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&2017 列表网&琼ICP备号-12&增值电信业务经营许可证B2-&《低压配电柜设计》
低压配电柜设计
==============学校毕业设计论文论文题目：低压配电柜设计系
电气工程系专
电机与电器班
级： 2008级03班学生姓名：
==========学
==========指导教师：
======2011年 5 月 1 日摘 要随着工业技术的发展，在低压供电系统中启用配电柜越来越多，特别是机加工车间线路里面采用集中控制线路的原则更加需要配电柜。低压配电柜的设计是否合理关系到整个生产线设备安全可靠的运行。配电柜在机加工车间里起到分配电能，及控制设备电源的作用，配电柜的设计与制作首先考虑的是控制对象的负荷功率的大小，根据负荷的大小才能正确地选用低压电器。考虑到车间负荷较大采用两种配电柜，一种是电源柜，另一种是动力柜，电源柜起到分配电源的作用，动力柜起到控制设备电源作用，根据实际需要，这次毕业设计要设计一个电源柜和一个动力柜，我们的设计思路是安全，可靠、经济、美观、维修方便。关键词：配电、负荷计算、低压计算的选择。ABSTRACTWith the development of industrial technology, in the low-voltage powerdistribution equipment power supply system to enable more and more, especially in machine shop lines the inside line with the principle of centralized control is more necessary power distribution equipment. Whether the design of low voltage distribution cabinet reasonable relationship to the whole production line equipment safe and reliable operation. Distribution cabinet to play in the machine shop in the distribution of electric energy, the role of power and control equipment, power distribution equipment in the design and production of the first consideration is to control the size of the object load power, according to the size of the load can be properly selected low-voltage electrical. Taking into account the larger plant load distribution using two cabinets, one is the power supply cabinet, the other is the power cabinets, power distribution cabinet to play the role of power, dynamic power control equipment to play the role of cabinet, according to actual needs, the Graduation to design a power supply cabinet and a dynamic cabinet, our design idea is safe, reliable, economic, aesthetic, and easy maintenance.Keywords: distribution, load calculation, low voltage calculation choice.目录摘 要 ................................................................I绪论 .................................................................1 0.1 本课题的意义目的及应达到的目的 .............................. 1 0.2 国内外概况及水平 ............................................... 1 0.3 本课题研究目标、内容、方法和手段 ............................... 20.3.1 研究目标 ................................................... 20.3.2 设计内容 ................................................... 2第一章 低压配电柜功能的实现 ..........................................31.1低压配电柜概述 ................................................. 41.2 电气控制线路 ................................................... 41.4 电缆与电线的选择与计算 ........................................ 101.4.1 铜导线载流量导线的安全载流量计算方法介绍 .................. 111.4.2 估算口诀 .................................................. 111.5.3 设备电线与电缆的规格 ...................................... 14第二章 电器的规格选择及其原理 .......................................162.1 低压电器的规格选择原理 ........................................ 162.2 低压电器的选择 ................................................ 162.2.1 隔离开关 .................................................. 