低压电器作业题湖南工程学院.docx

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低压电器作业题湖南工程学院

低压电器作业题

第一次

1、对低压电器有何主要技术要求？

试分析对几种保护性能要求的依据和原理。

答：

1、耐潮湿性能2、极限允许温升3、寿命4、操作频率5、绝缘强度

1、低压电器的绝缘强度

低压电器的绝缘强度是指低压电器元件，在触头处于分断的情况下，动静头之间能够承受的，不出现击穿或闪络现象的电压值。

低压电器的绝缘强度不够，分断能力将得不到保证。

2、低压电器的耐潮湿性能

低压电器的耐潮湿性能是指低压电器元件，在工作环境中能够实现的耐受潮湿的水平。

耐潮性能和低压电器的工作稳定性有一定关联，耐潮湿性能越好的低压电器，越不容易因潮湿环境出现短路等问题。

3、低压电器的极限允许温升

低压电器在电路中运行时，导电的部分会有电流通过，而电流可以引起局部的发热和升温。

低压电器的极限允许温升是指低压电器所能承受的最高升温值，超过这个极限值，低压电器就会因高温而过度氧化或熔断。

4、低压电器的寿命

低压电器的寿命和普通设备的寿命不同，它包括了电寿命和机械寿命两项指标。

低压电器的电寿命，是指触头在规定的电路条件下，正常操作额定负荷电流的总次数。

低压电器的机械寿命，是指它在规定操作条件下的正常操作总次数。

5、低压电器的操作频率

低压电器的操作频率是指该产品在1个小时内所能允许的最多操作次数。

低压电器的操作频率要符合电路操作需要并留有适当余量，以保证电路安全。

2、试述低压电器的主要特点和分类。

答：

各种低压电器是用来对电网、电机以及其他用电设备进行转换、控制、调节和保护。

是生产量大、用途广泛、种类繁多的电器。

按使用场所提出的不同要求，低压电器可分为配电电器和控制电器两大类。

按工作条件，低压电器可分为一般工业用低压电器、牵引低压电器、防爆低压电器、航空低压电器和船用低压电器。

我国习惯上把低压电器分为下列13大类：

刀开关和刀形转换开关，熔断器，断路器，接触器，控制器，控制继电器，主令电器，起动器，电阻器，变阻器，调节器，电磁铁和其他电器如漏电保护器、信号灯、接线盒等。

答：

按使用场所，低压电器分为配电电器和控制电器两大类。

配电电器主要用于配电系统，起对线路的通断、控制、调节和保护作用，特点：

工作可靠，通断能力高，有足够的动、热稳定性。

控制电器主要用于电力驱动控制系统和用电设备，起控制及保护等作用，特点：

工作准确可靠、操作频率高，寿命长。

第二次

1、试述控制继电器的种类及其用途。

用途：

控制继电器是一种自动电器,它适用于远距离接通和分断交、直流小容量控制电路,并在电力驱动系统中供控制、保护及信号转换用。

种类：

控制继电器用途广泛,种类繁多,习惯上按其输入量不同分为如下几类:

　　①电压继电器它是根据电路电压变化而动作的继电器,如用于电动机失压、欠压保护的交直流电压继电器;用于绕线式电动机制动和反转控制的交流电压继电器;用于直流电动机反转及反接制动的直流电压继电器等。

　　供增大控制电路中触点数量或容量而用的中间继电器,实质上也是电压继电器,仅仅是其动作值无需调整而已。

　　②电流继电器它是根据电路电流变化而动作的继电器,被用于电动机和其他负载的过载及短路保护、以及直流电动机的磁场控制或失磁保护等。

　　③时间继电器这是从接受信号到执行元件动作有一定时间间隔的继电器,如起电动机时用以延时切换起动电阻、电动机能耗制动和生产过程的程序控制等所用的继电器。

　　④热继电器供交流电动机过载及断相保护用的继电器。

　　⑤温度继电器供各种设备作过热保护或温度控制用的继电器。

　　⑥速度继电器供电动机转速和转向变化监测的继电器。

2、试分析继电器的继电特性和主要技术参数，以及影响继电器性能的主要参数。

（特性：

书上P28参数（1额定工作电压2、直流电阻3、吸和电流4、释放电流5、触电切换电压和电流）

继电器主要有额定参数、动作特性参数和整定参数三大类参数。

1：

整定参数如整定值、重复精度、整定误差、额定工作制、触点通断能力、触点接触可靠性、机械寿命和电寿命、继电器灵敏度等。

2:

