項目單元2 常用低壓電器認(rèn)識和拆裝

2.1 訓(xùn)練目標(biāo)

（1）認(rèn)識刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕、斷路器（自動空氣開關(guān)）等低壓電器的一般結(jié)構(gòu)。

（2）掌握交流接觸器的拆裝。

2.2 實訓(xùn)設(shè)備和器件

任務(wù)所需實訓(xùn)設(shè)備和元器件見表2-1。

2.3 相關(guān)知識

在低壓電力拖動系統(tǒng)中，低壓電器對電動機的運行進行控制、調(diào)節(jié)和保護。常用的低壓控制電器有刀開關(guān)、組合開關(guān)、按鈕、斷路器（自動空氣開關(guān)）等。

項目學(xué)習(xí)情境1 常用的低壓控制電器

1.刀開關(guān)

刀開關(guān)是一種手動配電電器，主要用來手動接通與斷開交、直流電路，通常只作電源隔離開關(guān)使用，也可用于不頻繁地接通與分?jǐn)囝~定電流以下的負(fù)載，如小型電動機、電阻爐等。

刀開關(guān)按極數(shù)劃分有單極、雙極與三極三種；其結(jié)構(gòu)由操作手柄、刀片（動觸點）、觸點座（靜觸點）和底板等組成。

刀開關(guān)常用的產(chǎn)品有HD11-HD14和HS11-HS13系列刀開關(guān)，HK1、HK2系列開啟式負(fù)荷開關(guān)，HH3、HH4系列封閉式負(fù)荷開關(guān)，HR3系列熔斷器刀開關(guān)等。

刀開關(guān)在安裝時，手柄要向上，不得倒裝或平裝。只有安裝正確，作用在電弧上的電動力和熱空氣的上升方向一致，才能促使電弧迅速拉長而熄滅，反之，兩者方向相反電弧就不易熄滅，嚴(yán)重時會使觸點及刀片燒灼，甚至造成極間短路。此外，如果倒裝，手柄可能因自動下落而誤動作合閘，將可能造成人身和設(shè)備的安全事故。

在安裝使用鐵殼開關(guān)時應(yīng)注意安全，既不允許隨意放在地上操作，也不允許面對著開關(guān)操作，以免萬一發(fā)生故障，而開關(guān)又分?jǐn)嗖婚_時鐵殼爆炸飛出傷人。應(yīng)按規(guī)定把開關(guān)垂直安裝在一定高度處。開關(guān)的外殼應(yīng)妥善地接地，并嚴(yán)格禁止在開關(guān)上方擱置金屬零件，以防它們掉入開關(guān)內(nèi)部釀成相間短路事故。

刀開關(guān)的圖形符號及文字符號如圖2-1所示。

2.轉(zhuǎn)換開關(guān)

轉(zhuǎn)換開關(guān)又稱組合開關(guān)，一般用于電氣設(shè)備中不頻繁通斷電路、換接電源和負(fù)載，以及小功率電動機不頻繁的啟停控制。轉(zhuǎn)換開關(guān)實際上是由多極觸點組合而成的刀開關(guān)，由動觸片（動觸點）、靜觸片（靜觸點）、轉(zhuǎn)軸、手柄、定位機構(gòu)及外殼等部分組成。其動、靜觸片分別疊裝于數(shù)層絕緣殼內(nèi)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖及圖形文字符號如圖2-2所示，當(dāng)轉(zhuǎn)動手柄時，每層的動觸片隨方形轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動。

用轉(zhuǎn)換開關(guān)可控制7kW以下電動機的啟動和停止，其額定電流應(yīng)為電動機額定電流的3倍。也可用轉(zhuǎn)換開關(guān)接通電源，另由接觸器控制電動機時，其轉(zhuǎn)換開關(guān)的額定電流可稍大于電動機的額定電流。

HZ10系列為早期全國統(tǒng)一設(shè)計產(chǎn)品，適用于額定電壓500V以下，額定電流10A、25A、100A幾個等級，極數(shù)有1～4極。HZ15系列為新型的全國統(tǒng)一設(shè)計更新?lián)Q代產(chǎn)品。

