电工培训-常用的低压元器件.

电工培训常用的低压元器件.实训目的1、掌握常用低压元器件的基本结构、工作原理和选用方法；2、学会识别和使用常用的低压元器件。实训器材万用表，刀开关，组合开关，熔断器，控制按钮，行程开关，接触器，继电器等实训知识概述凡事对电能的生产、输送、分配和使用其控制、调节、检测、转换及保护作用的电工器械均成为电器。用于交流50HZ额定电压1200V以下，直流额定电压1500V以下的电路内起通断保护、控制或调节作用的电器称为低压电器。低压电器的品种规格繁多，构造各异。按用途可分为配电电器和控制电器；按动作方式可分为自动电器和手动电器；按执行机构可分为有触点电器和无触点电器；按电器的功能和结构特点，将电器分为刀开关、熔断器、主令电器、接触器、继电器等。一、刀开关刀开关又称闸刀开关，是结构较简单、应用较广泛的一种手控电器。刀开关在低压电路中用于不频繁地接通和分断电路，或用于隔离电路与电源，故又称“隔离开关”。1、刀开关的分类刀开关按极数分有单极、双极和三极；按结构分有平板式和条架式；按操作方式分，有直接手柄操作式、杠杆操作机构式、旋转操作式和电动操作机构式；除特殊的大电流刀开关又采用电动操作方式外，一般都进行手动操作。2、刀开关的结构和工作原理刀开关由绝缘底板、静插座、手柄、触刀和铰链支座等部分组成，图1所示为其结构简图。推动手柄使触刀绕铰链支座转动，就可将触刀插人静插座内，电路就被接通。若使触刀绕铰链支座做反向转动，脱离插座，电路就被切断。为了保证触刀和插座合闸时接触良好，它们之间必须具有一定的接触压力，为此，额定电流较小的刀开关插座多用硬紫铜制成，利用材料的弹性来产生所需压力，额定电流大的刀开关还要通过在插座两侧加弹簧片来增加压力。常用的低压元器件·苏州电工培训图1刀开关的结构简图1-电源进线座2-动触头3-熔丝4-负载线5-负载接线座6-瓷底座7-静触头8-胶木片刀开关在分断有负载的电路时，其触刀与插座之间会产生电弧。为此采用速断刀刃的结构，使触刀迅速拉开，加快分断速度，保护触刀不致被电弧所灼伤。对于大电流刀开关，为了防止各极之间发生电弧闪烁，导致电源相间短路，刀开关各极间设有绝缘隔板，有的设灭弧罩。3、刀开关的符号刀开关的图形符号和文字符号如图2所示。图24、刀开关的型号含义5、刀开关的选用原则刀开关的主要功能是隔离电源。在满足隔离功能要求的前提下，选用的主要原则是保证其额定绝缘电压和额定工作电压不低于线路的相应数据，额定工作电流不小于线路的计算电流。当要求有通断能力时，须选用具备相应额定通断能力的隔离器。如需接通短路电流，则应选用具备相应短路接通能力的隔离开关。二、组合开关组合开关又称转换开关，它实质上也是一种刀开关，只不过一般刀开关的操作手柄是在垂直于其安装面的平面内向上或向下转动，而组合开关的操作手柄则是在平行于其安装面的平面内向左或向右转动而已。它的刀片是转动式的，操作比较轻巧，它的动触头（刀片）和静触头装在封装的绝缘件内，采用叠装式结构，其层数由动触头数量决定，动触头装在操作手柄的转轴上，随转轴旋转而改变各对触头的通断状态。它一般用于非频繁的接通和分断电路、接通电源和负载、测量三相电压以及控制小容量异步电动机的正反转和Y／△起动等。1、组合开关的结构组合开关的结构如图3所示。常用的低压元器件·苏州电工培训图31-手柄2-转轴3-弹簧4-凸轮5-绝缘杆6-绝缘垫板7-动触片8-静触片9-接线柱2、组合开关的符号组合开关的文字符号和图形符号如图4所示。图43、组合开关的型号含义组合开关的型号含义如下：组合开关的主要技术参数有额定电压、额定电流、极数等。其中额定电流有10A、25A、60A等几级。全国统一设计的常用产品有HZS、HZ10系列和新型组合开关HZ15等系列。三、熔断器熔断器是一种广泛应用的简单而有效的保护电器。在使用中，熔断器中的熔体（也称为保险丝）串联在被保护的电路中，当该电路发生过载或短路故障时，如果通过熔体的电流达到或超过了某一值，则在熔体上产生的热量便会使其温度升高到熔体的熔点，导致熔体自行熔断，达到保护的目的。