动作特性参数如返回系数（或称恢复系数）、储备系数（也称安全系数）、控制系数以及响应时间、动作时间和释放时间等。

3:

额定参数如工作电压和电流、吸合电压和电流、释放电压和电流等。

以上这些技术参数对于继电器生产的装配和调试工作来说，动作特性参数是最重要的，其余两类参数主要是用户使用的重要参数。

而在动作特性参数中，返回系数和储备系数是最重要的。

返回系数（或称恢复系数）Kr为释放值Xr与动作值X1之比，其值小于1，而且一般为可调。

Kr=Xr/X1

储备系数（也称安全系数）Kc为额定工作输入量Xw与动作值X1之比，Kc=Xw/X1

当输入信号在一定范围波动时，为了保证继电器此时能可靠的工作，输入量的额定值应高于动作值。

（主要影响参数参考书本提及参数P30）

第三次

1、试述双金属片式热继电器的工作原理，对它的要求以及它的选用和故障分析。

工作原理:

由电阻丝做成的热元件，其电阻值较小，工作时将它串接在电动机的主电路中，电阻丝所围绕的双金属片是由两片线膨胀系数不同的金属片压合而成，左端与外壳固定。

当热元件中通过的电流超过其额定值而过热时，由于双金属片的上面一层热膨胀系数小，而下面的大，使双金属片受热后向上弯曲，导致扣板脱扣，扣板在弹簧的拉力下将常闭触点断开。

触点是串接在电动机的控制电路中的，使得控制电路中的接触器的动作线圈断电，从而切断电动机的主电路。

故障分析:

热继电器的故障主要有热元件烧断、误动作和不动作三种情况，见表

 故障现象

   原   因

   处理方法

热继电器 

动作太快

1．整定值偏小 

2．电动机启动时间过长 

3．可逆运转及频繁通断 

4．强烈的冲击振动 

5．连接导线太细 

6．环境温度变化太大

1．合理调整定值，若额定电流不符要求，应予更换 

2．按启动时问要求，选择具有合适的热继电器或在启动过程中将热元件短接 

3．不宜用双金属片式热继电器，可改用其它保护方式 

4．采用防振措施或改用冲击专用热继电器 

5．按要求换连接导线 

6．改善使用环境，或使用带温度补偿的热继电器

 电动机烧坏热继电器不动作

1．整定值偏大 

2．触点接触不良 

3．热元件烧断或脱焊 

4．动作机构卡阻 

5．导板脱出

1．合理调整定值，若额定电流不符合要求，应予更换 

2．消除触点表面灰尘或氧化物等 

3．更换已坏的热继电器 

4．进行维修处理，但应注意修正后，不使特性发生变化 

5．重新放人，并试验动作是否灵活

 热元件烧断

1．负载侧短路或电流过大 

2．反复短时工作，操作频率过高

1．排除电路故障，更换热继电器 

2．按要求合理选用过载保护方式或限制操作频率

热继电器动作不稳定，时快时慢

1.热继电器内部机构某些部件松动

2.在检修中弯折了双金属片

3.通电电流波动太大，或接线螺丝松动

1.将这些部件加以紧固

2.用两倍电流预测几次或将双金属片拆下来热处理以去处内应力

3.检查电源电压或拧紧接线螺钉

主电路不通

1.热元件烧断

2.接线螺钉松动或脱落

1.更换热继电器或热元件

2.紧固接线螺钉

控制电路不通

1.触头烧坏或动触头片弹性消失

2.可调整式旋钮转到不合适的位置

3.热继电器动作后未复位

1。

.更换触头或簧片 

2.调整旋钮或螺钉 

3.按动复位按钮

选择:

