、保护配电线路用及保护照明线路用三类。按灭弧介质分为油浸式、空气式、真空断路式三类：按结构型式分有框架式和塑壳式两 种：按级数分有单极、双极、三极和四极断路器。 新知学习 一 、低压断路器的结构和工作原理 各种低压断路器在结构上都由主触头及灭弧装置、各种脱扣器、自由脱扣机构和操作机 构等部分组成。 1. 主触头及灭弧装置 主触头是断路器的执行元件，用来接通和分断主电路，为了提高其分断能力，主触头上 装有灭弧装置。 新知学习 一 、低压断路器的结构和工作原理 各种低压断路器在结构上都由主触头及灭弧装置、各种脱扣器、自由脱扣机构和操作机 构等部分组成。 2. 脱扣器 脱扣器是断路器的感测元件，也是断路器的保护元件。当电路出现故障时，脱扣器感测 到故障信号后，经自由脱扣器使断路器主触头分断，从而起到保护作用。按感测的故障信号 不同，有以下几种脱扣器。 新知学习 一 、低压断路器的结构和工作原理 (1)分励脱扣器 一旦断路器断开电路，分励脱扣器电磁线圈也就断电了，所以分励脱扣器是 短时工作的。 用于远距离使断路器断开电路的脱扣器，其实质是一个电磁铁，由 控制电源供电，可以按照操作人员指令或继电保护信号使电磁铁线圈通电，衔铁动作，使断 路器切断电路。 01 02 新知学习 一 、低压断路器的结构和工作原理 (2)欠电压、失电压脱扣器 在反力作用下， 衔铁释放，衔铁顶板推动自由脱扣机构，将断路器主触头断开，实现欠电压与失电压保护。 这是一个具有电压线圈的电磁机构，其线圈并联在主电路 中。当主电路电压消失或降至一定值以下时，电磁吸力不足以继续吸持衔铁 01 02 新知学习 一 、低压断路器的结构和工作原理 (3)过电流脱扣器 当电 路出现瞬时过电流或短路电流时，吸力大于反力，使衔铁吸合并带动自由脱扣机构使断路器 主触头断开，实现过电流与短路电流保护。 其实质是一个电流线圈的电磁机构，电磁线圈串联在主电路中， 流过负载电流。当正常电流通过时，产生的电磁吸力不足以克服反力，衔铁不被吸合； 01 02 新知学习 一 、低压断路器的结构和工作原理 (4)热脱扣器该脱扣器 当过载到一定值时，由于温度升高，双金属片 受热弯曲并带动自由脱扣机构，使断路器主触头断开，实现长期过载保护。 由热元件、双金属片组成，将双金属片热元件串联在主电路 中，其工作原理与双金属片式热继电器相同。 01 02 新知学习 一 、低压断路器的结构和工作原理 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 和主触头的机构，当操作机构处于闭合 位置时，也可操作分励脱扣机构进行脱 扣，将主触头断开。 操作机构是实现断路器闭合、断开 的机构。通常电力拖动控制系统中的断路器采用手动操作机构，低压配电系统 中的断路器有电磁铁操作机构和电动机 操作机构两种。图所示为DZ5—20 型低压断路器的外形和结构。 新知学习 一 、低压断路器的结构和工作原理 a) 外形 b) 结构 1—按钮2—电磁脱扣器3—自由脱扣器 4—动触头5—静触头 6—接线柱7—发热元件 新知学习 一 、低压断路器的结构和工作原理 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 和主触头的机构，当操作机构处于闭合 位置时，也可操作分励脱扣机构进行脱 扣，将主触头断开。 低压断路器的工作原理与符号如图1-32所示。图中是一个三极低压断路器，三个主触头串联于三相电路中。经操作机构将其 闭合，此时传动杆3由锁扣4钩住，保持主触头的闭合状态，同时分闸弹簧1已被拉伸。 新知学习 一 、低压断路器的结构和工作原理 a) 原理示意图 b) 符号 1—分闸弹簧2—主触头3—传动杆4—锁扣5—轴6—过电流脱扣器 7—热脱扣器8一欠电压、失电压脱扣器9—分励脱扣器 二 、低压断路器的主要技术数据和保护特性 02 新知学习 二 、低压断路器的主要技术数据和保护特性 1. 主要技术数据 (1)额定电压 断路器在电路中长期工作时的允许电压值。