2.2　电动机启动控制用的电气元件

电动机启动控制用的电气元件种类很多，按照适用电压等级不同可分为低压电器和高压电器。低压电器通常是指用于额定电压交流电压1200V及以下，直流电压1500V及以下电路中的电器。低压电器可以适用于380V、660V和1140V等低压电动机的启动控制。用于6kV或10kV高压电动机启动控制的电气元件，如6kV、10kV真空断路器、隔离开关、真空接触器等属于高压电器。

电气元件按用途可分为控制电器和配电电器；按应用场合分有一般用途低压电器、矿用低压电器、化工用低压电器等；按操作方式分有手动电器和自动电器。

本节介绍电动机启动控制用电气元件的相关知识内容。

2.2.1　刀开关

刀开关是电动机启动控制电路中重要的电气元件，主要用作隔离开关。所谓隔离开关，是在必要时（例如设备维修时）给电路提供一个眼睛可以看得见的电路断开点，以保证电工操作的安全性。

（1）HD系列开启式单投刀开关

HD系列开启式单投刀开关额定电压为交流50Hz、380V，额定电流100～1500A（3000A），在工业企业配电设备中，作为不频繁地手动接通和切断或隔离电源之用，HD系列开启式单投刀开关的外形见图2-11。侧面操作手柄式刀开关，主要用于电动机控制等用途的动力箱中。中央正面杠杆操作机构刀开关主要用于正面操作、后面维修的开关柜中，操作机构装在正前方。侧方正面杠杆操作机构式刀开关主要用于正面操作、前面维修的开关柜中，操作机构可以在柜子的两侧安装。

（2）HS系列开启式双投刀开关

这种类型的刀开关可以在两个电源中选择其中之一，用于某些具有双路电源的场合，例如具有自备柴油发电机的企业。当工频电源停电后，可由这种刀型转换开关迅速将负荷切换至自备电源，使电动机等负荷尽量减少停电造成的不利影响。

HS系列开启式双投刀开关的外形、操作手柄及传动机构的样式见图2-12。

HD和HS型刀开关的型号命名方法见图2-13。

HD和HS型刀开关的主要技术参数见表2-5。

2.2.2　熔断器式刀开关

熔断器式刀开关是熔断器和刀开关的组合电器，具有熔断器和刀开关的基本功能与特性。现以HR3熔断器式刀开关为例介绍该产品的基本结构与技术参数。

HR3系列熔断器式刀开关适用于交流50Hz、400V，额定电流至1000A的配电系统中作为短路保护和电缆、导线的过载保护之用。在正常情况下，可供不频繁的手动接通和分断正常负载电流与过载电流，在短路情况下，由熔体熔断来切断故障电流。

HR3系列熔断器式刀开关的外形样式见图2-14。

HR3系列熔断器式刀开关的型号命名方法见图2-15。

HR3系列熔断器式刀开关的品种规格型号见表2-6。

HR3系列熔断器式刀开关配用的熔断体规格见表2-7。

2.2.3　交流接触器

交流接触器在电动机的启动控制电路中具有举足轻重的作用。本节介绍的交流接触器是属于低压电器类别的一种电气元件，即它的额定电压等级在交流1200V及以下，直流1500V及以下。

接触器主电路和辅助电路通常选用的使用类别代号见表2-8。这些关于使用类别的说明在各种型号规格的接触器中同样适用。

由于产品结构形式、灭弧原理的不同以及多种用途的需要等原因，交流接触器形成了多品种、多规格的局面。尤其是国外品牌产品的大量涌入，在国内低压电器高端市场中占领了一定的份额。本节主要介绍国内品牌的产品以及采用国际先进技术生产的国内品牌产品。

（1）CJX2系列交流接触器

CJX2系列交流接触器，主要用于交流50Hz或60Hz，额定工作电压至660V，在AC-3使用类别下，额定工作电流至95A的电路中，供远距离接通和分断电路之用，并可与适当的热过载继电器组成电磁启动器以保护可能发生操作过负荷的电路。接触器适用于频繁地启动和控制交流电动机。

本系列接触器在法国TE公司LCI-D系列接触器基础上改进而成，完全可以替代进口产品。该型号接触器在结构上很具特点。接触器本体在32A及以下规格中配置有一对常开或常闭辅助触点，在40A及以上规格中配置有一对常开辅助触点和一对常闭辅助触点（四极主触点除外）。此外，接触器可以采用积木方式顶挂F4辅助触点组（两对或四对，F4辅助触点组型号及含义见图2-16）、F5空气延时头（型号及含义见图2-17）以及侧挂NCF1辅助触点组（型号及含义见图2-18），配合热继电器等附件组成多种派生产品。

CJX2系列交流接触器的主要技术性能指标见表2-9。

CJX2系列交流接触器在安装接线时应注意接线端子标记：1/L1、3/L2、5/L3为主回路进线端，2/T1、4/T2、6/T3为主回路出线端。21、22为常闭触点辅助接线端，13、14为常开辅助触点接线端。检查接触器线圈上的技术数据应与所连接的电源相符，并注意线圈有两个“A2”接线端，可选任意一个A2端与A1共同接入电源。

为了方便使用，减小设备空间，CJX2系列交流接触器可与NR2系列热过载继电器直接挂接使用，但应注意此时接触器的额定工作电流应降容使用，见表2-10。

（2）CJT1系列交流接触器

CJT1系列交流接触器主要用于交流50Hz或60Hz，额定电压至380V，电流至150A的电力系统中用作远距离接通和断开电路，并与适当的热继电器或电子式保护装置组合成电动机启动器，以保护可能发生的过载电路。

CJT1系列交流接触器的型号和含义见图2-19。

CJT1系列交流接触器的基本参数见表2-11。

CJT1系列交流接触器在安装前应对接触器进行检查，确认零部件无损伤，性能良好。接触器安装在垂直面上，与垂直面的倾斜度不大于5°。接触器主电路进线端标志为：1/L1、3/L2、5/L3，出线端标志为：2/T1、4/T2、6/T3。接触器在运行中应作定期检查，并在停电情况下清除灰尘污物，尤其注意清除相间的污物，防止相间短路。铁芯极面的污物及灭弧罩内的碳化物、金属颗粒也应及时清除。

CJT1系列60A规格的交流接触器外形，以及交流接触器的图形符号、文字符号见图2-20。

（3）CJ20系列交流接触器

CJ20系列交流接触器主要适用于交流50Hz或60Hz、额定电压至660V（1140V）、额定电流至630A的电力线路中，供远距离接通分断电路和频繁启动控制三相交流电动机之用，并与适当的热继电器或电子式保护装置组合成电磁启动器，以保护电路可能发生的过负荷。

图2-21示出了CJ20系列交流接触器的型号组成及其含义。图中的“AC-3”是接触器的一种使用类别，指用于笼型感应电动机的启动及运转中分断。

CJ20系列交流接触器的主要技术数据见表2-12。

CJ20系列交流接触器在安装前应检查线圈上标注的技术数据如额定电压、频率等是否与准备接入的电源参数相一致。接触器线圈的接线端子标记“A1”应朝上方，符合人们的视觉习惯。接线螺钉应拧紧，检查接线无误后，在主触点不带电的情况下，先使吸引线圈通电分合数次，试验动作可靠后，才能投入使用。使用中如发现有不正常噪声，可能是铁芯极面上有污物，应及时清理干净。

（4）CJ12系列交流接触器

CJ12系列交流接触器主要用于冶金、电力、起重机等电气设备。它适用于交流50Hz或60Hz，电压至380V，电流至600A的电力线路，供远距离接通和分断电路之用，并适用于频繁地启动、停止和反转交流电动机。

CJ12系列交流接触器在结构上为条架平面布置，在一条安装用扁钢上电磁系统居右，主触点系统居中，辅助触点居左，并装有可转动的停挡，整个布置便于监视和维修。接触器的电磁系统由U 形动、静铁芯及吸引线圈组成。动、静铁芯均装有缓冲装置，用以减轻磁系统闭合时的碰撞力，减少主触点的振动时间和释放时的反弹现象。接触器的主触点为单断点串联磁吹结构，配有纵缝式灭弧罩，具有良好的灭弧性能。CJ12系列交流接触器的外形图见图2-22。

辅助触点为双断点式，有透明防护罩。

触点系统的动作，靠磁系统经扁钢传动，整个接触器的易损零部件具有拆装简便和便于维护检修等特点。

CJ12系列交流接触器的技术数据见表2-13。

（5）CJ12B系列交流接触器

CJ12B系列交流接触器是CJ12系列的改型产品，二者结构相同，只是CJ12B系列交流接触器主触点系统为栅片去游离灭弧，具有灭弧性能可靠及飞弧距离小等特点。

CJ12B系列交流接触器适用于交流50Hz、电压380V及以下、电流600A及以下的电力线路中，供远距离接通和开断电路用，主要用于冶金、轧钢及起重机等电气设备中，作为频繁启动、停止和反转三相交流电动机用。

2.2.4　低压断路器

低压断路器俗称自动空气开关，是低压配电系统中的主要电器之一。低压断路器的种类很多，按用途分有保护电动机用低压断路器、保护配电线路用低压断路器和保护照明线路用低压断路器；按极数分有单极、双极、三极和四极断路器；按结构形式分有框架式和塑壳式两种断路器。

框架式断路器常用在配电装置中，而塑壳式断路器则多用于电动机及电气线路的运行保护电路中。

（1）框架式万能低压断路器

常用的框架式万能低压断路器有DW15系列万能低压断路器（以下简称断路器）、DWX15系列万能式限流断路器（以下简称限流断路器）、DW16系列万能低压断路器和DW17系列万能低压断路器等几个系列。

断路器（限流断路器）除固定式结构外，还具有抽屉式结构，在正常条件下可作为线路的不频繁转换和电动机的不频繁启动之用。由于断路器具有两段或三段保护特性，因此可以对电网作选择性保护。抽屉式断路器（抽屉式限流断路器）在主回路和二次回路中均采用了插入式结构，省略了固定式断路器所必需的隔离器件，例如刀开关等，做到一机两用，提高了使用的经济性，同时给操作维护带来很大的方便，增加了安全性、可靠性。抽屉式断路器的主回路触刀座，与NT3型熔断器触刀座通用，这样在应急状态下可直接插入熔断器供电。

万能式低压断路器的型号规格很多，通常可按以下方法分类。

①按使用类别分，有选择性和非选择性两类，其中前者具有过电流三段保护特性，后者具有过电流两段保护特性。

②按用途分，有保护电动机和配电用两类。

③按安装方式分，有固定式和抽屉式。

④按传动方式分，有手柄直接传动、电磁铁传动和电动机传动等几种方式。

⑤按脱扣器种类分，有如下几种组合：具有过电流脱扣器和分励脱扣器；具有过电流脱扣器，欠电压（瞬时或延时）脱扣器；具有过电流脱扣器，欠电压（瞬时或延时）脱扣器和分励脱扣器。

⑥按过电流保护种类分，有短路瞬时动作（电磁式）；过载长延时及短路瞬时动作（热-电磁式或电子式）；过载长延时、短路短延时及特大短路瞬时动作（电子式）。

⑦按欠电压保护种类分，有欠电压瞬时动作和欠电压延时动作两种。

⑧按过电流脱扣器形式分，有电磁式脱扣器，热-电磁式脱扣器和电子式脱扣器。

⑨按主回路进出线方式分，有板前进出线（垂直进出线）；板后进出线（水平进出线）；板前进线，板后出线（垂直进线，水平出线）；板后进线，板前出线（水平进线， 垂直出线）等。而抽屉式只有前两种进出线方式。