3.按鈕

按鈕是用人力操作，具有儲能（彈簧）復(fù)位的主令電器。它的結(jié)構(gòu)雖然簡單，卻是應(yīng)用很廣泛的一種電器，主要用于遠(yuǎn)距離操作接觸器、繼電器等電磁裝置，以切換自動控制電路。

按鈕的一般結(jié)構(gòu)示意圖及圖形文字符號如圖2-3所示。操作時，當(dāng)按鈕帽的動觸頭向下運動時，先與動斷靜觸頭分開，再與動合靜觸頭閉合；當(dāng)操作人員將手指放開后，在復(fù)位彈簧的作用下，動觸頭向上運動，恢復(fù)初始位置。在復(fù)位的過程中，先是動合觸頭分?jǐn)啵缓笫莿訑嘤|頭閉合。

為了標(biāo)明各種按鈕的作用，避免誤動作，通常將按鈕帽做成不同的顏色，以示區(qū)別。按鈕的顏色有紅、綠、黑、黃、藍(lán)以及白、灰等多種，供不同場合選用。國標(biāo)GB5226—85對按鈕的顏色作如下規(guī)定：“停止”和“急停”按鈕必須是紅色。當(dāng)按下紅色按鈕時，必須使設(shè)備停止工作或斷電；“啟動”按鈕的顏色是綠色；“啟動”與“停止”交替動作的按鈕必須是黑白、白色或灰色，不得用紅色和綠色；“點動”按鈕必須是黑色；“復(fù)位”按鈕（如保護繼電器的復(fù)位按鈕）必須是藍(lán)色，當(dāng)“復(fù)位”按鈕還具有停止的作用時，則必須是紅色。LA25系列控制按鈕技術(shù)數(shù)據(jù)見表2-2。

按鈕的型號意義如圖2-4所示。

圖2-4 按鈕的型號意義

4.熔斷器

熔斷器廣泛用于低壓配電線路和電氣設(shè)備中，主要起短路保護和嚴(yán)重過載保護的作用。它具有結(jié)構(gòu)簡單、使用維護方便、價格低廉、可靠性高等特點，是低壓配電線路中的重要保護元件之一。熔斷器的種類較多，常用的熔斷器有瓷插式、螺旋式。其結(jié)構(gòu)及圖形文字符號如圖2-5所示。熔斷器接入電路時，熔體與保護電路串聯(lián)連接，當(dāng)該電路中發(fā)生短路或嚴(yán)重過載故障時，通過熔體的電流達到或超過其允許的正常發(fā)熱電流，熔體上產(chǎn)生的熱量使熔體溫度急劇上升，當(dāng)達到熔體金屬的熔點時熔體自行熔斷，分?jǐn)嚯娐非袛喙收想娏鳎瑥亩Ｗo了電氣設(shè)備。

瓷插式熔斷器RC1A系列結(jié)構(gòu)簡單，更換方便、價格低廉。一般用在交流50Hz、額定電壓在380V、額定電流在200A以下的低壓線路末端或分支電路中，作為電氣設(shè)備的短路保護及一定程度上的過載保護之用。

螺旋式熔斷器RL1系列分?jǐn)嗄芰Ω撸Y(jié)構(gòu)緊湊，體積小，安裝面積小，更換熔體方便，安全可靠，熔絲熔斷后有明顯信號指示，作為短路及過載保護元件廣泛應(yīng)用于控制箱、配電屏、機床設(shè)備及振動較大的場所。

（1）熔斷器的結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)

