项目单元1 常用低压电器认识及测试

1.1 训练目标

（1）认识交流接触器、电流继电器等常用低压电器的一般结构。

（2）掌握交流接触器的测试方法。

（3）学习常用电工工具和电工仪表的使用。

1.2 实训设备和元器件

任务所需实训设备和元器件见表1-1。

1.3 相关知识

随着科学技术的发展，机床电动机的电气控制系统也在不断更新。最初采用手动控制，而后采用继电器接触器控制系统。继电器接触器控制系统的优点是结构简单、价格低廉、维护方便、抗干扰强，因此，在机床控制中仍然得到广泛、长期的应用。

在这里着重介绍继电器接触器控制系统的常用低压电器。

项目学习情境1 低压电器的基础知识

常用低压电器主要包括低压电器的定义和分类，低压控制电器和低压保护电器的概念、结构与动作原理等内容，这些内容为以后正确使用与维护低压电器打下基础。

1.低压电器定义及分类

凡是对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用的电工器械称为电器。用于交流50Hz或60Hz额定电压1200V以下，直流额定电压1500V以下的电路内起接通、断开、保护、控制或调节作用的电器称为低压电器。常用的低压电器有刀开关、转换开关、自动开关、熔断器、接触器、继电器和主令电器等。

低压电器的种类较多，分类方法有多种，就其在电气线路中所处的地位、作用以及所控制的对象进行分类，可分为低压配电电器、低压控制电器两大类。

（1）低压配电电器

低压配电电器主要用于低压配电系统中。对这类电器的要求是系统发生故障时，动作准确、工作可靠，在规定的时间，通过允许的短路电流时，其电动力和热效应不会损坏电器。如刀开关、断路器和熔断器等。

（2）低压控制电器

低压控制电器主要用于电气传动系统中。对这类电器的要求是有相应的转换能力，操作频率高，电寿命和机械寿命长，工作可靠。如接触器、继电器、主令电器等。

2.电磁式电器

电磁式电器在低压电器中占有十分重要的地位，在电气控制系统中应用最为普遍。如接触器、自动空气开关（断路器）、电磁式继电器等。但它们的工作原理基本上相同。就结构而言主要有电磁机构和执行机构所组成，电磁机构按其电源种类可分为交流和直流两种，执行机构则可分为触头系统和灭弧装置两部分。

电磁机构由线圈、铁芯（静铁芯）和衔铁（动铁芯）等几部分组成。从常用铁芯的衔铁运动形式上看，其结构形式大致可分为拍合式和直动式两大类，如图1-1所示。图1-1（a）为衔铁沿棱角转动的拍合式铁芯，其铁芯材料由电工软铁制成，它广泛用于直流电器中；图1-1（b）为衔铁沿轴转动的拍合式铁芯，铁芯形状有E形和U形两种，其铁芯材料由电工硅钢片叠成，多用于触头容量较大的交流电器中；图1-1（c）为衔铁直线运动的双E形直动式铁芯，它也是由硅钢片叠压而成，也分为交、直流两大类。

电磁机构的作用原理是：当线圈中有工作电流通过时，电磁吸力克服弹簧的反作用力，使衔铁与铁芯闭合，由连接机构带动相应的触头动作。在交流电流产生的交变磁场中，为避免因磁通过零点造成衔铁的抖动，需在交流电器铁芯的端部开槽，嵌入一铜短路环，使环内感应电流产生的磁通与环外磁通不同时过零，使电磁吸力F总是大于弹簧的反作用力，因而可以消除交流铁芯的抖动。

需要指出的是，对电磁式电器而言，电磁机构的作用是使触头实现自动化操作，但电磁机构实质上就是电磁铁的一种，电磁铁还有很多用途，例如牵引电磁铁，有拉动式和推动式两种，可以用于远距离控制和操作各种机构；阀用电磁铁，可以远距离控制各种气动阀，液压阀以实现机械自动控制；制动电磁铁则用来控制自动抱闸装置，实现快速停车；起重电磁铁用于起重搬运磁性货物工件等。

