课时授课计划
课题名称：低压电器的基本知识
教学目的：
掌握电器的基本结构和原理、参数
教学重点：
1、低压电器的基本概念及其适用范围
2、低压电器的结构形式
教学难点：低压电器的具体分类
教学方法：启发式教学、现场教学、实验教学
作业、复习内容、要求：
1、举例说明低压电器的用途
2、举例说明哪些低压电器需要使用灭弧装置
使用专业：电气自动化、机械自动化、数控等。
一、课前复习：明确低压与高压两个重要概念的介定
二、导入新课：电气控制的主要特点，电气控制的最终被控对象
三、讲授新课：从低压电器的概念开始介绍
第1章常用低压电器
第一节低压电器的基本知识
根据我国电工专业范围的划分与分工，低压电器标准规定，低压电器通常是指交流1200V以下与直流1500V以下电路中起通断、控制、保护和调节作用的电气设备，以及利用电能来控制、保护和调节非电过程和非电装置的用电装备。
对电动机或其它电气设备的接通或断开，目前还较多地采用继电器、接触器及按钮等来实现自动控制。本章主要介绍在电力拖动和自动控制系统中应用广泛的低压电器的结构、原理、作用及其使用和选择。
一、低压电器分类
1.按动作方式分类可分为自动电器和非自动电器。
（1）自动电器。按照电信号或非电信号的变化而自动动作的电器，如继电器、接触器等。
（2）非自动电器。由人工直接操作而动作的电器，如按钮、开关等。
2．按控制作用分类可分为执行电器、控制电器、主令电器和保护电器。
（1）执行电器。用来完成某种动作或传递功率，如电磁铁。
（2）控制电器。用来控制电路的通断，如开关、继电器。
（3）主令电器。用来控制其它自动电器的动作，以发出控制指令，如按钮、主令开关。
（4）保护电器。用来保护电源、电路及用电设备，使它们不会在短路过载状态下运行，免遭损坏，如熔断器、热继电器等。
3．按工作原理分类可分为电磁式电器和非电量控制电器。
（1）电磁式电器。根据电磁感应原理来工作的电器，如接触器、继电器。
（2）非电量控制电器。依靠外力或非电量的变化而动作的电器，如按钮、
温度继电器。
二、低压电器结构型式
各类电器从基本结构上看，大部分由触头系统、推动机构和灭弧装置组成。
1．触头系统触头是电器的执行部分，用来接通和分断电路。
（1）触头接触形式。如图1-1所示，点接触式适用于小电流；面接触式适用于大电流；线接触式（又称指形接触）适用于通断次数多、大电流的场合。
（2）触头分类。如图1-2所示，固定不动的称为静触头，由连杆带着移动的称为动触头。电器触头在电器未通电或没有受到外力作用时所处的闭合位置称为动断（又称常闭）触头，常态时相互分开的动、静触头称为动合（又称常开）触头。
2．推动机构推动机构与动触头的连杆相连，以推动动触头动作。
（a）（b）（c)
图１-１触头的三种接触形式
（a）点接触（b）面接触（c）线接触
图１-２触头的分类
1-推动机构2-复位弹簧3-连杆4-常闭触头5-常开触头6-静触头7-动触头
对于非电量控制电器，推动力是电磁机构产生的电磁力。电磁机构通常采用电磁铁形式，由吸引线圈、铁心和衔铁三部分组成。其结构型式按铁心型式分有单Ｅ型、单Ｕ型、螺管型、双Ｅ型等；按动作方式分有直动式、转动式等。其工作原理是：吸引线圈通入电流后，产生磁场，磁通经铁心、衔铁和工作气隙形成闭合回路，产生电磁吸力，衔铁即被吸向铁心。
根据吸引线圈通电电流的性质不同，电磁铁可分为直流电磁铁和交流电磁铁。
直流电磁铁吸引线圈通入的是恒稳电流，即在外加电压和线圈电阻Ｒ一定的条件下其电流值Ｉ也一定，与空气气隙的大小无关。但作用在衔铁上的吸力Ｆ却与空气气隙的大小有关。当电磁铁刚启动时，空气气隙最大，此时磁路中磁阻最大，磁感应强度较小，故吸力最小；当衔铁完全吸合后，空气气隙最小，此时磁路中磁阻最小，磁感应强度较大，吸力最大。
交流电磁铁吸引线圈通入的是交变电流，它所产生的磁场是交变磁场。因磁场是交变的，电磁吸力的大小也是时刻变化的。由于吸力是脉动的，使得衔铁以两倍电源频率在振
动，既会引起噪声，又会使电器结构松散，触头接触不良，容易被电弧火花熔焊与蚀损。因此，必须采取有效措施，使得线圈在交流电变小和过零时仍有一定的电磁吸力以消除衔铁的振动。为此，在磁极的部分端面上嵌入一个铜环——称为短路环（或分磁环），如图1-3所示。当磁极的主磁通发生变化时，由于在短路环中产生感应电流和磁通，将阻碍主磁通的变化，使得磁极两部分中的磁通之间产生相位差，因而磁极各部分的磁通不会同时降为零，磁极一直具有一定的电磁吸力，这就消除了衔铁的振动，也除去了躁声。
交流电磁铁刚启动时，气隙最大，磁阻最大，电感和感抗为最小，因而这时的电流为最大；在吸合过程中，随着气隙的减小，磁阻减小，线圈电感和感抗增大，电流逐渐减小。当衔铁完全吸合后，
电流为最小。在电磁铁启动时，线圈的电流虽为最
图１-３ 短路环
图1-4 双断口结构
1-静触头 2-动触头
大，但这时的磁阻要增大到几百倍，而线圈的电流受到漏阻抗的限制，不能增加相应的倍数。因此启动时磁动势的增加小于磁阻的增加，于是磁通、磁感应强度减小，吸力较小，当衔铁吸合后，磁阻减小较多，磁动势减小较小，于是磁通、磁感应强度增大，吸力增大。
