2026年一建【机电】刘 敏,06.06-第一章-1.2-机电工程常用设备(三)

3.配电设备

1)柜体

  • 开关柜、
  • 配电柜、

 

  • 开关柜

①类型:

按开关设备的布置形式:金属铠装式-、间隔式-和箱式-等;

按断路器和其他元件的安装方式:固定式、中置式、手车式开关柜等。

②技术参数:

额定电压、额定电流、额定频率、额定工频耐受电压、雷电冲击耐受电压

  • 配电柜

①类型:

按电压不同分为:高压配电柜和低压配电柜;

按设备的结构特征:固定式、抽屉式、组合式等;按配电用途:动力柜、照明、计量和应急等配电柜。

②配电柜的性能特点:额定电流、额定电压、短路承受能力、防护等级等。

 

 

 

 

2)开关设备(断路器、负荷开关、隔离开关)

  • 断路器(通断和保护)

①特点:能带负荷分、合电路,在过载或短路时能自动跳闸,保护设备和人身安全。

②类型:空气、SF₆气体、真空断路器。

③技术参数:额定电流、额定电压、脱扣器整定电流、最大短路电流、操作特性等。

例如:真空断路器利用高真空作为绝缘和灭弧介质,六氟化硫断路器是利用六氟化硫(SF₆)气体作为灭弧和绝缘介质,油断路器以密封的绝缘油作为开断故障的灭弧介质。

 

 

  • 负荷开关

①特点:能带负荷分合电路,但在过载及短路时不会自动跳闸;一般需要和熔断器配合使用,才能保护线路和设备安全运行。

②类型:接电压等级分为低压负荷开关和高压负荷开关; 接操作方式分为手动负荷开关和电动负荷开关等。 ③技术参数:额定电压、额定电流、操作方式等。

 

 

  • 隔离开关

①特点:不能带负荷分合电路,短路和过载时不会自动跳闸,分闸时有明显断开点,确保维修人员的安全。

②类型:按绝缘支柱分为单柱式、双柱式和多柱式;

按运行方式分为水平旋转式、垂直旋转式和插入式等。

③技术参数:额定电压、额定电流、接通能力、断开能力等。

 

对比

开关类型 特点 技术参数
断路器 能带负荷分、合电路,在过载或短路时能自动跳闸,保护设备和人身安全。 额定电流、额定电压、脱扣器整定电流、最大短路电流、操作特性等
负荷开关 能带负荷分合电路,但在过载及短路时不会自动跳闸;一般需要和熔断器配合使用,才能保护线路和设备安全运行。 额定电压、额定电流、操作方式等
隔离开关 不能带负荷分合电路,短路和过载时不会自动跳闸,分闸时有明显断开点,确保维修人员的安全。 额定电压、额定电流、接通能力、断开能力等

 

4.电动机

类型       特点 应用
直流 无刷 通过电子换向 具有较大的启动转矩和良好的启、制动性能,在较宽范围内实现平滑调速的优越性能,以及较强的过载性能 广泛应用于机床、轧钢机、电力机车和需要经常启动并调速的

电气传动装置中。

有刷 电

磁

串励、并励、他励和复励
永

磁

稀土、铁氧体和铝镍钴永磁
交流 单相

异步

手持、家用电器用电动机 结构简单、制造容易、价格低廉、运行可

靠、使用维护方便、坚固耐用、重量轻等优点

最广泛
三相异步 切割机、套丝机、钢筋弯曲机
同步 电磁、永磁、磁阻、磁滞 具有转速和电源频率保持严格同步的特性,即只要电源频率保持恒定,交流同步电动机的转速就绝对不变。  

4)伺服电动机(是一种服从控制信号指令的电机)

  • 主要由伺服驱动器、电动机和其他相关部件组成。
  • 伺服执行电动机是一种能够精确控制角度位置的旋转或线性执行器。

伺服电动机的功能是将输入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移和角速度,驱动控制对象。

  • 性能特点:有控制电压时转子立即旋转,无控制电压时转子立即停转。

转轴转向和转速是由控制电压的方向和大小决定的。

伺服电动机 类型 结构组成
交流 定子和转子
直流 与普通直流电动机的结构基本相同

 

 