1、熔断器的结构与工作原理熔断器主要由熔体和安装熔体的熔管或熔座两部分组成。熔体由熔点较低的材料如铅、锌、锡及铅锡合金做成丝状或片状。熔管是熔体的保护外壳，由陶瓷、绝缘刚纸或玻璃纤维制成，在熔体熔断时兼起灭弧作用。熔断器熔体中的电流为熔体的额定电流时，熔体长期不熔断；当电路发生严重过载时，熔体在较短时间内熔断；当电路发生短路时，熔体能在瞬间熔断。熔体的这个特性称为反时限保护特性，即电流为额定值时长期不熔断，过载电流或短路电流越大，熔断时间越短。由于熔断器对过载反应不灵敏，不宜用于过载保护，主要用于短路保护。常用的熔断器有瓷插式熔断器和螺旋式熔断器两种，它们的外形结构和符号如图5所示。图5熔断器外形结构及符号1-动触片2-熔体3-瓷盖1-瓷帽2-小红点标志3-熔断管4-瓷套4-瓷底5-静触点6-灭弧室5-下接线端6-瓷底座7-上接线端3、熔断器的选择熔断器的选择主要是选择熔断器的种类、额定电压、额定电流和熔体的额定电流等。熔断器的种类主要由电气控制系统整体设计时确定，熔断器的额定电压应大于或等于实际电路的工作电压，因此确定熔体电流是选择熔断器的主要任务，具体有下列几条原则：(1）电路上、下两级都装设熔断器时，为使两级保护相互配合良好，两极熔体额定电流的比值不小于1.6:1。(2）对于照明线路或电阻炉等没有冲击性电流的负载，熔体的额定电流（IfN）应大于或等于电路的工作电流（eI）,即efNII。(3）保护一台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电流按下式计算：NfNII)5.2-5.1(。常用的低压元器件·苏州电工培训（4）保护多台异步电动机时，若各台电动机不同时启动，则应按下式计算：NNfNIIImax)5.52.1(式中，maxNI-容量较大的一台电动机的额定电流；NI-其余电动机额定电流的总和。四、主令电器主令电器是用来发布命令、改变控制系统工作状态的电器，它可以直接作用于控制电路，也可以通过电磁式电器的转换对电路实现控制，其主要类型有控制按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、凸轮控制器等。（一）控制按钮控制按钮是一种典型的主令电器其作用通常是用来短时间地接通或断开小电流的控制电路，从而控制电动机或其它电器设备的运行。1、控制按钮的结构与符号常用控制按钮的外形结构与符号如图6所示：图6典型控制按钮的内部结构如图7所示：图71—按钮帽；2—复位弹簧；3—桥式触头；4—常闭触头或动断触头；5—常开触头或动合触头2、控制按钮的种类及动作原理(1）按结构形式分①旋钮式―用手动旋钮进行操作。②指示灯式―按钮内装入信号灯显示信号。③紧急式―装有蘑菇型钮帽，以示紧急动作。(2）按触点形式分①动合按钮―外力未作用时（手未按下），触点是断开的，外力作用时，触点闭合，但外力消失后，在复位弹簧作用下自动恢复原来的断开状态。②动断按钮―外力未作用时（手未按下），触点是闭合的，外力作用时，但外力消失后在复位弹簧作用下恢复原来的闭合状态。③复合按钮―既有动合按钮，又有动断按钮的按钮组，称为复合按钮。按下符合按钮时，所有的触点都改变状态，即动合触点要闭合，动断触点要断开。但是，两对触点的变化是有先后次序的，按下按钮时，动断触点先断开，动合触点后闭合；松开按钮时，动合触点先复位，动断触点后复位。3、控制按钮的型号含义按钮开关型号表示方法及含义为：（二）行程开关某些生产机械的运动状态的转换，是靠部件运行到一定位置时由行程开关发出信号进行自动控制的。例如，行车运动到终端位置自动停车，工作台在指定区域内的自动往返移动，都是由运动部件运动的位置或行程来控制的，这种控制称为行程控制。行程控制是以行程开关代替按钮用以实现对电动机的起动和停止控制，可分为限位断电、限位通电和自动往复循环等控制。1．行程开关的外形结构及符号机械式行程开关的外形结构如图7(a)所示，图7(b)为行程开关的图形符号，其文字符号为SQ。