认知单向手动控制电路的元器件

知识学习

学习目标：

1.掌握刀开关、组合开关、低压断路器、熔断器的电气符号、结构、原理及作用。

2.能正确识读电动机铭牌。

3.掌握电路图的识读方法。

4.能用万用表对元器件进行检测。

5.掌握电动机的接线及检测方法。

知识要点：

1.低压开关主要用于隔离、转换及接通和分断电路，多数用作机床电路的电源开关和局部照明电路的控制开关，有时也可用来直接控制小容量电动机的启动、停止和正反转。

2.低压开关一般作为手动切换电器，常用的主要类型有刀开关、组合开关和低压断路器。图1-l 所示为几种常见手动控制电路的电器。

图1-1　手动控制电路的几种应用

3.单向手动控制电路用来控制电动机实现单向运转，可以用刀开关、组合开关或低压断路器进行控制。

一、刀开关

刀开关的种类很多，在电力拖动控制电路中常用的是由刀开关和熔断器组合而成的负荷开关。负荷开关分为开启式负荷开关和封闭式负荷开关。

（一）开启式负荷开关

开启式负荷开关旧称瓷底胶盖刀开关，常用的为HK 系列，适用于照明、电热设备及功率小于 5.5 kW 且操作不频繁的电动机控制电路中，实现手动不频繁地接通和分断电路，并起短路保护作用。

1．开启式负荷开关的外形、结构和电气符号

开启式负荷开关的外形、结构和电气符号如图 1-2 所示。它由操作手柄、触刀、触头座和底板等组成。

图1-2　开启式负荷开关的外形、结构和电气符号

1—瓷质手柄；2—进线座；3—静夹座；4—出线座；5—上胶盖；6—下胶盖；7—胶盖固定螺母；8—瓷底座。

2．开启式负荷开关的型号

开启式负荷开关的型号及其含义如下：

3．开启式负荷开关的选择原则

（1）用于照明和电热负载时，选用额定电压为 220 V 或 250 V、额定电流不小于电路所有负载额定电流之和的两极开关。

（2）用于电动机负载时，其额定电流一般为电动机额定电流的3 倍。

4．开启式负荷开关的安装和使用

（1）开启式负荷开关应垂直安装，使闭合操作时的手柄从下向上为合闸；不允许采用平装或者倒装，以防止造成极间短路或手柄因重力作用自动下落而引起误合闸。

（2）开启式负荷开关的上接线端应接电源进线，负载接在下接线端。

（3）开启式负荷开关用作电动机的控制开关时，应将其熔体部分用导线直连，并在出线端装设单独的熔断器作为短路保护。

（4）安装后应检查闸刀和静触头的接触是否成直线或紧密。

（5）更换熔丝必须在开关断开的情况下进行，且应更换与原规格相同的熔丝。

（6）在分闸和合闸操作时应动作迅速，使电弧能尽快熄灭。

（二）封闭式负荷开关

封闭式负荷开关旧称铁壳开关，其灭弧性能、操作性能、通断能力和安全防护性能都优于开启式负荷开关。因其多为铸铁或用薄钢板冲压而成，故俗称铁壳开关。封闭式负荷开关一般用来控制功率为 10 kW 以下的电动机的不频繁直接启动。

1．封闭式负荷开关的外形、结构和电气符号

封闭式负荷开关的外形、结构和电气符号如图 1-3 所示。

图1-3　封闭式负荷开关的外形、结构和电气符号

1—手柄；2—转轴；3—速断弹簧；4—熔断器；5—夹座；6—闸刀；7—外壳前盖。

2．封闭式负荷开关的使用

封闭式负荷开关使用时必须垂直安装，外壳应可靠接地。分合闸操作时，要站在开关的手柄侧，不准面对开关，以免因意外故障电流使开关爆炸，铁壳飞出伤人。

二、组合开关

组合开关又称转换开关，主要用在交流 380 V 以下及直流 220 V 以下的电气电路中，供手动不频繁地通断电路以及控制 5 kW 以下的小容量电动机。

1．组合开关的外形、结构及电气符号

组合开关的外形、结构及电气符号如图 1-4 所示。

图1-4　组合开关的外形、结构和电气符号

2．组合开关的型号

组合开关的型号及其含义如下：

3．组合开关的选择

组合开关应根据电源种类、电压等级以及负载所需触头数、接线方式和容量进行选择。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；用于电动机控制电路时，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。

