QBZ-80开关原理详解、故障排除.doc

上一贴我们讲了80开关的最基本的电路。也就是去除所有的附件电路后的本地控制。这样贴我们讲一下远程控制电路，他是附加电路的一部分。
      一个开关要想有较多的功能，就必须在基本的电路上添加其它线路。弄清楚了基本的电路之后，就比较好理解附加电路的功能了。
      有时候，80开关多安放的位置，并不适合操作者操作。为了方便操作，我们外接一个控制按钮放在操作者附近。这就是远程控制。
下图是远程控制原理图：

2012-1-4 01:21:39 上传
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图 15       80开关远控接线图

2012-1-4 01:28:13 上传
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      图 16

      图15与上一贴的图13比较一下，其主要区别就是方框中标出的部分，多了一个1号线和一个开挂K。他们两个就是为远程控制而设置的。在图13中，我们把开关K用蓝线短接了，并擦除了1号线，同时将2号线和9号线也用蓝线短接了。主要是便于分析。在实际使用中，近控的时（即使用开关本身的按钮控制），是把开关K打到合的位置，2号线和9号线分别接地（开关外壳）或者用导线相连后再接地。也就等效于图13中用蓝线短接了。

        图15中，红色框中是远控按钮（实物如图16）， 3根蓝线线为连接线
        远控时：开关K打到分的位置，这样就切断了开关本身的启动按钮回路，防止别人误操作。开关的1、2、9号线分别与远控按钮的1、2、9号线相连。如图15。

         其控制回路为：
         按下远程启动按钮：36V电源4端——ZJ线圈——本机停止按钮SB2——SB1——1#线——远控启动按钮SB2——远控停止按钮SB1——9#端子至电源另一端。线圈ZJ得电吸合。使中间继电器的触点闭合，从而使真空接触的的线圈的电。其线圈回路为：36V电源4端——真空接触器线圈——ZJ1——电源另一端9#。真空接触器吸合后，带动主触点和辅助触点KM2闭合。

       松开远程启动按钮SB1后，由于KM2已经闭合，为中间继电器的线圈ZJ维持吸合提供了回路，其回路为：36V电源4端——ZJ线圈——本机停止按钮SB2——KM2——2#线——远程停止按钮SB1——9#端子至电源另一端。

        当需要停止时，按下远程或本机的任何一个停止按钮，都可以断开了中间继电器吸合线圈ZJ的回路，ZJ释放，中间继电器触点ZJ1断开，切断了真空接触器线圈的回路。真空接触器释放。主回路中的KM断开。

80开关除了本帖所讲的远控电路外，还有照明电路、双台连锁控制电路、阻容保护以及电动机综合保护器等。将在后几贴中介绍。

上一贴我们介绍了QBZ-80开关最基础的电路部分、近控及远控的原理。一台开关，紧紧能够控制用电设备电源的通与断是不行的。还要对被控制的电气有保护作用，如：当设备漏电了、过载了，能够及时的切断电源。将事故最小化。
        QBZ-80开关中起保护作用的是JDB-80-A型电动机综合保护器，这是最常用的一种保护器。QBZ-120开关中是JDB-120-A型，QBZ-225开关中是JDB-225-A。这三种型号的保护器外型、结构、功能以及接线方式都是一样的，区别仅在于额定电流不一样。

2012-1-4 20:44:09 上传
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JDB-80-A

图 17 JDB-80-A 电动机综合保护器

       电动机综合保护器在使用中的安装接线如图18中红线所圈的地方。保护器的底端是三个电流互感器（图17中 底部黑色的塑料壳内），三条铜排穿过电流互感器线圈，铜排的一端与真空接触器的主触点连接，另一端与负荷接线端子U、V、W相连（图18中  1#红圈。这样保护器就可以对主回路中的电流进行取样。

      保护器有5个控制线接线端子，分别是3、4、9、33（分为660V和380V两个端子）。它们的接线如图18所示，3和4号端子的接线如红圈2所以。圈2中标着JDB的触点，就是保护器内部的一对触点。9号线接变压器上的9号端子。33号线是检漏端子，通过主接触器（交流接触器）的一对常闭触点KM3和中间继电器的一对常闭触点ZJ2接到负荷端U、V、W任一相即可。33号线两个端子的区别是：当设备额定电压是660V时，接到660V端子上，额定电压是380V，就接到380V端子上

