电器

用电器具
电器（electrical appliance）泛指所有用电的器具，从专业角度上来讲，主要指用于对电路进行接通、分断，对电路参数进行变换，以实现对电路或用电设备的控制、调节、切换、检测和保护等作用的电工装置、设备和元件；从普通民众的角度来讲，主要是指家庭常用的一些为生活提供便利的用电设备，如电视机、空调、冰箱、洗衣机、各种小家电等等。
主要分类
功能分类
1、用于接通和分断电路的电器，如接触器、刀开关、负荷开关、隔离开关、断路器等；
2、用于控制电路的电器，如电磁起动器、自耦减压起动器、变阻器、控制继电器等；
3、用于切换电路的电器，如转换开关、主令电器等；
4、用于检测电路系数的电器，如互感器、传感器等；
5、用于保护电路的电器，如熔断器、断路器、避雷器等。
电路作用分类
1、控制类电器：包括接触器、开关电器、控制继电器、主令电器等。其在电路中主要起控制、转换作用；
2、保护类电器：包括熔断器、热继电器、过电流继电器、欠压继电器过电压继电器等，其在电路中起保护作用。
动作原理分类
1、电器，如手动开关、控制按钮、行程开关等主令电器；
2、电磁力或某个物理量的变化自动进行操作的电器，如接触器、各种类型的继电器、电磁阀等。
用途分类
1、控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器，例如接触器、继电器、电动机起动器等；
2、主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令的电器，例如按钮、行程开关、万能转换开关等；
3、保护电器：用于保护电路及用电设备的电器，如熔断器、热继电器、各种保护继电器、避雷器等；
4、执行电器：指用于完成某种动作或传动功能的电器，如电磁铁、电磁离合器等；
5、配电电器：用于电能的输送和分配的电器，例如高压断路器、隔离开关、刀开关、自动空气开关等。
工作原理分类
1、电磁式电器：依据电磁感应原理来工作，如接触器、各种类型的电磁式继电器等；
2、非电量控制电器：依靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器，如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、温度继电器等。
低压电器功能分类
1、开关电器：接通和分断电路并有一定通断能力的电器，如转换开关、起动器等；
2、熔断器：分断过载或短路状态下电路的电器，如高分断能力熔断器、自复熔断器等；
3、继电器：用于控制和保护的电器；
4、电阻器和变阻器：改变电路参数或将电能转换为热能的电器，如起动电阻、调节电阻和起动变阻器、励磁变阻器等；
5、调节器：使电路中某些量保持不变或使其按预定方式变化的电器；
6、电磁铁。
高压电器功能分类
1、开关电器：主要有高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器、高压负荷开关和接地短路器。高压断路器用于接通或分断空载、正常负载或短路故障状态下的电路。高压隔离开关用于将带电的高压电工设备与电源隔离，一般只具有分合空载电路的能力。高压熔断器用于分断过载或短路状态下的电路。高压负荷开关用于接通或分断空载、正常负载和过载状态下的电路，通常与高压熔断器配合使用。接地短路器用于将高压线路人为地造成对地短路。
2、限制电器。主要包括电抗器、避雷器。
3、变换电器，又称互感器。
使用须知
电器的“待机能耗”是指产品在关机或不使用其原始功能时的能源消耗。大多数家电产品在关机状态下也在消耗能量。