4．组合开关的安装和使用

（1）HZ10 系列组合开关的接线端子暴露在外面，故只能安装在配电箱或者配电柜内，其操作手柄最好安装在控制箱的前面或侧面，在断开状态时应使手柄处于水平位置。HZ3 系列组合开关的外壳必须可靠接地。

（2）若需要在配电箱内操作，最好将组合开关装在配电箱的右上方，且其上方不要再安装其他电器，否则应采用隔离或绝缘措施。

（3）当操作频率过高或负载功率因数较低时，要降低容量使用，否则会影响组合开关的寿命。

（4）组合开关的分断能力低，不能用来通、断故障电流。

三、低压断路器

低压断路器旧称自动空气开关，是一种既有开关作用又能进行自动保护的低压电器，当发生短路、过载、电压过低（欠电压）等故障时它能自动切断电路。低压断路器主要用于不频繁接通和分断的电路及控制电动机的运行。不同型号的低压断路器其保护功能有所不同，如 D25 系列断路器用于短路、过载和欠电压保护，而 D7A7 系列小型断路器只用于短路和过载保护。

常用的断路器有塑壳式（装置式）和框架式（万能式）两类。

1．低压断路器的外形、结构及电气符号

常见的几种低压断路器的外形和电气符号如图 1-5 所示。低压断路器主要由以下几部分组成：① 触头系统，用于接通和切断电路；② 灭弧装置，用来熄灭触头在切断电源时产生的电弧；③ 传动系统，用来操作触头的闭合与分断；④ 保护装置，当电路出现故障时，促使触头分断，快速切断电源。DZ5 系列塑壳式断路器的结构如图1-6 所示。

图1-5　常见的几种低压断路器的外形及电气符号

图1-6　DZ5 系列塑壳式断路器的结构

1—分闸弹簧；2—主触头；3—传动杆；4—锁扣；5—轴；6—过电流脱扣器；7—热脱扣器；8—欠压失压脱扣器；9—分励脱扣器。

2．低压断路器的型号

低压断路器的型号及其含义如下：

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3．低压断路器的安装与接线

（1）低压断路器应垂直于配电板安装，将电源引线接到上接线端，负载引线接到下接线端，如图 1-7 所示。

（2）低压断路器用作电源总开关或电动机控制开关时，在电源进线侧必须加装刀开关或熔断器等，以形成一个明显的断开点。

四、熔断器

熔断器是一种在低压配电网络和电力拖动系统中起短路保护作用的低压电器，使用时串联在被保护的电路中，当电路或电气设备发生短路故障时，通过熔断器的电流一旦达到或超过某一规定值，熔管中的熔体就会熔断而分断电路，起到保护电路及电气设备的作用。熔断器具有结构简单、价格便宜、使用维护方便、体积小、重量轻等优点。

1．熔断器的外形、结构及符号

常用的熔断器系列产品有瓷插式、螺旋式、无填料封闭管式、有填料封闭管式等类型。图1-8 所示是RT18 系列熔断器的外形及电气符号，它属于有填料封闭管式熔断器。

图1-7　DZ47 系列低压断路器接线

图1-8　RT18 系列熔断器的外形及电气符号

熔断器主要由熔体和安装熔体的底座两部分组成。其中熔体是熔断器的主要部分，常做成片状或丝状；底座是熔体的保护外壳，在熔体熔断时兼有灭弧作用。

2．熔断器的型号

熔断器的型号及其含义如下：

3．熔断器的安装和使用

（1）熔断器应完整无损，接触紧密可靠，并标出额定电压、额定电流的值。

（2）圆筒帽形熔断器应垂直安装，接线遵循“上进下出”原则，如图 1-9（a）所示；若采用螺旋式熔断器，电源进线应接在底座中心点的接线端子上，被保护的用电设备应接在与螺口相连的接线端子上，遵循“低进高出”原则，以保证更换熔体时操作者不接触熔断器的带电部分，如图 1-9（b）所示。

（3）安装熔断器时，各级熔体应相互配合，并要求上一级熔体的额定电流大于下一级熔体的额定电流。

（4）熔断器兼作隔离目的使用时，应安装在控制开关的进线端；若仅作短路保护使用时，应安装在控制开关的出线端。

图1-9　熔断器的接线

4．其他常见的熔断器

其他几种常见的熔断器外形如图 1-10 所示。

图1-10　其他几种常见的熔断器外形

图 1-10（a）所示为瓷插式（RC）熔断器，其极限分断电流小，只用于低压分支电路或小容量电路的短路保护。图 1-10（b）所示为螺旋式（RL）熔断器，其极限分断电流大，瓷质熔管内装熔丝，并充满石英砂，两端用铜帽封闭，防止电弧喷出管外，熔管一端有熔断指示器，熔断时能自动弹出，从瓷帽的玻璃窗可以观察到这一现象。

