如何看懂家用最简单的电路图?

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如何看懂家用最简单的电路图?

2023-05-25 13:05| 来源: 网络整理| 查看: 265

题主首先私信给我询问这些问题,我让他写成问题贴。我的想法是,这个问题既典型,又有挑战性。给行家里手讨论问题当然可以深入,但和绝对外行来探讨电路问题本身就是一个课题,更何况这是探讨居家配电。

我来试一试吧。

首先,我们把题主的问题归类,如下:

1)在家庭中,空气开关、漏电保护开关等设备上的简单电路图上,各种符号的含义是什么?

2)图3漏电保护开关中,N线没有标出来的,是不是和图4一样是N线是直通不断路的?图3这种1P开关作为楼单元内电表下的入户前开关(户内有一个2P空气开关)是否合理?

我们现在开始。

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(1)什么是开关?什么是断路器?它们的符号是什么?

在国家标准GB14048.3-2008《低压开关设备和控制设备 第3部分:隔离器、隔离开关……》中对开关有一个定义,如下:

原来,开关是一种机械装置,它能够接通和分断正常的运行电流,并且当发生短路时,开关能够在一定时间内承受短路电流的冲击。

我们来看看开关的符号,如下:

图1:开关的符号

图1中,左图就是开关的符号。我们看到符号中有动触头,有静触头和它的导电排,当然还有动触头的导电排。

图1中,右图是隔离开关,它的本质还是开关,在电路中起到隔离的作用。隔离开关的下方往往会配套熔断器。

我们看图2:

图2:闸刀开关

我们从图2中看到以下几个特点:

特点1:它有两极,也就是说闸刀开关是由2个开关组合而成的;

特点2:它配套了熔丝,作为过载和短路保护;

特点3:当闸刀开关带载拉开时,动静触头之间会拉出电弧。当闸刀开关动静触头之间的距离越来越大时,电弧的弧长加大,散热越加强烈,于是电弧迅速熄灭。闸刀开关就利用长弧隙来灭弧。

闸刀开关曾经是居家配电的主力电器,而现在它们逐渐淘汰了。淘汰的原因很简单:闸刀开关的安全性太差,还容易出现电弧来伤害人身安全。代替闸刀开关的电器就是断路器。

我们看图3:

图3:断路器的符号及功能

我们先来认识断路器。

从图3的1图中看到,在开关的静触头处出现了一个X,这就是断路器的符号。

在图3的2图中,我们看到有2个断路器符号左右排列,并且用虚线把断路器的动触头连接起来。这就是2极断路器,也即2P断路器。这里的P就是英文POLE(极)的首字母。

断路器根据受控电流的大小分为框架断路器ACB、塑壳断路器MCCB和微型断路器MCB。框架断路器的电流范围是800A到6300A,塑壳断路器的电流范围是10A到1600A,微型断路器的额定电流范围是5A到63A。

微型断路器是居家配电的主力军。微型断路器的简称是微断,它的俗称就是空气开关。

我们看图4:

图4:微型断路器(空气开关)结构中的的脱扣器

与图2中的熔丝一样,断路器具有线路保护功能。断路器是通过一种“扣”来实现控制的。

当我们把微断的手柄扳上(图中上部蓝色的扳手向右方运动),微断右下方的动触头与静触头就实现了闭合,线路被接通。同时,微断的脱扣器也被置位,维持住这种闭合状态,相当于裤腰带的扣针插入孔中。

男士的裤腰带上有一个到两个的扣,使用时把扣针插入到裤带的孔中,就实现了扣紧。要松开时,只需要把扣针从孔中脱出,裤腰带自然就松开了。

当线路中发生过载或者短路时,电流很大,于是微断执行过载保护的热脱扣器动作,或者执行短路保护的磁脱扣器动作,微断的动触头和静触头打开,由此切断了线路。其作用就类似于将裤腰带的扣针从孔中拔出。

图4中下方红色的装置是灭弧罩,用于消除微断动静触头打开时的电弧。

我们再看图3的3图和4图。

3图中,我们看到微断具有2个极,每个极中都有脱扣器,我们把这种微断叫做两极微断,或者叫做2P空气开关。

4图中,我们看到微断也有2个极,但不同的是,左边一个极中有脱扣器,右边一个极中没有脱扣器。区别于2P微断,我们把它叫做1P+N微断,或者叫做1P+N空气开关。

1P和2P的微断见图5:

图5:1P和2P的微断

由于1P+N微断的N极没有脱扣器,所以它只是起到普通开关的隔离作用。也因此,它只能用于线路的中性线N(零线)的合分操作,而1P+N的P极则用于线路的相线(火线)的合分操作。这种秩序安排绝对不能弄错。

图6是1P+N的微断:

图6:1P+N的微断

由图6中可见,1P+N的微断比2P的微断略薄,但比1P的微断要厚,刚好介于两者之间。

说明一下:

第一:居家配电系统中一般来说是没有零线的,只有N线。具体原因是什么,请参阅我的系列文章,以及大量的帖子说明。限于篇幅,这里不做说明。

第二:注意到图5和图6的开关符号,它和我前面的描述是一致的,与题主的的图也是一致的。

(2)什么是漏电保护开关(以下简称漏电开关或者RCD)?漏电开关的符号是什么?

