《焊接電工》第4版 課件 第6單元 常用低壓電器及電工儀表

第六章常用低壓電器及電工儀表主要內(nèi)容

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§6-2

電工儀表及測量★本章小結(jié)★職業(yè)教育機械類專業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+”新形態(tài)教材§6-1常用低壓電器§6-1常用低壓電器低壓電器通常是指工作在額定電壓交流1.0kV或直流1.2kV及以下的電路中起保護、控制調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換和通斷作用的基礎(chǔ)電器元件。一、常用低壓電器的分類1.按低壓電器的作用分類控制電器配電電器包括起動器、接觸器、控制器、主令電器、電阻器、變阻器、電壓調(diào)整器及電磁鐵等有刀開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器、斷路器等§6-1常用低壓電器2.按低壓電器的動作方式分類手控電器自控電器如刀開關(guān)、負荷開關(guān)、按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)等這類電器是指按本身參數(shù)（如電流、電壓、時間、速度等）的變化或外來信號變化而自動進行工作的電器。如各種形式的接觸器、繼電器等§6-1常用低壓電器3.按低壓電器有、無觸頭分類有觸頭電器無觸頭電器有觸點的電器組成的控制電路又稱為繼電-接觸控制電路用晶體管或晶閘管做成的無觸點開關(guān)、無觸點邏輯元件等屬于無觸點電器§6-1常用低壓電器二、低壓電器的型號及識別低壓電器的命名一般由三部分組成：基本型號、基本規(guī)格、輔助規(guī)格。每部分又分別用數(shù)字或字母來表示不同的要求和使用的范圍：（1）基本型號一般由三位組成。第一位為類組號，用漢語拼音字母表示，最多限用3個字母。第二位為設(shè)計序號，用數(shù)字表示，個數(shù)不限（若兩個及兩個以上的數(shù)字，首位數(shù)字為“9”表示船用電器；“8”表示防爆用電器；“7”表示紡織用電器；“6”表示農(nóng)用電器；?！?-1常用低壓電器

“5”表示化工用器）。第三位為特殊派生代號，用漢

語拼音字母表示，最好只用一個，它表示全系列在特

殊情況下變化的特征（如“L”表示帶漏電保護）。（2）基本規(guī)格一般為兩位。第一位為基本規(guī)格代號，用數(shù)字表示，個數(shù)不限；第二位為通用派生號，用漢字拼音字母表示。（3）輔助規(guī)格一般由兩位組成。第一位為輔助規(guī)格代號，用數(shù)字表示，個數(shù)不限；第二位為特殊環(huán)境條件派生號，用漢語拼音字母表示。§6-1常用低壓電器如塑料外殼斷路器設(shè)計代號額定電流40A三極脫扣方式為電磁液壓脫扣

