低压电器是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。控制电器按其工作电压的高低，以交流1200V、直流1500V为界，可划分为高压控制电器和低压控制电器两大类。总的来说，低压电器可以分为配电电器和控制电器两大类，是成套电气设备的基本组成元件。在工业、农业、交通、国防以及人们用电部门中，大多数采用低压供电，因此电器元件的质量将直接影响到低压供电系统的可靠性。

设备简介

制造技术发展方向(市场格局 新技术特征 制造技术 零部件的自动装配 产品的在线检测)

配线原则(板前明线布线 导线的颜色标志)

设备选择

导体的选择

使用注意

故障维修

用户需求

低压电器期刊简介

期刊主要特点

设备简介

控制电器按其工作电压的高低，以交流1200V、直流1500V为界，可划分为高压控制电器和低压控制电器两大类。

低压电器是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。

总的来说，低压电器可以分为配电电器和控制电器两大类，是成套电气设备的基本组成元件。在工业、农业、交通、国防以及人们用电部门中，大多数采用低压供电，因此电器元件的质量将直接影响到低压供电系统的可靠性。

低压电器的发展，取决于国民经济的发展和现代工业自动化发展的需要，以及新技术、新工艺、新材料研究与应用，目前正朝着高性能、高可靠性、小型化、数模化、模块化、组合化和零部件通用化的方向发展。

制造技术发展方向

近几年低压电器行业出现了前所未有的发展机遇。预计2001年到2010年每年新增装机容量为21GW左右。按照经验配套比计算，每年需要低压框架断路器约48万台，塑壳断路器482万台。加之国家鼓励机电产品出口，出口量稳步增长。所以，我国低压电器市场容量是巨大的，而且处于上升阶段，前景非常乐观。

市场格局

国内企业力推第三代产品

但国外已推出第四代产品

我国低压电器行业从简单装配、模仿制造到自行开发设计，现发展到近1000个系列，生产企业1500家左右，年产值约200亿人民币。

但国内低压电器生产企业规模偏小、数量过多，90%以上企业处于中、低档次产品的重复生产。产品三代共存，按照产值计算，第一代产品市场占有率为15%，第二代产品市场占有率为45%，第三代产品市场占有率为40%。根据国家政策走向，在今后一段时间内低压电器产品的结构需要进一步的调整。工艺落后、体积大、能耗高又污染环境的产品将被淘汰。预计2010年，第一代产品将被淘汰，第二代产品将沦为低档产品，第三代产品将逐步成为中档产品。

正当我们加速开发第三代产品并推向市场的同时，国外一批著名低压电器制造商从20世纪90年代后期至21世纪初相继推出了新一代产品，其中框架断路器有施耐德公司MT系列、西门子公司3WL系列、ABB公司E系列、GE公司M-PACT系列、凯马公司Magnum系列等；塑壳断路器有施耐德公司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。新一代的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。

新技术特征

高性能、高可靠性、智能化、模块化且绿色环保

高性能。额定短路分断能力与额定短时耐受电流进一步提高，并实现Icu=Ics，如施耐德公司的MT系列产品，其运行短路分断和极限短路分断能力最高达到150kA。

高可靠性。产品除要求较高的性能指标外，又可做到不降容使用，可以满容量长期使用而不会发生过热，从而实现安全运行。

智能化。随着专用集成电路和高性能的微处理器的出现，断路器实现了脱扣器的智能化，使断路器的保护功能大大加强，可实现过载长延时、短路短延时、短路瞬时、接地、欠压保护等功能，还可以在断路器上显示电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数等系统运行参数，并可以避免高次谐波的影响下发生误动作。