① 熔斷器的結(jié)構(gòu)。

熔斷器主要由熔體、安裝熔體的熔管和熔座三部分組成。熔體是熔斷器的主要組成部分，常做成絲狀、片狀和柵狀。

② 主要技術(shù)參數(shù)。

額定電壓：熔斷器熔斷時，可使電弧及時熄滅，受所在電路最高工作電壓的限制。

額定電流：熔斷器長期通過的、不超過允許溫升的最大工作電流。

熔體的額定電流：長期通過熔體而不會使熔體熔斷的電流。

極限分?jǐn)嗄芰Γ喝蹟嗥魉芊謹(jǐn)嗟淖畲蠖搪冯娏髦怠?/p>

熔斷器的保護特性：熔斷器的保護特性曲線表示切斷電流的全部時間與通過熔斷器全部電流時間的關(guān)系特性，又稱安全特性。從圖2-6中可以看出電流與動作的時間成反比，即熔斷器的保護特性是反時限的。

熔斷器型號的意義如圖2-7所示。

（2）熔斷器的使用及維護

應(yīng)正確選用熔體和熔斷器，分支電路的熔體額定電流應(yīng)比前一級小2～3級；對不同性質(zhì)的負(fù)載，如照明電路、電動機主電路、控制電路等，應(yīng)盡量分別保護，裝設(shè)單獨的熔斷器。更換熔體時，應(yīng)切斷電源，并換上相同的額定電流的熔體。瓷插式熔斷器安裝熔絲時，熔絲不要劃傷、繃緊，應(yīng)順著螺釘旋轉(zhuǎn)方向繞接。安裝螺旋式熔斷器時，必須將電源線接到瓷底座的下接線端，以保證安全。

項目學(xué)習(xí)情境2 斷路器（自動空氣開關(guān)）

1.斷路器的工作原理

斷路器是一種既有手動開關(guān)作用又能自動進行欠壓、失壓、過流、過載和短路保護的電器。斷路器是低壓配電系統(tǒng)中的一種重要的保護電器，同時也可用于不頻繁地接通和分?jǐn)嚯娐芬约翱刂齐妱訖C。斷路器由觸頭裝置、滅弧裝置、脫扣裝置、傳動裝置和保護裝置五部分組成，它的外形結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖如圖2-8所示。在正常情況下斷路器的主觸點是通過操作機構(gòu)手動或電動合閘的。主觸點閉合后，自由脫扣器結(jié)構(gòu)將鎖在合閘位置上，電路接通正常工作。若要正常切斷電路時，應(yīng)操作分勵脫扣器，使自由脫扣機構(gòu)動作，并自動脫扣，主觸點斷開，分?jǐn)嚯娐贰?/p>

斷路器的工作原理：斷路器的過電流脫扣器的線圈和熱脫扣器的熱元件與主電路串聯(lián)，失壓脫扣器的線圈與電路并聯(lián)。當(dāng)電路發(fā)生短路和嚴(yán)重過載時，過電流脫扣器的銜鐵被吸合，使自由脫扣機構(gòu)動作，當(dāng)電路發(fā)生過載時，熱脫扣器的熱元件產(chǎn)生的熱量增加，溫度上升，使雙金屬片向上彎曲變形，從而推動自由脫扣機構(gòu)動作。當(dāng)電路出現(xiàn)失壓時，失壓脫扣器的銜鐵釋放，也使自由脫扣機構(gòu)動作。自由脫扣機構(gòu)動作時，斷路器自由脫扣，使開關(guān)自動跳閘，主觸點斷開，分?jǐn)嚯娐罚_到非正常工作情況下保護電路和電氣設(shè)備的目的。

圖2-8 斷路器的外形結(jié)構(gòu)與工作原理示意圖

2.斷路器的主要技術(shù)參數(shù)

① 額定工作電壓UN。

② 殼架等級額定電流ImN和額定工作電流IN。

③ 額定短路通斷能力和一次極限分?jǐn)嗄芰Α?/p>

④ 保護特性和動作時間。

⑤ 電壽命和機械壽命。

⑥ 熱穩(wěn)定性和電動穩(wěn)定性。

3.塑殼式斷路器

塑料外殼式低壓斷路器，原稱裝置式自動開關(guān)，其全部結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電部分都裝在一個塑料外殼內(nèi)，僅在殼蓋中央露出操作手柄，供手動操作之用。具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、維修不方便等特點。