交流电磁铁工作时，衔铁与铁心之间一定要吸合好。如果由于某种机械故障，衔铁或机械可动部分被卡住，通电后衔铁吸合不上，线圈中流过超过额定值的较大电流，将使线圈严重发热，甚至烧坏。
3．灭弧装置电器触头在闭合或断开的瞬间，都会在触头间隙中由电子流产生弧状的火花，亦称电弧。炽热的电弧会烧坏触头，还会因电弧造成短路、火灾或其它事故，故应采取适当的措施熄灭电弧。
在低压控制电器中，常用的灭弧方法和装置有：
（1）电动力灭弧。图1-4为一双断口桥式触头。
当触头打开时，在断口处产生电弧。两个电弧相当于平行载流导体，产生互相推斥的电动力，使电弧向外运动，电弧被拉长并接触冷却介质使电弧冷却而熄灭。
这种灭弧方法不要专门灭弧装置，但电流较小时，电
动力也小，多用在小容量的交流接触器中。当交流电流过零时，电弧更易熄灭。
（2）磁吹灭弧。如图1-5所示，在触头回路串一电流线圈，回路电流及其产生的磁通的方向如图所示。当触头分断产生电弧时，根据左手定则，电弧受到由纸面向里面的电磁力，使电弧拉长迅速冷却而熄灭。这种串联磁吹灭弧，电流越大，灭弧力越强。当线圈绕制方向定好后，磁吹力与电流方向无关。也可用并联磁吹线圈，这时应注意线圈的极性。
交直流电器均可采用磁吹灭弧方式。以直流接触器用此法为多，因为直流电弧较难熄灭。
（3）灭弧栅。图1-6为灭弧栅示意图，在耐热绝缘罩内卡放一组镀锌钢片称为灭弧栅片。当触头分开时所产生的电弧由于电动力作用被推向灭弧栅，电弧与金属片接触易于冷却，
并且图１-５磁吹灭弧
１－串联磁吹线圈
２、３－静、动触头
４－铁芯５－导磁钢片
电弧被分割成许多段，每一个栅片相当于一个电极，当交流电弧过零时在新阴极表面产生阴极压降。使电弧被熄灭。
栅片灭弧效果用在交流时比直流时好得多，交流电器多采用栅片灭弧。
（4）灭弧罩灭弧。比灭弧栅更为简单的是采用一个陶土和石棉水泥做成的耐高温的灭弧罩。电弧进入灭弧罩后，可以降低弧温和隔弧。在直流接触器的触点上广泛采用这种灭弧装置。
四、总结、巩固新课
1、低压控制电器的定义
2、低压电器的具体分类
3、灭弧装置在主触点动作时有火花的情况下必须使用
课题名称：第二节熔断器
教学目的：
1、掌握熔断器的主要结构特征
2、了解熔断器能够完成的保护任务有哪些
教学重点：
1、熔体额定电流值的选择标准
2、常见熔断器在结构上的分类和各自的适用范围
教学难点：单台不频繁启动的电机主电路熔断器熔体额定电流值的选择情况教学方法：启发式教学、现场教学、实验教学
作业、复习内容、要求：
1、画出熔断器的文字符号
2、若单台不频繁启动的电机的额定工作电流是5.0A，则该电机所在主电应如何选择熔体的额定电流
使用专业：自动化、农电、机电、数控、机械自动化专业
一、课前复习:低压电器的基本概念和分类
二、导入新课:熔断器对于主电路及控制电路的保护作用
三、讲授新课：从熔断器的基本结构开始讲起
第二节 熔断器
熔断器是一种结构简单、价格低廉、使用极为普遍的保护电器。它是根据电流的热效应原理工作的。使用时串接在被保护线路中，当线路发生过载或短路时，熔体产生的热量使自身熔化而切断电路。
一、熔断器的结构与保护特性
熔断器主要由熔体和绝缘底座组成。熔体为丝状或片状。熔体材料通常有两种：一种由铅锡合金和锌等低熔点金属制成，多用于小电流电路；另一种由银、铜等高熔点金属制成，多用于大电流电路。
熔断器的主要特性为保护特性或安秒特性，即电流越大，熔断越快，其安秒特性如表1-1和图1-7所示。
表1-1 常用熔体的保护特性（安秒特性）
二、熔断器的主要技术参数及分类
1．熔断器的主要技术参数 其主要技术参数有： （1）额定电压。应等于或大于所在线路的电压。
图１-７ 熔断器的保护特
性曲线IN-熔体额定电流
（2）额定电流。是指不超过允许温升而允许长期通过的电流值。
（3）熔体额定电流。是指长期流过熔体而熔体不熔断的最大电流值。
（4）极限分断能力。是指熔断器在额定电压下能分断的最大电流值，其取决于熔断器的灭弧能力，与熔体额定电流无关。
2．熔断器的分类熔断器按结构形式可分为无填料插入式熔断器、无填料封闭管式熔断器、有填料封闭管式熔断器及自复熔断器四类。
三、常用的低压熔断器
（一）无填料熔断器
1．半封闭瓷插式熔断器半封闭瓷插式熔断器由瓷盖、静触头、动触头、熔体和瓷底座组成，如图1-8所示。瓷盖的凸出部分与瓷底座之间的间隙形成灭弧室。瓷插式熔断器一般用于交流50Hｚ、额定电压380V、额定电流200A以下的线路中作为过载或短路保护。其常用的RC1A系列主要参数见表1-2。
图１-８瓷插式熔断器图１-９无填料封闭式熔断器
1-瓷盖 2-瓷底座 3-静触头1-插座 2-底座 3-熔管
4-动触头 5-熔体
表1-2 RC1A系列插入式熔断器技数据
2．封闭管式熔断器该系列熔断器由熔断管、熔体和静插座等组成，熔体被封闭在不
表1-3 RM7系列封闭式熔断器的主要技术参数
充填料的熔管内，如图1-9所示。其特点是结构简单、灭弧能力强、更换熔体方便、使用安全，被广泛应用于发电厂、变电所和电动机的保护。其常用的RM7系列的主要参数见表1-3。
