電氣控制與PLC項目教程（第二版） 課件 任務(wù)2：常用低壓電器元件維護

任務(wù)2：常用低壓電器元件維護

學(xué)習(xí)目標：1．基本知識⑴了解常用低壓電器元件的結(jié)構(gòu)、工作原理及技術(shù)參數(shù)；

⑵了解常用低壓電器元件的圖形符號和文字符號；⑶熟悉常用低壓電器元件的用途及選用原則。2．技能⑴會選用電器元件；⑵能檢查電器元件常見故障。

一、任務(wù)描述電器是一種能根據(jù)外界信號(機械力、電動力和其他物理量)和要求，手動或自動地接通、斷開電路，以實現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測、變換和調(diào)節(jié)的元件或設(shè)備。低壓電器元件通常是指工作在交流電壓小于1200V、直流電壓小于1500V的電路中起通、斷、保護、控制或調(diào)節(jié)作用的各種電器元件。常用的低壓電器元件主要有刀開關(guān)、熔斷器、斷路器、接觸器、繼電器、按鈕、行程開關(guān)等，學(xué)習(xí)識別與使用這些電器元件是掌握電氣控制技術(shù)的基礎(chǔ)。通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)，掌握常用的低壓電器元件的識別、選用與維護。二、知識準備1．刀開關(guān)1）結(jié)構(gòu)、電路符號和型號規(guī)格

刀開關(guān)又稱閘刀開關(guān)，是手動電器中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，主要由靜插座、觸刀、操作手柄、絕緣底板等組成。在低壓電路中，刀開關(guān)主要用作電源隔離，也可用來非頻繁地接通和分斷容量較小的低壓配電線路。刀開關(guān)的圖形、文字符號及型號2）刀開關(guān)的選用①按刀開關(guān)的用途和安裝位置選擇合適的型號和操作方式。②刀開關(guān)的額定電流和額定電壓必須符合電路要求。刀開關(guān)的額定電流應(yīng)大于或等于所分斷電路中各個負載額定電流的總和。對于電動機負載，應(yīng)考慮其啟動電流，所以開啟式刀開關(guān)額定電流可取電機額定電流的3倍；封閉式刀開關(guān)額定電流可取為負載額定電流的1.5倍。3）刀開關(guān)的安裝①刀開關(guān)在安裝時應(yīng)做到垂直安裝，使閉合操作時的手柄操作方向從下向上合，斷開操作時的手柄操作方向從上向下分，不允許采用平裝或倒裝，以防止誤合閘。②接線時應(yīng)將電源進線接在刀開關(guān)上端，輸出負載線接在下端，這樣拉閘后刀片與電源隔離，可防止意外事故發(fā)生。③刀開關(guān)安裝后應(yīng)檢查閘刀和靜插座的接觸是否成直線和緊密。2．組合開關(guān)1）結(jié)構(gòu)、電路符號和型號規(guī)格組合開關(guān)有若干個動觸片和靜觸片，分別裝于數(shù)層絕緣件內(nèi)，靜觸片固定在絕緣墊板上，動觸片裝在轉(zhuǎn)軸上，隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)而變更通、斷位置。主要用于接通和切斷電路、換接電源、控制小型三相異步電動機的起動、停止、正反轉(zhuǎn)或局部照明。1—手柄2—轉(zhuǎn)軸3—彈簧4—凸輪5—絕緣墊板6—動觸頭7—靜觸頭8—接線端子9—絕緣桿組合開關(guān)的圖形、文字符號及型號2）安裝與使用①應(yīng)安裝在控制箱（或殼體）內(nèi)，操作手柄在控制箱的前面或后面。（開關(guān)為斷開狀態(tài)時應(yīng)使手柄在水平旋轉(zhuǎn)位置）②安裝在控制箱操作時，開關(guān)應(yīng)裝在箱內(nèi)右上方。③直接控制三相異步電動機的起動和正反轉(zhuǎn)時，開關(guān)的額定電流一般取電動機額定電流的1.5—2.5倍。3．?dāng)嗦菲鞯蛪簲嗦菲饔址Q自動空氣開關(guān)，在電氣線路中起接通、分斷和承載額定工作電流的作用，并能在線路和電動機發(fā)生過載、短路、欠電壓的情況下進行可靠的保護。它的功能相當(dāng)于刀開關(guān)、過電流繼電器、欠電壓繼電器、熱繼電器及漏電保護器等電器部分或全部的功能總和，是低壓配電網(wǎng)中一種重要的保護電器。1．主觸頭2．自由脫扣器3．過電流脫扣器4．分勵脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕低壓斷路器結(jié)構(gòu)示意圖低壓斷路器的型號意義低壓斷路器的選擇應(yīng)注意以下幾點：①低壓斷路器的額定電流和額定電壓應(yīng)大于或等于線路、設(shè)備的正常工作電壓和工作電流。②低壓斷路器的極限通斷能力應(yīng)大于或等于電路最大短路電流。③欠電壓脫扣器的額定電壓等于線路的額定電壓。④過電流脫扣器的額定電流大于或等于線路的最大負載電流。漏電保護器