（2）塑壳式低压断路器

塑壳式低压断路器是断路器家族中有别于框架式万能式断路器的另一类低压电器，具有体积较小，安全防护等级较高，甚至可以不依赖开关柜而独立安装等优点。在配电网络中用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载、短路、欠电压等故障的损坏，同时也能用作电动机的不频繁启动及过载、短路、欠电压保护。

塑壳式断路器的生产厂家和型号规格很多，应用范围也各不相同。在电动机的启动控制电路中，塑壳断路器通常用作电动机的后备保护，一般并不用作电动机启动的主开关。

目前国内市场上的塑壳式断路器品牌很多，型号规格繁杂。国内大公司产品的型号中往往带有企业代号，而国外品牌更带有自身的企业特色，有的企业品牌型号甚至具有相应的知识产权，如施耐德公司NS系列、西门子公司3VL系列、ABB公司Tmax系列、GE公司Record plus系列、默勒公司NZM系列、凯马公司G系列、三菱公司WS系列等。这些产品除了具备高性能、电子化、智能化、模块化、组合化、小型化特征外，还增加了可通信、高可靠、维护性能好、符合环保要求等特征。特别是新一代产品能与现场总线系统连接，实现系统网络化，使低压电器产品功能发生了质的飞跃。

①NM1系列塑壳式断路器　NM1系列塑壳式断路器是正泰公司采用国际先进技术开发的新型断路器，适用于交流50Hz/60Hz，额定绝缘电压至800V，额定工作电压至690V，额定电流至1250A的配电网络中，用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载、短路、欠电压等故障的损害。同时也能用作电动机的不频繁启动及过载、短路、欠电压保护。断路器按其额定极限短路分断能力的高低，分为S型（标准型）、H型（较高型）、R型（限流型）三类，具有体积小、分断能力高、飞弧短等特点。

NM1系列塑壳式断路器的型号及其含义如图2-23所示。

NM1系列塑壳式断路器的内部附件和外部附件根据用户需要安装。

a.内部附件的分励脱扣器。其额定控制电源电压为：AC 50Hz，230V，400V；DC 110V，220V，24V。在70%～110%的额定控制电源电压下操作分励脱扣器，断路器应能可靠断开。

b.欠电压脱扣器。当电压下降甚至缓慢下降到额定电压的70%～35%范围内，欠电压脱扣器应动作；在低于脱扣器额定电压的35%时，欠电压脱扣器应能防止断路器闭合；在电源电压等于或大于额定电压的85%时，欠电压脱扣器应能保证断路器可靠闭合。欠电压脱扣器的额定值：AC 50Hz，230V，400V；DC 110V，220V。装有欠电压脱扣器的断路器，只有在脱扣器通以额定电压的情况下，断路器才能再扣及合闸。

c.辅助触点。断路器的辅助触点分为两组，每组辅助触点电气上不分开。辅助触点的额定工作电压可达AC 380V，电流可达3A。

d.报警触点。断路器在正常合分闸时报警触点不动作，只有在自由脱扣或故障跳闸后才改变原始位置。

NM1系列塑壳式断路器的脱扣器方式及附件代号见表2-14。

一款额定电流为250A的NM1-250S/3300型断路器的外形样式见图2-24。

NM1系列断路器的外部附件可有电动操作机构、手动操作机构和两台断路器的机械联锁机构等，其中电动操作机构的类别见表2-15。

②DZ20系列塑壳式断路器　DZ20系列塑壳式断路器主要适用于交流50Hz、额定电流为16～1250A、额定绝缘电压660V、额定工作电压380V及以下的配电线路中，作为分配电能和线路及电源设备的过载、短路和欠电压的保护，其中Y型额定电流至400A，J、G型额定电流至225A的断路器也可作为保护电动机用。在正常情况下，断路器可作为线路的不频繁转换或电动机的不频繁启动之用。

本系列派生的透明外壳式断路器，盖子采用新型透明耐高温、高强度聚酯碳酸脂材料制作而成，可直观判断触点的通断状态，应用更加方便。

该系列断路器的型号及其含义如图2-25所示。

DZ20系列塑壳式断路器的外形样式及断路器的图形符号、文字符号见图2-26。

DZ20系列塑壳式断路器的主要技术参数见表2-16。

断路器的内部附件和外部附件可根据实际需要安装。内部附件可有分励脱扣器、欠电压脱扣器、辅助触点和报警触点。

分励脱扣器的额定控制电源电压为50Hz，220V、380V，或DC 24V，在70%～110%的额定控制电源电压下断路器能可靠断开。

当电压下降甚至缓慢下降到额定电压的70%和35%的范围内，欠电压脱扣器应动作；在低于脱扣器额定电压的35%时，欠电压脱扣器应能防止断路器闭合；在电源电压≥85%时，欠电压脱扣器应能保证断路器可靠闭合。欠电压脱扣器的额定值为50Hz、220V、380V。装有欠电压脱扣器的断路器，只有在脱扣器通以额定电压的情况下，断路器才能进行再扣及合闸操作。

断路器的辅助触点额定工作电压为380V，工作电流可达交流3A。

报警触点在断路器正常分合闸时不动作，只有在自由脱扣或故障跳闸后触点才改变原始位置。

断路器的外部附件有电磁铁或电动机操作机构。带电动操作机构的断路器脱扣跳闸后，电动操作机构必须使断路器再扣，然后才能合闸。

③TGM1L系列剩余电流动作断路器　TGM1L系列剩余电流动作断路器（俗称漏电保护器）主要适用于交流50Hz，额定绝缘电压800V，额定工作电压400V，额定电流为630A及以下的电路中，对有致命危险的人身触电提供间接接触保护，也可以用来防止电动机等电气设备绝缘损坏产生接地故障电流而引起的火灾危险，并可用来对线路的过载、短路和欠电压保护，也可作为线路的不频繁转换之用。它具有体积小、分断能力高、飞弧距离短、额定剩余动作电流及分断时间可调等优点，同时具有漏电报警不脱扣或漏电报警脱扣功能。

TGM1L系列剩余电流动作断路器的型号及其含义见图2-27。

TGM1L系列剩余电流动作断路器（漏电断路器）的脱扣器方式及附件代号见表2-17。

TGM1L系列剩余电流动作断路器（漏电断路器）主要由操作机构、过电流脱扣器、触点、灭弧室、零序电流互感器、电子组件板、漏电脱扣器、试验装置等组成，安装在一个塑料外壳中。当被保护线路中有漏电或人为触电，且剩余电流达到整定值时，零序电流互感器的二次绕组就输出一个信号，经电子组件板放大，使漏电脱扣器动作切断电源，起到漏电保护或触电保护作用。它的外形样式可参见图2-28。

TGM1L系列漏电断路器的基本规格和技术参数见表2-18。

用作短路保护的瞬时脱扣器整定电流值为10I_n，具有±20%的准确度。

电动操作机构，在额定控制电源电压的85%～110%之间的任意电压值时，均能保证断路器可靠动作。

分励脱扣器，在额定控制电源电压的70%～110%之间的任意电压值时，操作分励脱扣器均能使断路器可靠动作。

欠电压脱扣器，当电源电压在额定控制电源电压的35%～70%之间时，欠电压脱扣器应动作。当低于额定电压的35%时，欠电压脱扣器应能防止断路器闭合；当电源电压等于或大于额定电压的85%，且欠电压线圈在断路器合闸前已经接有该电压时，断路器应能可靠合闸。

2.2.5　热继电器

电动机在实际运行中如果出现过载，则电动机的转速将下降，绕组中的电流增大，电动机的温度也会升高。若电流过载倍数不大，而且持续时间也不长，电动机绕组中的温升不会超过允许值，这种情况是允许的。但是如果过载电流倍数大，且过载时间长，则电动机的绕组温升就可能超过允许值，这将引起电动机绕组绝缘老化，缩短电动机的寿命，甚至烧毁电动机，因此必须对电动机进行过载保护。

热继电器就是一种可对电动机进行过载保护的电气元件。当电动机出现不能承受的过载时，热继电器的热元件会产生保护性动作，配合交流接触器切断电动机的电源电路，实现对电动机的过载保护。

常用热继电器有双金属片式和热敏电阻式，而使用较多的是双金属片式的。有的热继电器还带有断相保护功能。

热继电器的生产、安装、使用与维修调试均需按照国家标准GB 14048.4—2010的规定执行。

具有断相保护的热继电器其动作特性见表2-19。

用热继电器对电动机进行过载保护要考虑电动机的工作情况，电动机是长时工作制的、重复短时工作制的，还是重载启动型的。当电动机启动惯性较大时，例如用于风机、卷扬机、空压机和球磨机等设备的电动机，其启动时间可能较长，为了使热继电器在电动机启动期间不动作，可采用表2-20所示的方法。

（1）ABB系列热继电器

ABB系列热继电器规格比较齐全，可用于电动机的长时工作制、重复短时工作制和重载启动情况下的过载保护。图2-29是其中一种规格热继电器的外形图。图2-30是ABB的TA系列热继电器的型号命名方法及主要功能参数的介绍。

（2）JR28系列热继电器

JR28系列热继电器适用于交流50Hz或60Hz、电压至690V、电流0.1～93A的长期工作或间断长期工作的交流电动机的过载与断相保护。

热继电器具有断相保护、温度补偿、动作指示、自动与手动复位、停止功能，可独立安装，也可与CJX2系列接触器接插安装组成电磁启动器。

JR28系列热继电器在结构上为三相双金属片式，具有连续可调的电流整定装置以及电气上可分的一常开和一常闭触点。

热元件由主双金属片及环绕在它上面的电阻丝组成。主双金属片用两种不同线胀系数的金属片，通过机械辗压的方式形成一体，一端固定，另一端为自由端。当双金属片的温度升高时，由于两种金属的线胀系数不同，所以它将弯曲。热元件主双金属片上面环绕的电阻丝串接在电动机定子绕组回路中，电动机绕组电流即为流过热元件的电流。当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使主双金属片弯曲，但不足以使继电器动作；当电动机过载时，热元件产生的热量增大，使主双金属片弯曲位移量增大，经过一段时间后，主双金属片弯曲推动导板，并通过补偿双金属片与推杆使触点断开。该触点为热继电器串接于接触器线圈回路的常闭触点，断开后接触器线圈失电，接触器的主触点断开电动机等负载回路，保护了电动机等负载。补偿双金属片可以在规定范围内补偿环境温度对热继电器的影响。如果周围环境温度升高，主双金属片向左弯曲程度加大，然而补偿双金属片也向左弯曲，使导板与补偿双金属片之间距离保持不变，故继电器特性不受环境温度升高的影响，反之亦然。有时可采用欠补偿，使补偿双金属片向左弯曲的距离小于主双金属片因环境温度升高向左弯曲的变动值，以便在环境温度较高时，热继电器动作较快，更好地保护电动机。电流整定调节旋钮是一个偏心轮，它与支撑件构成一个杠杆，转动偏心轮，即可改变补偿双金属片与导板间的距离，从而达到调节整定动作电流值的目的。调节复位螺钉可以改变常开静触点的位置，使热继电器可以在手动复位和自动复位两种工作状态之间进行选择。热继电器调节选择在手动复位状态时，在故障排除后需按下复位按钮。

