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,即额定电压在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。

　　低压电气设备进行维修时，需要切断电源，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。刀开关即作为隔离电源的开关电器。隔离电源的刀开关亦称作隔离开关。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。

　　隔离开关的主要特点

　　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方式；

　　3、用以接通或断开小电流电路。

　　隔离开关的参数

　　额定电压 = 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。另外，某些型号的断路器也具有隔离功能，可以作为隔离电气使用。

　　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。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。目前，已获得了广泛的应用。

　　断路器一般由触头系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器、外壳等构成。断路器按其构造分为微型断路器、塑壳断路器和框架式断路器。

　　断路器的作用

　　切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。而高压断路器要开断1500V，电流为1500-2000A的电弧，这些电弧可拉长至2m仍然继续燃烧不熄灭。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。

　　低压断路器也称为自动空气开关，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。

　　低压断路器具有多种保护功能（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。结构和工作原理低压断路器由操作机构、触点、保护装置（各种脱扣器）、灭弧系统等组成。

　　断路器的工作原理

　　当短路时，大电流（一般10至12倍）产生的磁场克服反力弹簧，脱扣器拉动操作机构动作，开关瞬时跳闸。

　　当过载时，电流变大，发热量加剧，双金属片变形到一定程度推动机构动作（电流越大，动作时间越短）。

　　低压断路器的主触点是靠手动操作或电动合闸的。主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。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。当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放。也使自由脱扣机构动作。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。

　　现在有电子型的，使用互感器采集各相电流大小，与设定值比较，当电流异常时微处理器发出信号，使电子脱扣器带动操作机构动作。

　　断路器的参数

　　额定工作电压（Ue）：这是断路器在正常（不间断的）的情况下工作的电压。

　　额定电流（In）：配有专门的过电流脱扣继电器的断路器在制造厂家规定的环境温度下所能无限承受的最大电流值，不会超过电流承受部件规定的温度限值。

　　短路继电器脱扣电流整定值（Im）：短路脱扣继电器（瞬时或短延时）用于高故障电流值出现时，使断路器快速跳闸，其跳闸极限Im。

　　额定短路分断能力（Icu或Icn）：断路器的额定短路分断电流是断路器能够分断而不被损害的最高（预期的）电流值。

　　标准中提供的电流值为故障电流交流分量的均方根值，计算标准值时直流暂态分量（总在最坏的情况短路下出现）假定为零。工业用断路器额定值（Icu）和家用断路器额定值（Icn）通常以kA均方根值的形式给出。

　　短路分断能力（Ics）：断路器的额定分断能力分为额定极限短路分断能力和额定运行短路分断能力两种。

　　3、双电源切换开关

　　主要用在不间断供电场所，它能在正常供电线路发生故障后将负荷用电设备自动换接到另外一个备用电源上，保持设备继续正常运行。

　　双电源切换开关的分类

　　1、STS静态开关

　　又叫静态转换开关，为电源二选一自动切换系统，第一路出现故障后STS自动切换到第二路给负载供电(前提第二路电正常且和第一路电基本同步），第二路故障的话STS自动切换到第一路给负载供电(前提第一路电正常且和第二路电基本同步）。

　　适合用于UPS-UPS，UPS-发电机，UPS-市电，市电-市电等任意两路电源的不断电转换，以上所有电源间都需要同步装置以保证两电源基本同步，否则STS无法切换。

　　主要由智能控制板,高速可控硅,断路器构成.其标准切换时间为≤8ms,不会造成IT类负载断电。既对负载可靠供电,同时又能保证STS在不同相切换时的安全性。

　　2、ATS自动转换开关

　　ATS主要用在紧急供电系统，将负载电路从一个电源自动换接至另一个（备用）电源的开关电器，以确保重要负荷连续、可靠运行。ATS为机械结构，转换时间为100毫秒以上，会造成负载断电。适合照明、电机类负载。