1.热继电器额定电流选择：

热继电器的额定电流应大于电动机额定电流。

然后根据该额定电流来选择热继电器的型号。

2.热元件额定电流的整定：

热元件的额定电流应略大于电动机额定电流。

当电动机启动电流为其额定电流的6倍及启动时间不超过5S时，热无件的整定电流调节到等于电动机的额定电流；

当电动机的启动时间较长、拖动冲击性负载或不允许停车时，热元件整定电流调节到电动机额定电流的1.1-1.15倍。

（加作业本）

2、对低压接触器有何技术要求？

怎样提高其寿命？

（1）接通与分断能力

主触头在规定条件下（电压频率功率因数或时间常数），能可靠接通和分断的电流值

（2）寿命

电寿命电器在不需要修理也不更换零件情况下所能承受的无载操作循环次数（几百万次—1000万次—3000万次）

机械寿命在规定的工作条件下，电器不需修理也不更换零件所能承受的有载操作循环次数

（几万次—100万次--300万次）

如何提高寿命：

（1）吸力特性与反力特性的配合应在保证接触器可靠工作的前提下，使衔铁与铁心碰撞能量最小

（2）加装缓冲零件（硅橡胶），吸收衔铁的动能，以减轻触头的二次振动

（3）对交流电磁铁的铁心极面和直流电磁铁的棱角部分，进行硬化处理以延长使用寿命

（4）交流电磁铁的分磁环两个长边嵌紧于静铁心磁极端部的槽中，并用胶粘剂粘牢

（5）交流接触器采用直流电磁铁

3、试分析接触器的选用和常见故障及其原因。

选用:

接触器的选用一般遵守下列原则：

1．按一般任务选用

所谓一般任务使用条件是指接触器只需要在额定电压下接通或分断较小倍额定电流，其操作频率不高，只伴有少量点动，而且所控制的电动机是直接起动，满速运行下开断电源。

这种任务在作用中所占有的比例很大。

接触器在该使用条件下操作时，其触头磨损较轻，寿命较长。

所以，选配接触器时，只要选择额定电压和额定电流等于或大于电动机的额定电压和额定电流的接触器即可。

2．按重任务选用

所谓重任务使用条件是指接触器需要接通或分断较额定电流大很多倍的起动电流，并频繁运行于点动、反接制动、反向和在低速时断开的使用条件。

接触器在该使用条件下操作，其触头会发生严重的电磨损。

所以，必须选用适应重任务工作的接触器才能满足其要求。

如电力机车辅助电路所选用的CJ8Z-105Z、CJ20、3TB、6C180等型交流接触器就属于重任务使用条件选用的接触器。

3．按降容量选用

降容量选用一般有两种情况，一种是操作频率高，工作相当繁重，可靠性要求很高的场合，可以适当的选用大“马”来拉小“车”，以延长使用寿命，提高可靠性；第二种是按轻任务使用类别设计的接触器用于繁重任务使用类别时，也应降容量使用。

在接触器的选用中，原则上要以可靠性为前提，因为运行中的安全可靠包含着经济因素。

而经济性则要根据使用条件、设备的设计要求，以及用户的重要程度诸多因素来综合考虑，只有兼顾才能做到合理，主要应根据实际情况而定。

故障分析:

交流接触器故障现象1：

不动或者动作不可靠

交流接触器规格 可能原因：

1．电源电压过低或波动过大

2．操作吲路电源容量不足或发生断线、接线错误及控制触头接触不良

3．控制电源电压与线圈电压不符’