JR28系列热继电器的保护特性见表2-21。

JR28系列热继电器有三种型号的框架结构，其物理尺寸也各不相同，每种结构尺寸中有多种热保护整定电流范围的规格，为了方便选用，表2-22给出了JR28系列热继电器的相关选型数据。

表2-23是JR28系列热继电器的主要技术数据。

2.2.6　时间继电器

接收到输入信号（例如时间继电器的线圈加上额定工作电压），经过时间延时后触点才动作的继电器称为时间继电器。时间继电器种类很多，常用的有电磁阻尼式、空气阻尼式、电动机式和电子式等不同类型。按延时方式可分为通电延时型和断电延时型时间继电器。通电延时型时间继电器接收到输入信号并经过一定时间延迟，触点状态才发生变化；输入信号消失后（例如时间继电器的线圈工作电压断开），触点瞬时恢复原始状态。断电延时型时间继电器接收到输入信号后，瞬时产生相应的触点动作；当输入信号消失后，延迟一定时间触点才复原。时间继电器的图形符号和文字符号见图2-31。

图2-31 中的图（a）～图（c）是时间继电器线圈的符号；图（d）是时间继电器的瞬时动作触点，该触点没有动作延时；图（e）和图（f）是时间继电器线圈通电延时触点；图（g）和图（f）是时间继电器线圈通电时触点立即动作、线圈断电时触点延时复位的触点。

（1）空气阻尼式时间继电器

空气阻尼式时间继电器由电磁机构、延时机构和触点系统三部分组成，它是利用空气阻尼原理达到延时目的。延时方式有通电延时型和断电延时型两种，二者之间的外观区别在于：衔铁位于铁芯和延时机构之间的为通电延时型；铁芯位于衔铁和延时机构之间的为断电延时型。

空气阻尼式时间继电器应用较多的有JS7、JS23、JSK□系列时间继电器。其中JS23系列时间继电器的型号命名方法见图2-32，输出触点形式及其组合见表2-24，技术数据见表2-25。

（2）晶体管时间继电器

随着电子技术的发展和普及，晶体管时间继电器得到很大程度的推广普及与应用，似有取代空气阻尼式时间继电器等传统产品的趋势。它具有工作稳定可靠、延时精度高、延时范围广、输出接点容量较大的特点，延时时间可采用数字显示，调节的方法简单直观，因此其应用前景看好。

JS14A系列晶体管时间继电器是一款开发研制较早、应用较多的时间继电器产品，属于通电延时型，适用于交流50Hz或60Hz、电压380V及以下和直流电压220V及以下的控制电路中作延时元件，按预定的时间接通或开断电路。广泛应用于电力拖动系统、自动程序控制系统以及各种生产工艺过程的自动控制系统中作时间控制用。其型号命名方法见图2-33，技术数据见表2-26。

JS14A系列晶体管时间继电器的电气原理图见图2-34，工作原理分析如下。

变压器T的初级加上额定电压后，继电器进入通电延时程序。变压器的二次电压经二极管VD1整流、电容器C₁滤波后供整个电路用电。电阻R₁和稳压管DW稳压后的直流电压经电位器RP₁、电阻R₃向电容器C₄充电。V11是单结晶体管，又称双基极管，当其射极E上的电压由电容器C₄充电达到峰值电压（单结晶体管的一个技术参数）时，单结晶体管V11的E极与B1极瞬间导通，C₄快速放电，在电阻R₄两端形成一个尖峰脉冲，该脉冲经电阻R₂触发单向晶闸管V12使其导通，继电器K线圈得电动作，它的常开触点K闭合（见图2-34），使继电器K的线圈供电得以保持。从变压器T初级得电开始至继电器K触点闭合为止的这段时间就是时间继电器的延时时间。继电器K的其他常开或常闭触点（图2-34中未画出）可提供给受控电路使用。变压器T初级的电源切断，继电器K释放，时间继电器重新进入准备工作状态。

电子式的时间继电器品种规格很多，除了上面介绍的晶体管时间继电器外，集成电路甚至大规模集成电路也被应用在时间继电器电路中，使得时间继电器功能更强大，调节更方便，延时更准确，为电力拖动系统的安全运行提供了更加强大的保障。

2.2.7　速度继电器

速度继电器是一种信号继电器，它输入的是电动机的转速，输出的是触点动作信号。换句话说，速度继电器输入的是非电信号，当输入信号达到某一定值时，有信号输出的这一类继电器称为信号继电器。

速度继电器可以应用在三相异步电动机的启动与制动过程中。例如在反接制动过程中，正在电动运行状态的电动机，将其任意两条电源线交换，电动机的旋转磁场发生反转，转速迅速降低。为了在电动机转速降低到一定程度时及时切断电动机电源，防止电动机反向启动，就要用速度继电器检测电动机的减速过程，一般在转速降低到100r/min左右时，其触点动作，切断电动机电源，制动过程结束。所以，速度继电器也称反接制动继电器。

速度继电器由定子、转子和触点系统三部分组成，使用时，连接头与电动机轴相连，当电动机启动旋转时，速度继电器的转子随着转动，定子也随转子旋转方向转动，与定子相连的胶木摆杆随之偏转，当偏转到一定角度时，速度继电器的常闭触点打开，而常开触点闭合。当电动机转速下降时，继电器转子转速也随之下降，当转子转速下降到一定值时，继电器触点恢复到原来状态。一般速度继电器触点的动作转速为140r/min，触点的复位转速为100r/min。

速度继电器有正向旋转动作触点和反向旋转动作触点，电动机正向运转时，可使正向常开触点闭合，常闭触点断开，同时接通或断开与它们相连的电路；当电动机反向运转时，速度继电器的反向动作触点动作，情况与正向时相同。

常用的速度继电器有JY1和JFZ0系列。它们都具有两对常开、常闭触点，触点额定电压为380V，额定电流为2A。

速度继电器在电路中的图形符号和文字符号见图2-35。

2.2.8　行程开关

行程开关又称位置开关或限位开关，它的作用是将机械位移转变为电信号，使电动机运行状态发生改变，即按一定行程自动停车、反转、变速或循环，从而控制机械运动或实现安全保护，在电动机的运行过程中有着重要的作用。

行程开关常用的有两种类型：直动式（按钮式）和旋转式，其结构基本相同，都是由操作机构、传动系统、触点系统和外壳组成，主要区别在传动系统。直动式行程开关的结构和动作原理与按钮相似。单轮旋转式行程开关在结构上有一个滚轮，当运动机构上的模块压到行程开关的滚轮上时，传动杠杆连同转轴一起转动，使得常闭触点断开，常开触点闭合。上述模块移开后，复位弹簧使其复位。

双轮旋转式行程开关不能自动复位。

除此之外，行程开关还有微动式和组合式的结构形式。一款行程开关的外形图见图2-36。行程开关在电路中的图形符号和文字符号见图2-37。

在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器。行程开关广泛应用于电动机的往返自动运行控制。在各类机床和起重机械中，用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中，还利用行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位，轿厢的上、下限位保护。

机床上有很多这样的行程开关，用它控制工件运动或自动进刀的行程，避免发生碰撞事故。有时利用行程开关使被控物体在规定的两个位置之间自动换向，从而得到不断的往复运动。比如自动运料的小车到达终点碰着行程开关，接通了翻车机构，就把车里的物料翻倒出来，并且退回到起点。到达起点之后又碰着起点的行程开关，把装料机构的电路接通，开始自动装车。这样持续运行，就形成了一套自动生产线。

2.2.9　控制按钮和信号灯

控制按钮和信号灯是电动机启动控制电路中应用频率很高的低压电器，它本身没有多少技术含量，但在使用过程中需要注意的是控制按钮和信号灯的颜色。

对于按钮来说，红色按钮用于停止操作，绿色按钮用于启动操作。对于信号灯来说，红色信号灯点亮表示运行，绿色信号灯点亮表示停止。

国家标准GB/T 4025—2010《人机界面标志标识的基本和安全规则　指示器和操作器的编码规则》对控制按钮和信号灯的颜色选择做出了规定。该国家标准的相关条款的内容见表2-27。

根据表2-27的相关规定，我们可以知道信号灯颜色的选择依据。

按钮和信号灯的图形符号与文字符号见图2-38。按钮与信号灯的外形样式见图2-39和图2-40。

按钮通常有一对常开触点和一对常闭触点，一般启动电动机时使用按钮的常开触点，停止电动机时使用按钮的常闭触点。信号灯则有红、绿、黄、蓝灯多种颜色。

2.2.10　户内高压真空断路器

户内高压真空断路器（以下简称为真空断路器或断路器）有10kV（12kV）、35kV等若干电压等级，而电动机的最高电压为10kV，所以本节讨论的断路器以额定电压10kV的产品为主。高压真空断路器是高压电动机启动、控制时不可缺少的电气设备，电动机各种保护功能也必须通过断路器才能实现，因此，高压真空断路器在高压电动机的启动、运行中的作用至关重要。

真空断路器因其灭弧介质和灭弧后触点间隙的绝缘介质都是高真空而得名；具有体积小、重量轻、适用于频繁操作的优点。

当前业内使用的真空断路器有固定安装式和手车式等类型。

真空断路器主要包含三大部分：真空灭弧室、操作机构、支架及其他部件。真空灭弧室是真空断路器触点接通与断开的一个玻璃密封真空腔体，是真空断路器最重要的结构部件。为了能让真空断路器的触点接通或断开，必须有性能良好、可靠性高的操作机构。目前真空断路器配套使用的操作机构有弹簧储能式操作机构、电磁式操作机构、永磁式操作机构等几种。弹簧储能操作机构由储能弹簧、合闸与保持合闸以及分闸等几个部分组成，优点是不需要大功率的电源，缺点是结构和制造工艺复杂，成本高，维修难度大。电磁操作机构结构较简单，但较笨重，合闸线圈消耗功率也大。永磁机构借鉴了以上两种操作机构的优缺点，采用永磁体与纯铁的机构壳体形成磁路，由线圈产生的磁力线与永久磁铁的磁力线共同作用，使机构中的铁心快速运动，可靠吸合。因为永久磁铁能提供磁场能量作为合闸之用，合闸线圈所需提供的能量便相对减少，这样就可以减小合闸线圈的尺寸和工作电流。

（1）ZN28A-12系列户内高压真空断路器

ZN28A-12系列户内高压真空断路器系三相交流50Hz，额定电压12kV的高压配电装置，属于固定安装式真空断路器，广泛应用于工矿企业、发电厂及变电站等领域，作系统的控制和保护之用。该系列断路器采用操作机构与断路器分开安装的结构，简称分装式结构，断路器自身不带操作机构，如图2-41所示，可与CT19A（B）型的弹簧储能操作机构或CD17A、CD10型操作机构配合，安装于固定柜内使用。

断路器可配用弹簧操作机构或电磁操作机构，机构和真空灭弧室采用前后布置，每相灭弧室由两只悬挂绝缘子固定在框架上，并由绝缘拉杆连接动静支架，构成固定式的整体结构。真空灭弧室为中间封接纵磁场式，其特点是灭弧室体积小，灭弧力强，断口绝缘水平高，当动静触点在操作机构作用下带动分闸时，触点间隙将燃烧真空电弧，并在电流过零时熄灭电弧。由于触点的特殊结构，燃弧期间触点间隙会产生适当的纵向磁场，这个磁场可使电弧均匀分布在触点表面，维持较低的电弧电压，并使真空灭弧室具有较高的弧后介质强度，恢复速度小的电弧能量和小的电腐蚀速率，从而提高了断路器开断短路电流能力和电寿命。