162.2.2 塑壳断路器 ................................................ 162.2.3 交流接触器 ............................................... 182.2.4 热继电器 .................................................. 212.3 基本参数的选择 ................................................ 222.4 保护措施 ...................................................... 232.4.1 短路保护 .................................................. 232.4.2负载保护 .................................................. 242.4.3 接地故障保护 .............................................. 24第三章 低压开关柜常见故障判断及处理 .................................263.1 元件故障及其查找 .............................................. 26第四章 低压配电柜的发展及其对电压电器元件的要求 .....................314.1 低压配电柜的发展 .............................................. 314.1.1 大容量 .................................................... 314.1.2 高分断 .................................................... 314.1.3 智能化 .................................................... 314.1.4 小型化 .................................................... 314.1.5 防护等级的提高 ............................................ 314.1.6 耐热性 .................................................... 324.1.7 安全性 .................................................... 324.1.8 可靠性 .................................................... 324.2 对低压电器主要元件的要求 ...................................... 324.2.1 基本要求 .................................................. 324.2.2.对断路器的要求 ............................................ 324.2.3.对交流接触器的要求 ........................................ 334.2.4.对热继电器的要求 .......................................... 334.2.5.对小型断路器要求 .......................................... 334.2.6.交流接触器的要求 .......................................... 334.2.7.对热继电器的要求 .......................................... 34致谢 ................................................................35参考文献及资料 ......................................................36附录 ................................................................37绪论0.1 本课题的意义目的及应达到的目的低压配电柜广泛应用于工农业生产的方方面面，其结构简单，操作灵活。有很强的市场应用潜力。在大学生涯即将结束的时候，利用这次毕业设计的机会我选择了设计低压配电柜通过这次低压配电柜的设计我希望能够对以前《电器学》学到的各种低压配电器件有个更深的了解，对电路中各种器件能够熟练的选择，了解各种配电器件的工作原理及操作，更主要的是学会组合运用它们。同时学会熟练运用cad画图，熟练应用各种办公软件。最主要的是学以致用，把书本上学到的各种知识应用到现实生活中，在实践中总结。0.2 国内外概况及水平低压配电柜有各种不同的型号主要有以下几种：GGD交流低压配电柜：G-低压配电柜；G-固定接线；D-电力用柜，GCK交流低压配配电柜：G-柜式结构；C-抽出式；K-控制中心，GCS交流低压配电柜：G-封闭式开关柜；C-抽出式；S-森源电气系统。低压配电柜是个总称包括有低压开关柜，低压启动柜等几类。低压开关柜对低压电网具有隔离作用，尤其是对于企业及车间的大型设备的运作，可实现迅速送电或断电，具有隔离电网的作用，可有效减少电机的线损，实现电机的充分利用及运作，还可有效实现低压控制开关的作用。变频启动柜是目前国内最先进的低压启动技术它有三方面的优点：一、可有效控制电机转速提高电机有用功率。第二、实现了有限节电避免“大马拉小车”的传统问题。软启动低压启动柜是目前最为常用的控制柜之一可广泛用于各大设备的电压控制启动电流控制在额定电流的二倍以下，提高了电机的。星三角低压启动柜是最为传统的电柜控制技术费用最低、功能最多、性价比较高。降压启动柜是上世纪六十年代的控制技术可实现70-300KW电机的启动控制。高低压配电柜在世界各国中的应用非常的广泛，随着电子电器技术的发展配 电柜朝着更小更安全更节能的方向发展，配电柜在生产生活中的重要性越来越重 要种类也越来越多。到目前为止我国在高低压配电柜方面的技术工艺及可靠性等各种方面与国外相比差别已经很小甚至在某些方面超过了发达国家，我国的配电柜不仅完全可以满足国内需求还可以出口到国外很多国家。0.3 本课题研究目标、内容、方法和手段0.3.1 研究目标一、机台系统的线路及低压电器控制电机的运转。二、低压配电柜内硬件配置。三、各电器的安装规范和电线、电缆的规格计算方法。四、掌握各电器的原理及作用。0.3.2 设计内容一、配电柜的控制方案的设计。二、配电柜电路的设计及绘图及电路的工作原理。三、低压电器的选择四、材料清单五、根据电路的原理图设计布置线路，并掌握安装工艺要求。第一章 低压配电柜功能的实现1.1