4．产品本身受损（如线圈断线或烧毁，机械可动部分被卡住，转轴生锈或歪斜等）

5．触头弹簧压力与超程过大

6．电源离接触器太远，连接导线太细

交流接触器故障现象2：

不释放或释放缓慢

可能原因：

1．触头弹簧压力过小

2．触头熔焊

3．机械可动部分被卡住，转轴生锈或歪斜

4．反力弹簧损坏

5．铁心极面有油污或尘埃。

，

6．E形铁心，当寿命终了时，因为去磁气隙消失，剩磁增大，使铁心不释放

交流接触器故障现象3：

线圈过热或烧损

可能原因：

1．电源电压过高或过低

2．线幽技术参数（如额定电压、频率、负载因数及适用工作制等）与实际使用条什不符

3．操作频率过高

4．线圈制造不良或由于机械损伤、绝缘损坏

j．使用环境条件特殊：

如空气潮湿，含有腐

蚀性气体或环境温度过高

5．运动部分卡住

7．交流铁心极面不平或去磁气隙过大

8．交流接触器派生直流操作的双线圈，因常闭联锁触头熔焊不释放、而使线圈过热

交流接触器故障现象4：

电磁铁（交流）噪声大

可能原因：

1．电源电压过低

2．触头弹簧压力过大

3．磁系统歪斜或机械上卡住，使铁心小能

4．极而生锈或因异物（如油垢、尘埃）粘铁心极而

5．短路环断裂

5．铁心极面磨损过度而不平

交流接触器故障现象5：

触头熔焊

可能原因：

1．操作频率过高或产品超负荷使用

2．负载倒短路

3．触头弹簧压力过小

4．触头表面有金属颗粒突起或有异物

5．操作回路电压过低或机械上卡住，致使吸台过程中有停滞现象，触头停顿在刚接触的位置。

交流接触器故障现象7：

短时间内触头过度磨损

可能原因

1．接触器选用欠妥，在以下场合时，容量不足：

（1）反接制动

（2）有较多密接操作

（3）操作频率过高

2．三相触头不同时接触

3．负载侧短路

4．接触器小能可靠吸合

交流接触器故障现象8：

相间短路

可能原因

1．可逆转换的接触器联锁不可靠，由于误动致使两台接触器同时投入运行而造成相间短路，或凼接触器动作过快，转换时间短，在转过程中发牛电弧短路

2．尘埃堆积或粘有水气、油垢、使绝缘变坏

3．产品零部件损坏（如灭弧罩碎裂）

第四次

1、配电电器包含哪些电器？

它们在配电系统中起什么作用？

答：

配电电器主要有刀开关熔断器和断路器等.

刀开关主要用在负载切除以后隔离电源以确保检修人员的安全，有的刀开关由于采用了快速触刀结构，并装有灭弧室，也可以非频繁地接通和分段小容量的低压供电线路熔断器串联在线路中当电路发生过载或短路时其熔体熔化并分断电路可用于保护半导体元器件以及作为断路器的后备保护低压断路器既可在故障情况下分断线路保护设备也可在正常情况下非频繁地接通与分断线路

2、试分析“冶金效应”的原理，熔断器应用此效应主要是为了解决什么问题？

答：

为了充分利用高熔点材料和低熔点材料各自的优点，克服它们的缺点，生产中常采取一种被称为“冶金效应”的技术措施。

具体的方法就是在高熔点金属的局部区域焊上低熔点金属（主要是锡），使之兼具两种材料的优点。

当发生小倍数过载时，一旦焊有锡珠或锡桥的高熔点金属熔体的温度上升到锡的熔点，锡珠或锡桥便在较低的温度下率先熔化，包在高熔材料外层，形成“溶剂”，使之处于外部为液态内部为固态的合金状态下。