具有待机能耗的电器有：空调、加湿器、电话、录音机、抽油烟机、音响系统、微波炉、洗衣机、手机充电器、电脑、便携式电暖气、电扇、电源适配器、打印机、电饭煲、消毒橱柜、电视机、录像机、传真机等。因此，为了节能应该养成拔掉插头的习惯。
电器元件
电流表 PA	电压表 PV	有功电度表	PJ	无功电度表 PJR	频率表	PF	相位表	PPA
功率因数表	PPF	有功功率表	PW	无功功率表	PR	无功	电流表	PAR	声信号 HA	光信号 HS
指示灯 HL	红色灯 HR	绿色灯 HG	黄色灯 HY	蓝色灯 HB	白色灯 HW
连接片 XB	插头 XP	插座 XS	端子板 XT	电线，电缆，母线 W	直流母线 WB
插接式（馈电）母线 WIB	电力分支线 WP	照明分支线 WL	照明分支线 WL	电力干线 WPM	照明干线 WLM
应急照明干线 WEM	滑触线	WT	合闸小母线 WCL	控制小母线 WC	信号小母线 WS	闪光小母线 WF
事故音响	小母线	WFS	预告音响小母线 WPS	电压小母线 WV	事故照明	小母线 WELM	避雷器	F	熔断器 FU
快速熔断器	FTF	跌落式熔断器	FF	限压保护器件 FV	电容器 C	电力电容器	CE	正转按钮 SBF
反转按钮 SBR	停止按钮 SBS	紧急按钮 SBE	试验按钮 SBT	复位按钮 SR	限位开关 SQ
接近开关	SQP	手动控制开关 SH	时间控制开关 SK	液位控制开关 SL	湿度控制开关 SM	压力控制开关 SP
速度控制开关 SS	温度控制开关，	辅助开关	ST	电压表切换开关 SV	电流表	切换开关 SA	整流器	U	可控硅整流器	UR
控制电路有电源的整流器 VC	变频器 UF	变流器	UC	逆变器	UI	电动机	M	异步电动机	MA
同步电动机	MS	直流电动机	MD	绕线转子感应电动机	MW	鼠笼型	电动机	MC	电动阀	YM	电磁阀 YV
防火阀	YF	排烟阀	YS	电磁锁	YL	跳闸线圈 YT	合闸线圈	YC	气动执行器 YPA，YA
电动执行器 YE	发热器件（电加热） FH	照明灯（发光器件） EL	空气调节器 EV	电加热器加热元件 EE	感应线圈，电抗器 L
励磁线圈	LF	消弧线圈	LA	滤波电容器	LL	电阻器，变阻器 R	电位器	RP	热敏电阻	RT
光敏电阻	RL	压敏电阻	RPS	接地电阻	RG	放电电阻 RD	启动变阻器 RS	频敏变阻器	RF
限流电阻器 RC	光电池	，热电传感器 B	压力变换器 BP	温度变换器 BT	速度变换器 BV	时间测量	传感器 BT1，BK
液位测量传感器 BL	温度测量	传感器 BH，BM
电流检测
电器中的金属零件或带电零件之间是相互绝缘的，在排除“施加电压”和“没有障碍”的情况下，绝缘零件表面通过介质形成的电流即为泄漏电流。是否存在泄漏电流是考量一个电器绝缘性能强弱的重要指标之一。从安全角度出发，人们对电器尤其是家用电器的性能提出了更高的要求，绝对不能接受电器存在电流泄漏的情况发生，以至于对使用者的人身安全造成威胁。
1、工作状态中
1）检测条件
需要工作中的电器进入稳定状态 ：连续工作的电器，需要保持连续运行，才能进入稳定状态 ；断续工作的电器，需要按照固定周期运行，才可进入稳定状态 ；短时间工作电器，以额定时间为单位进行，才会进入稳定状态。需要按照检测要求提升工作电压 ：在电器正常运行的情况下，将工作电流调整到电器达到最大输入功率时所对应电流的1.15 倍，比较典型的家用电器代表有电烫斗和电饭锅等。特殊情况特殊处理 ：部分电动电器是属于综合型的产品，在测量时，必须保证被检测电器时处于正常工作状态中的，检测电压是正常工作电压的 1.06 倍。
2）测试部位
将电源两极中的任何一个紧贴在绝缘材料表面或者邻近的容易接触到的金属部之间，并要求金属箔的面积控制在20cm*10cm 之内。一般的 II 类电器，可将电源的一极放在绝缘零件和分割带电金属部件的零件之间。
