(一)变压器
变压器是根据电磁感应原理,将某一种电压、电流的交流电能转换成另一种电压、电流的交流电能的静止电气设备。
变压器的类型有以下几种:
(1)按变压器的用途分:电力变压器、调压变压器、仪用变压器。
(2)按变压器的绕组数量分:单绕组变压器、双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器。
(3)按变压器的相数分:单相变压器、三相变压器、多相变压器。
(4)按变压器的冷却方式分:油浸式变压器、环氧树脂浇注型干式变压器、充气变压器。
(5)变压器的型号的表示及含义如图4-3所示。
变压器工作原理
图4-3 变压器的型号的表示及含义
例如,S7-560/10表示油浸自冷式三相铜绕组变压器,额定容量为560kV·A,高压侧额定电压为10kV。变压器型号标准代号参见表4-1。
表4-1 变压器型号标准
(二)开关
1.低压刀开关
低压刀开关按其结构形式分为单投(HD)刀开关和双投(HS)刀开关;按其极数可分为单极刀开关、双极刀开关和三极刀开关;按其操作机构可分为中央手柄式刀开关、中央杠杆操作式刀开关;按其灭弧结构可分为带灭弧罩的刀开关和不带灭弧罩的刀开关。图4-4所示为带灭弧罩的正面操作的HD13型低压刀开关。
低压刀开关主要用于交流额定电压380V、直流额定电压440V、额定电流1500A及以下的装置中。对装有灭弧罩或者在动触刀上有辅助速断触刀的隔离刀开关,可作为不频繁手动接通和分断不大于其额定电流的电路。普通的隔离刀开关不可以带负荷操作,它和低压断路器配合使用时,低压断路器切断电路后才能操作刀开关。另外,低压刀开关还可用于隔离电源,形成明显的绝缘断开点,以保证检修人员的安全。
2.负荷开关
(1)开启式负荷开关。HK系列开启式负荷开关又称胶壳瓷底闸刀开关,其外形和结构如图4-5所示。HK系列开启式负荷开关有双极和三极两种,主要作为一般照明、电动机等回路的控制开关用。三极开关适当降低容量后,可作为小型交流电动机的手动不频繁操作的直接启动及分断用。它与相应的熔丝配合,还具有短路保护作用。
图4-4 HD13型低压刀开关
1—上接线端子;2—灭弧罩;3—闸刀;4—底座;5—下接线端子;6—主轴;7—静触头;8—操作手柄
图4-5 胶壳瓷底闸刀开关
(a)外形;(b)结构;(c)图形符号
(2)封闭式负荷开关。HH系列封闭式负荷开关又称铁壳开关,其外形与结构如图4-6所示。封闭式负荷开关通常用来控制和保护各种用电设备和线路装置。交流380V、60A及以下等级的封闭式负荷开关,还可用于15kW以下交流电动机的不频繁接通和分断。
3.熔断式刀开关
熔断式刀开关又称刀熔开关,是以熔断体或带有熔断体的载熔件作为动触点的一种隔离开关。其结构精密,可代替分列的刀开关和熔断器,通常装于开关柜及电力配电箱内,常用型号有HR3、HR5、HR6、HR11。
图4-6 铁壳开关
(a)外形结构;(b)速断装置
1—手柄;2—转轴;3—速断弹簧;4—闸刀;5—夹座;6—熔断器
(三)低压断路器
低压断路器(自动空气开关)是一种功能比较完善的低压控制开关。它能在正常工作时带负荷通断电路,又能在电路发生短路、严重过负荷以及电源电压太低或失压时自动切断电源,有效地保护串接其后的电气设备及线路,还可在远方控制跳闸。
低压断路器具有操作安全、动作值可调整、分断能力较强等特点,兼有多种保护功能。当发生短路故障后,故障排除一般不需要更换部件,因此,在自动控制中得到广泛应用。
低压断路器分为万能式断路器和塑料外壳式断路器两大类。
(1)万能式断路器。万能式断路器所有部件都装在一个绝缘的金属框架内,常为开启式。万能式断路器可分为选择式和非选择式两类。选择式断路器的短延时一般为0.1~0.6s。我国万能式断路器主要有DW15、DW16、DW17(ME)、DW(45)等系列。
