第2章開關電器本章重點：（1）理解開關電器中電弧的形成和熄滅的機理，以及交流開關中的滅弧方法。（2）了解各種高壓、低壓開關電器的結構，理解它們的工作原理，掌握它們的典型應用電路和使用范圍。本章難點：對開關電器中電弧的產生和熄滅機理的理解。2-1開關電氣設備中的電弧1、電弧的定義及特點特點：（1）電弧具有較高的電導（弧柱區電場強度低）。觸頭間只要有電弧，就仍有電流，電路就沒有斷開。（2）電弧的溫度極高。外層達3000oC~4000oC，弧心達6000oC~7000oC，乃至上萬度，會燒損觸頭及設備，甚至引起爆炸。（3）電弧電流密度大（10000A/cm2）。定義：電弧是一種介質放電現象2、電弧的形成?弧隙恢復電壓Uref（2）交流電弧的熄滅?弧隙介質擊穿電壓Uds滅弧條件2：Uds>Uref措施：加強復合、擴散，利用電流過零點滅弧。+-Uref陽極區陰極區弧柱區弧隙電壓分布近陰極效應弧柱區介質強度的恢復（1）利用氣體吹弧4、交流電路的熄弧措施（2）采用多斷口滅?。?）利用與固定絕緣介質接觸滅?。?）將長電弧分成多個短電弧2-2熔斷器（fuse）1、作用熔斷器是最簡單的保護電器。串聯接入被保護電路，發生短路、過負荷時，熔斷器熔體熔斷，保護電路中其他設備的安全。3、構成（1）熔管：絕緣纖維，電工瓷（2）熔體：鉛、錫，鋅，合金（2）支持固定熔管的載流部分：銅，鋁

（3）絕緣底座：電工瓷，環氧樹脂2、符號FU，RD4、分類<1KV1KV在短路電流達到沖擊短路電流之前熔斷，熔斷時間不超過0.01s帶電部分不易被觸及，爬距和安全凈距要求高，外殼防護等級IP25、熔斷器的選擇（1）確定額定電壓（2）確定額定電流（3）確定額定開斷電流（4）確定熔體額定電流對于不經常啟動或啟動時間不長的電動機對于頻繁啟動或啟動時間較長的電動機（4）考慮保護選擇性的要求（1）低壓熔斷器1-黃銅圈，2-絕緣紙管，3-黃銅帽，4-插刀，5-熔體，6-特種墊圈，7-刀座RM10型無填料封閉管式RT0型有填料封閉管式1-瓷波紋管，2-蓋板，3-螺釘，4-熔斷指示器，5-指示器熔體，6-工作熔體，7-插刀，8-石英砂，9-熔體的引燃器，10-錫橋，11-熔體的變截面小孔（2）高壓熔斷器戶內（RN型）：RN1型，RN2型1-熔體，2-靜觸頭座，3-支持絕緣子，4-底座，5-接線端1-熔管，2-端蓋，3-頂蓋，4-瓷心，5-熔體，6-小錫球，7-石英砂，8-指示器熔體，9-熔斷指示器戶外高壓交流1200V，直流1500V以下電路中起控制、保護、調節、轉換、通斷作用。低壓電器的作用：低壓電器分類：刀開關，組合開關，熔斷器，低壓斷路器接觸器，電磁啟動器，主令電器，萬能轉換開關，控制繼電器2-3低壓開關隔離電壓通斷正常工作電流過負荷保護短路保護欠電壓保護刀開關無滅弧罩×有滅弧罩×××接觸器×××交流直流×磁力啟動器××低壓斷路器×幾種低壓開關作用的比較1、閘刀開關（knifeswitch）（1）作用閘刀開關是一種最簡單的低壓開關，不與其他電器組合時，主要用于隔離電源，保證檢修安全，一般只能用手動方式操作。