2、冷态中
（1）检测条件
冷态，即为湿热试验后的非工作状态。断开电器的电源，将电器放置在一定恒温的房间内或者湿热箱内，开展检测试验。
（2）测试部位
用基本绝缘体隔开的带电部件壳体之间、由加强绝缘体隔开的带电 壳体之间以及带电部件之间。所谓非工作状态，就是指电器与电源正处于断开的状态。此时，对被检测电器进行测试电压的施加。直流电器在额定电压小于等于 250V 时，施加测试电压应取额定电压的 1.06 倍，在测试5s 内如果有电流出现即存在电流泄漏问题，电器部件存在故障。
3、标准限值及判断
（1）在 GB4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全第1部分 ：通用要求》中明确规定，处于合理工作温度环境中的电器，其能保证足够长的工作时间，一旦出现故障或者不利因素，电器工作时间会根据遇到问题的大小产生长短变化，正常范围内的电流泄漏标准如下。
I 类驻立式电动器具小于等于3.5mA ；I 类驻立式电热器具小于等于 0.75mA 或 0.75mA/kw（ 两者取较大值，但最大不超过5mA）。II类器具小于等于0.25mA；I类便携式器具小于等于0.75mA。从数值大小上分析，国际安全标准对 II 类电器的泄漏电流的要求标准较高，而相对于 II 类的电器，对 I 类电器电流泄漏的规定就相对宽松 ；从固定式和移动式电器的规定标准来看，移动式电器的泄漏电流要求更加严苛，固定式则相对宽松 ；经过对比发现，限定不同种类电动电器的电流泄漏值时，不以其功率大小为参考标准 ；而电热电器则正好相反，电器的功率越大其泄漏电流的限值就越大，不过最大值不可超过 5mA， 否则就超出了安全范围 ；只有泄漏电流值完全在上述规定值以内的电器产品才属于安全无故障产品，其泄漏电流值才能算作安全电流。
发展方向
最早的电器是18世纪物理学家研究电与磁现象时使用的刀开关。19世纪后期，由于电能的应用陆续推向社会，各种电器也相继问世。但这一时期的电器容量小，属于手动式。电路的保护主要采用熔断器（俗称保险丝）。20世纪以来，由于电能的应用在社会生产和人类生活中显示出巨大的优越性，并迅速普及，适应各种不同要求的电器也不断出现。大的有电力系统中所用的二、三层楼高的超高压断路器，小的有普通家用开关。近百年来，电器发展的总趋势是容量增大，传输电压增高，自动化程度提高。例如，开关电器由20世纪初采用空气或变压器油作灭弧介质，经过多油式、少油式、压缩空气式，发展到利用真空作灭弧介质和六氟化硫作灭弧介质的断路器，其开断容量从初期约20～30千安到80年代中后期达80～100千安，工作电压提高到765千伏，以至到1150千伏。又如，20世纪60年代出现晶体管时间继电器、接近开关、晶闸管开关等；70年代后，出现了机电一体化的智能型电器，以及六氟化硫全封闭组合电器等。这些电器的出现与电工新材料、电工制造新技术、新工艺相互依赖、相互促进，适应了整个电力工业和社会电气化不断发展的要求。
随着WTO的加入，进入21世纪我国低压电器面临更大的挑战，为了加速我国低压电器的发展，以适应新的形势需要，及时分析国内外低压电器发展动态，了解和掌握当前低压电器的新技术具有重要意义。
智能电器、可通讯电器与信息电器
微处理机和计算机技术引进低压电器，一方面使低压电器具有智能化的功能，另一方面使低压开关电器，包括智能化断路器和智能化电动机控制器实现与中央控制计算机双向通讯。进入20世纪90年代，随着计算机信息网络的发展，低压配电系统和电动机控制中心已统一形成了智能化监控、保护与信息网络系统。
