《电机与电气控制》
电机与电气控制技术
《电机与电气控制技术》课程标准（一）课程概述1. 课程性质《电机与电气控制技术》课程是高等职业技术学校电气自动化技术专业的重要的专业基础课程，在整个专业课程体系中不仅起着承上启下的作用，更是专业理论具体应用于工业技术的实践性课程。
通过本课程的学习和实践，使学生基本熟悉电机、电器的结构原理，掌握电气基本控制原理、常用机床控制线路及其接线和故障分析排除的基本能力，养成理论联系实践的学习风气、知识用于技术的创新精神、安全规范的操作习惯，从而使自身基本具备在电气自动化控制岗位群上的职业素养。
2. 课程基本理念本课程以高职教育培养目标为依据，遵循“以应用为目的，以必需、够用为度”的原则，以“掌握概念、强化应用、培养技能”为重点，力图做到“精选内容、降低理论、加强基础、突出应用” 。
根据先进的职业教育思想，改变学科本位的观念，加强实践教学，着眼课程群，培养学生的综合运用相关现代化先进工具和知识，培养学生的创新精神和创新能力。
3. 课程设计思路电机与电气控制实践性强，设备种类多，因此改变以书本为主实验为辅的旧教学模式，构建本课程开放的理论实践教学和学生自学平台，把课程内容按系统分解成项目，每个项目有几个理论与实践有机结合的任务组成，并把实践落实到具体的操作任务中。
通过讲练结合、学做相辅、融汇贯通，让学生有效地掌握电机与电气控制技术的知识和技能。
既让学生在教师带领下经历知识探究过程，也使学生拥有自主学习的研究空间。
（二）课程培养目标本课程的培养目标是在学习电机及其控制技术的过程中培养学生独立思考、钻研探索的兴趣，在平时学习实践中不断获取成就感、满足感和兴奋感，并引发他们对后续课程中涉及的更先进的控制方法和系统的学习热情和渴望。
学习基本的电机基础理论和电气控制的基础知识，具有收集和处理信息的能力、获取新知识的能力、综合运用所学知识分析和解决问题的能力，形成良好的思维习惯、工作方法和科学态度，在未来的岗位上有能力进一步学习新技术，解决新问题。
1电机与电气控制课件(精品PPT)
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三、多地联锁(lián 控 suǒ) 制
第二章
2120/2213//1220/2213
图2-9 多地控制(kòngzhì)电路图
第五页，共四十三页。
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四、顺序控制
按顺序(shùnxù)起动与停止的控制 电路
第二章
2120/2213//1220/2213
第三页，共四十三页。
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二、点动与连续运转(yùnzhuǎn)的控 制
第二章
图2-8 电动机点动与连续运转控制电路
a) 根本点动控制电路 b) 开关选择(xuǎnzé)运行状态的电路 c)两个按扭控制的电路
2120/2213//1220/2213
第四页，共四十三页。
ura＞ut Ura＜ut ura＞ut Ura＜ut
V1导通 V1关断 V2导通 V2关断
第二章
截止 截止
2120/2213//1220/2213
第三十二页，共四十三页。
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〔4〕双极性脉宽调制
第二章
2120/2213//1220/2213
图2-37 双极性SPWM调制(tiáozhì)波形
二、电动机可逆运行(yùnxíng)反接制动控制
第二章
2120/2213//1220/2213
图2-17 电动机可逆运行反接(fǎn jiē)制动控制电路
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第十三页，共四十三页。
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三、电动机单向运行能耗制动(zhì dònɡ)控制
第二章
2120/2213//1220/2213
电机与电气控制技术教案
电机与电气控制技术教案
一、教学目标
本课程的目标是培养学生对电机与电气控制技术的基本理论和实际应用有全面的了解，并具备应用该技术进行控制和维修电气设备的能力。
二、教学内容
1.电机基本原理
1.1电机的分类和结构
1.2电机的工作原理
1.3电机的性能指标
2.电气控制技术
2.1电气控制系统的基本要素
2.2电气控制信号的传输与处理
2.3电气控制系统的装置与设备
3.电机控制技术
3.1电机的启动与停止控制
3.2电机速度控制技术
3.3电机转矩控制技术
4.电气设备维修与故障排除
4.1电气设备的维护与保养
4.2电气设备的故障排除方法
4.3常见电气设备故障分析与处理
三、教学方法
1.理论授课：通过讲解和演示，介绍电机与电气控制技术的基本概念和原理。
2.实验操作：组织学生进行电机启动和停止控制、速度控制以及转矩控制的实验操作。
