陸元英　劉慧清　包國軍

摘 要：目前在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、日常生活以及交通等用電部門中，低壓電器的應(yīng)用十分普遍，而發(fā)電廠供電系統(tǒng)中存在大量的低壓控制元件，這些元件的質(zhì)量將嚴(yán)重影響企業(yè)的安全生產(chǎn)和設(shè)備的安全性、可靠性。因此，本文選取發(fā)電廠常用的低壓電器，按照作用、功能的不同分為保護(hù)類電器和控制類電器，并對其工作原理進(jìn)行研究分析，為改善電器的可靠性及用電安全提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：低壓電器；發(fā)電廠；工作原理

低壓電器現(xiàn)在主要應(yīng)用于電力傳輸系統(tǒng)與電力拖動(dòng)系統(tǒng)中。截至目前，我國低壓電器的種類接近600個(gè)，共有120個(gè)生產(chǎn)系列，規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量近萬[1]。雖然有眾多的電器種類，但在選用和使用中安全與經(jīng)濟(jì)都是要牢牢把握的兩個(gè)原則，從而保證設(shè)備的可靠運(yùn)行以及因故障更換時(shí)的經(jīng)濟(jì)性。

1 發(fā)電廠常用低壓電器概述

在發(fā)電廠中低壓電器具有調(diào)節(jié)、控制、通斷與保護(hù)功能，其工作電壓區(qū)間在1200V（交流電壓）或者1500V（直流電壓）之內(nèi)[2]。按照其承擔(dān)的功用，可將其分為保護(hù)類電器和控制類電器。前者的工作原理是在電路過載或者其他異常情況下將設(shè)備斷開，避免遭到破壞；后者則是對電路閉合、斷開以及接觸進(jìn)行控制，從而起到控制調(diào)節(jié)的作用。常用的控制類低壓電器主要有接觸器和刀開關(guān)等，而常用的保護(hù)類電器有熔斷器和熱繼電器等。

2 保護(hù)類電器的工作原理分析

2.1 刀開關(guān)的類型及原理

刀開關(guān)在低壓控制中的應(yīng)用十分廣泛，以前被稱為隔離開關(guān)或者閘刀開關(guān)，通常采用手動(dòng)方式進(jìn)行控制，以隔離電源和分段負(fù)載為基本功用，其中隔離電源的功能有利于設(shè)備檢修、維護(hù)等工作，保障檢修及維護(hù)人員的安全。而分?jǐn)嘭?fù)載功能能將接入電路頻率較低以及分段容量不足的設(shè)備和電路進(jìn)行分?jǐn)嗵幚?。刀開關(guān)的整體結(jié)構(gòu)較為簡單，包括閘刀、刀夾座、觸頭等，其中觸頭若采用熔斷體作為構(gòu)成材料，則一般稱為熔斷式開關(guān)；若觸頭元件采用疊裝式，則稱為組合開關(guān)。

刀開關(guān)的工作原理也十分簡單，用接線座容納進(jìn)線和出線，依靠動(dòng)觸刀與靜觸頭的接觸實(shí)現(xiàn)電流的連接。瓷底板固定所有導(dǎo)電部分，而膠蓋則起到保護(hù)作用，避免接觸過程中產(chǎn)生的電弧傷人，并隔開電路中各極而防止短路。另外，在長期使用中金屬零件容易掉落，在加裝膠蓋后能有效防止因金屬零件導(dǎo)致的極間短路[3]。

2.2 熔斷絲的分類及原理

熔斷絲是最為常用的保護(hù)類低壓電器，由絕緣座和絕緣管組成，其中最核心的部分是熔斷體，在電路過載時(shí)會(huì)導(dǎo)致熔斷體熔斷，從而導(dǎo)致電路開路，避免因嚴(yán)重過載和短路導(dǎo)致設(shè)備損壞的情況。常用的熔斷器有管式熔斷器、螺旋式熔斷器等。

在使用時(shí)，熔斷器與保護(hù)電路串聯(lián)。由于熔斷體具有電熱敏特性且自身熔點(diǎn)較低，因此一旦其中所經(jīng)過的電流過大，將因電阻發(fā)熱而導(dǎo)致自身熔斷。如今熔斷器大都具有反時(shí)限的特點(diǎn)，即熔斷時(shí)間與過載電流之間具有負(fù)相關(guān)關(guān)系，所以若電流在一定時(shí)間范圍內(nèi)過載，且過載電流量不大的情況下，熔斷器并不會(huì)直接損壞并形成開路，仍然能夠長時(shí)間使用。