封闭管式熔断器分为无填料（RM）、有填料（RT）和快速（RS）三种。图 1-10（c）所示为有填料（RT）封闭管式熔断器，这种熔断器主要由熔管、底座、夹头、夹座等部分组成，常用的有 RT0、RT12、RT15、RT14、RT18、RT19 等系列，其中 RT0 系列有填料封闭管式熔断器是一种大分断能力的熔断器，广泛用于短路电流较大的电力输配电系统中，常作为电缆、导线和电气设备的短路保护及导线电缆的过载保护。

图 1-10（d）所示为无填料（RM）封闭管式熔断器，其熔体为变截面锌片，中间有几个蜂腰部，装于纤维熔管内，两端用铜帽封住。熔片熔断时先从腰部熔断，产生的金属气体少、间隔大，便于灭弧。此熔断器的断流能力强，用于配电柜和控制柜中作为短路保护和严重过载保护，其技术参数包括额定电压、额定电流和极限分断能力。

五、电动机铭牌

每台电动机出厂时，在它的外壳上都有一块铭牌，如图 1-11 所示，上面标有电动机的型号和有关的技术数据，以便于用户正确地选择和使用。

图1-11　电动机铭牌

1．电动机的型号

三相异步电动机的型号及其含义如下：

2．技术数据

（1）电压（UN）：即额定电压，指电动机在额定状态下运行时，加在定子绕组出线端的线电压（V），图 1-11 所示为 380 V。

（2）电流（IN）：即额定电流，指电动机在额定状态下运行时，流入电动机定子绕组中的线电流，图 1-11 所示为 15.4 A。

（3）功率（PN）：即额定功率，指电动机在额定状态下运行时，转子轴上输出的机械功率（kW），图 1-11 所示为 7.5 kW。

（4）50 Hz：即电动机在额定状态下运行时，电动机定子侧电压的频率，我国电网 fN＝50 Hz。

（5）转速（ nN ）：即额定转速，指电动机在额定状态下运行时的转速（r/min）。

（6）防护等级：指防止人体接触电机转动部分、带电体和防止固体异物进入的等级。图1-11 所示为 IP44，其含义如下：

IP——特征字母，为“International Protection（国际防护）”的缩写。

44——4 级防固体（防止大于 1 mm 的固体进入电机），4 级防水（任何方向溅水对电机无影响）。

（7）绝缘等级：表示电动机各绕组及其他绝缘部件所用绝缘材料的等级。绝缘材料按耐热性能可分为Y、A、E、B、F、H、C 共 7 个等级，见表 1-1。

表1-1　绝缘材料耐热性能等级

电气设备（包括电动机）高出环境的温度称为温升。电动机的额定温升，是指在规定的环境温度（＋40 °C）下，电动机绕组的最高允许温度，它取决于绕组的绝缘等级。

（8）工作制：即电动机的运行方式。S1 表示连续运行，S2 表示短时运行，S3 表示断续。此外，电动机铭牌上还标明了电动机三相绕组的联结方式，如图 1-11 所示为△联结。

六、电动机的接线及检测

三相笼型异步电动机的定子三相绕组有星形（Y）联结和三角形（△）联结两种联结方法。电动机采用何种联结方法，在该电动机铭牌上有明确的标注。如JW6314 型微型电动机采用Y/△联结方法，Y132M-4 型异步电动机采用△联结方法。

一般鼠笼式异步电动机的接线盒中有 6 根引出线，首端用 U1、V1、W1 表示，末端用U2、V2、W2 表示。电动机的外部接线如图 1-12 所示。将JW6314 型微型电动机按图 1-12（a）、（b）所示分别接好，测量 Ul—Vl、Ul—Wl、Vl—WI 之间的直流电阻值（不通电时的线圈电阻值），填入表 1-2。

图1-12　电动机的外部接线

表1-2　测量结果

技能训练

工作任务：低压电器设备的认知。

任务目标：1.能辨识各种各类低压电器设备。

2.能用万用表对低压电器设备进行检测。

3.掌握各种低压电器设备的电气符号，在电路图中能进行正确的识读。

4.培养遵守实验、实习场地规章制度的意识。

任务实施：

1.准备工作

（1）人员组织：1 人。

（2）设备组织：各类低压电器设备。

（3）资料组织：记录本 1 本，记录笔 1 支。

2.实际操作

（1）人员组织：1 人。

（2）考核时间：10 min。

（3）测评标准：