任務2-1三相異步電動機點動控制線路的分析與安裝調試了解低壓電器的分類、作用;熟悉常用低壓電器的功能、結構及工作原理;熟記常用低壓電器的文字符號和圖形符號。能正確選擇、合理使用低壓電器元件;能繪制、分析點動控制的電氣原理圖;能完成點動控制電路的裝配、調試。學習目標01

低壓電器的基本認知02電動機點動控制電路的實現學習任務本任務主要通過電動機點動控制電路學習電機控制的相關知識，為此將本任務分解為以下兩個分任務。任務導入任務一

低壓電器的基本認知低壓電器的定義？在電能的生產、輸送、分配和使用中，起著控制、調節、檢測、轉換及保護作用的所有電工器械簡稱為電器。我國現行標準將工作在交流50Hz、額定電壓1200V及以下和直流額定電壓1500V及以下電路中的電器稱為低壓電器。高壓電器是用于交流電壓1200V以上、直流電壓1500V以上電路中的電器。例如高壓斷路器、高壓隔離開關、高壓熔斷器等。高壓斷路器戶外高壓隔離開關高壓熔斷器高壓電器？學習情境1低壓電器的基礎知識隨著科學技術的不斷發展，低壓電器將會沿著體積小、質量輕、安全可靠、使用方便及性價比高的方向發展。重點：低壓電器的電磁機構和觸頭系統。難點：電弧的產生和熄滅。2按用途分類34按工作原理分類按工作電壓等級分類1按有無觸頭分類2按工作電壓等級分類1按動作方式分類1按工作電壓等級分類1按用途分類3按工作電壓等級分類1按工作原理分類4低壓電器的分類按工作電壓等級分類1按動作方式分類1（1）手動電器

用手或依靠機械力進行操作的電器，如手動開關、控制按鈕、行程開關等主令電器。手動開關控制按鈕行程開關可分為：手動電器和自動電器。按工作電壓等級分類1按動作方式分類1（2）自動電器

借助于電磁力或某個物理量的變化自動進行操作的電器，如接觸器、各種類型的繼電器、電磁閥等。接觸器繼電器電磁閥按工作電壓等級分類1按有無觸頭分類2（1）有觸頭電器

有觸頭電器有動觸頭和靜觸頭之分，利用觸頭的合與分來實現電路的通與斷。例如接觸器、中間繼電器等。接觸器中間繼電器可分為：有觸頭電器和無觸頭電器。按工作電壓等級分類1按有無觸頭分類2（2）無觸頭電器

無觸頭電器沒有觸頭，主要利用晶體管的導通與截止來實現電路的通與斷。例如電磁閥、電磁離合器等。電磁閥電磁離合器按工作電壓等級分類1按用途分類3可分為：配電電器、控制電器、主令電器、保護電器和執行電器。

（1）配電電器

主要用于低壓配電系統中。要求系統發生故障時準確動作、可靠工作，在規定條件下具有相應的動穩定性與熱穩定性，使電器不會被損壞。常用的配電電器有刀開關、轉換開關、熔斷器、斷路器等。刀開關萬能轉換開關斷路器熔斷器按工作電壓等級分類1按用途分類3（2）控制電器

用于各種控制電路和控制系統的電器，例如接觸器、繼電器、電動機起動器等。（3）主令電器

用于自動控制系統中發送動作指令的電器，例如按鈕、行程開關、萬能轉換開關等。按工作電壓等級分類1按用途分類3（4）保護電器

用于保護電路及用電設備的電器，例如熔斷器、熱繼電器、各種保護繼電器、避雷器等。三相保護繼電器熱繼電器避雷器按工作電壓等級分類1按用途分類3（5）執行電器

指用于完成某種動作或傳動功能的電器，例如電磁鐵、電磁離合器等。圓管式電磁鐵電磁離合器按工作電壓等級分類1按工作原理分類4

（1）電磁式電器

依據電磁感應原理來工作，如接觸器、各種類型的電磁式繼電器等。速度繼電器溫度繼電器（2）非電量控制電器

依靠外力或某種非電物理量的變化而動作的電器，如刀開關、行程開關、按鈕、速度繼電器、溫度繼電器等。可分為：電磁式電器和非電量控制電器。低壓電器的作用低壓電器能夠依據操作信號或外界現場信號的要求，自動或手動地改變電路的狀態、參數，實現對電路或被控對象的控制、保護、測量、指示和調節。低壓電器的作用有：控制作用、保護作用、測量作用、調節作用、指示作用、轉換作用。控制作用