與其他電器的組合：與熔斷器串聯合成一個單元——刀開關熔斷器組可動部分由帶熔體的載熔件組合——熔斷器式刀開關與熔斷器組合并加裝輔助元件——低壓負荷開關（2）符號Q（3）分類HD、HS系列HR、HG系列（熔斷器式刀開關）HK、HY系列（刀開關熔斷器）用于成套配電裝置中，隔離電源（無滅弧罩）或手動不頻繁接通和分斷電路（有滅弧罩）用于工業企業配電網中不頻繁操作的場合，并作為電氣設備和線路的過負荷和短路保護——用熔斷體或帶有熔斷體的載熔件作為動觸頭——用刀開關的一極或多極與熔斷器串聯構成的組合電器用于照明、電熱設備及小容量電動機的控制線路中，手動不頻繁操作的場所（4）安裝和使用注意事項?刀開關的刀片應垂直安裝（只作隔離電源用時可水平安裝）且合閘時，手柄操作方向應從下向上，分閘時反之?刀開關接線時，電源進線應接開關上部的引線端，用電設備應接開關下部的引線端（保證斷開后閘刀和熔體上都不帶電）?雙投開關在分閘位置時，應將刀片可靠固定，不能有刀片自行合閘的可能?動、靜觸頭之間保證足夠的接觸壓力?接線端子應接觸良好?合、分閘各相速度應一致，并無卡阻現象2、接觸器（contactor）（1）作用用來遠距離接通或斷開低壓電路中負荷電流。廣泛使用在頻繁起動及控制電動機的回路中，但不宜用于具有導電性灰塵多，腐蝕性強或有爆炸性氣體的環境中。額定電壓，額定電流，動穩定電流，熱穩定電流（3）技術參數（2）符號K不具有過負荷保護、短路保護能力，但三極交流接觸器具有欠電壓保護能力。CJ10型交流接觸器原理1-滅弧罩，2-靜觸頭3-動觸頭，4-銜鐵5-連接導線，6-底座7-接線端子，8-電磁鐵線圈9-鐵心，10-輔助接點熱繼電器原理1-熱元件，2-雙金屬片，3-扣板，4-彈簧，5-絕緣拉板，6-觸點（4）典型電路4、自動空氣開關

（1）作用低壓開關中性能最完善的，不僅可以切斷電路的負荷電流，而且可以作為短路、過負荷、欠電壓保護，不宜頻繁操作。額定電壓，額定電流，額定開斷電流，動穩定電流，熱穩定電流（3）技術參數（2）符號K（4）分類（5）型號含義用途代號脫扣器方式極數13452678操作方式額定電流額定開斷電流設計序號類別：塑殼式DZ，框架式DW（6）工作原理1-主觸頭，2-輔助觸點，3-鉤桿，4-搭鉤，5-過電流脫扣器線圈，6-過電流脫扣器銜鐵，7、10-彈簧，8-欠電壓脫扣器線圈，9-欠電壓脫扣器銜鐵，11-分閘按鈕，12-分閘彈簧（7）構成以380V框架式為例1-合閘操動機構，2-動觸頭，3-滅弧罩，4-靜觸頭，5-快速電磁鐵，6-速飽和電流互感，7-欠電壓脫扣器，8-熱脫扣器，9-分勵脫扣器以380V框架式為例1-合閘操動機構，2-動觸頭，3-滅弧罩，4-靜觸頭，5-快速電磁鐵，6-速飽和電流互感，7-欠電壓脫扣器，8-熱脫扣器，9-分勵脫扣器（1）合閘位置操作手柄由下向上扳，跳扣被鎖扣扣住，維持合閘（2）自由脫扣位置當線路出現短路或過附和時，相應脫扣器動作，帶動牽引桿動作，使鎖扣釋放跳鉤，斷路器觸頭跳開，手柄由上方合閘位置移動到中間位置。此時，如果直接向上推手柄合閘，則無法使動觸頭合入，必須進行復位操作（3）分閘和再扣位置自動跳閘后，將操作手柄扳到下方位置，跳扣又被鎖扣扣住，完成再扣，為下次操作準備。