低压电器作业题2013

电气工程电器方向 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 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。

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 1．整定值偏小 2．电动机启动时间1．合理调整定值，若额定电流不符要求，应予更换 过长 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热继3．可逆运转及频繁中将热元件短接 3．不宜用双金属片式热继电器，可改用其它保护方式 电器 通断 动作4．强烈的冲击振动 4．采用防振措施或改用冲击专用热继电器 太快 5．连接导线太细 5．按要求换连接导线 6．环境温度变化太6．改善使用环境，或使用带温度补偿的热继电器 大 1．整定值偏大 电2．触点接触不良 动机3．热元件烧断或脱烧 坏焊 热继4．动作机构卡阻 电器5．导板脱出 不动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

作 1．负载侧短路或电 热流过大 1．排除电路故障，更换热继电器 元件2．反复短时工作，2．按要求合理选用过载保护方式或限制操作频率 烧断 操作频率过高 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. 热元件烧断 2. 接线螺钉松动或脱落 热继电器动作不稳定，时快时慢 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. 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1。.更换触头或簧片 钮转到不合2.调整旋钮或螺钉 适的位置 3.按动复位按钮 3. 热继电器动作后未复位 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。

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