电工学(高教版)授课教案常用低压电器

电工学（高教版）授课教案

复习旧课要点：1、三相异步电动机铭牌的识读

2、三相异步电动机维护

新授课题：§6－1 常用低压电器

课型：新授课

授课目的与要求：使学生掌握各种低压电器的结构、原理及作用特点

重点、难点：按钮、交流接触器、各继电器的原理及作用特点

重点、难点的解决方案：充分利用多媒体课件，教具

教具和参考书：多媒体课件《电工学》及参考书

教学环节与教学内容：[一] 组织教学(2分钟)

[二.] 复习、导入新课(10分钟)

[三]讲授新课（70分钟）

第六章工作机械的基本电气控制电路

电力拖动控制电路——以电动机作为控制对象的电路。它的作用主要是对电动机实现起动、正反转、调速、制动、联动等运行性能的控制。

§6－1 常用低压电器

电器——用于对电路实现开关、控制、保护和调节等作用的电气设备。

低压电器——工作在交流电压1200V以下、直流电压1500V以下的电器。

一、常用低压电器的分类

1．按用途分

控制电器主要用于控制电路的通断以及调节电动机的各种运行状态，如刀开关、接触器、继电器、按钮、电磁阀等。

保护电器保护电源、线路或电动机，使它们不在短路或过载状态下工作，如熔断器、热继电器、断路器等。

2．按动作方式分

手动电器依靠外力（如人力）直接操纵而动作的电器，如开关、按钮等。

自动电器按照信号指令或某一物理量（如电流、电压、时间、速度等）变化而自动动作的电器，如接触器、时间继电器、速度继电器等。

3．按执行机理分

有触点电器有可分离的动触点和静触点，利用触点的接触和分离来实现电路的通断。

无触点电器没有机械触点，而是利用晶体管的开关效应来实现电路的通断。

二、低压电器主要技术参数

额定工作电压、额定工作电流、通断能力、电器寿命等

三、开关

1．刀开关（开启式负荷开关）

刀开关是把夹钳（刀承）、刀片（闸刀）、配线端子等安装在装配架上，用手柄进行操作。

安装及操作刀开关时注意事项：

1）安装时，手柄要向上，不得倒装或平装。倒装时，手柄有可能因为振动而自动下落造成误合闸，另外分闸时可能电弧灼手。

2）接线时，应将电源线接在上端（静触点），负载线接在下端（动触点），这样，拉闸后刀开关与电源隔离，便于更换熔丝。

3）更换熔丝时，必须在闸刀断开的情况下按原规格更换。

4）拉闸与合闸操作时要迅速，一次拉合到位。

2．铁壳开关（封闭式负荷开关）

安装及操作铁壳开关时注意事项

1）必须垂直安装，安装高度离地不低于1.3～1.5m，并以操作方便和安全为原则。

2）开关外壳的接地螺钉必须可靠接地。

3）接线时，应将电源进线接在静夹座一边的接线端子上，负载引线接在熔断器一边的接线端子上，且进出线都必须穿过开关的进出线孔。

4）分合闸操作时，要站在开关的手柄侧，不准面对开关，以免因意外故障电流使开关爆炸，铁壳飞出伤人。

3．组合开关（转换开关）

特点：用动触片的转动来代替刀闸的推合和拉开。结构紧凑，组合性强。用于不频繁的接通和分断电路、换接电源和负载以及控制5kW以下电动机的启动、停止和正反转。

安装及操作组合开关时注意事项

1）HZ10系列组合开关应安装在控制箱（或壳体）内，其操作手柄最好在控制箱的前面或侧面。开关为断开状态时应使手柄在水平旋转位置。HZ3系列组合开关外壳上的接地螺钉必须可靠接地。

2）组合开关的通断能力较低，故不可用来分断故障电流。当用于电动机可逆控制时，必须在电动机完全停转后才允许反向接通。每小时的通断次数不能超过15～20次。

3）倒顺开关接线时，应将开关两侧进出线中的一相互换，并看清开关接线端标记，切忌接错。

4）断路器

断路器又称自动空气开关或自动空气断路器，是一种集控制和多种保护功能于一体的自动开关。

作用：低压配电网络和电力拖动系统中常用的一种配电电器。正常情况下，用于不频繁的接通和分断电路以及控制电动机运行。当电路中发生短路、过载和欠压等故障时，能自动切断故障电路，保护线路和电气设备。

安装及操作断路器时注意事项

1）断路器应垂直安装，连接导线必须符合规定要求。

2）工作时不可将灭弧罩取下，灭弧罩损坏应及时更换，以免发生短路时出现电流不能熄灭的事故。

3）脱扣器的整定值一经调好就不要随意变动。

4）随时检查触点有无烧灼情况，如有应及时修复。

5）应定期清除断路器的尘垢，以保证断路器的绝缘和正常动作。

四、按钮

1．作用：一种手动电器，通常用来接通或断开小电流的控制电路。在低于5A的电路中，可直接用按钮来控制电路的通断。在电力拖动电路中，按钮只用来发出指令信号去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路的通断。