现场总线技术。低压电器新一代产品实现了可通信、网络化，能与多种开放式的现场总线连接，进行双向通信，实现电器产品的遥控、遥信、遥测、遥调功能。现场总线技术的应用，不仅能对配电质量进行监控，减少损耗。而且，现场总线技术能对同一区域电网中多台断路器实现区域连锁，实现配电保护的自动化，进一步提高配电系统的可靠性。工业现场总线领域使用的总线有Profibus、Modbus、DeviceNet等，其中Modbus与 Profibus的影响较大。

模块化、组合化。将不同功能的模块按照不同的需求组合成模块化的产品，是新一代产品的发展方向。如ABB推出的Tmax系列，热磁式、电子式、电子可通讯式脱扣器都可以互换。附件全部采用模块化结构，不需要打开盖子就可以安装。

采用绿色材料。产品材料的选用、制造过程及使用过程不污染环境，符合欧盟环保指令。

制造技术

旨在提高多种专业工艺水平

低压电器产品的制造涉及多种专业工艺，如冷冲压、塑料成型、线圈绕制、触头焊接、模具加工、SMT贴片技术等，因此低压电器产品制造技术的提高与这些专业工艺水平的提高密不可分。

零部件加工的高速化、自动化、专业化

冲压件在低压电器零部件中所占比例较大，约为70%，因此冲压件加工在低压电器生产中占有重要地位。提高冲压件的生产效率和质量，采用高速自动冲床和多工位级进冲模势在必行。

塑料零件是低压电器的重要零件，采用全自动或半自动热塑性或热固性注塑机，并采用集中供料方式。

广泛采用自动化焊接机械，其焊接的电流、压力、脉冲周期可调，保持温度可控，保证焊接强度。

零部件的自动装配

对生产批量较大，技术要求严格的关键零部件，如热磁式脱扣器、控制电器铁芯采用自动装配技术。

产品的在线检测

生产过程在线检测设备是我国低压电器制造水平与国外相比存在的主要差距，是影响电器质量稳定性、一致性的主要原因，也是未来技术发展的方向。

以常熟开关制造有限公司为代表的国内企业开发出CW2系列框架断路器与CM2系列塑壳断路器，技术水平完全达到新一代产品的水平，并具有完全自主知识产权， 2005年常熟还将继续致力于对智能化、可通信的电器产品的研究开发，必将缩短国内企业为世界知名企业之间的差距。

