项目单元2 常用低压电器认识和拆装

2.1 训练目标

（1）认识刀开关、转换开关、按钮、断路器（自动空气开关）等低压电器的一般结构。

（2）掌握交流接触器的拆装。

2.2 实训设备和器件

任务所需实训设备和元器件见表2-1。

2.3 相关知识

在低压电力拖动系统中，低压电器对电动机的运行进行控制、调节和保护。常用的低压控制电器有刀开关、组合开关、按钮、断路器（自动空气开关）等。

项目学习情境1 常用的低压控制电器

1.刀开关

刀开关是一种手动配电电器，主要用来手动接通与断开交、直流电路，通常只作电源隔离开关使用，也可用于不频繁地接通与分断额定电流以下的负载，如小型电动机、电阻炉等。

刀开关按极数划分有单极、双极与三极三种；其结构由操作手柄、刀片（动触点）、触点座（静触点）和底板等组成。

刀开关常用的产品有HD11-HD14和HS11-HS13系列刀开关，HK1、HK2系列开启式负荷开关，HH3、HH4系列封闭式负荷开关，HR3系列熔断器刀开关等。

刀开关在安装时，手柄要向上，不得倒装或平装。只有安装正确，作用在电弧上的电动力和热空气的上升方向一致，才能促使电弧迅速拉长而熄灭，反之，两者方向相反电弧就不易熄灭，严重时会使触点及刀片烧灼，甚至造成极间短路。此外，如果倒装，手柄可能因自动下落而误动作合闸，将可能造成人身和设备的安全事故。

在安装使用铁壳开关时应注意安全，既不允许随意放在地上操作，也不允许面对着开关操作，以免万一发生故障，而开关又分断不开时铁壳爆炸飞出伤人。应按规定把开关垂直安装在一定高度处。开关的外壳应妥善地接地，并严格禁止在开关上方搁置金属零件，以防它们掉入开关内部酿成相间短路事故。

刀开关的图形符号及文字符号如图2-1所示。

2.转换开关

转换开关又称组合开关，一般用于电气设备中不频繁通断电路、换接电源和负载，以及小功率电动机不频繁的启停控制。转换开关实际上是由多极触点组合而成的刀开关，由动触片（动触点）、静触片（静触点）、转轴、手柄、定位机构及外壳等部分组成。其动、静触片分别叠装于数层绝缘壳内，其内部结构示意图及图形文字符号如图2-2所示，当转动手柄时，每层的动触片随方形转轴一起转动。

用转换开关可控制7kW以下电动机的启动和停止，其额定电流应为电动机额定电流的3倍。也可用转换开关接通电源，另由接触器控制电动机时，其转换开关的额定电流可稍大于电动机的额定电流。

HZ10系列为早期全国统一设计产品，适用于额定电压500V以下，额定电流10A、25A、100A几个等级，极数有1～4极。HZ15系列为新型的全国统一设计更新换代产品。

3.按钮

按钮是用人力操作，具有储能（弹簧）复位的主令电器。它的结构虽然简单，却是应用很广泛的一种电器，主要用于远距离操作接触器、继电器等电磁装置，以切换自动控制电路。

按钮的一般结构示意图及图形文字符号如图2-3所示。操作时，当按钮帽的动触头向下运动时，先与动断静触头分开，再与动合静触头闭合；当操作人员将手指放开后，在复位弹簧的作用下，动触头向上运动，恢复初始位置。在复位的过程中，先是动合触头分断，然后是动断触头闭合。

为了标明各种按钮的作用，避免误动作，通常将按钮帽做成不同的颜色，以示区别。按钮的颜色有红、绿、黑、黄、蓝以及白、灰等多种，供不同场合选用。国标GB5226—85对按钮的颜色作如下规定：“停止”和“急停”按钮必须是红色。当按下红色按钮时，必须使设备停止工作或断电；“启动”按钮的颜色是绿色；“启动”与“停止”交替动作的按钮必须是黑白、白色或灰色，不得用红色和绿色；“点动”按钮必须是黑色；“复位”按钮（如保护继电器的复位按钮）必须是蓝色，当“复位”按钮还具有停止的作用时，则必须是红色。LA25系列控制按钮技术数据见表2-2。

按钮的型号意义如图2-4所示。

图2-4 按钮的型号意义

4.熔断器

熔断器广泛用于低压配电线路和电气设备中，主要起短路保护和严重过载保护的作用。它具有结构简单、使用维护方便、价格低廉、可靠性高等特点，是低压配电线路中的重要保护元件之一。熔断器的种类较多，常用的熔断器有瓷插式、螺旋式。其结构及图形文字符号如图2-5所示。熔断器接入电路时，熔体与保护电路串联连接，当该电路中发生短路或严重过载故障时，通过熔体的电流达到或超过其允许的正常发热电流，熔体上产生的热量使熔体温度急剧上升，当达到熔体金属的熔点时熔体自行熔断，分断电路切断故障电流，从而保护了电气设备。

瓷插式熔断器RC1A系列结构简单，更换方便、价格低廉。一般用在交流50Hz、额定电压在380V、额定电流在200A以下的低压线路末端或分支电路中，作为电气设备的短路保护及一定程度上的过载保护之用。

