1、电工基本知识及技能,新疆建设职业技术学院,项目5常用电器设备,刀开关是一种手动电器，用来接通和断开电路，刀开关可分为开启式负荷开关、 封闭式负荷开关、组合开关、 熔断器式刀开关等。,5.4 常用低压电器,一、 刀开关,开启式负荷开关又称闸刀开关。其外形如图 7- 1 所示。 闸刀开关没有灭弧装置，仅以上、下胶盖为遮护以防止电弧伤人。通常作为隔离开关，用于不频繁地接通或断开的电路中。闸刀开关的型号有HK1、HK2等系列。,1. 开启式负荷开关,做电源开关使用时，电动机的容量不能大于 7.5 kW。其额定电流应大于电动机额定电流的 3 倍。,三刀开关,符号,熔丝（熔断器）,电路符号,图 71 开启
2、式负荷开关,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-熔丝；9-瓷底座,封闭式负荷开关又称铁壳开关。其结构如图 7 - 2 所示。它与闸刀开关基本相同， 但在铁壳开关内装有速断弹簧，它的作用是使闸刀快速接通和断开，以消除电弧。另外，在铁壳开关内还设有联锁装置，即在闸刀闭合状态时，开关盖不能开启，以保证安全。铁壳开关的型号有HH10、 HH11等系列。 ,2. 封闭式负荷开关,与闸刀开关不同是熔断器和刀片与刀座等安装在薄钢板制成的防护外壳内。,速断弹簧用来加快刀片与刀座分断速度，减少电弧。,铁壳开关外壳上还装有机械联锁装置。,可用
3、在电力排灌、电热器等装置中。,铁壳开关,图 7 - 2封闭式负荷开关,1-U形动触刀；2-静夹座； 3-瓷插式熔断器； 4-速断弹簧； 5-转轴； 6-操作手柄； 7-开关盖；8-开关盖锁紧螺栓；9-进线孔； 10-出线孔,3. 组合开关,组合开关又称转换开关，由数层动、静触片组装在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，转轴可以90旋转，用手柄转动转轴使动触片与静触片接通与断开。可实现多条线路、不同联接方式的转换。,转换开关中的弹簧可使动、静触片快速断开，利于熄灭电弧。但转换开关的触片通流能力有限，一般用于交流380V、直流220V，电流100A以下的电路中做电源开关。它的型号有HZ5、 HZ10、
4、 HZ15等系列。,组合开关外形,内部结构,手柄沿顺时针或逆时针转动，带动动触点与静触点接通或断开。,符号,图 7 -3组合开关,1-手柄；2-转轴； 3-弹簧； 4-凸轮； 5-绝缘垫板； 6-动触点； 7-静触点；8-绝缘方轴；9-接线柱,用途：常用于机床控制电路的电源开关，也用于小容量电动机的起 / 停控制或照明线路的开关控制。,结构：对常用的三极开关来说，每一极有一对静触片与盒外接线柱相接，动触片受手柄控制可以转动，以达到线路的通 / 断控制。,种类：有单极、双极、三极和四极等，额定电流有10、25、60 和 100A等多种。,用组合开关起停电动机的接线图,二、 熔断器,熔断器熔体额定
5、电流IF的选择,(1) 电灯、电炉等电阻性负载,IF IL,(3) 频繁起动的电机,(2) 单台电机,用于低压线路中的短路保护。应与电路串联。,常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断器和管式熔断器。,用途：短路保护电器 当电路发生短路和严重过载时，它的熔体能迅速熔断，从而切断电路，使导线和电气设备不致损坏。,结构：熔体（俗称保险丝）、熔管、熔座三部分组成。,文字符号和图形符号,熔断器是一种短路保护电器。当过大的短路电流流过易熔合金制成的熔体时，熔体迅速熔断，达到保护电路及电气设备的目的。,插入式熔断器,螺旋式熔断器,熔断器,RT14圆筒形熔断器,熔断器底座,螺旋式熔断器,管式熔断器,填料式熔断
6、器,图 7 - 4磁插式熔断器结构,1-熔丝；2-动触点； 3-瓷盖； 4-静触点； 5-瓷体,1. 瓷插式熔断器 磁插式熔断器结构如图 7 - 4 所示。 因为磁插式熔断器具有结构简单、 价廉、外形小、更换熔丝方便等优点，所以它被广泛地用于中、小容量的控制系统中。磁插式熔断器的型号为RC1A系列。,1-瓷帽；2-熔断管； 3-瓷套； 4-上接线盒； 5-下接线盒； 6-瓷座,图 7 -5螺旋式熔断器,2. 螺旋式熔断器 螺旋式熔断器在熔断管内装有熔丝，并填充石英砂，作熄灭电弧之用。熔断管口有色标，以显示熔断信号。当熔断器熔断的时候，色标被反作用弹簧弹出后自动脱落，通过瓷帽上的玻璃窗口可看见。