用途為保護電動機§6-1常用低壓電器（一）常用開關(guān)1.刀開關(guān)（1）開啟式負載開關(guān)（圖6-1）（2）封閉式負荷開關(guān)（圖6-2）2.轉(zhuǎn)換開關(guān)(圖6-3)轉(zhuǎn)換開關(guān)的額定電流應(yīng)等于或大于被控制電路中各負載電流的總和；若用于控制電動機時，其額定電流一般選擇為電動機額定電流的1.5～2.5倍。3.其他開關(guān)(1)行程開關(guān)(圖6-4)三、幾種常用低壓電器圖6-1開啟式負荷開關(guān)§6-1常用低壓電器圖6-2封閉式負荷開關(guān)圖6-3轉(zhuǎn)換開關(guān)圖6-4行程開關(guān)§6-1常用低壓電器行程開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動式、滾動式和微動式三種。直動式行程開關(guān)的工作原理是：利用生產(chǎn)機械運動部件上的擋塊碰壓頂桿而使觸點動作。（2）電磁氣閥（圖6-5）電磁氣閥是一種利用電磁鐵吸力使主閥直接進行切換動作以接通或切斷氣路的自動控制閥。因其動作是隨輸入電信號而響應(yīng)，故控制精度較高。其工作原理是：通電時，鐵心1被吸引，帶動密封塞2一起上升，從而打開氣路。斷電時，鐵心1在彈簧3作用下復(fù)位，密封塞重新切斷氣路?！?-1常用低壓電器圖6-5電磁氣閥圖6-6壓力開關(guān)§6-1常用低壓電器（3）壓力開關(guān)（圖6-6）壓力開關(guān)是一種通過氣體或液體壓力的作用來驅(qū)動開關(guān)的電接觸器件。它主要由動力或壓力敏感元件（感受外界壓力）、機械聯(lián)動機構(gòu)（傳遞壓力）、微動開關(guān)（由常開、常閉觸點執(zhí)行動作）等部分組成。當動力元件受到外界氣體或液體的驅(qū)動壓力能克服壓縮彈簧的彈力時，推動活塞頂桿上移，致使微動開關(guān)動作（即常閉觸點斷開，常開觸點閉合），以對電路進行斷通控制。當外界壓力消失或壓力較低時，活塞在彈簧的作用下脫離微動開關(guān)，使觸點系統(tǒng)復(fù)位?！?-1常用低壓電器（二）按鈕（圖6-7）按鈕是指在工作電壓為500V以下，電流為5A的低壓控制電路中用來接通或切斷控制電路的一種手動電器。按鈕根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，分為常開按鈕（常用作起動）、常閉按鈕（常用作停止）和復(fù)合按鈕（常開和閉合組合的按鈕）。（三）熔斷器（圖6-8）熔斷器俗稱保險，在低壓配電線路中主要起短路保護作用。熔斷器串聯(lián)在被保護電路中，當發(fā)生短路或嚴重過載時，熔體因電流過大而過熱熔斷，自行切斷電路，達到保護的目的。（1）瓷插式熔斷器（2）螺旋式熔斷器（3）無填料封閉管式熔斷器§6-1常用低壓電器圖6-8熔斷器圖6-7按鈕圖6-9低壓斷路器§6-1常用低壓電器熔斷器的額定電流應(yīng)等于或大于熔體的額定電流，其額定電壓必須不低于線路的額定電壓。熔體的額定電流過大，當線路發(fā)生短路或故障時熔體不能很快熔斷，失去保護作用；過小則頻繁熔斷。