我们现在来看看什么叫做漏电开关。我们看图7:

图7:漏电保护器的原理

图7的1图中,我们看到相线中流过向下的电流I,根据右手螺旋定则,于是铁芯中就会出现磁通,感应绕组当然也会有感应电流。

这里的铁芯和感应绕组叫做零序电流互感器,它的原理非常类似变压器。

我们再看2图,我们把相线和中性线同时穿过零序电流互感器铁芯,由于I1=I2,并且它们的方向相反,所以铁芯中就不会出现磁通,感应绕组中当然也没有感应电流。

如果因为某种原因,使得I1>I2,则铁芯中的磁通就会出现,感应绕组中也会出现感应电流。

我们令Ig=I1-I2,则Ig叫做剩余电流,其实就是漏电流。

在线路中用作剩余电流保护的电器叫做剩余电流保护装置,也叫做漏电保护装置,它的符号是RCD。

我们看图8:

图8:漏电保护器及其接线

注意看图8中单极漏电保护器的附图,我们看到图的上方有一只2P或者1P+N的微断,下方椭圆形的符号表示零序电流互感器,互感器右侧的方框连接到微断右侧的田字形符号中,表示联动。田字形符号代表微断的脱扣器,右侧的符号表示可以手动合闸,而下方的虚线连接到零序电流互感器表示可以受漏电测量装置的驱动跳闸。

零序电流互感器椭圆符号的左侧是试验装置,其中画了一只电阻,以及按钮,用于表示试验的原理。

我们看到,这里的符号与题主的符号完全一致,只是方向不同而已。

(3)题主的图3和图4两幅图的异同点分析

我们看图9:

图9:题主的图4分析

通过图9可以看出,原来只是画法的问题,并没有本质的区别。

至于为何要如此画,去问制造商,不要问我。

(4)家装电路中微断和漏电保护器的联动运用

我们看图10:

图10:一张以前用过的居家配电系统图,用来说明居家配电线路的原理

我们仔细看图10。

在图10的上方,我们看到电源引来两根线,一根是相线或者火线L,另一根是零线PEN。

注意,零线的符号PEN表示它是保护中性线,它是地线PE与中性线N的组合。

在户外电表箱处,零线再次接地,然后分开为中性线N和保护线PE入户。从此以后,就再也没有零线了,居家配电线路中只有相线L、中性线N和保护线PE。

三条线入户后,它们首先引入居家配电箱。L线和N线接到微断主开关QF1中,地线PE则经过扩展后引至插座。

注意到QF1微断的下方有零序电流互感器的符号,并且零序互感器的左侧用虚线连接到微断QF1的动触头上,这表示两者在安装上已经一体化了。

图11是实际进线微断与漏电开关的接线:

图11:居家配电箱的实物图

在图10中主开关QF1的下方是箱内的母线,包括有相线母线,有N线母线和PE线母线。

再次提醒:

在这里已经没有零线了,只有N线和PE线。如果这里还有零线,则当漏电时漏电开关不会动作!从图7我们很容易理解这一点:发生漏电后,设备的外壳是接零线而不是接地线的,因此零线的电流与相线的电流大小相当方向相反,零序电流互感器不会出现磁通,当然也不会驱动漏电保护。

至于人体的触电,漏电开关还是会动作的。原因很简单,触电电流直接经过大地回流,而不是通过零线回流。

图10的母线下方,就是接往各个用电负荷的出线开关了。

注意:出线开关不得再次接漏电保护器。原因很简单,保护人身安全的漏电开关的动作电流都是30毫安的,如果上下级都安装漏电保护器,则发生漏电时既可能上级断路器跳闸保护,也可能下级断路器跳闸保护,也可能都跳闸保护。这样一来,很容易造成误动不算,还会引起其它回路断电,把事故扩大化。

装设漏电保护器的原则是:要么在进线回路安装,要么在出线回路安装,但一定不能两处都安装。

在图10中,负载是两种灯具。左边QF2的是吊灯,右边的QF3的是台灯。吊灯因为安装在天花板上,人接触不到,因此一般不接地线。台灯安装在桌面上,并且从插座取电,它的金属外壳必须接地,因此要接地线。

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最后,回答题主的两个问题:

1)在家庭中,空气开关、漏电保护开关等设备上的简单电路图上,各种符号的含义是什么?

回答:见本贴的回答,不再重复。

2)图3漏电保护开关中,N线没有标出来的,是不是和图4一样是N线是直通不断路的?图3这种1P开关作为楼单元内电表下的入户前开关(户内有一个2P空气开关)是否合理?

回答:

图3的第一个问题参阅图示,请题主自行理解,应当不难。

图3的第二个问题回答是:

这是合理的,因为入户时的线路是相线(火线)和零线,标准规定,零线在任何情况下不得被切断,包括接入开关和接保险丝。其原因是:零线断裂后,断点后部的零线可能会出现高压。

在电表箱附近,零线再次接地变成中性线和地线并入户,入户后,中性线N是可以切断的,所以相线和中性线一同被接入2P开关,或者1P+N开关中。

也许有人会问:入户前的接地系统和入户后的接地系统满足国家标准和国际标准吗?答案是肯定的:入户前的接地系统叫做TN-C,入户后的接地系统叫做TN-C-S。这两个接地系统的国际标准是IEC60364,而国家标准是GB61895《建筑物电气装置》。

那么居家配电系统的进线微断到底采用2P开关好还是1P+N开关好,发一个我过去写的帖子,通过这个帖子能够比较详细地了解其原理。这个帖子的链接如下:

问题全部回答完毕。



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