      保护器的工作过程是：
4、9号线为保护器提供了工作所需的电源。合上隔离开关之后，保护器工作，首先通过33号线检查设备及线路是否漏电，如果检测到设备有漏电现象，则红圈2中的3、4号接点不闭合（即JDB保护器内部的继电器不吸合），启动控制回路，则无法启动。如果检测到设备的绝缘良好，没有其他故障，则3、4号接点闭合。为开关的启动做好准备。这时按启动按钮，中间继电器吸合，真空接触器吸合。真空接触器吸合以后，与33号线连接的KM3和ZJ2常闭接点断开，切断了JDB的漏电检查回路。这时，即使设备漏电，80开关也不会跳闸。这时的漏电保护由80开关上一级的馈电开关来完成。
        这种在开关合闸之前首先检查设备绝缘情况，绝缘低于要求时，开关不能合闸的功能叫做漏电闭锁。大家一定要和漏电保护区分开来。
        80开关吸合之后，设备工作。JDB保护器通过电流互感器（见图17）对开关主回路的工作电流进行取样。然后与设定的电流进行比较。当设备的工作电流大于JDB设定电流的8倍（一般都是8倍，有的智能型综合保护器可以对倍数进行设定），JDB保护器就会认为主回路有短路现象，立即断开3、4接点，开关跳闸。
       当主回路电流大于设定电流的1.05倍以上，8倍以下时，JDB保护器会认为设备有过载现象，然后延时一段时间，如果主回路的电流还没有降下来，保护器就会断开3、4点。延时时间根据过载倍数来定，过载倍数越大，延时时间越短。过载倍数越小，延时时间较长。这叫过载保护的反时限特性。

2012-1-4 20:44:11 上传
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电动机综合保护器应用

图 18 电动机综合保护器在原理图中的接线

JDB-80-A保护器的设定：
       电流设定：保护器的电流大小设定值一般与被控制设备的额定值一样或稍大即可。例如，被控制电机额定电流为39A，如果保护器的电流档有39A，则调至39A即可。如果没有，可以调到40A。
       电流调整方法：在电流调节旋钮的每一个档位上都有两个数值，其中一个数大，一个数小。数大的为高档，数小的是低档。对应的选择开关就是高低档开关（图17）。
       试验按钮：为了确保保护器的可靠运行，要定期对保护器进行试验，以检测保护器的好坏。过载与短路试验，需要在开关吸合之后，将试验开关拨至短路或过载试验位置。短路试验，开关会立即跳闸。过载试验，开关会延时一段时间才会跳闸。过载试验之后，如果立即将试验开关拨至“正常”位置。3、4点也不会立即闭合。这是需要按一下复位按钮，3、4点才会复位。有的JDB保护器没有复位按钮，可以将隔离开关扳至“停”的位置。稍等一会即可。
       漏电闭锁试验时，需要将试验按钮先拨至“漏电”位置，然后在按启动按钮，如果此时保护器动作，开关不能吸合，说明保护器正常。

2012-1-8 10:29:11 上传
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两台QBZ-80开关连锁控制图

图 19 两台QBZ-80开关连锁控制

        图19中蓝色框内的电路是连锁控制功能电路。虽然这个电路并不常用，但既然有了这个电路，我也讲解一下他的原理及使用方法。
       功能：图中的开关一作为主控开关，开关二是连控开关。当开关一吸合时，开关而自动吸合，当开关一释放时，开关二自动释放。
       接线方法：用电缆将第一台开关的十三号线与第二台开关的1号线连接，第一台开关中与KM4相连的di 端子接地，第二台开关中的9号线接地。两台开关主电源L1、L2、L3用四芯电缆并联，四芯电缆的接地芯线将两台开关外壳的接地端子（di）相连。
连接之后的等效图如图19中的绿色连线所示。
      工作原理：第一台开关按启动按钮，真空接触器吸合，同时真空接触的辅助触点KM4闭合，接通了第二台开关的控制回路，第二台开关随即吸合，其回路为：电源端子4——JDB保护器端子——3号线——中间继电器线圈——6号线——停止按钮SB2——1号线——第一台开关13号线——第一台开关停止按钮——第一台开关辅助触点KM4——第一台开关di 端子——第二台开关9号端子——电源另一端。
2012-1-8 11:05:30 上传
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图 20  QBZ-80开关照明及阻容保护回路

