電力拖動技術與實訓第一單元一、常用低壓電器

低壓電器通常是指工作在交流1000V及以下與直流1200V及以下電路中的電器。按照電器動作性質不同，低壓電器可分為手控電器和自控電器兩大類；按照是否有觸點，低壓電器還可分為有觸點電器和無觸點電器兩大類。項目一刀開關刀開關又稱閘刀開關，它是非自動切換開關中結構最簡單，應用最廣泛的一種低壓電器。其代表產品有HK系列瓷底膠蓋開關及HH系列鐵殼開關等。刀開關又可分為兩極和三極兩種。兩極開關適用于交流50Hz500V以下的小電流電路，主要作為一般電燈、電阻和電熱等回路的控制開關用；三極開關適當降低容量后，可作為小型電動機的手動不頻繁操作控制開關使用，并具有短路保護作用。HK系列刀開關結構

刀開關主要由絕緣底座、靜觸插座、觸刀、鉸鏈支座和操縱手柄構成，如上圖所示。在電路上，上接線柱和靜觸插座是連通的，觸刀和下接線柱是連通的。當觸刀插入靜觸插座，上下接線柱連通；當觸刀與靜觸插座分開，上下接線柱斷開。刀開關是依靠手動實現觸刀插入靜觸插座或脫離靜觸插座的，從而實現電路的接通或斷開。刀開關按電路的要求分單極、雙極和三極等幾種。為了電路的安全和方便實用，有些刀開關上還設計有熔斷器或熔斷體，構成既有通、斷電路又有保護作用的熔斷式刀開關。刀開關的容量比較大，其額定電流在100A～1500A之間，主要用于供配電線路的電源隔離作用。隔離開關沒有滅弧裝置，不能操作帶負荷的線路，只能操作空載線路或電流很小的線路，如小型空載變壓器、電壓互感器等項目二組合開關組合開關又稱轉換開關，在電氣控制線路中，常被作為電源引入的開關，可以直接啟動或停止小功率電動機或使電動機正反轉，倒順等。局部照明電路也常用它來控制。組合開關有單極、雙極、三極、四極幾種，額定持續(xù)電流有10、25、60、100A等多種。組合開關可使控制回路或測量回路線路簡化，可在一定程度上避免操作上的失誤和差錯。組合開關由裝在同一轉軸上的多個單極旋轉開關疊裝在一起組成組合開關的結構組合開關由動觸點（動觸片）、靜觸點（靜觸片）、轉軸、手柄、定位機構及外殼等部分組成。其動觸點、靜觸點分別疊裝于數層絕緣墊板之間，各自附有連接線路的接線柱。當轉動手柄時，每層的動觸點隨方形轉軸一起轉動，從而實現對電路的接通、斷開控制。在組合開關的內部有3對靜觸點，分別用3層絕緣板相隔，各自附有連接線路的接線樁，3個動觸點互相絕緣，與各自的靜觸點對應，套在共同的絕緣桿上，絕緣桿的一端裝有操作手柄，手柄每次轉動90°角，即可完成3組觸點之間的開合或切換。開關內裝有速斷彈簧，用以加速開關的分斷速度。組合開關在電力拖動控制電路中常用來作為電源引入開關，也可以用來直接啟動和小容量籠型電動機或使用電動機正反轉，局部照明電路也用它來控制。組合開關的圖形文字符號

組合開關有單極、雙極、三極等組合開關的型號意義問：HZ10－25中的“25”代表的意義是什么？

.工程應用普通型的組合開關,可以用于各種低壓配電設備中,不頻繁地接通和切斷電路,如用于交流電壓380V以下或直流220V以下的電路中。作為電源引入開關,可用來控制5kW以下小容量電動機的啟動、停車和正反轉,也可以作為機床照明電路的控制開關。當用于電動機控制時，其啟動、停止的操作頻率應小于（15～20）次/時；用于控制電動機正反轉時,必須使電動機先經過完全停止的位置,然后才能接通反向運轉電路，否則會因為反轉啟動電流較大而損壞開關。2.技術參數及應用HZ10系列組合開關額定電壓為直流220V、交流380V,額定電流有6A、10A、25A、60A、100A等5個等級。選用時要根據電源種類、電壓等級、所需觸頭數、電動機的容量進行選擇,開關的額定電流一般取電動機額定電流的1.5～2.5倍。型號極數額定電流(A)額定電壓(V)HZ10－102,36,10直流220交流380HZ10－252,325HZ10－602,360HZ10－1002,31003.故障及維修