如電梯的上下移動、快慢速自動切換與自動停層等。01保護作用

能根據設備的特點，對設備、環境、以及人身實行自動保護，如電機的過熱保護、電網的短路保護、漏電保護等。02測量作用

利用儀表及與之相適應的電器，對設備，電網或其它非電參數進行測量，如電流、電壓、功率、轉速、溫度、濕度等。03低壓電器的作用調節作用

低壓電器可對一些電量和非電量進行調整，以滿足用戶的要求，如柴油機油門的調整、房間溫濕度的調節、照度的自動調節等。04指示作用利用低壓電器的控制、保護等功能，檢測出設備運行狀況與電氣電路工作情況，如絕緣監測、保護吊牌指示等。05低壓電器的作用轉換作用在用電設備之間轉換或對低壓電器、控制電路分時投入運行，以實現功能切換，如勵磁裝置手動與自動的轉換，供電的市電與自備電的切換等。06低壓電器的作用當然，低壓電器作用遠不止這些，隨著科學技術的發展，新功能、新設備會不斷出現，常用低壓電器的主要種類和用途如表2-1所示。表2-1常見的低壓電器的主要種類及用途表2-1常見的低壓電器的主要種類及用途4主令電器按鈕主要用于發布命令或程序控制限位開關微動開關接近開關萬能轉換開關5接觸器交流接觸器主要用于遠距離頻繁控制負荷，切斷帶負荷電路直流接觸器6起動器磁力起動器主要用于電動機的起動星三角起動器7控制器自耦減壓起動器主要用于控制回路的切換凸輪控制器表2-1常見的低壓電器的主要種類及用途低壓電器一般都有兩個基本部分，即感受部分和執行部分。感受部分感受外界信號，并做出反應。低壓電器的基本結構自控電器的感受部分大多由電磁機構組成；手動電器的感受部分通常為電器的操作手柄。執行部分根據控制指令，執行接通或斷開電路的任務。。下面簡單介紹電磁式低壓電器的電磁機構和觸頭系統：1.電磁機構電磁機構一般由線圈、鐵芯及銜鐵等幾部分組成。按通過線圈的電流種類分有交流電磁機構和直流電磁機構；按電磁機構的形狀分有E形和U形兩種；按銜鐵的運動形式分有拍合式和直動式兩大類，如圖2-1所示。1—銜鐵；2—鐵芯；3—線圈圖2-1常用的電磁機構拍合式U形拍合式E形直動式E形按工作電壓等級分類1鐵芯（1）交流電磁機構和直流電磁機構的鐵芯（銜鐵）有所不同，直流電磁機構由于通入的是直流電，其鐵芯不發熱，只有線圈發熱，因此線圈和鐵芯接觸以利于散熱，線圈形狀做成無骨架、瘦高型，以改善自身的散熱，鐵芯采用整塊鑄鐵或鑄鋼。按工作電壓等級分類1鐵芯（1）交流電磁機構由于通入的是交流電，鐵芯中存在磁滯損耗和渦流損耗，線圈和鐵芯都發熱，所以交流電磁機構的線圈有骨架，使鐵芯和線圈隔離并將線圈制成短而厚的矮胖型，以利于鐵芯和線圈的散熱。鐵芯用硅鋼片疊加而成，以減少渦流損耗。按工作電壓等級分類1線圈（2）線圈是電磁機構的心臟，按接入線圈電源種類的不同，可分為直流線圈和交流線圈。根據勵磁的需要，線圈可分串聯和并聯兩種，前者稱為電流線圈，后者稱為電壓線圈。電壓線圈：并聯在電路中，匝數多、導線細。電流線圈：串聯在電路中，匝數少、導線粗。交流線圈：短而粗，有骨架。直流線圈：細而長，無骨架。按工作電壓等級分類1線圈（2）電流線圈

按工作電壓等級分類1線圈（2）電壓線圈按工作電壓等級分類1短路環（3）圖2-2接觸器短路環示意圖1—鐵芯；2—短路環

按工作電壓等級分類1短路環（3）按工作電壓等級分類1短路環（3）當線圈中通以直流電時，氣隙磁場感應強度不變，直流電磁鐵的電磁吸力為恒值。當線圈中通以交流電時，氣隙磁場感應強度為交變量，交流電磁鐵的電磁吸力在0和最大值之間變化，會產生劇烈的振動和噪聲，因此交流電磁機構一般都有短路環，如圖2-2所示，其作用是將磁通分相，使合成后的吸力在任一時刻都大于彈簧反力，消除振動和噪聲。2.觸頭系統觸頭是用來接通或斷開電路的，其結構形式有很多種。下面介紹常見的幾種分類方式:按工作電壓等級分類1按其接觸形式分（1）