3.电器的触头系统

在工作过程中可以分开与闭合的电接触称为可分合接触，又称为触头，触头是成对的，一为动触头，一为静触头。触头有时又包含主触头、副触头。

触头的作用是接通或分断电路，因此要求触头要具有良好的接触性能，电流容量较小的电器（如接触器、继电器）常采用银质材料作触头，这是因为银氧化膜的电阻率与纯银的相似，可以避免表面氧化膜电阻率增加而造成接触不良。

触头的结构有桥式和指式两类。图1-2（a）所示是两个点接触的桥式触头，图1-2（b）是两个面接触的桥式触头。两个触头串于同一电路中，电路的接通与断开由两个触点共同完成，点接触形式适用于电流不强，且触头压力小的场合；面接触形式适用于电流较强的场合。图1-2（c）所示是为指形触头，其接触区为一直线，触头接通或分断时产生滚动摩擦，以利于去掉氧化膜，故其触头可以用紫铜制造，特别适合于触头分合次数多、电流大的场合。

4.低压电器的主要技术参数

电器要可靠地接通和分断被控电路，而不同的被控电路工作在不同的电压或电流等级、不同的通断频繁程度及不同性质负载的情况下，这对电器提出了各种技术要求。如触点在分断状态时要有一定的耐压能力，防止漏电或介质击穿，因而电器有额定工作电压这一基本参数；触头闭合时，总有一定的接触电阻，负载电流在接触电阻产生的压降和热量不应过大，因此对电器触点规定了额定电流值，被控负载的工作情况对电器的要求有着重要的影响，如笼型异步电动机反接触制动及反向时的电流峰值约比正常工作时大两倍，所以电动机频繁反向时，控制电器的工作条件较差，于是，有些控制电器被制成能在较恶劣的条件下使用，而有些不能，这就使电器有不同的使用类别。配电电器担负着接通和分断短路电流的任务，相应地规定了极限通、断能力；电器在分断电流时，出现的电弧要烧损触点甚至熔焊，因此电器都有一定的使用寿命。

下面仅就控制电器的主要技术参数作一介绍，供选用电器时参考。

（1）使用类别

按国标GB2455—85，表1-2列出了控制电器主触点和辅助触点的标准使用类别。

（2）主参数——额定工作电压和额定工作电流

额定工作电压是指在规定条件下，能保证电器正常工作的电压值，通常是指触点的额定电压值。有的电磁机构的控制电器还规定了电磁线圈的额定工作电压。

额定工作电流是指根据电器的具体使用条件确定的电流值，它和额定电压、电网频率、额定工作制、使用类别、触点寿命及防护等级等因素有关，同一开关电器可以对应不同使用条件以规定不同的工作电流值，CJX2系列小容量交流接触器的额定工作电流等技术数据见表1-3。

（3）通断能力

通断能力以表1-4中“非正常负载”时能接通和断开的电流值来衡量。接通能力是指开关闭合时不会造成触点熔焊的能力。断开能力是指开关断开时能可靠灭弧的能力。

（4）寿命

控制电器的寿命包括机械寿命和电寿命。机械寿命是电器在无电流情况下能操作的次数；电寿命是指按指定使用条件不需要修理或更换零件的负载操作次数。

项目学习情境2 安全用电

电对人类造福不浅，但是处理不当也会造成灾祸，小则损坏机器，大则引起人身伤亡事故，根据触电事故的统计分析，可以将触电事故的发生原因归纳为4个方面，即电气设备安装不合理；电气设备维修不及时；违章作业，不遵守安全工作制度；不懂安全用电常识。所以对于电的安全知识人人都应掌握。