工作原理：當(dāng)正常工作時，不論三相負載是否平衡，通過零序電流互感器主電路的三相電流相量之和等于零，故其二次繞組中無感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，漏電保護器工作于閉合狀態(tài)。如果發(fā)生漏電或觸電事故，三相電流之和便不再等于零，而等于某一電流值Is。Is會通過人體、大地、變壓器中性點形成回路，這樣零序電流互感器二次側(cè)產(chǎn)生與Is對應(yīng)的感應(yīng)電動勢，加到脫扣器上，當(dāng)Is達到一定值時，脫扣器動作，推動主開關(guān)的鎖扣，分斷主電路。4．熔斷器1)結(jié)構(gòu)、電路符號和型號規(guī)格

熔斷器是一種當(dāng)電流超過額定值一定時間后，以它本身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化而分斷電路的電器。廣泛應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)及用電設(shè)備中作短路和過電流保護。螺旋熔斷器快速熔斷器瓷插式熔斷器有填料熔斷器熔斷器的圖形、文字符號及型號規(guī)格2）主要技術(shù)參數(shù)①額定電壓：指熔斷器長期工作時和熔斷后所能承受的電壓。②額定電流：熔斷器長期工作，各部件溫升不超過允許溫升的最大工作電流。③極限分斷能力：熔斷器在規(guī)定的額定電壓和功率因數(shù)（或時間常數(shù)）條件下，能可靠分斷的最大短路電流。3）熔斷器額定電流的選擇①保護無啟動過程的平穩(wěn)負載如照明線路、電阻、電爐等時，熔體額定電流略大于或等于負荷電路中的額定電流。②保護單臺長期工作的電機熔體電流可按最大啟動電流選取，也可按下式選?。?/p>

IRN≥(1.5～2.5)IN式中IRN—熔體額定電流；IN—電動機額定電流。如果電動機頻繁啟動，式中系數(shù)（1.5～2.5）可適當(dāng)加大至3～3.5，具體應(yīng)根據(jù)實際情況而定。③保護多臺長期工作的電機（供電干線）

