常用低压电器的认识与拆装

电机与电气控制技术与实践 1 项目一 常用低压电器的认识与拆装

任务一 低压电器的基础知识 学习目标 了解常用低压电器元件的功能、分类和工作原理； 学会选择使用低压电器； 会进行低压电器元件的检测、接线和简单操作。 任务分析 了解低压电器的分类和型号表示方法。掌握选择低压电器的一些注意事项。熟悉低压电器的内部结构和工作原理。 知识链接 电器对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用，是所有电工器械的简称。我国现行标准将工作在交流50Hz、额定电压1200V及以下和直流额定电压1500V及以下电路中的电器称为低压电器。低压电器种类繁多，它作为基本元器件已广泛用于发电厂、变电所、工矿企业、交通运输和国防工业等电力输配电系统和电力拖动控制系统中。随着科学技术的不断发展，低压电器将会沿着体积小、质量轻、安全可靠、使用方便及性价比高的方向发展。 一、低压电器的基本知识 1.低压电器的分类 低压电器的品种、规格很多，作用、构造及工作原理各不相同，因而有多种分类方法。 1）按用途分 2）按动作方式分 3）按有无触点分 4）按工作原理分 2.低压电器的型号表示法 国产常用低压电器的型号组成形式如下：

3.低压电器的主要技术数据 为保证电器设备安全可靠工作，国家对低压电器的设计、制造制定了严格的标准，合格的电器产品必须具有国家标准规定的技术要求。我们在使用电器元件时，必须按照产品说明书中规定的技术条件选用，低压电器的技术指标主要有以下几项。 1）额定电流 （1）额定工作电流。 （2）额定发热电流。 （3）额定封闭发热电流。 电机与电气控制技术与实践 2 （4）额定持续电流。 2）额定电压 （1）额定工作电压。 （2）额定绝缘电压。 （3）额定脉冲耐受电压。 3）绝缘强度 4）耐潮湿性能 5）极限允许温升 6）操作频率及通电持续率 7）机械寿命和电气寿命 4.选择低压电器的注意事项 二、电磁机构及触头系统 低压电器一般都有两个基本部分，即感受部分和执行部分。感受部分感受外界信号，并做出反应。自控电器的感受部分大多由电磁机构组成；手动电器的感受部分通常为电器的操作手柄。执行部分根据控制指令，执行接通或断开电路的任务。下面简单介绍电磁式低压电器的电磁机械和触头系统。 1.电磁机构 电磁机械一般由线圈、铁芯及衔铁等几部分组成。按通过线圈的电流种类分有交流电磁机构和直流电磁机构；按电磁机构的形状分有E形和U形两种；按衔铁的运动形式分有拍合式和直动式两大类，如图1-1所示。图1-1（a）为衔铁沿轴棱角转动的拍合式铁芯，铁芯材料为电工软铁，主要用于直流电器中。图1-1（b）为衔铁沿轴转动的拍合式铁芯，主要用于触头容量大的交流电器中。图1-1（c）为衔铁直线运动的双E形直动式铁芯，多用于中、小容量的交流电器中。

图1-1 常用的电磁机构 1）铁芯 交流电磁机械和直流电磁机构的铁芯有所不同，直流电磁机械的铁芯为整体结构，以增加磁导率和增强散热；交流电磁机构的铁芯采用硅钢片叠制而成，目的是减少铁芯中产生的涡流。此外交流电磁机构的铁芯有短路环，以防止电流过零时电磁吸力不足使衔铁振动。 2）线圈 线圈是电磁机构的心脏，按接入线圈电源种类的不同，可分为直流线圈和交流线圈。根据励磁的需要，线圈可分串联和并联两种，前者称为电流线圈，后者称为电压线圈。从结构上看，线圈可分为有骨架和无骨架两种。交流电磁机械多为有骨架结构，主要用来散发铁芯中的磁滞和涡流损耗产生的热量，直流电磁机构的线圈多为无骨架的。 （1）电流线圈。通常串接在主电路中，如图1-2所示。电流线圈常采用扁铜条带或粗铜线绕制，匝数少，电阻小。衔铁动作与否取决于线圈中电流的大小，衔铁动作不改变线圈中的电流大小。 电机与电气控制技术与实践 3 图1-2 电流线圈 （2）电压线圈。通常并联在电路中，如图1-3所示。电压线圈常采用细铜线绕制，匝数多，阻抗大，电流小，常用绝缘较好的电线绕制。

