第一章低压电器-第8章电气控制

1第一章低压电器本章要点介绍常用低压电器的结构、功能与技术参数掌握常用低压电器的使用、拆装及维修技术介绍几种新型电器本章难点时间继电器和接触器的工作原理根据外界特定的信号和要求自动或手动接通或断开电路，断续或连续改变电路参数，实现对电路或非电对象的接通、切换、保护、检测、控制、调节作用的设备称为电器。低压电器是设备电气控制系统中的基本组成元件，控制系统的优劣与所用的低压电器直接相关。电气技术人员只有掌握低压电器的基本知识和常用低压电器的结构及工作原理，并能准确选用、检测和调整常用低压电器元件，才能够分析设备电气控制系统的工作原理，处理一般故障及维修。随着科学技术的飞速发展，自动化程度的不断提高，电器的应用范围日益扩大，品种不增加。尤其是随着电子技术在电器中的广泛应用，近年来出现了许多新型电器。本章将着重介绍常用的低压电器的结构、动作原理和应用，对新型电器也将作简单介绍。第一节低压电器基本知识电器在实际电路中的工作电压有高低之分，工作于不同电压下的电器可分为高压电器和低压电器两大类，凡工作在交流电压1200V及以下，或直流电压1500V及以下电路中的电器称为低压电器。一、低压电器的分类低压电器种类繁多，分类方法有很多种。1．按动作方式分（1）手动控制电器：依靠外力（如人工）直接操作来进行切换的电器，如刀开关、按钮等。（2）自动控制电器：依靠指令或物理量（如电流、电压、时间、速度等）变化而自动动作的电器，如接触器、继电器等。22．按用途分（1）低压控制电器：主要在低压配电系统及动力设备中起控制作用，控制电路的接通、分断以及电动机的各种运行状态，如刀开关、接触器、按钮等。（2）低压保护电器：主要在低压配电系统及动力设备中起保护作用，保护电源和线路或电动机，使他们不至于在短路状态和过载状态下运行，如熔断器、热继电器等。有些电器既有控制作用，又有保护作用，如行程开关既可控制行程，又能作为极限位置的保护；自动开关既能控制电路的通断，又能起短路、过载、欠压等保护作用。3．按执行机理分有触点电器：这类电器具有动触点和静触点，利用触点的接触和分离来实现电路的通断。无触点电器：这类电器无触点，主要利用晶体管的开关效应，即导通或截止来实现电路的通断。二、低压电器的组成低压电器一般都有两个基本部分。一个是感受部分，它感受外界信号，作出有规律的反应，在自动控制电器中，感受部分大多由电磁机构组成；在手动控制电器中，感受部分通常是操作手柄等。另一个是执行部分，如触点连同灭弧系统，它根据指令，执行电路接通、切断等任务。对于自动空气开关类的低压电器，还具有中间（传递）部分，它的任务是把感受和执行两部分联系起来，使他们协同一致，按一定的规律动作。第二节开关及主令电器一、刀开关刀开关又称开启式负荷开关，它是手动控制电器。刀开关是一种结构最简单且应用最广泛的低压电器，常用来作为电源的引入开关或隔离开关，也可用于小容量的三相异步电动机不频繁地起动或停止的控制。1．刀开关的结构刀开关又开启式负荷开关和封闭式负荷开关之分，以开启式负荷开关为例，它的实物图、结构示意图和符号如图1.1所示。图1.1刀开关机构示意图和符号3刀开关的瓷底板上装有进线座、静触点、熔丝、出线座和刀片式的动触点，外面装有胶盖，不仅可以保证操作人员不会触及带电部分，并且分断电路时产生的电弧也不会飞出胶盖外面而灼伤操作人员。图1.2是刀开关的实物图。图1.2刀开关的实物图2．刀开关的选择与使用（1）刀开关的选择①用于照明或电热负载时，负荷开关的额定电流等于或大于被控制电路中各负载额定电流之和。②用于电动机负载时，开启式负荷开关的额定电流一般为电动机额定电流的3倍；封闭式负荷开关的额定电流一般为电动机额定电流的1.5倍。（1）刀开关的使用①负荷开关应垂直安装在控制屏或开关板上使用。②对负荷开关接线时，电源进线和出线不能接反。开启式负荷开关的上接线端应接电源进线，负载则接在下接线端，便于更换熔丝。③封闭式负荷开关的外壳应可靠的接地，防止意外漏电使操作者发生触电事故。④更换熔丝应在开关断开的情况下进行，且应更换与原规格相同的熔丝。