6种常用低压电气元件的功能作用本文以图文并茂的方式介绍常用6种电气元件的原理及应用，通过了解它们在电气回路中的作用来掌握这些元件平时的运行情况。

　　1、低压隔离开关我们所说的隔离开关，一般指的是高压隔离开关,即标称电压在1kv及其以上的隔离开关。

　　高压开关电器中使用最多的一种电器，在电路中起隔离作用，它本身的工作原理及结构比较简单。

　　低压电气设备做维修时，需要断电，使维修部分与带电部分脱离，并保持有效的隔离距离，要求在其分断口间能承受过电压的耐压水平。

　　隔离用刀开关一般属于无载通断电器，只能接通或分断“可忽略的电流”(指带电压的母线、短电缆的电容电流或电压互感器的电流)。

　　也有的刀开关具有一定的通断能力，在其通断能力与所需通断的电流相适应时，可在非故障条件下接通或分断电气设备或成套设备中的一部分。

　　隔离开关的主要特征1、是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路；2、一般送电操作时：先合隔离开关，后合断路器或负荷类开关；3、断电操作时：先断开断路器或负荷类开关，后断开隔离开关。

　　隔离开关的功能作用1、用于隔离电源，将高压检修设备与带电设备断开，使其间有一明显可看见的断开点；2、隔离开关与断路器配合，按系统运行方式的需要进行倒闸操作，以改变系统运行接线、用以接通或断开小电流电路隔离开关的参数标称电压= 回路标称电压*1.2/1.1 倍；额定电流标准值 最大负载电流的150%隔离开关、负载开关与断路器的区别1、隔离开关在电路中起明显断开点的作用，以保证维修时人员的安全，一般只能切断线路的空载电流，不能切断负荷电流和短路电流；2、负荷开关也起隔离作用，并且能切断负荷电流；3、断路器能切断负荷电流和短路（故障）电流，故障时能够自动跳闸。

　　2、断路器断路器是能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件（包括短路条件）下的电流的开关装置。

　　断路器工作原理断路器原理中文名称：断路器英文名称：circuit-breaker;circuit breaker断路器按其使用范围分为高压断路器和低压断路器，高低压界线kV以上的称为高压电器。

　　低压断路器又称自动开关，俗称＂空气开关＂也是指低压断路器，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。

　　它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。

　　高压断路器(或称高压开关)是发电厂、变电所主要的电力控制设备,具有灭弧特性,当系统正常运行时,空载和负载电流;当系统出现故障时,它和继电保护配合,能迅速切断故障电流,以防止扩大事故范围。

　　因此,高压断路器工作的好坏,直接影响到电力系统的安全运行；高压断路器种类很多，按其灭弧的不同，可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等内部附件辅助触头与断路器主电路分、合机构机械上连动的触头，大多数都用在断路器分、合状态的显示，接在断路器的控制电路中通过断路器的分合，对其相关电器实施控制或联锁。

　　例如向信号灯、壳架等级额定电流100A为单断点转换触头，225A及以上为桥式触头结构，约定发热电流为3A；壳架等级额定电流400A及以上可装两常开、两常闭，约定发热电流为6A。

　　报警触头用于断路器事故的报警触头，且此触头只有当断路器脱扣分断后才动作，大多数都用在断路器的负载出现过载短路或欠电压等故障时而自由脱扣，报警触头从原来的常开位置转换成闭合位置，接通辅助线路中的指示灯或电铃、蜂鸣器等，显示或提醒断路器的故障脱扣状态。