（四）低壓斷路器（圖6-9）低壓斷路器是一種具有多種保護功能的保護電器，同時又具有開關(guān)功能，故又叫做自動空氣開關(guān)。自動空氣開關(guān)常用作線路的主開關(guān)，它既能在正常情況下手動切斷電路，又能在發(fā)生短路故障時自動切斷電路。當主電路欠壓時，欠電壓脫扣器動作亦能自動切斷電路。故低壓斷路器可用來分斷和接通電路以及作為電氣設(shè)備的過載、短路及欠壓保護?！?-1常用低壓電器（五）交流接觸器（圖6-10）接觸器是一種用來遠距離頻繁地接通和分斷交直流主電路和大容量控制電路的自動切換電器。交流接觸器的種類很多，按工作原理可分為電磁式、氣動式和液壓式；按冷卻方式分為空冷、油冷和水冷；按主觸點的極數(shù)分為單極、雙極和多極等。結(jié)構(gòu)如圖6-10b所示，它主要由電磁機構(gòu)、觸點系統(tǒng)、滅弧裝置、支架、外殼等組成。§6-1常用低壓電器交流接觸器的工作原理為：當吸引線圈通電后，所產(chǎn)生的電磁吸力克服彈簧的反作用力將銜鐵吸合，銜鐵帶動觸點系統(tǒng)動作，首先使常閉輔助觸點斷開，常開輔助觸點閉合，然后是常開主觸點閉合，接通主電路。當吸引線圈斷電或外加電壓顯著下降時，電磁吸力消失或過小，銜鐵在反作用力彈簧的作用下復(fù)位，觸點恢復(fù)常態(tài)。即常開主觸點斷開，切斷主電路；常開輔助觸點先恢復(fù)斷開，常閉觸點后恢復(fù)閉合。★只要控制交流接觸器的吸引線圈的通電和斷電，就可以控制主電路及其它控制電路的接通和分斷。交流接觸器的圖形及文字符號如圖6-10c所示?！?-1常用低壓電器圖6-10CJ10交流接觸器的結(jié)構(gòu)及符號a)b)c)§6-1常用低壓電器（六）繼電器繼電器是一種根據(jù)外界輸入的一定信號（電的或非電的）來控制電路通斷的自動切換電器。它主要用來反映各種控制信號，并對其進行轉(zhuǎn)換和傳遞。1．電磁式繼電器（1）電流繼電器（圖6-11）電流繼電器是一種反映電流變化或者傳遞電流變化信號的控制電器，根據(jù)線圈通過電流的大小來接通或切斷控制電路。電流繼電器可分為過電流繼電器和欠電流繼電器。當通過線圈的電流小于整定值時動作的繼電器，稱為過電流繼電器；§6-1常用低壓電器當通過線圈的電流小于整定值時動作的繼電器，稱為欠電流繼電器。過電流繼電器主要用于電動機、變壓器和輸出電路的過載及短路保護，欠電流繼電器主要用于自動控制系統(tǒng)中。（2）電壓繼電器電壓繼電器是一種反映電壓變化或者傳遞電壓變化信號的控制電器。它在控制電路中根據(jù)線圈兩端電壓的大小來接通或切斷控制電路。電壓繼電器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理與電流繼電器相似，只是電壓繼電器的線圈并聯(lián)接在電路中，且線圈的匝數(shù)多而直徑細。電壓繼電器也分為過電壓繼電器和欠電壓繼電器?！?-1常用低壓電器圖6-11交流過電流繼電器圖6-12中間繼電器圖6-13時間繼電器圖6-14時間繼電器的符號§6-1常用低壓電器（3）中間繼電器（圖6-12）中間繼電器是將信號放大或?qū)⑿盘柾瑫r傳遞給數(shù)個有關(guān)的控制元件，從而增加控制電路數(shù)目的一種控制電器。