組合開關在使用過程中,由于開關固定螺絲松動,旋轉操作頻繁,引起導線壓接松動,造成外部連接點放電、打火、灼燒或斷路。此時應緊固螺絲,保證導線連接完好。如打火燒壞,應及時更換。開關內部的轉軸上扭簧松軟或斷裂,使開關動觸片無法轉動,改變了接點位置,此時應修復或更換扭簧。開關內部的動、靜觸片接觸不良,或開關額定電流小于負荷回路電流,造成內部接點被電弧灼燒,此時應檢查排除動、靜觸片的接觸不良,開關額定電流不符的及時更換。二、主令電器（或主令開關）主令電器是一種非自動切換的小電流開關電器,它在控制電路中的作用是發(fā)布命令去控制接觸器、繼電器或其它電器執(zhí)行元件的電磁線圈,使電路接通或分斷,從而達到控制電力拖動系統的啟動與停止以及改變系統的工作狀態(tài),如正轉與反轉等,實現生產機械的自動控制。由于它專門發(fā)送命令或信號,故稱為“主令電器”,也稱“主令開關”1、按鈕開關按鈕開關也叫按鍵，是一種手按下即動作,手釋放即復位的短時接通的小電流開關電器。它適用于交流電壓500V或直流電壓440V,電流為5A及以下的電路中。一般情況下它不直接操縱主電路的通斷,而是在控制電路中發(fā)出“指令”,通過接觸器、繼電器等電器去控制主電路;也可用于電氣聯鎖等線路中。按鈕開關型號意義如下:

①結構②工作原理

按鈕開關一般由按鈕帽、復位彈簧、橋式動觸頭、靜觸頭和外殼等組成,其外形、結構及符號見圖1－6所示。按鈕開關按照用途和觸頭的結構不同分為停止按鈕(常閉按鈕)、啟動按鈕(常開按鈕)及復合按鈕(常開常閉組合按鈕③技術數據及應用型號規(guī)模結構形式觸點對數按鈕數用途常開常閉LA2500V5A元件111作為獨立元件用LA10－2K開啟式、保護式222用于電動機啟動、停止控制LA10－2H222用于電動機倒、順、?？刂芁A10－3A開啟式、保護式333LA10－3H333LA18－22J緊急式221特殊用途LA18－22Y鑰匙式221LA18－44J緊急式441LA18－44Y鑰匙式441LA19－11D帶指示燈式111工程應用實用中，為了避免誤操作,通常在按鈕上作出不同標記或涂以不同的顏色加以區(qū)分,其顏色有紅、黃、藍、白、綠、黑等。一般紅色表示停止按鈕;綠色表示啟動按鈕;急停按鈕必須用紅色蘑菇按鈕。按鈕必須有金屬的防護擋圈,且擋圈要高于按鈕帽,防止意外觸動按鈕而產生誤動作。安裝按鈕的按鈕板和按鈕盒的材料必須是金屬,并與機械的總接地母線相連。2、

位置開關

位置開關又稱行程開關或限位開關,其作用和按鈕開關相同,都是對控制線路發(fā)出接通、斷開和信號轉換等指令的電器。但與按鈕開關不同的是,位置開關不靠手按而是利用生產機械某些運動部件的碰撞而使觸頭動作、接通和斷開控制線路,達到一定的控制要求。位置開關的型號意義如下:

JLXK1系列行程開關外形以單輪旋轉式位置開關為例,分析其內部結構及工作原理3、熔斷器熔斷器是低壓電路及電動機控制線路中一種最簡單的過載和短路保護電器。熔斷器內裝有一個低熔點的熔體,它串聯在電路中,正常工作時,相當于導體,保證電路接通。當電路發(fā)生過載或短路時,熔體熔斷,電路隨之自動斷開,從而保護了線路和設備。熔斷器作為一種保護電器,它具有結構簡單,價格低,使用維護方便,體積小、重量輕等優(yōu)點,所以得到了廣泛應用。1）熔斷器的結構與主要參數①熔斷器的結構熔斷器主要由熔體和安裝熔體的熔管或熔座兩部分組成。熔體是熔斷器的主要組成部分,常作成片狀或絲狀。熔管是熔體的保護外殼,在熔體熔斷時兼有滅弧作用。②熔斷器的主要參數

每一種熔體都有額定電流和熔斷電流兩個參數。熔管有三個參數:額定工作電壓、額定電流和斷流能力。

2）常用熔斷器

①

RC1A系列瓷插式熔斷器

RC1A系列瓷插式熔斷器是由瓷蓋、瓷底、動觸頭、靜觸頭和熔體等部分組成。瓷底和瓷蓋均用電工瓷制成,電源線及負載線分別接在瓷底兩端的靜觸頭上。瓷底座中間有一空腔,與瓷蓋突出部分構成滅弧室。額定電流為60A以上的熔斷器,在滅弧室中還墊有石棉帶,用來滅弧。熔絲接在瓷蓋內的兩個動觸頭上,使用時,將瓷蓋合于瓷座上即可。瓷插式熔斷器的型號意義②螺旋式熔斷器

符號和結構螺旋式熔斷器型號意義③常用熔斷器快速熔斷器主要用于半導體功率元件或變流裝置的短路保護。由于半導體元件的過載能力很低,只能在極短時間內承受較大的過載電流,否則半導體元件將迅速被燒壞。因此,要求短路保護裝置能快速熔斷?？焖偃蹟嗥髦饕蠷LS和RS系列。RLS系列是螺旋式快速熔斷器,用于小容量硅整流元件的短路保護和某些過載保護。其技術數據見表1－7。應當注意,快速熔斷器的熔體不能用普通的熔體代替,因為普通的熔體不具有快速熔斷特性。熔斷器的選擇1、熔體額定電流的選擇

(1)對于照明和電熱設備等阻性負載電路的短路保護,熔體的額定電流應稍大于或等于負載的額定電流

(2)由于電動機的啟動電流很大,必須考慮啟動時,熔絲不能斷,因此熔體的額定電流選的較大。

單臺電動機:熔體額定電流=(1.5～2.5)×電動機額定電流。多臺電動機:熔體額定電流=(1.5～2.5)×容量最大的電動機額定電流+其余電動機額定電流之和。降壓啟動電動機:熔體額定電流=(1.5～2.0)×電動機額定電流。直流電動機和繞線式電動機:熔體額定電流=(1.2～1.5)×電動機額定電流。2、熔斷器的選擇

熔斷器的額定電壓和額定電流應不小于線路的額定電壓和所裝熔體的額定電流。熔斷器的類型根據線路要求和安裝條件而定。安全貼示熔斷器的插座與插片的接觸要保持良好。若發(fā)現插口處過熱或觸頭變色，則說明插口處接觸不良，應及時修復。熔體燒斷后，應首先查明原因，排除故障。一般在過載電流下熔斷時，響聲不大，熔體僅在一兩處熔斷，管子內壁沒有燒焦的現象，也沒有大量的熔體蒸發(fā)物附在管壁上；若在分段極限電流時熔斷的，情況與上述的相反。更換熔體或熔管時須斷電，尤其不允許在負載未斷開時帶電更換，以免發(fā)生電弧燒傷。安裝熔體時不要把它碰傷，也不要將螺釘擰得太緊，使熔體軋傷。若連接處螺釘損壞而擰不緊，則應更換新螺釘。安裝熔絲時，熔絲應順時針方向彎一圈，不要多彎。故障分析與處理熔斷器在電流正常時,熔體出現熔斷現象,一般有三種情況。一是由于熔體規(guī)格選擇不當造成的。選擇熔體時,必須根據被保護電路的需要,合理選擇熔體的電流等級。二是由于運行中,熔斷器的動、靜觸頭,觸片與插座,熔體與底座等存在著接觸不良引起過熱,使熔體溫度過高,出現正常運行下的熔斷。這時必須對以上部位進行檢修,保證接觸良好。三是由于熔體氧化腐蝕或安裝時有機械損傷,使熔體的截面變小造成的。此時必須更換熔體,在更換或檢修時,應細心操作,避免損傷。4、交流接觸器1、交流接觸器的結構

