電機(jī)及電氣控制技術(shù)教案：第5講

****學(xué)院單元教學(xué)設(shè)計(jì)****學(xué)年第**學(xué)期課程名稱：電機(jī)與電氣控制技術(shù)授課班級(jí)：****任課教師：所在系部及教研室：研室

第5講標(biāo)題：低壓電器的基本知識(shí)（2學(xué)時(shí)）授課班級(jí)上課時(shí)間上課地點(diǎn)多媒體教室教學(xué)目的掌握低壓電器的的作用和應(yīng)用場合，分類方式和類別。電磁機(jī)構(gòu)的作用、結(jié)構(gòu)形式；線圈的作用和結(jié)構(gòu)形式，交、直流電磁機(jī)構(gòu)吸力特性及區(qū)別；交流電磁鐵產(chǎn)生噪聲和震蕩的原因；消除噪聲和震蕩的的方法。觸點(diǎn)的作用、結(jié)構(gòu)形式、材料；電弧產(chǎn)生的物理原因和對(duì)觸點(diǎn)的影響；滅弧方法和原理。最終達(dá)到熟悉電磁機(jī)構(gòu)、線圈、觸點(diǎn)、滅弧機(jī)構(gòu)等部分的結(jié)構(gòu)形式，會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的故障分析、判斷、檢修和排除。教學(xué)目標(biāo)能力（技能）目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)熟悉電磁機(jī)構(gòu)、線圈、觸點(diǎn)、滅弧機(jī)構(gòu)等部分的結(jié)構(gòu)形式，會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的故障分析、判斷、檢修和排除。掌握低壓電器的的作用和應(yīng)用場合，分類方式和類別。電磁機(jī)構(gòu)的作用、結(jié)構(gòu)形式；線圈的作用和結(jié)構(gòu)形式，交、直流電磁機(jī)構(gòu)吸力特性及區(qū)別；交流電磁鐵產(chǎn)生噪聲和震蕩的原因；消除噪聲和震蕩的的方法。觸點(diǎn)的作用、結(jié)構(gòu)形式、材料；電弧產(chǎn)生的物理原因和對(duì)觸點(diǎn)的影響；滅弧方法和原理。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決方法重點(diǎn)：電磁機(jī)構(gòu)的作用、結(jié)構(gòu)形式；線圈的作用和結(jié)構(gòu)形式，交、直流電磁機(jī)構(gòu)吸力特性及區(qū)別；交流電磁鐵產(chǎn)生噪聲和震蕩的原因；消除噪聲和震蕩的的方法。觸點(diǎn)的作用、結(jié)構(gòu)形式、材料；電弧產(chǎn)生的物理原因和對(duì)觸點(diǎn)的影響；滅弧方法和原理。難點(diǎn)：交、直流電磁機(jī)構(gòu)吸力特性及區(qū)別；交流電磁鐵產(chǎn)生噪聲和震蕩的原因；消除噪聲和震蕩的的方法。滅弧方法和原理。方法：利用實(shí)物進(jìn)行教學(xué)，先讓學(xué)生對(duì)各部分機(jī)構(gòu)進(jìn)行觀察，再進(jìn)行理論分析（結(jié)構(gòu)的必然性）。參考資料【步驟一】說明主要教學(xué)內(nèi)容、目的（時(shí)間：3分鐘）本單元的主要教學(xué)內(nèi)容有低壓電器的的作用和應(yīng)用場合，分類方式和類別。電磁機(jī)構(gòu)的作用、結(jié)構(gòu)形式；線圈的作用和結(jié)構(gòu)形式，交、直流電磁機(jī)構(gòu)吸力特性及區(qū)別；交流電磁鐵產(chǎn)生噪聲和震蕩的原因；消除噪聲和震蕩的的方法。觸點(diǎn)的作用、結(jié)構(gòu)形式、材料；電弧產(chǎn)生的物理原因和對(duì)觸點(diǎn)的影響；滅弧方法和原理。最終達(dá)到熟悉電磁機(jī)構(gòu)、線圈、觸點(diǎn)、滅弧機(jī)構(gòu)等部分的結(jié)構(gòu)形式，會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的故障分析、判斷、檢修和排除?！静襟E二】新知識(shí)講解（時(shí)間：20分鐘）低壓電器的定義:凡是根據(jù)外界特定的信號(hào)或要求，自動(dòng)或手動(dòng)接通和斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或非電對(duì)象的切換、控制、保護(hù)、檢測和調(diào)節(jié)的電氣設(shè)備均稱為電器。而工作在交流額定電壓1200V及以下，直流額定電壓1500V及以下的電器稱為低壓電器）。