常用的有220V 、380V、 500V 、660V等 。 ( 2 ) 额 定 电 流 指脱扣器允许长期通过的电流，即脱扣器额定电流。 (3)壳架等级额定电流 指每 一件框架或塑壳中能安装的最大脱扣器额定电流。 ( 4 ) 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。 03 01 02 04 新知学习 二 、低压断路器的主要技术数据和保护特性 2. 保护特性 断路器的保护特性主要是指断路器长期过载和过电流 保护特性，即断路器动作时间与热脱扣器和过电流脱扣器 动作电流的关系曲线，如图所示。 1—被保护对象的发热特性 2—断路器的保护特性 新知学习 二 、低压断路器的主要技术数据和保护特性 图中出现的转折 点，将三条特性曲线分别分成了两段或三段，这就是通常 所称的两段保护特性和三段保护特性。其中，曲线上的ab段为过载长延时部分，具有过载电流越大、动作时间越短的反时限特性。ce 段为短路短延时部分，它属于定时限动作，即当过电流达到一 定值时，经过一 定时间的延时后再 动作； 新知学习 二 、低压断路器的主要技术数据和保护特性 df 段为瞬时动作部分，即当过故障电流达到规定值时，脱扣器立即动作，切断故障 电路。即断路器的保护特性有两段保护与三段保护的功能： abdf 段为过载长延时、短路瞬动 两段保护特性；abce 段为过载长延时、短路短延时两段保护特性； abcghf 段为过载长延时、 短路短延时、严重短路瞬动三段保护特性。 新知学习 二 、低压断路器的主要技术数据和保护特性 为了达到良好的保护作用，断路器的保护特性应与被保护对象的发热特性有合理的配 合，即断路器的保护特性2应位于被保护对象发热特性1的下方，并以此来合理选择断路器 的保护特性。 三 、塑壳式低压断路器典型产品 03 新知学习 三 、塑壳式低压断路器典型产品 塑壳式低压断路器根据用途不同分为配电用断路器、电动机保护用和其他负载用断路 器，用作配电线路、电动机、照明电路及电热器等设备的电源控制开关及保护。常用的有 DZ15 、DZ20 、H 、T 、3VE 、S 等系列，后四种是引进国外技术生产的产品。 DZ20 系列断路器是全国统一设计的系列产品，适用在交流额定电压500V 以下、直流 额定电压220V及以下，额定电流100～125A的电路中作为配电、线路及电源设备的过载、 短路和欠电压保护； 额定电流200A 及以下和400Y 型的断路器也可作为电动机的过载、短 路和欠电压保护。 新知学习 三 、塑壳式低压断路器典型产品 DZ20 系列断路器主要技术数据见表1-19。 型 号 脱扣器额 定电流/A 壳架等级额 定电流/A 瞬时脱扣整定值/A 交流短路极 限通断能力/kA 电气寿 命/次 机械寿 命/次 配电用 电动机用 DZ20C-160   16,20,32,50, 63,80,100 (C:125,160) 160     101N     12/n 12     4000     4000 DZ20Y-100   100 18 DZ20J-100 35 DZ20G-100 100 新知学习 三 、塑壳式低压断路器典型产品 DZ20 系列断路器主要技术数据见表。 型 号 脱扣器额 定电流/A 壳架等级额 定电流/A 瞬时脱扣整定值/A 交流短路极 限通断能力/kA 电气寿 命/次 机械寿 命/次 配电用 电动机用 DZ20C-250   00,125,160,180, 200,225(C:250) 250   51n, 101N   8/, 12/N 15     2000     6000 DZ20Y-200   200 25 DZ20J-200 42 DZ20G-200 100 DZ20C-400   200,250,315, 350,400(C: 100,125,160,180)     400 101N 12/ 20     1000     4000 DZ20Y400 30 DZ20J-400 51x 一 42 DZ20G-400 101N 一 100 新知学习 三 、塑壳式低压断路器典型产品 DZ20 系列型号含义如下： 四 、塑壳式低压断路器的选用 04 新知学习 四 、塑壳式低压断路器的选用 塑壳式低压断路器常用来作电动机的过载与短路保护，其选择原则是： 1)断路器额定电压等于或大于电路额定电压。 