(a)點接觸(b)面接觸(c)線接觸

觸頭按其接觸形式分為點接觸、線接觸和面接觸3種，如圖2-3所示。

圖2-3常見的觸頭結構按工作電壓等級分類1按控制的電路分（2）觸頭按控制的電路分為主觸頭和輔助觸頭。主觸頭用于接通或斷開主電路，允許通過較大的電流。輔助觸頭用于接通或斷開控制電路，只允許通過較小的電流。按工作電壓等級分類1按原始狀態分（3）觸頭按原始狀態分為常開觸頭和常閉觸頭。當線圈不帶電時，動、靜觸頭是分開的稱為常開觸頭；當線圈不帶電時，動、靜觸頭是閉合的稱為常閉觸頭。按工作電壓等級分類13.工作原理當線圈中有工作電流通過時，通電線圈產生磁場，于是電磁吸力克服彈簧的反作用力使銜鐵與鐵芯閉合，由連接機構帶動相應的觸頭動作。4.電弧的產生與熄滅

電弧是在觸頭由閉合狀態過渡到斷開狀態的過程中產生的，是觸頭間氣體在強電場作用下產生的放電現象，是一種帶電粒子的急流。電弧的特點是外部有白熾弧光，內部有很高的溫度和密度很大的電子流。按工作電壓等級分類1電弧的產生（1）電弧產生的原因1）強電場放射2）撞擊電離3）熱電子發射4）高溫游離按工作電壓等級分類1電弧的產生（1）1)強電場放射觸頭在通電狀態下開始分離時，其間隙很小，電路電壓幾乎全部降落在很小的間隙上，使該處電場強度很高，強電場將觸頭陰極表面的自由電子拉出到氣隙中，使觸頭間隙的氣體中存在較多的電子，這種現象稱為強電場放射。按工作電壓等級分類1電弧的產生（1）2)撞擊電離觸頭間的自由電子在電場作用下，向正極加速運動，經一定路程后獲得足夠大的動能，在其前進途中撞擊氣體原子，將氣體原子分裂成電子和正離子。電子在向正極運動過程中將撞擊其他原子，使觸頭間隙中氣體電荷越來越多，這種現象稱為撞擊電離。按工作電壓等級分類1電弧的產生（1）3)熱電子發射撞擊電離產生的正離子向陰極運動，撞擊在陰極上使陰極溫度逐漸升高，并使陰極金屬中電子動能增加，當陰極溫度達到一定程度時，一部分電子有足夠動能將從陰極表面逸出，再參與撞擊電離。由于高溫使電極發射電子的現象稱為熱電子發射。按工作電壓等級分類1電弧的產生（1）4)高溫游離當電弧間隙中的氣體溫度升高，使氣體分子熱運動速度加快，當電弧溫度達到或超過3000℃時，氣體分子發生強烈的不規則熱運動并造成相互碰撞，使中性分子游離成為電子和正離子。這種因高溫使分子撞擊所產生的游離稱為高溫游離。按工作電壓等級分類1電弧的危害（2）

延長了切斷故障的時間；高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞；形成飛弧造成短路事故。按工作電壓等級分類1滅弧的方法（3）機械滅弧：通過機械將電弧迅速拉長，用于開關電路。01磁吹滅弧：在一個與觸頭串聯的磁吹線圈產生的磁力作用下，電弧被拉長且被吹入由固體介質構成的滅弧罩內，電弧被冷卻熄滅。02按工作電壓等級分類1滅弧的方法（3）窄縫滅弧：在電弧形成的磁場、電場力的作用下，將電弧拉長進入滅弧罩的窄縫中，使其分成數段并迅速熄滅，該方式主要用于交流接觸器中。03按工作電壓等級分類1滅弧的方法（3）柵片滅弧：當觸頭分開時，產生的電弧在電場力的作用下被推入一組金屬柵片而被分成數段，彼此絕緣的金屬片相當于電極，因而就有許多陰陽極壓降，對交流電弧來說，在電弧過零時使電弧無法維持而熄滅，交流電器常用柵片滅弧。04按工作電壓等級分類1電弧的分類（4）電弧分直流電弧和交流電弧，交流電弧有自然過零點，故其電弧較易熄滅。交流電弧比直流電弧易熄滅！思考與練習：1.從外部結構特征上如何區分直流電磁機構和交流電磁機構？如何區分電壓線圈與電流線圈？2.交流電磁線圈誤接入對應大小的直流電源，直流電磁線圈誤接入對應數值的交流電源，將會發生什么情況，為什么？3.為什么交流電弧比直流電弧易熄滅？學習情境2