低压配电柜概述利用隔离开关、接触器、继电器电机的运作进行控制，达到简便快捷的效果。方案适应工厂机台操作需求，方便工人进行手动与自动操作。配电柜主电路：隔离开关一次侧与进线端，二次侧下接铜排，塑壳空气开关一次侧与铜排相连，二次侧通过电缆与三相交流接触器一次侧相连，接触器主触头接线端子与电机相连。在正常情况下主电路受控制电路控制使接触器线圈通电或断电，达到控制负载的目的。控制电路主要是控制接触器的通断。常见的几种启动方式：一、变频启动柜是目前国内最为先进的低压启动技术。 A、可有效控制电机转速，提高电机有用功率。 B、实现了有限节电，避免了“大马拉小车”的传统问题弊端，C、可随时延长启动时间，有效控制电流。二、软启动低压启动柜 是目前最为常用的控制柜之一。 A、可广泛用于各大设备的电压控制，启动电流可控制在额定电流的2倍以下， B、提高电机的有效利用率。三、星三角低压启动柜 是最为传统的电柜控制技术，费用低，功能多。性价比较高 。四、降压启动柜是上个世纪六十年代的控制技术，可实现70-300KW电机的启动控制。电气控制线路一、气泵电动机M2的电动电路图图1-11.2二、单个电机的起/停电路图图1-2三、主电动机M1的正反转电路图1-3四、气泵电动机M2的正反转电路图1-41.3.低压配电柜结构图图1-5配电柜的面板控制图图1-51、隔离开关2、塑壳空气开关3、交流接触器4、铜排5、中间继电器6、热继电器7、接线端子设计说明：配电柜共一台采用GGD型。外壳油漆采用喷塑，颜色为白色。配电柜前门为单开门，后门为为双开门。面板采用：2mm冷轧板，侧面采用1.5mm冷轧板箱盖为2mm冷轧板。电源配电箱须配置宽度为80mm安装3根，60mm安装条4根，顶部开孔。动力配电箱各需配置80mm安装条3根，50mm安装条4根，30mm安装条2根，顶部不开孔。配电柜各需配置接地铜排一条。前后门带锁操作把手安装高度离地面950mm。带灯按钮LA-11D型号尺寸开孔，指示灯按AD11-25/11型号尺寸开孔。其它要求均接国家标准。箱体与门之间加装固定控制线的线卡。电源柜电路图图1-51.4 电缆与电线的选择与计算一、一般使用铜线。铁或镍铬合金线仅在某些实验中作为被研究的样品，或者是接入部分线路中作为电阻，决不能作为连接线路用的导线；二、如果导线的电阻无关紧要，可以使用纱包铜线----例如规格为24＃(直径为0.5588mm)的纱包线，实际上用作裸铜线的安全电流比参数表中的导线安全电流大好多倍。因此24＃铜线的负载能力，实际上完全适合于本书所述的全部实验工作；在保证正常工作的前提下，如果希望导线的电阻尽可能小-----例如在惠斯登电桥线路中接入标准电阻----最好用铜片或多股纱包铜线，接线应尽可能短，若使用粗铜线要注意不能碰动他们，因为它们好像是套在接线柱上的扳手，碰动它们会松动接线点。三、记住24＃铜线的电阻率约为0.07Ω/m；四、为了消除通电导线的磁效应，应当使用多股花线，或者多股绝缘导线绞在一起。1.4.1 铜导线载流量导线的安全载流量计算方法介绍一般铜导线载流量导线的安全载流量是根据所允许的线芯最高温度、冷却条件、敷设条件来确定的。一般铜导线的安全载流量为5-8A/mm2，铝导线的安全载流量为3-5A/mm2。如：2.5mm2BVV铜导线安全载流量的推荐值2.5×8A/mm2=20A 4mm2BVV铜导线安全载流量的推荐值4×8A/mm2=32A.计算铜导线截面积利用铜导线的安全载流量的推荐值5-8A/mm2，计算出所选取铜导线截面积S的上下范围：S==0.125I-0.2I（mm2）S-----铜导线截面积（mm2）I-----负载电流（A）。功率计算一般负载（也可以成为用电器，如点灯、冰箱等等）分为两种，一种式电阻性负载，一种是电感性负载。对于电阻性负载的计算公式：P=UI对于日光灯负载的计算公式：P=UIcosф，其中日光灯负载的功率因数cosф=0.5。不同电感性负载功率因数不同，统一计算家庭用电器时可以将功率因数cosф取0.8。也就是说如果一个家庭所有用电器加上总功率为6000瓦，则最大电流是I=P/Ucosф=.8=34(A)。但是，一般情况下，家里的电器不可能同时使用，所以加上一个公用系数，公用系数一般0.5。所以，上面的计算应该改写成：I=P×公用系数/Ucosф=/220×0.8=17(A)也就是说，这个家庭总的电流值为17A。则总闸空气开关不能使用16A，应该用大于17A的。1.4.2 估算口诀二点五下乘以九，往上减一顺号走。三十五乘三点五，双双成组减点五。条件有变加折算，高温九折铜升级。穿管根数二三四，八七六折满载流。说明：本口诀对各种绝缘线(橡皮和塑料绝缘线)的载流量(安全电流)不是直接指出，而是“截面乘上一定的倍数”来表示，通过心算而得。倍数随截面的减小。“二点五下乘以九，往上减一顺号走”说的是2．5mm2及以下的各种截面铝芯绝缘线，其载流量约为截面数的9倍。如2．5mm2导线，载流量为2．5×9＝22．5(A)。 从4mm2及以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排，倍数逐次减l，即4×8、6×7、10×6、16×5、25×4。“三十五乘三点五，双双成组减点五”，说的是35mm2的导线载流量为截面数的3.5倍，即35×3.5＝122．5(A)。从50mm2及以上的导线，其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个线号成一组，倍数依次减0.5。即50、70mm2导线的载流量为截面数的3倍；95、120mm2导线载流量是其截面积数的2.5倍，依次类推。“条件有变加折算，高温九折铜升级”。上述口诀是铝芯绝缘线、明敷在环境温度25℃的条件下而定的。若铝芯绝缘线明敷在环境温度长期高于25℃的地区，导线载流量可按上述口诀计算方法算出，然后再打九折即可；当使用的不是铝线而是铜芯绝缘线，它的载流量要比同规格铝线略大一些，可按上述口诀方法算出比铝线加大一个线号的载流量。如16mm’铜线的载流量，可按25mm2铝线计算。各规格铜线的负载电流量：十下五,百上二,二五三五四三界,柒拾玖五两倍半,铜线升级算.就是10平方一下的铝线,平方毫米数乘以5就可以了,要是铜线呢,就升一个档,比如2.5平方的铜线,就按4平方计算.一百以上的都是截面积乘以2,二十五平方以下的乘以4,三十五平方以上的乘以3,柒拾和95平方都2.5,这么几句口诀应该很好记,说明:只能作为估算,不是很准确。另外如果按室内记住电线6平方毫米以下的铜线，每平方电流不超过10A就是安全的，从这个角度讲，你可以选择1.5平方的铜线或2.5平方的铝线。10米内，导线电流密度6A/平方毫米比较合适，10-50米，3A/平方毫米,50-200米，2A/平方毫米，500米以上要小于1A/平方毫米。从这个角度，如果不是很远的情况下，你可以选择4平方铜线或者6平方铝线。如果真是距离150米供电（不说是不是高楼），一定采用4平方的铜线。请问：6平方毫米的铜线能负载的最大功率是多少?4平方毫米和2.5平方毫米呢?一般按6A/mm2计算6mm2×6=36A