（二）有填料熔断器
1、RTO系列有填料封闭管式熔断器RTO系列熔断器为保证熔断管与熔断器底座互换，在结构上采用可拆的有填料封闭管式。熔断管是由管体、指示器、石英砂填料及熔体等组成。指示器是一机械信号装置，当熔体熔断时，可弹出醒目的红色指示件作为熔断信号。该系列熔断器被广泛地用于供电线路及断流能力要求较高的场合中，作导线、电缆、电动机与变压器等设备的短路保护和过载保护。
RTO系列封闭管式熔断器的技术数据列于表1-4。
表1-4 RTO系列有填料封闭管式熔断器的技术数据
2．RL系列螺旋式熔断器RL系列螺旋式熔断器，是由瓷制底座、瓷帽及熔断管三部分组成。熔断体内装有一组熔丝（片）与石英砂。熔断管盖上有一熔断指示器，当熔丝熔断时，指示器即跳出。该系列熔断器用于交流额定电压500V、额定电流200A以上电路中，作过载或短路保护用。
RL1系列螺旋式熔断器的技术数据，列于表1-5中。
表1-5 RL1系列螺旋式熔断器技术数据
四、熔断器的型号
熔断器型号的含义为：
五、熔断器的选择、维护、安装和使用
根据被保护电路的需要，先选择熔体的规格，再根据熔体去确定熔断器的型号。
1．选择熔断器各主要参数的确定具体可参考第4章第五节中“熔断器的选用”。型式根据线路要求和安装条件来确定。
2．维护、安装和使用注意事项熔断器熔体的额定电流不得超过熔断器的额定电流。
使用RL螺旋式熔断器时，其底座的中心触点接电源，螺旋部分接负载。使用RC瓷插式熔断器裸露安装时，底座连接的导线其绝缘部分一定要插到瓷座里，导体部分不许外露。在配电柜内使用时，应避免振动，以防插盖脱落造成断相事故。
熔体熔断后，应分析原因，排除故障后，再更换新的熔体。不允许用熔断熔体的方法查找故障原因。除了有专用的绝缘手柄，如RTO型熔断器，在停负荷后，可带电更换熔体外，其它型式的熔断器都应在停电以后更换熔体。更换熔体时，不能轻易改变熔体的规格，不得使用不明规格的熔体，更不准随意使用铜丝或铁丝代替熔体。
第三节手动电器及主令电器
刀开关和转换开关都是手动操作的低压电器，一般用于接通和分断低压配电电源和用电设备。也常用来直接起动小容量的异步电动机。
主令电器是主要用来接通和分断控制电路，达到发号施令目的的电器。手动电器和主令电器应用广泛，种类很多，本节主要介绍几种常用的手动电器和主令电器。
一、手动电器
（一）刀开关
刀开关广泛应用于配电设备作隔离电源用，也常用来直接启动小容量的异步电动机。
刀开关（又称闸刀开关）是由操作手柄、闸刀式动触头、刀夹式静触头及绝
缘底板组成，依靠手动进行插入与脱离插座的控制。
刀开关按极数分，有单极、双极和三极；按结构分，有平板式或条架式；按操作方式分，有直接手柄操作式、杠杆操作机构式和电动操作机构式；按转换方向分，有单投和双投等。
以下主要介绍塑壳开关和封闭式负荷开关。
1．塑壳开关HK型塑壳开关（又称瓷底胶盖开关或开启式负荷开关），适用于交流50Hz、电压380V以下的一般电气装置，以及电力灌溉与电热照明等各种配电设备中，供手动不频繁地接通和分断负载及短路保护用。其内部结构和图形符号如图1-10所示。
(a) （b）
图１－１０ HK系列负荷开关
(a)内部结构 (b) 图形符号
1-瓷柄 2-触刀 3-出线座 4-瓷底座 5-静触头 6-进出线 7-胶盖塑壳开关的型号含义为:
塑壳开关选择安装和使用注意事项：
（1）刀开关的额定电压和额定电流应大于普通负载电路的额定电压和负荷电流，对于电动机负载，开关额定电流可按电动机额定电流的3倍左右来选取。
（2）单投刀闸安装时静触头放在上面，接电源进线，动触头放在下面，接
负载。不能倒装和平装，以免闸刀松动落下时误合闸。
（3）刀开关的拉、合闸应迅速进行。灭弧罩要保护完好，杠杆机构动作灵活，各连接部位可靠，底座要保持清洁。
常用HK系列胶盖闸刀开关的主要技术数据见表1-6。
2．封闭式负荷开关HH系列封闭式负荷开关由操作机构、触刀、瓷插式熔断器和铁外壳构成。开关借助专门的弹簧和凸轮机构使拉闸、合闸迅速，这样开关的通断速度与手柄操作速度无关，有利于迅速灭弧。
开关的铁壳上装有机械联锁装置，能保证合闸时打不开盖，而开盖时合不上闸。
封闭式负荷开关安装和使用注意事项:
（1）对于电热和照明电路，铁壳开关可以根据额定电流选择；对于电动机，开关额定电流可选电动机额定电流的1.5倍。
（2）垂直安装，合闸时手柄向上并要单手侧身动作迅速。户外安装时应采取防雨措施。
表1-6 HK系列胶盖闸刀开关主要技术数据
（3）接线时导线的金属线芯不可外露，导线绝缘层应在闸盖里面。其金属外壳应有可靠的接地（接零）保护措施。
HH系列封闭式负荷开关的外形如图1-11所示，其型号含义为:
图１-１１ HH系列封闭式负荷开关
1-速动弹簧 2-转轴 3-手柄4-触刀 5-夹座 6-熔体
(二)转换开关
转换开关（又称组合开关）由分别装在多层绝缘体的动、静触片组成。适用于不频繁地接通和分断电路。
转换开关有多个系列产品，常用的HZ10系列转换开关具有寿命长、使用可靠、结构简单等优点。当其方轴转动时带动动触头来接通或分断相应的静触头；由于操作机构中扭转弹簧的储能作用，能获得快速动作，从而提高触头的通断能力。