ZN28A-12系列户内高压真空断路器的型号命名方法见图2-42。

ZN28A-12系列户内高压真空断路器的主要技术参数见表2-28和表2-29。

表2-28中“额定操作顺序”一项，是国家标准GB 1984中对自动重合闸的规范性操作规定：断路器因短路故障跳闸，0.3s后自动重合一次，若短路故障未消除，则再次跳闸；180s后再自动重合一次，若短路故障消除，系统将继续运行，故障未消除，会再次跳闸。这种规定可最大限度地减少配电系统停电时间。如果第二次自动重合失败，即判断为永久性故障，必须等故障排除后方可送电。对于断路器开断性能来说，连续开断短路电流应该是可能出现的最严重的情况，是对断路器质量和性能的挑战和考验。对于额定短路开断电流更大的断路器，例如31.5kA、40kA等级的，两次重合的间隔时间略有差异，详见表中数据。

（2）ZN139-12型户内高压真空断路器

ZN139-12型户内高压真空断路器为户内三相高压真空断路器，额定电压12kV，额定电流630～4000A，额定短路开断电流至40kA。

ZN139-12型户内高压真空断路器有固定式和手车式等不同的结构形式。

断路器可以采用弹簧储能式操作机构或永磁式操作机构。

该断路器采用复合绝缘或固封极柱绝缘的结构形式。固封极柱是将真空灭弧室及其导电连接件用环氧树脂通过特殊工艺浇注成极柱，减少了装配环节，提高了机械可靠性。固封极柱把上下出线座、导电夹、软连接和绝缘拉杆科学有机地组装在一起，只需将固封极柱固定在开关架上，中间通过一特殊螺杆与机构相连，提高了装配质量，同时有效地防止真空灭弧室易受外界撞击的危险，具有高可靠、小型化、增强外爬距和免维护等特点。

①结构特点及工作原理　ZN139-12型户内高压真空断路器总体结构为永磁操作机构与灭弧室前后布置形式，主导电回路为三相落地式结构，主回路绝缘采用复合或固封两种方式，可满足不同用户的需求。永磁操作机构采用全新的工作原理和结构，最大优势在于真正解决了永磁场的吸合力在分闸初始阶段对分闸的阻碍，更能满足真空灭弧室的特性要求。同时可以采用弹簧储能操作机构，这种结构的断路器其结构外形样式见图2-43。

ZN139-12型户内高压真空断路器的型号命名方法见图2-44，结构示意图见图2-45。

永磁操作机构通过主传动轴驱动主拐臂，直接操作开关的分合，省去了传统操作机构中复杂、易损的储能和锁扣装置，极大地简化了传动环节，从而可靠性较高，寿命较长。

永磁操作机构由一体化合、分闸线圈，上、下磁轭，内、外磁轭，动、静衔铁，手动分闸装置及永磁体组成。合闸时，电磁力与永磁力正向叠加，驱动动衔铁到达合闸终端位置，完成合闸触点弹簧和分闸弹簧的储能，依靠永磁吸合力来实现稳态保持（即双稳态的合闸稳态保持）。分闸时电磁力克服永磁场的剩余保持力，使合闸保持力骤降到临界值，在分闸电磁力、分闸弹簧和触点弹簧的共同作用下，驱动动衔铁，到达分闸终端位置，永磁吸合力又将动衔铁稳态保持在分闸位置（即双稳态的分闸稳态保持）。

该机构设有手动分闸装置，用于特殊情况时带负荷紧急分闸操作。紧急情况下的手动分闸操作不使用操作电源。

ZN139-12型真空断路器可根据要求制作成固定安装单元，也可配用专用推进机构组成手车单元使用。机构操作电源可以由配电室直流屏直接提供，也可根据需要自身配置高可靠的充电储能单元，通过智能控制单元驱动永磁机构。

交流充电电源为宽电压输入，可以正常工作的电压范围为AC 160～264V，充电电流小于0.5A。

②主要技术参数　ZN139型断路器的主要技术参数见表2-30，永磁操作机构主要技术参数表2-31。

③控制电路实例　ZN139型真空断路器由于安装使用条件的不同，可有几种控制电路方案，图2-46是使用永磁式操作机构断路器的一种推荐控制电路方案。电路中使用配电室提供的直流合闸操作电源+HM、-HM及控制电源+KM、-KM，电压值为DC 220V。图中的“BH”是微机保护装置，虽然其价格略高，但由于功能强大，随着安全生产意识的提高，使用已日渐普及。它可以实现电压测量、电流测量、过电压保护、欠电压保护、TA断线检测、TV断线检测、定时限过流保护、反时限过流保护、速断保护、零序电流保护、负序电流保护、电动机启动时间过长保护、过热保护、控制回路异常报警、遥信、遥控及遥测、装置自身故障告警等功能。图2-46中只画出了与真空断路器合、分闸控制相关的部分接线。手动合闸时，操作KK开关至合闸位置，其触点5、8接通，合闸继电器HK线圈得电，相应触点动作吸合，合、分闸线圈L被接入合闸操作电源+HM、-HM的电路中，线圈L的左端接+HM，右端接-HM，产生的电磁力使真空断路器合闸。手动分闸时，操作KK开关至跳闸位置，其触点6、7接通，跳闸继电器TK线圈得电，相应触点动作吸合，合、分闸线圈L也被接入合闸操作电源+HM、-HM的电路中，但跳闸时线圈L接入的电源极性与合闸时相反，即线圈L的左端接-HM，右端接+HM，产生的电磁力使真空断路器分闸。由于分闸需要的电流较小，因此在电路中串入了限流电阻R。

阅读图2-46时，可对照右侧说明框内的文字，这里的文字说明与左侧电路中表达的功能是一致的。

2.2.11　真空断路器的操作机构

真空断路器是电动机启动与控制以及电力线路一次回路中不可缺少的关键性设备，而真空断路器的合闸与分闸又必须依赖操作机构的支持，因此，断路器应尽可能地配置性能优异的操作机构。

电动机启动控制常用的操作机构有三类，即电磁操作机构、弹簧储能操作机构和永磁操作机构。

（1）电磁操作机构

电磁操作机构利用电磁铁将电能转变为机械能来实现断路器分闸与合闸，因此称为电磁操作机构。CD10型操作机构是电磁操作机构的一种，型号中的“C”指操作机构，“D”为电磁式，“10”为设计序号。这款操作机构为户内动力式机构，供操作真空断路器和SN10-10系列高压少油断路器用。此机构可以电动合闸、电动分闸和手动分闸，也可以进行自动重合闸，合闸分闸时所消耗的能量由辅助的直流电源供给。操作机构装有脱扣电磁铁，能保证使用电动或手动方式使断路器分闸。

CD10型电磁操作机构的技术数据见表2-32。

（2）弹簧储能操作机构

弹簧储能操作机构是一种较新的断路器操作机构，这种操作机构的出现，对提高断路器的整体性能起到了较大作用。因为传统电磁操作机构在提高合闸速度上受到一定限制，它的合闸功率较大，对电源要求较高。而弹簧储能操作机构采用的手动或电动操作，都不受电源电压的影响，既有较高的合闸速度，又能实现自动重合闸。

CT19弹簧储能操作机构可供操作高压开关柜中ZN28型高压真空断路器及其合闸功与之相当的其他类型的真空断路器之用，其性能符合GB 1984《交流高压断路器》的要求，其主要指标均达到和超过IEC标准。 机构合闸弹簧有电动机储能和手动储能两种方法；分闸操作有分闸电磁铁、过流脱扣电磁铁及手动按钮操作等三种方式；合闸操作有合闸电磁铁及手动按钮两种。

CT19弹簧储能操作机构的型号命名方法见图2-47。根据图2-47的操作机构型号命名方法可以了解某操作机构的基本功能，例如，CT19Ⅱ/33100型的弹簧储能操作机构是原型的（未经改进型），可操作10kV、40kA断路器，机构具有直流220V的合闸、分闸电磁铁各一个，两个5A过流电磁铁，没有过流脱扣器和欠压脱扣器。

①机械部分原理简介　CT19、CT19B（A）型弹簧储能操作机构由电动机提供储能动力，经两级齿轮减速，带动储能轴转动，实现给储能弹簧储能。弹簧储能到位时，摇臂推动行程开关，切断电动机电源。

人力储能时，将人力储能操作手柄插入储能摇臂插孔中，然后上下摆动，通过摇臂上的棘爪驱动棘轮，并带动储能轴转动实现对合闸弹簧储能。

操作机构储能完成后即保持在储能状态，若准备合闸，可使合闸线圈通电，继而电磁铁动作，储能保持状态被解除，合闸弹簧快速释放能量，完成合闸动作。

分闸时，分闸线圈通电使电磁铁动作，连杆机构的平衡状态被解除，在断路器负载力作用下，完成分闸操作。

CT19B（A）、CT19型弹簧储能操作机构外形样式见图2-48。

②电气控制原理　图2-49是CT19弹簧储能操作机构的电气控制原理图。当机构处于分闸未储能状态时，行程开关CK常闭触点接通，此时合上开关K，中间继电器KA1的线圈得电，其常开触点KA1-1闭合，中间继电器KA2随之动作，KA2的常闭触点KA2-2打开，常开触点KA2-1闭合，电动机M与电源接通，合闸弹簧开始储能。如果合闸弹簧未储能到位，即行程开关CK的常闭触点未被打开，则常闭触点KA2-2不会闭合，这时即使将控制开关KK投向合闸位置，合闸线圈YC也不会通电，以免产生误动作。

储能完成以后，行程开关CK的常闭触点被打开，中间继电器KA2断电，触点KA2-1断开，电动机M断电停转。此时若将控制开关KK投向合闸位置，合闸线圈YC将通电使电磁铁动作，机构进行合闸操作。

操作机构使断路器合闸后，安装在操作机构内、被称作断路器辅助触点的QF-1和QF-2同时动作，其中常闭触点QF-1断开，切断合闸线圈的电源；常开触点QF-2闭合，为断路器分闸做好准备。此时若将控制开关KK投向分闸位置，分闸线圈YR将通电使电磁铁动作，操作机构使断路器实现分闸。分闸后常开触点QF-2断开，分闸线圈YR的电源被切断

③过流保护原理　弹簧操作机构的所谓合闸和分闸，即断路器的合闸和分闸。断路器合闸后，所控制的一次电路中就会有负荷电流。一次电路中负荷电流的过电流保护，是通过CT19型操作机构来实现的。保护原理参见图2-50。

图2-50中的TA_U和TA_W是连接在一次电路中的电流互感器，1KA和2KA是电流保护继电器，1SLJ和2SLJ是弹簧操作机构内部的两个过流脱扣电磁铁。当负荷电流例如电动机运行电流出现过电流并超过电流保护继电器1KA（或2KA）的整定动作电流时，1KA（或2KA）立即或按反时限特性延时后动作（因所选的过流保护继电器型号不同而异），其常开触点1KA-1（或2KA-1）首先动作闭合，稍后常闭触点1KA-2（或2KA-2）断开，这时过流脱扣电磁铁1SLJ（或2SLJ）得电动作，断路器通过操作机构实施跳闸，实现过电流保护。电流保护继电器1KA（或2KA）常开、常闭触点的动作顺序可以保证电流互感器二次回路始终不会开路，满足了电流互感器二次不允许开路的技术要求。

