項目單元1 常用低壓電器認識及測試

1.1 訓練目標

（1）認識交流接觸器、電流繼電器等常用低壓電器的一般結構。

（2）掌握交流接觸器的測試方法。

（3）學習常用電工工具和電工儀表的使用。

1.2 實訓設備和元器件

任務所需實訓設備和元器件見表1-1。

1.3 相關知識

隨著科學技術的發展，機床電動機的電氣控制系統也在不斷更新。最初采用手動控制，而后采用繼電器接觸器控制系統。繼電器接觸器控制系統的優點是結構簡單、價格低廉、維護方便、抗干擾強，因此，在機床控制中仍然得到廣泛、長期的應用。

在這里著重介紹繼電器接觸器控制系統的常用低壓電器。

項目學習情境1 低壓電器的基礎知識

常用低壓電器主要包括低壓電器的定義和分類，低壓控制電器和低壓保護電器的概念、結構與動作原理等內容，這些內容為以后正確使用與維護低壓電器打下基礎。

1.低壓電器定義及分類

凡是對電能的生產、輸送、分配和使用起控制、調節、檢測、轉換及保護作用的電工器械稱為電器。用于交流50Hz或60Hz額定電壓1200V以下，直流額定電壓1500V以下的電路內起接通、斷開、保護、控制或調節作用的電器稱為低壓電器。常用的低壓電器有刀開關、轉換開關、自動開關、熔斷器、接觸器、繼電器和主令電器等。

低壓電器的種類較多，分類方法有多種，就其在電氣線路中所處的地位、作用以及所控制的對象進行分類，可分為低壓配電電器、低壓控制電器兩大類。

（1）低壓配電電器

低壓配電電器主要用于低壓配電系統中。對這類電器的要求是系統發生故障時，動作準確、工作可靠，在規定的時間，通過允許的短路電流時，其電動力和熱效應不會損壞電器。如刀開關、斷路器和熔斷器等。

（2）低壓控制電器

低壓控制電器主要用于電氣傳動系統中。對這類電器的要求是有相應的轉換能力，操作頻率高，電壽命和機械壽命長，工作可靠。如接觸器、繼電器、主令電器等。

2.電磁式電器

電磁式電器在低壓電器中占有十分重要的地位，在電氣控制系統中應用最為普遍。如接觸器、自動空氣開關（斷路器）、電磁式繼電器等。但它們的工作原理基本上相同。就結構而言主要有電磁機構和執行機構所組成，電磁機構按其電源種類可分為交流和直流兩種，執行機構則可分為觸頭系統和滅弧裝置兩部分。

電磁機構由線圈、鐵芯（靜鐵芯）和銜鐵（動鐵芯）等幾部分組成。從常用鐵芯的銜鐵運動形式上看，其結構形式大致可分為拍合式和直動式兩大類，如圖1-1所示。圖1-1（a）為銜鐵沿棱角轉動的拍合式鐵芯，其鐵芯材料由電工軟鐵制成，它廣泛用于直流電器中；圖1-1（b）為銜鐵沿軸轉動的拍合式鐵芯，鐵芯形狀有E形和U形兩種，其鐵芯材料由電工硅鋼片疊成，多用于觸頭容量較大的交流電器中；圖1-1（c）為銜鐵直線運動的雙E形直動式鐵芯，它也是由硅鋼片疊壓而成，也分為交、直流兩大類。

電磁機構的作用原理是：當線圈中有工作電流通過時，電磁吸力克服彈簧的反作用力，使銜鐵與鐵芯閉合，由連接機構帶動相應的觸頭動作。在交流電流產生的交變磁場中，為避免因磁通過零點造成銜鐵的抖動，需在交流電器鐵芯的端部開槽，嵌入一銅短路環，使環內感應電流產生的磁通與環外磁通不同時過零，使電磁吸力F總是大于彈簧的反作用力，因而可以消除交流鐵芯的抖動。

需要指出的是，對電磁式電器而言，電磁機構的作用是使觸頭實現自動化操作，但電磁機構實質上就是電磁鐵的一種，電磁鐵還有很多用途，例如牽引電磁鐵，有拉動式和推動式兩種，可以用于遠距離控制和操作各種機構；閥用電磁鐵，可以遠距離控制各種氣動閥，液壓閥以實現機械自動控制；制動電磁鐵則用來控制自動抱閘裝置，實現快速停車；起重電磁鐵用于起重搬運磁性貨物工件等。