HZ10系列组合开关适用于交流50Hz、电压380V以下，直流220V以下的电气线路中，作接通或分断电路，切换电源或负载，测量三相电压，调节电加热并
联、串联及控制小型异步电动机正反转用，但不能作频繁操作的手拧开关使用。图1-12所示为HZ10系列转换开关的外形和图形符号。
(a) ( b)
图1-12 HZ10系列转换开关
(a)外形 ( b)图形符号
HZ系列转换开关型号含义为：
(三)万能转换开关
万能转换开关是由多组相同结构的开关元件叠装而成，是一种多段式控制多回路的主令电器。通常用于断路器操作机构的合闸控制、电磁控制站中的线路换接，也可用于控制小容量电动机的起动、换向和调速。
万能转换开关由凸轮机械、触头系统和定位装置等部分组成。它依靠凸轮转动，用变换半径来操作触头，使其按预定顺序接通与分断电路，同时由定位机构和限位机构来保证动作的准确可靠。
常用的万能转换开关有LW2、LW5、LW6系列。LW6系列万能转换开关型号和触头排列特征如表1-7所示。
表1-7 LW6系列万能转换开关型号和触头排列特征
LW6系列万能转换开关，用于交流电压至380V，直流电压至220V，工作电流至5A的控制线路中，也可用于不频繁地控制2.2kW以下的小型异步电动机。其机械寿命为100万次，电寿命交流时为20万次；直流220V时，接通与分断0.2A、T=0.05～0.1s 条件下可达10万次。额定操作频率120次/h。
二、主令电器
（a）（b）
图１-13 ＬＡ19系列按钮
（a）内部结构（b）图形符号
1-按钮帽 2-复位弹簧 3-动断触头 4-动合触头
按钮的型号含义为：
主令电器是专门发号施令的电器，其作用是用来切换控制电路而不直接控制主电路，即用来控制接触器、继电器等电器的线圈，实现控制电力拖动系统的启动、停止及改变系统的正反转、顺序及自动往返等工作状态。
主令电器的种类很多，常用的有按钮开关、行程开关（又称位置开关）和主令控制器等。
表1-8 LA系列按钮技术数椐
1．按钮按钮是由感测部分和执行部分组成。感测部分有按钮帽、连杆、桥式动触头及复位弹簧，它们感知手动的主令信号。整个触头系统为执行部分，完成常闭触头的动断与常开触头的动合。LA19系列按钮的结构和图形符号如图
1-13所示。
为了便于识别各个按钮的作用，避免误动作，通常在按钮帽上作出不同标记或涂上不同的颜色。例如：蘑菇形表示急停按钮；一般红色表示停止按钮；绿色表示起动按钮。常用按钮有LA2、LA9、LA10、LA19和LA20等系列，其技术数据见表1-8。
2．行程开关行程开关是用以反应工作机械的行程，发出命令控制其运动方向或行程大小的主令电器。行程开关由操作头、触头系统和外壳3部分组成。操作头用来接受机械设备发出的动作信号，并将此信号传递到触头系统；触头系统将操作头传来的机械信号通过本身的转换动作变换为电信号，输出到控制回路并使其作出必要的反应。
行程开关有直动式、转动式、组合式、微动式与滚轮式等种类。直动式行程开关外形和结构见图1-14所示，图1-15为微动行程开关结构示意图。
行程开关型号含义为（以JLXK1-□□□为例）为：
图1-14 直动式行程开关
（a）外形图（b）结构原理图
1-顶杆 2-弹簧 3-动断触点 4-触头弹簧 5-动合触点
常用的行程开关有LX13、LX19等系列产品，JLXK1为新系列产品，表1-9为其技术数据，表1-10是从德国西门子公司引进生产的3SE3系列行程开关技术数据。3SE3系列规格齐全，外形结构多样，技术性能优良，拆装方便，使用灵活，动作可靠；有开启式、保护式两大类；动作方式有瞬动型和蠕动型；头部结构有直动、滚轮直动、杠杆、单轮、双轮、滚轮摆杆可调等。
图1-15 微动行程开关
1-推杆 2-弯形片状弹簧 3-动合触点 4-动断触点 5-复位弹簧
表1-9 JLXK1系列行程开关技术数据
表1-10 3SE3系列行程开关主要技术数据
第一章常用低压电器 1. 从外部结构特征上如何区分直流电磁机构与交流电磁机构? 2. 三相交流电磁铁有无短路环，为什么? 2. 交流电磁线圈误接入对应直流电源，直流电磁线圈误接入对应交流电源，将发生什么问题，为什么？ 3. 交流、直流接触器是以什么来定义的? 4. 如何选用接触器? 5. 交流、直流电磁式继电器是以什么来定义的? 6. 电磁式继电器与电磁式接触器在结构上有何不同? 7. 何为电磁式继电器的吸力特性与反力特性?它们之间应如何配合? 8. 过电压继电器、过电流继电器的作用是什么? 9. 中间继电器与接触器有何不同? 10. 如何选用电磁式继电器? 11. 星形联结的三相异步电动机能否采用两相热继电器来做断相与过载保护，为什么? 12. 三角形联结的三相异步电动机为何必须采用三相带断相保护的热继电器来做断相与过载保护？ 13. 熔断器的额定电流、熔体的额定电流、熔体的极限分断电流三者有何区别? 14. 热继电器、熔断器的保护功能有何不同? 15. 能否用过电流继电器来做电动机的过载保护，为什么? 16. 