配线原则

板前明线布线

手工布线时（非模型、模具配线），应符合平直、整齐、紧贴敷设面、走线合理及接点不得松动便于检修等要求。

1.走线通道应尽可能少，同一通道中的沉底导线，按主、控电路分类集中，单层平行密排或成束，应紧贴敷设面。

2.导线长度应尽可能短，可水平架空跨越，如两个元件线圈之间、连线主触头之间的连线等，在留有一定余量的情况下可不紧贴敷设面。

3.同一平面的导线应高低一致或前后一致，不能交*。当必须交*时，可水平架空跨越，但必须属于走线合理。

4.布线应横平竖直，变换走向应垂直90°。

5.上下触点若不在同一垂直线下，不应采用斜线连接。

6.导线与接线端子或线桩连接时，应不压绝缘层、不反圈及露铜不大于1mm。并做到同一元件、同一回路的不同接点的导线间距离保持一致。

7.一个电器元件接线端子上的连接导线不得超过两根，每节接线端子板上的连接导线一般只允许连接一根。

8.布线时，严禁损伤线芯和导线绝缘。

9.导线截面积不同时，这将截面积大的放在下层，截面积小的放在上层

10.多根导线布线时（主回路）应做到整体在同一水平面或

同一垂直面。 11.如果线路简单可不套编码套管。

导线的颜色标志

1.保护导线(PE)必须采用黄绿双色：

2.动力电路的中线(N)和中间线(M)必须是浅蓝色：

3.交流或直流动力电路应采用黑色：

4.交流控制电路采用红色：

5.直流控制电路采用蓝色：

6.用作控制电路联锁的导线,如果是与外边控制电路连接，而且当电源开关：断开仍带电时,应采用橘黄色或黄色：

7.与保护导线连接的电路采用白色：

设备选择

1. 低压配电设计所选用的电器，应符合国家现行的有关标准，并应符合下列要求。 1）电器的额定电压应与所在回路标称电压相适应

2）电器的额定电流不应小于所在回路的计算电流

3）电器的额定频率应与所在口路的频率相适应

4）电器应适应所在场所的环境条件

5）电器应满足短路条件下的动稳定与热稳定的要求。用于断开短路电流的电器，应满足短路条件下的通断能力。

2. 验算电器在短路条件下的通断能力，应采用安装处预期短路电流周期分量的有效值，当短路点附近所接电动机额定电流之和超过短路电流的1%时，应计入电动机反馈电

流的影响。

导体的选择

1. 导体的类型应按敷设方式及环境条件选择。绝缘导体除满足上述条件外，尚应符合工作电压的要求。

2. 选择导体截面，应符合下列要求：

1）线路电压损失应满足用电设备正常工作及起动时端电压的要求

2）按敷设方式及环境条件确定的导体载流量，不应小于计算电流

3）导体应满足动稳定与热稳定的要求

4）导体最小截面应满足机械强度的要求，固定敷设的导线最小芯线截面应符合表2.2.2的规定。

3.沿不同冷却条件的路径敷设绝缘导线和电缆时，当冷却条件最坏段的长度超过5m，应按该段条件选择绝缘导线和电缆的截面，或只对该段采用大截面的绝缘导线和电缆。

4. 导体的允许载流量，应根据敷设处的环境温度进行校正，温度校正系数可按下式计算：

使用注意

低压电器选择不同类型短路分断能力的断路器来适应不同的线路预期短路电流(当I在相同的情况时)的需要断路器的选用原则是：断路器的短路分断能力≥线路的预期短路电流。

1.不同的负载低压电器应选用不同类型的断路器

低压电器最常见的负载有配电线路、电动机和家用与类似家用(照明、家用电器等)三大类。以此相对应的便有配电保护型、电动机保护型和家用及类似家用保护型的断路器。这三类断路器的保护性质和保护特性是不相同的。对配电型断路器而言，它有A类和B类之分：A类为非选择型，B类为选择型。所谓选择型是指断路器 具有过载长延时、短路短延时和短路瞬时的三段保护特性。万能式(又称框架式)断路器中的DW15系列、DW17(ME)系列、AH系列和DW40、DW45系列中大部分是B型，而DZ5、DZ15、DZ20、TO、TG、CM1、TM30及HSM1等系列和万能式DW15.DW17的某些规格因仅有过载长延时、短路瞬时的二段保护，它们是属于非选择型的A类断路器。选择性保护。

当F点短路时，只有靠近F点的QF2断路器动作，而上方位的QF1断路器不动作，这就是选择性保护(由于QF1不动作，就使未发生故障的QF3.QF4支路保持供电)。如果QF2和QF1都是A类断路器，则F点发生短路，短路电流值达一定值时，QF1.QF2同时动作，QF1断路器回路及其下的支路全部停电，就不是选择性保护了。 能够实现选择性保护的原因是，QF1为B类断路器，它具有短路短延

时性能，当F点短路时，短路电流流过QF2支路，也流过QF1回路，QF2的瞬时动作脱扣器动作(通常它的全分断时间不大于0.02s)，因QF1的短延时，QF1在0.02s内不会动作(它的短延时≥0.1s或0.2.0.3.0.4s)。在QF2动作切断故障线路时，整个系统就恢复了正常。 可见，如果要达到选择性保护的要求，上一级的断路器应选用具有三段保护的B型断路器。低压电器对于直接保护电动机的电动机保护型断路器，它只要有过载长延时和短路瞬时的二段保护性能就够了，也就是说它可选择A类断路器(包括塑壳式和万能式)，DZ5、DZ15、TO、TG、GM1、TM30、HSM1及DW15等系列除有配电保护的性能外，它们的630A及以下规格均有保护电动机的功能。