2)断路器额定电流等于或大于电路或设备额定电流。 3)断路器通断能力等于或大于电路中可能出现的最大短路电流。 新知学习 四 、塑壳式低压断路器的选用 塑壳式低压断路器常用来作电动机的过载与短路保护，其选择原则是： 4)欠电压脱扣器额定电压等于电路额定电压。 5)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。 新知学习 四 、塑壳式低压断路器的选用 塑壳式低压断路器常用来作电动机的过载与短路保护，其选择原则是： 7)瞬时整定电流 对于保护绕线转子异步电动机的断路器，瞬时整定电流为3~6倍电动机额定电 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； 01 02 新知学习 四 、塑壳式低压断路器的选用 塑壳式低压断路器常用来作电动机的过载与短路保护，其选择原则是： 8)6倍长延时电流整定值的可返回时间等于或大于电动机实际起动时间。 对于低压断路器，只要造成短路都会使 开关跳闸，将三相电源全部切断。何况低压断路器还有其他自动保护作用。但它结构复杂， 操作频率低，价格较高，一般适用于要求较高的场合。 使用低压断路器来实现短路保护要比使用熔断器更加优越，因为当三相电路发生短路 时，很可能只有一相的熔断器熔断，造成单相运行。 01 02 随堂练习 低压断路器的额定电流是指： A. 断路器能承受的最大电流 B. 断路器正常工作时的电流 C. 断路器的瞬时动作电流 D. 断路器的短路动作电流 答案：B 解析： 额定电流是指断路器在正常工作条件下可以长期承受的电流值。 随堂练习 低压断路器的瞬时动作电流通常为额定电流的： A. 1~2倍 B. 3~5倍 C. 5~10倍 D. 10~20倍 答案：D 解析： 瞬时动作电流通常为额定电流的10~20倍，用于快速切断短路电流。 随堂练习 低压断路器的文字符号是： A. QS B. QF C. KM D. FR 答案：B 解析： 低压断路器的文字符号是QF。 随堂练习 低压断路器的分断能力是指： A. 断路器能切断的最大电流 B. 断路器能承受的最大电压 C. 断路器的额定电流 D. 断路器的额定电压 答案：A 解析： 分断能力是指断路器在规定条件下能够切断的最大电流值，通常用于衡量断路器的性能。 随堂练习 低压断路器的过载保护功能主要由以下哪种脱扣器实现： A. 热脱扣器 B. 电磁脱扣器 C. 分励脱扣器 D. 欠压脱扣器 答案：A 解析： 过载保护功能主要由热脱扣器实现，它通过双金属片受热弯曲来驱动脱扣机构。 随堂练习 低压断路器的短路保护功能主要由以下哪种脱扣器实现： A. 热脱扣器 B. 电磁脱扣器 C. 分励脱扣器 D. 欠压脱扣器 答案：B 解析： 短路保护功能主要由电磁脱扣器实现，它通过电磁线圈在短路电流下产生足够大的吸力来驱动脱扣机构。 随堂练习 低压断路器的欠压保护功能主要由以下哪种脱扣器实现： A. 欠压脱扣器 B. 分励脱扣器 C. 热脱扣器 D. 电磁脱扣器 答案：A 解析： 欠压保护功能主要由欠压脱扣器实现，它在电源电压低于设定值时动作，切断电路。 随堂练习 低压断路器的分励脱扣器主要用于： A. 远距离控制断路器的分断 B. 实现过载保护 C. 实现短路保护 D. 实现欠压保护 答案：A 解析： 分励脱扣器主要用于远距离控制断路器的分断，通过外加控制信号来驱动脱扣机构。 课堂小结 课后练习 (1)简述塑壳式低压断路器的选用的原则。 (2)简述低压断路器的主要技术数据。 感谢观看 $$