螺旋式熔断器RL1系列分断能力高，结构紧凑，体积小，安装面积小，更换熔体方便，安全可靠，熔丝熔断后有明显信号指示，作为短路及过载保护元件广泛应用于控制箱、配电屏、机床设备及振动较大的场所。

（1）熔断器的结构和主要参数

① 熔断器的结构。

熔断器主要由熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。熔体是熔断器的主要组成部分，常做成丝状、片状和栅状。

② 主要技术参数。

额定电压：熔断器熔断时，可使电弧及时熄灭，受所在电路最高工作电压的限制。

额定电流：熔断器长期通过的、不超过允许温升的最大工作电流。

熔体的额定电流：长期通过熔体而不会使熔体熔断的电流。

极限分断能力：熔断器所能分断的最大短路电流值。

熔断器的保护特性：熔断器的保护特性曲线表示切断电流的全部时间与通过熔断器全部电流时间的关系特性，又称安全特性。从图2-6中可以看出电流与动作的时间成反比，即熔断器的保护特性是反时限的。

熔断器型号的意义如图2-7所示。

（2）熔断器的使用及维护

应正确选用熔体和熔断器，分支电路的熔体额定电流应比前一级小2～3级；对不同性质的负载，如照明电路、电动机主电路、控制电路等，应尽量分别保护，装设单独的熔断器。更换熔体时，应切断电源，并换上相同的额定电流的熔体。瓷插式熔断器安装熔丝时，熔丝不要划伤、绷紧，应顺着螺钉旋转方向绕接。安装螺旋式熔断器时，必须将电源线接到瓷底座的下接线端，以保证安全。

项目学习情境2 断路器（自动空气开关）

1.断路器的工作原理

断路器是一种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过流、过载和短路保护的电器。断路器是低压配电系统中的一种重要的保护电器，同时也可用于不频繁地接通和分断电路以及控制电动机。断路器由触头装置、灭弧装置、脱扣装置、传动装置和保护装置五部分组成，它的外形结构和工作原理示意图如图2-8所示。在正常情况下断路器的主触点是通过操作机构手动或电动合闸的。主触点闭合后，自由脱扣器结构将锁在合闸位置上，电路接通正常工作。若要正常切断电路时，应操作分励脱扣器，使自由脱扣机构动作，并自动脱扣，主触点断开，分断电路。

断路器的工作原理：断路器的过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，失压脱扣器的线圈与电路并联。当电路发生短路和严重过载时，过电流脱扣器的衔铁被吸合，使自由脱扣机构动作，当电路发生过载时，热脱扣器的热元件产生的热量增加，温度上升，使双金属片向上弯曲变形，从而推动自由脱扣机构动作。当电路出现失压时，失压脱扣器的衔铁释放，也使自由脱扣机构动作。自由脱扣机构动作时，断路器自由脱扣，使开关自动跳闸，主触点断开，分断电路，达到非正常工作情况下保护电路和电气设备的目的。

图2-8 断路器的外形结构与工作原理示意图

2.断路器的主要技术参数

① 额定工作电压UN。

② 壳架等级额定电流ImN和额定工作电流IN。

③ 额定短路通断能力和一次极限分断能力。

④ 保护特性和动作时间。

⑤ 电寿命和机械寿命。

⑥ 热稳定性和电动稳定性。

3.塑壳式断路器

塑料外壳式低压断路器，原称装置式自动开关，其全部结构和导电部分都装在一个塑料外壳内，仅在壳盖中央露出操作手柄，供手动操作之用。具有结构紧凑、体积小、维修不方便等特点。

这种开关内配有不同的脱扣器：

① 复式脱扣器装有过载保护及短路保护。

② 电磁式脱扣器装有短路保护。

③ 双属片式热扣器装有过载保护。

低压断路器的操作手柄有三个位置：

① 合闸位置，手柄扳向上边，跳钩被锁扣扣住，触头闭合。

② 自由脱扣位置，跳钩被释放，手柄移至中间位置，触头断开。

③ 分闸和再扣位置，手柄向下扳，跳钩被锁扣扣住，从而完成了“再扣”的动作。

注意：如果断路器跳闸后，想再合闸，必须经过再扣动作，否则断路器不会合上。

目前我国生产的断路器有DW10、DW15、DW16系列的万能式断路器和DZ5、DZ10、DZ12、DZ15、DZ20等系列的塑壳式断路器，以及近年来从德国AEG公司引进的ME系列万能式断路器，日本三菱公司引进的AE系列万能式断路器，日本寺崎公司引进的AH系列万能式断路器和德国西门子公司引进的3WE系列万能式断路器。

断路器型号的意义如图2-9所示。

4.断路器的选择和维护

（1）断路器的选择

低压断路器的选择时应满足下列条件：

① 满足安装条件、保护性能及操作方式的要求。

② 低压断路器的额定电压应等于或大于保护线路的额定电压。

③ 低压断路器的额定电流应等于或大于线路计算负载电流。

④ 低压断路器额定短路通断能力应不小于线路中的最大短路的电流。

⑤ 热脱扣器的整定电流等于所控负载额定电流。

⑥ 电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流大于负载电路正常工作时的峰值电流。

对单台电动机来说，瞬时脱扣整定电流IZ可按下式计算：

IZ≥K×IST

式中 K——安全系数，可取1.5～1.7；

IST——电动机的启动电流。

对多台电动机来说，可按下式计算：

IZ≥K(ISTmax+∑IN)