低壓電器的分類:（1）按控制的對(duì)象和用途分類低壓控制電器（接觸器、繼電器、電磁鐵等，主要用于電力拖動(dòng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)中）低壓配電電器（刀開關(guān)、組合開關(guān)、熔斷器和斷路器等，主要用于低壓配電系統(tǒng)及動(dòng)力(2)按低壓電器的動(dòng)作方式分類自動(dòng)切換電器（依靠電器本身參數(shù)的變化或外來信號(hào)的作用，自動(dòng)完成接通或分?jǐn)嗟葎?dòng)作，如接觸器）非自動(dòng)切換電器（依靠外力直接操作來進(jìn)行切換，如刀開關(guān)）（3）按低壓電器的執(zhí)行和結(jié)構(gòu)分類有觸點(diǎn)電器（具有可分離的動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)，利用動(dòng)、靜觸點(diǎn)的接觸和分離來實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的通斷控制，如接觸器）無觸點(diǎn)電器（利用半導(dǎo)體元器件的開關(guān)效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的通斷控制，如接近開關(guān)等）（4）按工作原理分類電磁式低壓電器（根據(jù)電磁感應(yīng)原理來工作，如交直流接觸器、各種電磁式斷路器等)非電量控制低壓電器(依靠外力或某種非電物理量的變化而動(dòng)作，如刀開關(guān)、速度繼電器等)【步驟三】知識(shí)和能力的歸納（時(shí)間：2分鐘）低壓電器的的作用和應(yīng)用場合，分類方式和類別?！静襟E四】新知識(shí)講解（時(shí)間：18分鐘）觸頭系統(tǒng)電磁式低壓電器的觸頭按接觸方式可分為點(diǎn)接觸式、線接觸式和面接觸式三種，分別如圖2-1a、b和c所示。按觸頭的結(jié)構(gòu)形式劃分有橋式和指形觸頭兩種，如圖2-2a和b所示。觸頭是低壓電器的執(zhí)行部分，起接通和分?jǐn)嚯娐返淖饔?。因此要求觸頭導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能良好，通常用銅制成。但銅易氧化，增大觸頭的接觸電阻，使觸頭損耗加大，溫度升高；而溫度升高，反過來又使觸頭表面氧化加劇，導(dǎo)致惡性循環(huán)。對(duì)觸頭要求較高的電器，其觸頭采用銀質(zhì)或銀基合金材料，這不僅在于其導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能均優(yōu)于銅質(zhì)觸頭，更主要的是其氧化膜對(duì)接觸電阻影響不大，而且這種氧化層要在較高的溫度下才會(huì)形成，且易粉化。因此，銀質(zhì)觸頭具有較低和較穩(wěn)定的接觸電阻。對(duì)于大、中容量低壓電器的觸頭，如果觸頭采用滾動(dòng)接觸，可將氧化膜去掉，所以這種結(jié)構(gòu)的觸頭，通常采用銅質(zhì)材料?！静襟E五】知識(shí)和能力的歸納（時(shí)間：2分鐘）觸點(diǎn)的作用、結(jié)構(gòu)形式、材料【步驟六】新知識(shí)講解（時(shí)間：35分鐘）電弧及滅弧裝置電器在斷開大電流或高電壓電路時(shí)，在動(dòng)、靜觸頭之間會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電弧。電弧實(shí)際上是觸頭間氣體在強(qiáng)電場作用下產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。電弧形成過程：當(dāng)觸頭間剛出現(xiàn)分?jǐn)鄷r(shí)，由于兩觸頭間距離很小，因此產(chǎn)生很大的電場強(qiáng)度，在高熱和強(qiáng)電場作用下，金屬內(nèi)部的自由電子從陰極表面逸出，奔向陽極；這些自由電子在電場中高速運(yùn)動(dòng)時(shí)要撞擊中性氣體分子，使之激勵(lì)和游離，產(chǎn)生離子和電子，而電子在強(qiáng)電場作用下繼續(xù)向陽極運(yùn)動(dòng)，并撞擊其它的中性氣體分子。這樣在觸頭間就產(chǎn)生了大量的正負(fù)離子和電子，形成了熾熱電子流，即電弧。電弧的危害：電弧一方面會(huì)燒蝕觸頭，降低觸頭的使用壽命，另一方面會(huì)使電路的切斷時(shí)間延長，甚至造成弧光短路或引起其它事故。常用的滅弧方法有以下幾種：1.雙斷口電動(dòng)力滅弧如圖2-3所示，這種滅弧方法是將整個(gè)電弧分割成兩段，同時(shí)利用觸頭回路本身的電動(dòng)力F把電弧向相反的兩個(gè)方向拉長，使電弧在拉長的過程中加快冷卻并熄滅。該方法一般用于容量較小的交流接觸器等低壓電器中。2.縱縫滅弧如圖2-4所示，這種滅弧方法是利用滅弧罩的窄縫來實(shí)現(xiàn)滅弧的。滅弧罩是由耐熱陶土、石棉、水泥等絕緣材料制成。滅弧罩內(nèi)每相都有一個(gè)縱縫，縫的下部寬以便放置觸頭；上部窄，以便壓縮電弧，使電弧與滅弧室壁緊密接觸。當(dāng)觸頭分?jǐn)鄷r(shí)，電弧被外磁場或電動(dòng)力吹入縱縫內(nèi)，其熱量被縫壁迅速吸收，使電弧迅速冷卻熄滅。該方法常用于交、直流接觸器上。3.柵片滅弧柵片滅弧裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖2-5所示。金屬柵片插在滅弧罩內(nèi)，各片之間互相絕緣。當(dāng)動(dòng)、靜觸頭分?jǐn)鄷r(shí)，在觸頭間產(chǎn)生電弧，在電弧電流周圍產(chǎn)生磁場。電弧周圍空氣中的磁場上疏下密，磁場對(duì)電弧產(chǎn)生向上的作用力，將電弧拉入柵片內(nèi)，柵片將電弧分割成若干個(gè)串聯(lián)的短電弧，而柵片就是這些短電弧的電極，將總電弧壓降分成幾段，柵片間的電壓都低于燃弧電壓，同時(shí)，柵片將電弧導(dǎo)出，使電弧迅速冷卻，促使電弧盡快熄滅。柵