IRN≥(1.5～2.5)INmax+ΣIN式中INmax—容量最大單臺電機的額定電流；ΣIN—其余電動機額定電流之和。5．接觸器1）交流接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理接觸器屬于控制電器，是依靠電磁吸引力與復(fù)位彈簧反作用力配合動作，而使觸點閉合或斷開，主要控制對象是電動機。接觸器具有控制容量大、過載能力強、壽命長、設(shè)備簡單經(jīng)濟等特點，并可實現(xiàn)遠距離控制，是電器控制中使用最為廣泛的電器元件。1-動觸頭2-靜觸頭3-銜鐵4-彈簧5-線圈6-鐵心7-墊氈8-觸頭彈簧9-滅弧罩10-觸頭壓力彈簧①電磁機構(gòu)電磁機構(gòu)由吸引線圈、動鐵心（銜鐵）和靜鐵心組成，其作用是將電磁能轉(zhuǎn)換成機械能，產(chǎn)生電磁吸力帶動觸點動作。②觸頭系統(tǒng)包括主觸點和輔助觸點。主觸點用于通斷主電路，通常有三對常開觸點，根據(jù)主觸點的容量大小，有橋式觸點和指形觸點兩種結(jié)構(gòu)形式。輔助觸點用于控制電路，一般各有兩對常開和兩對常閉觸點。輔助觸點容量小，不設(shè)滅弧裝置，所以它不用來分合主電路。③滅弧裝置容量在10A以上的接觸器都有滅弧裝置，對于小容量的接觸器，常采用雙斷口觸點滅弧、電動力滅弧及陶土滅弧罩滅弧。對于大容量的接觸器（20A以上），采用縱縫滅弧罩及滅弧柵片滅弧。2）交流接觸器的符號及型號規(guī)格3）交流接觸器的短路銅環(huán)交流接觸器在運行過程中，線圈中通入的交流電在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，因而鐵心與銜鐵間的吸力是變化的。這會使銜鐵產(chǎn)生振動，發(fā)出噪聲。更主要的是會影響到觸頭的閉合。為消除這一現(xiàn)象，在交流接觸器的鐵心兩端各開一個槽，槽內(nèi)嵌裝短路銅環(huán)。4）交流接觸器的選用①接觸器主觸點的額定電壓應(yīng)大于或等于負載回路的額定電壓。②接觸器主觸點的額定電流應(yīng)等于或稍大于實際負載額定電流。在實際使用中還要考慮環(huán)境因素的影響，如柜內(nèi)安裝或高溫條件時應(yīng)適當(dāng)增大接觸器的額定電流。③接觸器吸引線圈的電壓，一般從人身和設(shè)備安全角度考慮，該電壓值可以選擇低一些，但當(dāng)控制電路比較簡單，用電不多時，為了節(jié)省變壓器，則選用220V、380V。6．熱繼電器1）結(jié)構(gòu)及工作原理電動機在運行過程中若過載時間長，過載電流大，電動機繞組的溫升就會超過允許值，使電動機繞組絕緣老化，縮短電動機的使用壽命，嚴重時甚至?xí)闺妱訖C繞組燒毀。因此，電動機在長期運行中，需要對其過載提供保護裝置。熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理實現(xiàn)電動機的過載保護。JR16系列熱繼電器JRS5系列熱繼電器JRS1系列熱繼電器熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片和觸點組成，利用電流熱效應(yīng)工作的保護電器。它主要與接觸器配合使用，用作電動機的過載與斷相保護。雙金屬片由兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬輾壓而成，當(dāng)雙金屬片受熱時，會出現(xiàn)彎曲變形。使用時，把熱元件串接于電動機的主電路中，而常閉觸點串接于電動機的控制電路中。2）電路符號和型號規(guī)格3）熱繼電器的選用①選類型。一般情況，可選擇兩相或普通三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，但對于△形接法的電動機，應(yīng)選擇三相結(jié)構(gòu)并帶斷相保護功能的熱繼電器。②選擇額定電流。熱繼電器的額定電流要大于或等于電動機的工作電流。③一般情況下，熱元件的整定電流為電動機額定電流的0.95—1.05倍。若電動機啟動時間太長，熱元件的整定電流為電動機額定電流的1.1—1.5倍。若電動機的過載能力差可取0.6—0.8倍。7．按鈕1）按鈕的結(jié)構(gòu)及工作原理控制按鈕是一種結(jié)構(gòu)簡單、使用廣泛的手動電器，它可以配合繼電器、接觸器，對電動機實現(xiàn)遠距離的自動控制。按下按鈕時，常閉觸點先斷開，常開觸點后閉合；按鈕釋放時，在復(fù)位彈簧的作用下，按鈕觸點按相反順序自動復(fù)位。2）按鈕的分類及型號規(guī)格3）按鈕的選用①根據(jù)使用場合和用途選擇按鈕的種類。例如，手持移動操作應(yīng)選用帶有保護外殼的按鈕；嵌裝在操作面板上可選用開啟式按鈕；需顯示工作狀態(tài)可選用光標式按鈕；為防止無關(guān)人員誤操作，在重要場合應(yīng)選用帶鑰匙操作的按鈕。②合理選用按鈕的顏色。停止按鈕選用紅色鈕；啟動按鈕優(yōu)先選用綠色鈕，但也允許選用黑、白或灰色鈕；一鈕雙用(啟動／停止)不得使用綠、紅色，而應(yīng)選用黑、白或灰色鈕。8．時間繼電器

