电力拖动教案低压开关.docx
《电力拖动教案低压开关.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力拖动教案低压开关.docx（24页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
电力拖动教案低压开关
课题一常用低压电器及其拆装与维修
一、教案
【学习概要】
1、电力拖动的组成、优点和发展概况。
2、低压电器的分类、产品标准。
3、负荷开关的用途、型号、常用规格和结构，选用和安装方法，常见故障及排除方法。
4、组合开关的用途、型号、常用规格和结构，选用和安装方法，常见故障及排除方法。
5、低压断路器的用途、型号、常用规格和结构、工作原理，选用和安装方法，常见故障及排除方法。
【内容解析】
1、电力拖动及其组成
电力拖动是指用电动机带动生产机械运动的一种方法。
1.1、电力拖动系统的组成
电力拖动系统一般由四个子系统组成：
电源、电动机、控制设备、传动机构。
电源：
电源是电动机和控制设备的能源，分为交流电源和直流电源。
电动机：
电动机是生产机械的原动机，其作用是将电能转换成机械能。
电动机可分为交流电动机和直流电动机。
控制设备：
控制设备用来控制电动机的运转，由各种控制电动机的电器、自动化元件及工业控制计算机等组成。
传动机构：
传动机构是在电动机于生产机械的工作机构之间传递动力的装置，如减速箱、传动带、联轴器等。
1.2、电力拖动的优点
A、方便经济B、效率高C、可控性好D、易于实现自动化
1.3、电力拖动的发展过程
1.3.1、按电力拖动中电动机的组合数量分三个阶段：
A、成组拖动
一台电动机拖动传动轴，再由传动轴经过皮带或绳索来分别拖动许多生产机械。
B、单电机拖动
一台电动机拖动一台生产机械
简化了中间传动机构，降低能量传送中的损失，提高生产率，能充分利用电动机的调速性能，易于实现自动控制。
C、多电机拖动
一台生产机械中由多台电动机分别拖动不同的运动机构。
简化了机床本身的机械结构，提高了传动效率，生产机械各运动部分能够选择最合理的运动速度，缩短了工时，便于分别控制。
1.3.2、按控制方式的类型分为四个阶段：
A、继电接触式有触点断续控制
采用继电器、接触器、位置开关、保护器件等的自动控制方式。
这种有触点控制只有通和断两种装态，其控制作用是断续的。
B、直流电动机连续控制
直流电动机调速性能好、调速精度高、平滑性能好。
它经历了直流发电机一一电动机连续控制系统电机放大机和磁放大器自动调速系统晶闸管一一电动机连续控制系统
C、可编程无触点断续控制
它通过编码、逻辑组合来改变程序。
实现对程序需要经常改变的控制要求。
D、采样控制
通过探头、传感器等收集的数据，应用计算机不断地处理复杂生产过程中的大量数据，然后通过自动控制设备及时调整各部分生产机械，使之保持最合理的运行状态，实现整个生产过程的自动化。
1.4、电力拖动系统的研究内容
各种类型的电动机的起动、制动、调速和反转等工作状态及它们的控制线路。
1.5、电力拖动装置
生产机械和拖动它的电动机、减速箱、以及控制电动机运转所使用的电气控制装置,以上这些电气的的机械的装置,统称为电力拖动装置。
1.6、低压电器
2、低压电器概念、分类、产品标准
2.1、电器的定义：
凡是根据外界特定的信号或要求，自动或手动接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路或非电现象的切换、控制、保护、检测和调节的电气设备均称为电器。
2.2、低压电器的概念：
按我国现行标准规定，低压电器通常是指工作在交流1200V或直流1500V及以下的电器。
2.3、低压电器的分类、产品标准
2.3.1、低压电器的分类:
按用途和所控制的对象:
可分为低压配电电器和低压控制电器。
按动作方式：
