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常用低压电器的选用

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 一、低压电器的基本知识

  低压电器通常是指工作在交流电压低于1200V,直流电压低于1500V在电路中起通断、保持、控制、保护和调节作用的电器。由于我国交流供电制度在低压范围内仅有380V和660V两个等级,而工业低压用电设备多采用380V电压等级,所以常用的低压电器往往是工作在交流500V以下的电器。

  低压电器种类繁多,按其用途或所控制的对象,可大致分为两类。

  1、低压配电电器——对此类电器的要求是工作可靠、有足够的电动稳定度和热稳定度。电动稳定度是指电器承受短路电流的电动力作用而不致损坏的能力;热稳定度是指电器承受规定时间内短路电流所产生的热效应而不致损坏的能力。这类电器主要有刀开关、转换开关、断路器和熔断器等等,主要用于低压配电系统中。

  2、低压控制电器——对此类电器的要求是工作准确、操作频率高、寿命长。这类电器主要有接触器、继电器、启动器、控制器、主令电器、变阻器和电磁铁等等,主要用于电力拖动控制系统和用电设备中。

二、确定低压电器电流容量的方法

  以上介绍的两类低压电器各自都有多种规格和型号的产品,因而在使用时,只有恰当地选择相应的规格和型号,才能保证其可靠地运行工作,又能最大限度地节能和降低成本:不同类型的低压电器,选用的依据条件和物理参数也不完全相同。但因低压电器选择条件是以发热条件为主,所以电流容量条件(即额定电流条件)是选择各种低压电器的通用条件,也是应首要确定的重要条件。

低压电器电流容量条件的确定和选择,是依据它们参与的电路所控制的对象(负载)的电流容量所决定的。因而需首先确定控制对象的额定电流。然后再选择低压电器的额定电流和其他相应的条件,并适当留有裕度。

  控制对象未投入运行前,确定其额定电流的方法一般有三种:

  1、从铭牌上查取其额定电流值。

  2、应用电路原理公式,根据设备的功率、工作电压和功率因数等条件,计算出其额定电流值。

  3、根据经验公式估算出其额定电流值。

  第三种方法虽然较前两种方法误差稍大,但在无特殊设计要求的场合下,做一般选件是允许的,也是能满足实际工作需要的,并且对于低压三相负荷平衡设备(380V)和低压单相设备(220V),在已知其有功功率情况下,估算法更为简单快捷。

  估算法是以负载千瓦数乘以一个系数。

  ① 对于交流380V三相平衡设备(如电动机):IN≈2PN

  ②对于交流380V三相平衡电热设备(如电阻炉):IN≈1.5PN

  ③对于交流220V相电压单相设备:,IN≈4.5PN

  ④对于交流380V线电压单相设备:,IN≈2.5PN

  式中IN——估算的额定电流值(A)。

  PN——设备的有功功率(kW)。

三、低压电器的选用

  这里主要介绍在交流电压条件下工作,控制三相异步电动机的低压电器的主要几项选择方法。

  1.熔体和熔断器的选用

  (1)熔断器类型的选用 对于容量较小的照明线路的简易保护,可选用RC系列插式熔断

  器;机床线路及小容量电动机的保护宜采用RL系列螺旋式熔断器;较大容量电动机的保护宜采用RT。有填料密封管式熔断器,也可以根据负载性羼和安装环境的不同选用其他适当类型的熔断器。应当指出,在各类低压熔断器中,RL系列螺旋式熔断器和RT。有填料密封管式熔断器灭弧力强,属于限流式熔断器(即在短路电流到达最大冲击值之前熄灭电弧),其保护灵敏度优于其他熔断器。

  (2)熔体的确定 熔断器主要功能是在电路中起短路保护作用,而真正起保护作用的部件是熔体,因而熔体选择较为重要。对于无冲击电流的负载(如一般照明电路、电热电路),可按负载电流的大小来选择熔体的额定电流;对于有冲击电流的负载(如电动机),要求它既能躲过尖峰电流(包括正常短时的过荷电流和起动电流),又能在最短的时间内分断短路电流。这里介绍两个选择熔体额定电流的经验公式:

  对于单台电动机:IN·FN≈2.5IN·M n—1

  多台电机:IN·FN≈(1.5~2.5) IN·max +∑IN·i (系数取值与起动方式有关)i=1式中 IN·FN ——熔体额定电流(A)。

  IN·M ——单台电动机额定电流(A)。

  IN·max ——多台电动机中,容量最大的一台电动机的额定电流(A)。

  ∑IN·i——多台电动机中,除了容量最大的一台电动机外,其余电动机的额定电流之和 (A)