7、 螺旋式熔断器的型号有RL1、 RL7等系列。,图 7-6有填料管式熔断器 (a) 外形； (b) 结构,3. 管式熔断器 管式熔断器分为有填料式和无填料式两类。 有填料管式熔断器的结构如图 7 - 6 所示。有填料管式熔断器是一种分断能力较大的熔断器，主要用于要求分断较大电流的场合。 常用的型号有RT12、 RT14、 RT15、 RT17等系列。,1-管体；2-熔体；3-熔断体；4-瓷底座；5-弹簧夹,三、按钮(手动切换电器),(b) 结构,按钮常用于手动操作接通和断开控制电路。,按钮的外形图和结构如图所示。,按钮开关的外形和符号,(a) 外形图,内部结构,用手按下按钮帽时，动触片向下移动
8、，上面的动断触点先断开，下面的动合触点后闭合。当松开按钮帽时，在复位弹簧作用下，动触点复位。这种按钮称为复合按钮。,符号,按钮,动作演示,一、按钮,动触片,弹簧,常闭触点,动断触点,常开触点,动合触点,联动触点,图 7 - 8按钮的外形 (a) 单联按钮； (b) 双联按钮,按钮可以做成单个的(称单联按钮)、两个的(称双联按钮)和多个的。按钮的型号有LA10、 LA20、 LA25等系列。,交流接触器的外形与结构,四、 接触器,用于频繁地接通和断开大电流电路的自动切换电器。同时具有欠电压、失电压保护的功能。,(a) 外形,(b) 结构,功能：用来接通或切断电动机或其他负载的主 电路的一种控制电
9、器。,接触器,是一种自动控制电器，属于电磁式开关。,结构是由电磁铁和触头组两部分组成。,电磁铁部分有静铁心、动铁心、吸引线圈、反力弹簧触头部分有静触点、动触点、主触点、辅助触点。,接触器原理示意图,工作原理：吸引线圈通电动铁心移动带动完成开关动作断电时，动铁心在反力弹簧作用下复位,交流接触器,说明：,1. 主触点通常为 3 对动合触点，它的接触面积较大，允许流过的电流较大。,2. 主触头上都设有灭弧装置。用来减小主触头通、断时产生的电弧。,3. 辅助触头有动合与动断两种，触头处面积较小，允许通过的电流较小，不需要灭弧罩；,4. 交流接触器吸引线圈中通过的是交流电，因而电磁吸力在电流为零时也为零
10、，会引起铁心在工作时发生震动，产生噪声。解决的办法是在铁心部分端面上嵌装短路环。若发现接触器噪声很大应重点检查短路环是否脱落或断裂。,交流接触器外形结构图,图 7 -9交流接触器（a） 外形； （b） 结构示意图,1-动触桥；2-静触点；3-衔铁；4-缓冲弹簧；5-电磁线圈；6-铁心；7-垫毡；8-触头弹簧；9灭弧罩；10-触点压力弹簧片,结构：主要由电磁铁和触点两部分组成。靠电磁铁吸引动铁心带动触点完成对电路的接通与关断。,交流接触器的触点有三个常开主触点，四个辅助触点(两个常开，两个常闭)。主触点控制开关电流较大，必须采取灭弧措施，一般都为桥梁形结构，并且设置两个断点。,用途：交流接触器用
11、来接通或断开电动机或其它电气设备的主电路。,接触器动作演示,接触器动作演示,开始,接触器有关符号：,常开,常闭,上开下闭,左开右闭,KM,KM,KM,属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示,常闭 触点,线圈通电,衔铁被吸合,触点闭合或断开,接通或断开 被控制电路,静铁心,吸引线圈,衔铁,接触器的工作原理,具有灭弧能力,自然状态,通电状态,五、 继电器,继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。主要区别在于： 接触器的主触点可以通过大电流； 继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以，继电器一般用于控制电路中。,热继电器外形与结构,(a) 外形,(b) 结构,1. 热继电器,用
