項目1 低壓電器的選用與檢修

任務1.1 開關電器的選用與檢修

知識目標：了解開關電器的基本結構、分類及選用方法。

技能目標：掌握開關電器的安裝及檢修方法。

素養目標：培養學生養成自覺遵守安全及技能操作規程和認真負責、精心操作的工作習慣，以及團隊合作意識。

重點和難點：開關電器的選用、安裝調試及故障的排除。

解決方法：教師指導、實例演示、小組討論、分組操作。

建議學時：2學時。

1.1.1 任務分析

開關電器常用于隔離、轉換、接通及分斷電路，可用于機床電路的電源開關、局部照明電路的開關，有時也可以用來直接對小容量電動機的起動、停止和正反轉實施控制。通常使用的開關電器有刀開關、組合開關和低壓斷路器，如圖1-1所示。

1.1.2 相關知識——開關、斷路器

1.刀開關

刀開關是手動電器中結構最簡單的一種，被廣泛應用于各種配電設備和供電電路，一般用來作為電源的引入開關或隔離開關，也可用于小容量的三相異步電動機不頻繁地起動或停止的電路中。在電力拖動控制電路中最常用的是由刀開關和熔斷器組合而成的負荷開關。

刀開關按極數劃分有單極、雙級和三極三種。

（1）開啟式負荷開關

開啟式負荷開關又稱為瓷底膠蓋刀開關，簡稱閘刀開關。主要用作隔離電源，也可用于不頻繁地接通和分斷容量較小的低壓配電電路。適用于照明、電熱設備及小容量電動機控制電路，供手動不頻繁地接通和分斷電路。

開啟式負荷開關外形、結構與符號如圖1-2所示。

開啟式負荷開關型號與含義如圖1-3所示。

（2）封閉式負荷開關（俗稱鐵殼開關）

封閉式負荷開關具有鑄鐵或鑄鋼制成的封閉外殼，其外形、結構圖如圖1-4所示。

封閉式負荷開關的型號含義如圖1-5所示。

2.組合開關（又稱轉換開關）

組合開關的作用：電源的引入開關；通斷小電流電路；控制5kW以下電動機。

組合開關的分類：按極數分有單極、雙極和三極，按層數分有三層、六層等。

組合開關的外形、結構與符號如圖1-6所示。

組合開關的型號與含義如圖1-7所示。

3.低壓斷路器

低壓斷路器俗稱自動開關或空氣開關，用于低壓配電電路中不頻繁的通斷控制。在電路發生短路、過載或欠電壓等故障時能自動分斷故障電路，是一種控制兼保護電器。

低壓斷路器工作原理：斷路器是靠操作機構手動或電動合閘的，觸點閉合后，自由脫扣機構將觸點鎖在合閘位置上。當電路發生上述故障時，通過各自的脫扣器使自由脫扣機構動作，自動跳閘以實現保護作用。分勵脫扣器則作為遠距離控制分斷電路之用。過電流脫扣器用于電路的短路和過電流保護，當電路的電流大于整定的電流值時，過電流脫扣器所產生的電磁力使掛鉤脫扣，動觸點在彈簧的拉力下迅速斷開，實現斷路器的跳閘功能。

低壓斷路器分類：油斷路器、壓縮空氣斷路器、真空斷路器、SF6斷路器。

低壓斷路器外形、結構與符號如圖1-8所示。

1.1.3 任務實施

需準備的元器件和工具清單見表1-1。

1.刀開關的選用與安裝

（1）刀開關選用

1）用于照明和電熱負載時，選用額定電壓220V或250V，額定電流不小于電路所有負載額定電流之和的雙極開關。

2）用于控制電動機的直接起動和停止時，選用額定電壓380V或500V，額定電流不小于電動機額定電流3倍的三極開關。

（2）安裝與使用

1）開啟式負荷開關必須垂直安裝在控制屏或開關板上，且處于合閘狀態時手柄應朝上，不允許倒裝或平裝，以防發生誤合閘事故。

2）開啟式負荷開關控制照明和電熱負載使用時，要裝接熔斷器作短路和過載保護。

3）更換熔體時，必須在閘刀斷開的情況下按原規格更換。

4）在分閘和合閘操作時，動作應迅速，使電弧盡快熄滅。

（3）常見故障及處理方法

開啟式負荷開關的常見故障及處理方法見表1-2。

2.組合開關的選用與安裝

（1）組合開關的選用

組合開關應根據電源種類、電壓等級、所需觸點數、接線方式和負載容量進行選用。

1）用于照明或電熱電路時，組合開關的額定電流應等于或大于電路中各負載電流的總和。

2）用于直接控制異步電動機的起動和正反轉時，開關的額定電流一般取電動機額定電流的1.5～2.5倍。

（2）組合開關的安裝與使用

1）HZ10系列組合開關應安裝在控制箱（或殼體）內，其操作手柄最好裝在控制箱的前面或側面。開關為斷開狀態時應使手柄在水平旋轉位置。HZ3系列組合開關外殼上的接地螺釘應可靠接地。

2）若需在箱內操作，開關最好裝在箱內右上方，并且在它的上方不安裝其他電器，否則應采取隔離或絕緣措施。

3）組合開關的通斷能力較低，不能用來分斷故障電流。用于控制異步電動機的正反轉時，必須在電動機完全停止轉動后才能反向起動，且每小時的接通次數不能超過15～20次。

4）當操作頻率過高或負載功率因數較低時，大容量的開關按低容量的來使用，以延長其使用壽命。

5）組合開關接線時，應將開關兩側進出線中的一相互換，并看清開關接線端標記，切忌接錯，以免產生電源兩相短路故障。

（3）常見故障及處理方法

組合開關的常見故障及處理方法見表1-3。

3.低壓斷路器的選用與安裝

（1）低壓斷路器的選用

1）低壓斷路器的額定電壓和額定電流應不小于電路的正常工作電壓和計算負載電流。

2）熱脫扣器的整定電流應等于所控制負載的額定電流。

3）電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流應大于負載正常工作時可能出現的峰值電流。用于控制電動機的斷路器，其瞬時脫扣整定電流可按下式選取：

I_Z≥KI_st

式中，K為安全系數，可取1.5～1.7；I_st為電動機的起動電流。

4）欠電壓脫扣器的額定電壓應等于電路的額定電壓。

5）斷路器的極限通斷能力應不小于電路最大短路電流。

（2）低壓斷路器的安裝與使用

1）低壓斷路器應垂直于配線板安裝，電源引線應接到上端，負載引線接到下端。

2）低壓斷路器用作電源總開關或電動機的控制開關時，在電源進線側必須加裝刀開關或熔斷器等，以形成明顯的斷開點。

3）低壓斷路器在使用前應將脫扣器工作面的防銹油脂擦干凈；各脫扣器動作值一經調整好，不允許隨意變動，以免影響其動作。

4）使用過程中若遇分斷短路電流，應及時檢查觸點系統，若發現電灼燒痕跡，應及時修理或更換。

5）斷路器上的積塵應定期清除，并定期檢查各脫扣器動作值，給操作機構添加潤滑劑。

（3）常見故障及處理方法

低壓斷路器的常見故障及處理方法見表1-4。

1.1.4 任務考評

根據班級人數先分組，然后進行任務實施，實施過程中的考評細節參見表1-5。

1.1.5 課后習題

1.刀開關的結構和工作原理是什么？

2.刀開關應如何安裝？為什么？

3.低壓斷路器的作用是什么？分為哪兩類？由什么組成？