（3）永磁操作机构

永磁操作机构是国内近些年来开始制造并投入应用的真空断路器操作机构，具有出力大、重量轻、操控方便、动作可靠等优点。永磁操作机构使用的零件数量比弹簧机构减少了90%以上，结构大为简化。在合闸位置，操作机构永久磁铁利用动、静铁芯提供的低磁阻抗通道将动铁芯保持在合闸位置；在分闸位置，通过分闸弹簧保持；因此机械传动非常简洁。真空灭弧室触点运动平稳，无拒合、拒分及误合、误分现象。手动分闸也灵活方便。

图2-51是一种永磁操作机构的外形图。

①永磁操作机构工作原理　永磁操作机构驱动断路器合闸时，智能控制器控制外部电路向线圈提供驱动电流，线圈电流产生的磁场与永久磁铁产生的磁场方向一致，相互叠加，当驱动力大于断路器的分闸保持力时，动铁芯开始向下运动，并且驱动力随着磁隙的减小而急剧增大，最终将动铁芯推到合闸位置。此时控制器按程序设定的保护时间切断线圈电源。由于这时铁磁回路已经闭合，永磁体的磁场力已足以满足断路器维持合闸的需求，从而使断路器处于合闸位置，并保持在合闸状态。

分闸时，向线圈施加一个与合闸时极性相反的分闸电流，该电流产生的磁场与永磁体产生的磁场方向相反，削弱了铁磁回路的磁场，使剩余磁力小于断路器的合闸保持力，在分闸电磁力、分闸弹簧和触点弹簧的共同作用下，动铁芯回复到分闸位置，并保持在分闸状态。

永磁操作机构的电路控制原理图可参阅图2-46。

②永磁操作机构的操作电源　断路器操作机构为了保证直流系统异常停电时断路器仍能可靠跳闸，通常配置蓄电池或电容器作为备用电源，正常工作时它们处于浮充电状态。当前常用配置蓄电池的直流屏作为合、分闸的直流电源，而永磁机构由于所需的电源容量较小，因此可以配置电容器作为合、分闸的直流电源，且具有很高的经济技术合理性。之所以如此，原因分析如下。一是永磁机构完成一次分—合—分的操作，所需能量在250J以下，电容器完全可以满足这一要求。由于电容器只需几秒至10s时间即可充满电，充电电流也在2A范围以内，所以给电容器充电的电源容量一般仅需100V·A或以下即可。二是从供电性质来看，合、分闸操作的冲击性负载性质很适合由电容器供电，而冲击性负载对蓄电池是很不利的。三是从充电电源来考虑，电容器对滤波、稳压要求不高。四是电容器能经受短路的冲击，可放电到任意电压不受损坏，而蓄电池在这些性能上都不及电容器。五是从经济上讲，电容器比蓄电池投资省，重量轻，寿命长，维护简单。因此，只要电容器容量足够大，作为合、分闸的能源是非常理想的。

2.2.12　高压真空接触器

真空接触器与一般空气式接触器相似，不同的是真空接触器的触点密封在真空灭弧室中。其特点是接通、分断电流大，额定电压较高。工作时仅产生能量较少的金属蒸气电弧，其强度、燃弧时间和对触点的烧蚀都比空气中少。从环保的角度来看，真空开关的触点系统是封闭在真空管壳中，触点开断时产生的电弧不会影响环境，因而它可以工作在苛刻的环境中。

真空接触器以真空为灭弧介质，其主触点密封在特制的真空灭弧管内。当操作线圈通电时，衔铁吸合，在触点弹簧和真空管自闭力的作用下触点闭合；操作线圈断电时，反力弹簧克服真空管自闭力使衔铁释放，触点断开。接触器分断电流时，触点间隙中会形成由金属蒸气和其他带电粒子组成的真空电弧。因真空介质具有很高的绝缘强度，且介质恢复速度很快，所以真空中燃弧时间很短。

在电气控制实践中，6kV、10kV高压电动机采用干式电抗器降压启动时，常使用高压真空接触器作旁路开关，用于启动结束后对电抗器进行短路，使电动机进入全压运行状态。

（1）CKG3、CKG4系列交流高压真空接触器

CKG3、CKG4系列交流高压真空接触器采用当今国际流行的上、下布置组装式结构，使用维护方便。产品具有体积小、重量轻的特点，主要用于控制高压用电设备，特别适用于各种频繁操作领域，供直接或远距离接通和分断主电路之用。两个系列真空接触器的主要区别是额定工作电压不同，前者为7.2kV，后者为12kV。

CKG3系列交流高压真空接触器的型号组成及其含义见图2-52。

CKG4系列交流高压真空接触器的产品技术参数见表2-33。

（2）JCZ5-7.2/12型高压真空接触器

JCZ5-7.2/12型高压真空接触器系50Hz或60Hz系统中用于控制三相户内电气设备的负荷开关，适用于额定电压6～12kV及以下电压等级，额定工作电流630A及以下的电力系统，对高压用电设备进行控制，适合进行频繁操作。

①结构与原理　真空接触器在结构上为上下布置方式，由真空灭弧室、绝缘框架、绝缘子、拍合式合闸电磁机构、机械锁扣机构（机械保持方案用）和底板等组成。外形图见图2-53。绝缘子、绝缘框架实现高压回路对地及相间的绝缘和支撑。控制回路由桥式整流器、合闸线圈、保持线圈（电保持方案用）、分闸线圈（机械保持方案用）、辅助开关及电容器等组成。电保持方案的接线图见图2-54，机械保持方案的接线见图2-55。在图2-54所示的接线图中，保持线圈HQ2与合闸线圈HQ1串联用以实现接触器长期合闸保持，而电容器C用来消除真空接触器辅助开关常闭触点FK转换合闸回路时的电火花，从而提高辅助开关常闭触点转换合闸回路的稳定性和可靠性。当接到合闸指令，即按压合闸按钮ON后，合闸继电器KA线圈得电，其触点闭合，交流110V或220V电源经桥式整流加到合闸线圈HQ1两端，接触器合闸。合闸后真空接触器的常闭辅助触点FK断开，保持线圈HQ2串入电路，合闸状态得以保持。分闸时按压分闸按钮OFF，合闸继电器线圈断电，合闸线圈和保持线圈断电，真空接触器释放。

对于图2-55所示的机械保持方案，按压合闸按钮可使真空接触器合闸，合闸保持则由机械锁扣来实现。接到分闸指令，即按压分闸按钮OFF后，合闸线圈HQ断电，分闸线圈TQ通电，机械锁扣机构解扣，在分闸弹簧作用下使衔铁释放，真空接触器分闸。

②主要技术参数　JCZ5-7.2/12型高压真空接触器主要技术参数见表2-34。

2.2.13　电动机综合保护器

电动机综合保护器的品种型号较多，这里以JD-6型电动机综合保护器为例予以介绍。

JD-6型电动机综合保护器具有缺相、过载和短路保护功能。电动机运行中出现缺相异常时，保护器可在2s时限内将电动机与电源断开。电动机运行电流超过设定的过载临界电流值或出现接近短路的异常大电流时，保护器按照反时限特性（过载倍数大，动作时限短；过载倍数小，动作时限长）进入保护延时状态，延时结束则通过交流接触器断开电动机电源，保护电动机的安全。

（1）综合保护器工作原理

JD-6型电动机综合保护器的电气原理图见图2-56，与电动机的配合接线见图2-57。

为了便于对照，图2-56和图2-57中的元件符号采用了产品印制板上的标号。

图2-56中1TA～4TA是综合保护器内部的穿芯式电流互感器，其接线位置可参见图2-57。由图2-57还可发现，只有按压启动按钮SB1启动电动机后，保护器的1、2端子才能获得AC 220V工作电源。

图2-56中变压器T二次侧的15V电压经二极管VD1～VD4桥式整流、电容器C₁滤波后，得到15V左右的直流电压作为保护器的工作电源。双时基电路NE556是主控芯片。电动机运行时，串接在电动机主回路的电流互感器1TA～3TA用来检测电动机的运行电流，其中1TA二次的电流信号经VD5半波整流、C₂滤波以及R₁限流，使三极管VT1处于导通状态。同理，2TA、3TA的电流信号也使三极管VT2和VT3分别导通。

①缺相保护　电动机的缺相保护由NE556的一个时基电路即8～13脚内外电路实施。电动机启动运行后，电流互感器1TA～3TA的一、二次回路均有电流，三极管VT1～VT3均导通，电容器C₁正极的15V电压经三极管VT1、VT2、VT3和电阻R₁₂到地，此时R₁₂两端电压约为14V。同时电容器C₆经二极管VD16和R₁₂充电，充电终止时NE556的12脚R₂端和8脚端电压约为14.7V。根据时基电路的工作原理，此时其输出端9脚V_o2端被复位，为低电平，继电器KA线圈两端无电压不动作，常闭触点维持在闭合状态，由图2-57可见，已启动的电动机可以正常运行。如果电网缺相，或有熔断器FU熔断，相应相别的电流互感器电流为零，由该电流信号控制的三极管截止，电阻R₁₂上的电压发生变化，其数值由缺相指示灯LED3、电阻R₁₁和R₁₂决定：缺相时LED3点亮，其两端电压约为2V。电阻R₁₁和R₁₂对13V电压（15V电源电压减去LED3的2V压降）分压，R₁₂上可分得约3V电压。这时电容器C₆经二极管VD16和电阻R₁₂在新的电路状态下继续充电，当充电使C₆下端即NE556的端电位等于（1/3）V_CC（约5V）时，时基电路被置位，输出端V_o2电位变高，继电器KA得电动作，常闭触点断开，由图2-57可见，交流接触器KM失电释放，电动机停止运行，得到保护。缺相后C₆充电至继电器动作的时间即为缺相保护时限，大约为2s。

②过载与短路保护　由于短路是过载的一种极致情况，且保护器对过电流的保护具有反时限特性，因此下面对过载和短路一并进行讨论。电动机的过载与短路保护由NE556的另一个时基电路即1～6脚内外电路实施。这部分电路是一个较典型的多谐振荡器。过电流信号由电流互感器4TA拾取。4TA二次的电流信号经二极管VD14整流、电容器C₅滤波，由过载电流设定电位器R_P1调整，再通过电阻R₅和R₆对电容器C₇充电，使C₇上有一个与电动机运行电流相对应的直流电压。时基电路的V_CT1端即NE556的3脚接有一只6V的稳压管DW，这使该时基电路的复位、置位阈值由原来的（2/3）V_CC、（1/3）V_CC改变为V_CT和（1/2）V_CT，即6V和3V。这实际上是给过载电流动作值提供了一个用作比较的准确基准电压，消除电网电压波动引起的阈值波动影响。当电动机正常运行时（未过载），电容器C₇即复位端R₁（2脚）上的电压低于3脚复位电平6V（由电位器R_P1调整设定），时基电路输出端V_o1为高电平，发光管LED1点亮，指示电动机运行正常。当电动机过载，运行电流超过设定值时，与电动机运行电流有对应关系的电容器C₇两端电压也即复位端R₁（2脚）电压等于或超过复位电平6V时，时基电路复位，时基电路进入多谐振荡状态，输出端V_o1（5脚）和放电端D1（1脚）电位同时变低；之后C₇经R₆向1脚放电，当C₇上电压放电至（1/2）V_CT即3V电压时，时基电路置位，输出端V_o1（5脚）电位变高，放电端1脚呈开路状态，C₇重新开始充电，进入下一个振荡周期。这样在电动机过载期间，输出端V_o1（5脚）电位会不断地进行高低电平转换。接在V_o1端的蜂鸣器HA和过载指示灯LED2间歇鸣叫或闪光，提示电动机过载。振荡使V_o1端低电平时，电容器C₆经二极管VD18、电阻R₉、电位器R_P2充电，经过多个周期的充电，C₆负极电位逐渐降低，当低至NE556置位端端8脚阈值电平时，输出端V_o2变高，继电器KA动作，电动机断电停止运行。电动机过载电流倍数较大时，电位器R_P1中间头电压较高，C₇能较快地充电至V_CT即6V电压，而C₇的放电回路参数未变，因此，振荡脉冲中低电平所占时间相对较长，这时C₆充电速度较快；相反，过载电流倍数较小时，振荡脉冲中低电平所占时间相对较短，C₆充电速度较慢。这使得电动机的过载保护具有反时限特性。

