《电机驱动与调速》第10讲（保护电器）

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1、1 第第 1010 讲讲 项目项目2 2 电机驱动常用低压电器电机驱动常用低压电器 任务任务5 5 常用低压保护电器常用低压保护电器 情景情景1 1 熔断器熔断器 情景情景2 2 热继电器热继电器 教学目标教学目标 1 1、熟悉熔断器、熟悉熔断器 2 2、掌握热继电器、掌握热继电器 教学重点教学重点 熔断器熔断器 教学难点教学难点 热继电器热继电器 教学方法教学方法 探究式、演示、情境交融、启发互动式教学法探究式、演示、情境交融、启发互动式教学法 教学手段教学手段 多媒体教学、动画演示教学多媒体教学、动画演示教学 作业布置作业布置 作业题作业题2 2-5 5 2 教学过程：教学过程：情景情景1

2、 1 熔断器熔断器 1 1、结构、结构 熔断器的组成有熔断器的组成有熔体熔体和和熔体座熔体座等部分。等部分。2 2、功能、功能 熔断器串联于被保护电路中，当电路电流超过一定值时，熔熔断器串联于被保护电路中，当电路电流超过一定值时，熔体体 因发热而熔断，使电路被切断，从而起到保护作用。因发热而熔断，使电路被切断，从而起到保护作用。熔体的热量与通过熔体电流的平方及持续通电时间成正比，熔体的热量与通过熔体电流的平方及持续通电时间成正比，电电 路短路时电流很大，熔体急剧升温立即熔断。而当电路电流值等路短路时电流很大，熔体急剧升温立即熔断。而当电路电流值等于于 熔体额定电流时，熔体不会熔断。所以熔体额定

3、电流时，熔体不会熔断。所以熔断器作短路保护熔断器作短路保护。3 3 3、特性、特性 熔体是熔断器控制熔断特性的关键部分熔体是熔断器控制熔断特性的关键部分，如图，如图2 2-3030（a a）所示。）所示。熔体材料分为低熔点和高熔点两类。熔体材料分为低熔点和高熔点两类。低熔点材料（如铅和铅合金）低熔点材料（如铅和铅合金）熔点低易熔断，因电阻率较大，熔点低易熔断，因电阻率较大，故制成熔体的截面尺寸较大，熔断时产生的金属蒸气较多，只适故制成熔体的截面尺寸较大，熔断时产生的金属蒸气较多，只适用用 于于分断能力低分断能力低的熔断器。的熔断器。高熔点材料（如铜、银）高熔点材料（如铜、银）熔点高，不易熔断，

4、因电阻率较低，熔点高，不易熔断，因电阻率较低，可制成较小的截面尺寸，熔断时产生的金属蒸气少，适用于可制成较小的截面尺寸，熔断时产生的金属蒸气少，适用于分断分断能能 力高力高的熔断器。的熔断器。4 （a a）熔体熔体 (b)(b)瓷插式瓷插式 (c)(c)螺旋式螺旋式 (d)(d)有填料密封管式有填料密封管式 （e e）无填料密封管式）无填料密封管式 （f f）导轨式）导轨式 （g g）快速式）快速式 （h h）自复式）自复式 图图2 2-30 30 熔断器外形图熔断器外形图 5 熔体的形状分为丝状和带状两种熔体的形状分为丝状和带状两种。熔断器有反时延特性熔断器有反时延特性，即过载电流小时熔断时

5、间长即过载电流小时熔断时间长，电流大时电流大时熔断时间短熔断时间短。故在一定过载电流范围内故在一定过载电流范围内，当电流恢复正常时熔断当电流恢复正常时熔断器不会熔断而能继续使用器不会熔断而能继续使用。4 4、类型类型 （1 1）瓷插式熔断器瓷插式熔断器 瓷插式瓷插式（也称插入式也称插入式）熔断器常用于熔断器常用于380380V V及以下电压等级的及以下电压等级的线路末端线路末端，作为配电支线或电气设备的短路保护用作为配电支线或电气设备的短路保护用。如图如图2 2-3030（b b）所示所示。（2 2）螺旋式熔断器螺旋式熔断器 熔体的上端盖有一熔断指示器熔体的上端盖有一熔断指示器，一旦熔体熔断一

6、旦熔体熔断，指示器马上弹指示器马上弹出出，可透过瓷帽的玻璃孔观察到可透过瓷帽的玻璃孔观察到，它常用于机床电气控制设备中它常用于机床电气控制设备中。螺旋式熔断器分断电流较大螺旋式熔断器分断电流较大，可用于电压等级可用于电压等级500500V V及其以下及其以下、电流等级电流等级200200A A以下的电路中作短路保护以下的电路中作短路保护。如图如图2 2-3030（c c ）。6 （3 3）封闭式熔断器）封闭式熔断器 封闭式熔断器分有填料和无填料熔断器两种。封闭式熔断器分有填料和无填料熔断器两种。有填料封密式熔断器如图有填料封密式熔断器如图2 2-3030（d d）所示，一般用方形瓷管，）所示，

7、一般用方形瓷管，内装石英砂及熔体，内装石英砂及熔体，利用狭沟灭弧法熄灭电弧，分断能力强利用狭沟灭弧法熄灭电弧，分断能力强，用，用于电压等级于电压等级500V500V以下、电流等级以下、电流等级1KA1KA以下的电路中。以下的电路中。无填料封密式熔断器如图无填料封密式熔断器如图2 2-3030（e e）所示，其熔体装入封密式）所示，其熔体装入封密式圆筒中，分断能力稍小，用于圆筒中，分断能力稍小，用于500V500V以下、以下、600A600A以下电力网或配电以下电力网或配电设备中。设备中。（4 4）快速熔断器）快速熔断器 快速熔断器是快速熔断器是作半导体整流元件或整流装置的短路保护作半导体整流元