1.触电的原因和危害

电流流过人体就会导致触电。一般地，对于50Hz的工频交流电而言，当流过人体电流大于0.05A时，就可能导致触电死亡，这与电流流过人体的途径、部位有关。通过人体电流的大小决定于人体电阻以及所触及的电压高低。人体的电阻不是固定的，是可以改变的，一般为600～100000Ω。使人体电阻变化的因素很多，如健康状况、神经系统、心理状态、衣服、鞋子、皮肤的干燥程度等。但是由于最小电阻约在600 Ω左右，那么如果接触到的电压为60V时，通过人体的电流就可能达到0.1A。这就说明只要碰到60V电压的线路上，就可能发生触电死亡事故。所以，一般规定36V以下为安全电压。

2.触电的种类和形式

（1）触电的种类

触电事故是由电流流过人体所造成的。人体被电流伤害的情况，按其性质的不同可分为两类：

① 电伤。电伤是指电流通过人体外部表皮造成局部伤害。例如电弧的灼伤，与带电体接触后皮肤的红肿，金属在大电流下熔化，飞溅而使皮肤遭受伤害等。

② 电击。电击是指电流流过人体内部器官，对人体心脏及神经系统造成破坏直至死亡。它是最危险的触电事故。因触电而造成死亡事故多数是由电击所致。但在触电事故中，电击和电伤常会同时发生。

电击伤人的程度，要根据流过人体电流的大小，通电时间的长短，电流的途径和频率以及触电者本身的情况而决定。

（2）触电的形式

人体触及带电体有三种不同情况，分别为单线触电、两线触电及跨步电压触电。

① 单线触电。指人站在地上或其他接地体上，而人的某一部位触及带电体，称为单线触电。在我国低压三相四线制中性点接地系统中，单线触电的电压为220V。

② 两线触电。指人体两处同时触及三相380V/220V系统的两相带电体，加于人体的电压达380V。

③ 跨步电压触电。带电体着地时，电流流过周围土壤，产生电压降，人接近着地点时，两脚之间形成跨步电压，其大小决定于离着地点的远近及两脚正对着地点的跨步距离，跨步电压在一定程度上也会引起触电事故。

3.安全措施

为防止人体偶然触电，在一切电气设备中都应该加有保护装置，工作人员要严格遵守安全规则，此外还应该注意带好一切保护用具。

电气设备的安全保护装置主要有接地和接零两种。

（1）保护接地

把电动机、变压器等电气设备的金属外壳用电阻很小的导线与埋在地中的接地装置可靠地连接起来，称保护接地。

将电气设备不带电金属部分接地的目的，是防止工作人员发生间接触电事故。

（2）保护接零

把电气设备的金属外壳接到线路系统的中性点上叫做保护接零（或称保护接中线）。接中线（即接零）时，应满足以下要求：

① 在同一电网中，不得把一部分电气设备接零，而另一部分电气设备接地。这是因为如果某一接地保护设备的绝缘损坏，并与外壳相连时，会使中线上出现对地电压，于是所有接零的设备上都会出现危险电压。

② 中线上不得装有熔断器和断路设备，仅允许采用在切断中线时，必须同时切断相线的开关的方法。

③ 接零的干线（中线）不得小于相线截面的1/2，支线应不小于相线截面的1/3。电气设备接中线应以并联方式连接。

④ 在变电室线路的起点和架空线路的分支处及支线的末端应将零线重复接地，重复接地的接地电阻不大于10 Ω。

（3）安全用电

虽然我们采取上述几种措施来防止触电，但由于工作疏忽或不重视安全用电，有时还可能发生触电事故。因此，在工作中还必须注意以下几点：

① 无论何时何地，不能用手来判断接线端或裸导体是否带电。

② 换接熔丝时，首先要切断电源，切勿带电操作。如确实有必要带电操作，则应采取安全措施。

③ 常用的电气设备的金属外壳必须接有专用的接零导线。

④ 在特殊情况下，使用安全电压。

⑤ 处理好导线的带电接头的绝缘。

⑥ 操作电器开关、按钮等，手应保持干燥。

⑦ 若遇有人触电时，应立即切断电源。不可用手直接拉触电者使之脱离电源。

⑧ 严格遵守电气设备的安全操作规程。

4.触电的急救

一旦发生触电事故，抢救者要保持冷静，首先应使触电者脱离电源，然后进行急救。急救的要点是镇静、迅速、得法。

（1）脱离电源

使触电者脱离电源是极其重要的一环，触电时间越长，对触电者的伤害就越大。具体做法及应注意的问题如下：

① 就近断开电源开关或拔去电源插头。但应注意在切断开关时，是否会因带负荷拉闸而造成更大的事故。

② 如果触电事故点离电源开关太远，或立即拉开就近电源开关将导致更大的故障，救护人员可用干燥的衣服、绝缘手套、木棒等绝缘物作工具拉开触电者或挑开电线，使之脱离电源。