自由脫扣在合閘過程中或合閘于短路點時，能可靠實現跳閘觸頭系統滅弧罩（8）自動合閘控制電路（8）自動跳閘控制電路5、滅磁開關—直流單極空開（1）作用斷開勵磁回路（2）原因發電機內部短路正常停機（3）組成觸頭系統滅弧系統操動機構：直動式電磁鐵5、組合開關（1）作用用于交流380V、直流220V及以下的線路，同時控制多個回路不頻繁通斷電路、切換電源或負載，測量母線電壓，控制小型電機正反轉（2）結構觸頭為多層結構，操作時通過手柄旋轉實現分合閘，操作機構中有彈簧儲能機構，觸頭可實現快速切換思考題1、在單相、三相三線、三相四線線路中分別允許（應）在哪個線上裝設熔斷器？2、線路有分支時，應如何裝設熔斷器？3、為什么刀開關、接觸器、磁力啟動器需要與熔斷器配合使用？如何配合（設計電路）？為什么有時候還與自動空氣開關串聯使用？4、設計用磁力啟動器控制電動機“星/三角啟動”的電路。隔離電壓通斷正常工作電流開斷過負荷電流開斷短路電流隔離開關無滅弧罩×有滅弧罩××高壓接觸器×××負荷開關××高壓斷路器×幾種高壓開關作用的比較2-4高壓隔離開關（disconnector,isolator）1、作用（1）保證高壓電氣裝置檢修的安全（2）切換電路（3）開斷小電流電路2、特點（1）觸頭在空氣中，明顯可見的斷開點（2）無滅弧裝置3、符號QS額定電流改進型：G，帶接地刀：D額定電壓設計序號戶內：N，戶外：W隔離開關：K4、型號3456786、使用要求（1）戶內（2）戶外：單柱式，雙柱式，三柱式7、類型（1）安裝于斷路器兩側（2）足夠的動穩定和熱穩定能力（3）規定的通斷次數（4）與斷路器間良好的聯鎖（5）可靠的操作機構先通后斷5、操作原則單柱式雙柱式三柱式2-5高壓斷路器（circuitbreaker）1、作用（1）正常時接通、斷開負荷電流。（2）故障時接通、斷開短路電流。3、類型2、符號QF，DL額定電流改進型：G，帶接地刀：D額定電壓設計序號戶內：N，戶外：W斷路器類型4、型號3456789額定開斷電流（1）通斷元件：（2）支撐絕緣元件：（3）中間傳動機構：（4）基座：（5）操作機構：（1）額定電壓（2）額定電流（3）額定開斷電流（4）動穩定電流（5）熱穩定電流（6）關合電流（7）全開斷時間（8）操作循環5、技術參數6、基本結構絕緣支撐中間傳動通斷元件基座操動機構主電路的接通或斷開帶電部分與地絕緣實現開關分、合7、少油斷路器戶內油斷路器滅弧室戶外油斷路器8、壓縮空氣斷路器壓縮空氣斷路器滅弧室9、SF6斷路器SF6斷路器滅弧室SF6斷路器滅弧室10、真空斷路器滅弧室真空斷路器1真空斷路器211、操動機構（1）電磁式（2）彈簧儲能式（3）液壓式（4）氣壓式電磁式操動機構動作過程2-6高壓負荷開關1、作用高壓負荷開關是介于高壓隔離開關與高壓斷路器之間的一種高壓電器，具有簡單的滅弧裝置，因而能通斷一定的負荷電流和過負荷電流，但它不能斷開短路電流，因此它必須與高壓熔斷器串聯使用，以借助熔斷器來切斷短路故障。負荷開關斷開后，與隔離開關一樣具有明顯可見的斷開間隙，因此它也具有隔離電源、保證安全檢修的功能。