低壓斷路器低壓斷路器（又稱為自動開關或空氣開關）可用來分配電能、不頻繁啟動電動機、對供電線路及電動機等進行保護；用于正常情況下的接通和分斷操作以及嚴重過載、短路及欠壓等故障時的自動切斷電路，在分斷故障電流后，一般不需要更換零件，且具有較大的接通和分斷能力；因而獲得了廣泛應用。低壓斷路器1.分閘彈簧2.主觸頭3.傳動桿4.鎖扣5.軸6.過電流脫扣器7.熱脫扣器8.欠電壓失電壓脫扣器9.分勵脫扣器塑殼式低壓斷路器結構原理圖1.分閘彈簧2.主觸頭3.傳動桿4.鎖扣5.軸6.過電流脫扣器7.熱脫扣器8.欠電壓失電壓脫扣器9.分勵脫扣器塑殼式低壓斷路器結構原理圖線路短路或嚴重過載保護1.分閘彈簧2.主觸頭3.傳動桿4.鎖扣5.軸6.過電流脫扣器7.熱脫扣器8.欠電壓失電壓脫扣器9.分勵脫扣器塑殼式低壓斷路器結構原理圖遠距離切斷主電路，對電路不起保護作用1.分閘彈簧2.主觸頭3.傳動桿4.鎖扣5.軸6.過電流脫扣器7.熱脫扣器8.欠電壓失電壓脫扣器9.分勵脫扣器塑殼式低壓斷路器結構原理圖線路過載保護1.分閘彈簧2.主觸頭3.傳動桿4.鎖扣5.軸6.過電流脫扣器7.熱脫扣器8.欠電壓失電壓脫扣器9.分勵脫扣器塑殼式低壓斷路器結構原理圖電動機的欠壓失壓保護

低壓斷路器的型號含義如圖2-4所示:圖2-4低壓斷路器的型號含義和圖形符號比如：DZ5-20表示額定電流為20A的DZ5系列塑殼式低壓斷路器。低壓斷路器的額定電流和額定電壓應大于或等于線路、設備的正常工作電壓和工作電流。01低壓斷路器的極限通斷能力應大于或等于電路最大短路電流。02欠電壓脫扣器的額定電壓等于線路的額定電壓。03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。04低壓斷路器的選型：熔斷器是一種結構簡單、使用方便、價格低廉的保護電器，廣泛用于供電線路和電氣設備的短路保護。熔斷器由熔體和安裝熔體的熔斷管（或座）等部分組成。熔體是熔斷器的核心，通常用低熔點的鉛錫合金、鋅、銅、銀的絲狀或片狀材料制成，新型的熔體通常設計成滅弧柵狀和具有變截面片狀結構。當通過熔斷器的電流超過一定數值并經過一定的時間后，電流在熔體上產生的熱量使熔體某處熔化而分斷電路，從而保護了電路和設備。學習情境3

熔斷器熔斷器熔斷器熔斷器熔斷器熔斷器熔斷器熔斷器熔斷器熔斷器熔斷器熔斷器的型號含義和圖形符號如圖2-5所示:圖2-5熔斷器的型號含義和圖形符號a)型號含義b)圖形、文字符號在控制電路中，熔斷器所起到的保護是（）。A、過電流保護B、過電壓保護C、過載保護D、短路保護答案為：D思考與練習：學習情境4

控制按鈕主令電器是用來發布命令、改變控制系統工作狀態的電器，它可以直接作用于控制電路，也可以通過電磁式電器的轉換對主電路實現控制。由于它是一種專門發號施令的電器，故稱為主令電器。主令電器應用廣泛，種類繁多，常用的主令電器有按鈕開關、行程開關、轉換開關、凸輪控制器等。按鈕一般情況下它不直接控制主電路的通斷，主要利用按鈕開關遠距離發出手動指令或信號去控制接觸器、繼電器等電器，再由它們去控制主電路；也可用于電氣聯鎖等線路中。按鈕型號的含義如下：其中結構型式代號的含義為：K-開啟式，S-防水式，J-緊急式，X-旋鈕式，H-保護式，

F-防腐式，Y-鑰匙式，D-帶燈按鈕。圖2-6控制按鈕型號的含義按下復合按鈕時（）。A、動斷點先斷開B、動合點先閉合C、動斷動合點同時動作D、無法判斷答案為：A思考與練習：學習情境5