图1-3 电压线圈 （3）交流电磁铁的线圈。线圈形状做成矮胖型。 （4）直流电磁机构的线圈。线圈形状做成瘦长型。 3）工作原理 当线圈中有工作电流通过时，通电线圈产生磁场，于是电磁吸力克服弹簧的反作用力使衔铁与铁芯闭合，由连接机械带动相应的触头动作。 4）短路环的作用 交流电磁机械一般都有短路环，其作用是将磁通分相，使合成后的吸力在任一时刻都大于反力，消除振动和噪声。 2.触头系统 触头亦称触点，是电磁式电器的执行部分，用来接通或断开电路的作用。因此，要求触头导电导热性能好，通常用铜、银、镍及其合金材料制成，有时也在铜触头表面电镀锡、银或镍。对于一些特殊用途的电器如微型继电器和小容量的电器，触头采用银质材料制成。 触头闭合且有工作电流通过时的状态称为电接触状态，电接触状态时触头之间的电阻称为接触电阻，其大小直接影响电路工作情况。若接触电阻较大，电流流过触头时造成较大的电压降，这对弱电控制系统影响较严重。同时电流流过触头时电阻损耗大，将使触头发热导致温度升高，严重时可使触头熔焊，这样既影响工作的可靠性，又降低了触头的寿命。触头接触电阻大小主要与触头的接触形式、接触压力、触头材料及触头表面状况等有关。 1）按其接触形式分 2）按控制的电路分 3）按原始状态分 3.电弧的产生与熄灭 1）电弧的产生 2）电弧的分类 电弧分直流电弧和交流电弧，交流电弧有自然过零点，故其电弧较易熄灭。 3）电弧产生的原因 （1）强电场放射。 （2）撞击电离。 （3）热电子发射。 （4）高温游离。 电机与电气控制技术与实践 4 4）灭弧的基本方法 （1）快速拉长电弧，以降低电场强度，使电弧电压不足以维持电弧的燃烧，从而熄灭电弧。 （2）用电磁力使电弧在冷却介质中运动，降低弧柱周围的温度，使离子运动速度减慢，离子复合速度加快，从而使电弧熄灭。 （3）将电弧挤入绝缘壁组成的窄缝中以冷却电弧，加快离子复合速度，使电弧熄灭。 （4）将电弧分成许多串联的短弧，增加维持电弧所需的临极电压降。 交流电弧主要是电流过零点后如何防止重燃的问题，这使交流电弧比较容易熄灭；而直流电流没有过零的特性，产生的电弧相对不容易熄灭，因此一般还需附加其他灭弧措施。 5）常用的灭弧装置

（1）桥式结构双断口触头灭弧。（2）磁吹灭弧装置。（3）栅片灭弧装置。（4）灭弧罩灭弧装置。

任务二 低压开关 学习目标 正确认识低压开关（刀开关、低压断路器和漏电保护开关）； 了解各种低压开关的功能、基本结构和工作原理； 学会选择使用各种低压开关； 会进行各种低压开关的检测、接线和故障维修等简单操作。 任务分析 了解各种低压开关在实际生产中的应用。熟悉各种低压开关的功能、基本结构和工作原理。会安装和检修各种低压开关。 知识链接 一、刀开关 刀开关也称闸刀开关，它的种类很多，是结构最简单且应用最广泛的一种低压电器。它由操作手柄、触刀、静插座和绝缘地板组成。为保证刀开关合闸时触刀与插座良好接触，触刀与插座之间应有一定的接触应力。 刀开关按极数可分为单极、双极和三极；按刀的转换方向可分为单掷和双掷；按灭弧情况可分为有灭弧罩和无灭弧罩等。常用的刀开关有胶盖刀开关和铁壳开关。 1.胶盖刀开关 1）刀开关的结构和用途 胶盖刀开关又称开启式负荷开关，由瓷底座、静触头、触刀、瓷柄和胶盖等构成。其结构简单，价格低廉，常用作照明电路的电源开关，也可用来控制5.5kW以下异步电动机的起动与停止。因其无专门的灭弧装置，故不宜频繁分、合电路。图1-5所示为HK系列负荷开关的结构，图1-6所示为其图形符号。