36A×220V=7920W4×6=24
24×220=5280W2.5×6=15
15×220=3300W在这样的情况下是可以保证连续使用并安全的。空调最大功率4.8KW，最大输入电流11A，大约需要几平方的铜线或铝线？ 口诀(电流和截面)是:10下五，100上二；25，35,四三界；70,95,两倍半；穿管，温度八.九折；裸线加一倍；铜线升级算。导线规格：1、1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240平方毫米。不常用的有：0.5、0.75、300、400、500平方毫米等。2.5平的铜线=4平的铝线
5×4=20A再加上穿管
20×0.8=16A也就是说选2.5平的铜线或4平的铝线，它们再穿管的境况下可带的16A的电流。用5000w的电器该用几平方电线国标gb2/1998规定的电线负载电流值（部分）铜芯电线:铜芯线截面积允许长期电流2.5平方毫米(16A～25A)4平方毫米(25A～32A)6平方毫米(32A～40A)铝芯电线:铝芯线截面积允许长期电流2.5平方毫米(13A～20A)4平方毫米(20A～25A)6平方毫米(25A～32A)举例说明：1、每台计算机耗电约为200～300w(约1～1.5a)，那么10台计算机就需要一条2.5平方毫米的铜芯电线供电，否则可能发生火灾。2、大3匹空调耗电约为3000w(约14a)，那么1台空调就需要单独的一条2.5平方毫米的铜芯电线供电。3、现在的住房进线一般是4平方毫米的铜线，因此，同时开启的家用电器不得超过25a(即5500瓦)，有人将房屋内的电线更换成6平方毫米的铜线是没有处的，因为进入电表的电线是4平方毫米的。4、早期的住房(15年前)进线一般是2.5平方毫米的铝线，因此，同时开启的家用电器不得超过13a(即2800瓦)。5、耗电量比较大的家用电器是：空调5a(1.2匹)，电热水器10a，微波炉4a，电饭煲4a，洗碗机8a，带烘干功能的洗衣机10a，电开水器4a在电源引起的火灾中，有90％是由于接头发热造成的，因此所有的接头均要焊接，不能焊接的接触器件5～10年必须更换 (比如插座、空气开关等)。国标允许的长期电流：4平方是25-32A，6平方是32-40A。其实这些都是理论安全数值,极限数值还要大于这些的,2.5平方的铜线允许使用的最大功率是5500w，4平方的8000w，6平方9000w没问题的.请问：知道家电的用电功率怎么求用多宽的电线？家庭电线规格的选用，应根据家用电器的总功率来计算，然后根据不同规格电线的最大载流能力来选取合适的电线电缆。所需载流能力计算应根据下列公式：其中:Imax＝w/u×kImax—为线路需要的最大电流容量，单位AW—家用电能总功率，单位WU—家用额定电压，单位Vk—过电压的安全系数，数值一般取1.2～1.3其实很简单，以前学过的功率等于电压乘以电流，算出电流来，为了保证安全再给个余量而已，算出来后，再算需要电线截面积了。对于铜线来说，现在装修都用铜线了，铝线淘汰了就不说了，电流等于8×(S的0.625次方) S为电线的截面积，单位为平方毫米，就可以求出来截面积了，国家标准也有规定，多大的截面过电流多少，下面列举一点常用BV、BVV、BVVB型电线在空气中的最大载流量：导体标称截面允许截流量（A）（mm2）
单芯电缆 二芯电缆 三芯电缆1.5
51根据上面载流能力公式计算出家庭用电的最大需求电流量，然后根据表里截面的电线所能承受的最大载流能力来选取恰当的电线。如家用总功率为5000W，额定电压为220V，根据上式计算得电流为27.24-29.51A，经与上表核对，选用2.5mm2的铜线较为合适。1.5.3 设备电线与电缆的规格在实际设计中一般工程师们都喜欢用估算口诀，口诀：“十下五,百上二,二五三五四三界,柒拾玖五两倍半,铜线升级算.二点五下乘以九，往上减一顺号走。三十五乘三点五，双双成组减点五。条件有变加折算，高温九折铜升级。穿管根数二三四，八七六折满载流。条件有变加折算，高温九折铜升级。”上述口诀是铝芯绝缘线、明敷在环境温度25℃的条件下而定的。若铝芯绝缘线明敷在环境温度长期高于25℃的地区，导线载流量可按上述口诀计算方法算出，然后再打九折即可； 当使用的不是铝线而是铜芯绝缘线，它的载流量要比同规格铝线略大一些，可按上述口诀方法算出比铝线加大一个线号的载流量。如16mm2铜线的载流量，可按25mm2铝线计算。“三十五乘三点五，双双成组减点五”，说的是35mm2的导线载流量为截面数的3．5倍，即35×3．5＝122．5(A)。从50mm2及以上的导线，其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个两个线号成一组，倍数依次减0．5。即50、70mm2导线的载流量为截面数的3倍；95、120mm2导线载流量是其截面积数的2．5倍，依次类推。依据上面口诀所说通过心算得出35mm2可以，它的载流量为截面积的3.5倍。所以有35mm铜线电缆载流量为：35*3*0.9=110.25A>17.7*5.5=97.35A.由计算得比主电机的启动电流大是可以的。控制电路选1mm的铜线即可。气泵电机选2.5mm的铜线2.5平的铜线=4平的铝线
5×4=20A再加上穿管 20×0.8=16A>1.8*6.5=11.7A第二章 电器的规格选择及其原理2.1 低压电器的规格选择原理一、电器的额定电压应与所在回路标称电压相适应；二、电器的额定电流不应小于所在回路的计算电流；三、电器的额定频率应与所在回路的频率相适应；四、电器应适应所在场所的环境条件；五、电器应满足短路条件下的动稳定与热稳定的要求，用于断开短路电流的电器，应满足短路条件下的通断能力。2.2 低压电器的选择2.2.1 隔离开关一、隔离开关的原理与作用隔离电源:将需要检修的电气设备用隔离开关与电网的带电部分可靠的隔离，使被检修的电气设备与电源有明显的断开点，以保证检修工作的安全。作用就是开断电路，断开两点的电气连接，但它不能开断短路电流，只能开断额定电流，一般都和断路器配合使用，在断路器开断以后，为了让电路有明显的电气分界点，或者是检修断路器，都必须要装隔离开关。原理：一般里面都会有灭弧室，还有动触头，其它的就是动作机构了，当受到外力就会通过动作机构把和在一起的触头断开，达到断电的作用。