智能化低压断路器与电动机控制器是低压开关柜和电动机控制中心实现智能化的主要电器元件。微处理器引入低压断路器，首先使断路器的保护功能大大增强。诸如：它的三断保护特性中的短延时可设置成I2t特性，以便与后一级保护更好地匹配；接地保护可实现选择性，对断续的电弧接地故障可带记忆功能。
工业用电的电网络中使用大量的软起动器、电力电子调速装置和不间断电源等，这些装置都会使配电系统产生高次谐波，而模拟式电子脱扣器一般反映故障电流的峰值，因而电源的高次谐波会造成断路器的误动作。带微处理的智能化断路器反映负载电流真实的有效值（RMS值），它的采样和保持电路能消除输入信号中的高次谐波，因而能避免高次谐波造成的误动作，它的中央处理单元能保证断路器的正确动作。
与传统的双金属热继电器相比，智能化过载继电器有一系列的优点。它能保护多种起动条件的电动机，具有很高的动作可靠性。它不但可保护电动机过载与断相，并可保护接地、三相不平衡、反相或低电流等。由智能化电动机保护继电器进一步开发的智能电动机控制器，兼有监控、保护和通讯的功能，它的保护功能也较智能化电动机保护继电器进一步增强。
由新型低压电器元件与中央控制计算机组成的网络系统与传统的低压配电系统与电动机控制中心相比有以下优点：
1）实现中央计算机集中控制，提高了低压配电系统自动化程度。低压开关设备与中央控制计算机的数据信息双向传输是指：一方面智能化断路器或其它开关设备向中央控制计算机传送线路和保护对象的运行参数，保护整定值和故障信息；另一方面中央控制计算机向智能化断路器或其它开关设备发出操作指令，改变和调节保护整定值。
2）使低压配电、控制系统的调度和维护达到新的水平。通过信息传输，中央控制计算机能存储线路和被保护设备过去的运行参数及前10次甚至前50次故障情况。这些信息加上计算机强大的综合计算能力，有助于操作者事先预测故障的产生和作出相应的决策，使线路和设备的停机维修时间大大减少；信息传输也提高了对配电系统的电能调度能力，能保证在用电高峰阶段，对重要用户安全可靠地供电；信息传输可实现区域间连锁保护，使前后级智能化断路器的选择性保护获得合理的匹配。
3）由于采用数字化的新型监控元件，使开关柜平面上提供信息大幅度增加。通过液晶显示板可测量并显示相和线的电流、电压、功率因数、功率等各种参数，也能显示被保护对象和线路过去的运行参数和故障情况，它还可以以图形方式显示被整定的断路器保护特性。
4）监控元件和传统的指示和指令电器相比较，接线简单、便于安装，提高了工作的可靠性。
5）可以实现数据共享，减少信息重复和信息通道。
网络通讯的发展，日益要求用户和设备之间的开放性和兼容性，因而制定一个统一的通讯协议是急待解决的一个关键问题。由智能化电器与中央计算机通过接口构成的自动化通讯网络正从集中式控制向分布式控制发展。现场总线技术的出现，不但为构造分布式计算机控制系统提供条件，并且它即插即用，扩充性好，维护方便，因而这种技术成为国内外关注的焦点。
低压电器的一个重要功能是通断能力，智能电器发展的另一途径是通过微处理器的智能控制来提高电器的通断性能。
智能化电器的发展，使电磁兼容性EMC变成越来越重要的问题。EMC要求包括两种含义，一方面要求低压电器在使用场合工作时，不受外界电磁干扰而引起误动作，而另一方面要求电器的操作产生的电磁场不干扰附近的电子设备。国外对智能化电器和机电一起化产品的EMC问题非常重视，因为电磁干扰会引起这类系统失灵而误动作，会造成巨大的经济损失。智能化电器和其保护、监护系统把敏感的数字电器元件处于强电流及高电压电磁场中，使这些设备的电磁抗干扰能力在设备设计和运行中已成为不可忽视的因素，因而在国外智能化电器和其系统在设计初始阶段即制定严格的电磁兼容控制与管理计划，该计划主要包括产品或系统EMC分析，制定EMC设计技术指标、设计计划、标准、实施计划与测试方法等，并把这一计划作为产品或系统设计的重要一环。EMC分析和设计是为了达到EMC技术要求的关键工作，包括分析电子线路的辐射程度及抗干扰能力以及系统集成的电磁兼容性能，EMC设计包括电磁屏蔽，接地，导线间距的确定，以及考虑印刷电路板布线之间的电磁耦合等，随着高频电磁场数值分析和计算机硬年的发展，采用现代仿真技术取代传统的测试方法和经验分析方法，已在EMC分析中起越来越大的作用。