故障维修

各种电器元件经过长期使用或因使用不当会 造成损坏，这时就必须及时进行维修。 电气线路中使用的电器很多，结构繁简程度不一，这里首先分析各电器所共有的各零部件常见故障及维修方法，然后再分析一些常用电器的常见故障及维修方法。

1 电器零部件常见故障及维修

1．1 触头的故障及维修

(1)触头过热。触头接通时，有电流通过便会发热，正常情况下触头是不会过热的。当动静触头接触电阻过大或通过电流过大，则会引起触头过热，当触头温度超过允许值时，会使触头特性变坏，甚至产生熔焊。产生触头过热的具体原因分析

如下：①通过动、静触头间的电流过大。任何电器的触头都必须在其额定电流值下运行 ，否则触头会过热 。造成触头 电流过大原因有系统电压过高或过低；用电设备超载运行；电器触头容量选择不当和故障运行四种可能。②动静触头间的接触电阻变大。接触电阻的大小关系到触头的发热程度 ，其增大的原因有 ：一是因触头压力弹簧失去弹力而造成压力不足或触头磨损变薄，针对情况应更换弹簧或触头；二是触头表面接触不良。例如在运行中，粉尘、油污覆盖在触头表面，加大了接触电阻；再如 ，触头闭合分断时，因有电弧会使触头表面烧毛、灼伤，致使残缺不平和接触面积减小，而造成接触不 良。因此应注意对运行中的触头加强

保养。对铜制触头表面氧化层和灼伤的各种触头可用刮刀或细锉修正；对大、中电流的触头表面，不求光滑，重要的是平整；对小容量触头则要求表面质量好；对银及银基触头只需用棉花浸汽油或四氯化碳清洗即可，其氧化层并不影响接触性能。维修人员在修磨触头时，切记不要刮削销削太过，以免影响使用寿命，同时不要使用砂布或砂轮修磨，以免石英砂粒嵌于触头表面，反而影响触头接触性能。

对于触头压力的测试可用纸条凭经验来测定。将一条比触头略宽的纸条(厚 0．01 mm)夹在动、静触头间，并使开关处于闭合位置，然后用手拉纸条，一般小容量的电器稍用力，纸条即可拉出；对于较大容量的电器，纸条拉出后有撕裂现象。以上现象表示触头压力合适。若纸条被轻易拉出，则说明压力不够 ；若纸条被拉断，说明触头压力太大。

调整触头的压力可通过调整触头弹簧来解决。如触头弹簧损坏可更换新弹簧或按原尺寸自制。触头压力弹簧常用碳素钢弹簧丝来制造 ，新绕制的弹簧要在 250 oC～300 oC的条件进行回火处理，保持时间约 2O～40 min，钢丝直径越大，所需时间越长。镀锌的弹簧要进行去氧处理，在 200 oC左右温度中保持 2 h，以便去脆性。

(2)触头磨损。触头磨损有两种：一种是电磨损，由于触头间电火花或电弧的高温使触头金属气化所造成的；另一种是机械磨损，由于触头闭合时的撞击触点接触面滑动摩擦等原因造成。

触头在使用过程中，因磨损会越来越薄，当剩下原厚度的 1/2左右时，就应更换新触头；若触头磨损太快，应查明原因，排除故障。

(3)触头熔焊。动静触头表面被融化后焊在一起而分断不开的现象，称为触头的熔焊。当触头闭合时，由于撞击和产生震动，在动静触点间的小间隙中产生短电流、电弧温度高达 3000 oC～6000 oC 可使触头表面被灼伤或熔化，使动、静触头焊在一起。发生触头熔焊的常见原因是选用不当，使触头容量太小，而负载电流过大；操作频率过高；触头弹簧损坏初压力减小。触头熔焊后，只能更换新触头，如果因触头容量不够而产生熔焊，则应选用容量大一些的电器。