交流接觸器的結構主要由觸頭系統、電磁系統、滅弧裝置三大部分組成,另外還有反作用力彈簧、緩沖彈簧、觸頭壓力彈簧和傳動機構等部分。4、交流接觸器1、交流接觸器的結構

交流接觸器的結構主要由觸頭系統、電磁系統、滅弧裝置三大部分組成,另外還有反作用力彈簧、緩沖彈簧、觸頭壓力彈簧和傳動機構等部分。（1）觸頭系統接觸器的觸頭用來接通和斷開電路,是接觸器的執(zhí)行部分。交流接觸器的觸頭一般采用雙斷點橋式觸頭,如右圖所示。

（2）電磁系統電磁系統是用來操縱觸頭的閉合和斷開的,它包括靜鐵心、動鐵心(又叫銜鐵)和吸引線圈三部分。交流接觸器電磁系統的結構形式主要取決于鐵心形狀和銜鐵運動方式,通常用兩種基本形式,如左圖所示。(3)滅弧裝置交流接觸器在斷開大電流電路時,往往會在動、靜觸頭之間產生很強的電弧。電弧是觸頭間氣體在強電場作用下產生的放電現象,它一方面發(fā)光發(fā)熱造成觸頭灼傷,另一方面會使電路的切斷時間延長,影響接觸器的正常工作。因此對容量較大的交流接觸器(一般在20A以上的)往往采用滅弧柵來滅弧,其原理圖如左圖所示。(4)其他部分

交流接觸器的其他部分有反作用彈簧、緩沖彈簧、觸頭壓力彈簧、傳動機構和接線柱等。反作用彈簧的作用是當吸引線圈斷電時,迅速使主觸頭和常開輔助觸頭復位分斷;緩沖彈簧的作用是緩沖動、靜鐵心吸合時對靜鐵心及外殼的沖擊力;觸頭壓力彈簧的作用是增加動、靜觸間之間的壓力,增大接觸面以降低接觸電阻,避免觸頭由于接觸不良而造成的過熱灼傷,并有減振作用。交流接觸器的型號意義接觸器的技術數據及選用型號觸點額定電壓（V）主觸點額定電流（A）輔助觸點額定電流（A）線圈功率（VA）可控制三相異步電動機的最大功率(kW)額定操作頻率(次/h)220V380VCJ0－10500105142.54≤600CJ0－2020335.510CJ0－4040331120CJ0－7575552240CJ10－1010112.24CJ10－20202250510CJ10－4040321120CJ10－6060701730CJ10－1001002950根據以下原則正確選擇接觸器1、接觸器的類型

接觸器的類型應根據電路中所控制的電動機及負載電流類型來選擇,即交流負載應選用交流接觸器,直流負載應選用直流接觸器。如果控制系統中主要是交流電動機,而直流電動機或直流負載的容量比較小時,也可全都選用交流接觸器進行控制,但觸頭的額定電流應選得大一些。

2、接觸器主觸頭的額定電壓和額定電流

被選用接觸器主觸頭的額定電壓應大于或等于負載的額定電壓。主觸頭的額定電流不小于負載電路的額定電流,也可根據所控制的電動機的最大功率參照上進行選擇。

3、接觸器吸引線圈電壓的選擇接觸器吸引線圈的電壓一般直接選用一相對地電壓220V或直接選用380V。如果控制線路比較復雜,使用的電器又比較多,為安全起見,線圈額定電壓可選低一些,但需要加一個控制變壓器。例題：某電動機型號為JO2－31－6,額定功率1.5kW,額定電壓380V,額定電流3.92A,試選擇接觸器型號。