　　热继电器在自动复位时,其复位时间不大于5min, 热继电器在手动复位时,在动作后 2min内按复位按钮应能可靠复位。

　　热继电器的选用和整定 选用：1）标称电压：不小于线)额定电流：大于或等于被保护电动

　　机的额定电流；3）热元件规格：一般要求其电流规格小于或等于热继电器的额定电流

　　整定：热继电器在接入电路使用前,须按电动机的额定电流对热继电器的特定电流进

　　中间继电器的选用依据控制电路的电压等级、电流类型、所需触点的数量和容量等。

　　式中，U为线圈外加电压；E为线圈感应电动势； f为电压频率；φ 为气隙磁通；N为电磁线圈的匝 数。

　　当电压频率f、电磁线圈的匝数N和线圈外加电 压U为常数时，气隙磁通φ 也为常数，则电磁吸 力F也为常数，即F与气隙δ 大小无关。 实际上，考虑到漏磁通的影响，电磁吸力F 随气隙δ 的减少略有增加。交流电磁机构的吸力 特性如图1-3所示。由于交流电磁机构的气隙磁 通φ 不变，IN随气隙磁阻(也即随气隙δ )的变化 成正比变化，所以交流电磁线圈的电流I与气隙 δ 成正比变化。

　　式中，F为电磁吸力（N）；B为气隙磁感应强度（T）； S为磁极截面积（m2 ）。

　　当铁心截面积S为常数时，电磁吸力 F与B2 成正比，也可认为F 与气隙磁通φ 2成正比。励磁 电流的种类对吸力特性有很大影响。

　　对于具有电压线圈的交流电磁机构，设线圈 外加电压U不变，交流电磁线圈的阻抗主要决定 于线圈的电抗，若电阻忽略不计，则

　　吸力过大时，动、静触头接触时以及衔铁与铁心接 触时的冲击力也大，会使触头和衔铁发生弹跳，导致触 头的熔焊或烧毁，影响电器的机械寿命； 吸力过小时，会使衔铁运动速度降低，难以满足高 操作频率的要求。因此，吸力特性与反力特性必须配合 得当 。

　　1－衔铁 2－铁心 3－线－短路环 (a)结构图 图1-6 单相交流电磁铁铁心的短路环 *

　　目前国内已有多家制造厂生产这种自动切换的整机装置，但产品价格较为昂贵，故以往常用继电器组合的ATS装置，仍有不少用户所采用。

　　对于低压ATS电路，也有标准图集可作参考，但实际应用时，不能生搬硬套，应根据现场真实的情况及用户的不一样的要求重新进行设计。

　　对于单母线分段双电源供电系统，可有多种运行方式，本设计仅为二路电源同时供电，以母联作备自投的一种常用方案，其特点是当工作电源失电后，母联在满足自投条件下自动投入运行；当失电线路恢复来电时，又能自动切断母联断路器，自动恢复原线路供电。

　　现对本设计电路作一简要说明――1.ATS装置动作的门槛（1）.母线工作电源由人工手动切除，或保护装置动作跳闸造成母线失电，ATS装置不应动作（2）.I(II)段母线工作电源断开后，II(I)段工作母线V）方具备自投条件。

　　若运行中发生B相熔丝熔断，1KV（3KV）和2KV（4KV）的电压降相同，同为190V，此时因1KV(3KV)继电器实际在做的工作电压高于整定值，因而1KV（3KV）不会误动作，仅发生缺相报警信号，因而避免了ATS的误动作。

　　（4）.ATS是否投入运行，由运行值班人员根据所需的运行方式决定，并由工作转换开关1SA（2SA）切换至所需工位。

　　2．母线初次送电I，II段母线分别由二路电源供电，转换开关1SA~3SA均在手动位置，由工人手动操作，先后合上进线QF置于热备用状态。

　　（2）.在二路电源同时供电的情况下，操作转换开关1SA~3SA，置于自动工作位置。

　　断路器及图示介绍 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】断路器按其使用范围分为高压断路器，和低压断路器，高低压界线kV以上的成为高压电器。

　　低压断路器又称自动开关，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。

　　它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。

　　高压断路器(或称高压开关)是变电所主要的电力控制设备,具有灭弧特性,当系统正常运行时,它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流;当系统出现故障时,它和继电保护配合,能迅速切断故障电流,以防止扩大事故范围.因此,高压断路器工作的好坏,直接影响到电力系统的安全运行；高压断路器种类很多，按其灭弧的不同，可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等高压开关标称电压1kV及以上大多数都用在开断和关合导电回路的电器。