這種開關(guān)內(nèi)配有不同的脫扣器：

① 復(fù)式脫扣器裝有過載保護及短路保護。

② 電磁式脫扣器裝有短路保護。

③ 雙屬片式熱扣器裝有過載保護。

低壓斷路器的操作手柄有三個位置：

① 合閘位置，手柄扳向上邊，跳鉤被鎖扣扣住，觸頭閉合。

② 自由脫扣位置，跳鉤被釋放，手柄移至中間位置，觸頭斷開。

③ 分閘和再扣位置，手柄向下扳，跳鉤被鎖扣扣住，從而完成了“再扣”的動作。

注意：如果斷路器跳閘后，想再合閘，必須經(jīng)過再扣動作，否則斷路器不會合上。

目前我國生產(chǎn)的斷路器有DW10、DW15、DW16系列的萬能式斷路器和DZ5、DZ10、DZ12、DZ15、DZ20等系列的塑殼式斷路器，以及近年來從德國AEG公司引進的ME系列萬能式斷路器，日本三菱公司引進的AE系列萬能式斷路器，日本寺崎公司引進的AH系列萬能式斷路器和德國西門子公司引進的3WE系列萬能式斷路器。

斷路器型號的意義如圖2-9所示。

4.斷路器的選擇和維護

（1）斷路器的選擇

低壓斷路器的選擇時應(yīng)滿足下列條件：

① 滿足安裝條件、保護性能及操作方式的要求。

② 低壓斷路器的額定電壓應(yīng)等于或大于保護線路的額定電壓。

③ 低壓斷路器的額定電流應(yīng)等于或大于線路計算負(fù)載電流。

④ 低壓斷路器額定短路通斷能力應(yīng)不小于線路中的最大短路的電流。

⑤ 熱脫扣器的整定電流等于所控負(fù)載額定電流。

⑥ 電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流大于負(fù)載電路正常工作時的峰值電流。

對單臺電動機來說，瞬時脫扣整定電流IZ可按下式計算：

IZ≥K×IST

式中 K——安全系數(shù)，可取1.5～1.7；

IST——電動機的啟動電流。

對多臺電動機來說，可按下式計算：

IZ≥K(ISTmax+∑IN)

式中 K——取1.5～1.7；

ISTmax——最大容量的一臺電動機的啟動電流；

∑IN——其余電動機額定電流的總和。

⑦ 自動開關(guān)欠電壓脫扣器的額定電壓等于線路額定電壓。

（2）斷路器的維護

① 使用新開關(guān)前應(yīng)將電磁鐵工作面的防銹油脂抹凈，以免增加電磁機構(gòu)的阻力。

② 工作一定次數(shù)后（約1/4機械壽命），轉(zhuǎn)動機構(gòu)部分應(yīng)加潤滑油（小容量塑殼型不需要）。

③ 每經(jīng)過一段時間（如定期檢修時）應(yīng)清除自動開關(guān)上的灰塵，以保護良好的絕緣。

④ 滅弧室在分?jǐn)喽搪冯娏骱蠡蜉^長時期使用后，應(yīng)清除自動開關(guān)內(nèi)壁和柵片上的金屬顆粒和積炭。長期未使用的滅弧室（如配件），在使用前應(yīng)先烘一次，以保證良好的絕緣。

⑤ 自動開關(guān)的觸點在使用一定次數(shù)后，如表面發(fā)現(xiàn)毛刺、顆粒等，應(yīng)當(dāng)修整，以保證良好的接觸。當(dāng)觸點被磨損至原來厚度的1/3時，應(yīng)考慮更換當(dāng)前觸點。

⑥ 定期檢查各脫扣器的電流整定值和延時及動作情況。

5.漏電保護斷路器

漏電保護斷路器是為了防止低壓網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生人體觸電、漏電火災(zāi)、爆炸事故而研制的一種開關(guān)電器。當(dāng)人身觸電或設(shè)備漏電時能夠迅速切斷故障電路，從而避免人身和設(shè)備受到危害。這種漏電保護斷路器實際上是有檢漏保護元件的塑料外殼式斷路器。常見的有電磁式電流動作型、電壓動作型和晶體管（集成電路）電流動作型。