如何选用电动机过载保护用的热继电器? 17. 低压断路器具有哪些脱扣装置?各有何保护功能? 18. 电动机主电路中接有断路器，是否可以不接熔断器，为什么? 19. 电弧是如何产生的?对电路有何影响?常用的灭弧方法有哪些? 20. 为什么刀开关在安装时手柄方向必须向上?使用时如何接线? 21. 电磁式继电器与电磁式接触器同是用来通断电路的，它们有何不同? 22. 电动机起动电流很大，起动时热继电器会不会动作?为什么? 23. 交流过电流继电器的电磁机构(铁心)有没有必要装短路环，为什么? 24. 熔断器的额定电流、熔体的额定电流和熔体的极限分断电流三者有何区别? 25. 既然在电动机的主电路中装有熔断器，为什么还要装热继电器?装有热继电器是否就可以不装熔断器?为什么? 26. 自动开关的作用是什么?它可在线路发生什么故障时快速自动切断电源? 27. 说明自动开关工作原理、使用场合，与采用刀开关和熔断器的控制、保护方式相比，自动开关有何特点？ 28. 电气原理图中Q、FU、KM、KA、KT、SB分别代表什么电器元件?
第一章常用低压电器知识要点辅导 一、电器的概念 电器是一种能根据外界的信号和要求，实现电路或非电路对象的切换、控制、保护、变换和调节用的电气设备。它能手动或自动地接通、断开电路，断续或连续的改变电路参数。电器主要分为手动电器和自动电器两种。 一、手动电器 手动电器是指没有动力机构，依靠人力来进行操作，接通或断开工作电路的电器。电器控制系统中常用的手动电器有刀开关、组合开关、按钮等。 1．刀开关 刀开关又称刀闸，是手动电器中结构最简单的一种，常用的刀开关有开启式负荷开关、封闭式负荷开关、刀熔开关、隔离开关等。刀开关的图形符号和文字符号见图1-1如示 （1）开启式负荷开关 开启式负荷开关的结构见图1-2。开启式负荷 开关结构简单，价格低廉，常用作照明电路的电源开关，也可用来控制5.5KW以下异步电动机的起动和停止。但这种开关没有专门的灭弧装置，开关的触刀和静插座容易被电弧烧坏，引起接触不良等故障，因此不宜用于频繁接通和分断的电路。 （2）铁壳开关 铁壳开关的结构见图1-3。虽然铁壳开关设有联锁装置以防止操作人员触电，但是仍应当注意按照规定进行安装与使用：既不允许把开关随意放在地上，也不允许面对着开关进行操作，以免万一发生故障而开关又分断不了短路电流时，造成铁壳爆炸飞出伤人。另外，开关的外壳应可靠接地，以防意外漏电造成触电事故。同时还应严格禁止在开关上放置紧固件及其他金属零件，以免它们掉入开关内部造成相间短路事故。
（3）刀熔开关 HR 型刀熔开关的结构见图1-4。刀熔开关即 3 熔断器式刀开关，是一种组合电器，它兼具熔断 器和刀开关这两种电器的基本技术性能。由于是 利用熔断器的触刀作为刀开关的触刀，刀开关和 熔断器就有机地组合在一起了，因而可以减少材 料消耗、降低制造成本和缩小安装面积。 （4）隔离开关 隔离开关结构见图1-5所示。隔离开关在电 路中起隔离电源的作用，由静触点、动触点、操 作手柄、接线端和底座等几部分组成。其动、静 触点都是外露的，具有明显的断开点。这样，在 切断电源时能够确保电路无电，从而保证检修操 作人员的安全。隔离开关没有灭弧机构，不具备 切断或接通负荷电流的功能。因此，规程规定严 禁带负荷操作隔离开关。 操作规程对接通、分断电路时，隔离开关与负荷开关（能承载负荷电流的开关）的操作顺序做了严格的规定： 分闸：应先断开负荷开关，再断开隔离开关。 合闸：应先合上隔离开关，后合上负荷开关。 2．按钮 按钮是一种结构简单、应用广泛的低压手动电器。在低压控制系统中，手动发出控制信号，可远距离操纵各种电磁开关，如继电器、接触器等，转换各种信号电路和电气联锁电路。 按钮的外形、结构及图形与文字符号见图1-6所示。按钮主要根据使用场合所需要的触点数、触点形式及颜色来选用。
常用低压电器的主要种类和用途 低压电器能够依据操作信号或外界现场信号的要求，自动或手动地改变电路的状态、参数，实现对电路或被控对象的控制、保护、测量、指示、调节。低压电器的作用有： （1）控制作用如电梯的上下移动、快慢速自动切换与自动停层等。 （2）保护作用能根据设备的特点，对设备、环境、以及人身实行自动保护，如电机的过热保护、电网的短路保护、漏电保护等。 （3）测量作用利用仪表及与之相适应的电器，对设备，电网或其它非电参数进行测量，如电流、电压、功率、转速、温度、湿度等。 （4）调节作用低压电器可对一些电量和非电量进行调整，以满足用户的要求，如柴油机油门的调整、房间温湿度的调节、照度的自动调节等。 （5）指示作用利用低压电器的控制、保护等功能，检测出设备运行状况与电气电路工作情况，如绝缘监测、保护掉牌指示等。 （6）转换作用在用电设备之间转换或对低压电器、控制电路分时投入运行，以实现功能切换，如励磁装置手动与自动的转换，供电的市电与自备电的切换等． 当然，低压电器作用远不止这些，随着科学技术的发展，新功能、新设备会不断出现，常用低压电器的主要种类和用途如表所示。 对低压配电电器要求是灭弧能力强、分断能力好，热稳定性能好、限流准确等。