仿真技术与虚拟电器
国内工厂和设计院所纷纷引进如UGH、Pro/E等三维计算机辅助设计软件，这类软件能实现在三维空间内零部件和实体造型、装配和自动生成工程图纸，并且按照设计的零部件自动进行模具设计和生成数控编码。这些软件使国内低压电器设计工作上了一个新的台阶，但进一步要使产品设计满足原始技术条件的要求，达到预定的电气和机械性能，则需要采用仿真技术。
进行一个低压电器产品的设计，当根据给定的技术条件，确定了产品初步设计方案和尺寸后，必须进行工程分析或样机实验，来验证设计方案是否附合原订技术要求。长期以来人们用传统的工程计算方法进行特性分析，精度很差，特别是作为低压开关电器的主要特性，即开断特性无法计算，因而人们不得不依靠样机制造和实验验证来检验设计方案的可行性，这样做法要花费大量人力和物力，并使得产品开发周期拉长，影响新产品的市场竞争力。
为了解决上述问题，计算机摸拟和仿真技术得到快速发展，依靠这种新技术，人们可以在样机制作以前就能精确掌握设计产品的性能，减少了重复样机制作和实验费用，加快了产品开发周期，并提高了产品性能，这是当前低压电器产品开发手段现代化的重要内容。
低压电器的基本特性包括开断能力、温升、零部件的强度、电动稳定和热稳定、绝缘性能及其它电气性能等。这就需要对设计对象的电磁场、应力场、磁场等物理场域进行仿真和分析。计算机模仿和仿真技术的进展和商品有限元分析软件性能的不断提高为这种新技术在低压电器的应用创造了条件。70-80年代的有限元分析软件，前后处理工作十分繁锁，例如进行一台大型变压器的电场分析、输入各零部件的三维尺寸等原始数据，一般是几天甚至几个星期的艰苦劳动。进入90年代商品化的有限元分析软件都和可视化技术结合起来，用特征造型方式输入三维图形代替每锁的数据输入，使输入工作十分简便而直观，并且后处理部分使输出的数据或三维图形，方便地进行观察和分析。与此同时，随着解决复杂工程问题的需要，这种仿真和分析软件更扩展到流体动力学、机械振动和机构动力学等方面。市场上已能提供各种精确的计算机仿真与分析软件，这类软件分成二种类型，一种是通用软件，另一种是专用软件，这种软件都包括应力，温度场、电磁场和流场等分析模块，可以进行单种场域分析，也可进行综合场分析，例如计算熔断器的保护特性，首先要计算熔片中电流场的分布，然后是热特性的计算，这是电流场和瞬态热场计算的综合，专用软件是指用于专门的场合。国外著名公司更是把特性的计算机仿真和分析看作是产品开发手段现代化的一个重要措施。
通过计算机仿真可获得产品设计的可行性方案，即保证设计方案满足所制定技术条件的要求，但尚不是经济技术指标最佳的方案，为了达到经济技术指标的最佳，这就需要把仿真技术和最优化方法结合起来。
计算机图形技术的发展，一种新的三维机交互式图形技术，即虚拟现实（Virtual　reality）技术的出现，给计算机仿真技术的发展，开辟了新的天地，虚拟现实与传统的交互式三维图形技术不同，后者操作者是在计算机外的现实世界操作计算机的图形，而前者则可让操作者进入计算机里的虚拟世界亲临其境地进行操作，把这种技术和计算机仿真相结合就可以在计算机内设计产品，这种产品称为虚拟产品，设计者可以在“虚拟”环境中对产品进行仿真和优化，这是计算机仿真技术的发展方向。