　　高压负荷开关高压负荷开关是一种功能介于和之间的电器，高压负荷开关常与串联配合使用；用于控制电力变压器。

　　但是它不能断开短路电流，所以它一般与高压熔断器串联使用，借助熔断器来进行短路保护。

　　功能在规定的使用条件下，可以接通和断开一定容量的空载变压器（室内315KVA，室外500KVA）；可以接通和断开一定长度的空载架空线KM）；可以接通和断开一定长度的空载电缆线路。

　　过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。

　　当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。

　　当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片上弯曲，推动自由脱扣机构动作。

　　分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断电的，在需要距离控制时，按下起动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触点断开。

　　因长期使用，触头弹簧变形、氧化，张力消失或减退，因触头过热，使触头弹簧退火，都是触头压力不足的原因，对此要检查触头初压力和终压力是否符保要求。

　　其方法可在动触头和支持板之间放入一张纸条，纸条在触头弹簧压力下被压紧，在动触头上装一弹簧秤，右手拉弹簧秤，左手轻轻拉纸条，当纸条刚可以抽出时，弹簧称上读数即为初压力。

　　将开关合上，使触头闭合，纸条夹在动静触头之间，按测初压力的方法；当纸条刚可抽出时，弹簧称上读数就是终压力。

　　触头压力也可以用下式估算：初压力=0.5*触头终压力，（公斤）终压力=2.25*触头额定电流（安）/100（公斤）根据触头初、终压力的数值，能重新配制弹簧，也能自行绕制。

　　自行绕制时，选择正真适合的琴钢丝，按同样的直径和匝数进行绕制，但往往由于绕制工艺问题，所得的弹簧力大小的差别，需要将弹簧的直径和匝数进行调节。

　　它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等组合。

　　2、低压断路器的结构低压断路器由触头、灭弧装置、操作机构和保护设施等组成。

　　2.1 触头系统触头（静触头和动触头）在断路器中用来实现电路接通或分断。

　　触头的基础要求为：（1）能安全可靠地接通和分断极限短路电流及以下的电路电流；（2）长期工作制的工作电流；（3）在规定的电寿命次数内，接通和分断后不会严重磨损。

　　断路器触头的动作顺序是，断路器闭合时，弧触头先闭合，然后是副触头闭合，最后才是主触头闭合；断路器分断时却相反，主触头承载负荷电流，副触头的作用是保护主触头，弧触头是用来承担切断电流时的电弧烧灼，电弧只在弧触头上形成，来保证了主触头不被电弧烧蚀，长期稳定的工作。

　　灭弧系统包括两个部分：一为强力弹簧机构，使断路器触头快速分开；一为在触头上方设有灭弧室。

　　（1）传动机构：按断路器操作方法不一样可分为：手动传动、杠杆传动、电磁铁传动、电动机传动；按闭合方式可分为：贮能闭合和非贮能闭合。

　　（2）自由脱扣机构：自由脱扣机构的功能是实现传动机构和触头系统之间的联系。

　　在同一壳架下，可以涵括很多不同额定电 流的型号，仔仔细细地观察不难发现，绝大多数 CB在同一壳架下，不同安培下，其导线/ 导电件截面大小、电磁铁弹簧线径及匝数、 双金属片型号及点焊/铆接位置均会有所差 别。

　　超程的最大的作用是保证动静触头在多次分 断或者大电流分断后，触头处于磨损或者 烧损的情况下，依然能确保触头之间能 良好接触。避免事故。 检测验证的方法：先在外壳上定一基准点，再在 CB闭合的情况下，测量基准点到动触头的 距离，然后断开CB，拆除静触头，最后再 在CB闭合的情况下测量基准点到动触头的 距离并与检验卡片参数对照看是否合格。