　　双电源切换开关PC级和CB级的区分

　　双电源切换开关分PC级和CB级，两者结构大致一样。PC级是隔离型的，就像双投刀开关，加上操作机构构成的。CB级是断路器保护型的，由两个断路器加操作机构组成，有过载短路保护，和断路器保护一样。用户在选择时应从以下几方面来考虑。

　　（1）从可靠性角度考虑。PC级的比CB级的可靠性高一些，PC级使用的是机械+电子转换动作锁，CB级使用的是电子转换动作锁。所以在一些安全性要求比较高的工作产所，建议选择物PC级产品。

　　（2）从切换时间角度考虑。两种产品切换时间不一样，PC级产品在减速电机上使用比较普遍，因为电机转速高（16-22r /min），电路发生故障后，需等电机转速减速到一定程度触发开关动作机构才能断开，动作时间比较慢，虽然切换时间慢，但是作为机械产品更多的还是从耐用性角度来考虑。CB级产品常用在居民楼中，故障电源断开容易，切换时间快速。

　　（3）PC级双电源切换开关没有短路保护功能，用户是否额外增加断路器应根据电路系统是否需要来考虑。双电源切换开关它的作用是实现双路电源转换作用，有无短路保护功能不会对它的运行影响。很多人认为短路功能是用来保护开关，这是错误的理解误区。

　　（4）加装隔离开关，会占用空间、增加成本，降低可靠性，建议工业用电系统中隔离开关需控制安装数量，在居民楼层中没必要设置隔离开关。

　　4、接触器

　　分为交流接触器（电压AC）和直流接触器（电压DC），它应用于电力、配电与用电。接触器广义上是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。

　　交流接触器与直流接触器的区别

　　1、铁心不一样：交流接触器的铁心有彼此绝缘的硅钢片叠压而成，并做成双E形；直流接触器的铁芯多由整块软铁制成，多为U形。

　　2、灭弧系统不一样：交流接触器采用删片灭弧，而直流接触器采用磁吹灭弧装置。

　　3、线圈匝数不一样：交流接触器线圈匝数少通入的是交流电，而直流接触器的线圈匝数多通入的是直流电，交流接触器分断的是交流电路，直流接触器分断的是直流电路。交流接触器操作频率最高为600次/小时，使用成本低。而直流接触器操作频率可高达2000次/小时，使用成本高。

　　4、错接电源故障不一样：如果把交、直流接触器接错了，就是直流电接交流接触器，线圈马上烧；而交流电接直流接触器，接触器无法吸合。

　　接触器的作用

　　因为可快速切断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制（某些型别可达800安培）电路的装置，所以经常运用于电动机做为控制对象﹐也可用作控制工厂设备﹑电热器﹑工作母机和各样电力机组等电力负载，接触器不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用。接触器控制容量大，适用于频繁操作和远距离控制。是自动控制系统中的重要元件之一。

　　接触器的工作原理

　　当接触器线圈通电后，线圈电流会产生磁场，产生的磁场使静铁心产生电磁吸力吸引动铁心，并带动交流接触器点动作，常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，常开触点断开，常闭触点闭合。直流接触器的工作原理跟温度开关的原理有点相似。

　　5、电流互感器

　　电流互感器原理是依据电磁感应原理的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量 ，二次侧不可开路。

　　电流互感器的作用

　　在发电、变电、输电、配电和用电的线路中电流大小悬殊，从几安到几万安都有。为便于测量、保护和控制需要转换为比较统一的电流，另外线路上的电压一般都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到电流变换和电气隔离作用。

　　6、热继电器

　　热继电器的工作原理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。

　　热继电器的参数

　　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。

　　整定电流范围：整定电流的范围由本身的特性来决定，它描述的是在一定的电流条件下热继电器。

　　热继电器的选型

　　1、热继电器选型应等于或大于电动机的额定电流。

　　2、热继电器的额定电流=（0.95-1.05）倍的电动机额定电流。

　　3、当热继电器周围的环境温度不为35℃时，应整定为 ：(95-T)/60 的商开平方 T:环境温度。

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