项目4 常见低压电器及其识别与检测（教案）-《电机与电气控制技术》同步教学（江苏凤凰教育出版社）

项目4 常见低压电器及其识别与检测 一、教学目标 1、了解低压熔断器的作用、基本结构和工作原理 2、知道主令电器的种类、结构、符号、安装与应用 3、知道交流接触器的结构、符号、工作原理和应用场合 二、课时分配 本项目共 5 个任务，本项目安排 10 个学时。其中理论学时5个学时，实践学时5个学时。 三、教学重点 低压熔断器的图形符号和文字符号 四、教学难点 常用继电器的结构、符号、工作原理和应用场合 五、教学内容 任务1 识别与检测低压熔断器 知识链接 一、熔断器的结构与主要技术参数 1.结构 熔断器主要由熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。图（a）为RL6系列螺旋式低压熔断器的外形图，图（b）为熔断器在电路图中的符号。 （1）熔体。 （2）熔管。 （3）熔座。 熔断器的底座，用于固定熔管和外接引线。 2.主要技术参数 （1）额定电压。 （2）额定电流。 3.时间电流特性 如图所示为熔断器的时间电流特性曲线。从特性曲线上可以看出，熔断器的熔断时间随电流的增大而缩短，是反时限特性。熔体电流小于等于熔体额定电流IfN时不会熔断，可以长期工作。熔断器的熔化电流与熔化时间的关系见表42，IN为电动机的额定电流。 二、低压熔断器的作用 低压熔断器的作用是在线路中作短路保护，通常简称为熔断器。短路是由于电气设备或导线的绝缘损坏而导致的一种电气故障。使用时，将熔断器串联在被保护的电路中。正常情况下，熔断器的熔体相当于一段导线；当电路发生短路故障时，熔体能迅速熔断分断电路，从而起到保护线路和电气设备的作用。 三、熔断器的型号及类型 1.熔断器的型号及含义 2.熔断器的类型 熔断器分为瓷插式熔断器、螺旋式熔断器、管式（无填料封闭管式、填料封闭管式）熔断器、快速熔断器和自复式熔断器等。 （1）RC1A系列瓷插式熔断器。 （2）RL1系列螺旋式熔断器。 （3）RT0系列有填料封闭管式熔断器。 （4）RM10系列低压密闭管式熔断器。 （5）RS0、RS3系列有填料快速熔断器。 （6）自复式熔断器。 四、熔断器的选用 1.熔断器类型的选用 根据使用环境、负载性质和短路电流的大小选用适当类型的熔断器。 2.熔断器额定电压和额定电流的选用 （1）熔断器的额定电压必须等于或大于线路的额定电压。 （2）熔断器的额定电流必须等于或大于所装熔体的额定电流。 3.熔体额定电流的选用 （1）对照明和电热等的短路保护，熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流。 （2）对一台不经常启动且启动时间不长的电动机的短路保护，应有IRN≥（1.5—2.5）IN 五、熔断器的安装与使用 (1)熔断器兼作隔离器件使用时，应安装在控制开关的电源进线端；若仅作短路保护，应安装在控制开关的出线端。 (2)瓷插式熔断器应该垂直安装。 (3)螺旋式熔断器的电源线应该在瓷底座的下接线座上，负载线应该接在螺纹壳的上接线座上。 (4)更换熔体或熔管时，必须切断电源，不允许带负荷操作。 六、熔断器的常见故障及处理方法 熔断器的常见故障及处理方法见下表。 拓展知识 熔断器与断路器的区别 熔断器是利用电流流经导体使导体发热，达到导体的熔点后导体融化断开电路保护用电器和线路不被烧坏。断路器是通过电流的磁效应（电磁脱扣器）实现断路保护，通过电流的热效应实现过载保护（不是熔断，多不用更换器件）。熔断器与断路器的相同点是都能实现短路保护。熔断器的熔断是电流和时间共同作用的结果，而断路器是电路中的电流突然加大，超过断路器的负荷时，会自动断开，时间作用几乎可以不用考虑。 任务2 识别与检测低压开关 知识链接 一、负荷开关 1.开启式负荷开关 （1）结构。 （2）型号及含义。 （3）分类。 （4）选用原则。 ①额定电压：开启式负荷开关的额定电压要大于或等于线路实际的最高电压。 ②额定电流：当作为隔离开关使用时，开启式负荷开关的额定电流要等于或稍大于线路实际的工作电流。当直接用其控制小容量（小于5.5kW）电动机的启动和停止时，则需要选择额定电流为电动机额定电流2～3倍。 （5）安装与使用。 ①开启式负荷开关必须垂直安装在控制屏或开关板上，且合闸状态时手柄应朝上，不允许倒装或平装。倒装时，手柄有可能因为振动而自动下落造成误合闸，另外分闸时可能电弧灼手。 ②接线时应把电源进线接在静触头一边的进线座，负载接在动触头一边的出线座。这样，拉闸后刀开关与电源隔离，便于更换熔体。 ③开启式负荷开关用作电动机的控制开关时，应将开关的熔体部分用铜导线直接连接，并在出线端另外加装熔断器作短路保护。 ④在分闸和合闸操作时，应动作迅速，使电弧尽快熄灭。 （6）常见故障及处理方法。 2.封闭式负荷开关 如图所示是封闭式负荷开关，因其外壳多为铸铁或用薄钢板冲压而成，故俗称铁壳开关。 （1）结构。 （2）功能。 （3）型号及含义。 （4）选用原则。 （5）安装与使用。 ①封闭式负荷开关必须垂直安装，安装高度一般离地不低于1.3m，并以操作方便和安全为原则。 ②开关外壳的接地螺钉必须可靠接地。 ③接线时，应将电源进线接在静夹座一边的接线端子上，负载引线接在熔断器一边的接线端子上，且进出线都必须穿过开关的进出线孔。 ④分合闸操作时，要站在开关的手柄侧，不准面对开关，以免因意外故障电流使开关爆炸，铁壳飞出伤人。 （6）常见故障及排除方法。 封闭式负荷开关常见故障及处理方法见下表。 二、组合开关 如图所示是HZ系列组合开关，又称为转换开关，它的操作手柄不是上下操作，而是左右旋动。 1.结构 2.功能 3.型号及含义 4.选用原则 （1）当用于一般照明、电热电路，其额定电流应大于或等于被控电路的负载电流总和。 （2）当用作设备电源引入开关时，其额定电流稍大于或等于被控电路的负载电流总和。 （3）当用于直接控制电动机时，其额定电流一般可取电动机额定电流的2～3倍。 5.安装与使用 （1）HZ系列组合开关应安装在控制箱（或壳体）内，其操作手柄最好伸出在控制箱的前面或侧面。开关为断开状态时应使手柄在水平旋转位置。 （2）若需在箱内操作，开关应装在箱内右上方，并且在它的上方不安装其他电器，否则应采取隔离或绝缘措施。 （3）组合幵关的通断能力较低，不能用来分断故障电流。当用于电动机可逆控制时，必须在电动机完全停转后才允许反向接通。 （4）当操作频率过高或负载功率因数较低时，应降低开关的容量使用。 6.常见故障及处理方法 组合开关常见故障及处理方法见下表。 拓展知识 倒顺开关 倒顺开关是组合开关的一种，也称可逆转换开关，是专为控制小容量三相异步电动机怕正反转而设计生产的。开关的手柄有“倒”“停”“顺”三个位置，手柄只能从“停”的位置左转或右转45度。如图所示是倒顺开关的外形和图形符号。 任务3 识别与检测主令电器 知识链接 一、按钮 1.结构 2.功能 3.型号及含义 4.选用 5.安装与使用 二、行程开关 1.结构 行程开关的基本结构主要由三部分组成：触头系统、操作机构和外壳，如图所示。根据操作机构的不同，可得到各种不同形式的行程开关，常见的是按钮式（直动式）和旋转式（滚轮式）。 2.功能 行程开关是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制指令的主令电器，主要用于控制生产机械的运动、方向、速度、行程大小或位置，是一种自动控制电器。行程开关的工作原理与按钮相同，不同之处在于行程开关是利用机械运动部分的碰撞而使其动作，按钮则是通过人力使其动作。 3.型号及含义 JLXK1型行程开关的型号及含义如下： 4.选用 （1）根据应用场合及控制对象选择，有一般用途行程开关和起重设备用行程开关。 （2）根据安装环境选择结构型式，如开启式、防护式等。 （3）根据机械运动与行程开关相互间的传力与位移的关系选择合适的操作机构形式。 （4）根据控制回路的电压与电流选择系列。 5.常见故障及处理方法 行程开关的常见故障及处理方法见下表。 三、万能转换开关 1.结构 2.