　　(1)能安全可靠地接通和分断极限短路电流 及以下的电路电流； (2)长期工作制的工作电流； (3)在规定的电寿命次数内，接通和分断后 不会严重磨损。

　　对接式触头、桥式触头和插入式触头。对 接式和桥式触头多为面接触或线接触，在 触头上都焊有银基合金镶块(即触点)。大 型断路器每相除主触头外，还有副触头和 弧触头。

　　纯电磁式也称油杯式，通常用于63A以下 壳架其特点是，瞬时和延时均由一螺管电 磁铁实现，瞬时主要是依靠外部线圈吸力， 延时则是由油杯内铁芯的特性实现。 纯电磁式的特点是其延时脱扣特性基本不 受环境和温度的影响。

　　低压断路器工作原理分电路，并且有在电路或设备发生过载、短路等事故时，自动切断故障的功能，而附件作为断路器功能的派生补充，为断路器增加了控制手段和扩大保护功能，使断路器的应用限制范围更广、保护功能更齐全、操作和安装方法更多。目前断路器附件已成为断路器不可分割的一个重要部分。

　　但附件并不是越齐全越好，这就要依据具体的控制线路和保护线路来合理地应用附件，避免造成不必要的浪费，同时要分清电压等级，交流或直流，辅助触头的对数等，如应用不当，不但不起保护作用，而且还会造成非常大的经济损失。

　　下面对断路器的附件功能和应用做多元化的分析，使用户在应用断路器附件时有所帮助。

　　二、内部附件1．辅助触头；与断路器主电路分、合机构机械上连动的触头，大多数都用在断路器分、合状态的显示，接在断路器的控制电路中通过断路器的分合，对其相关电器实施控制或联锁，例如向信号灯、继电器等输出信号。

　　万能式断路器有六对触头(三常开、三常闭)，DW45有八对触头(四常开、四常闭)。

　　塑壳断路器壳架等级额定电流100A为单断点转换触头，225A及以上为桥式触头结构，约定发热电流为3A；壳架等级额定电流400A 及以上可装两常开、两常闭，约定发热电流为6A。

　　2．报警触头：用于断路器事故的报警触头，且此触头只有当断路器脱扣分断后才动作，大多数都用在断路器的负载出现过载短路或欠电压等故障时而自由脱扣，报警触头从原来的常开位置转换成闭合位置，接通辅助线路中的指示灯或电铃、蜂鸣器等，显示或提醒断路器的故障脱扣状态。

　　由于断路器发生因负载故障而自由脱扣的机率不太多，因而报警触头的寿命是断路器寿命的1/10。

　　3．分励脱扣器：是一种用电压源激励的脱扣器，它的电压可与主电路电压无关。

　　当电源电压等于额定控制电源电压的70％-110％之间的任一电压时，就能可靠分断断路器。

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　　过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。

　　当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。

　　当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片上弯曲，推动自由脱扣机构动作。

　　分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断电的，在需要距离控制时，按下起动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触点断开。

　　因长期使用，触头弹簧变形、氧化，张力消失或减退，因触头过热，使触头弹簧退火，都是触头压力不足的原因，对此要检查触头初压力和终压力是否符保要求。

　　自行绕制时，选择正真适合的琴钢丝，按同样的直径和匝数进行绕制，但往往由于绕制工艺问题，所得的弹簧力大小的差别，需要将弹簧的直径和匝数进行调节。

　　调节的办法是：钢丝越粗，弹力越大；；弹簧外径越大，弹力越小；匝数越多，弹力越小。

　　绕制时用一根圆铁棒在老虎钳上，再在圆铁棒上齐密缠绕，所用铁棒直径要比弹簧内径小一些，因绕好后弹簧直径会增大，绕好后的弹簧应热处理，否则无弹性。

　　绕制弹簧:在台钳上用两块硬木板将钢丝夹紧，圆铁棒变成一个摇手柄，在一端开一个槽，将钢丝头钳入槽内，摇手柄将钢丝卷在铁棒上，匝与匝之间的节距，用厚度与节距相等的铁皮钳入匝与匝之间，用来控制节距。