式中 K——取1.5～1.7；

ISTmax——最大容量的一台电动机的启动电流；

∑IN——其余电动机额定电流的总和。

⑦ 自动开关欠电压脱扣器的额定电压等于线路额定电压。

（2）断路器的维护

① 使用新开关前应将电磁铁工作面的防锈油脂抹净，以免增加电磁机构的阻力。

② 工作一定次数后（约1/4机械寿命），转动机构部分应加润滑油（小容量塑壳型不需要）。

③ 每经过一段时间（如定期检修时）应清除自动开关上的灰尘，以保护良好的绝缘。

④ 灭弧室在分断短路电流后或较长时期使用后，应清除自动开关内壁和栅片上的金属颗粒和积炭。长期未使用的灭弧室（如配件），在使用前应先烘一次，以保证良好的绝缘。

⑤ 自动开关的触点在使用一定次数后，如表面发现毛刺、颗粒等，应当修整，以保证良好的接触。当触点被磨损至原来厚度的1/3时，应考虑更换当前触点。

⑥ 定期检查各脱扣器的电流整定值和延时及动作情况。

5.漏电保护断路器

漏电保护断路器是为了防止低压网络中发生人体触电、漏电火灾、爆炸事故而研制的一种开关电器。当人身触电或设备漏电时能够迅速切断故障电路，从而避免人身和设备受到危害。这种漏电保护断路器实际上是有检漏保护元件的塑料外壳式断路器。常见的有电磁式电流动作型、电压动作型和晶体管（集成电路）电流动作型。

电磁式电流动作型漏电保护断路器原理如图2-10所示。其结构是在一般的塑料外壳式断路器中增加一个能检测漏电流的感受元件（零序电流互感器）和漏电脱扣器。主电路的三相导线一起穿过零序电流互感器的环行铁芯，零序电流互感器的输出端和漏电脱扣线圈相接，漏电脱口器的衔铁借永久磁铁的磁力被吸住，拉紧了释放弹簧。当电路正常工作时，零序电流互感器二次绕组无输出信号，漏电保护断路器不动作。当电路发生漏电和触电事故时，漏电或触电电流通过大地回到变压器的中性点，因而三相电流相量和不为零，零序电流互感器的二次绕组中产生感应电流，只要此电流值达到漏电流保护断路器的动作值，漏电脱扣器释放弹簧的反力就会使衔铁释放，在漏电脱扣器的脱扣指冲击下，漏电保护器断开主电路。漏电保护断路器额定漏电动作电流为30～100mA，从零序电流互感器检测到漏电信号到切断故障的全部动作时间一般在0.1s内，能有效地起到漏电保护的作用。

图2-10 电磁式电流动作型漏电保护断路器原理示意图

漏电保护断路器在接入电路时，应接在电能表（曾称电度表）和熔断器后面，应按规定安装标志接线。接线完毕后应按实验按钮，检查漏电保护断路器是否可靠动作。漏电保护断路器投入正常运行后，应定期校验，一般每月需在合闸通电状态下按动实验按钮一次，检查漏电保护断路器是否正常工作，以确保其动作可靠性。

2.4 训练内容和步骤

1.常用低压配电电器

各种常用型号负荷开关（刀开关）、组合开关、熔断器、断路器（自动空气开关）等的认识和拆装。

2.常用低压控制电器

各种常用型号的接触器、继电器、按钮等的认识和拆装。

3.拆装交流接触器

按照以下过程进行。

（1）拆卸：拆下灭弧罩；拆底盖螺钉；打开底盖，取出铁芯，注意衬垫纸片不要丢失；取出缓冲弹簧和电磁线圈；取出反作用弹簧。拆卸完毕将零部件放好，不要丢失。

（2）观察：仔细观察交流接触器结构，零部件是否完好无损；观察铁芯上的短路环、位置及大小；记录交流接触器有关数据。

（3）组装：安装反作用弹簧；安装电磁线圈和缓冲弹簧；安装铁芯；最后安装底盖，拧紧螺钉。安装时，不要碰损零部件。

（4）更换辅助触点：松开压紧螺钉，拆除静触点；再用镊子夹住动触点向外拆，即可拆除动触点；将触点插在应安装的位置，拧紧螺钉就可以更换静触点；用镊子或尖嘴钳子夹住触点插入动触点的位置，更换动触点。

（5）更换主触点：交流接触器主触点一般是桥式结构。将主触点的动、静触点一一拆除，依次更换。组装时应注意零件必须到位，无卡阻现象。

4.思考与练习

（1）按钮由哪几部分组成？按钮作用是什么？

（2）试述胶盖刀开关的基本结构及用途。

2.5 实训报告要求和考核标准

实训考核标准见表2-3。