此合金的熔点比高熔点金属的低，电阻率又增大了，故熔体在较低温度下就能熔断。

采用冶金效应点改善限流熔断器低过载故障电流的开断性能，熔体在较小过载电流时熔断，开断低过载电流。

第五次

1、低压断路器有哪些基本组成部分？

它可以装设哪些脱扣器？

答：

低压断路器包含下列主要组成部分：

（1）触头系统

（2）灭弧系统（3）各种脱扣器（4）开关机构（5）框架或外壳

它可以装设具有瞬间动作的过电流脱扣器和装有钟表机构的延时动作过电流脱扣器，瞬间动作的失压脱扣器和分励脱扣器，热双金属脱扣器，油阻尼脱扣器，半导体脱扣器等。

2、选用断路器时应如何考虑上、下级保护特性的配合？

断路器与熔断器的保护特性又应如何配合？

（1）断路器的长延时特性低于被保护对象（如电线、电缆、电动机、变压器等）的允许过载特性。

（2）低压侧主开关短延时脱扣器与高压侧过电流保护断电器的配合级差为0.4～0.7s，视高压侧保护继电器的型式而定。

（3）低压侧主开关过电流脱扣器保护特性低于高压熔断顺的熔化特性。

（4）上级断路器短延时整定电流≥1.2倍下级断路器短延时或瞬时（若一级无短延时）整定电流。

（5）上级断路器的保护特性和下级断路器的保护特性不能交叉。

在级联保护方式时，可以交叉，但交点短路电流应为下有断路器的80%。

（6）在具有短延时和瞬时动作的情况下，上级断路器瞬时整定电流≤下级断路器的延时通断能力，并≥1.1倍下级断路器进线处的短路电流。

　　断路器与熔断器配合时，一般熔断器作为后备保护。

应选择交接电流小于断路器的短路通断能力的80%，当短路电流小于时，应由熔断器动作。

3、断路器辅助触头的作用

辅助触点与主触头同时动作，用于指示主触头的分合状态。

很多情况下断路器的主触头电流很大，或电压很高，不能直接用于监测，

必须通过辅助触头来代替。

用途较多：

1.接入指示灯回路，用于显示断路器的分合；

2.接入闭锁回路，用于多个主回路电器的联锁动作和安全防护；

3.接入远传信号回路，用于远方调度中心监视本地断路器状态；

4.接入故障判别回路，用于某些情况下的故障类型判定。

种类有：

1.“a”触头：

这种辅助触头与主触头状态一致，即主触头分则a触头分，反之亦然；

2.“b”触头：

这种辅助触头与主触头状态相反，即主触头分则b触头合，反之亦然；

3.先合后分触头：

这种辅助触头比主触头在分合闸过程中的合闸状态时间更长，用于抑制分合涌流。

4.报警触头：

这种辅助触头只在断路器故障跳闸时动作，在普通分闸操作时不动作，用于判断断路器是否因故障而跳闸；

5.延时触头：

配置有延时装置的辅助触头，用于某些需要延时分合辅助信号的场合。

低压电器的分类和定义

什么叫无穷大的配电系统，实际意义何在？

短路冲击电流概念

配电系统的通断能力和通断条件（为什么通断能力是针对配电系统而不是控制系统）P15

动热稳定性

漏电保护开关的工作原理

时间继电器通电延时断电延时

中间继电器与交流接触器的区别

P19图1-12

控制电器的概念和分类

P28图2-1

P37图2-13

接触器结构组成

P50最后一段

P55图2-34

P67冶金效应定义作用

P72低压断路器的组成部分

P81图3-28

P90触头四种工作情况

P101灭弧装置栅片吹弧

电磁铁的设计过程结构形式的选择P115

　　电磁铁设计的原始数据有以下几个方面：

1、负载的范例特性及设计点的吸力和行程，2、电压线圈的额定电压Un、电流线圈的额定电流In及其允许的波动范围，3、线圈允许发热温升，4、电磁铁的工作制。

从特性配合来选择电磁铁的结构形式：

电磁铁的任务是带动负载做机械功，所以电磁铁的结果形式的选择应从反力特性触发。

一个合理的结构形式应该能使电磁铁的静态吸力特性和反力特性得到良好的配合，这是实现电磁铁可靠工作、降低动作功率、减小动作时间、提高寿命等一些列要求的保证。

2、用结构因素来选择电磁铁的结构形式：

电磁铁的原始数据之一是衔铁打开位置的初始行程和电磁吸力。

1、中间继电器与交流接触器有什么区别？

什么情况下可用中间继电器代替交流接触器使用？

答：

中间继电器与交流接触器的区别有以下几点：

（1）功能不同。

交流接触器可直接用来接通和切断带有负载的交流电路；中间接触器生要用来反映控制信号。

（2）结构不同。

交流接触器一般带有灭弧装置，中间继电器则没有。