　　铁棒直径选用经验：直径0.9毫米以下钢丝应比弹簧直径小2毫米，0.9~1.63毫米的钢丝比弹簧直径小3毫米，1.63~2.6毫米的钢丝，圆铁棒直径应比弹簧直径小4毫米。

　　对氧化严重的触头，最好将触头拆下放入硫酸中用刷子将氧化层刷去，然后放入碱水里中和，再用自来水冲干净。

　　另一种是开关闭合时烧毛，因在闭合时动触头具有一定动能，当它与静触头相碰时，要发生跳动，而这时正是电动机起动之际，通过触头的电流很大，使触头在跳动的过程中形成电弧，将触头烧毛。

　　烧毛的触头表面会出现凸出的小点，造成触头接触不良，应细心把触头表面锉平，并要保持触头表面的形状和原来一样，切勿锉的太多，否则就不能使用。

　　严重的电弧会使触头熔化，熔化的金属在触头闭合后，使动静触头焊在一起，分断电路时，触头无法分开，这是严重的故障。

　　当电动机在频繁起动时也会造成熔焊的现象，在这种情况下，应选用性能更好的开关。

　　主要由于电弧的高温使金属气化蒸发，触头厚度慢慢的变薄，这种磨损是正常现象，所以触头使用日久应当更换。

　　故障性磨损的原因，一种原因是触头弹簧的损坏，初压力不足；另方面是电源电压太低，电磁吸力不足，触头闭合后发生跳动；另一方面是电源电压高于吸引线圈的额定电压，开关闭合时触头动能加剧。

　　触头是易磨损零件，应有备品，无备件亦可制作，用紫铜（但不能退火），应按同样材料和形状去仿制，不能随意改动，如果新制触头重量与原来的重量增加许多，会加剧闭合时的触头跳动。

　　修复后的触头一般应做调整，调整的原则：预接触头应在主触头前接通；灭弧触头应在主触头后断开；动静触头应当对齐；非一般的情况的接触，即宽度在5毫米之内的小面积接触，应调整成面接触，即不小于全部接触面积的2/3，且宽度应大于5毫米。

　　检查触头接触情况的方法：在触头接接触面上垫一层复写纸和一张白纸，由于接触压力使复写纸在白纸上印有痕迹，以此判断接触情况。

　　正常情况电弧喷出灭弧罩的范围很小，常听到一声清脆有力的声音；如果电弧喷射范围很大，听到一种软弱无力的卟卟声，并且伴随触目惊心头严重烧毛，灭弧罩烧焦，这是灭弧时间延长了，其后果会把开关烧坏，甚至引起爆炸事故。

　　如果灭弧罩是用石棉水泥制成，它会在空气中吸潮，另方面在使用时被雨水淋潮，故它的绝缘性能就降低；还会因潮气在电弧的高温作用下，弧罩内水分气化，罩内上部压力增加，电弧不能进入灭弧罩，所以电弧不能熄灭。

　　在磁吹灭弧装置中，静触头附近都装有磁吹线圈，这种线圈是靠空气绝缘，在使用中如不小心，受到冲击或碰撞造成匝间短路，有效匝数减小，磁场减弱，磁吹能力不够，电弧不能迅速进入灭弧罩，灭弧时间延长。

　　在长期使用中，弧罩的电弧高温作用下，表面被焦化，形成一种碳质导电层，这对灭弧很不利，应及时消除。

　　如果是石棉水泥灭弧罩可用细锉把烧焦的部分锉掉，或用小刀刮掉，但一定要保证表面光洁度，因为毛糙的表面，会增大电弧运动的阻力，不利于

　　应急使用时，可用手工雕刻一个石棉水泥罩，但尺寸外型应和原来一样，无石棉水泥板用大理石也行。

　　有些开关在动静触头上装有弧角，弧角的作用是引导电弧吹进灭弧罩，加速电弧熄灭。

　　从处面看，栅片是铜片做的，而实质上是铁片镀了一层铜，故栅片应当用铁片来制作。