2．時間繼電器（圖6-13）感受部分在感受到外界信號后，使執(zhí)行部分經(jīng)過一段時間才動作的繼電器，稱為時間繼電器。時間繼電器的符號如圖6-14所示。（1）空氣阻尼式時間繼電器是以具有瞬時觸點的中間繼電器為主體，再加上延時組件構(gòu)成?！?-1常用低壓電器（2）晶體管式時間繼電器晶體管式時間繼電器是一種有觸點與無觸點相結(jié)合的新型繼電器，它是利用晶體管開關(guān)電路與充放電電路結(jié)合，由于電容電壓的緩慢上升或緩慢下降，從而驅(qū)動開關(guān)電路的通斷，實現(xiàn)延時控制功能。3．熱繼電器（圖6-15）它是利用電流的熱效應(yīng)原理在電氣設(shè)備過載時自動切斷電源來保護用電設(shè)備。熱繼電器按動作方式分為：雙金屬片式、易熔金屬式和利用材料磁導(dǎo)率或電阻值隨溫度變化而變化的特性原理制成的熱繼電器。§6-1常用低壓電器圖6-15普通三相雙金屬片式熱繼電器繼續(xù)返回§6-2電工儀表及測量§6-2電工儀表及測量一、電工儀表的分類1．按被測量的性質(zhì)分類§6-2電工儀表及測量2．按工作原理分類按工作原理分類，可分為磁電式、電磁式、電動式、整流式、熱電式、感應(yīng)式等類型。3．按被測電流種類分類按被測電流種類不同可分為直流儀表、交流儀表、交直流儀表。4．按電工測量儀表的準確度等級分類按測量的準確度級別不同分為0.1級、0.2級、0.5級、1級、1.5級、2.5級、4級七種。二、電工測量儀表的形式1．磁電式儀表§6-2電工儀表及測量★磁電式儀表主要用于直流電流和直流電壓的測量，也常用作萬用表的表頭。2．電磁式儀表電磁式儀表又稱動鐵式儀表，按其結(jié)構(gòu)形式可分為吸引型，排斥型和吸引-排斥型三種?！镫姶攀絻x表主要用于測量工頻交流電流和交流電壓。3．電動式儀表電動式儀表又稱動圈式儀表?！镫妱邮絻x表可用在交流或直流電路中測量電流、電壓和電功率等電量?！?-2電工儀表及測量三、電工測量1．電流的測量測量電流時應(yīng)把電流表串聯(lián)在被測電路中，電流表的內(nèi)阻應(yīng)遠小于電路的負載電阻?！镏绷麟娏鞯臏y量一般使用磁電式儀表。若被測電流不超過測量機構(gòu)的容許值，可將表頭直接與負載串聯(lián)，如圖6-16（a）所示；若被測電流超過測量機構(gòu)的容許值，就需要在表頭上并聯(lián)一阻值為的分流器，如圖6-16（b）所示。流過表頭的電流為電流表內(nèi)阻被測電流§6-2電工儀表及測量圖6-16電流表的接線(a)電流表直接與負載串聯(lián)(b)電流表與分流器并聯(lián)接入§6-2電工儀表及測量由此可得分流器的電阻為★交流電流的測量一般使用電磁式儀表，進行精密測量時使用電動式儀表。2．電壓的測量電壓的測量通常是用電壓表來實現(xiàn)的。其測量方法是將電壓表并聯(lián)在電路中被測元件的兩端，如圖6-17（a）所示。一般電壓表擴大量程采用串聯(lián)附加電阻的方法，這時，通過測量機構(gòu)的電流為量程越大，分流電阻越小§6-2電工儀表及測量圖6-17電壓表的接線(a)電壓表的直接接入(b)電壓表通過附加電阻接入(c)交流電壓表通過電流互感器接入§6-2電工儀表及測量若將電壓表量程擴大m倍時，則附加電阻可通過下式求取3．功率的測量功率由電路中的電壓和電流決定，因此用來測量功率的儀表必須具有兩個線圈，一個用來反映電壓，一個用來反映電流。功率表通常用電動式儀表制成，其固定線圈導(dǎo)線較粗，匝數(shù)較少，稱為電流線圈；可動線圈導(dǎo)線較細，匝數(shù)較多，串有一定的附加電阻，稱為電壓線圈，如圖6-18所示。§6-2電工儀表及測量圖6-18功率表§6-2電工儀表及測量★改變兩組固定線圈的串、并聯(lián)聯(lián)接方式，可以改變電流線圈的量程；改變串入可動線圈的附加電阻，可以改變電壓線圈的量程。1)直流功率的測量直流功率可以用電壓表和電流表間接測量求得，也可用功率表直接測得。功率表的接線方法如圖6-19所示?！镫娏骶€圈應(yīng)與負載串聯(lián)，電壓線圈（包括附加電阻）應(yīng)與負載并聯(lián)。2)單相交流功率的測量電動式功率表既可以測量直流電功率，又可以測量交流電功率，而且接線和讀數(shù)的方法完全相同?！?-2電工儀表及測量圖6-19功率表的接線方法§6-2電工儀表及測量圖6-20所示為實驗室使用的115型多量程單相功率表。其額定電壓為125V、250V和500V，額定電流為5A和10A，當負載電流為0～5A時，兩個電流線圈應(yīng)串聯(lián)。而當負載電流在5～10A之間時，則應(yīng)并聯(lián)。3)三相功率的測量★在對稱的三相交流電路中，可用一只功率表測出其中一相的功率，再乘以3就是三相總功率?！镌诓粚ΨQ的三相四線制電路中，可用三只功率表分別測出各相的功率，再相加就是三相總功率。以上兩種方法分別稱為一表法和三表法。§6-2電工儀表及測量圖6-20多量程單相功率表的內(nèi)部接線§6-2電工儀表及測量在三相三線制電路中，不論負載聯(lián)成星形或三角形，也不論負載是否對稱，都可采用二表法來測量三相總功率。圖6-21為負載聯(lián)成星形的三相三線制電路，用兩個功率表測量時，其接線方法是把兩個功率表的電流線圈串接在任意兩根相線上，且標有“*”號的接線端應(yīng)接在靠電源的那一方，而兩個電壓線圈標有“*”的接線端應(yīng)與各自電流線圈標有“*”號的接線端連接在一起，未標“*”號的接線端則接在未串聯(lián)電流線圈的一根相線上（見圖6-21）。這時兩表的讀數(shù)應(yīng)分別為