(2)塑料外壳式断路器。塑料外壳式断路器除接线端子外,触点、灭弧室、脱扣器和操动机构都装于一个塑料外壳中,适用于配电支路负荷端开关或电动机保护用开关,大多数为手动操作,额定电流较大的(200A以上)也可附带电动机构操作,多用于照明电路和民用建筑内电气设备的配电和保护。目前,我国塑料外壳式断路器主要有DZ20、CM1、TM30等系列。
低压断路器的型号含义如图4-7所示。例如,DW10-600/3S表示万能式自动开关,系列编号为10,额定电流为600A,三极瞬时脱扣;DZ10-600/334表示装置式自动开关,系列编号为10,额定电流为600A,三极复式脱扣。
图4-7 低压断路器的型号含义
低压断路器的选择包括额定电压、壳架等级额定电流(指最大的脱扣器额定电流)的选择,脱扣器额定电流(指脱扣器允许长期通过的电流)的选择以及脱扣器额定电流(指脱扣器不动作时的最大电流)的确定。低压断路器的一般选用原则如下:
(1)断路器额定电压大于或等于线路额定电压。
(2)断路器欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压。
(3)断路器分励脱扣器额定电压等于控制电源电压。
(4)断路器壳架等级的额定电流大于或等于线路计算负荷电流。(www.daowen.com)
(5)断路器脱扣器额定电流大于或等于线路计算电流。
(6)断路器的额定短路通断能力大于或等于线路中最大短路电流。
(7)线路末端单相对地短路电流大于或等于1.5倍断路器瞬时(或短路时)脱扣器额定电流。
(8)断路器的类型应符合安装条件、保护性能及操作方式的要求。
(四)低压熔断器
熔断器是一种最简单且有效的保护电器。把熔断器串联在电路中,当电路或电气设备发生短路故障时,有很大的短路电流通过熔断器,使熔断器的熔体迅速熔断,切断电源,起到保护线路及电气设备的作用。它具有结构简单、价格低廉、使用和维护方便、体积小、质量轻、应用广泛等特点。
熔断器主要由熔体和安装熔体的熔管(或熔座)两部分组成。熔体是熔断器的主体,一般用电阻率较高的易熔合金制成,如铅锡合金、铅锑合金等。熔管是熔体的保护外壳,在熔体熔断时还起灭弧作用。
熔断器的选择要合理,只有正确选择熔断器,才能起到应有的保护作用。
1.熔体额定电流的选择
熔体额定电流的选择要根据不同情况而定,具体如下:
(1)对电炉、照明等阻性负荷的短路保护,熔体的额定电流应稍大于或等于负荷的额定电流。
(2)对单台电动机负荷的短路保护,熔体的额定电流IRN应大于或等于1.5~2.5倍电动机额定电流IN,即
(3)对多台电动机负荷的短路保护,熔体的额定电流IRN应大于或等于其中最大容量的一台电动机的额定电流INmax的1.5~2.5倍,加上其余电动机额定电流的总和,即
在电动机功率较大而实际负荷较小时,熔体额定电流可适当选小些,以启动时熔丝不熔断为准。
2.熔断器的选择
选择熔断器的原则是:
(1)熔断器的额定电压必须大于或等于线路的工作电压。
(2)熔断器的额定电流必须大于或等于所装熔体的额定电流。
(五)接触器
接触器是通过电磁机构,频繁地远距离自动接通和分断主电路或控制大容量电路的操作控制器。其主要控制对象为电动机,也可用于控制其他电力负荷,如电热器、照明设备、电焊机等。其具有操作方便安全、动作速度快、灭弧性能好等特点,在自动控制中得到广泛应用。根据主触头通过电流的种类,接触器可分为交流接触器和直流接触器,其中使用较多的是交流接触器。
交流接触器的选用原则如下:
(1)选择接触器的类型。根据负荷电流的性质来选择接触器的类型,交流负荷应选用交流接触器,直流负荷应选用直流接触器。