3．型号含义及技术参数（1）型号含义（2）技术参数4型号极数额定电流（A）额定电压（V）电动机容量（KW）配用熔丝规格线径（mm）成分（%）铅锡锑HK12233153015302202203803801.53.02.24.01.451.592.302.521.451.592.32.5298114．常见故障及修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．夹座弹性消失或开口过大2．熔丝熔断或接触不良3．夹座、动触头氧化或有污垢4．电源进线或出线头氧化1．更换夹座2．更换熔丝3．清洁夹座或动触头4．检查进出线头动触头或夹座过热或烧坏1．开关容量太小2．分、合闸时动作太慢造成电弧过大，烧坏触头3．夹座表面烧毛4．动触头与夹座压力不足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．调整夹座压力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．电源线绝缘损坏碰壳1．检查接地线2．更换导线二、组合开关组合开关又称转换开关，作为控制电器，常用于交流380V以下，直流220V以下的电气线路中，手动不频繁地接通或分断电路，也可控制小容量交、直流电动机的正反转、星—三角起动和变速换向等它的种类很多，有单极、双极、三级和四极等种。常用的是三极的组合开关，其外形、符号如图1.3所示。图1.3组合开关的外形和符号1．组合开关的结构与工作原理组合开关的结构如图1.4所示。组合开关由三个分别装在三层绝缘件内的双断5点桥式动触片、与盒外接线柱相连的静触点、绝缘方轴、手柄等组成。动触片装在附有手柄的绝缘方轴上，方轴随手柄而转动，于是动触片随方轴转动并变更与静触片分、合的位置。图1.4组合开关结构图组合开关常用来作电源的引入开关，起到设备和电源间的隔离作用，但有时也可以用来直接起动和停止小容量的电动机，接通和断开局部照明电路。2．组合开关的选择与使用（1）组合开关的选择①用于照明或电热电路时，组合开关的额定电流应等于或大于被控制电路中各负载电流的总和。②用于电动机电路时，组合开关的额定电流一般取电动机额定电流的1.5～2.5倍。（2）组合开关的使用①组合开关的通断能力较低，当用于控制电动机作可逆运转时，必须在电动机完全停止转动后，才能反向接通。②当操作频率过高或负载的功率因数较低时，转换开关要降低容量使用，否则会影响开关寿命。3．型号含义及技术参数（1）型号含义6（2）技术参数型号额定电压（V）额定电流（A）极数极限操作电流（A）可控制电动机最大容量和额定电流接通分断容量（KW）额定电流（A）HZ10-10交流3806单极94623710HZ10-25255.512HZ10-60602、3155108HZ10-1001004．组合开关的常见故障及修理方法故障现象产生原因修理方法手柄转动后，内部触头未动作1.手柄的转动连接部件磨损2.操作机构损坏3.绝缘杆变形4.轴与绝缘杆装配不紧1.调换手柄2.修理操作机构3.更换绝缘杆4.紧固轴与绝缘杆手柄转动后，三副触头不能同时接通或断开1.开关型号不对2.修理开关时触头装配得不正确3.触头失去弹性或有尘污1.更换开关2.重新装配3.更换触头或清除污垢开关接线柱相间短路因铁屑或油污附在接线柱间形成导电将胶木烧焦或绝缘破坏形成短路清扫开关或调换开关三、自动空气开关自动空气开关又称自动开关或自动空气断路器。它既是控制电器，同时又具有保护电器的功能。当电路中发生短路、过载、失压等故障时，能自动切断电路。在正常情况下也可用作不频繁地接通和断开电路或控制电动机。它的外形、结构示意图和符号，如图1.5所示。(a)外形（b）内部结构（c）符号图1.5自动空气开关外形、结构示意图和符号71．工作原理主触点通常由手动的操作机构来闭合的，闭合后主触点2被锁钩4锁住。如果电路中发生故障，脱扣机构就在有关脱扣器的作用下将锁钩脱开，于是主触点在释放弹簧1的作用下迅速分断。