在电路中隔离开关起着断开电源与负载的作用，其规格选择主要是能承电路中的短路电流，在设计中配电柜的最大短路电流之和为P总/U=(15KW+7.5KW)/380V=59.2A所以有隔离开关的规格选择为HR3-100/31熔断式隔离开关“-100”-为约定发热电流(A)；“/3”中的3为3极，1为带灭弧室。2.2.2 塑壳断路器一、塑壳断路器的原理与作用二、规格的选择空气断路器、塑壳断路器，俗称空气开关，指具有保护自动分断功能并在空气介质中完成分断灭弧作用的自动断路器，一般常用的多具有过负荷热脱扣和短路瞬间电磁脱扣作用，脱扣后可以重新合闸。断路器与隔离开关最大的区别，除自动脱扣功能外就是灭弧功能，它利用附加的灭弧装置（灭弧罩、磁吹原理）能快速分断因空气电离产生的电弧。热、磁脱扣作用，利用双金属片热变形做过热保护驱动，利用电磁线圈（电磁铁）做短路瞬间保护驱动。自动空气开关也称为低压断路器，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。自动空气开关具有多种保护功能(过载、短路、欠电压保护等)、动作值可调、分断能力高、操作方便、安全等优点，所以目前被广泛应用。短路时，静触头周围的芳香族绝缘物气化，起冷却灭弧作用，飞弧距离为零。断路器的灭弧室采用金属栅片结构，触头系统具有斥力限流机构，因此，断路器具有很高的分断能力和限流能力。具有复式脱扣器。反时限动作是双金属片受热弯曲使脱扣器动作，瞬时动作是铁芯街铁机构带动脱扣器动作。脱扣方式有热动、电磁和复式脱扣3种。当线路发生短路或严重过载电流时，短路电流超过瞬时脱扣整定电流值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁吸合并撞击杠杆，使搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开，锁扣在反力弹簧的作用下将三副主触头分断，切断电源。当线路发生一般性过载时，过载电流虽不能使电磁脱扣器动作，但能使热元件产生一定热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁扣脱开，将主触头分断，切断电源主触点通过操作机构(手动或电动)使之闭合的，其触点系统由于装有灭弧装置因而不仅能接通或切断正常的工作电流，还能在发生故障时迅速切断比正常工作电流大好几倍的故障电流，从而能有效地保护电路中的电气设备开关的脱扣机构是一套连杆装置。当主触点通过操作机构闭合后，就被锁钩锁在合闸的位置。如果电路中发生故障，则有关的脱扣器将产生作用使脱扣机构中的锁钩脱开，于是主触点在释放弹簧的作用下迅速分断。按照保护作用的不同，脱扣器可以分为过电流脱扣器及失压脱扣器等类型。在正常情况下，过电流脱扣器的衔铁是释放着的；一旦发生严重过载或路故障时，与主电路串联的线圈就将产生较强的电磁吸力把街铁往下吸引而顶开锁钩，使主触点断开。欠压脱扣器的工作恰恰相反，在电压正常时，电磁吸力吸住衔铁，主触点才得以闭合。一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触点断开。当电源电压恢复正常时，必须重新合闸后才能工作，实现了失压。二、塑壳断路器规格选择电动机在起动瞬间有一个10～20s的启动尖峰电流是额定电流的4～7倍。避开电动机起动时所引起的这个尖峰电流，保护单台电动机的断路器，要有个7倍额定电流下的可返回时间电动机实际起动时间的考核指标。对于接有几台电动机的配电线路上的断路器，要考虑3倍额定电流下的可返回时间线路中最大起动电流的电动机的起动时间。可返回时间一般有l～15s数档，在设计时可按电动机实际起动时间选用其中的一档。因为断路器瞬时动作时间为全分断时间，约20ms左右，而电动机启动电流有周期分量和非周期分量，其峰值约为电动机启动电流的1.8～2.0倍，持续时间约为30ms左右，所以选用A类MCCB瞬时脱扣器动作电流时，要注意为A、B类断路器的瞬时脱扣器，因为上级的动作电流已大于下级断路器保护范围的最大短路电流的1.1倍，故也不需要配合，当上、下级均为A类MCCB的瞬时脱扣器时，由于脱扣器均按躲过本线路上的尖峰电流原则整定动作电流，而上下两段线路的尖峰电流一般相差较小，若上一级不大于下一级瞬时动作电流1.2倍以上，有可能在发生短路时，上下级同时动作，破坏了选择性，因此在这种情况下必须配合。作为支线上使用的断路器，可以仅满足额定极限短路分断能力即可。现在出现的较普遍的偏颇是宁取大，不取正合适，认为取大保险。但取得过大，会造成不必要的浪费（同类型断路器，其高分断型，比普通型的价格要贵出许多)。因此支线上的断路器没有必要一味追求它的运行短路分断能力指标。2.2.3 交流接触器一、交流接触器的原理与作用 交流接触器主要有四部分组成:1.电磁系统,包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯；2.触头系统,包括三组主触头和一至两组常闭、常闭辅助触头,它和动铁芯是连在一起互相联动的；3.灭弧装置,一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置,以便迅速切断电弧,免于烧坏主触头；4.绝缘外壳及附件,各种弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。当线圈通电时,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合,由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。当线圈断电时,吸力消失, 动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源当接触器电磁线圈不通电时，弹簧的反作用力和衔铁芯的自重使主触点保持断开位置。当电磁线圈通过控制回路接通控制电压(一般为额定电压)时，电磁力克服弹簧的反作用力将衔铁吸向静铁心，带动主触点闭合，接通电路，辅助接点随之动作。 永磁交流接触器是利用磁极的同性相斥、异性相吸的原理，用永磁驱动机构取代传统的电磁铁驱动机构而形成的一种微功耗接触器。安装在接触器联动机构上极性固定不变的永磁铁，与固化在接触器底座上的可变极性软磁铁相互作用，从而达到吸合、保持与释放的目的。软磁铁的可变极性是通过与其固化在一起的电子模块产生十几到二十几毫秒的正反向脉冲电流，而使其产生不同的极性。根据现场需要，用控制电子模块来控制设定的释放电压值，也可延迟一段时间再发出反向脉冲电流，以达到低电压延时释放或断电延时释放的目的，使其控制的电机免受电网晃电而跳停，从而保持生产系统的稳定。二、交流接触器的规格选择应注意事项1.按接触器的控制对象、操作次数及使用类别选择相应类别的接触器。2.按使用位置处线路的额定电压选择。3.按负载容量选择接触器主触头的额定电流。4. 