长期以来，我国低压电器产品往往是把各研究所和工厂有关技术人员集中在一处，进行联合设计，这种方式使大多数设计人员脱离本厂的环境而造成诸多不便。90年代以来出现的计算机协同设计CSCD（Computer　Supported　Cooperative　Design）技术，可提供远程异地协同设计的环境，它是基于Internet而实现的一种群体设计的新概念，国外的计算机辅助设计软件如PRO/E和Internet等已新增了这方面的功能。依靠这种技术，人们可以在不同地点通过Internet共同讨论设计方案，绘制和修改设计图纸。
环保电器
随着工农业的发展，环境保护问题日趋严重，这对大量使用的低压电器提出新的要求。低压电器中几近80%的材料是塑料，因而对这些材料来说，一方面要保证长的寿命和电器本身的工作可靠性，还应考虑环保要求，即无污染，并且可以回收。不含CFC或卤素的阻燃的塑料已得到推广和应用。
长期以来由于AgCdO有较好的耐电弧侵蚀能力，因而在低压电器、特别是作为控制电器的触头材料得到广泛应用。但由于AgCdO材料有毒，从环保要求出发，以AgSnO2代替AgCdO材料已经得到推广。但AgSnO2的触头温升过高，一直是一个关键技术问题。国际上一些触头材料生产厂都在研究如何通过加入添加剂来阻止触头表面SnO2膜的生成来降低触头温升。
采用真空技术与电力电子技术是解决环保电器的重要途径。真空技术在中压开关领域已具统治地位，在低压开关领域近几年也有很大的发展。真空中不存在气体，在开断故障电路时仅能产生能量较少的金属蒸汽电弧，其强度、燃弧时间和对触头的烧蚀都比空气中少，因而真空开关是不需要维护的。从环保的角度来看，真空开关的触头系统是封闭在真空管壳中，触头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不利的工作环境下。在低压电器领域中，尽管它的价格比一般空气中灭弧的开关电器的价格要高，但它的优良性能和环保作用已越来越引起人们的关注。原先真空接触器一般用于特殊环境下，由于真空技术的进展、真空技术的应用已推广至通用的接触器。国内研究单位和工厂也正积极开发这种产品，主要目标是提高其额定电流和开断能力。
由于电力电子技术的发展，新型电子器件如GTO，GTR及IGBT等第三代大功率半导体开关器件的出现，固态无触点开关也得到很大的发展。与机械式开关相比较，它是一种无电弧开关，因而它有很长的寿命，并且不需要维护，从环保角度来看，一方面因为没有电弧，不会因为电弧引起触头材料和塑料气化而污染环境，另一方面也不会因为环境污染而使触头上产生氧化膜而影响接触可靠性。由于没有触头，机械式开关因电弧的作用使触头发热现象也不存在，这样无触点开关的操作频率可达到很高，固态断路器由于工作过程中的损耗大，并且缺乏足够额定电压和电流的功率电子器件，加上体积大、价格高，因而限制了它的应用。
高性能、小型化与结构设计现代化
由于城市电网的发展，配电变压器容量增大，对低压开关电器提出了高性能、小型化要求。为了提高低压开关电器的开断能力，国外公司提出了一些新的灭弧系统和限流技术。
开关电器小型化有两种含义，一方面是电器本身的尺寸要小，另一方面是减少喷弧距离或实现“无飞弧”以缩小安装这种电器的开关柜尺寸。
当前低压电器在结构设计上广泛应用模块化、组合化、模数化和零部件通用化。模块化是电器制造过程大为简便，通过不同模块积木式的组合，使电器可获得不同的附加功能。组合化使不同功能的电器组合在一起，有利于电器结构紧凑，减少线路中所需的元件品种，并使保护特性得到良好的配合。模数化使电器外形尺寸规范化，便于安装和组合。不同额定值或不同类型电器实现零部件通用化，对制造厂商来说，将大大减小产品的开发和生产的费用；对用户来说，也便于维修和减少零部件的库存量。