图1-5 HK系列刀开关结构图 电机与电气控制技术与实践 5 图1-6 刀开关图形、文字符号 刀开关在安装时，手柄要向上，不得倒装或平装，避免由于重力自动下落，引起误动合闸。接线时，应将电源线接在上端，负载线接在下端，这样断开后，刀开关的触刀与电源隔离，既便于更换熔丝，又可防止可能发生的意外事故。 2）刀开关的类型 刀开关的主要类型有：带灭弧装置的大容量刀开关，带熔断器的开启式负荷开关(胶盖开关)，带灭弧装置和熔断器的封闭式负荷开关(铁壳开关)等。常用的产品有：HD11～HD14和HS11～HS13系列刀开关，HK1、HK2系列胶盖开关，HH3、HH4系列铁壳开关。 刀开关按刀数的不同分有单极、双极、三极等几种。刀开关的型号标志组成及其含义如下： HD单掷刀开关设计序号/额定电流极数HS双掷刀开关设计序号

/

额定电流极数

HK2开启式负荷开关设计序号额定电流(A)HH10封闭式负荷开关设计序号额定电流(A)

/极数

3）刀开关的主要技术参数 刀开关的主要技术参数有额定电压、额定电流、通断能力、动稳定电流、热稳定电流等。 （1)通断能力是指在规定条件下，能在额定电压下接通和分断的电流值。 （2)动稳定电流是指电路发生短路故障时，刀开关并不因短路电流产生的电动力作用而发生变形、损坏或触刀自动弹出之类的现象，这一短路电流(峰值)即称为刀开关的动稳定电流。 （3)热稳定电流是指电路发生短路故障时，刀开关在一定时间内(通常为1s)通过某一短路电流，并不会因温度急剧升高而发生熔焊现象，这一最大短路电流称为刀开关的热稳定电流。 表1-1列出了HK1系列胶盖开关的技术参数。近年来中国研制的新产品有HD18、HD17、HSl7等系列刀形隔离开关，HG1系列熔断器式隔离开关等。

表1-1 HK1系列胶盖开关的技术参数 额定电流值/A 极数 额定电压值/V

可控制电动机最大

容量值/kW 触刀极限 分断能力 (cosφ=0.6)/A 熔丝极限

分断能力/A

配用熔丝规格 熔丝成分/% 熔丝直径

/mm 220V 380V 铅 锡 锑

15 2 220 — — 30 500 98 1 1 1.45~1.59 30 2 220 — — 60 1000 2.30~2.52 60 2 220 — — 90 1500 98 1 1 3.36~4.00 15 2 380 1.5 2.2 30 500 1.45~1.59 30 2 380 3.0 4.0 60 1000 2.30~2.52 60 2 380 4.4 5.5 90 1500 3.36~4.00 4）刀开关的选用 安装和使用胶盖刀开关时应注意下列事项： （1）电源进线应接在静触头一边的进线端（进线座应在上方），用电设备应接在动触头一边的出线端。这样，当开关断开时，闸刀和熔体均不带电，以保证更换熔体时的安全。 （2）安装时，刀开关在合闸状态下手柄应该向上，不能倒装和平装，以防止闸刀松动落下时误合闸。 （3）排除熔丝熔断故障后，应特别注意观察绝缘瓷底和胶盖内壁表面是否附有一层金属粉粒，这些