对于吸引线圈的电压等级和电流种类，应考虑控制电源的要求。5.对于辅助接点的容量选择，要按联锁回路的需求数量及所连接触头的遮断电流大小考虑。6.对于接触器的接通与断开能力问题，选用时应注意一些使用类别中的负载，如电容器、钨丝灯等照明器，其接通时电流数值大，通断时间也较长，选用时应留有余量。7.对于接触器的电寿命及机械寿命问题，由已知每小时平均操作次数和机器的使用寿命年限，计算需要的电寿命，若不能满足要求则应降容使用。8.选用时应考虑环境温度、湿度，使用场所的振动、尘埃、化学腐蚀等，应按相应环境选用不同类型接触器。9.对于照明装置适用接触器，还应考虑照明器的类型、起动电流大小、起动时间长短及长期工作电流。额定电压：铭牌额定电压是指主触点上的额定电压交流接触器： 380V额定电流：铭牌额定电流是指主触点的额定电流．持续运行的设备，接触器按67-75%算.即100A的交流接触器，只能控制最大额定电流是67-75A以下的设备。当接触器安装在箱柜内，由于冷却条件差，电流要降低10~20%使用主电机的交交流接触器额定电流：I=P/U*70%*(1-15%)=15KV/380V*70%*(1-15%)=23A气泵电机的交交流接触器额定电流：I=P/U*70%*(1-15%)=7.5KV/380V*70%*(1-15%)=12A上述电流是指接触器安装在敞开式控制屏上，触点工作不超过额定温升，负载为间断—长期工作制时的电流值．若超过8小时，必须空载开闭三次以上，以消除表面氧化膜．如果上述条件改变，就要做相应修正起电流值，具体如下： 当接触器工作于长期工作制，而且通电持续率不超过40%；敞开安装，电流允许提高10~25%；箱柜安装，允许提高5~10%。三、线圈的额定电压：交流线圈： 220V（选择时一般交流对交流，直流对直流，但交流负载频繁动作时可采用直流吸引线圈的接触器；直流接触器断开时产生的过电压高达10~20倍，故不宜采用高电压等级，电压太低，接通线圈用的继电器或接触器的联锁触点不可靠）四、操作频率指每小时接通的次数，交流接触器最高为600次/h，直流接触器可达1200次/h． 在设计中交流接触器最高操作频率符合电机的要求。五、辅助触头的工作电流：辅助触头(或称辅助开关)的微动开关，它有两个电流参数，一是约定发热电流，一是工作电流．工作电流有多种，而约定发热电源只有一个。几点补充经验与参考1.持续运行的设备，接触器按67-75%算.即100A的交流接触器，只能控制最大额定电流是67-75A以下的设备.。2.间断运行的设备.接触器按80%算.即100A的交流接触器，只能控制最大额定电流是80A以下的设备。3.反复短时工作的设备.接触器按116-120%算.即100A的交流接触器，只能控制最大额定电流是116-120A以下的设备。综合以上所述得，三相交流接触器的选择如下：额定电压：380V额定电流：主电机，150A；气泵电机：20A线圈的额定电压:220V操作频率：最大600次/h辅助触头的工作电流 ：0.5mA型号：CJ12A-150/32.2.4 热继电器一、热继电器原理与作用热继电器是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。继电器作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。额定电压：热继电器能够正常工作的最高的电压值，一般为交流220V，380V，600V。 额定电流：热继电器的额定电流主要是指通过热继电器的电流 额定频率：一般而言，其额定频率按照45~62HZ设计定电流范围：整定电流的范围有本身的特性来决定。它描述的是在一定的电流条件下热继电器的动作时间和电流的平方成正比。热继电器的作用是：主要用来对异步电动机进行过载保护，他的工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而将电动机控制电路断开实现电动机断电停车，起到过载保护的作用。鉴于双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的时间，因此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护。热继电器是用于电动机或其它电气设备、电气线路的过载http:///news/AEE7.html保护的保护电器。电动机在实际运行中，如拖动生产机械进行工作过程中，若机械出现不正常的情况或电路异常使电动机遇到过载，则电动机转速下降、绕组中的电流将增大，使电动机的绕组温度升高。若过载电流不大且过载的时间较短，电动机绕组不超过允许温升，这种过载是允许的。但若过载时间长，过载电流大，电动机绕组的温升就会超过允许值，使电动机绕组老化，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至会使电动机绕组烧毁。所以，这种过载是电动机不能承受的。热继电器就是利用电流热效应的原理，在出现电动机不能承受的过载时切断电动机电路，为电动机提供过载保护的保护电器。使用热继电器对电动机进行过载保护时，将热元件与电动机的定子绕组串联，将热继电器的常闭触头串联在交流接触器的电磁线圈的控制电路中，并调节整定电流调节旋钮，使人字形拨杆与推杆相距一适当距离。当电动机正常工作时，通过热元件的电流即为电动机的额定电流，热元件发热，双金属片受热后弯曲，使推杆刚好与人字形拨杆接触，而又不能推动人字形拨杆。常闭触头处于闭合状态，交流接触器保持吸合，电动机正常运行。若电动机出现过载情况，绕组中电流增大，通过热继电器元件中的电流增大使双金属片温度升得更高，弯曲程度加大，推动人字形拨杆，人字形拨杆推动常闭触头，使触头断开而断开交流接触器线圈电路，使接触器释放、切断电动机的电源，电机停车而得到保护。 热继电器其它部分的作用如下：人字形拨杆的左臂也用双金属片制成，当环境温度发生变化时，主电路中的双金属片会产生一定的变形弯曲，这时人字形拨杆的左臂也会发生同方向的变形弯曲，从而使人字形拨杆与推杆之间的距离基本保持不变，保证热继电器动作的准确性。这种作用称温度补偿作用。二、热继电器规格选择热继电器的额定电流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。热继电器的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，热元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。15KW的电机启动
空开用DZ47-60 -30A热继电器用JR36-63 20-30A
交流接触器用CJX1-30A那7.5KW的气泵启动
空开用DZ47-60 -16A热继电器用JR36-63 40-63A