在自動控制系統(tǒng)中，需要有瞬時動作的繼電器，也需要延時動作的繼電器。時間繼電器就是利用某種原理實現(xiàn)觸點延時動作的自動電器，經(jīng)常用于時間控制原則進行控制的場合?？諝庾枘崾綍r間繼電器晶體管式時間繼電器電子式時間繼電器1）空氣阻尼式時間繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理1-線圈2-鐵心3-銜鐵4-反力彈簧5-推板6-活塞桿7-塔形彈簧8-弱彈簧9-橡皮膜10-空氣室壁11-調(diào)節(jié)螺釘12-進氣孔13-活塞14、16-微動開關(guān)15-杠桿2）時間繼電器的圖形符號、文字符號及型號規(guī)格3）時間繼電器的選用①根據(jù)系統(tǒng)的延時范圍和精度選擇時間繼電器的類型和系列。在延時精度要求不高的場合，可選用空氣阻尼式時間繼電器；要求延時精度高、延時范圍較大的場合，可選用晶體管式時間繼電器。目前電氣設(shè)備中較多使用晶體管式時間繼電器。②根據(jù)控制電路的要求選擇時間繼電器的延時方式(通電延時型或斷電延時型)。③時間繼電器電磁線圈的電壓應(yīng)與控制電路電壓等級相同。9.中間繼電器

中間繼電器實質(zhì)上是一種電壓繼電器，結(jié)構(gòu)原理與接觸器相同。但它的觸點數(shù)量較多，其主要用途為：當(dāng)其他繼電器的觸點對數(shù)或觸點容量不夠時，可以借助中間繼電器來擴展他們的觸點數(shù)或觸點容量，起到信號中繼作用。另外觸頭的額定電流較大（5～10A），在10A以下電路中可代替接觸器起控制作用。有交流和直流繼電器之分。10．速度繼電器速度繼電器是用來反映轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向變化的繼電器。它可以按照被控電動機轉(zhuǎn)速的大小使控制電路接通或斷開。速度繼電器通常與接觸器配合，主要用于籠型異步電動機的反接制動控制，所以也稱為反接制動繼電器。速度繼電器主要由定子、轉(zhuǎn)子和觸點三部分組成。定子的結(jié)構(gòu)與籠型異步電動機的轉(zhuǎn)子相似，是一個籠型空心圓環(huán)，由硅鋼片沖壓疊成，并嵌有籠型繞組，轉(zhuǎn)子是一個圓柱形永久磁鐵。。1-電動機軸2-轉(zhuǎn)子3-定子4-定子繞組5-定子柄6、7-靜觸點8、9-簧片速度繼外形圖、電器結(jié)構(gòu)原理圖、圖形符號、文字符號及型號意義11.行程開關(guān)行程開關(guān)又稱位置開關(guān)或限位開關(guān)，是一種根據(jù)行程位置而切換電路的電器，廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程或進行終端限位保護。1–頂桿；2–彈簧；3–常閉觸點；4–觸點彈簧；5–常開觸點三、任務(wù)實現(xiàn)電器元件檢修時的注意事項：①不要盲目地拆卸，這樣會造成漏裝或忘記某一個部件。②拆卸時要注意，每一個操作步驟以免造成器件的丟失。③拆裝時要注意不要用力過大以免造成器件的損壞。④注意安裝的順序，以免造成錯件的現(xiàn)象。⑤檢修完畢后要注意通電觀察，以免造成不必要的麻煩。⑥檢修時要注意工具的使用，不要誤傷自己。