③ 如果触电者抽筋而紧握电线，可用干燥的木柄斧、电工绝缘钳等将电线一根一根地切断，并把触电者手握点两头的线均切断。要防止电线断落到别人和自己身上。

④ 如果触电者处于较高的位置，在使触电者脱离电源的同时，还要采取防摔伤措施。

⑤ 如果触电事故发生在高压设备上，应通知动力部门停电，或由从事高压的电工人员，采用相应电压等级绝缘工具，使触电者脱离电源。

（2）现场急救

触电者脱离电源后，应尽快进行现场抢救，若发现触电者停止呼吸或心脏停止跳动，决不可认为触电者已死亡而不去抢救，应立即在现场进行人工呼吸和人工胸外心脏挤压，并派人通知医院。具体情况如下：

① 如果触电者神志清醒，只是感到心慌，四肢发麻无力，此时应使触电者在空气流动的地方静卧休息1～2小时，让其自己慢慢恢复正常，并注意观察。

② 如果触电者已失去知觉，但心脏跳动和呼吸还在进行，此时应使触电者舒适、安静地平卧，周围不要围挤人群，解开衣扣以利呼吸。可让触电者闻闻氨气，摩擦全身使之发热。如果天气寒冷，应注意保暖。同时迅速通知医院诊治。

③ 如果触电者已停止呼吸，但心脏还在跳动，应立即进行人工呼吸法（见图1-3）；如停止心跳，但有呼吸应立即进行胸外挤压法（见图1-4）；如心跳与呼吸均停，应立即人工呼吸和胸外挤压法同时进行。以上抢救人员必须认真坚持进行，直到医生到达之后。

在实施人工呼吸和胸外挤压法之前，必须迅速将触电者身上妨碍呼吸的衣领、上衣扣、裤带等解开；同时取出口中的假牙、血块、黏液等异物，使呼吸道畅通。

1.4 训练内容和步骤

复杂的电器控制线路大多数都是由许多低压电器组成的。在设计和安装控制线路时，必须熟悉低压电器的外形结构及型号意义，并掌握其简单的检查与测试方法。交流接触器的测试电路如图1-5所示。

1.认识常用低压电器

根据低压电器的实物，写出各电器的名称。例如，HK2、HR5、DZ15、LA18、CJ10-20、RT0等系列的低压电器。

2.对交流接触器的释放电压进行测试

步骤如下：

（1）按照图1-5接线。

（2）闭合刀开关QS1，调节调压器为380V；闭合QS2，交流接触器吸合。

（3）转动调压器手柄，使电压均匀下降，同时注意接触器的变化，并在表1-5中记录数据。

3.对交流接触器的最低吸合电压进行测试

从释放电压开始，每次将电压上调10V，然后闭合刀开关，观察接触器是否闭合。如此重复，直到交流接触器能可靠地闭合为止，记录数据填入表1-5。

4.注意事项

（1）接线要求牢靠、整齐、清楚、安全可靠。

（2）操作时要胆大、心细、谨慎，不允许用手触及电气元件的导电部分以免触电及意外损伤。

（3）通电观察接触器动作情况时，要注意安全，防止碰触带电部位。

5.思考与讨论

（1）将电气设备不带电的金属部分接地的目的是什么？

（2）低压开关电器动断、动合为什么采用桥式触头？

（3）交流电磁式电器的铁芯上为什么要有分磁环？

1.5 实训报告要求和考核标准

实训考核标准见表1-6。