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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
2、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
3、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。（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
4、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
5、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。图1-2 电流线圈（2）电压线圈。通常并联在电路中，如
6、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
7、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
8、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。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
9、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
10、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系列刀开关结构图图1-6 刀开关图形、文字符号刀开关在安装时
11、，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：HD11HD14和HS11HS13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：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
12、、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
13、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(cos=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/mm220V380V铅锡锑1522203050098111.451.593022206010002.302.5260222090150098113.364.001523801.52.2305001.451.593023803.04.06010002.302.526023804.45.59015003.364.004）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
14、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，这些金属粉粒会造成绝缘部分的绝缘性能下降，致使在重新合闸送电的瞬间，可能造成开关本体相间短路。因此，应将内壁的金属粉粒清除后，再更换熔丝。（4）负荷较大时，为防止出现闸刀本体相间短路，可与熔断器配合使用。将熔断器装在闸刀负荷一侧，闸刀本体不再装熔丝，在应装熔丝的接点上装与线路导线截面相同的铜线。此时，开启式负荷开关只做开关使用，短
15、路保护由熔断器完成。5）刀开关常见故障的处理方法刀开关的常见故障及其处理方法见表1-2。表1-2 刀开关的常见故障及其处理方法故 障 现 象产 生 原 因修 理 方 法合闸后一相或两相没电1. 插座弹性消失或开口过大2. 熔丝熔断或接触不良3. 插座、触刀氧化或有污垢4. 电源进线或出线头氧化1. 更换插座2. 更换熔丝3. 清洁插座或触刀4. 检查进出线头触刀和插座过热或烧坏1. 开关容量太小2. 分、合闸时动作太慢造成电弧过大，烧坏触点3. 夹座表面烧毛4. 触刀与插座压力不足5. 负载过大1. 更换较大容量的开关2. 改进操作方法3. 用细锉刀修整4. 调整插座压力5. 减轻负载或调换较大容量的开关封闭式负荷开关的操作手柄带电1. 外壳接地线接触不良2. 电源线绝缘损