3.電器的觸頭系統

在工作過程中可以分開與閉合的電接觸稱為可分合接觸，又稱為觸頭，觸頭是成對的，一為動觸頭，一為靜觸頭。觸頭有時又包含主觸頭、副觸頭。

觸頭的作用是接通或分斷電路，因此要求觸頭要具有良好的接觸性能，電流容量較小的電器（如接觸器、繼電器）常采用銀質材料作觸頭，這是因為銀氧化膜的電阻率與純銀的相似，可以避免表面氧化膜電阻率增加而造成接觸不良。

觸頭的結構有橋式和指式兩類。圖1-2（a）所示是兩個點接觸的橋式觸頭，圖1-2（b）是兩個面接觸的橋式觸頭。兩個觸頭串于同一電路中，電路的接通與斷開由兩個觸點共同完成，點接觸形式適用于電流不強，且觸頭壓力小的場合；面接觸形式適用于電流較強的場合。圖1-2（c）所示是為指形觸頭，其接觸區為一直線，觸頭接通或分斷時產生滾動摩擦，以利于去掉氧化膜，故其觸頭可以用紫銅制造，特別適合于觸頭分合次數多、電流大的場合。

4.低壓電器的主要技術參數

電器要可靠地接通和分斷被控電路，而不同的被控電路工作在不同的電壓或電流等級、不同的通斷頻繁程度及不同性質負載的情況下，這對電器提出了各種技術要求。如觸點在分斷狀態時要有一定的耐壓能力，防止漏電或介質擊穿，因而電器有額定工作電壓這一基本參數；觸頭閉合時，總有一定的接觸電阻，負載電流在接觸電阻產生的壓降和熱量不應過大，因此對電器觸點規定了額定電流值，被控負載的工作情況對電器的要求有著重要的影響，如籠型異步電動機反接觸制動及反向時的電流峰值約比正常工作時大兩倍，所以電動機頻繁反向時，控制電器的工作條件較差，于是，有些控制電器被制成能在較惡劣的條件下使用，而有些不能，這就使電器有不同的使用類別。配電電器擔負著接通和分斷短路電流的任務，相應地規定了極限通、斷能力；電器在分斷電流時，出現的電弧要燒損觸點甚至熔焊，因此電器都有一定的使用壽命。

下面僅就控制電器的主要技術參數作一介紹，供選用電器時參考。

（1）使用類別

按國標GB2455—85，表1-2列出了控制電器主觸點和輔助觸點的標準使用類別。

（2）主參數——額定工作電壓和額定工作電流

額定工作電壓是指在規定條件下，能保證電器正常工作的電壓值，通常是指觸點的額定電壓值。有的電磁機構的控制電器還規定了電磁線圈的額定工作電壓。

額定工作電流是指根據電器的具體使用條件確定的電流值，它和額定電壓、電網頻率、額定工作制、使用類別、觸點壽命及防護等級等因素有關，同一開關電器可以對應不同使用條件以規定不同的工作電流值，CJX2系列小容量交流接觸器的額定工作電流等技術數據見表1-3。

（3）通斷能力

通斷能力以表1-4中“非正常負載”時能接通和斷開的電流值來衡量。接通能力是指開關閉合時不會造成觸點熔焊的能力。斷開能力是指開關斷開時能可靠滅弧的能力。

（4）壽命

控制電器的壽命包括機械壽命和電壽命。機械壽命是電器在無電流情況下能操作的次數；電壽命是指按指定使用條件不需要修理或更換零件的負載操作次數。

項目學習情境2 安全用電

電對人類造福不淺，但是處理不當也會造成災禍，小則損壞機器，大則引起人身傷亡事故，根據觸電事故的統計分析，可以將觸電事故的發生原因歸納為4個方面，即電氣設備安裝不合理；電氣設備維修不及時；違章作業，不遵守安全工作制度；不懂安全用電常識。所以對于電的安全知識人人都應掌握。

