第1章 常用低壓電器

1.1 低壓電器的分類及發展概況

在現代化工農業生產中，生產機械的運動部件大多數是由電動機拖動的，通過對電動機的自動控制如起動、正反轉、調速、制動等，實現對生產機械的自動控制。這類電氣控制系統通常由斷路器、繼電器、接觸器、按鈕、行程開關等低壓電器組成，因此也稱為繼電接觸器控制系統。

低壓電器一般是指在交流1200V及以下和直流1500V及以下電路中起通斷、控制、保護和調節作用的電器產品。低壓電器是組成電器成套設備的基礎元件，一套自動化生產線的電氣設備中，可能需要使用成千上萬件低壓電器，其投資費用接近甚至超過主機的投資。

1.1.1 低壓電器分類

1.按工作原理分類

（1）電磁式電器

電磁式電器是依據電磁感應原理來工作的電器，例如直流接觸器、交流接觸器及各種電磁式繼電器等。

（2）非電量控制電器

非電量控制電器是靠外力或某種非電物理量的變化而動作的電器，例如刀開關、行程開關、按鈕、速度繼電器、壓力繼電器、溫度繼電器等。

2.按用途分類

（1）控制電器

控制電器用于控制電動機的起動、制動、調速等動作，如開關電器、信號控制電器、接觸器、繼電器、電磁起動器、控制器等。

（2）主令電器

主令電器用于自動控制系統中發送控制指令，例如主令開關、行程開關、按鈕、萬能轉換開關等。

（3）保護電器

保護電器用于保護電動機和生產機械，使其安全運行，如熔斷器、電流繼電器、熱繼電器等。

（4）配電電器

配電電器是用于電能的輸送和分配的電器，例如低壓隔離器、斷路器、刀開關等。

（5）執行電器

執行電器用于完成某種動作或傳動功能，例如電磁離合器、電磁鐵等。

3.按執行機能分類

（1）有觸點電器

有觸點電器有可分離的動觸頭、靜觸頭，并利用觸頭的接觸和分離來通斷電路，例如刀開關、斷路器、接觸器、繼電器等。

（2）無觸點電器

無觸點電器無可分離的觸頭，利用電子元件的開關效應，即導通和截止來實現電路的通、斷控制，例如接近開關、霍爾開關、電子式時間繼電器等。

1.1.2 低壓電器發展概況

低壓電器的生產和發展與電的發明和廣泛應用分不開，從按鈕、刀開關、熔斷器等簡單的低壓電器開始，到各種規格的低壓斷路器、接觸器以及由它們組成的成套電氣控制設備，都是隨著生產的需要而發展的。使用新材料、新工藝、新技術，極大地促進了低壓電器產品質量的提升和性能改善，各種新產品不斷被研制、開發出來，目前低壓電器正向多功能、高性能、高可靠性、小型化、使用方便等方向發展，主要表現在以下方面。

1.低壓電器產品多功能化和組合化

目前低壓電器產品都用較少品種滿足不同的使用要求，即功能多樣化。同時產品結構上都采用獨立功能的組件進行裝配，即采用模塊化的積木拼裝式結構，多功能的組合電器就是一個典型。

2.采用限流新技術，提高分斷能力和限流性能

1）采用上進線靜觸頭導電回路，大幅度提高電動斥力和吹弧磁場，從而達到限流和提高分斷能力的目的，如三菱公司新一代WS型斷路器。

2）采用雙斷點分斷技術，如施耐德公司的NS型、默勒公司的NZM1-4型斷路器采用旋轉式雙斷點分斷，ABB公司T型斷路器采用平行式雙斷點分斷。這兩種結構在較小尺寸條件下可以獲得較大短路分斷能力。

3）采用絕緣器壁產氣和壓力噴流技術，新型斷路器大多數采用帶有出氣口的半封閉滅弧小室，絕緣器壁在電弧侵蝕下產氣，通過出氣口在室內形成壓差驅動電弧，并形成噴流熄弧。這種壓力噴流技術是滅弧的一種新觀點。

4）采用PTC（正溫度系數）的限流電阻元件來提高分斷能力，如在微型斷路器中應用，大大提高短路分斷能力。正由于限流新技術的應用，使得低壓斷路器短路分斷能力高達150kA。

3.應用電力電子技術與微電子技術，提高低壓電器產品的性能，擴大其功能

電力電子技術與微電子技術在低壓電器中的應用有較長的歷史。近年來，該類產品經過不斷更新換代，從晶體管式發展到集成電路式。特別是電力電子器件GTO、IGBT質量可靠性的不斷提高，獲得的應用越來越多，如固態斷路器、混合式接觸器、接近開關、固態繼電器等。尤其是電子式過載保護器的產生體現當今世界過載保護繼電器的一種發展趨勢。它與傳統雙金屬型過載保護繼電器相比，具有安裝方便、脫扣動作快而且準確、誤差小、重復性好、參數調節方便、消耗功率小等優點，是一種較理想的電動機保護裝置。

4.應用微機技術、自動化技術和通信技術改造傳統電器產品，實現智能化

新型低壓電器帶有微處理器，從單純的保護作用發展為兼具控制功能，實現中、低壓配電系統保護和控制的智能化。這些智能化低壓電器具有下述特點：

1）具有對配電線路和電器本身的監測及顯示能力。智能化低壓電器能準確監測和顯示配電線路的運行情況，并能準確地切除過載、短路等各種故障，還能按運行人員的設置要求進行各種操作，對電器本身進行監測和對故障自診斷及故障狀況進行顯示。

2）新的控制理論的應用。新的智能化控制理論（如模糊理論、神經網絡等）已從家用電器延伸應用到低壓電器的控制上。

3）具有通信功能和現場總線控制新技術的應用。智能化低壓電器帶有通信接口，能和系統通信，構成整個智能化控制系統。在可通信智能化上引入現場總線控制新技術。目前，現場總線在電站自動化、樓宇自動化、工業過程控制和生產自動化中得到了廣泛應用。