3.讨论研究：组织学生针对实验操作过程中的问题进行讨论，帮助学生深入理解电机控制技术的原理。
4.实践操作：组织学生对电气设备进行维修，并分析和处理故障。
四、教学评价
1.课堂小测：通过课堂小测测试学生对于电机与电气控制技术的基本知识的掌握程度。
2.实验报告：学生根据实验操作结果撰写实验报告，评价学生对电机控制技术实际应用的能力。
3.报告演讲：学生根据自主选择的课程相关主题进行报告演讲，评价学生对电机与电气控制技术的深入理解和研究能力。
五、教学资源。
《电机与电气控制》教案
《电机与电气控制》教案一、教学目标1. 知识与技能：（1）了解电机的基本原理、结构及分类；（2）掌握电机的主要性能指标及其测试方法；（3）熟悉电气控制的基本环节及其应用；（4）学会电机故障诊断与维修方法。
2. 过程与方法：（1）通过观察、实验，培养学生的动手能力；（2）运用案例分析，提高学生的解决问题的能力；（3）开展小组讨论，培养学生的团队合作精神。
3. 情感态度与价值观：（1）培养学生对电机与电气控制技术的兴趣；（2）增强学生对电机故障诊断与维修的实际操作能力；二、教学内容第一章：电机概述1.1 电机的基本原理1.2 电机的分类1.3 电机的作用与地位第二章：电机的基本结构与工作原理2.1 直流电机的基本结构与工作原理2.2 交流电机的基本结构与工作原理2.3 步进电机的基本结构与工作原理第三章：电机的主要性能指标及其测试方法3.1 电机性能指标概述3.2 电机的运行特性3.3 电机性能测试方法第四章：电气控制基础4.1 电气控制的基本环节4.2 电气控制系统的设计原则4.3 电气控制系统的可靠性分析第五章：电机控制系统及其应用5.1 电机控制系统的组成及功能5.2 电机控制系统的常见故障与诊断5.3 电机控制系统的应用案例三、教学重点与难点1. 教学重点：（1）电机的基本原理与分类；（2）电机的基本结构与工作原理；（3）电机的主要性能指标及其测试方法；（4）电气控制的基本环节及其应用；（5）电机控制系统及其应用。
2. 教学难点：（1）电机的工作原理及性能指标的计算；（2）电气控制系统的的设计与调试；（3）电机控制系统的故障诊断与维修。
四、教学方法与手段1. 教学方法：（1）讲授与实验相结合；（2）案例分析；（3）小组讨论；（4）现场教学。
2. 教学手段：（1）多媒体课件；（2）实验设备；（3）案例资料；（4）现场演示。
五、教学评价1. 过程性评价：（1）课堂提问；（2）实验报告；（3）小组讨论报告；（4）现场操作考核。
电机与电气控制教案
电机与电气控制第一讲绪论0.1 电机及电力拖动系统概述0.1.1 电机电机是生产、传输、分配及应用电能的主要设备。
电力拖动系统则是在现代化生产过程中，为了实现各种生产过程所必不可少的传动系统，是生产过程电气化、自动化的重要前提。
电机是利用电磁感应原理工作的机械，它应用广泛，种类繁多，性能各异，分类方法也很多。
主要有如下两种常用的分类方法。
一种是按功能用途分，可分为发电机、电动机、变压器和控制电机四大类。
发电机是将机械能转换为电能，电动机则是将电能转换为机械能，作为拖动各种生产机械的动力。
变压器的的作用是将一种电压等级的电能转换为另一种电压等级的电能。
控制电机主要用于信号的变换与传递。
另一种分类方法是按照电机的结构或转速分类，可分为变压器和旋转电机。
变压器为静止不旋转电机。
根据电源电流的不同旋转电机又分为直流电机和交流电机两大类，交流电机又分为同步电机和异步电机两类。
综合以上两种分类方法，可归纳如下。
变压器直流电机电机 同步电机交流电机异步电机控制电机0.1.2 电力拖动用电动机作为原动机来拖动生产机械运行的系统，称为电力拖动系统。
按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统两大类。
电力拖动系统包括：电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源五个部分，他们之间的关系如下所示。
———电源部分控制设备→电动机→传动机构→生产机械电动机把电能转换成机械能，通过传动机构把电动机的运动经过中间变速或变换运动方式后，再传给生产机械，驱动生产机械工作。
生产机械是执行某一生产任务的机械设备，是电力拖动的对象。
控制设备是由各种控制电机、电器、电子元件及控制计算机等组成，用以控制电动机的运动，从而对生产机械的运动实现自动控制。
为了向电动机及电气控制设备供电，电源是不可缺少的部分。
直流发电机 直流电动机同步发电机 同步电动机 异步发电机 异步电动机由于电力拖动具有控制简单，调节性能好、损耗小、经济、能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械均采用电力拖动。
电机与电气控制PPT课件
由于交流电磁铁的磁通是交变的，线圈磁场对衔铁的吸引力也是交变的。当交流电流过零时， 线圈磁通为零，对衔铁的吸引力也为零，衔铁在复位弹簧作用下将产生释放趋势，这就使动、静 铁心之间的吸引力随着交流电的变化而变化，从而产生振动和噪音，加速动、静铁心接触面积的 磨损，引起结合不良，严重时还会使触点烧蚀。为了消除这一弊端，在铁心柱面的一部分，嵌入 一只铜环，名为短路环 。