1_2 电磁系统的故障及维修

(1)铁心噪音大。电磁系统在工作时发生一种轻微的“嗡嗡”声，这是正常的；若声音过大或异常，可判断电磁机构出现了故障。①衔铁与铁心的接触面接触不 良或衔铁歪斜。铁心与衔铁经过多次磁撞后端面会变形和磨损，或因接触面上积有尘垢，油污 、锈蚀等，都将造成相互问接触不良而产生振动和噪声。铁心的振动会使线圈过热，严重时会烧毁线圈，对 E形铁心，铁心中柱和衔铁之间留有 0．1-0．2 mm的气隙，铁心端面变形会使气隙减小，也会增大铁心噪声。铁心端面若有油垢，应折下清洗；端面若有变形或磨损，可用细砂布平铺在平板上，修复端面。②短路环损坏。铁心经过多次碰撞后 ，装在铁心槽 内的短路环 ，可能会出现

断裂或脱落。短路环断裂常发生在槽外的转角和槽口部分，维修时可将断裂处焊牢，两端用环氧树脂固定；若不能焊接也可换短路环或铁心，短路环 跳出时，可先将短路环压人槽内。③机械方面的原因。如果触头压力过大或因活动部分运动受卡阻，使铁心不能完全吸合，都会产生较强振动和噪声。

(2)线圈的故障及维修。①线圈的故障。当线圈两端电压一定时，它的阻抗越大，通过的电流越小。当衔铁在分离位置时，线圈阻抗最小 ，通过的电流最大；铁心吸合过程中，衔铁与铁心间的问隙逐渐减小，线圈的阻抗逐渐增大，当衔铁完全吸合后，线圈电流最小，如果衔铁与铁心间不管是何原因，不完全吸合，会使线圈电流增大，线圈过热，甚至烧毁。如果线圈绝缘损坏或受机械损伤而形成匝间短路，或对地短路，在线圈局部就会产生很大的短路电流，使温度剧增 ，直至使整个线圈烧毁。另外，如果线圈电源电压偏低或操作频率过高，都会造成线圈过热烧毁。②线圈的修理。线圈烧毁一般应重新绕制。如果短路的匝数不多，短路又在接近线圈的端头处，其他部分尚完好，即可拆去已损坏的几圈，其余的可继续使用，这时对电器的工作

性能的影响不会很大。

(3)灭弧系统的故障及维修0灭弧系统的故障

是指灭弧罩破损、受潮、炭化、磁吹线圈匝问短路， 弧角和栅片脱落等。这些故障均能引起不能灭弧

或灭弧时间延长。若灭弧罩受潮，烘干即可使用；炭化时可将积垢刮除；磁吹线圈短路时可用一字

改锥拨开短路处；弧角脱落时应重新装上；栅片脱落和烧毁时可用铁片按原尺寸配做。

2 常用电器故障及维修

2．1 接触器的故障及维修

除去上边已经介绍过的触头和电磁系统的故障分析和维修外。其他常见故障如下所述。

(1)触头断相。因某相触头接触不好或联接螺钉松脱造成断相，使电机缺相运行。此时，电机也 能转动，但转速低并发出较强的“嗡嗡”声。发现这种情况，要立即停车检修。

(2)触头熔焊。接触器操作频率过高、过载运行，负载侧短路、触头表面有导电颗粒或触头弹簧压力过小等原因，都会引起触头熔焊。发生此故障即使按下停止按钮，电机也不会停转，应立即断开

前一级开关，再进行检修。

(3)相间短路。由于接触器正反转联锁失灵 ， 或因误动作致使两台接触器同时投入运行而造成相间短路；或因接触器动作过快，转换时间短，在转换过程中，发生的电弧短路。凡此类故障，可在控制线路中采用接触器、按钮复合联锁控制电动 机的正反转。