1.觸電的原因和危害

電流流過人體就會導致觸電。一般地，對于50Hz的工頻交流電而言，當流過人體電流大于0.05A時，就可能導致觸電死亡，這與電流流過人體的途徑、部位有關。通過人體電流的大小決定于人體電阻以及所觸及的電壓高低。人體的電阻不是固定的，是可以改變的，一般為600～100000Ω。使人體電阻變化的因素很多，如健康狀況、神經系統、心理狀態、衣服、鞋子、皮膚的干燥程度等。但是由于最小電阻約在600 Ω左右，那么如果接觸到的電壓為60V時，通過人體的電流就可能達到0.1A。這就說明只要碰到60V電壓的線路上，就可能發生觸電死亡事故。所以，一般規定36V以下為安全電壓。

2.觸電的種類和形式

（1）觸電的種類

觸電事故是由電流流過人體所造成的。人體被電流傷害的情況，按其性質的不同可分為兩類：

① 電傷。電傷是指電流通過人體外部表皮造成局部傷害。例如電弧的灼傷，與帶電體接觸后皮膚的紅腫，金屬在大電流下熔化，飛濺而使皮膚遭受傷害等。

② 電擊。電擊是指電流流過人體內部器官，對人體心臟及神經系統造成破壞直至死亡。它是最危險的觸電事故。因觸電而造成死亡事故多數是由電擊所致。但在觸電事故中，電擊和電傷常會同時發生。

電擊傷人的程度，要根據流過人體電流的大小，通電時間的長短，電流的途徑和頻率以及觸電者本身的情況而決定。

（2）觸電的形式

人體觸及帶電體有三種不同情況，分別為單線觸電、兩線觸電及跨步電壓觸電。

① 單線觸電。指人站在地上或其他接地體上，而人的某一部位觸及帶電體，稱為單線觸電。在我國低壓三相四線制中性點接地系統中，單線觸電的電壓為220V。

② 兩線觸電。指人體兩處同時觸及三相380V/220V系統的兩相帶電體，加于人體的電壓達380V。

③ 跨步電壓觸電。帶電體著地時，電流流過周圍土壤，產生電壓降，人接近著地點時，兩腳之間形成跨步電壓，其大小決定于離著地點的遠近及兩腳正對著地點的跨步距離，跨步電壓在一定程度上也會引起觸電事故。

3.安全措施

為防止人體偶然觸電，在一切電氣設備中都應該加有保護裝置，工作人員要嚴格遵守安全規則，此外還應該注意帶好一切保護用具。

電氣設備的安全保護裝置主要有接地和接零兩種。

（1）保護接地

把電動機、變壓器等電氣設備的金屬外殼用電阻很小的導線與埋在地中的接地裝置可靠地連接起來，稱保護接地。

將電氣設備不帶電金屬部分接地的目的，是防止工作人員發生間接觸電事故。

（2）保護接零

把電氣設備的金屬外殼接到線路系統的中性點上叫做保護接零（或稱保護接中線）。接中線（即接零）時，應滿足以下要求：

① 在同一電網中，不得把一部分電氣設備接零，而另一部分電氣設備接地。這是因為如果某一接地保護設備的絕緣損壞，并與外殼相連時，會使中線上出現對地電壓，于是所有接零的設備上都會出現危險電壓。

② 中線上不得裝有熔斷器和斷路設備，僅允許采用在切斷中線時，必須同時切斷相線的開關的方法。

③ 接零的干線（中線）不得小于相線截面的1/2，支線應不小于相線截面的1/3。電氣設備接中線應以并聯方式連接。

④ 在變電室線路的起點和架空線路的分支處及支線的末端應將零線重復接地，重復接地的接地電阻不大于10 Ω。

（3）安全用電

雖然我們采取上述幾種措施來防止觸電，但由于工作疏忽或不重視安全用電，有時還可能發生觸電事故。因此，在工作中還必須注意以下幾點：

① 無論何時何地，不能用手來判斷接線端或裸導體是否帶電。

② 換接熔絲時，首先要切斷電源，切勿帶電操作。如確實有必要帶電操作，則應采取安全措施。

③ 常用的電氣設備的金屬外殼必須接有專用的接零導線。

④ 在特殊情況下，使用安全電壓。

⑤ 處理好導線的帶電接頭的絕緣。

⑥ 操作電器開關、按鈕等，手應保持干燥。

⑦ 若遇有人觸電時，應立即切斷電源。不可用手直接拉觸電者使之脫離電源。

⑧ 嚴格遵守電氣設備的安全操作規程。

4.觸電的急救

一旦發生觸電事故，搶救者要保持冷靜，首先應使觸電者脫離電源，然后進行急救。急救的要點是鎮靜、迅速、得法。

（1）脫離電源

使觸電者脫離電源是極其重要的一環，觸電時間越長，對觸電者的傷害就越大。具體做法及應注意的問題如下：

① 就近斷開電源開關或拔去電源插頭。但應注意在切斷開關時，是否會因帶負荷拉閘而造成更大的事故。

② 如果觸電事故點離電源開關太遠，或立即拉開就近電源開關將導致更大的故障，救護人員可用干燥的衣服、絕緣手套、木棒等絕緣物作工具拉開觸電者或挑開電線，使之脫離電源。