保护。
结构
工作原理
主双金属片与加热元件串接在接触器负载端，（电动机电源端）的 主回路中。当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片弯 曲，但还不足以使继电器动作。当电动机过载时，流过热元件的电流增 大，热元件产生的热量增加，使双金属片产生的弯曲位移增大，主双金 属片推动导板，并通过补偿双金属片与推杆将触点（即串接在接触器线 圈回路的热继电器常闭触点）分开，以切断电路保护电动机。
流脱扣器 7—杠杆 8、10—衔铁 11—欠电压脱扣器 12—双金属片 13—电阻丝
主开关
测试回路
U
电源变压器
V
漏电保护器
用途
主要用于当发生人身触电或漏电时，能迅速切断电源，保障人身安全，防止触电 事故。有的漏电保护器还兼有过载、短路保护，用于不频繁起、停的电动机。
原理图
工作原理
当正常工作时，不论三相负载是否平衡，通过零序电流互感器主电路的三相电流 相量之和等于零，故其二次绕组中无感应电动势产生，漏电保护器工作于闭合状 态。如果发生漏电或触电事故，三相电流之和便不再等于零，而等于某一电流值 I生 主s。开与I关Is会s对的通应锁过的扣人感，体应分、电断大动主地势电、，路变加。压到器脱中扣性器点上形，成当回Is路达到，一这定样值零时序电，流脱扣互感器动器二作次，侧推产动
《电机与电气控制技术》课程标准
《电机与电气控制技术》课程标准一、课程说明二、课程定位本课程是机电一体化技术专业核心课程、专业必修课程。
通过理论与实践教学方式，采取一体化教学方法，通过课程学习，学生能基本掌握电机与电气控制技术的基本控制原理，能独立进行机电设备电气故障的诊断检测与故障维修，能够顺利通过省教育厅的机电专业技能抽考；并为后续PLC课程的学习打下良好的基础。
三、设计思路本课程立足于常用机电设备的控制与电机拖动的一线工作的核心岗位，主要学习各种电机及电力拖动、变压器等设备的电气控制线路，培养学生初步具备常用机电设备的线路调试、电气系统安装与调试的能力。
四、课程培养目标（一）完成本课程学习后能够获得的专业能力能正确正确识别常用低压电器，能进行拆装与维护。
能正确识读电气控制原理图和常用机床电路原理图。
能养成良好的职业操守。
能正确安装调试常用电动机控制电路。
能从事机床电气故障检修工作。
（二）完成本课程学习后能够获得的方法能力：1、培养学生的自学能力；2、培养学生的工作、学习的主动性；3、培养学生的创新能力；（三）完成本课程学习后能够获得的社会能力：1、培养学生的沟通能力和团队协作精神；2、培养学生独立工作能力及与团队合作完成任务的能力；3、培养学生爱岗敬业的工作作风；4、培养学生表达能力；5、培养学生自我发展能力；6、培养学生效率观念；7、培养学生安全意识与环保意识。
五、课程内容、要求及教学设计通过课程学习，学生能基本掌握电机与电气控制技术的基本控制原理，能独立进行机电设备电气故障的诊断检测与故障维修，能够顺利通过省教育厅的机电专业技能抽考；并为后续PLC课程的学习打下良好的基础。
养成良好的“6S”工厂管理工作习惯培养团队协作精神培养创新精神具备一定的吸收新技术和知识和自学能力；（一）课程整体设计（二）课程学习单元内容与要求六、课程考核与评价本课程考核分为平时成绩、实践成绩和期末成绩三个部分，分别占总评成绩的30%、40%、30%。
电机与电气控制
刀开关 组合开关 自动开关 漏电保护器
主令电器
按钮 行程开关 万能转换开关
刀开关
用途 普通刀开关是一种结构最简单且应用最广泛的手控低压电器，广泛用在照明电路和小容量（5.5kW）、不频繁起动的动力电路的控制电路中。 结构 符号 注意事项 刀开关安装时，瓷底应与地面垂直，手柄向上，易于灭弧，不得倒装或平装。倒装时手柄可能因自重落下而引起误合闸，危及人身和设备安全。
常用的继电器
电磁式继电器 电流继电器 电压继电器 中间继电器 时间继电器 热继电器 速度继电器
时间继电器
用途 时间继电器是利用电磁原理或机械原理实现触点延时闭合或延时断开的自动控制电器。 分类 常用的种类有电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式。 结构及工作原理 延时方式 通电延时和断电延时 符号
图1-7 胶盖瓷底刀开关的结构 1—出线盒 2—熔丝 3—动触头 4—手柄 5—静触头 6—电源进线座 7—瓷座 8—胶盖 9—接用电器
组合开关
定义 它实质上也是一种特殊刀开关，只不过一般刀开关的操作手柄是在垂直安装面的平面内向上或向下转动，而组合开关的操作手柄则是平行于安装面的平面内向左或向右转动而已。 用途 多用在机床电气控制线路中，作为电源的引入开关，也可以用作不频繁地接通和断开电路、换接电源和负载以及控制5KW以下的小容量电动机的正反转和星三角起动等。 结构 符号
继电器
