項目單元2 常用低壓電器認識和拆裝

2.1 訓練目標

（1）認識刀開關、轉換開關、按鈕、斷路器（自動空氣開關）等低壓電器的一般結構。

（2）掌握交流接觸器的拆裝。

2.2 實訓設備和器件

任務所需實訓設備和元器件見表2-1。

2.3 相關知識

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

項目學習情境1 常用的低壓控制電器

1.刀開關

刀開關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使用，也可用于不頻繁地接通與分斷額定電流以下的負載，如小型電動機、電阻爐等。

刀開關按極數劃分有單極、雙極與三極三種；其結構由操作手柄、刀片（動觸點）、觸點座（靜觸點）和底板等組成。

刀開關常用的產品有HD11-HD14和HS11-HS13系列刀開關，HK1、HK2系列開啟式負荷開關，HH3、HH4系列封閉式負荷開關，HR3系列熔斷器刀開關等。

刀開關在安裝時，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備的安全事故。

在安裝使用鐵殼開關時應注意安全，既不允許隨意放在地上操作，也不允許面對著開關操作，以免萬一發生故障，而開關又分斷不開時鐵殼爆炸飛出傷人。應按規定把開關垂直安裝在一定高度處。開關的外殼應妥善地接地，并嚴格禁止在開關上方擱置金屬零件，以防它們掉入開關內部釀成相間短路事故。

刀開關的圖形符號及文字符號如圖2-1所示。

2.轉換開關

轉換開關又稱組合開關，一般用于電氣設備中不頻繁通斷電路、換接電源和負載，以及小功率電動機不頻繁的啟停控制。轉換開關實際上是由多極觸點組合而成的刀開關，由動觸片（動觸點）、靜觸片（靜觸點）、轉軸、手柄、定位機構及外殼等部分組成。其動、靜觸片分別疊裝于數層絕緣殼內，其內部結構示意圖及圖形文字符號如圖2-2所示，當轉動手柄時，每層的動觸片隨方形轉軸一起轉動。

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

HZ10系列為早期全國統一設計產品，適用于額定電壓500V以下，額定電流10A、25A、100A幾個等級，極數有1～4極。HZ15系列為新型的全國統一設計更新換代產品。

3.按鈕

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

按鈕的一般結構示意圖及圖形文字符號如圖2-3所示。操作時，當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；當操作人員將手指放開后，在復位彈簧的作用下，動觸頭向上運動，恢復初始位置。在復位的過程中，先是動合觸頭分斷，然后是動斷觸頭閉合。

為了標明各種按鈕的作用，避免誤動作，通常將按鈕帽做成不同的顏色，以示區別。按鈕的顏色有紅、綠、黑、黃、藍以及白、灰等多種，供不同場合選用。國標GB5226—85對按鈕的顏色作如下規定：“停止”和“急停”按鈕必須是紅色。當按下紅色按鈕時，必須使設備停止工作或斷電；“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；“復位”按鈕（如保護繼電器的復位按鈕）必須是藍色，當“復位”按鈕還具有停止的作用時，則必須是紅色。LA25系列控制按鈕技術數據見表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備中，主要起短路保護和嚴重過載保護的作用。它具有結構簡單、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。其結構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連接，當該電路中發生短路或嚴重過載故障時，通過熔體的電流達到或超過其允許的正常發熱電流，熔體上產生的熱量使熔體溫度急劇上升，當達到熔體金屬的熔點時熔體自行熔斷，分斷電路切斷故障電流，從而保護了電氣設備。

瓷插式熔斷器RC1A系列結構簡單，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系列分斷能力高，結構緊湊，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用于控制箱、配電屏、機床設備及振動較大的場所。

（1）熔斷器的結構和主要參數

① 熔斷器的結構。

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 主要技術參數。

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。

極限分斷能力：熔斷器所能分斷的最大短路電流值。

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

應正確選用熔體和熔斷器，分支電路的熔體額定電流應比前一級小2～3級；對不同性質的負載，如照明電路、電動機主電路、控制電路等，應盡量分別保護，裝設單獨的熔斷器。更換熔體時，應切斷電源，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，應順著螺釘旋轉方向繞接。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。

項目學習情境2 斷路器（自動空氣開關）

1.斷路器的工作原理

斷路器是一種既有手動開關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斷電路以及控制電動機。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，它的外形結構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手動或電動合閘的。主觸點閉合后，自由脫扣器結構將鎖在合閘位置上，電路接通正常工作。若要正常切斷電路時，應操作分勵脫扣器，使自由脫扣機構動作，并自動脫扣，主觸點斷開，分斷電路。

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，失壓脫扣器的線圈與電路并聯。當電路發生短路和嚴重過載時，過電流脫扣器的銜鐵被吸合，使自由脫扣機構動作，當電路發生過載時，熱脫扣器的熱元件產生的熱量增加，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動作。當電路出現失壓時，失壓脫扣器的銜鐵釋放，也使自由脫扣機構動作。自由脫扣機構動作時，斷路器自由脫扣，使開關自動跳閘，主觸點斷開，分斷電路，達到非正常工作情況下保護電路和電氣設備的目的。

圖2-8 斷路器的外形結構與工作原理示意圖

2.斷路器的主要技術參數

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斷能力。

④ 保護特性和動作時間。

⑤ 電壽命和機械壽命。

⑥ 熱穩定性和電動穩定性。

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，其全部結構和導電部分都裝在一個塑料外殼內，僅在殼蓋中央露出操作手柄，供手動操作之用。具有結構緊湊、體積小、維修不方便等特點。

這種開關內配有不同的脫扣器：

① 復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，必須經過再扣動作，否則斷路器不會合上。

目前我國生產的斷路器有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等于或大于線路計算負載電流。

④ 低壓斷路器額定短路通斷能力應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載額定電流。

⑥ 電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流大于負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，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 使用新開關前應將電磁鐵工作面的防銹油脂抹凈，以免增加電磁機構的阻力。

② 工作一定次數后（約1/4機械壽命），轉動機構部分應加潤滑油（小容量塑殼型不需要）。

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

④ 滅弧室在分斷短路電流后或較長時期使用后，應清除自動開關內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），在使用前應先烘一次，以保證良好的絕緣。

⑤ 自動開關的觸點在使用一定次數后，如表面發現毛刺、顆粒等，應當修整，以保證良好的接觸。當觸點被磨損至原來厚度的1/3時，應考慮更換當前觸點。

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絡中發生人體觸電、漏電火災、爆炸事故而研制的一種開關電器。當人身觸電或設備漏電時能夠迅速切斷故障電路，從而避免人身和設備受到危害。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。其結構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。主電路的三相導線一起穿過零序電流互感器的環行鐵芯，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。當電路發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生感應電流，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，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，應接在電能表（曾稱電度表）和熔斷器后面，應按規定安裝標志接線。接線完畢后應按實驗按鈕，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，應定期校驗，一般每月需在合閘通電狀態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 訓練內容和步驟

1.常用低壓配電電器

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

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：仔細觀察交流接觸器結構，零部件是否完好無損；觀察鐵芯上的短路環、位置及大小；記錄交流接觸器有關數據。

（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構。將主觸點的動、靜觸點一一拆除，依次更換。組裝時應注意零件必須到位，無卡阻現象。

4.思考與練習

（1）按鈕由哪幾部分組成？按鈕作用是什么？

（2）試述膠蓋刀開關的基本結構及用途。

2.5 實訓報告要求和考核標準

實訓考核標準見表2-3。