12、于电动机的过载保护。,双金属片,继电器 是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动 控制电器。其触点通常接在辅助电路中。,发热元件,扣板,常闭触点,热继电器,断开,功能：过载保护。,热继电器,为过载保护电器。,热继电器,外 形,符号,热继电器的实物图片,热继电器触点动作后需要复位,自动复位：将调节螺丝旋入实现自动复位。,手动复位：将调节螺丝旋出，冷却后手动按下复位按钮复位。,调节偏心凸轮可调节整定电流。,热继电器不能对电气设备实现短路保护。,发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。,工作原理,杠杆,常闭触头,发
13、热元件,双金属片,符号,串联在主电路中,符号,串联在控制电路中,FR,图 7- 10热继电器 (a) 外形； (b) 结构,1-双金属片；2-热元件；3-动作机构；4-常闭触点；5-复位按钮,2. 时间继电器,是从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过一段时间延时后才动作的继电器。 适用于定时控制,直流电磁式结构图,阻尼铜套,衔铁,工作原理：当衔铁未吸合时，磁路气隙大，线圈电感小，通电后激磁电流很快建立，将衔铁吸合，继电器触点立即改变状态。而当线圈断电时，铁心中的磁通将衰减，磁通的变化将在铜套中产生感应电动势，并产生感应电流，阻止磁通衰减，当磁通下降到一定程度时，衔铁才能释放，触头改变状态。因
14、此继电器吸合时是瞬时动作，而释放时是延时的，故称为断电延时。,(1)直流电磁式 时间继电器,空气式时间继电器的工作原理,通电延时的空气式时间继电器结构示意图,微动开关2,微动开关1,(2) 空气式时间继电器,通电延时的空气式时间继电器动作演示,断电延时的空气式时间继电器结构示意图,常开触点通电瞬时闭合断电延时断开,常闭触点通电瞬时断开断电延时闭合,空气式时间继电器的延时范围大(有 0.4 60 s 和0.4 180s两种)。结构简单，但准确度较低。,断电延时的空气式时间继电器动作演示,速度继电器也称转速继电器。它是一种用来反映转速和转向变化的继电器。它的工作方式是依靠电动机转速的快慢作为输入信
15、号，通过触点的动作信号传递给接触器，再通过接触器实现对电动机的控制。 它主要用于反接制动电路中。 其外形和结构如图 7 - 11所示。,3. 速度继电器,1-转子；2-可动支架；3-定子；4-端盖,图 7 -11速度继电器的外形和结构(a) 外形； (b) 结构,图 7- 12 速度继电器的结构示意图,1-调节螺钉；2-反力弹簧； 3-常闭触点； 4-常开触点； 5-动触点；6-推杆； 7-返回杠杆； 8-摆杆； 9-笼型导条； 10-圆环; 11-转轴； 12-永磁转子,符号,常开触点,常闭触点,KV,KV,速度继电器是根据电磁感应原理制成的。当电动机旋转时，与电动机同轴的速度继电器转子也随
16、之旋转，此时笼型导条就会产生感应电动势和电流，此电流与磁场作用产生电磁转矩，圆环 10 带动摆杆 8 在此电磁转矩的作用下顺着电动机偏转一定角度。这样，使速度继电器的常闭触点断开， 常开触点闭合。当电动机反转时，就会使另一对触点动作。当电机转速下降到一定数值时，电磁转矩减小，返回杠杆 7 使摆杆 8 复位， 各触点也随之复位。 ,工作原理：,一般速度继电器的动作转速不低于120r/min，复位转速约为100r/min以下。,用于自动往复控制或限位保护等。,六、 行程开关(限位开关),(b)示意图,结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。,(a)外形图,行程开关的外形符号,也称限位开关，它主要是按
17、运动部件的行程或位置要求而动作的电器。,双轮旋转式,按钮式与单轮旋转式行程开关在撞块离开后，能自动复位，双轮旋转式要先靠外力从两个方向来撞击滚轮，才能改变触点的状态。,行程开关,图 7-13行程开关 (a) 按钮； (b) 单轮旋转式； (c) 双轮旋转式,可实现短路、过载、失压、欠压保护。,七、自动空气断路器(自动开关),锁钩,主触点,衔铁释放,自动空气断路器原理图,连杆装置,释放弹簧,断路器（空气开关）,断路器 = 刀开关 + 熔断器 + 热继电器 + 欠电压继电器,断路器的工作原理,又称自动开关，是一种能自动切断故障电路的保护电器。它可以对电气设备实现短路、过载和欠压保护。,外壳上有主触
