- 電工必識元器件直通車
- 楊清德 楊蘭云主編
- 2752字
- 2018-12-27 11:55:09
1.2 電工元器件分類
從生產或使用的角度,電工元器件可分為強電類元器件和弱電類元器件兩大類,或者分為高、低壓電器器件和電力電子器件。電力用戶的各種生產機械設備,絕大多數是采用低壓供電的,故各種電器產品中以低壓電器的品種與數量較多。
1.2.1 高、低壓電工元器件的劃分
加油站1——電業安全工作規程的規定
電工元器件以對地電壓250V為高、低壓的界限,是從安全的角度上來定的?!峨姌I安全工作規程》總則第四條規定:“電工元器件分為高壓和低壓兩種:高壓,設備對地電壓在250V以上者;低壓,設備對地電壓在250V及以下者。”此規定考慮到高壓和低壓對人身安全的威脅不同,以及安全措施的要求不同,故明確以250V為界作為執行高、低壓工作安全措施的分界。如250V及以下就不需要加遮欄等,而250V以上就需保持一定的安全距離,必要時還需加遮欄等安全措施。
規程所指的低壓,并不是對人身沒有危險的電壓,只是安全措施不同而已。
接于380/220V三相電工元器件,當系統中性點直接接地時,屬于低壓電工元器件;當中性點不直接接地時,則屬于高壓設備。這是因為在一相發生碰殼、接地的情況下,當中性點直接接地時,其他兩相的對地電壓仍為220V;而當中性點不直接接地時,其他兩相的對地電壓超過250V而接近于380V。
加油站2——國家電網公司電力安全工作規程的規定
我國交流電高電壓和低電壓的劃分標準,在實際工程上另有一種劃分,即以1000V為界劃分高、低壓。這是出于高電壓技術的需要,如1000V以下的電工元器件,稱為低壓電器,1000V以上的電工元器件則稱為高壓設備。
《國家電網公司電力安全工作規程(變電站和發電廠電器部分)(試行)》總則第七條規定:“電工元器件分為高壓和低壓兩種:高壓電工元器件,電壓等級在1000V及以上者;低壓電工元器件,電壓等級在1000V以下者”。
1.2.2 低壓電器介紹
低壓電器的種類很多,分類方法也多種多樣。
加油站1——低壓電器的分類方法
1)按用途和控制對象的不同分類
按用途和控制對象不同,低壓電器可分為電力網系統用的配電電器、電力拖動及自動控制系統用的控制電器兩大類,見表1-2。
表1-2 低壓電器按用途和控制對象分類
2)按電器動作的特點分類
自動切換電器和非自動切換電器。
3)按使用的工作環境、條件分類
通用型低壓電器:它是低壓電器的基本型。
礦山用低壓電器:主要用于礦山(井),具有較好的防塵和較強的防爆特性。
化工企業用低壓電器:屬防腐蝕、防塵、防爆類電器。
船用低壓電器:有抗搖動、防潮濕、防鹽霧及霉蝕功能。
航空低壓電器:高可靠性,耐震動,體積小而輕。
熱帶低壓電器:散熱性能好,適用于熱帶各種氣候。
牽引低壓電器:主要用于各類電力牽引機車,綜合性能好,能耐高溫、傾斜及震動等。
高原低壓電器:適用于海拔1000~4000m的高原地區。
4)按防護形式和防護級別來分類
產品的防護級別由外殼防護標志字母“IP”加兩位數表示,即IPXX。IP后第一位數代表“第一類防護形式及級別”;IP后第二位數代表“第二類防護形式及級別”,如IP3X(無第二類防護時用字母X填充)、IPX3(無第一類防護時,也用字母X填充)、IP35等。
按第一類防護形式及級別:第一類防護形式為防止固體異物進入低壓電器內部并防止人體觸及內部帶電或運動部分的防護。該種防護共分為0~6七個等級,即IP0X、IP1X、IP2X、IP3X、IP4X、IP5X、IP6X。等級數越大,防護越嚴密。
按第二類防護形式及級別:第二類防護形式為防止水進入低壓電器內部達到有害程度的防護。該種防護共分為0~9十個等級,即IPX0、IPX1、IPX2、IPX3、IPX4、IPX5、IPX6、IPX7、IPX8、IPX9。等級數越大,防護越嚴密。