和§6-2電工儀表及測量圖6-21用兩表法測量三相功率§6-2電工儀表及測量三相總有功功率等于兩表讀數(shù)和之和，即4.萬用表基本用途是測量電流、電壓和電阻，有指針式和數(shù)字式兩種。1)指針式萬用表（圖6-22）（1）直流電流的測量（2）直流電壓的測量（3）交流電壓的測量（4）電阻的測量

§6-2電工儀表及測量圖6-22MF-30型萬用表§6-2電工儀表及測量2)數(shù)字式萬用表測量范圍直流電壓（DCV）分五擋：200mV、2V、20V、200V、1000V，輸入電阻為10MΩ；交流電壓（ACV）分五擋：200mV、2V、20V、200V、1000V，輸人電阻為10MΩ，頻率范圍45～500Hz；直流電流（DCA）和交流電流（ACA）都分五擋：200μA、2mA、20mA、200mA、10A；電阻分六擋：200Ω、2kΩ、20kΩ、200kΩ、2000kΩ、20MΩ。面板說明圖6-23是型數(shù)字式萬用表的面板圖，面板上主要有液晶顯示器、電源開關(guān)、量程選擇開關(guān)、輸入插口和插口?！?-2電工儀表及測量圖6-23DT-830型數(shù)字萬用表的面板圖§6-2電工儀表及測量5.電度表及電能的測量1)電度表及其接線方式（1）電度表的分類電度表用于測量電能?！锇措姸缺淼墓ぷ髟聿煌煞譃楦袘?yīng)式、電動式和磁電式三種；★按接入電源的性質(zhì)不同可分為交流電度表和直流電度表；★按測量對象可分為有功電度表和無功電度表；按測量的準確度可分為3.0級、2.0級、1.0級、0.5級、0.1級等；§6-2電工儀表及測量★按電度表接人電源相數(shù)不同可分為單相電度表和三相電度表。（2）單相交流電度表的結(jié)構(gòu)及接線方式單相交流電度表可直接接在電路上，其接線方式有兩種，順入式和跳人式。（3）三相交流電度表的結(jié)構(gòu)及接線方式2)電能測量電能包括有功電能和無功電能，有功電能可用有功電度表測量，無功電能可用無功電度表進行測量。（1）單相有功電能的測量§6-2電工儀表及測量單相有功電能可用單相有功電度表進行測量。當線路電流不太大時（在電度表允許工作電流范圍內(nèi)），可采用直接接人法，即把單相電度表直接接人電路進行測量。當線路電流較大，超過了電度表允許工作電流時，則電度表必須經(jīng)過電流互感器接入電路，如圖6-24所示。電度表實際測量電能量為（2）三相有功電能的測量★在對稱的三相四線制系統(tǒng)中，若三相負載對稱，則可用一只單相電度表測量任一相電能，然后乘以3即得三相總電能，即K—電流互感器的變比；