5.控制设备:包括自动化控制系统、保护装置、监测仪表等,是电力系统中的大脑和神经系统。

【接触器、继电器、互感器、电抗器】

1)接触器

(1)接触器类型:交流、直流

由电磁系统、触头系统、灭弧系统、释放弹簧及基座等几部分构成。

 

2)继电器【控制电路(小电流/弱信号)】

  • 类型:

①按输入信号的性质:电压-、电流-、时间-、温度-、速度-和压力-等。

②按输出形式:有触点、无触点。 ③按用途:控制用-和保护用-等。

④按动作原理:电磁式-、感应式-、电动式-、热-和电子式-。

  • 性能特点:用于控制电路的开关动作,实现远程控制和保护功能。

 

3)互感器

  • 互感器类型:

电压互感器可在高压电力系统中用于电压和功率的测量等。

电流互感器可用在电流测量、功率测量和线路保护等。

一次绕组匝数极少(1-匝),串联在被测电路中;二次绕组匝数多,串联在测量仪表或保护继电器中。

根据安匝平衡原理,二次电流与一次电流成反比,实现大电流到小电流的转换。

 

 

 

  • 互感器性能特点:19单

将高电压、大电流变换成低电压、小电流;

与测量仪表配合,可以测量电压、电流、电能,与控制设备配合能确保操作人员和设备的安全。

电流互感器:铁芯采用高导磁材料,二次侧严禁开路(开路会产生高电压,危及人身和设备安全)。

电压互感器:铁芯与普通变压器类似,二次侧严禁短路(短路会产生大电流,烧毁绕组)。

4)电抗器(电感器):

例如:电抗器具有:【腺体包严】限制电机启动电流、提高其工作可靠性、保护电动机平稳运行、

延长电动机使用寿命等性能。

本质是一个带铁芯(或空心)的绕组,利用电感的 “阻碍电流变化” 特性,在电路中实现限流、滤波、稳压等功能。

 

 

【例】电抗器具有(  )等性能。

A.限制电机启动电流

B.提高其工作可靠性、

C.保护电动机平稳运行

D.延长电动机使用寿命。

E.将高电压、大电流变换成低电压、小电流答案:ABCD

 

6.电力电子设备

是指用于电力系统中电能的调节、变换和控制的设备,以提高电力系统的效率和稳定性,类型:变频器、整流器、逆变器、软启动器、无功补偿装置、滤波器等,

1)变频器

(1)整流单元:将输入的交流电源转换为直流电源,通常采用整流桥等电子元件进行整流。(2)滤波单元:对整流后的直流电进行滤波,去除杂散的高频成分,得到稳定的直流电源。

  • 逆变单元:将滤波后的直流电源进行逆变,通过高频开关管控制脉宽,改变电压和频率形成交流电。
  • 控制单元:控制变频器的开关器件和PWM信号频率,根据输入控制信号调整输出电压和频率,以实现电动机无级调速。

 

  • 逆变器

逆变器是一种电源转换装置,可以将直流电源转换为交流电源。逆变器由逆变电路、逻辑控制电路、滤波电路组成。

例如:通过逆变器,可以控制电动机运行方式,改变电动机速度、扭矩和方向,以提供对系统的精确控制并实现节能。

 

 

【例】不属于逆变器组成的是(  )。

A.逆变电路

B.逻辑控制电路

C.滤波电路

D.启动电路

答案:D

 

  • 整流器
  • 整流器是一种将交流电转换为直流电的装置或元件。

它的基本工作原理是基于半导体器件的特性和电流方向的控制。

  • 整流器有很多类型,包括二极管整流器、晶闸管整流器等;不同类型的整流器适用于不同的应用场景,例如直流供电装置。

 

4)软启动器

  • 软启动器是电动机在不调速拖动控制中使用的一种性能优异的拖动设备。主要有电子式(晶闸管调压式)、磁控式和自动液体电阻式等类型。
  • 软启动器是软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的控制装置;是实现整个启动过程中无冲击而平滑的启动电动机。

通过降压限流方式实现交流电动机平滑启动的电力控制设备,核心作用是减小电机启动时的电流冲击,保护电机和电网。

 

【例】有关电力电子设备描述不正确的是(  )。

A.变频器是一种改变交流电源频率的电器

B.逆变器是一种电源转换装置

C.整流器是一种将直流电转换为交流电的装置或元件

D.软启动器是电动机在不调速拖动控制中使用的一种性能优异的拖动设备答案:C

 

小结


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