低压电器柜设计元件介绍

安文丽

中图分类号：TM13 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2016）10-000-01

摘 要 文章介绍了低压电器柜元件的设计原理，并分别对低压断路器，接触器，继电器和熔断器设计原理结构进行分析。

关键词 低压电器柜 工作原理 设计

一、低压断路器

低压断路器通常又被称为自动空气开关，这是一种工作时需要有电参与的源操作的开关设备，它在低压配电的断路过程中使用非常广泛，通常是在不经常操作的低压配电设施当中可认为是电源开关，并有较为完善的灭弧装置，既可以有手动开关作用，又可以自动的进行对失压、欠压、断相、过载和短路等故障时电器的保护。断路器不仅可以导通和断开正常负载的电流和过载的电流，而且可以导通和断开短路电流。断路器可来分配电能，对于不频繁启动异步电机，为了达到可以保护电动机以及电源等设备，当它们发生非常严重的过载故障、短路故障以及欠电压故障等情况时，可以自动切断所能电路，以实现对整个运行线路的保护，将损失减少到最低限度。

低压断路器所拥有的种类非常多，按照其不同作用可分为按性能分有配电保护断路器、电动机保护断路器、家庭用电和类似家庭用电断路器以及发生漏点故障时及时保护的断路器；若按不同的性能划分可分为一般式、多功能式、高性能、智能型和可通信智能型等类型；若按灭弧时所用介质划分，有空气式和真空式。

（一）塑料外壳型低压断路器。作为低压配电开关柜中应用非常普遍的一种控制元件，塑料外壳型低压断路器可作为配电线路、电动机、照明电路及电热器等设备的电源控制及开关保护，其基本结构是由触头和灭弧系统、操作部分、各种脱扣元件、附件等多个基本结构组成。

（二）低压断路器的主要用途：具有限流分段功能；可以进行电路保护；对于过载情况可延时保护；具有一定的隔离能力。

二、接触器

接触器是一种可以自动控制的电器，可用于一般的低压配置系统中，通常用来在距离较远线路中控制电气设备，经常用于操作交直流主回路当中，通常在大容量电路中、交流或者直流电动机的自动控制当中应用也较为广泛。

接触器如果按照其灭弧能力分类，可分为真空式、油浸式和电气电磁式等；若按照触头控制而形成的电流种类进行分类可分为交流式、直流式、机械连锁式、切换电容式等。

（一）接触器的基本结构

a、电磁机构：线圈、动铁芯（即衔铁）和静铁芯，而且二者均采用均采用硅钢片的结构；b、触头结构：主触头、辅助触头（主触头主要用于通断电路，辅助触头用于控制电路），均与动铁芯联动；c、灭弧结构；d、释放弹簧系统；e、接线端子；f、绝缘外壳及基座等。

其中，容量处于中小型的接触器通选取用直动式电磁系统，主触头与辅助触头一般选取双断点桥式结构；若是大容量系统，选用绕棱角转动结构，主触头选用单断点式。交流接触器一般选取多纵缝灭弧；直流接触器一般选取磁吹式灭弧。

（二）交流式接触器及其原理

其工作原理是利用电磁来控制电路，从而使衔铁动作，带动触头的转换。当线圈没有电时，由于弹簧的作用力使得衔铁和主触头处于断开状态；当线圈有电时，弹簧克服弹力使得衔铁与主触头接触，电路处于闭合状态，与此同时，辅助触头也跟随动作。

三、继电器

继电器是一种可以进行自动控制以及逻辑转换的一种元件，在电气领域中，凡是涉及到逻辑控制的场所，均要使用继电器。因此，继电器有非常多的种类，在使用过程中需进行选择。

继电器是一种通过对输入量改变的感知（无论是电量变化还是非电量变化），相对应的改变输出量，输出量通过控制触头来转换逻辑。继电器的逻辑特性非常强，在实现逻辑转换的过程中，“通”、“断”分别用“0”、“1”。

继电器的分类：

如果依信号分类，可将继电器分为直流、交流、电压、电流、时间、温度、脉冲、压力、中间继电器等等；如果依照产品的类型可分为固体式、静态式、接触式继电器等；如果依靠接触头的功率可分为高度灵敏继电器、灵敏继电器、通用型继电器；如果按输出头容量可分为节能型、微功率型、弱功率型、小功率型、中功率型、大功率型继电器等。在这些分类中，电磁式继电器应用较为普遍。

电磁式继电器是一种可以控制信号的继电器，同样也有交、直流不同类型，种类也非常多。它的基本原理与结构和接触器基本原理与结构类似，唯一不同之处在于由于继电器每个触头容许的电流量较小，所以触头数量很多，而且没有特定的灭弧装置，体积不大，动作反应快，因此只能用于逻辑转换。工业中若需要在线路中间转换信号或者进行小型功率的输送，通常采用小型电磁继电器。

四、熔断器

熔断器用于短路保护，它的工作原理是由于热效应原理。通常串联于电路当中，若发生短路故障或线路中突然出现过大电流超过其最大值时，它将迅速自身产生热量融化自身熔体，从而断开电路，起到保护作用。断路器根据使用电压可分为高压断路器和低压断路器；根据结构可分为敞开式、半封闭式、管式和喷射式熔断器。

熔断器串联于被保护的电路当中，当电路发生短路或严重过流时，电流超过规定值一段时间后，以它本身产生的热量使融化体融化而快速分断电路，从而保护电路。在熔断器工作时，需要与其他的保护电气开关相互配合，短路电流在其一定范围内可满足保护要求。

熔断器的工作原理：

熔断体与熔断器支持件共同组成了熔断体。熔断体是由熔体、熔断管、导电体元件、填料等组成。熔断体的熔体在其两端会有圆筒帽，在靠近最热部位上需要装有适量合金以降低动作温度与功耗；在熔断器中最重要的部分就是熔体，它是必须有断流能力强、本身消耗小同时限制电流能力要强等特点；熔断管壁一般成半封闭状态，里面装置者熔断体，而且这样的设计有利于断通时灭弧，熔断体是由不同金属丝制成的，不仅有丝状，还有片状、袋状、丝状等等；填料在熔断器中也非常重要，通常采用石英砂，主要是用来帮助熔体散热，同时也可以作为灭弧介质，从而帮助熔断器限流和分流。