解:

由于接觸器用來控制交流電動機,所以首先確定類型是交流接觸器。根據接觸器所控制電動機的額定功率為1.5kW,由表1－8可知,CJ0－10可控電動機最大功率為4kW,其額定電流為10A,大于電動機的額定電流,所以根據接觸器的類型、額定電壓和額定電流,應選用CJ0－10型交流接觸器。接觸器的常見故障及排除1、接觸器通電后不能吸合應首先測試電磁線圈兩端是否有額定電壓。若無電壓,說明故障發(fā)生在控制回路,應根據具體電路檢查處理,若有電壓且低于線圈額定電壓,致使電磁線圈通電后產生的電磁力不足以克服彈簧的反作用力,則可更換線圈。若有額定電壓,則應檢查線圈是否斷線,螺絲是否松脫。另外,機械機構及動觸頭發(fā)生卡阻,都可造成接觸器通電后不能吸合。

2、接觸器吸合不正常

接觸器吸合不正常是指接觸器吸合過于緩慢、觸頭不能完全閉合、鐵心吸合不緊等現象。產生該類故障的原因通常有電源電壓過低、觸頭彈簧壓力不合適、動靜鐵心間隙過大、機械卡阻以及轉軸生銹、歪斜等。當接觸器吸合不正常時,應查明原因,排除故障。如果彈簧壓力不合適時,應調整彈簧壓力,必要時進行更換;如果動、靜鐵心間隙過大,應重新裝配;如果軸部有問題,應清洗軸端及支承桿,必要時應調換部件。3、觸頭斷相

發(fā)生觸頭斷相時,電動機仍能轉動,但起動很慢，同時發(fā)出嗡嗡聲,此時應立即停車，否則將燒毀電動機。產生觸頭斷相的原因是由于某相觸頭接觸不良或連接螺絲松脫。排除的方法是檢查觸頭的連接處,應保證可靠連接,螺絲必須擰緊,不得松動。4、相間短路由于接觸器的正反轉聯鎖控制失靈,或因誤動作,致使兩臺接觸器同時投入運行而造成相間短路,或因接觸器動作過快,轉換時間太短,在轉換過程中發(fā)生電弧短路。為了避免發(fā)生相間短路,應定期檢查接觸器各部件的工作情況,要求可動部件不卡阻,接線處無松脫,零部件如有損壞應及時修換,滅弧罩應完好,如有破碎,要及時更換。5、繼電器

繼電器是一種根據電氣量(如電壓、電流等)或非電氣量(如熱、時間、壓力、轉速等)的變化接通或斷開控制電路,以實現自動控制和保護電力拖動裝置的電器。繼電器一般由感測機構、中間機構和執(zhí)行機構三個基本部分組成。繼電器的種類很多,按用途可分為控制繼電器和保護繼電器;按輸入信號的性質可分為電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、速度繼電器、壓力繼電器和溫度繼電器等;按工作原理可分為電磁式繼電器、感應式繼電器、熱繼電器和電子式繼電器等;按動作時間可分為瞬時繼電器和延時繼電器等。電流繼電器根據線圈中電流的大小而接通或斷開電路的繼電器稱為電流繼電器。當線圈電流高于整定值動作的繼電器稱為過電流繼電器;低于整定值時動作的繼電器稱為欠電流繼電器。工程應用

在選用過電流繼電器時,對于小容量直流電動機和繞線式異步電動機,繼電器線圈的額定電流一般可按電動機長期工作的額定電流來選擇。對于頻繁啟動的電動機,由于啟動電流的發(fā)熱效應,繼電器線圈的額定電流應選擇大一些。過電流繼電器的整定值,可按電動機啟動電流的1.2倍左右調定。調節(jié)反作用彈簧彈力,可調定繼電器的動作電流值。電流繼電器型號意義:

電壓繼電器

根據線圈兩端電壓大小而接通或斷開電路的繼電器稱為電壓繼電器。電壓繼電器有過電壓繼電器和欠電壓(或零壓)繼電器之分。電壓繼電器的型號意義

中間繼電器中間繼電器是用來轉換控制信號的中間元件,將一個輸入信號變換成一個或多個輸出信號,其輸入信號為線圈的通電或斷電,輸出信號為觸頭的動作。

中間繼電器符號：中間繼電器結構中間繼電器型號意義工程應用工程中，中間繼電器的用途有兩個:1、當電壓或電流繼電器的觸頭容量不夠時,可借助中間繼電器來控制,用中間繼電器作為執(zhí)行元件。

2、當其他繼電器觸頭數量不夠時,可利用中間繼電器來切換復雜電路。熱繼電器

熱繼電器是一種利用電流的熱效應來切換電路的保護電器,它在電路中用做電動機的過載保護。電動機在運行過程中,如果長期過載、頻繁啟動、欠電壓運行或者斷相運行等都可能使電動機的電流超過它的額定值。如果電流超過額定值的量不大,熔斷器在這種情況下不會熔斷,這樣會引起電動機過熱,損壞繞組的絕緣,縮短電動機的使用壽命,嚴重時甚至燒壞電動機。因此必須對電動機采取過載保護措施,最常用的是利用熱繼電器進行過載保護。熱繼電器的結構熱繼電器的外形及結構如下圖所示。它主要由熱元件、觸頭系統、運作機構、復位按鈕、整定電流裝置和溫升補償元件等組成。熱繼電器的型號意義JR15系列熱繼電器的結構原理圖及符號

熱繼電器的工作原理當電動機繞組因過載引起過載電流時,發(fā)熱元件所產生的熱量足以使主雙金屬片彎曲,推動導板向右移動,又推動了溫度補償片,使推桿繞軸轉動,推動動觸頭連桿,使動觸頭與靜觸頭分開,從而使電動機線路中的接觸器線圈斷電釋放,將電源切斷,起到了保護作用。熱繼電器動作后的復位有手動復位和自動復位兩種。熱繼電器的整定電流熱繼電器的整定電流是指熱繼電器長期不動作的最大電流,超過此值就會動作。整定電流的調整如下:熱繼電器中凸輪上方是整定旋鈕,刻有整定電流值的標尺;旋動旋鈕時,凸輪壓迫支撐桿繞交點左右移動,支撐桿向左移動時,推桿與連桿的杠桿間隙加大,熱繼電器的熱元件動作電流增大,反之動作電流減小。當過載電流超過整定電流的1.2倍時,熱繼電器便要動作。過載電流越大,熱繼電器開始動作所需時間越短。其過載電流的大小與動作時間關系如下表所示。

整定電流倍數動作時間起始狀態(tài)1.0長期不動作從冷態(tài)開始1.2小于20min從熱態(tài)開始1.5小于2min從熱態(tài)開始6大于5s從冷態(tài)開始三相結構及帶斷相保護的熱繼電器當三相電流嚴重不平衡時,或者電動機的繞組內部發(fā)生短路故障時,就有可能使電動機的某一相的線電流比其余的兩相線電流高;當恰巧該相線路中沒有熱元件時,就不可能可靠地起到保護作用,應選用三相結構的熱繼電器。熱繼電器所保護的電動機,如果是△接法,發(fā)生一相斷線時,局部嚴重過載,而線電流大于相電流,普通的二相或三相結構的熱繼電器還不能起到保護作用,此時必須采用三相結構帶斷相保護的熱繼電器。熱繼電器常見的故障及排除熱繼電器的故障主要有熱元件燒斷、熱繼電器誤動作和不動作三種情況。

(1)熱繼電器接入后電路不通。由于電阻絲是串聯到主電路中,常閉觸頭串接在控制電路中,所以該故障與發(fā)熱元件、常閉觸頭的運行狀況有關。熱元件燒斷或熱元件進出線頭脫焊,造成熱繼電器接入后主電路不通,可用萬用表進