定义 继电器：是一种根据电量（电流、电压）或非电量（时间、速度、温度、压力等）的变化自动接通和断开控制电路，以完成控制或保护任务的电器。 与接触器的区别 继电器可以对各种电量或非电量的变化作出反应，而接触器只有在一定 的电压信号下动作。 继电器用于切换小电流的控制电路，而接触器则用来控制大电流电路，因此，继电器触头容量较小（不大于5A），且无灭弧装置。 分类 按反应的参数可分为：电压继电器、电流继电器、中间继电器、热继电器、时间继电器和速度继电器等。 按动作原理可分为：电磁式、电动式、电子式和机械式等。 常用的继电器
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注意事项
刀开关安装时，瓷底应与地面垂直，手柄向上，易于灭弧，不得倒装或平装。
倒装时手柄可能因自重落下而引起误合闸，危及人身和设备安全。
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组合开关
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定义
它实质上也是一种特殊刀开关，只不过一般刀开关的操作手柄是在垂直安装 面的平面内向上或向下转动，而组合开关的操作手柄则是平行于安装面的平面内
向左或向右转动而已。
❖ 触头按位置可分为：静触头和动触头 。静触头固定不动，动触头能由联杆带 着移动 。
❖ 触头按其初始位置可分为：常闭触头和常开触头。常闭触头（又称动断触 头）——常态时动、静触头是相互闭合的。常开触头（又称动合触头）—— 常态时动、静触头是分开的。
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灭弧装置
电弧的危害
❖ 使电路仍然保持导通状态，延迟了电路的开断。 ❖ 会烧损触点，缩短电器的使用寿命。
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触头系统
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分类
❖ 按功能可分为：主触头和辅助触头。主触头用于接通和分断主电路；辅助触 头用于接通和分断二次电路，还能起互锁和联锁作用。
❖ 按形状可分为：桥式触头和指形触头 。桥式触头又分为点接触桥式触头和面 接触桥式触头。
a)
b)
c)
触头的结构形式
a）点接触桥式 b）面接触桥式 c）线接触指式
灭弧措施
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图1-6 灭弧措施
a）、b）机械性拉长电弧 c）双触点灭弧 d）磁吹灭弧 e）纵缝灭弧 f）金属栅片灭弧 g）纵缝陶土灭弧罩 —静触点 2—动触点 3—引弧角
v1—动触点移动速度 v2—电弧在磁场力作用下移动速度
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开关电器及主令电器
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低压开关
低压开关主要用作隔离、转换以及接通和分断电路。常作为机床电路 的电源开关，或用于局部照明电路的控制及小容量电动机的起动、停止 和正反转控制等。
铁心（衔铁）等组成，其中动铁心与动触点支架相连。
触头系统
触头系统属于执行部件 。它的作用是通过触点的开、闭来通、断电路的 。
灭弧装置
电弧：是指触头在闭合和断开（包括熔体在熔断时）的瞬间，都会在触头间隙中 由电子流产生弧状的火花，这种由电气原因造成的火花。
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电磁机构
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电磁铁的示意图
电磁铁的工作原理
主令电器
主令电器是指在电气自动控制系统中用来发出信号指令的电器。它的 信号指令将通过继电器、接触器和其它电器的动作，接通和分断被控制 电路，以实现对电动机和其它生产机械的远距离控制。
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低压开关
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刀开关 组合开关 自动开关 漏电保护器
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
主令电器
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按钮 行程开关 万能转换开关
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刀开关
《电机与电气控制》
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
电气控制的基本知识 直流电机 变压器 三相异步电动机 三相异步电动机的拖动特性 三相异步电动机的电气控制 其他种类的电机 常用机床的电气控制 可编程控制器