图20中上面的红色框所圈的为80开关的照明电路，利用这个电路，可以外接一个36V的照明灯，其接法如图中绿色线所画的那样。但实际上这个电路没有什么用途，不知道当初设计这个电路的初衷是什么，也许是为了应急照明吧。

阻容保护电路在上图中已经圈出，圈出的电路是他的简化画法。实际元件的组成如下图，虚线框内是阻容元件

2012-1-8 11:34:53 上传
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他的实物及接线如下图

2012-1-8 11:34:52 上传
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         阻容吸收器的作用：
阻容吸收器的主要作用是为了吸收主回路中的浪涌电压，防止主回路电压突然升高对元件造成损害。
         我们可以想象一下，在一条河中，有一个闸门，闸门的上方有水，下方没有谁。在没水的河床中有一棵树。如果这是突然打开闸门，水对小树的冲击力是非常大的。
        如果在小树的旁边，挖一个很大的水库。这时再突然打开闸门，汹涌的水浪会首先涌进水库里，由于水库较大，水会慢慢上涨，水库满了之后，水才慢慢的流向小树，这时水浪对小树的冲击力已经非常小了。
        阻容吸收器就相当于小树旁边的水库。电动机在刚启动和停止时，会产生很高的反向电动势。有了阻容的保护，就可以有效减小反向电动势对回路中元件的损害。
  CKJ5系列真空接触器，是QBZ系列开关的主要部件。要想更好的使用与维修QBZ系列开关，了解CKJ5真空接触器的结构，工作原理那是必须的。

在前几贴中，我们粗略的讲了一下真空接触器的结构。：
在讲解原理时，把真空接触器的吸合线圈简化成了一个线圈。：
其实，真空接触器的线圈还是有点讲究的。

2012-1-9 20:19:05 上传
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图  23  

2012-1-9 20:11:10 上传
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图 24 真空接触器的结构

2012-1-9 20:11:09 上传
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图 25

        我们知道普通的接触器只有一个线圈，它在电路中的画法如图23中的KM所示。
        而真空接触器的线圈却有两个（图24），但在原理图中，却画了四个线圈符号（图25 红色框内），而且还加了一对常闭触点KM4。这是为什么哪？

        在讲这个问题之前，我们先看看这个电路符号
2012-1-9 21:45:53 上传
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这是一个整流桥的符号，整流桥就是一种将交流电变成直流电的装置，具体原理就不详细讲解了，因为要涉及的电子技术知识。而且这方面的教程挺多，可以再网上搜索一下。
他的使用是这样，在交流输入端 ~ 接上交流电，就会在直流 +、— 输出端输出直流电。

2012-1-9 21:43:08 上传
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         接着讲接触器的线圈。
         其实，在图24中所示的两个线圈中，每一个线圈有两个绕组，一个绕组的线粗、匝数少，另一个绕组线细，匝数多。
如下图所示，Q1的线粗，匝数少。Q2的线细，匝数多。 这样，两个这样的线圈组合起来，在电路图中就表示出了4个线圈了。

2012-1-9 21:11:23 上传
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         为什么要这么麻烦的设计4个线圈哪？不知你有没有推过人力车的体会，当人力车在静止的时候，刚开始把它推起来，要费较大的力气，当车运动起来之后，再推着往前走就比较省力了。在初中物理中讲到过这个道理。其实接触器也是一样，刚开始吸合衔铁使真空管闭合的时候，需要较大的力。吸合完成之后，真空管闭合了，衔铁贴到电磁铁上了，这时只需要较小的磁力就可以维持住。
       这个原理是这样实现的：
       在接触器吸合之前，KM1是闭合的，当按下启动按钮时，整流桥得电，电源从正极——上面的Q1线圈——KM1——下面的Q1线圈——电源负极。这时KM1将两个Q2短接了，电流没有流过Q2。只流过两个Q1线圈。由于Q1线圈的线径粗，匝数少，所以他的阻抗就小，流过的电流大，可以让电磁铁获得更大的磁力。
       当完成吸合过程之后，衔铁的吸合，使真空管闭合的同时，也打开了辅助触点的常闭点KM1，由于没有KM1短接，两个Q2被串入了回路中。电流途径为：电源正极——上面的Q线圈——上面的Q2线圈——下面的Q2线圈——下面的Q1线圈——电源负极。
       由于Q2线圈的线径细，匝数多，阻抗就大。被串入回路之后，整个回路的电流就减小了。电磁铁的磁力减小，维持住衔铁的吸合状态即可。CKJ5系列真空接触器，是QBZ系列开关的主要部件。要想更好的使用与维修QBZ系列开关，那就必须要了解CKJ5真空接触器的结构，各个部件的做用。