8、件或整流装置的短路保护。因。因半导体元件的过载能力很低，只能在极短时间内承受较大过电流，半导体元件的过载能力很低，只能在极短时间内承受较大过电流，故要求短路保护具有故要求短路保护具有快速熔断快速熔断的能力。快速熔断器的结构和有填的能力。快速熔断器的结构和有填料封闭式熔断器基本相同，但熔体材料和形状不同，它是以料封闭式熔断器基本相同，但熔体材料和形状不同，它是以银片银片冲制的有冲制的有V V形深槽的变截面熔体形深槽的变截面熔体。如图。如图2 2-3030（g g）所示。）所示。7 （5 5）自复式熔断器）自复式熔断器 采用采用金属钠作熔体金属钠作熔体，常温下具有高电导率。电路短路时，短，常温下具

9、有高电导率。电路短路时，短路电流产生高温使钠迅速汽化，汽态钠呈现高阻态，从而限制了路电流产生高温使钠迅速汽化，汽态钠呈现高阻态，从而限制了短路电流。当短路电流消失后，温度下降，金属钠恢复原来的良短路电流。当短路电流消失后，温度下降，金属钠恢复原来的良好导电性能。好导电性能。自复熔断器只能限制短路电流自复熔断器只能限制短路电流，不能真正分断电路。，不能真正分断电路。其优点是不必更换熔体，能重复使用。如图其优点是不必更换熔体，能重复使用。如图2 2-3030（h h）。）。情景情景2 2 热继电器热继电器 1 1、结构和原理、结构和原理 热继电器是热继电器是利用电流的热效应原理来保护设备利用电流的

10、热效应原理来保护设备，使电气设备，使电气设备免受长期过载的危害，主要用于电动机的免受长期过载的危害，主要用于电动机的过载保护过载保护、断相保护、断相保护、三相电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。三相电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。8 热继电器的结构和原理如图热继电器的结构和原理如图2 2-3131所示。所示。（a a）外形图）外形图 （b b）原理图）原理图 图图2 2-31 31 热继电器热继电器 （1 1）组成）组成 热继电器有热元件、热继电器有热元件、双金属片双金属片和触点三部分。和触点三部分。9 （2 2）特点）特点 使用热继电器对电动机进行过载保护时，

11、将热元件与电动机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杆 相距一适当距离。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杆 接触，而又不能推动人字形拨杆。

12、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。运行。（3 3）要求）要求 热继电器不能作短路保护热继电器不能作短路保护，因短路时热惯性不能立即动作而，因短路时热惯性不能立即动作而使电路立即断开。故电机起动或短时过载时，热继电器不会动作，使电路立即断开。故电机起动或短时过载时，热继电器不会动作，可避免电机不必要的停车。可避免电机不必要的停车。10 （4 4）原理）原理 当电动机过载时：流过热元件的电流增大当电动机过载时：流过热元件的电流增大双金属片双金属片温度升温度升得得 更高更高经过一定时间后，弯曲程

13、度加大经过一定时间后，弯曲程度加大推动人字形拨杆推动人字形拨杆人字人字形形 拨杆推动导板拨杆推动导板常闭触头断开常闭触头断开常闭触点是串接在电动机的控制常闭触点是串接在电动机的控制电电 路中的，控制电路断开使接触器的线圈断电路中的，控制电路断开使接触器的线圈断电断开交流接触断开交流接触 器线圈电路器线圈电路断开电动机的主电路断开电动机的主电路电动机停车得到保护。电动机停车得到保护。人字形拨杆的左臂用双金属片制成人字形拨杆的左臂用双金属片制成。当环境温度发生变化时，。当环境温度发生变化时，主电路中的双金属片会产生一定弯曲，这时人字形拨杆的左臂也主电路中的双金属片会产生一定弯曲，这时人字形拨杆的左

14、臂也会会 发生同方向的弯曲，从而使人字形拨杆与推杆之间的距离基本保发生同方向的弯曲，从而使人字形拨杆与推杆之间的距离基本保持持 不变，保证热继电器动作的准确性。这种作用称不变，保证热继电器动作的准确性。这种作用称温度补偿温度补偿作用。作用。11 （5 5）复位方式）复位方式 螺钉是常闭触头复位方式调节螺钉。螺钉是常闭触头复位方式调节螺钉。螺钉位置靠左螺钉位置靠左时，电动机过载后常闭触头断开，电动机停车时，电动机过载后常闭触头断开，电动机停车后热继电器双金属片冷却复位，常闭触头的动触头在弹簧作用下后热继电器双金属片冷却复位，常闭触头的动触头在弹簧作用下自动复位。此时热继电器为自动复位。此时热继电

15、器为自动复位自动复位状态。状态。若将若将螺钉逆时针旋转向右调到一定位置螺钉逆时针旋转向右调到一定位置，此时电机过载时，此时电机过载时，热继电器的常闭触头断开，其动触头将摆到右侧一个新的平衡位热继电器的常闭触头断开，其动触头将摆到右侧一个新的平衡位置，冷却后动触头不能复位，须按动复位按钮后动触头方能复位。置，冷却后动触头不能复位，须按动复位按钮后动触头方能复位。此时热继电器为手动复位状态。若电动机过载是故障性的，为避此时热继电器为手动复位状态。若电动机过载是故障性的，为避免再次轻易起动电动机，热继电器宜采用免再次轻易起动电动机，热继电器宜采用手动复位手动复位方式。方式。2 2、图文符号、图文符号 热继电器的图文符号如图热继电器的图文符号如图2 2-3030所示。所示。图图2 2-30 30 热继电器的图文符号热继电器的图文符号