—電度表的讀數(shù)?！?-2電工儀表及測量圖6-24電度表的接法§6-2電工儀表及測量★若三相負載不對稱，測量方法有兩種：一是利用三個單相電度表，分別接于三相電路中，然后將這三個電度表中的讀數(shù)相加即得三相總電能，即二是利用三相電度表直接接入電路進行測量，電度表上的讀數(shù)即為三相總電能。6.兆歐表及絕緣電阻的測量1)兆歐表的工作原理兆歐表又稱搖表，是一種測量高電阻的儀表。經(jīng)常用它測量電氣設(shè)備的絕緣電阻，其表盤刻度以兆歐（MΩ）為單位?！?-2電工儀表及測量兆歐表的內(nèi)部原理電路如圖6-25所示。2)絕緣電阻的測量絕緣電阻的一般測量方法是將兆歐表平穩(wěn)放置，然后將被測絕緣電阻的兩端接在兆歐表的“線”和“地”兩端鈕上，均速（額定轉(zhuǎn)速）搖動發(fā)電機，當指針穩(wěn)定后，讀取比率表中的數(shù)值，即為被測絕緣電阻的值。絕緣電阻測量時，要注意以下幾點： （1）測量前應(yīng)檢查兆歐表在“線”、“地”短接及開路時是否為0和，若不是，則應(yīng)調(diào)整。（2）測量電氣設(shè)備絕緣電阻時，應(yīng)按被測電氣設(shè)備的額定電壓選取相應(yīng)的兆歐表。同時切斷被測電氣設(shè)備的電源，并接地短路放電，以保證人身和設(shè)備安全及數(shù)據(jù)準確?！蕖?-2電工儀表及測量圖6-25兆歐表的內(nèi)部原理電路圖兆歐表§6-2電工儀表及測量（3）當被測絕緣電阻表面不干凈或潮濕時，為了測量準確，應(yīng)將兆歐表的屏蔽端“屏”接入電路（一般接在被測絕緣電阻的表面），防止表面泄漏電流對測量的影響。（4）測量絕緣電阻時，兆歐表放置地點應(yīng)遠離大電流的導(dǎo)體及有外磁場的場合，以免影響讀數(shù)。（5）為獲取準確的測量結(jié)果，要求手搖發(fā)電機在額定轉(zhuǎn)速下工作一分鐘后進行讀數(shù)。（6）用兆歐表時，由于發(fā)電機端口電壓能達千伏級，所以要注意測量安全。繼續(xù)返回本章小節(jié)本章小節(jié)

1．低壓電器的工作范圍在直流1200V以下、交流1000V以下，將開關(guān)、按鈕、繼電器、接觸器等常用低壓電器按控制要求組合成一定的電路，可實現(xiàn)焊接電路中的保護，控制、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換和通斷等作用。具有工作可靠，維護簡單、成本低的特點，故應(yīng)用較廣。2．控制電器是控制電路中的基本元件，它分為手動的（如刀開關(guān)、組合開關(guān)、按鈕等）和自動的（如接觸器、繼電器等）。本章簡要介紹了幾種常用低壓控制電器的結(jié)構(gòu)原理、作用和安裝常識。本章小節(jié)

3．開啟式負荷開關(guān)、封閉式負荷開關(guān)、按鈕和轉(zhuǎn)換開關(guān)通常是用來接通或切斷電器設(shè)備中的電路、電源或負載的轉(zhuǎn)換，如用來控制電動機的啟動、停止、正反轉(zhuǎn)，控制接觸器、繼電器等自動切換電器的運行。4．接觸器和繼電器是低壓電路中常用的自動控制電器。接觸器是用來實現(xiàn)遠距離頻繁地接通和分斷交直流主電路和大容量控制電路的自動切換，按接觸器所控制的電流種類可分為交流接觸器和直流接觸器兩種。本章小節(jié)

繼電器是一種根據(jù)外界輸入的