18、点“合”与“分”手柄，工作时手柄置“合”位。,空气断路器,保护原理分析,1发生短路或严重过载，由于电流很大，过流脱扣器衔铁吸合，搭钩脱落，主触点断开，切断故障电路。,2发生过载时，通过发热元件电流增大，产生热量使双金属片弯曲变形推动杠杆顶开搭钩，主触点断开。,3失压或电压过低，欠压脱扣器衔铁释放杠杆上移顶开脱钩。,锁钩,锁钩连杆,释放拉簧,主触点,图 7 - 14自动开关的结构,1-弹簧; 2-三相触点; 3-锁键; 4-搭钩; 5-转轴; 6-过电流脱扣器;7-杠杆;8-衔铁; 9-弹簧; 10-衔铁; 11-欠电压脱扣器; 12-双金属片; 13-电阻丝,实训项目、导线连接的方法（1）单股
19、导线的绞接连接法,把两个相等长的芯线绞接（顺时针方向）（注意不同金属导线不能连接）,相互绞绕2-3圈,分别把绞绕的线头扳直，把其中一线头按绞绕方向在对应的一方芯线上紧密地缠绕5-6圈。,另一线头按绞绕方向在对应的一方芯线上紧密地缠绕5-6圈（注意使用钢丝钳缠绕导线时要掌握好用力的力度，不要严重损伤导线或夹断导线）,用钢丝钳剪去余下的线头，并修平芯线的末端,（2）多股导线的直线绞接,把线头的绝缘层剥去（注意不同金属导线不能连接）,把线芯的2/3松开并扳直，把靠近绝缘层线芯的1/3绞紧，再把松开的芯线扳成伞骨状,把两个伞骨形线芯一根隔一根地交叉插在一起,摆平互相交叉插入的线芯并夹紧,把左边线头任意
20、二根相邻的线芯扳直，并按箭头方向（顺时针方向）缠绕,缠绕两圈后，把余下的线头向右折弯90度紧靠并平行导线,在上两线头的左侧把任意两根相邻的线头扳直，按箭头方向紧紧地压住前两根折弯的线头进行缠绕,缠绕两圈后，把余下的线头向右折弯90度（紧靠并平行导线），再把左边余下的三根线芯扳直，按同样的方向缠绕,缠绕3圈后切除余下的线芯，并整平端头,用5-9的方法再缠绕右边线头的芯线（注意使用纲丝钳缠绕导线时要掌握好用力的力度，不要严重操作导线或夹断导线）,（3）单股导线的T形连接法,把分支线的芯线垂直在干线上,将支线线头按顺时针方向紧密地缠绕在干线上,缠绕5-8圈后，用钢丝钳前去余下芯线，并整平支线芯线的末
21、端，要求支线不能在干线上滑动（注意不同金属导线不能连接）,将干线剥去绝缘层,将支线剥去绝缘层,将支线裸线部分的5/6L散开扳直,把靠近绝缘层线芯的1/6L绞紧，再把松开的芯线扳成伞骨状,（4）多股导线的T形连接法,剪去中间的股线，把剩余股线分成相等的两部分并理顺，交叉插到干线的中点上,将插接的支线在右边干线上缠绕3-4圈,同样，将支线在左边干线上以相反方向缠绕3-4圈,将支线稍微拧紧（注意不同金属导线不能连接）,单投导线与软线的连接：先将软线线芯往单股导线上缠绕7-8圈，再把单股导线的线芯向后弯,（5）单股导线与软线的连接、单股导线的终端头 连接法：,单股导线的终端接头为两支导线时：将两线芯互
22、绞5-6圈，然后再向后弯曲,单股导线的终端接头为3-4支导线时：用其中一支线芯往其余线芯上缠绕5-6圈，然后再把其余线头向后弯,6、导线线头和接线桩的连接,（1）线头与锣钉平压接线桩的连接： 1）单股芯线压接圈的弯法：,步骤：a离绝缘层根部3mm处向外折角b按略大于锣栓直径弯弧c剪去芯线余端d修正圆圈至圆,连接工艺要求：压接圈的弯曲方向应与锣钉拧紧方向一致，连接前应清除压接圈、接线桩和垫圈上氧化层，再将压接圈压在垫圈下面，用适当的力矩将锣丝拧紧，以保证良好的接触。压接时注意不得将导线绝缘层压入垫圈内。,2）多股芯线压接圈的弯法：,步骤：如上图所示,连接工艺要求：压接圈的弯曲方向应与锣钉拧紧方向
23、一致，连接前应清除压接圈、接线桩和垫圈上氧化层，再将压接圈压在垫圈下面，用适当的力矩将锣丝拧紧，以保证良好的接触。压接时注意不得将导线绝缘层压入垫圈内。,（2）线头与针孔式接线桩的连接：,1）大小适宜的单芯线，则把芯线线头插入针孔并旋紧锣钉即可；2）较细的单芯线，则应把芯线线头折成双根，插入针孔再旋紧锣钉；3）多芯线时，先用钢丝钳将多芯线绞紧，以保证压接锣钉顶压时不致连接松散。,注意事项：1）注意插到底；2）不得使绝缘层插入针孔，针孔外裸线头的长度不得超过3mm；3）凡是有两个压紧锣钉的，应先拧紧孔口的一个，再拧紧近孔底的另一各。,（3）线头与瓦形接线桩的连接：,一个线头连接,二个线头连接,步