③ 如果觸電者抽筋而緊握電線，可用干燥的木柄斧、電工絕緣鉗等將電線一根一根地切斷，并把觸電者手握點兩頭的線均切斷。要防止電線斷落到別人和自己身上。

④ 如果觸電者處于較高的位置，在使觸電者脫離電源的同時，還要采取防摔傷措施。

⑤ 如果觸電事故發生在高壓設備上，應通知動力部門停電，或由從事高壓的電工人員，采用相應電壓等級絕緣工具，使觸電者脫離電源。

（2）現場急救

觸電者脫離電源后，應盡快進行現場搶救，若發現觸電者停止呼吸或心臟停止跳動，決不可認為觸電者已死亡而不去搶救，應立即在現場進行人工呼吸和人工胸外心臟擠壓，并派人通知醫院。具體情況如下：

① 如果觸電者神志清醒，只是感到心慌，四肢發麻無力，此時應使觸電者在空氣流動的地方靜臥休息1～2小時，讓其自己慢慢恢復正常，并注意觀察。

② 如果觸電者已失去知覺，但心臟跳動和呼吸還在進行，此時應使觸電者舒適、安靜地平臥，周圍不要圍擠人群，解開衣扣以利呼吸?？勺層|電者聞聞氨氣，摩擦全身使之發熱。如果天氣寒冷，應注意保暖。同時迅速通知醫院診治。

③ 如果觸電者已停止呼吸，但心臟還在跳動，應立即進行人工呼吸法（見圖1-3）；如停止心跳，但有呼吸應立即進行胸外擠壓法（見圖1-4）；如心跳與呼吸均停，應立即人工呼吸和胸外擠壓法同時進行。以上搶救人員必須認真堅持進行，直到醫生到達之后。

在實施人工呼吸和胸外擠壓法之前，必須迅速將觸電者身上妨礙呼吸的衣領、上衣扣、褲帶等解開；同時取出口中的假牙、血塊、黏液等異物，使呼吸道暢通。

1.4 訓練內容和步驟

復雜的電器控制線路大多數都是由許多低壓電器組成的。在設計和安裝控制線路時，必須熟悉低壓電器的外形結構及型號意義，并掌握其簡單的檢查與測試方法。交流接觸器的測試電路如圖1-5所示。

1.認識常用低壓電器

根據低壓電器的實物，寫出各電器的名稱。例如，HK2、HR5、DZ15、LA18、CJ10-20、RT0等系列的低壓電器。

2.對交流接觸器的釋放電壓進行測試

步驟如下：

（1）按照圖1-5接線。

（2）閉合刀開關QS1，調節調壓器為380V；閉合QS2，交流接觸器吸合。

（3）轉動調壓器手柄，使電壓均勻下降，同時注意接觸器的變化，并在表1-5中記錄數據。

3.對交流接觸器的最低吸合電壓進行測試

從釋放電壓開始，每次將電壓上調10V，然后閉合刀開關，觀察接觸器是否閉合。如此重復，直到交流接觸器能可靠地閉合為止，記錄數據填入表1-5。

4.注意事項

（1）接線要求牢靠、整齊、清楚、安全可靠。

（2）操作時要膽大、心細、謹慎，不允許用手觸及電氣元件的導電部分以免觸電及意外損傷。

（3）通電觀察接觸器動作情況時，要注意安全，防止碰觸帶電部位。

5.思考與討論

（1）將電氣設備不帶電的金屬部分接地的目的是什么？

（2）低壓開關電器動斷、動合為什么采用橋式觸頭？

（3）交流電磁式電器的鐵芯上為什么要有分磁環？

1.5 實訓報告要求和考核標準

實訓考核標準見表1-6。