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第一章 电气控制的基本知识
电磁线圈通电时产生磁场，使动、静铁心磁化互相吸引，当动铁心被吸引向静铁心时，与动 铁心相连的动触点也被拉向静触点，令其闭合接通电路。电磁线圈断电后，磁场消失，动铁心在 复位弹簧作用下，回到原位，并牵动动、静触点，分断电路。
电磁铁的分类
❖ 电磁铁按励磁电流可分为：直流电磁铁和交流电磁铁
❖ 按接入电路的方式可以分为：电压线圈和电流线圈
用途
多用在机床电气控制线路中，作为电源的引入开关，也可以用作不频繁 地接通和断开电路、换接电源和负载以及控制5KW以下的小容量电动机 的正反转和星三角起动等。
结构
符号
QS
QS
a）双极
b）三极
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组合开关的结构
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a)
b)
图1-9组合开关的结构图
a）外形图 b）内部结构
低压电器：通常是指交流1000V及以下与直流1200V及以 下电路中起通断、控制、保护和调节作用的电气设备 。
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低压电器的分类
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按控制作用分类
❖ 执行电器 用来完成某种动作或传递功率。例如：电磁铁。 ❖ 控制电器 用来控制电路的通断。例如：开关、继电器。 ❖ 主令电器 用来控制其它自动电器的动作，以发出控制“指令”。例如：按钮、转换开
关等。 ❖ 保护电器 用来保护电源、电路及用电设备，使它们不致在短路、过载状态下运行，免
遭损坏。例如：熔断器、热继电器等。
按动作方式分
❖ 自动切换电器 按照信号或某个物理量的变化而自动动作的电器。例如：接触器、继电 器等。
❖ 非自动电器 通过人力操作而动作的电器。例如：开关、按钮等 。
按动作原理分类
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用途
普通刀开关是一种结构最简单且应用最广泛的手控低压电器，广泛用在照明电 路和小容量（5.5kW）、不频繁起动的动力电路的控制电路中。
结构
符号
QS
或
a）单极
QS
QS
b）双极
c）三极
图1-7 胶盖瓷底刀开关的结构
1—出线盒 2—熔丝 3—动触头 4—手柄 5—静触头 6—电源进线座 7—瓷座 8—胶盖 9—接用电器
❖ 电磁式电器 它是根据电磁铁的原理工作的。例如：接触器、继电器等。 ❖ 非电磁式电器 它是依靠外力（人力或机械力）或某种非电量的变化而动作的电器。例
如：行程开关、按钮、速度继电器、热继电器等。
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低压电器的基本结构
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电磁机构
电磁机构是电器元件的感受部件，它的作用是将电磁能转换成为机械能并带动 触点闭合或断开。它通常采用电磁铁的形式，由电磁线圈、静铁心（铁心）、动
常用低压电器 电器控制图的基本知识 电气控制的基本规律
❖ 自锁 ❖ 互锁
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常用低压电器
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低压电器概述 开关电器及主令电器 接触器 继电器 熔断器 主要电器元件故障诊断与维修
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低压电器概述
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低压电器的定义 低压电器的分类 低压电器的基本结构
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低压电器的定义
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电器：是指能自动或手动接通和断开电路，以及对电路 或非电路现象能进行切换、控制、保护、检测、变换和 调节的元件。
短路环
由于交流电磁铁的磁通是交变的，线圈磁场对衔铁的吸引力也是交变的。当交流电流过零时， 线圈磁通为零，对衔铁的吸引力也为零，衔铁在复位弹簧作用下将产生释放趋势，这就使动、静 铁心之间的吸引力随着交流电的变化而变化，从而产生振动和噪音，加速动、静铁心接触面积的 磨损，引起结合不良，严重时还会使触点烧蚀。为了消除这一弊端，在铁心柱面的一部分，嵌入 一只铜环，名为短路环 。