1．刀開關(guān)刀開關(guān)主要出現(xiàn)的故障有：刀閘接觸不良、螺絲擰不下來。①刀閘接觸不良主要是刀閘開關(guān)動與靜接點處有老化的現(xiàn)象造成的，我們可以將老化層去處即可。②螺絲擰不下來主要是由于刀閘過流造成的，將螺絲焊死在上面了，這種情況一般要求將螺絲取下后，重新攻絲，即可排除此故障。組合開關(guān)組合開關(guān)主要出現(xiàn)的故障是接觸不良，只需要將觸點之間的氧化層處理即可。2．?dāng)嗦菲鳍儆|點不能閉合的原因有：失壓脫扣器無電壓或線圈燒壞；儲能彈簧變形，導(dǎo)致閉合力減少；反作用彈簧力過大；機構(gòu)不能復(fù)位再扣。處理方法：加上電壓或更換線圈；更換儲能彈簧；重新調(diào)整；調(diào)整脫扣器至規(guī)定值。②觸點閉合后缺相的原因有：斷路器一相連桿斷裂；限流斷路器拆開機構(gòu)的可拆連桿之間的角度變大；鎖扣桿不到位。處理方法：更換連桿；調(diào)整角度至170度；調(diào)整連桿在方軸部位的鎖扣桿角度。③分勵脫扣不能使斷路器分斷的原因有：線圈短路；電源電壓過低；脫扣器整定值太大；螺釘松動。處理方法：更換線圈；調(diào)整電源電壓至額定值；重新調(diào)整脫扣值或更換斷路器；擰緊螺釘。④欠電壓脫扣器不能使斷路器分斷的原因有：反力彈簧力變??；若屬儲能釋放，則儲能彈簧力變??；機構(gòu)卡死。處理方法：調(diào)整反力彈簧；調(diào)整儲能彈簧；消除卡死原因。⑤起動電動機時，斷路器立即分斷的原因有：過電流脫扣器瞬時整定電流太?。豢諝馐矫摽燮鏖y門失靈或橡皮膜破裂。處理方法：調(diào)整過電流脫扣器瞬時整定彈簧；修復(fù)閥門或更換橡皮膜。⑥斷路器工作一段時間后分斷的原因有：過電流脫扣器長延時整定值不符；熱元件或半導(dǎo)體延時電路元件損壞。處理方法：重新調(diào)整；更換熱元件或延時電路元件。⑦欠電壓脫扣器噪聲大的原因有：反力彈簧力太大；鐵心工作面有污物；短路環(huán)斷裂。處理方法：調(diào)整反力彈簧；清除污物；更換銜鐵或鐵心。⑧斷路器溫升過高的原因有：觸點壓力過低；觸點表面磨損或接觸表面粗糙嚴重；連接導(dǎo)線緊固螺釘松動。處理方法：調(diào)整觸點壓力或更換彈簧；更換觸點或修正觸點工作面，使之平整、清潔，或更換斷路器；擰緊螺釘。3．接觸器①觸點接觸不良主要是由于長時間的吸導(dǎo)觸點表面氧化造成的，一般我們用細砂紙，均勻地打磨一遍即可，如果老化過為嚴重需要重新更換。②線圈短路或斷路，一般是由于使用過程中有雜務(wù)或?qū)w不小心從散熱空掉入或電流過大導(dǎo)致線圈燒毀，這種故障需要重新更換原型號線圈。③噪聲過大是由于接觸器短路銅環(huán)有故障或接觸器安裝前沒有進行內(nèi)部的清潔（主要是鐵心上的防銹油沒有擦干凈）。④機械部件卡死主要是接觸器安裝過程中的一些細節(jié)沒有注意到，或安裝錯誤導(dǎo)致接觸器機械部件卡死，運行困難。這種故障需要重新安裝并手動試一試，看看是否工作正常，有無運行困難的現(xiàn)象。⑤吸合時鐵心聲音過大，此故障一般無多大影響，主要是由于鐵芯的渦流過大造成的。4．熱繼電器一般常