电位器R_P1可对过载保护启动电流进行整定，R_P2可对过载保护的反时限特性进行调整。电动机停机，或缺相、过载保护动作后，二极管VD17给电容器C₆提供一个快速放电回路，例如，C₆正极经LED3、R₁₁、R₁₂和VD17到C₆负极，为下一次启动电动机作好准备。并接在三极管VT1～VT3发射结上的6只二极管起限幅作用，当电动机出现异常过电流导致电容器C₂～C₄上电压过高时，可保护三极管发射结的安全。综合保护器内部使用的电源变压器T，其初级电压有220V和380V等几种。

（2）维修实例

实例1：电动机启动时可见旋转动作，缺相灯亮，2s后交流接触器释放，启动失败。

电动机若在启动时就缺相，不会有旋转动作。用万用表测量可知并不缺相。将电动机综合保护器的3号和4号端子用导线短接再行启动，电动机启动成功，说明问题出在保护器内部。拆下保护器，打开外壳，检查与缺相保护相关的电路元件，发现电阻R₂虚焊，补焊后故障排除。应该说明的是，电流互感器二次可以短路，但不允许开路。电阻R₂虚焊开路相当于电流互感器2TA二次开路，这将导致电流互感器二次出现异常过电压，使电容器C₃击穿。当然电阻R₂虚焊开路或C₃击穿除了引发缺相误保护外，不会出现其他异常。本例维修中检查C₃并未损坏。

实例2：电动机运行中过载指示灯闪烁，蜂鸣器鸣叫，但长时间后仍未保护停机。过载灯闪烁说明过载保护电路已启动，长时间不保护停机应立即手动停机检查。因为保护器接在线路中检查非常不便，一般应拆下在实验台上检修。若无实验台具也可将保护器拆下，打开外壳，用万用表测量检查电容器C₆，继电器KA，以及控制芯片NE556。NE556可更换试验，C₆应检查其充放电特性及是否漏电。本例中发现继电器KA线圈断线，更换后故障排除。

2.2.14　低压电动机微机监控保护器

WDB系列微机监控电动机保护器是目前国内低压电动机保护器家族中较新的产品，它采用单片机技术和EEPROM存储技术研制而成，具有参数测量精度高、故障分辨准确可靠、保护功能齐全、参数显示直观等特点，保护器可配置RS-485串行数据通信接口，实现与计算机的通信功能，并由计算机对电动机实施远程检测和控制，因此是目前较理想的低压电动机保护产品，广泛应用于石油、化工、电力、冶金、煤炭、轻工、纺织等行业电动机的运行监测与保护。

（1）主要技术指标

①测量范围：电流0～9999A，电压AC 150～500V。

②测量精度：1.5级。

③保护触点容量：AC 220V/5A，AC 380V/3A，电寿命≥10⁵次。

④启动时间整定范围：1～99s，在启动时间内，只对断相、过压、欠压、短路、漏电及三相电流不平衡进行保护。

⑤过压保护：当工作电压超过过压设定值时，动作时间≤5.0s。

⑥欠压保护：当工作电压低于欠压设定值时，动作时间≤10s。

⑦断相保护：当任何一相或两相断开时，动作时间≤2.0s。

⑧不平衡保护：当任何两相间的电流值相差≥60%时（不平衡电流百分比可设置），动作时间≤2.0s。

⑨堵转保护：当工作电流达到额定电流的3～8倍时（保护电流倍数可设置），动作时间≤0.5s。

⑩短路保护：当工作电流达到额定电流的8倍以上时，动作时间≤0.2s。

漏电保护：漏电电流≥50mA时，动作时间≤0.2s。漏电电流值可根据用户需要按设定值序号自行设定，漏电电流值与设定值序号的对应关系见表2-35。

过流保护：过流保护具有反时限动作特性，保护动作时间可根据用户需要自行设定。设定值序号对应的过电流倍数与保护动作时间特性见表2-36。例如在表2-36中，将设定值序号设定为4，则过电流倍数≥2时，保护动作时间为30s；而过电流倍数≥3时，保护动作时间为12s，可见过电流倍数越大，保护动作时间越短，保护动作具有反时限特性。

（2）型号规格

①型号　WDB系列微机监控电动机保护器根据功能要求的不同有表2-37列举的五个型号，各型号的相应功能见表中介绍。

②规格　WDB系列微机监控电动机保护器根据被保护电动机功率的不同，有六种规格，详见表2-38。

（3）电气接线

电气接线包括电动机一次回路接线和二次回路接线。

①一次回路接线　保护器要对电动机进行过电流和过电压保护就必须获取相应的电信号。为了方便接线，减少故障，保护器的一次接线采用穿线式或穿绕式，即10A、50A、100A、200A的保护器预留有一次线穿线孔，只须将电动机的一次导线从穿线孔一次性穿过即可。而对于400A和600A两种较大规格的保护器，则必须通过二次电流为5A的三只电流互感器接入，即将电流互感器二次导线在保护器的穿线孔中穿绕5匝就能使保护器获取相应的电流信号。

过电压和欠电压保护的电压信号从保护器的工作电源上获取。

②二次回路接线　二次回路接线因保护器的型号和功能不同而略有差异。

WDB-A型和WDB-B型保护器无有通信功能，所以无须连接RS-485通信线。WDB-C型、WDB-D型和 WDB-S型具有通信功能，应将两条通信线连接在保护器接线端子的T_A和T_B端，详见图2-58。

漏电保护功能是WDB系列保护器的可选功能，如果订货时指明保护器应具有漏电保护功能，则应选用适当规格的零序电流互感器，将该互感器的二次连接到保护器接线端子的K1和K2端，详见图2-58。

保护器的工作电源为AC 220V±15%或AC 380V±15%（用户订货时可选），50Hz±2%。该电源还是过电压和欠电压保护的电压取样信号。可参见图2-58接到①号和②号端子上。

10A、50A、100A、200A四种规格保护器的保护触点与电动机、启动停止按钮等元件的一般接线如图2-59所示。其中一次导线直接从穿线孔穿过。图中J1是保护器保护出口继电器的常闭接点，电动机停运及运行正常时该触点闭合，任何一种保护动作时该触点都会断开。该触点一旦断开，交流接触器KM线圈即失电释放，电动机断电停止运行得到保护。保护器保护出口继电器常闭接点J1的连接参见图2-58，相关电路接至③号和④号端子即相当于将J1接入电路。

对于400A和600A两种较大规格的保护器，由于一次导线截面积较大，将其从穿线孔直接穿过具有一定难度，保护器设计时选择了一种方便操作的方案，即通过三只二次电流为5A的电流互感器接入，如图2-60所示。三只电流互感器的二次导线分别在三个穿线孔中穿绕5匝后连接成星形，保护器即可获取电动机的电流信号。电动机的其他二次电路连接与图2-59的介绍类似，此处不再赘述。

（4）参数设置

WDB系列微机监控电动机保护器投入运行前必须对其进行功能参数设置才能正常工作。通过对保护器面板上的按键进行操作可以设置功能参数。保护器面板上的按键排列见图2-61。各按键的功能说明如下：

①设置键　按压该键可以进入设置状态，并选择设定的类别。

②移位键　该键为多功能键，在设置状态按此键可以选择欲设定的字位，选中的字位会闪烁，之后通过数据键修改参数。正常状态下按移位键　显示以前发生的故障代号，按复位键退出故障代号显示。

③数据键　该键为多功能键，设置状态下按此键一次，闪烁位加1，这样即可修改参数值。电动机正常运行时，显示器循环显示的是三相电流值，按此键后显示内容变换为电压值，再按一次复位键恢复循环显示电流值。

④复位键　该键为多功能键，在设置状态按复位键退出设置状态；保护动作后按此键保护器复位，可使电动机重新启动；正常运行中显示器循环显示三相电流值，按此键后暂停三相电流循环显示，改为显示当前某相电流值，再按此键恢复电流循环显示。

保护器的参数设置须在接通工作电源后、电动机启动之前进行，这时按一次设置键，设置指示灯亮，显示器显示“H　05”，提示可以设置启动时间，之后用移位键选择欲设置修改的位，选中的位数字会闪烁，用数据键修改闪烁位的数值（每按一下数据键数值加1），修改完毕再按一次设置键，即可进入下一个参数的设置状态。如此直至所有参数设置完毕，按复位键退出设置状态，显示器显示“STOP”，设置过程结束。具体的设置过程可参见表2-39。

电动机在启动或运行状态时按设置键无效。

如果没有RS-485通信接口，没有漏电保护功能，则第七次按设置键和第八次按设置键之后的参数设置无效，可用连续按压设置键的方法跳过相应设置程序。

第十次按设置键后的设置只对400A和600A的保护器有效。

参数设定完毕，按复位键，保存设定值，退出设定状态。

（5）保护器显示屏的显示

保护器接入工作电源后，显示器显示“STOP”，即停止、停机之意。电动机启动时显示“- - - -”，启动结束进入运行状态时显示电流相别代号和三位电流值，例如图2-61中显示器显示的“A　080”，表示当前显示的是A相电流，电流值为80A。此时按数据键，显示电压值，之后按复位键则固定显示某相电流值，再按复位键则恢复三相电流循环显示状态。

（6）电动机故障时的保护及显示

电动机在运行过程中，如果有任何一项运行参数达到或超过了设定的保护值，保护器的显示器就会显示相应的故障代码，并在跳闸前不停闪烁，显示内容因故障而异可能是图2-62中的某一种。经过设定的延时时间后电动机会受保护器控制跳闸断电，从而使电动机受到保护。跳闸后继续显示故障代码及引起跳闸的故障参数值。例如图2-62中显示的“A　108”表示因为出现了108A的过电流从而使电动机保护跳闸。

（7）计算机远程通信系统与保护器的连接

WDB-C、WDB-D、WDB-S型微机监控电动机保护器通过RS-485通信接口与远程计算机主机之间的连接示意图见图2-63。通信距离≤1200m。每台上位机（计算机主机）可与多至256台WDB-C、WDB-D、WDB-S型微机监控电动机保护器进行通信。每台保护器都应设置自己的通信地址号。上位机可对每台电动机保护器的保护参数进行修改，并能对每台电动机进行启动或停机的操作控制。

2.2.15　高压电动机微机综合保护装置

（1）装置简介

WGB-150N系列电动机微机综合保护装置（以下简称装置）是功能完善技术先进的微机型电动机保护装置，主要应用于10kV及以下各电压等级高压电动机的继电保护，可以直接安装在高压开关柜上，也可组屏安装。