对低压控制电器，则要求其动作可靠、操作频率高、寿命长并具有一定的负载能力。 常用的低压电器的文字符号及作用： 刀开关（QS）：主要用作电源切除后，将线路与电源明显地隔离开，以保障检修人员的安全 组合开关（QS）：用于手动不频繁地接通、分断电路，换接电源或负载，也可以控制小容量异步电动机 自动空气开关（QF）：主要用于低压动力电路分配电能和不频繁通、断电路，并具有故障自动跳闸功能 控制按纽（SB）：在控制电路中用于短时间接通和断开小电流控制电路 行程开关（SQ）：利用机械运动部件的碰撞而动作，用来分断或接通控制电路。主要用于检测运动机械的位置，控制运动部件的运动方向、行程长短以及限位保护 接近开关（SP）：靠移动物体与接近开关的感应头接近时，使其输出一个电信号来控制电路的通断 接触器（KM）：可以频繁地接通和分断交、直流主电路，并可以实现远距离控制，主要用来控制电动机，也可以控制电容器、电阻炉和照明器具等电力负载 中间继电器（KA）：扩展触点的数量和信号的放大 电流继电器（KA）：根据输入电流大小变化控制输出触点动作 电压继电器（KV）：根据输入电压大小变化控制输出触点动作 时间继电器（KT）：按照预定时间接通或分断电路 热继电器（FR）：对连续运行的电动机进行过载保护，以防止电动机过热而烧毁。大部分热继电器除了具有过载保护功能以外，还具有断相保护、温度补偿、自动与手动复位等功能 速度继电器（KS）：多用于三相交流异步电动机反接制动控制，当电动机反接制动过程结束，转速过零时，自动切除反相序电源，以保证电动机可靠停车 熔断器（FU）：在低压电路配电电路中主要起短路保护作用 指示灯（HL）：用于电路状态的工作指示，也可用作工作状态、预警、故障及其他信号的指示
常用低压电器题 1. 热继电器一般用于保护。接触器除通断电路外，还具有保护作用。 2. 三相鼠笼式异步电动机Y-△降压启动时启动电流是直接启动电流的倍，此方法只能用于定子绕组采用接法的电动机。 3 .画出下列继电器的图形符号： A．断电延时打开常开触点； B．通电延时打开常闭触点；C．复合行程开关；D．速度继电器常开触点 4，电器按工作电压等级可分为和，其中工作于交流伏以下或直流伏以下的电路中称为。 5、接触器的结构主要由______、_______和____________及弹簧、外壳等组成。 6、按钮帽做成不同颜色用以区别各按钮作用，一般用_____色表示_____按钮， _____色表示 _____按钮。 7、速度继电器的触点状态决定于线圈是否得电。（） 8、中间继电器触点较多，主要用于转换控制信号。（） 9、一台额定电压为 220V 的交流接触器在交流 220V 和直流 220V的电源上均可使用。（） 10，热继电器是对电动机进行保护的电器； 熔断器是用于供电线路和电气设备的保护的电器。 11、接触器型号CZ 18-40，三段表示的意义分别为、 。接触器选用时，主触点的额定工作电流应或_ 负载电路的电流，吸引线圈的额定电压应与控制回路______。 12、时间继电器种类很多，按其动作原理分为电磁式，空气阻尼式，电动式，电子式，按延时方式分为和。空气阻尼式时间继电器是利用---------原理产生延时。 13、三相异步电动机降压起动方法有__________、__________、____________ 等。
14，现有保护控制电器A、熔断器 B、自动开关 C、热继电器 D、交流接触器 E、过电流继电器，以上电器能用于短路保护的有__ _____，能用于过载保护的有___ ______，能用于过电流保护的有___ ____，能用于零电压或欠电压保护的有___ ______。 热继电器和过电流继电器都可作异步电动机过载保护，如何区分？ 图示电路中，按正常操作后，电路会出现什么现象? 1. 热继电器一般用于电动机的长期过载保护保护。接触器除通断电路外，还具有欠压和失压保护作用。 2. 三相鼠笼式异步电动机Y-△降压启动时启动电流是直接启动电流的1/3倍，此方法只能用于定子绕组采用△接法的电动机。 3.画出下列继电器的图形符号： A．断电延时打开常开触点； B．通电延时打开常闭触点；C．复合行程开关；D．速度继电器常开触点 4，电器按工作电压等级可分为低压电器和高压电器，其中工作于交流1200 伏以下或直流1500 伏以下的电路中称为低压电
板书设计 第二章常用低压电器 第五节接触器 一、分类 二、用途 三、选用 四、万能转换开关 五、主令控制器 第六节继电器 一、热继电器 二、中间继电器 三、电流继电器 四、电压继电器 五、时间继电器 六、速度继电器 教学过程 教学 环节 教学内容教学调控时间分配 引入课 接触器是一种通用性很强的开关式电器，是电力拖 动与自动控制系统中一种重要的低压电器。可以频繁 地接通和分断交直流主电路，它是有触点电磁式电器 的典型代表。具有欠电压释放保护及零压保护，控制 容量大，可运用于频繁操作和远距离控制，工作可靠， 寿命长，性能稳定，维护方便等优点。 继电器是根据电流、电压、温度、时间、速度等信 号的变化来自动接通和分断小电流电路的控制元件。 老师做课 前引入 5分钟