2．2 热继电器的故障及维修

热继电器的故障一般有热元件烧坏、误动作和不动作等现象。

(1)热元件烧断。当热继电器动作频率太高，负载侧发生短路或电流过大，致使热元件烧断。欲排除此故障应先切断电源，检查电路排除短路故障，再重选用合适的热继电器，并重新调整定值。

(2)热继电器误动作。这种故障的原因是：整定值偏小，以致未过载就动作；电动机起动时间过长，使热继电器在起动过程中就有可能脱扣；操作频率过高，使热继电器经常受起动电流冲击 ；使用场所强烈的冲击和振动，使热继电器动作机构松动而脱扣；另外如果联接导线太细也会引起热继电器误动作。针对上述故障现象应调换适合上述工作性质的热继电器，并合理调整整定值或更换合适的联接导线。

(3)热继电器不动作。由于热元件烧断或脱落，电流整定值偏大，以致长时间过载仍不动作 ；导板脱扣；联接线太粗等原因，使热继电器不动 作，因此对电动机也就起不到保护作用。根据上述原因，可进行针对性修理。另外，热继电器动作脱扣后，不可立即手动复位，应过 2 min，待双金属片冷却后，再使触头复位。

2．3 时间继 电器的故障维修

空气式时间继电器的气囊损坏或密封不严而漏气，使延时动作时间缩短 ，甚至不产生延时；空气室内要求极清洁，若在拆装过程中使灰尘进入气道内气道将会阻塞，时间继电器的延时时间会变得很长。针对上述情况可拆开气室，更换橡胶薄膜或清除灰尘，即可解决故障。空气式时间继电器受环境温度变化影响和长期存放都会发生延时时间变化，可针对具体情况适当调整。

2．4 速度继电器的故障和维修

速度继电器发生故障后 ，一般表现为电动机停车时，不能制动停转。此故障如果不是触头接触不良，就可能是调整螺钉调整不当或胶木摆杆断裂引起的。只要拆开速度继电器的后盖进行检修即可。

用户需求

用户需求分析1．用户需求的基本特点。（1）量大面广，可以说国民经济各行业都离不开低压电器，人们的日常生活，也离不开低压电器。（2）品种规格多（电压、电流、保护、极数），环境条件复杂（海拔、温度、湿度、污染情况等）。（3）用户对低压电器的质量（外观、可靠性、寿命、体积等）越来越关注，质量价低的产品、节能又不污染环境的产品受欢迎。

2．需求结构。各行各业对低压电器产品的需求结构不相同，但大体是有如下的规律：

第一，框架式断路器与塑壳式断路器用量之比约1:9。

第二，电流等级高的产品用量较小（如1600A以上的断路器用量较少，3000A以上的用量更少），而100A及以下的产品用量非常大，小型塑壳断路器用量更大。

第三，保护电动机用的低压电器产品如启动器、熔断器、接触器、热继电器、信号灯等用量非常大。

第四，自控行业、电气传动行业有接触器、熔断器、限位开关、行程开关、按钮、信号灯等用量非常大。

第五，矿山、煤炭化工行业用真空断路器产品数量较多。

低压电器期刊简介

ISSN：1001-5531

CN：31-1419/TM

周期：半月刊

出版地：上海市

主管单位：上海市经济和信息化委员会

主办单位：上海电器科学研究所(集团)有限公司

《低压电器》是由上海电器科学研究所主办的具有专业权威的电工技术类刊物。创刊于1959年，先后多次荣获全国优秀科技期刊、国家期刊奖“百种重点”期刊、中国期刊方阵“双百”期刊、全国中文核心期刊，上海市广告业“守合同，重信誉”先进单位。

期刊主要特点

《低压电器》主要特点：专业权威、新颖实用、信息量大、采编及时、读者面宽、发行量大、DTP出版，印刷精美，装帧考究。