電磁式電流動作型漏電保護斷路器原理如圖2-10所示。其結(jié)構(gòu)是在一般的塑料外殼式斷路器中增加一個能檢測漏電流的感受元件（零序電流互感器）和漏電脫扣器。主電路的三相導(dǎo)線一起穿過零序電流互感器的環(huán)行鐵芯，零序電流互感器的輸出端和漏電脫扣線圈相接，漏電脫口器的銜鐵借永久磁鐵的磁力被吸住，拉緊了釋放彈簧。當(dāng)電路正常工作時，零序電流互感器二次繞組無輸出信號，漏電保護斷路器不動作。當(dāng)電路發(fā)生漏電和觸電事故時，漏電或觸電電流通過大地回到變壓器的中性點，因而三相電流相量和不為零，零序電流互感器的二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流，只要此電流值達到漏電流保護斷路器的動作值，漏電脫扣器釋放彈簧的反力就會使銜鐵釋放，在漏電脫扣器的脫扣指沖擊下，漏電保護器斷開主電路。漏電保護斷路器額定漏電動作電流為30～100mA，從零序電流互感器檢測到漏電信號到切斷故障的全部動作時間一般在0.1s內(nèi)，能有效地起到漏電保護的作用。

圖2-10 電磁式電流動作型漏電保護斷路器原理示意圖

漏電保護斷路器在接入電路時，應(yīng)接在電能表（曾稱電度表）和熔斷器后面，應(yīng)按規(guī)定安裝標(biāo)志接線。接線完畢后應(yīng)按實驗按鈕，檢查漏電保護斷路器是否可靠動作。漏電保護斷路器投入正常運行后，應(yīng)定期校驗，一般每月需在合閘通電狀態(tài)下按動實驗按鈕一次，檢查漏電保護斷路器是否正常工作，以確保其動作可靠性。

2.4 訓(xùn)練內(nèi)容和步驟

1.常用低壓配電電器

各種常用型號負(fù)荷開關(guān)（刀開關(guān)）、組合開關(guān)、熔斷器、斷路器（自動空氣開關(guān)）等的認(rèn)識和拆裝。

2.常用低壓控制電器

各種常用型號的接觸器、繼電器、按鈕等的認(rèn)識和拆裝。

3.拆裝交流接觸器

按照以下過程進行。

（1）拆卸：拆下滅弧罩；拆底蓋螺釘；打開底蓋，取出鐵芯，注意襯墊紙片不要丟失；取出緩沖彈簧和電磁線圈；取出反作用彈簧。拆卸完畢將零部件放好，不要丟失。

（2）觀察：仔細(xì)觀察交流接觸器結(jié)構(gòu)，零部件是否完好無損；觀察鐵芯上的短路環(huán)、位置及大小；記錄交流接觸器有關(guān)數(shù)據(jù)。

（3）組裝：安裝反作用彈簧；安裝電磁線圈和緩沖彈簧；安裝鐵芯；最后安裝底蓋，擰緊螺釘。安裝時，不要碰損零部件。

（4）更換輔助觸點：松開壓緊螺釘，拆除靜觸點；再用鑷子夾住動觸點向外拆，即可拆除動觸點；將觸點插在應(yīng)安裝的位置，擰緊螺釘就可以更換靜觸點；用鑷子或尖嘴鉗子夾住觸點插入動觸點的位置，更換動觸點。

（5）更換主觸點：交流接觸器主觸點一般是橋式結(jié)構(gòu)。將主觸點的動、靜觸點一一拆除，依次更換。組裝時應(yīng)注意零件必須到位，無卡阻現(xiàn)象。

4.思考與練習(xí)

（1）按鈕由哪幾部分組成？按鈕作用是什么？

（2）試述膠蓋刀開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)及用途。

2.5 實訓(xùn)報告要求和考核標(biāo)準(zhǔn)

實訓(xùn)考核標(biāo)準(zhǔn)見表2-3。