教学 环节 教学内容教学调控时间分配 新授课 第二章常用低压电器 第五节接触器 一、分类：接触器按触点通过电流的种类不同，可 分为交流接触器、直流接触器。 二、原理及用途：接触器是一种自动的电磁式开关， 它通过电磁力作用下的吸合和反力弹簧作用下的释放， 使触点闭合和分断，实现电路的接通和断开；它具有手 动切换电器所没有的失电压和欠电压释放保护功能；接 触器主要用作电力拖动与控制系统中的执行电器，适宜 频繁起动及控制交流笼型异步电动机。 三、选用：接触器使用场合及控制对象不同，其工 作条件与工作繁重程度也不同。为尽可能经济、正确地 使用接触器，必须对控制对象的工作情况及接触器的性 能有较全面的了解，不能仅看产品的铭牌数据，因接触 器铭牌上所标定的电压、电流、控制功率等参数均为某 一使用条件下的额定值，选用时应根据具体使用条件正 确选择。 四、安装、使用 安装前应检查接触器的技术数据（如额定电压、电 流等）是否符合要求。测量接触器的线圈电阻及绝缘电 阻。测量衔铁释放状态下触点的通、断是否完好。 五、图形及文字符号 教师结合 实物讲解 教师指导 学生自学 P34常用 接触器技 术数据 表2—12 15分钟 5分钟
第一章常用低压电器 第一节常用低压电器基本知识 第二节熔断器 第三节热继电器 第四节电磁式接触器 第五节电磁式电压、电流继电器第六节时间继电器与速度继电器第七节低压断路器 第八节主令电器
是指工作在交流1200V 、直流1500V 及 以下的电路中，起通断、保护、控制、检测、变换和调节用的电器统称为低压电器。 第一节常用低压电器基本知识 低压电器：一、低压电器的分类 1、按用途分类： （2）低压控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。如：接触器、控制继电器、主令电器、电阻器、电磁铁等。 （1）低压配电电器：用于供、配电系统中进行电能输送和分配的电器。如：刀开关、低压断路器、熔断器等；
2、按操作方式分类： （1）自动电器：通过电磁或气动机构动作来完成接通、分断、起动和停止等动作的电器。主要有接触器、继电器、断路器等。（2）手动电器：依靠人力来完成接通、分断、起动和停止等动作的电器。主要有刀开关、转换开关和主令电器等。 3、按工作原理分类： （1）电磁式电器：该电器的感测元件接受的是电流或电压等电量信号。 （2）非电量控制电器：该电器的感测元件接受的是热量、温度、转速、机械力等非电量信号。
4、按使用场合分类： 有一般工作用电器、特殊工矿用电器、航空用电器、船舶用电器、建筑用电器、农用电器等。 二、电磁式低压电器结构与工作原理 1、基本机构 （1）电磁机构 1）电磁机构的结构型式：由吸引线圈、铁心、衔铁组成。 图1-1 电磁机构 a-直动式电磁机构b-拍合式电磁机构 衔铁2-铁心3-线圈
2）线圈：直流线圈与交流线圈 电压线圈与电流线圈 （2）触头系统 触头系统是电磁式低压电器的执行部分，起接通与分断电路的作用。要求触头导电、导热性能好。 1）电接触与接触电阻 2）触头的接触形式：有点接触、线接触和面接触三种 图1-2 触头的接触形式 a-点接触b-线接触c-面接触
常用低压电器题 1. 热继电器一般用于电动机的长期过载保护。接触器除通断电路外，还具有欠压和失压保护作用。 2. 三相鼠笼式异步电动机Y-△降压启动时启动电流是直接启动电流的 1/3 倍，此方法只能用于定子绕组采用△接法的电动机。 3 .画出下列继电器的图形符号： A．断电延时打开常开触点；B．通电延时打开常闭触点；C．复合行程开关； D．速度继电器常开触点 4，电器按工作电压等级可分为低压电器和高压电器，其中工作于交流 1200 伏以下或直流 1500伏以下的电路中称为低压电器。 5、接触器的结构主要由_电磁机构_、_触点系统_和_灭弧装置_及弹簧、外壳等组成。 6、按钮帽做成不同颜色用以区别各按钮作用，一般用_红_色表示_停止按钮，_ 绿_色表示 _启动按钮。 7、速度继电器的触点状态决定于线圈是否得电。（×） 8、中间继电器触点较多，主要用于转换控制信号。（√） 9、一台额定电压为 220V 的交流接触器在交流 220V 和直流 220V的电源上均可使用。（×） 10，热继电器是对电动机进行过载保护的电器； 熔断器是用于供电线路和电气设备的短路保护的电器。 11、接触器型号CZ 18-40，三段表示的意义分别为直流接触器CZ系列、设计 序号 额定电流。接触器选用时，主触点的额定工作电流应大于或_等于负载电路的电流，吸引线圈的额定电压应与控制回路_相等_。
12、时间继电器种类很多，按其动作原理分为电磁式，空气阻尼式，电动式，电子式，按延时方式分为通电延时型和断电延时型。空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼原理产生延时。 13、三相异步电动机降压起动方法有定子绕组串电阻、Y-△型连接、串自耦变压器等。 14，现有保护控制电器A、熔断器 B、自动开关 C、热继电器 D、交流接触器 E、过电流继电器，以上电器能用于短路保护的有A、B，能用于过载保护的有B、C，能用于过电流保护的有E，能用于零电压或欠电压保护的有B、D。 15热继电器和过电流继电器都可作异步电动机过载保护，如何区分？ 答：热继电器是长期过载保护。 图示电路中，按正常操作后，电路会出现什么现象? a)KM线圈不能得电。b)KM线圈得电又释放。C)按下起动按钮时，控制电路短路。