        为了更深刻的理解为什么要把触点做到真空管里面，你可以先做一个试验。用两节电池，连接一个灯泡。用短接导线的方法开关灯泡，在导线短接的一瞬间，是不是会产生火花？这只是一个小小的灯泡和两节电池，就这么明显的火花。如果用开关去开关一台大功率的电动机，开关触点之间是不是会产生更大的火花？

        由于电火花（电弧）的温度非常高，很容易将触点烧化。再大些的电弧还会危害人身与设备的安全，电弧可对人体产生严重甚至是致命的灼伤，开关电器中的电弧会造成电路短路，瞬间巨大的能力可能烧毁设备。所以，我们要瞬间把电弧熄灭。

        由于在真空状态下，火无法燃烧，所以我们把触点做到真空管里。用真空接触器来接通与断开设备，可以减小电弧，更快的把电弧熄灭。

        真空接触器的主要部件，当然是真空管。其他的部件，也是为了让真空管内的触点以及辅助触点的闭合与断开而工作的。我们先来看看真空管的构造。

常见的真空管：

2012-1-9 23:54:24 上传
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真空管的构造：

2012-1-9 23:57:44 上传
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来个透明的看看：

2012-1-9 23:57:43 上传
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        其实真空管就是在一个真空室内，安装了一个动触点和一个静触点。静触点是和外壳固定在一起的，这个很好理解。关键是动触点是如何和外壳连接的，动触点在活动的过程中，真空室为什么不漏气，他是如何完成密封的。

        真空管的动触点，是通过
波纹管与外壳连接的。大家小时候都玩过折纸，一张平整的纸是没不可以伸缩的，如果把纸折成波纹的形装，那么纸就可以拉伸，缩短。如下图：

2012-1-10 12:10:11 上传
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      用较薄铜板做成一个带有波纹的圆筒，那么这个圆筒的高、低就可以伸缩。圆筒的一端连接在动触点的导杆上，另一端固定在真空管的外壳上，动触点就可以上下的活动。而真空室仍然会很好的密封。

      上面真空管的结构图和透明真空管的实物图，很好的展示了真空管的结构。它主要有静触头及其导杆、动触头及其导杆、表面绝缘材料（多数用陶瓷材料，也有玻璃的）、屏蔽罩、波纹管。

       用陶瓷或玻璃等绝缘材料做成管状。静触点导杆通过金属圆端面（透明真空管两端的红色部分）与绝缘管。静触点导杆通过波纹管连接到金属圆端面上。屏蔽罩有的与表面绝缘材料固定在一起，与动静触点绝缘，有的与静触点导杆固定在一起（透明真空管中间最明显的铜部件就是屏蔽罩）。

      其实，了解真空室结构最好的办法就是，找一个坏的真空管，把它砸开看看，一切就全明白啦。开始，先上图：

2012-1-10 13:05:22 上传
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CKJ5真空接触器的构造及动作原理1

图 1

2012-1-10 13:05:20 上传
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CKJ5真空接触器的构造及动作原理2

图2

       这两幅图基本上就展示出了CKJ5真空接触的构造。上面的那个是CKJ5-80、120接触器 下面的是CKJ5-200接触器。虽然他们的外形有一点点不一样，但是构造和原理都是一样。