为了与产品说明书对照阅读使用的方便，本节内容中使用的一些字符可能与产品说明书中的字符对应一致。

本系列装置共分三种型号：WGB-151N、WGB-152N和WGB-153N。各型号保护器的保护功能配置见表2-40。

（2）装置技术指标

①装置测量及保护输入端的额定数据

a.交流电流：5A或1A。

b.交流电压：，100V。

c.零序电流：1A。

d.额定频率：50Hz。

②装置电源电压　直流或交流，220V或110V。

③装置过载能力

a.交流电流回路：2I_N时可长期运行。

10I_N时为10s。

40I_N时为1s。

b.交流电压回路：1.2U _N 时可长期运行。

④功率消耗　在额定电压下装置的功率消耗为：

a.直流回路：正常工作时不大于10W，保护动作时不大于15W。

b.交流电压回路：每相不大于0.5V·A。

c.交流电流回路：I_N=5A时，每相不大于1V·A。

d. I_N=1A时，每相不大于0.5V·A。

⑤环境条件

a.环境温度范围：-25～+55℃。

b.相对湿度：不大于95%，无凝露。

⑥各保护组件工作范围及误差

a.电流工作范围：0.1I_N～15I_N ，误差不超过±5%。

b.电压工作范围：10～120V，误差不超过±0.5%。

c.零序电流工作范围：0.02～12A，误差不超过0.01I_0N（I_0N 为零序额定电流）或±0.5%。

⑦测量精度

a.测量电流误差不超过额定值的±0.5%。

b.功率误差不超过额定值的±1%。

c.开关量输入（24V）分辨率不大于2ms。

（3）装置插件

本保护装置由以下插件构成：交流变换插件、电源插件、CPU插件、通信插件及人机对话插件。

①交流变换插件　交流变换部分包括电流变换器和电压变换器，用于将系统电流互感器TA、电压互感器TV的二次侧电流、电压信号转换为弱电信号，供CPU插件转换，并起强弱电隔离作用。

②CPU插件　CPU插件采用了多层印制板及表面贴装工艺，外观小巧，结构紧凑。

③电源插件　装置电源采用交、直流两用开关电源。本插件输出一路5V、一路24V直流电压。5V用于装置数字器件工作，24V用于继电器驱动及状态量输入使用。本插件中含有跳闸、合闸、信号、告警、防跳等继电器。

④通信插件　工业级RS-422、RS-485和LonWorks总线网络，组网经济、方便，可直接与微机监控或保护管理机联网通信。

⑤人机对话插件　此插件有液晶中文显示、键盘操作及信号灯指示功能。

（4）装置的功能与原理

①电动机启动过长保护　本保护能自动识别电动机启动过程，当整定的启动时间到达后，电动机的任一相电流仍大于额定电流的105%时，启动过长保护动作。动作方式有告警和跳闸两种选择。

装置设有电动机启动结束开入端子，当接入此端子，保护跳过电动机启动过程，电动机直接处于正常运行状态。本端子只在测试时使用。

②两段式定时限过流保护　装置设有两段式定时限过流保护，由压板选择投入或退出。Ⅰ段为电流速断保护，用于电动机短路保护。电动机启动过程中，保护速断定值自动升为2倍的速断整定电流值，以躲过电动机的启动电流；当电动机启动结束后，保护速断定值恢复原整定电流值，这样可有效防止启动过程中因启动电流过大而引起误动，同时还能保证运行中保护有较高的灵敏度。

Ⅱ段为过流保护，为电动机的堵转提供保护。Ⅱ段保护在电动机启动过程中自动退出。其保护原理如图2-64所示。图中虚线框内的逻辑元件符号在本图或以后各图中会经常使用，这里给出了其名称，供读图参考。

③负序电流保护　当电动机三相电流有较大不对称时，出现较大的负序电流，而负序电流将在转子中产生2倍工频的电流，使转子附加发热大大增加，危及电动机的安全运行。

装置设置负序电流保护，分别对电动机反相、断相、匝间短路以及较严重的电压不对称等异常运行情况提供保护。负序电流保护原理如图2-65所示。

④零序电流保护　装置设有零序电流保护功能，可选择动作于跳闸或告警。其保护原理如图2-66所示。

⑤过负荷保护　装置设有过负荷保护功能。过负荷保护可选择动作于跳闸或告警。其保护原理如图2-67所示。

⑥过热保护　过热保护考虑了电动机正序电流和负序电流产生的综合热效应、热积累过程和散热过程。

过热预告警：过热预告警由控制字进行投退，当热积累值达到热跳闸值的75%时发过热告警信号。

过热保护跳闸后，不能立即再次启动，等散热结束后方可再次启动。在需要紧急启动的情况下，可按住“　+”键2s进行热强制复归。

⑦低电压保护　 当电源电压短时降低或短时中断时，为保证重要电动机自启动，要断开次要电动机，这就需要配置低电压保护。低电压保护原理如图2-68所示。

⑧过电压保护　过电压保护原理如图2-69所示。

⑨差动速断保护　该系列微机综合保护器中的WGB-152N型具有差动速断保护功能。

差动速断保护功能在电动机内部严重故障时快速动作。任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口继电器。在电动机启动过程中， 保护动作延时120ms，以躲过电动机启动过程中瞬时暂态峰值电流，提高保护可靠性；启动结束后，保护无延时。

⑩比率差动保护　该系列微机综合保护器中的WGB-152N型具有比率差动保护功能。

比率差动保护是电动机内部故障的主保护，能保证外部短路不动作，内部故障时有较高的灵敏度。比率差动保护在电动机启动过程中，延时120ms保护，以躲过电动机启动过程中瞬时暂态峰值电流，提高保护可靠性；启动结束后，保护动作无延时。

电流互感器（TA）断线检测　该系列微机综合保护器中的WGB-152N型具有电流互感器断线检测功能。

在任一相差动电流大于0.1I_N 时启动TA断线判别程序，满足下列条件时认为TA断线。TA断线后发告警信号。

a.本侧两相电流中一相无电流；

b.对侧本相电流与启动前相等。

控制回路异常告警　装置采集断路器的合闸位置继电器HWJ和跳闸位置继电器TWJ的触点状态，当控制电源正常、断路器上述控制继电器的位置触点正常时，必有一个处于闭合状态，否则，经2s延时报控制回路异常告警信号。

控制回路异常告警原理如图2-70所示。

电压互感器（TV）断线告警　装置检测到电压互感器TV断线时，延时发出告警信号，在母线电压恢复正常（线电压均大于80V）后，保护返回。其原理如图2-71所示。

跳位异常告警　装置检测到跳位有开入且有流时，经延时报跳位异常告警信号，告警继电器动作。

装置故障告警　保护装置的硬件发生故障，装置的LCD可以显示故障信息，并驱动装置异常继电器发告警信号，同时闭锁保护。

遥信、遥控及遥测功能

a.遥信：各种保护动作信号及断路器位置等开入量信号。

b.遥控：远方控制跳合闸、调（修改）定值等。

c.遥测：电流、电压、频率、有功功率、无功功率。

通信功能　可直接与微机监控或保护管理机通信，通信接口可选用RS-422、RS-485或LonWorks。通信规约可选用Q/XJ11.050-2001许继通信规约、IEC 60870-5-103国际标准通信规约或MODBUS通信规约。

（5）定值清单及动作信息显示说明

①定值清单及说明　所谓定值，即微机综合保护器工作时实施控制、保护的依据，某项保护功能需要启用，则在定值中将其设置为投入，不需要时则将其设置为退出。启用某项保护时，达到什么参数值时启动，启动后到动作执行之间是否需要延时、延时多长时间，动作执行时是报警还是跳闸，这些内容都是在定值清单中确定的。

该保护装置可设置并存储10套定值，对应的定值区号为0～9。运行中根据运行工况选择一套定值执行。WGB-150N系列保护器的定值清单见表2-41。

②动作信息显示及说明　保护器运行中发生保护动作或告警时，将动作信息显示于显示屏LCD，同时上传到保护管理机或当地监控。保护动作后，如有多项信息，则交替显示。保护动作后如不复归，信息将不停止显示，复归方式为按住“-”键2s。另外，动作信息自动存入事件存储区，事件存储区记录最后发生的20次事件，且掉电不丢失。保护动作及告警信息见表2-42。

（6）保护装置接线

①装置的接线图　该装置的外形样式见图2-72，在高压电动机启动柜中与断路器的配合参考接线见2-73。装置的接线端子安排在机壳背部，具体排列见图2-74。

②保护装置的工作电源　参见图2-73和图2-74。端子28、30为装置电源输入端，电源为直流时，如图2-73所示为+DYM和-DYM，则28接正极性端+DYM，30接负极性端-DYM；为交流时不分极性接入。

端子29为装置屏蔽接地端子。

③保护或测量的交流电流及电压输入　WGB-150系列综合保护器背面的1～10号接线端子，在151N、152N和153N三种型号中，接线方法略有不同，介绍如下。

a. WGB-151N型保护器，1～10号及相关接线端子的接线示意图见图2-75。由图可见，端子1、2和3、4分别接A相、C相电流信号，用作过电流与短路速断保护；端子5、6和7、8分别接另一组电流互感器的A相、C相电流信号，用作电流测量；端子9、10为零序电流输入，用作零序电流保护。23～26号端子连接经电压互感器输出的电压信号，用作低电压与过电压保护，以及电压测量电路。

b. WGB-152N型保护器，1～10号及相关接线端子的接线示意图见图2-76。图中端子1、2和3、4分别为机端A相、C相电流输入；端子5、6和7、8分别为中性点侧（高压大功率电动机绕组一般为星形接法）A相、C相电流输入；以上1～8号端子输入的电流信号用作差动速断保护。端子9、10为零序电流输入，用作零序电流保护。23～26号端子连接经电压互感器输出的电压信号，用作低电压、过电压保护，以及电压测量电路。

c. WGB-153N型保护器，1～10号及相关接线端子的接线示意图见图2-77：端子1、2、3、4、5、6分别为A相、B相、C相保护电流输入； 端子7、8为零序电流输入。

交流电压输入：端子23、24、25、26分别接电压互感器二次的电压信号输入，用于测量与保护电路。

（7）装置运行

保护装置与被保护的高压电动机完成配合接线，自身接通工作电压，设置完成定值参数，报警继电器、保护跳闸继电器的触点与相关电路连接完毕，即可启动电动机投入运行。

2.2.16　XSHT型智能巡回检测仪

XSHT型智能数字式多回路巡回检测显示报警仪是一台最多可检测16路不同输入信号的自动化仪表。在电动机的电参数和非电参数的测控保护中，功能表现非常优异。例如巡检仪在煤矿风机运行保护中的应用。一台风机通常配置两台电动机驱动，大型矿井的风机电动机功率都在几百千瓦以上，每台电动机的三相定子绕组、电动机的轴承，在运行中都要进行实时的温度测量显示和超温报警，这时即可使用XSHT型温度巡检仪实现相应功能。测控信号还可以通过RS-485通信接口远传至上位机或相关监控装置。因此这种仪表在电动机的运行控制与保护中得到广泛的应用。

XSHT型智能数字式多回路巡回显示报警仪可以接收处理多类型的输入信号（热电偶、热电阻、线性电压、线性电流、线性电阻、频率等），具有可编程功能，仪表的显示量程、报警控制等可由用户现场设置，可与各类传感器、变送器配合使用，实现对温度、压力、液位、容量等物理量的测量显示、调节、报警控制、数据采集和记录。

智能数字式多回路巡回显示报警仪具有零点和满度修正、冷端补偿、数字滤波、通信接口，可选配继电器报警输出，还可选配变送输出，或标准通信接口输出等。

（1）性能特点和技术指标

在可巡检的16个通道范围内，1～16通道数可选择，即可以屏蔽任意一个或多个通道，使其退出工作。屏蔽的通道在巡检时被绕过，可以缩短巡检周期，加快巡检速度，简化参数设置的程序。