3 控制類電器的工作原理分析

3.1 繼電器的分類及原理

在低壓控制電路中繼電器的作用介于保護(hù)元件與控制元件之間，其主要功能是對控制信號(hào)進(jìn)行反應(yīng)，從而間接實(shí)現(xiàn)對主電路的控制。其功能類似開關(guān)，工作原理是利用小電流控制信號(hào)對大電流使用信號(hào)進(jìn)行控制，在自動(dòng)化電路及設(shè)備中應(yīng)用較廣，能通過預(yù)先設(shè)定好的控制規(guī)則實(shí)現(xiàn)電路轉(zhuǎn)換、安全保護(hù)等自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。

目前，電路中常用的繼電器是電磁繼電器，這種繼電器由觸點(diǎn)簧片、銜鐵以及線圈等構(gòu)成。根據(jù)電磁效應(yīng)原理，利用線圈電流克服彈簧彈力，實(shí)現(xiàn)電路中開關(guān)觸點(diǎn)的連接。當(dāng)電流消失或者減弱到某一數(shù)值以下，電磁效應(yīng)消失，彈簧作用力無法克制，從而實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)斷開。

3.2 限位開關(guān)的分類和原理

限位開關(guān)是利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)原理，對運(yùn)動(dòng)位置進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的往復(fù)、變速、反向以及停止等運(yùn)動(dòng)。其工作原理與常規(guī)按鈕類似，不同之處在于前者開關(guān)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)是依靠機(jī)械運(yùn)動(dòng)完成的。按照結(jié)構(gòu)的不同，行程開關(guān)一般可分為組合式、微動(dòng)式以及滾輪式、直動(dòng)式幾種。其工作原理是在裝設(shè)有模塊的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)行到預(yù)先設(shè)定好的位置時(shí)，與相應(yīng)位置的行程開關(guān)產(chǎn)生碰撞而連接觸點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)切換電路的目的。

3.3 空氣開關(guān)的分類及原理

空氣開關(guān)由電壓繼電器、熱繼電器、熔斷器以及刀開關(guān)等組成，又稱自動(dòng)空氣斷路器，不僅能起到電路控制作用，而且承擔(dān)保護(hù)功能。在短路和過載等情況下會(huì)根據(jù)電路運(yùn)行狀況實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能，在平常使用時(shí)可采用手動(dòng)方法進(jìn)行控制。

空氣開關(guān)利用脫扣器實(shí)現(xiàn)電流通斷，正常負(fù)載電流經(jīng)過電磁線圈時(shí)產(chǎn)生的吸引力在一定范圍內(nèi)不會(huì)對脫扣器造成影響。而線路一旦短路，則電磁線圈磁力將會(huì)瞬間增加，從而在磁鐵吸引力的作用下造成脫扣器脫扣，此時(shí)彈簧的作用力開始起到作用，使靜觸頭斷開，整個(gè)電路也會(huì)隨之?dāng)嚅_。多線路發(fā)生過載，則熱元件將會(huì)發(fā)熱并造成金屬片上彎，將鎖扣和搭鉤推開，使電源切斷。

4 總結(jié)

低壓電器在發(fā)電廠中主要起到控制電路閉合斷開、調(diào)節(jié)電路運(yùn)行的功能。在使用過程中要對技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)，并對使用環(huán)境和對象進(jìn)行控制。除了注意電器自身外，還要對環(huán)境的空氣濕度、有害氣體、導(dǎo)電塵埃等條件加以分析，并綜合考慮低壓電器元件的更換費(fèi)用、更換難度和使用壽命等因素，以便整體改善低壓電器的使用環(huán)境和使用效率。

參考文獻(xiàn)

[1]紀(jì)占平，徐海.發(fā)電廠常用低壓電器的工作原理[J].科學(xué)與財(cái)富，2012，12（4）：394.

[2]劉耀杰，李剛，成海洋.探討繼電器在低壓電器工程中的功能與應(yīng)用[J].中國科技博覽，2014，23（12）：397.

[3]陳蕊.淺析繼電器在電器工程及其自動(dòng)化低壓電器中的應(yīng)用[J].科學(xué)與財(cái)富，2015，23（8）：44.

（作者單位：1.內(nèi)蒙古能源發(fā)電興安熱電有限公司；2.內(nèi)蒙古能源發(fā)電新豐熱電有限公司；3.內(nèi)蒙古能源發(fā)電興安熱電有限公司；4.中電投內(nèi)蒙古新能源有限公司）