脱扣器有过流脱扣器6、欠压脱扣器11和热脱扣器13，他们都是电磁铁。在正常情况下，过流脱扣器的衔铁8是释放着的，一旦发生严重过载或短路故障时，与主电路相串的线圈将产生较强的电磁吸力吸引衔铁，而推动杠杆7顶开锁钩，使主触点断开。欠压脱扣器的工作恰恰相反，在电压正常时，吸住衔铁10，才不影响主触点的闭合，一旦电压严重下降或断电时，电磁吸力不足或消失，衔铁被释放而推动杠杆，使主触点断开。当电路发生一般性过载时，过载电流虽不能使过流脱扣器动作，但能使热元件13产生一定的热量，促使双金属片12受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁钩脱开，将主触点分开。自动开关广泛应用于低压配电线路上，也用于控制电动机及其他用电设备。2．自动空气开关的选择和使用（1）自动空气开关的选择①自动空气开关的额定工作电压≥电路额定电压②自动空气开关的额定电流≥电路计算负载电流③热脱扣器的整定电流=所控制负载的额定电流（2）自动空气开关的使用①当断路器与熔断器配合使用时，熔断器应装于断路器之前，以保证使用安全。②电磁脱扣器的整定值不允许随意更动，使用一段时间后应检查其动作的准确性。③断路器在分断短路电流后，应在切除前级电源的情况下及时检查触头。如有严重的电灼痕迹，可用干布擦去；若发现触头烧毛，可用砂纸或细锉小心修整。3．自动空气开关的型号含义和技术参数（1）型号含义（2）技术参数8型号额定电压(V)额定电流（A）极数脱扣器类别热脱扣器额定电流(A)电磁脱扣器瞬时动作整定值（A）DZ5-20/200交流380202无脱扣器——DZ5-20/3003DZ5-20/2102热脱扣器0.15(0.10~0.15)0.20(0.15~0.20)为热脱扣器额定电流的8~12倍（出厂时整定于10倍）DZ5-20/3103DZ5-20/220直流2202电磁脱扣0.30(0.20~0.30)0.45(0.30~0.45)1(0.65~1)1.5(1~1.5)3(2~3)4.5(3~4.5)10(6.5~10)15(10~15)为热脱扣器额定电流的8-12倍（出厂时整定于10倍）DZ5-20/3203DZ5-20/2302复式脱扣DZ5-20/33034．常见故障及修理方法故障现象产生原因修理方法手动操作断路器不能闭合1.电源电压太低2.热脱扣的双金属片尚未冷却复原3.欠电压脱扣器无电压或线圈损坏4.储能弹簧变形，导致闭合力减小5.反作用弹簧力过大1.检查线路并调高电源电压2.待双金属片冷却后再合闸3.检查线路，施加电压或调换线圈4.调换储能弹簧5.重新调整弹簧反力电动操作断路器不能闭合1.电源电压不符2.电源容量不够3.电磁铁拉杆行程不够4.电动机操作定位开关变位1.调换电源2.增大操作电源容量3.调整或调换拉杆4.调整定位开关电动机起动时断路器立即分断1.过电流脱扣器瞬时整定值太小2.脱扣器某些零件损坏3.脱扣器反力弹簧断裂或落下1.调整瞬间整定值2.调换脱扣器或损坏的零部件3.调换弹簧或重新装好弹簧分励脱扣器不能使断路器分断1.线圈短路2.电源电压太低1.调换线圈2.检修线路调整电源电压欠电压脱扣器噪声大1.反作用弹簧力太大2.铁心工作面有油污3.短路环断裂1.调整反作用弹簧2.清除铁心油污3.调换铁心欠电压脱扣器不能使断路器分断1.反力弹簧弹力变小2.储能弹簧断裂或弹簧力变小3.机构生锈卡死1.调整弹簧2.调换或调整储能弹簧3.清除锈污9四、按钮按钮是一种手动电器，通常用来接通或断开小电流控制的电路。它不直接去控制主电路的通断，而是在控制电路中发出“指令”去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路按钮一般有按钮帽、复位弹簧、动触点、静触点和外壳等组成。按钮根据触点结构的不同，可分为常开按钮、常闭按钮，以及将常开和常闭封装在一起的复合按钮等几种。图1.6为按钮结构示意图及符号。(a)常开按钮(b)常闭按钮(c)复合按钮图1.6按钮结构示意图和符号1．工作原理：图1.6（a）为常开按钮，平时触点分开，手