交流接触器用CJX1-20A2.3 基本参数的选择额定电压：铭牌额定电压是只主触点上的额定电压，通常用的电压等级为： 直流接触器：220V，440V，660V交流接触器：220V，380V，500V负载是380V的三相感应电动机，则应选用380V的交流接触器。额定电流：铭牌额定电流是指主触点的额定电流，通常用的电流等级为：直流接触器：25，40，60，100，150，250，400，600A交流接触器;5，10，20，40，60，100，150，250，400，600A上述电流是指接触器安装敞开式控制屏上，触点工作不超过额定温升，负载为间断—长期工作制时的电流值、若超过8小时，必须空载开闭三次以上，以消除表面氧化膜，如果上述条件改变，就要做相应修正其电流值，具体如下：当接触器安装在箱柜内，由于冷却条件差，电流要降低10~20%使用当接触器于长期工作制，而其通电持续率不超过40%；敞开安装，电流允许提高10~25%;箱柜安装，允许提高5~10%。线圈的额定电压：通常的电压等级为：直流线圈：24，48，220，440V交流线圈：36，127，220，380V（选择时一般交流对交流，直流对直流，但交流负载频繁动作时可采用直流吸引线圈的接触器：直流接触器断开是产生的过电压高达10~20倍，故不采用高电压等级，电压太低，接通线圈用的继电器或接触器的连锁触点不可靠）。操作频率：指每小时接通的次数，交流接触器的最高为600次/h，直流接触器可达1200次/h。辅助触头的工作电流：辅助触头（或称辅助开关）的未动开关，它有两个电流参数，一个约定发热电流，一是工作电流。工作电流有多种，而约定发热电源只有一个。约定发热电源的定义：GB/T2900.18 对约定发热电源电流的定义是：“在规定条件下实验时，开关电器在8h工作制下，各部件的温升不超过极限值时所能承载的最大电流。”工作电流：由它所控制的电磁铁在比和状态下的负载功能来决定。2.4 保护措施2.4.1 短路保护配电线路的短路保护，应在短路电流对导体和连接件产生的热作用和机械作用造成危害之前切断短路电流。绝缘导体的热稳定校验应符合下列规定：一、当短路持续时间不大于5s 时，绝缘导体的热稳定应按下式进行校验： tKS ≥ I式中：S——绝缘导体的线芯截面（ｍｍ２）；I——短路电流有效值（均方根值Ａ）；t——在已达到允许最高持续工作温度的导体内短路电流持续作用的时间（ｓ）； K——不同绝缘的计算系数。二、短路持续时间小于0.1s 时，应计入短路电流非周期分量的影响；大于5s 时应计入散热的影响。2.4.2负载保护配电线路的过负载保护，应在过负载电流引起的导体温升对导体的绝缘、接头、端子或导体周围的物质造成损害前切断负载电流。下列配电线路可不装设过负载保护：由电源侧的过负载保护电器有效接地保护；不可能过负载的线路。负载保护电器宜采用反时限特性的保护电器，其分断能力可低于电器安装处 的短路电流值，但应能承受通过的短路能量。过负载保护电器的动作特性应同时满足下列条件：IB≤In≤IZI2≤1.45IZ式中：IB——线路计算负载电流（A）；In——熔断器熔体额定电流或断路器额定电流或整定电流（A）；Iz——导体允许持续载流量（A）；I2——保证保护电器可靠动作的电流（A）。当保护电器为低压断路器时，Iz 为约定时间内的约定动作电流；当为熔断器时，Iz 为约定时间内的约定熔断电流。 突然断电比过负载造成的损失更大的线路，其过负载保护应作用于信号而不应作用于切断电路。多根并联导体组成的线路采用过负载保护，其线路的允许持续载流量（Iz）为每根并联导体的允许持续载流量之和，且应符合下列要求：一、导体的型号、截面、长度和敷设方式均相同；二、线路全长内无分支线路引出；三、线路的布置使各并联导体的负载电流基本相等。2.4.3 接地故障保护接地故障保护的设置应能防止人身间接电击以及电气火灾、线路损坏等事故。接地故障保护电器的选择应根据配电系统的接地型式，移动式、手握式或固定式电气设备的区别，以及导体截面等因素经技术经济比较确定。采用接地故障保护时，在建筑物内应将下列导电体作总等电位联结：一、PE、PEN 干线；二、电气装置接地极的接地干线；三、筑物内的水管、煤气管、采暖和空调管道等金属管道；四、件许可的建筑物金属构件等导电体。上述导电体宜在进入建筑物处接向总等电位联结端子。等电位联结中金属管道连接处应可靠地连通导电。当电气装置或电气装置某一部分的接地故障保护不能满足切断故障回路的时间要求时，尚应在局部范围内作辅助等电位联结。当难以确定辅助等电位联结的有效性时，可采用下式进行校验：IaR ≤ 50式中：R——可同时触及的外露可导电部分和装置外可导电部分之间，故障电流产生的电压降引起接触电压的一段线段的电阻（Ω）；Ia——切断故障回路时间不超过５ｓ的保护电器动作电流（Ａ）。注：当保护电器为瞬时或短延时动作的低压断路器时，Ia值应取低压断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3 倍。保护电器的装设位置保护电器应装设在操作维护方便，不易受机械损伤，不靠近可燃物的地方，并应采取避免保护电器运行时意外损坏对周围人员造成伤害的措施。保护电器应装设在被保护线路与电源线路的连接处，但为了操作与维护方便可设置在离开连接点的地方，并应符合下列规定：1.路长度不超过3m；2.将短路危险减至最小的措施；3.近可燃物。当将从高处的干线向下引接分支线路的保护电器装设在距连接点的线路长度大于3m的地方时，应满足下列要求：1.分支线应敷设于不燃或难燃材料的管、槽内。2.支线装设保护电器前的那一段线路发生短路或故障时，离短路点最近的上一级保护电器应能保证符合本规范规定的要求。短路保护电器应装设在低压配电线路不接地的各相（或极）上，但对于中性点不接地且N 线不引出的三三线配电系统，可只在二相（或极）上装设保护电器。第三章 低压开关柜常见故障判断及处理电气控制电路故障的查找是一项技术性较强的工作，也是实际工作中一项十分重要和繁琐的工作。具体的故障查找方法，不仅因人而异，因时而异，而且不同故障、不同的控制系统查找方法也互不相同。控制系统出了故障后，一时难以弄清是什么地方出了问题，就需要进行故障点的查找，而故障点的查找又有一定规律。实际中技能的培养就是对这一规律的摸索和积累。作为一名电气工作者，应立足于一无图纸、二无资料、三无借鉴实例的情况下，独立地工作。一方面要藐视困难，另一方面要稳扎稳打，对故障进行充分的分析和判断，确定一个切实可行的检修方案，决不可盲目行动，乱拆乱调，使得原故障没有排除却造成新故障。在遇到疑难问题时，要理清头绪，开阔思路，考虑另外一种解决办法。3.1 元件故障及其查找元件故障的种类很多，发生故障时的现象也表现各异，但从故障原因来划分大致可以分为自身故障、工作于过负荷状态下造成的故障和外界因素造成的故障三种，只有对故障的现象进行分析、找出产生故障的原因，才能采取有针对性的措施，准确而又迅速地排除故障 。