各通道输入类型，可在热电偶、Pt100热电阻、电压信号、电流信号中任意选择设置。

各通道可根据需要分别设置小数点位置和显示范围。

多种报警方式可选择：16通道相同输入类型情况下可实现集中设置报警值，统一继电器输出；独立设置报警值，统一继电器输出；独立设置报警值，独立继电器输出。16通道不同输入类型情况下可实现独立设置报警值统一继电器输出；独立设置报警值，独立继电器输出。独立继电器分别报警由巡检仪和报警盒配合完成（由于分别报警使用继电器数量较多，故将报警继电器集中安装在报警盒内）。

多种变送输出类型和方式可选择：可选择输出0～10mA、0～20mA、4～20mA、0～5V、1～5V、0～10V信号；可选择所有通道测量值的平均值、最大值、最小值变送输出；可指定16通道中任何一通道进行变送输出；所有输出方式的变送范围均可设置。

采用双窗口显示方式，每个窗口各有四位数码管。显示窗口布置见图2-78。测量显示范围：-1999～9999。

具备手动巡检功能，可手动查看各通道测量值。

具备RS-485或RS-232可选的通信输出，采用标准MODBUS协议，通用性强，可靠性高。

可用85～265V 的宽电压范围交流电源供电，也可由16～32V直流电源供电。

①测量准确度　±0.2%FS±1字；还可特殊订制±0.1%FS±1字精度。

②输入信号　热电偶：K、E、S、B、J、T、R、WRE，冷端温度自动补偿范围0～50℃，补偿准确度±1℃；热电阻：Pt100、Cu100、Cu50、G、BA2、BA1，引线电阻补偿范围≤15Ω；直流电压：0～20mV、0～75mV、0～200mV、0～5V、1～5V线性或开方信号；直流电流：0～10mA、4～20mA线性或开方信号。

③模拟输入阻抗　电流信号R_i=100Ω；电压信号R_i=500kΩ。

④报警精度　±1字。

⑤自身保护　输入信号回路断线或输入信号超/欠量程均可报警。

⑥设定方式　面板轻触式按键数字设定，设定值断电永久保存。

⑦功耗　<5W。

（2）仪表参数设置

①仪表面板简介　仪表面板排列示意图见图2-78。采用两个数码管显示窗显示相关内容：测量状态时，左显示窗（CH窗口）显示通道号，右显示窗（PV窗口）显示当前通道的测量值；参数设置状态下，左显示窗显示参数代码，右显示窗显示参数值。

仪表面板上有16个双色LED指示灯，分别指示16个通道的报警状态，当某通道有报警信号时，该通道对应的指示灯点亮，上限报警亮红色，下限报警亮绿色，无报警时指示灯不亮。

在输入线性信号（4～20mA或1～5V）、热电偶、热电阻输入断线，或者输入信号超过测量量程时，仪表会以数码管闪烁的方式进行报警。

巡检仪面板上的按键功能说明如下。

SET键：设置键。按该键可以实现进入、退出参数设置功能；可以确认、保存已变更的设定值。

“▶”键：移位键。参数设置时“PV”显示窗中有一位数码的小数点在闪动，该位就是可修改的位，此时每按一下“▶”键，小数点向右移一位，即改变了可修改参数的位。至个位的小数点闪动时再按一下“▶”键，闪动的小数点移动到左侧首位。“▶”键与“▲”键共同按下可退回到上一步操作，即回到上一个参数的设置状态。在自动巡检状态按“▶”键则进入手动巡检状态，之后继续按压该键可在自动巡检和手动巡检两种状态之间切换。在手动巡检状态，可按压“▲”键变更检测的通道。

“▲”键：加1键。手动巡检时用于增加通道数或者参数设置时用于增加参数值；与“SET”键组合按下可以快速退出菜单设置，回到巡检状态。

“▼”键：减1键。手动巡检时用于减小通道数或者参数设置时用于减小参数值。

②参数设置的一般操作方法　按SET键2s进入参数设置状态， 这时左显示窗CH显示“CLK”（参数锁）， 右显示窗PV显示“555”，用加1键“▲”、减1键“▼”配合“▶”移位键，将555修改为655（655是出厂密码，用户可修改），参数锁解禁，之后按SET键确认，左显示窗显示Sn（可设置的第一个参数代码），即可进行参数设置。用加1键“▲”、减1键“▼”配合“▶”移位键修改参数值，修改完毕按SET键确认并保存参数值，这时左显示窗显示内容跳至下一参数，可对下一参数进行设置，方法同上。

参数设置过程中：同时按“▶”键和“▲”键可回到上一个参数；如果后续参数无须设置，可同时按SET键和“▲”键快速退出参数设置，返回巡回测量状态；如果所有参数已经设置完毕，仅按压SET键即可退出参数设置状态；在设置状态下如果2min无按键操作，仪表自动返回测量巡检状态。

在自动巡检测量状态下按“▶”键可进入手动巡检状态，手动巡检时，“▲”键和“▼”键可用于切换显示通道；通道切换后，右显示窗随即显示出该通道的测量值。在手动巡检状态下按“▶”键可回到自动巡检状态。

报警指示：在巡检仪面板上有16只双色指示灯，用于各通道报警状态显示，即任意通道有上限报警信号时，其对应通道的指示灯亮红色，统一报警时上限报警继电器吸合，分别报警时对应通道的上限报警继电器吸合。有下限报警信号时，对应通道的指示灯亮绿色，统一报警时下限报警继电器吸合，分别报警时对应通道的下限报警继电器吸合，若没有报警信号则指示灯不亮，也没有继电器动作吸合。

③各通道上下限报警值的设置　长按SET键进入参数设置菜单。设置时，AL1设置上限报警值，AL2设置下限报警值；A1h、A2h分别是上限报警、下限报警的回差值；A1c、A2c设置报警方式，即参数值等于30时为下限报警方式，参数值等于31时为上限报警方式。报警值设置必须遵循：量程上限≥上限报警值≥下限报警值≥量程下限。

④关于报警回差功能的说明　当测量信号的测量值在报警点附近波动时，仪表不断进入和退出报警状态，这样输出触点会经常跳动，产生频繁报警，容易导致外部联锁装置产生故障。本仪表具有回差设置功能，可以尽量减少这种情况的出现。例如图2-79中，下限报警值AL2为50；下限报警回差A2h为2；A2c=30，为下限报警、上单回差方式。所谓上单回差方式，是当测量值达到下限报警值AL2时启动下限报警；测量值继续降低，无论降低到何值，报警将持续；测量值如果上升并达到下限报警值，报警不停止，直至测量值达到下限报警值AL2与下限报警回差A2h之和时，报警才结束。由于报警回差仅在报警值的单一方向有效，故称作上单回差方式。结合图2-79，可以得出下限报警及其解除的实际效果：当仪表输入信号≤50时，仪表报警，下限报警继电器触点动作；当输入信号值减小，由于这时是下限报警，报警回差参数设定为上单回差，因此报警继电器状态继续保持；当输入信号值增大，大于50时，仪表不会马上退出报警，直到仪表输入值大于52时（AL2+A2h=52），仪表才退出报警状态。同样图2-80中，上限报警值AL1为80；回差值A1h为2；A1c=31，为上限报警下单回差方式。当仪表输入信号≥80时，仪表报警，继电器触点动作；当输入值减小，小于80时，仪表不会马上退出报警，直到仪表输入值小于78时（AL1-A1h=78），仪表才退出报警状态。

（3）仪表应用案例

XSHT型十六通道智能巡检仪的接线板见图2-81。由图2-81可见，每一路巡回检测信号通道对应有3个接线端子，成上下一列。端子右侧印刷有接线示意，即3线制的温度传感器Pt100使用3个接线端子，而其他信号，例如电压信号，包括0～20mV、0～75mV、0～200mV、0～5V、1～5V等，以及电流信号，包括0～10mA、4～20mA等，仅使用下边的2个端子。因此，当某一通道输入的是电压信号或电流信号时，则该通道的上部端子悬空。

编号为8和9的两个端子，是变送输出端子。所谓变送输出，就是将被测值成正比例地转换成0～10mA、0～20mA、4～20mA、0～5V、1～5V、0～10V信号，然后由该端子输出。

10～12号端子是参数设置各通道分别报警时与报警继电器盒之间的通信接口。各通道统一报警时使用巡检仪自身内部的继电器，无须外接报警盒。13和14号端子是RS-485通信接口。20～25号端子分别是下限报警和上限报警继电器的常开接点或常闭接点。27和28号端子是AC 220V电源端子。

①煤矿风机电动机温度测控接线　本实例介绍煤矿风机电动机的温度测控方案。一般煤矿风机采用两台660V、6kV或10kV，几百千瓦的电动机驱动，由于煤矿风机对于安全生产至关重要，设备价格也相对较高，因此对电动机有比较完善的安全保护措施。其中电动机绕组和轴承的温度测量控制与报警就是其技术措施之一。在电动机三相绕组的两端共安放6只温度传感器Pt100，两端轴承上共安放2只Pt100，这样每台电动机上有8只温度传感器，每台风机上的两台电动机上共安放16只Pt100。将这16只Pt100按照以上所说连接到图2-81所示巡检仪的16路巡检通道的输入端。注意每个Pt100有三条线连接到巡检仪上，可以有更高的测量精度。

为了保证电动机的运行安全，应对电动机重要部位进行温度监控，当运行温度异常升高时应及时给出报警信号。两台电动机的16个测温点的温度测量监控刚好可以使用XSHT型的智能巡检仪实现。使用中可以对所有的测温点设置上限报警，且使用公共报警继电器。这将是该型号智能巡检仪最基本的应用模式。

以上所述的温度传感器Pt100由电动机制造厂在生产过程中安放在电动机壳体内，并将其引出线接线端子安排在电动机外壳的适当位置。用三芯信号线将Pt100与智能巡检仪的相应输入通道连接好。具体应用接线时，温度传感器Pt100有一端仅引出一条引线，将这条线连接至图2-81中第一通道信号端子的上部端子，将测温传感器Pt100另一端的两条引线分别接至第一通道信号端子的中、下部两个端子，这两条线无须区分彼此。用同样的方法将16个温度传感器的引线全部接好。

将AC 220V电源接至图2-81中的27和28号端子。用23、24号端子（在仪表内部是继电器常开接点）控制一个报警电铃或其他报警器。因为本实例中没有分别报警所需的外接报警继电器盒，所以10～12号端子无须接线。不考虑变送输出，8、9号端子也无须接线。13、14号端子应视有误测控结果远传的需求决定是否接线，本实例选择不接线。

②智能巡检仪的参数设置　接线完毕即可通电对巡检仪进行参数设置。本案例中需要设置的参数如表2-43所示，其余参数均默认出厂值。之后即可投入运行。有报警时可根据面板上通道指示灯判断报警涉及的报警点，当某一个报警指示灯点亮为红色时，表示相应测温点的温度超过上限。同时由于报警继电器的常开触点闭合，报警电铃会发出声音信号。这时运行值班人员可根据报警信息作出相应的处理。

自动巡检时若巡检到某通道，PV显示窗出现闪动的“OFF”字符，说明该通道信号线断线，应该检查排除故障。

接线和参数设置完毕，电动机投入运行，智能巡检仪即可对电动机各个测温点的温度进行实时监控。