  (3)熔断器的选用 熔断器本体的主要选用条件应能同时满足额定电流和额定电压两条件。

  即

  IN·Fu ≥IN· FE

  UN·Fu≥UN

  式中 IN·Fu 、UN·Fu——熔断器的额定电流、额定电压。

  IN· FE——熔断器内安装的熔体的额定电流。

  UN——线路的额定电压。

  2.热继电器的选用

  热继电器的主要功能是对电动机或其他电气设备进行过载保护。它的选用条件主要是热元件的额定电流(或热元件编号)和热元件整定电流调节范围。应使:IN·FR≥IN·L

  式中 IN·FR——热元件的额定电流。

  IN·L——负载的额定电流。

  从结构形式上,一般多选用三相结构式。对于三角形接法的电动机宜选用带断相保护功能的热继电器。

  热继电器的整定电流宜为:IFR·TR≈(1.05~1.1) IN·L

  式中IFR·TR——热继电器的整定电流值。

  3.交流接触器的选用

  交流接触器的选用主要是依据其额定电流(即接触器主触头额定电流)和吸引线圈的额定电压条件。对于一般工作任务的普通负载,交流接触器额定电流应稍大于控制对象的额定电流。

  即 IN·KM > IN·L

  交流接触器吸引线圈的额定电压条件很重要(包括一些带有电磁吸引线圈的继电器),一定要根据控制回路的电源电压等级来选择。交流接触器常见的线圈电压等级有36V、ll0V、127V、220V、380V几种。对于重任务(如某些工作母机、升降设备等平均操作频率可达100次/h以上)和特重任务(如拉丝机、港口起重机、轧机辅助设备等平均操作频率可达600次/h以上)的电动机负载的交流接触器,选用时还应考虑操作频率、工作制等条件选择相应型号的交流接触器,其额定电流也要留有较大的余量。

  4.电源开关的选用

  常用的电源开关有刀开关和组合开关系列,一般在电路中做电源隔离使用而不参与直接起、停负载。选择依据主要有触刀(或触爪)的额定电流和开关的极数等条件。对于不直接参与起、停负载的开关,其额定电流一般要稍大于负载额定电流;对于直接用于起、停小容量电动机的开关,可按:

  IN·Qk≈(1.5~2.5)IN·M选取。

  式中,IN·Qk——电源开关的额定电流。

  某些设备中的电源开关也可选用低压断路器。低压断路器又称自动空气开关,中小容量的低压断路器多为装置式(塑壳式)结构,选用时可选复式脱扣器式或电磁脱扣器式,低压断路器允许带负荷操作,额定电流应大于负载额定电流。

  即:IN·Qk >IN·L;

  热脱扣器整定电流一般可按:IN·Qk≈1.1 IN·L整定。

  对于小型低压断路器的电磁脱扣器的瞬动动作电流可以不加整定。若要整定,应使IOP(O)≥(2~2.5)IPK

  式中,IOP(O)——电磁脱扣器的瞬动动作电流。

  IPK——尖峰电流。

  单台电动机尖峰电流即为其起动电流;多台电动机尖峰电流按下式计算:

  n一1

  IPK =KΣ Σ IN·i + IST·max

  i=1

  式中 IST·max一——用电设备中,起动电流与其额定电流之差为最大的那台电动机的起动电流。

  n一1

  KΣ Σ IN·i——除起动电流与其额定电流之差为最大的那台电动机之外,其他n一1台电动

  i=1 机的额定电流之和。

  KΣ——上述m一1台电动机的同时系数,按台数多少选取,一般为0.7~1。

  5.导线的选用

  低压用电设备的配线采用绝缘导线者居多,一般按发热条件和机械强度条件来选择。发

  热条件即是电流条件,可用两种方法去选择:

  1)按安装环境温度,查阅各种导线的允许载流量表。使之满足:

  Iat≥IN·L

  式中Iat——导线的允许载流量。再查表,兼顾机械强度条件的最小截面要求条件。

  2)可按铝绝缘导线载流量为基础进行估算。估算法虽然误差稍大,但在无特殊设计要求

  的场合下,做一般选线是能满足实际工作需要的。10mm2及以下的铝绝缘导线载流量按5A/

  mm2估计;16mm2和25mm2的铝绝缘导线载流量按4A/mm2估计;35 mm2和50mm2的铝绝

  缘导线载流量按3A/mm2估计(穿管敷设可将载流量打8折;高温环境可打9折。若用铜导

  线,可将铝线的载流量乘以1.3倍。);再兼顾机械强度条件的最小截面要求。

  6.估算法选件举例

  对一台5.5kw的三相鼠笼异步电动机进行运行控制,板面明配线,试选择熔断器及熔体,热继电器,交流接触器,电源开关和主回路铝绝缘导线的截面。

  1)估算电动机额定工作电流:IN·M≈2PN=11A。

  2)估算熔体额定电流:IN·FE≈2.5 IN·M = 27.5A,可选30A。

  3)估算熔断器额定电流:IN·FU≥IN·FE =30A,可选RL1—60。

  4)估算热继电器额定电流:IN·FR≥IN·M = 11A,热元件选16A(调节范围10~16A),可选JR。一20/3型。过载保护整定值:IFR·TR≈1.1 IN·M = 12A。

  5)估算交流接触器额定电流:IN·KM > IN·M =1lA,可选CJX2一16或CJ10一20。

  6)估算电源开关额定电流:IN·QK > IN·M可选20A开关。

  7)估算主回路铝绝缘导线的截面:A= IN·M/(j=5A/mm2)=2.2 mm2

  可选BLV一500一(3×2.52 )导线。


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