       真空管固定的绝缘框架上，真空管的动触头导杆与一个L型的绝缘板的短边2连接。L型的长边1上带有衔铁。L 板的顶角部带有一个转轴。L型板可以围绕转轴旋转。

       在不通电的情况下，L型板的长边在弹簧（图1）的作用下保持在上部位置图2）使短边拉开真空管的动触点。
       带电以后，电磁线圈的磁力吸合衔铁，使L型板长边1向下运动。L型板围绕转轴旋转，短边向左运动，带动真空管动触点闭合。接通电路。
       停电以后，在弹簧的作用下，L型板复位。 QBZ-80开关的原理及主要部件，已经讲完了，由于是第一次编写教材，言语表达能力不是很高，技术水平也很有限。致使你某些地方看不明白。欢迎与我交流。在此先感谢你的理解与支持！

        接下来的内容是讲80开关常见的故障与维修。由于维修的过程中，还要牵扯到一点电子技术方面的知识，在这里先简要的介绍一下二极管与整流桥。

2012-1-10 13:41:16 上传
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图1

上图就是一个最常见的二极管。二极管有一个最大的特性，单向导电性。

       举个例子：你把家里的门关上，别锁。然后，背过手去，你从屋子外面向里走，可以很轻松的把门顶开。同样，如果你从里向外走，不用手你能打开门吗？你能出去吗？这就相当于二极管的单向导电性。

       这个图
2012-1-10 13:52:14 上传
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你知道是什么吗？一个箭头。如果在箭头上再加一竖哪？
2012-1-10 13:54:17 上传
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这就是二极管在电路图中的符号。记住两条：1、箭头，电流按照箭头所指的方向流过，2、电流从正极流向负极。这样，再看电路图的时候，你就很容易的分辨出二极管的正负极。

2012-1-10 13:58:28 上传
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二极管在电路中的情况是这样。

2012-1-10 14:02:56 上传
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      在图a中，电源从电池正极流出，正好是从二级管的正极流向负极，电路中有电流流过，灯亮。
      在图b中，电源从电池正极流出，却要从二级管的负极流向正极。由于二极管只能单向导电，所以二极管不让电流通过。相当于开关断开，灯不亮。

判断二极管的极性及好坏

1、看实物
      在图1中，带有银色圆圈的是负极端。
2、万用表测量
      现在基本上都是数字万用表了，将数字万用表的档位指向带有二极管的档位。用两只表笔分别连接二极管的两只引脚，测量一次，然后调换一下表笔再测一次。两次测量，一个值大，一个值小。说明二级管是好的，如果两次测量值都很大或很小，说明二极管是坏的。
      在测量值小的连接方法中，红表笔接的是正极，黑表笔接的是正极。

2012-1-10 14:26:16 上传
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2012-1-10 14:26:17 上传
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2012-1-10 14:26:15 上传
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在80开关的原理图中，有一个桥式整流器，实物在真空接触器的上面，他是将交流电源变成直流电源，然后提供给吸合线圈的。如下图中红圈内所示。

2012-1-10 19:47:50 上传
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          图1

2012-1-10 19:47:49 上传
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         图2

在讲整流桥之前，先复习一下什么是交流电和直流电。
直流电：电流流向始终不变。

交流电：电流的方向、大小会随时间改变。

2012-1-10 19:55:03 上传
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          图3

      桥式整流电路如上图所示，其中图（a）、（b）、（c）是它的三种不同画法。它是由四只整流二极管D1~4 组成。四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流。

2012-1-10 19:55:02 上传
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            图4

         桥式整流电路的工作原理如上图所示。在u2的正半周，D1、D3导通，D2、D4截止，电流由TR次级上端经D1→ RL →D3回到TR 次级下端，在负载RL上得到一半波整流电压。

          在u2的负半周，D1、D3截止，D2、D4导通，电流由Tr次级的下端经D2→ RL →D4 回到Tr次级上端，在负载RL 上得到另一半波整流电压。

        目前，小功率桥式整流电路的四只整流二极管，被接成桥路后封装成一个整流器件，称"硅桥"或"桥堆"，使用方便，整流电路也常简化为图3（c）的形式。

判断整流桥（整流器）的好坏

         判断整流桥的好坏和判断二极管的好坏一样，只需要逐一去判断4个二极管的好坏即可。在测量的时候，并不需要将二极管从线路板上拆下来，不过要将电源和负载断开。
        也可以给整流桥通上电源，测量直流输出端的直流电压是否正常来判断整流桥的好坏。