24、骤：1）清除线头的氧化层和污物；2）将线头弯成U形；3）一个线头的连接如（a）所示；4）二个线头的连接如（b）所示；,（4）不同材质线头与接线柱的连接：,（a）大载流量接线耳（b）铜铝过渡接线耳（c）大载流量接线耳（d）导线与接线耳连接.,原因：铜铝直接连接，在有潮气侵入时，易产生电化腐蚀，会引起接头发热或烧断，为了防止这种故障的发生，常采用一种铜铝过渡接头，也称接线耳。,1）铝线与铜接线桩的连接：将铝导线和接线耳铝端内孔清理干净，涂中性凡士林或导电胶，再将铝导线插入接线耳铝端，用压接钳压接，如（d）所示，接线耳的铜端再与设备的接线桩连接。2）铜线与铜接线桩的连接：将多股芯线镀锡后插入到铜接线
25、耳尾端，用压接钳压接，如（d）所示，接线耳的另一端再与设备的接线桩连接。,绝缘电阻的测量,直流双臂电桥测量低值电阻,低电阻一般是指阻值在1以下的电阻，对于低电阻的测量，由于接触电阻和导线电阻可与待测电阻相比拟，所以不能用伏安法和单臂平衡电桥来进行测量。一、伏安法测低电阻的困难与处理： 如图a是伏安法测电阻的电路图，图b是将RX两侧的接触电阻、导线电阻的等效电阻 、 、 、 表现出来的电路图。,由于电压表内阻较大，故 、 对其影响不大可以忽略，而 、 与RX相比不能忽略，有时甚至超过RX，所以图a不能用于低阻的测量。,解决上述问题的关键在于消除 和 的影响。如图c就可达到这个目的，它将低电阻RX
26、 两侧的接点分别分为两个电流接点cc和两个电压接点pp，这样电压表测量的是长为L的一段低值电阻两端的电压。这样的四接点测量电路使低值电阻测量成为可能。,二、低值电阻的双电桥原理 如图d所示， 、 、 、 为接触电阻和导线电阻，比较RX与 两端电压时，用通过两个分压电路adc和b1bb2去比较b、d两点的电势。由于R1、R2、R3、R4的阻值较大，其两端的接触电阻和导线的电阻可忽略不计。 如图d所示，设通过RX的电流为I，则,= 由于r2 R1, r2 R2.上两式中取 相除得： 则 当 时，可以消除接触电阻 的影响。,=,此时 即满足 和 的条件下， 可以用上式算出未知低值电阻 。三、实验内容
27、a) 用箱式双臂电桥测量钢棒的电阻。b) 根据测量的电阻，测出钢棒长度及横截面积（测直径）计算钢的电阻率。,设备不仅需要有驱动（动力）设备。而且还需要一套控制装置，即各类电器，用以实现各种工艺要求。对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用的电工器械称电器。工作在交流电压1200V，或直流电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品叫做低压电器。,常用低压电器,低压电器的分类,1.按用途分类,(1)控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器，如接 触器、继电器等。 (2)主令电器：用于自动控制系统中发送控制指令的电器，如按钮、行程开关等。 (3)保护
28、电器：用于保护电路及用电设备的电器，如熔断器、热继电器等。 (4)配电电器：用于电能的输送和分配的电器。如低压断路器、隔离器等。 (5)执行电器：用于完成某种动作或传动功能的电器，如电磁铁、电磁离合器等。,低压电器的分类,（1）电磁式电器：依据电磁感应原理来工作的电器，如交直流接触器、各种电磁式继电器等。（2）非电量控制器：电器的工作是靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器，如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器压力继电器、温度继电器等。,2.按工作原理分类：,低压电器的分类,3.按操作方式分类：（1）自动电器：时间继电器、速度继电器等（2）手动电器：按钮、刀开关、转换开关等4.按触点类型：（1）有触点电器：继电器、接触器、行程开关等（2）无触点电器：固态继电器、接近开关等,低压电器的发展方向,目前正沿着体积小、重量轻、安全可靠、使用方便的方向发展，大力发展电子化的新型控制电器，如接近开关、光电开关、电子式时间继电器、固态继电器与接触器等以适应控制系统迅速电子化的需要。,