2．种类：按静态（不受外力作用）时触点的分合状态，可分为常开按钮（启动按钮）、常闭按钮（停止按钮）和复合按钮（常开和常闭组合为一体的按钮）。

常开按钮：按钮未按下时，触点是断开的；按下时触点闭合；松开后，按钮自动复位。

常闭按钮：按钮未按下时，触头是闭合的；按下时触头断开；松开后，按钮自动复位。

复合按钮：将常开和常闭按钮组合为一体。按下复合按钮时，常闭触点先断开；然后，常开触点再闭合；松开后，常开触点先断开，其常闭触点再闭合。

五、行程开关

又称限位开关，利用生产机械某些运动部件的碰撞使触点动作，对电路实现接通或断开；当运动部件一离开，其触点自动还原到原始状态。

1、作用：控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置，也可以对生产机械给以必要的保护。

2、按钮与行程开关的异同：

1）按钮是通过人力使触点动作，行程开关是通过接受运动部分的碰撞而使触点动作。

2）二者的相同点是只用来发出指令信号，外力一旦消失，触点马上复位。

六、熔断器

1．熔断器的结构

熔体——熔断器的主要组成部分，常做成丝状、片状或栅状。铅、铅锡合金或锌等低熔点材料制成的多用于小电流电路；银、铜等较高熔点金属制成的多用于大电流电路。

熔管——熔体的保护外壳，用耐热绝缘材料制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。

熔座——熔断器的底座，固定熔管和外接引线。

2．熔断器的分类

瓷插式熔断器、螺旋式熔断器、无填料封闭管式熔断器、有填料封闭管式熔断器、自复式熔断器等。

3．熔断器的用途

瓷插式——一般用于交流50Hz、额定电压380V及以下，额定电流200A及以下的低压线路末端或分支电路中，主要作为电气设备的短路保护。

螺旋式——应用于控制箱、配电屏、机床设备及振动较大的场合，在交流50Hz、额定电压500V、额定电流200A及以下的电路中，作为短路保护器件。

无填料封闭管式——适用于交流50Hz、额定电压380V或直流额定电压440V及以下电压等级的动力网络和成套配电设备中，作为导线、电缆及较大容量电气设备的短路和连续保护。

有填料封闭管式——短路电流较大的电力输配电系统中，主要作为电缆、导线和电气设备的短路保护。

自复式——具有限流作用显著、动作时间短、熔而不断、动作后不需更换熔体等特点；常与断路器串联使用，以提高组合分断性能。

4．熔断器的选择

1）种类的选择

2）额定参数的选择

5．.安装及操作熔断器时注意事项

1）安装熔体时必须注意不要使其受机械损伤，特别是较柔软的铅、锡合金丝，以免因接触电阻过大而使温度过高，从而引起误动作。

2）更换熔体时，要注意新换熔体的规格与原来熔体的规格一致。

3）更换熔体或熔管，必须在不带电的情况下进行。

七、接触器

接触器——用来接通或分断电动机主电路或其他负载电路的控制电器。

1．接触器的用途和分类

用途：主要用于控制电动机的启动、反转、制动和调速等。它具有低电压释放保护功能；具有比工作电流大数倍乃至十几倍的接通和分断能力；但不能分断短路电流。

分类：按主触点通过的电流不同可分为交流接触器和直流接触器两种。

2．接触器的结构

电磁系统、主触点和灭弧系统、辅助触点、反力装置、支架和底座

3．接触器的工作原理

线圈通电后，在铁心中产生磁通，由此在衔铁气隙处产生吸力，使衔铁产生闭合动作，主触点在衔铁的带动下闭合，于是接通了主电路。同时衔铁还带动辅助触点动作，使原来断开的闭合，而原来闭合的断开。

当线圈断电或电压显著降低时，吸力消失或减弱，衔铁在释放弹簧作用下打开，主、辅触点又恢复到原来状态。

4．选用接触器时注意事项

1）主触点的额定电压应大于或等于控制线路的额定电压。

2）主触点的额定电流应等于或稍大于电动机的额定电流。

3)吸引线圈的电压应与线圈所接入的控制回路电压相符。

4）根据被控负载电流的种类选择直流接触器或交流接触器。

八、继电器

继电器是根据输入信号（电量或非电量）的变化，接通或断开小电流的电路，实现自动控制和保护的电器。

1．电流继电器

根据电路中电流值的大小而动作的继电器。

2．电压继电器

根据电路中电压值的大小而动作的继电器。

动作值和释放值不能调节的电压继电器。

作用：增大触头的容量；增加触头的数量。

4．时间继电器

线圈通电或断电后，其触点在经过预先设定好的时间之后才闭合或断开的一种控制电器。

5．热继电器

利用电流的热效应对电动机及其他电气设备进行过载保护和缺相保护的控制电器。

热继电器种类的选择：

1）如果是电动机且为星形连接时，选用两相或三相热继电器均可。

2）如果是其他电气设备时，选用两相或三相热继电器均可。

3）如果是电动机且为三角形连接时，只能选用三相并且带有缺相保护装置的热继电器。

热继电器主要参数的选择

1）额定电压：热继电器的额定电压是指触头的电压值，选用时要求额定电压大于或等于触头所在线路的额定电压。

2）额定电流：热继电器的额定电流是指允许装入的热元件的最大额定电流值。选用时要求额定电流大于或等于被保护电动机及其他电气设备的额定电流。

反映转速和转向的继电器，与接触器配合，实现对电动机的反接制动控制，故又称为反接制动继电器。