下面是对部分常用低压电器的常见故障现象进行故障原因的分析，并讨论相应的排除故障的方法。一、刀开关二、自动空气开关三、熔断器四、按钮五、交流接触器六、热继电器第四章 低压配电柜的发展及其对电压电器元件的要求4.1 低压配电柜的发展4.1.1 大容量近年来,我国相继出现了一批大型现代化企业,这些企业的特点是引进国外先进设备多,自动化水平较高,大多数实施连续性生产,对供电质要求较高。与此同时,在城市规模宏大的高层楼宇中,低压配电变压器容量也在不断增加,变压器单机容量达到2000KVA甚至更大,这就要求低压配电柜的容量向大型化方向发展。4.1.2 高分断低压配电柜的分断能力是以主母线的分断能力作为衡盘装置的分断水平。近年来,随着变压器单机容量的不断增大, 装置的分断水平将达到100KA甚至更大。4.1.3 智能化为更合理的利用与节约电能, 减少人工检测的误差, 低压配电柜正逐步采用电源管理系统软件, 由监控器或计算机对其实行集中监控, 采集数据（电流、电压、功率因数等）、波型分析、通讯对话, 保证系统始终处于最佳运行状态。4.1.4 小型化由于高层建筑中公用面积极其有限,这就要求变电所面积减少到最小,而供电容量却很大。为此,现代低压配电柜均采用绝缘母线和塑料夹紧件,以减少绝缘距离,有利于其外型尺寸的减小。4.1.5 防护等级的提高低压配电柜的应用范围在不断扩大,防护等级也越来越高,例如防尘、防潮、防腐。因此,要求装置的防护等级不断完善,所以抽屉柜、密封柜日趋增多。为了利用固定柜和抽屉柜的突出优点,井防止装置内元件等故障的蔓延乃至殃及其它元件的正常工作,组合分隔单元柜得到很大的发展。防护等级将达到IP54或更高。4.1.6 耐热性在特殊情况下,要求在+2500C的环境温度条件下,低压配电柜仍能坚持20~40min，例如高层建筑的消防系统,在火灾情倪下就要求具有这种耐热特点。4.1.7 安全性为了维护人身与设备的安全,现代低压配电柜要求接线采用隐蔽式接线方式柜内开关与柜门之间设置机械联锁。4.1.8 可靠性为了保证供电的连续性,企业特别是高层建筑,一般都设置市电与自备电,这就要求进线柜的开关必须有机械联锁。4.2 对低压电器主要元件的要求上述现代低压配电柜的发展,必然对低压电器主要元件提出新的要求。4.2.1 基本要求一、用的环境温度上限提供。二、尺寸小型化。三、装尺寸模数化,安装方式4.2.2.对断路器的要求一、高分断能力,分断能力达到60~100KA。二、能左右安装,进出线方向互换。三、具有三段保护和接地保护,不平衡负载显示。多元化。四、能模块化,组装积木化,以利于功能增减和缩短维修时间。四、事故的分辨率细,要求有预等、报警功能。五、要求有记忆功能,能自动记录操作次数和短路工作次数。 六、附件齐全。有机械联锁、开关间的联锁,开关与柜门间的联锁。七、附件功能模块化。脱扣器单元可选用功能多元化、通用化,组装积木化。八、在多级保护中,要求有区域选择性联锁,前级保护和后备保护逐级联锁,实现时序联锁脱扣。九、开发智能性断路器,具有参数显示,故障类别显示帮助故障分析诊断,多种继电器保护功能、记忆及试验功能、通讯对话功能等。十、安装方式多样,有固定式、抽屉式,并有通电、试验和抽出位置显示。4.2.3.对交流接触器的要求一、具有多种功能模块,能适应各种电流规格的需要,能采用积木式安装。 二、提高耐受过载电流的能力和分断能力。提高耐高温的能力,在+55℃~+600℃的环境温度下,接触器应有可靠的动作特性。三、研制接口接触器,满足带微机的低压配电柜的需要。4.2.4.对热继电器的要求一、具有三相平衡,不平衡过载及不断相保护功能。 二、有手动、自动复位功能和脱扣显示功能。 三、限制自身热耗。扩大温度补偿范围。4.2.5.对小型断路器要求一、额定电流达到100A,单极分断能力达到230A、10KA（有效值）,以适应用户用电量增加的需要。二、具有多种功能模块。如漏电模块、分励模块、报警模块、辅助开关模块和欠压模块。系列化和通用化要强,能采取积木式方法安装。4.2.6.交流接触器的要求一、具有多种功能模块附加辅助触头模块、延时模块、机械联锁模块、线圈抑制过电压模块、线圈交直流两用模块,带电体的外露部分有绝缘护套。模块能适应各种电流规格的需要,能采用积木式安装,又不改变接触器本体的结构与安装尺寸。二、63A以上的接触器有直流控制的方式,以利节能降耗。 三、安装模数为20。四、耐受过载电流的能力和分断能力要提高,例如井下、炼钢与轧钢等作业,因为熔断器或断路器的分断总有一个过程,比如0.1S,在此时间内不仅要求接触器有足够的动热稳定性,而且还要求接触器能分断一定倍数的故障电流,例如达到30倍左右。五、在+55℃~+600℃的环温条件下,接触器应有可靠的动作特性。六、加紧研制接口接触器,满足带微机的低压配电柜的需要。接口接触器至少要满足下述条件：a.控制线圈的功率低,电流不超过100mA；b.响应时间要短,固有动作时间不大干操作频率高达3000次/h上,机械寿命达3000万次。4.2.7.对热继电器的要求一、限制自身热耗,以利降低低压配电柜的温升；二、温度补偿范围至少要达到-20℃~+550℃,最好为+600℃； 三、具有三相平衡、不平衡过载及断相保护功能；四、有手动、自动复位功能和脱扣显示功能控制触头应为电气上可分开的一常开一常闭。致谢一份努力，一份收获。这半个月的毕业设计让我获益匪浅，使我对各种低压配电器件有了更深的了解，同时各种导线的选择更是对以后的工作有莫大的帮助。发现自己的各种办公软件及cad比以前应用的更加游刃有余。我之所以能够最终完成这次毕业设计不仅在于自己的努力更在于李晓慧老师的悉心指点，同时同学的帮助也非常重要，非常的感谢他们。当然了最主要的是应该感谢那些我所查阅的资料的作者，是他们的知识充实了我的内容，让我在手足无措的时候找到这么多默默的无声的老师们。参考文献及资料[1] 王兆晶.工厂配电装置的安装与维修.中国劳动社会保障出版社. 2006年5月 [2]李高建 马飞.工厂供配电技术.中国铁道出版社. 2010年9月 [3] 张永飞.电工技能实训教程.西安电子科技大学出版社.2005年1月 [4] 张桂金.电气控制线路故障分析与处理.西安电子出版社. 2009年8月 [5]王仁祥.常用低压电器原理及其控制技术.机械工业出版社.2009年1月 [6]郑凤翼. 低压电器及应用.出版社人民邮电出版社.2009年11月 [7]王国贞. 电气设备故障检测与维修.冶金工业出版社. 2005年6月 [8]闫和平. 常用低压电器应用手册.机械工业出版社. 2005年2月 [9]田效伍.电气控制与PLC应用技术.机械工业出版社. 2008年4月 [10]贺湘琰.电器学.机械工业出版社. 2009年七月附录本文由()首发，转载请保留网址和出处！
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