接觸器接觸器屬于控制類電器，是一種適用于遠距離頻繁接通和分斷交直流主電路和控制電路的自動控制電器。接觸器按其主觸頭通過電流種類不同，有直流接觸器和交流接觸器。接觸器

其主要控制對象是電動機，也可用于其它電力負載，如電熱器、電焊機等。接觸器具有欠壓保護、零壓保護、控制容量大、工作可靠、壽命長等優點，它是自動控制系統中應用最多的一種電器。接觸器接觸器接觸器接觸器的結構觸頭系統：主觸頭、輔助觸頭常開觸頭（動合觸頭）常閉觸頭（動斷觸頭）電磁系統：動、靜鐵芯，吸引線圈和反作用彈簧滅弧系統：滅弧罩及滅弧柵片

圖2-7交流接觸器結構圖主觸頭常閉輔助觸頭常開輔助觸頭靜鐵心動鐵心吸引線圈滅弧裝置接觸器工作原理接觸器的工作原理是利用電磁鐵吸力及彈簧反作用力配合動作，使觸頭接通或斷開。圖2-8交流接觸器工作原理圖接觸器接觸器的圖形符號與文字符號接觸器接觸器的型號含義接觸器交流接觸器用于控制電壓不超過660V、電流不超過600A的50Hz交流電路。鐵心為雙E型，由硅鋼片疊成。在靜鐵心端面上嵌入短路環。對于CJ0、CJ10系列交流接觸器，大都采用銜鐵作直線運動的雙E直動式或螺管式電磁機構。而CJ12、CJ12B系列交流接觸器，則采用銜鐵繞軸轉動的拍合式電磁機構。線圈做成短而粗的形狀，線圈與鐵心之間留有空隙以增加鐵心的散熱效果。

接觸器的觸頭用于分斷或接通電路。交流接觸器一般有3對主觸頭，2對輔助觸頭。

交流接觸器接觸器直流接觸器主要用于電壓440V、電流600A以下的直流電路。其結構與工作原理基本上與交流接觸器相同，即由線圈、鐵心、銜鐵、觸頭、滅弧裝置等部分組成。所不同的是除觸頭電流和線圈電壓為直流外，其觸頭大都采用滾動接觸的指形觸頭，輔助觸頭則采用點接觸的橋形觸頭。鐵心由整塊鋼或鑄鐵制成，線圈制成長而薄的圓筒形。為保證銜鐵可靠地釋放，常在鐵心與銜鐵之間墊有非磁性墊片。由于直流電弧不像交流電弧有自然過零點，所以更難熄滅，因此直流接觸器常采用磁吹式滅弧裝置。常用的直流接觸器有CZ18、CZ21、CZ22、CZ0。

直流接觸器①額定電壓②額定電流接觸器銘牌上的額定電壓是指接觸器主觸頭的額定電壓，交流有127V、220V、380V、500V等檔次；直流有110V、220V、440V等檔次。

接觸器銘牌上的額定電流是指主觸頭的額定電流。有5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A和600A。接觸器的主要技術參數交流有36V、110V、127V、220V、380V；直流有24V、48V、220V、440V。電氣壽命是指在不同使用條件下無需修理或更換零件的負載操作次數;機械壽命是指在需要正常維修或更換機械零件前,包括更換觸頭所能承受的無載操作循環次數。指接觸器每小時的操作次數。③接觸器線圈的額定電壓④電氣壽命和機械壽命⑤額定操作頻率選擇接觸器時應注意以下幾點：①接觸器的類型選擇：根據接觸器所控制的負載性質，選擇直流接觸器或交流接觸器。②接觸器主觸頭的額定電壓大于等于負載額定電壓。③接觸器的額定電流應大于或等于所控制電路的額定電流。接觸器的選用④接觸器線圈額定電壓。當線路簡單、使用電器較少時，可選用220V或380V；當線路復雜、使用電器較多或在不太安全的場所時，可選用36V、110V或127V。⑤接觸器的觸頭數量、種類應滿足控制線路要求。⑥操作頻率（每小時觸頭通斷次數）。當通斷電流較大且通斷頻率超過規定數值時，應選用額定電流大一級的接觸器型號。否則會使觸頭嚴重發熱，甚至熔焊在一起，造成電動機等負載缺相運行。接觸器的選用刀開關又稱閘刀開關或隔離開關，它在電路中用作隔離電源，以確保電