同時具有兩種防護的:在IP后面同時跟有兩位數。例如,IP36,含義為該低壓電器產品具有3級防止固體異物進入低壓電器內部并防止人體觸及內部帶電或運動部分的防護能力,同時也具備6級防止水進入能力。
中轉站1——外殼防護等級代號的含義
外殼防護等級的分類代號含義說明見表1-3。
表1-3 外殼防護等級的分類代號含義說明
加油站2——低壓電器的結構要求
為了保證不同產地、不同企業生產的低壓電器產品的規格、性能和質量一致,通用和互換性好,低壓電器的設計和制造必須嚴格按照國家的有關標準,尤其是基本系列的各類開關電器必須保證執行“三化(標準化、系列化、通用化)、四統一(型號規格、技術條件、外形及安裝尺寸、易損零部件統一)”的原則。在購置和選用低壓電器元件時,也要特別注意檢查其結構是否符合標準,防止給今后的運行和維修工作留下隱患和麻煩。
1.2.3 電力電子器件的分類
加油站1——按器件的開關控制特性分類
電力電子器件按器件的開關控制特性可以分為以下三類。
1)不可控器件
器件本身沒有導通、關斷控制功能,需要根據外電路條件決定其導通、關斷狀態的器件稱為不可控器件,如電力二極管(Power Diode-PD)。
2)半控型器件
通過控制信號只能控制其導通,不能控制其關斷的電力電子器件稱為半控型器件,如晶閘管(SCR)(Thyristor)及其大部分派生器件。
3)全控型器件
通過控制信號既可控制其導通又可控制其關斷的器件,稱為全控型器件,如門極可關斷晶閘管(Gate-Turn-Off Thyristor—GTO)、功率場效應管(Power MOSFET—P-MOSFET)、電力晶體管(Giant transistor—GTR)、絕緣柵雙極型晶體管(Insulated-Gate Bipolar Transistor—IGBT)。
半控型器件和全控型器件常統稱為可控開關,產生開關控制信號的電路稱為觸發電路(一般指晶閘管)或驅動電路(一般指全控型器件)。
加油站2——按控制信號的性質分類
電力電子器件按控制信號的性質不同可分為兩種。
1)電流控制型器件
電流型控制器件要求控制信號有一定的電流強度,如晶閘管、門極可關斷晶閘管、功率晶體管、IGCT(集成門極換流晶閘管)等。
2)電壓控制型器件
電壓控制型器件的控制極需要施加一定的電壓信號,而需要的控制電流很?。ㄒ话阍诤涟布墸?,主要通過在控制極產生的電場來控制器件的導通和關斷,因此也稱為場控型器件。代表器件為電力MOSFET和IGBT。
中轉站——電力電子器件的基本特性
在電力電子電路中,能實現電能的變換和控制的半導體電子器件稱為電力電子器件。
(1)電力電子器件一般都工作在開關狀態。通態時,阻抗很小,接近于短路,管壓降接近于零,流過它的電流由外電路決定;斷態時,阻抗很大,接近于開路,電流幾乎為零,管子兩端電壓由電源決定。電力電子器件的理想開關模型如圖1-1所示。
(2)電力電子器件的開關狀態由外電路(驅動電路)來控制。
(3)在工作中器件的功率損耗(通態損耗、斷態損耗、開關損耗——即器件在開通與關斷的轉換過程中產生的損耗)很大。為保證不因損耗散發的熱量導致器件溫度過高而損壞,在其工作時一般都要安裝散熱器。

圖1-1 電力電子器件的理想開關模型
想一想
(1)《電業安全工作規程》規定以對地電壓250V為高、低壓電工元器件的界限,而《國家電網公司電力安全工作規程(變電站和發電廠電器部分)(試行)》規定1000V為高、低壓電工元器件的界限,這兩個規定有矛盾嗎?請談談你的看法。
(2)低壓電器是如何分類的?
(3)為什么要規定電氣的防護等級?
(4)按器件的開關控制特性,電力電子器件可以分為哪幾類?