（3）触头不同。

交流接触器的触头有主、辅之分，而中间继电器的触头没有主、辅之分，且数量较多。

中间继电器与交流接触器的原理相同，但触头容量较小，一般不超过5A；对干电动机额定电流不超过5A的电气控制系统，可以代替交流接触器使用。

2、热继电器能否作短路保护？

为什么？

答：

热继电器不能作短路保护。

因为热继电器双金属片受热膨胀的热惯性及操作机构传递信号的惰性原因，使热继电器从过载开始到触头动作需要一定的时间，也就是说，即使

电动机严重过载甚至短路，热继电器也不会瞬时动作，因此热继电器不能用作短路保护。

3、交流接触器生要由哪几部分组成？

答：

交流接触器由以下4部分组成：

（1）电磁系统：

用来操作触头闭台与分断。

它包括静铁心、吸引线圈、动铁心（衔铁）。

（2）触点系统：

起着接通和分断电路的作用。

它包括主触点和辅助触点。

通常主触点用于通断电流较大的主电路，辅助触点用于通断小电流的控制电路。

（3）灭弧装置：

起着熄灭电弧的作用。

（4）其他部件：

生要包括恢复弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等。

4、熔断器为什么一般不能用作过载保护？

答：

熔断器使用时串联在被保护的电路中，当电路发生故障，通过熔断器的电流达到或超过某一规定值时，以其自身产生的热量使熔体熔断，从而分断电路，起到保护作用。

熔体的熔断时间随着电流的增大而减小，即熔体通过的电流越大，其熔断时间越短。

熔体对过载反应是很不灵敏的，当电器设备发生轻度过载时，熔体将持续很长时间寸熔断，有时甚至不熔断。

因此，除在照明电路中外，熔断器一般不宜作为过载保护，生要用作短路保护。

5、什么是熔体的额定电流？

它与熔断器的额定电流是否相同？

答：

熔体的额定电流是指在规定的工作条件下，长时间通过熔体而熔体不熔断的最大电流值，它与熔断器的额定电流是两个不同的概念。

熔断器的额定电流是指保证熔断器能长期正常工作的电流，是由熔断器各部分长期工作的允许温升诀定的。

通常，一个额定电流等级的熔断器可以配用若干个额定电流等级的熔体，但熔体的额定电流不能大于熔断器的额定电流。

6、交流接触器在动作时，常开触头和常闭触头的动作顺序是怎样的？

答：

对干交流接触器的触头系统而言，所谓“常开”、“常闭”是指电磁系统未通电时触头的状态。

二者是联动的，当线圈通电时，常闭触头先断开，常开触头后闭台；线圈断电时，常开触头先断开，常闭触头后闭台。

这个先后顺序不能搞错。

7、空气式时间继电器有何优缺点？

答：

空气式时间继电器的优点是：

延时范围较大（0.4～180s），且不受电压和频率波动的影响；可以做成通电和断电两种延时形式；结构简单、寿命长、价格低。

其缺点是：

延时误差大，难以精确地整定延时时间，且延时值易受周围环境温度、灰尘的影响。

因此，对延时精度要求较高的场台不宜使用。

8、行程开关的触头动作方式有哪几种？

各有什么特点？

答：

行程开关的触头动作方式有蠕动型和瞬动型两种。

蠕动型的触头结构与按钮相似，这种行程开关的结构简单，价格便宜，但触头的分台速度取诀于生产机械挡铁的移动速度，易产生电弧灼伤触头，减少触头的使用寿命，也影响动作的可靠性及行程的控制精度。

瞬动型触头具有快速换接动作机构，触头的动作速度与挡铁的移动速度无关，性能优于蠕动型。

9、自动空与开关有哪些保护功能？

分别由哪些部件完成？

答：

自动空与开关又称自动开关或自动空与断路器。

它既是控制电器，同时又具有保护电器的功能。

当电路中发生短路、过载、失压等故障时，能自动切断电路。

自动空与开关的短路、欠压及过载保护分别由过流脱扣器、欠压脱扣器和热脱扣器完成。

在正常情况下，过流脱扣器的衔铁是释放着的，一旦发生严重过载或短路故障时，与生电路相串的线圈将产生较强的电磁吸力吸引衔铁，而推动杠杆顶开锁钧，使生触点断开。

欠压脱扣器的工作恰恰相反，在电压正常时，吸住衔铁，寸不影响生触点的闭台，一旦电压严重下降或断电，电磁吸力不足或消失，衔铁被释放而推动杠杆，使生触点断开。

当电路发生一般性过载时，过载电流虽不能使过流脱扣器动作，但能使热元件产生一定的热量，促使双金属片受热向L弯曲，推动杠杆使搭钧与锁钧脱开，将生触点分开。

10、传动式接触器常用铜触头，直动式则不用，为什么？

P50