第一章常用低压电器 什么是低压电器 所谓低压电器，就是指工作在交流额定电压1200V及以下、直流额定电压1500V及以下的电器。低压电器作为基本器件，广泛应用于输配电系统和电力拖动系统。 本章主要介绍低压开关、熔断器、主令电器、接触器、继电器等在电力拖动和自动控制系统中常用的低压电器。 第一节低压开关 低压开关有什么作用 低压开关主要用来隔离、转换及接通和分断用，多数用作机床电路的电源开关和局部照明电路的控制开关，有时也可直接用于控制小容量电动机的启动、停止和正反转。 一、自动空气开关 自动空气开关又称自动空气断路器，是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身。 自动空气开关的主要作用是：能接通和分断电路；能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护；同时也能用于不频繁地启动电动机。 自动空气开关的优点是：操作安全、安装使用方便、工作可靠、动作值可调、分断能力较高、兼顾多种保护、动作后不需要更换元件等。 1.分类 自动空气开关按结构型式可分为塑壳式、框架式、限流式、直流快速式、灭磁式和漏电保护式等六类。 电力拖动与自动控制线路中常用塑壳式断路器，如图1-1-1为常用的几种塑壳式断路器。我们以DZ系列为例讲解，其分类方法如下：（1）按极数：单极、两极和三极。
（2）按保护形式：电磁脱扣器式、热脱扣器式、复合脱扣器式（常用）和无脱扣器式。 图1-1-1 常用的塑壳断路器 2. DZ5-20型自动空气开关的型号及结构 （1）型号及其含义 （2）结构与原理 采用立体布置，操作机构在中间。外壳顶部突出红色按键为分断；绿色按键为合闸。自动空气开关主要三部分组成：触头和灭弧系统、各种脱扣器、操作机构和自由脱扣器。如图1-1-2为DZ5-20型低压断路器的结构和电路符号。
第一章常用低压电器 思考题与习题 1-1熔断器有哪些主要参数？熔断器的额定电流与熔体的额定电流是不是一回事？ 熔断器的主要参数有 （1）额定电压熔断器长期工作时和分断后能够耐受的电压，其量值一般等于或大于电气 设备的额定电压。 （2）额定电流熔断器能长期通过的电流，它决定于熔断器各部分长期工作时的容许温升。 （3）极限分断能力熔断器在故障条件下能可靠的分断最大短路电流，它是熔断器的主要 技术指标之一。 （4 ）弧前电流—时间特性。 （5）I2t 特性当分断电流甚大时，以弧前电流—时间特性表征熔断器的性能已足够了，因 为此时燃弧时间在整个熔断时间并不能忽略。又由于这时电流在20ms 甚至更短的时间内 就分断，若以正弦波有效值来表示它，则在分析其热效应方面也不够恰当，因此，要通过积 分（∫t0 idt）来表示热效应，这就是I2t 特性。通常，熔断器的保护性能在熔断时间小于 0.1s 时是以I2t 特性表征的;在熔断时间大于0.1s 时,则用弧前电流—时间特性表征的。 （6）断开过电压熔断器分断电路时因线路有电感所出现的、超过线路额定电压数倍的自 感电势，它既会影响熄弧过程，也可能损坏线路和电气设备的绝缘。对于具有限流作用的熔 断器，断开过电压相当高，对此尤应注意。 熔断器的额定电流与熔体的额定电流是不是一回事？ 不是。熔断器的额定电流实质上就是熔断体的额定电流，如前所述，它是由熔断器各部分长 期工作时的容许温升决定的。熔体的额定电流则决定于其最小熔化电流，并且可根据需要分 成更细的等级。通常，一个额定电流等级的熔断体可以配用若干个额定电流等级的溶体，但 熔体的额定电流不得超过与之配合的熔断体的额定电流。 1-2电动机主电路中装有熔断器作为短路保护，能否同时起到过载保护作用？可以不装热继电器？为什么？ 1、熔断器不可能起到过载保护作用。 假如电动机正常工作的电流是10A，如果真有熔断器能在10A的情况下稳定工作，11A的情况下就被熔断。那么因为电动机的负荷短时间（几秒钟）突然变大，达到12A，然后又恢复正常，本来这是不危及电动机安全的（电动机没有什么温升），完全不需要保护，但是熔断器已经融掉。这是我们不愿意看到的。所以电动机的过载保护，需要使用能累计热效应的热继电器。当累计的发热达到某一程度，才启动保护，不让电动机继续升温。 2、熔断器和热继电器的作用各不相同，在电动机为负载的电路中，熔断器是一种广泛应用的最简单有效的短路保护电器，它串联在电路中，当通过的电流大于规定值时，使熔体熔化而自动分断电路，它分断的电流大，要求它作用的时间短，以保护负载。而热继电器是一种利用流过继电器的电流所产生的热效应而反时限动作的过载保护电器，在电动机为负载的电路中，热继电器用来对连续运行的电动机进行过载保护，以防止电动机过热而造成绝缘破坏