(2)触头的额定电压和主触头的额定电流的选择。触头的额定电压应大于或等于所控制电路的工作电压。主触头的额定电流应大于负荷电流。
(3)电磁线圈额定电压的选择。当线路简单或使用电器较少时,可直接选用380V或220V电压;如线路复杂,就可选用36V、110V电压。
(六)继电器
继电器是一种传递信号的电器,用来接通和分断控制电路。继电器的输入信号可以是电流、电压等电量,也可以是温度、时间、速度、压力等非电量,而输出则都是触头的动作。继电器的动作迅速、反应灵敏,是自动控制用的基本元件之一。
继电器种类很多,有时间继电器、速度继电器、电流继电器和中间继电器等。继电器在电路中构成自动控制和保护系统。
(七)低压配电屏
低压配电屏适用于额定电压为500V及以下,额定电流为1500A及以下,安装高度不超过海拔1000m,周围介质温度为户内-20℃~40℃,户外-40℃~40℃,相对湿度不超过85%,没有导电尘埃及足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体场所,没有爆炸危险的场所,没有剧烈振动、颠簸及垂直倾斜度不超过5°的场所。低压配电屏在三相交流系统中作为低压配电室动力及照明配电之用,有离墙式、靠墙式及抽屉式三种类型。
(1)离墙式低压配电屏。离墙式低压配电屏可以双面进行维护,所以检修方便,广受欢迎。但不宜将其安装在有导电尘埃、腐蚀金属和破坏绝缘的气体场所,也不宜安装在有爆炸危险的场所。
(2)靠墙式低压配电屏。靠墙式低压配电屏维修不方便,只适用于场地较小的地方,型号有BDL-12型等。
图4-8 BSL-10型低压配电屏
1—门;2—下操作面板;3—上操作面板;4—仪表面板
(3)抽屉式低压配电屏。抽屉式低压配电屏的主要设备均装在抽屉或手车上,通过备用抽屉或手车可立即更换故障的回路单元,保证迅速供电。型号有BFC-1型、BFC-2型及BFC-15型等。
低压配电屏装有刀开关、熔断器、自动开关、交流接触器、电流互感器、电压互感器等,根据需要可组成各种系统。图4-8所示为BSL-10型低压配电屏,由于采用新型元件,增加屏内回路,采用条架结构,安装电气元件灵活紧凑,通用性强,有取代BSL-1型、BSL-4型、BSL-5型、BSL-6型等配电屏的趋势。BSL-10型低压配电屏有开启式和保护式两种。
配电屏的基本结构由薄钢板和角钢焊接而成,屏面分为3~4段:仪表面板,上、下操作面板及门等。上操作面板供安装刀开关、手柄及控制按钮用,下操作面板供安装DW型自动开关和组合开关的操作手柄及信号灯之用。主母线平装于顶部,接零母线及接地螺栓装在屏的下部。
(八)低压配电箱
配电箱是动力系统和照明系统的配电与供电中心,凡是建筑物内所有用电的地方,均需安装合适的配电箱。用电负荷较小的建筑物内只设一个配电箱就可以满足要求。用电负荷大或建筑面积大的建筑物,则应设置总配电箱与分配电箱。
通常,标准配电箱内的仪表、开关等元器件都是由制造厂提供的,现场只需进行检查和调试。调试合格,就可根据现场条件选择适当方式进行安装。配电箱的安装方式主要有墙上安装、支架上安装、柱上安装、嵌墙式安装和落地式安装等。
(九)低压配电柜
低压配电柜是按一定的接线方案将低压开关电器组合起来的一种低压成套配电装置,用在500V以下的供配电系统中,做动力和照明配电之用。低压配电柜按维护的方式,分为单面维护式和双面维护式两种。单面维护式基本上靠墙安装(实际离墙0.5m左右),维护检修一般都在前面。双面维护式是离墙安装,柜后留有维护通道,可在前、后两面进行维修。低压配电柜的型号含义如图4-9所示。
图4-9 低压配电柜的型号含义
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