功能 万能转换开关主要用作控制电路的转换或切换，电气测量仪表的转换以及配电设备（高压油断路器、低压断路器等）的远距离控制，亦可用于控制伺服电机和其他小容量电动机的启动、换向以及变速等。由于这种开关触点数量多，因而可同时控制多条控制电路，故称为万能转换开关。 3.选用 LW5系列万能转换开关适用于交流频率50Hz、额定电压至500V及以下，直流电压至440V的电路中转换电气控制线路（电磁线圈、电气测量仪表和伺服电动机等），也可直接控制5.5kW三相笼型异步电动机，可逆转换、变速等。万能转换开关主要根据用途、接线方式、所需触头挡数和额定电流来选择。 拓展知识 按钮和指示灯的颜色 为了便于识别各种按钮的作用，避免误操作，通常用不同的颜色和符号标志来区分按钮的作用。按钮颜色的含义见下表，指示灯颜色的含义见下表。当难以选定适当的颜色时，应使用白色。急停操作件的红色不应依赖于其灯光的照度。 任务4 识别、拆装与检测接触器 知识链接 一、交流接触器的结构与工作原理 1.结构 2.工作原理 3.符号 交流接触器在电路图中的符号如图所示。 4.型号及含义 交流接触器的型号及含义如下： 5.主要参数 （1）额定电压。 （2）额定电流。 （3）通断能力。 6.安装与使用 （1）在安装接触器前，应先检查线圈电压是否符合使用要求，然后将铁芯极面上的防锈油擦净，以免造成线圈断电后铁芯不释放，并检查其活动部分是否正常，如触点是否接触良好，有否卡阻现象等。 （2）安装时应注意底面与安装处平面的倾角应小于5°，若有散热孔，则应将有孔的一面放在垂直方向上，以利散热，并按规定留有适当的飞弧空间，以免飞弧烧坏相邻器件。安装孔的螺钉应装有弹簧垫圈和平垫圈，并拧紧螺钉以防松脱。 （3）交流接触器灭弧罩应该完整无缺且固定牢靠，检查接线正确无误后，在主触点不带电的情况下操作几次，然后再将主触点接入负载工件。 7.常见故障及处理方法 接触器的常见故障及处理方法见下表。 拓展知识 直流接触器 直流接触器主要用于远距离接通和分断额定电压440V、额定电流1600A以下的直流电力线路，并适用于直流电动机的频繁启动、停止、换向及反接制动。目前常用的直流接触器有CZ0、CZ17、CZ18、CZ21等系列。直流接触器主要由电磁系统、触头系统和灭弧装置三大部分组成，工作原理和符号与交流接触器相同。如图所示是CZ0系列直流接触器。 任务5 识别与检测继电器 知识链接 一、热继电器 热继电器是利用电流通过发热元件时所产生的热量，使双金属片受热弯曲而推动触点动作的一种保护电器。它主要用于电动机的过载保护、断相保护以及电流不平衡运行保护，也可用于其他电气设备发热状态的控制。热继电器的形式有多种，其中双金属片式应用最多。 1.结构 如图所示为三极双金属片热继电器的结构，它主要由热元件、传动机构、常闭触头、电流整定装置和复位按钮组成。热继电器的热元件由主双金属片和绕在外面的电阻丝组成。主双金属片由两种热膨胀系数不同的金属片复合而成。 2.工作原理 使用时将热元件串联在主电路中，常闭触头串联在控制电路中。当电流通过热元件时，热元件对双金属片进行加热，使双金属片受热弯曲。当电动机电流未超过额定电流时，双金属片自由弯曲的程度（位移）不足以触及动作机构，因此热继电器不会动作；当流过主电路的电流超过额定电流时，双金属片自由端弯曲的位移将随着时间的 积累而不断增加，最终将触及动作机构而使热继电器动触点动作。由于双金属片弯曲的速度与电流大小有关，电流越大时，弯曲的速度也越快，于是动作时间就短；反之，则时间就长，这种特性称为反时限特性。 热继电器的整定电流是指热继电器连续工作而不动作的最大电流。其大小可通过旋转电流整定旋钮来调节。一种型号的热继电器可配有若干种不同规格的热元件，并有一定的调节范围，选用时应根据电动机的额定电流来选择热元件，并用调节旋钮将其整定在电动机额定电流的0.95~1.05倍左右，在使用中再根据电动机的过载能力进行调节。 3.型号及含义 JR系列热继电器的型号及含义如下： 4.选用 （1）根据电动机的额定电流选择热继电器的规格。一般应使热继电器的额定电流略大于电动机的额定电流。 （2）根据需要的整定电流值选择热元件的编号和电流等级。一般情况下，热元件的整定电流应为电动机额定电流的0.95~1.05倍。 （3）根据电动机定子绕组的连接方式选择热继电器的结构形式，即定子绕组作Y形连接的电动机选用普通三相结构的热继电器，而作△形连接的电动机应选用三相结构带断相保护装置的热继电器。 5.安装与使用 （1）热继电器安装处的环境温度应与电动机所处环境温度基本相同。当与其他电器安装在一起时，应注意将热继电器安装在其他电器的下方，以免其动作特性受其他电器发热的影响。 （2）使用中的热继电器应定期通电校验。 （3）热继电器在出厂时均调整为手动复位方式，如果需要自动复位，只要将复位螺钉沿顺时针方向旋转3~4圈，并稍微拧紧即可。 6.常见故障及处理方法 热继电器常见故障及处理方法见下表。 二、时间继电器 时间继电器也称为延时继电器，它在电路中起着使控制电路延时动作的作用，即当继电器的感测机构接受到外界动作信号后，要经过一定时间延时后触点才动作并输出信号去操纵控制电路。 时间继电器按动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式；按延时方式可分为通电延时和断电延时两种。如图所示为时间继电器的外形图及符号。 1.JS7A系列空气阻尼式时间继电器 （1）结构。 空气阻尼式时间继电器又称气囊式时间继电器，其外形与结构如图所示，主要由电磁系统、延时系统和触头系统三部分组成。根据触头延时的特点，可分为通电延时动作型和断电延时复位型两种。 （2）原理。 JS7A系列空气阻尼式时间继电器是利用延时机构气囊中的空气通过小孔节流来获得延时动作的，其延时的长短取决于进气的快慢，可通过旋动调节螺钉进行调节。空气阻尼式时间继电器延时范围大，结构简单，价格低，使用寿命长，但整定精度往往较差，只适用于一般场合。现已逐步淘汰。 （3）型号及含义。 JS7A系列空气阻尼式时间继电器的型号及含义如下： 2.JS20系列晶体管式时间继电器 （1）结构与原理。 晶体管式时间继电器也称为半导体时间继电器或电子式时间继电器。按结构可分为阻容式和数字式两类；按延时方式可分为通电延时型、断电延时型及带瞬动触点的通电延时型三类。 （2）型号及其含义。 JS20系列晶体管式时间继电器的型号及含义如下： 3.时间继电器的选用 （1）根据系统的延时范围和精度选择时间继电器的类型和系列。在延时精度要求不高的场合，一般可选用价格较低的JS7A系列空气阻尼式时间继电器，反之，在精度要求较高的场合，可选用晶体管式时间继电器。 （2）根据控制线路的要求选择时间继电器的延时方式（通电延时或断电延时）。同时，还必须考虑对瞬时动作触头的要求。 （3）根据控制线路电压选择时间继电器吸引线圈的电压。 三、中间继电器 1.结构与原理 中间继电器的结构及工作原理与接触器基本相同，但其触头对数多，且没有主、辅触头之分，各对触头允许通过的电流大小相同，多数为5A。如图所示为JZ7系列中间继电器的外形、结构与符号。 2.型号及其含义 JZ系列中间继电器的型号及含义如下： 3.选用 中间继电器主要依据被控制电路的电压等级，所需触头的数量、种类、容量等要求来选择。中间继电器的安装、使用、常见故障及处理方法与接触器类似。 拓展知识 速度继电器 速度继电器是反映转速和转向的继电器，其主要作用是以旋转速度的快慢为指令信号，与接触器配合实现对电动机的反接制动控制，所以也称反接制动继电器。电动机反接制动时，为防止电动机反转，必须在反接制动结束时或结束前及时切断电源。如图所示为JY1型速度继电器的结构。 使用时，速度继电器的转轴与电动机的转轴连接，外壳固定在电动机的端盖上。当电动机转动时带动速度继电器的转子（磁极）转动，于是在气隙中形成一个旋转磁场，定子绕组切割该磁场而产生感应电流，进而产生力矩，定子受到的磁场力的方向与电动机的旋转方向相同，从而使定子向轴的转动方向偏摆，通过定子拨杆拨动触点，使触点动作。 六、课后作业 完成每个任务的项目检测。 学科网（北京）股份有限公司 $$