常用的低压元器件·苏州电工培训图72．行程开关的工作原理行程开关的工作原理为：当生产机械的运动部件到达某一位置时，运动部件上的挡块碰压行程开关的操作头，使行程开关的触头改变状态，对控制电路发出接通、断开或变换某些控制电路的指令，以达到设定的控制要求。图8是行程开关的动作原理图。图81、7—滚轮2—杠杆3—轴4—复位弹簧5—撞块6—微动开关8—动触头9—静触头3．行程开关的型号含义行程开关的型号含义为：五、接触器接触器是一种适用于在低压配电系统中远距离控制、频繁操作交、直流主电路及大容量控制电路的自动控制开关电器。主要应用于自动控制交、直流电动机，电热设备，电容器组等设备，应用十分广泛。接触器具有强大的执行机构，大容量的主触头及迅速熄灭电弧的能力。当系统发生故障时，能根据故障检测元件所给出的动作信号，迅速、可靠地切断电源，并有低压释放功能。与保护电器组合可构成各种电磁起动器，用于电动机的控制及保护。接触器的分类有几种不同的方式，如按操作方式分，有电磁接触器、气动接触器和电磁气动接触器；按灭弧介质分，有空气电磁式接触器、油浸式接触器和真空接触器等；按主触头控制的电流种类分，又有交流接触器、直流接触器、切换电容接触器等，另外还有建筑用接触器、机械联锁（可逆）接触器和智能化接触器等，建筑用接触器的外形结构与模数化小型断路器类似，可与模数化小型断路器一起安装在标准导轨上。其中应用较广泛的是空气电磁式交流接触器和空气电磁式直流接触器，习惯上简称为交流接触器和直流接触器。以下以交流接触器为例来介绍接触器的相关知识。1.交流接触器的外形结构与符号交流接触器的外形结构与符号如图9所示：常用的低压元器件·苏州电工培训图9交流接触器外形结构及符号1-灭弧罩2-触点压力弹簧片3-主触点4-反作用弹簧5-线圈6-短路环7-静铁心8-弹簧9-动铁心10-辅助动合触点11-辅助动断触点2.交流接触器的组成及动作原理1）交流接触器的组成(l）电磁机构电磁机构用来操作触点的闭合和分断，它由静铁心、线圈和衔铁三部分组成。交流接触器的电磁系统有两种基本类型，即衔铁做绕轴运动的拍合式电磁系统和衔铁做直线运动的直线运动式电磁系统。交流电磁铁的线圈一般采用电压线圈（直接并联在电源电压上的具有较高阻抗的线圈）通以单相交流电，为减少交变磁场在铁心中产生的涡流与磁滞损耗，防止铁心过热，其铁心一般用硅钢片叠铆而成。因交流接触器励磁线圈电阻较小（主要由感抗限制线圈电流），故铜损引起的发热不多，为了增加铁心的散热面积，线圈一般做成短而粗的圆筒形。(2）主触点和灭弧系统主触点用以通断电流较大的主电流，一般由接触面积较大的常开触点组成。交流接触器在分断大电流电路时，往往会在动、静触点之间产生很强的电弧，因此，容量较大（20A以上）的交流接触器均装有息弧罩，有的还有栅片或磁吹熄弧装置。(3）辅助触点辅助触点用以通断小电流的控制电路，它由常开触点和常闭触点成对组成。辅助触点不装设灭弧装置，所以它不能用来分合主电路。(4）反力装置由释放弹簧和触点弹簧组成，且它们均不能进行弹簧松紧的调节。(5）支架和底座用于接触器的固定和安装。2）交流接触器的动作原理当交流接触器线圈通电后，在铁心中产生磁通。由此在衔铁气隙处产生吸力，使衔铁产生闭合动作，主触点在衔铁的带动下也闭合，于是接通了主电路。同时衔铁还带动辅助触点动作，使原来打开的辅助触点闭合，并使原来闭合的辅助触点打开。当线圈断电或电压显著降低时，吸力消失或减弱，衔铁在释放弹簧的作用下打开，主、副触点又恢复到原来状态。交流接触器动作原理如图10所示。图10交流接触器动作原理图1—主触头2—动触头3—电磁线圈4—静铁心3、接触器的型号含义目前我国常用的交流接触器主要有CJ20、CJXI、CJXZ、CJ12和CJ10等系列，引常用的低压元器件·苏州电工培训进产品应用较多的有引进德国BBC公司制造技术生产的B系列、德国SIEMENS公司的3TB系列、法国TE公司的LCI系列等。4、交流接触器的选择(l）接触器的类型选择根据接