可分为自动切换电器和非自动切换电器。
按执行机构：
可分为有触点电器和无触点电器。
2.3.2、产品标准:
按内容性质分为：
基础标准、专业标准、产品标准三大类。
按批准的级别分为：
国家标准（GB）、专业（JB）、局批企业标准（JB/DQ）。
2.4、低压电器型号组成形式
低压电器12大类产品:
刀开关和转换开关--H
熔断器---R
断路器---D
控制器—K
接触器—C
主令电器—L
…
2.4.1、低压开关
低压开关主要作隔离、转换及接通和分断电路用。
多数用作机床电路的电源开关和局部照明电路的控制开关，有时也可用来直接控制小容量电动机的启动、停止和正、反转。
常用的主要类型有刀开关、组合开关和低压断路器。
3、负荷开关的用途、型号、常用规格和结构，选用和安装方法，常见故障及排除方法。
3.1、开启式负荷开关
开启式负荷开关：
简称闸刀开关。
生产中常用的是HK系列，适用于照明、电热设备及小容量电动机控制线路中，供手动不频繁地接通和分断电路，并起短路保护。
3.1.1、型号及含义，图形文字符号
型号及含义:
例HK1—60HK—开启式负荷开关.1—设计序号.60—额定电流。
图形文字符号：
文字符号是QS。
图形符号如下：
3.1.2、结构
HK系列负荷开关由刀开关和熔断器组合而成。
3.1.3、选用原则
开启式负荷开关的结构简单、价格便宜、安装方便，在一般的照明电路和功率小于5.5KW的电动机控制线路中被广泛采用。
但这种开关没有专门的灭弧装置，其刀式动触头和静夹座易被电弧灼伤引起接触不良，因此不宜用于操作频繁的电路。
选用方法如下：
A、用于照明和电热负载时：
，额定电流≥负载电流
B、用于控制电动机时：
额定电流≥3倍的电机额定电流
3.1.4、安装注意事项
A、安装时必须垂直安装,不能倒装,平装,接通状态手柄应该朝上。
B、接线时进线和出线不能接反,静触头接电源,动触头、熔断器端接负载。
常用的开启式负荷开关有HK1和HK2系列，HK1系列为全国统一设计产品，其主要技术数据见下表。
HK1系列开启式负荷开关基本技术参数
型号
极数
额定电流值（A）
额定电压值（V）
可控制电动机最大容量值（kW）
配用熔丝规格
熔丝成分（%）
熔丝线径（mm）
220V
380V
铅
锡
锑
HK1-15
HK1-30
HK1-60
HK1-15
HK1-30
HK1-60
2
2
2
2
2
2
15
30
60
15
30
60
220
220
220
380
380
380
——
—
1.5
3.0
4.5
——
—
2.2
4.0
5.5
98
1
1
1.45～1.59
2.30～2.52
3.36～4.00
1.45～1.59
2.30～2.52
3.36～4.00
3.1.5、常见故障及处理方法开启式负荷开关常见故障及处理方法见下表。
开启式负荷开关常见故障及处理方法
故障现象
可能的原因
处理方法
合闸后，开关一相或两相开路
（1）静触头弹性消失，开口过大，造成动、静触头接触不良
（2）熔丝熔断或虚连
（3）动、静触头氧化或有尘污
（4）开关进线或出线头接触不良
（1）修整或更换静触头
（2）更换熔丝或紧固
（3）清洁触头
（4）重新连接
合闸后，熔丝熔断
（1）外接负载短路
（2）熔体规格偏小
（1）排除负载短路故障
（2）按要求更换熔体
触头烧坏
（1）开关容量太小
（2）拉、合闸动作过慢，造成电弧过大，烧坏触头
（1）更换开关
（2）修整或更换触头，并改善操作方法
3.2、封闭式负荷开关
在开启式负荷开关上改进设计的，俗称铁壳开关：
3.2.1、封闭式负荷开关的特点、用途、结构及含义，图形文字符号
特点灭弧性、操作性、通断和安全性相对优越；采用了储能分合闸方式，分合速度与手柄操作速度无关；采用联锁装置，保证了合闸不能开盖，开盖不能合闸，确保操作安全。
用途：
用于不频繁的接通和断开带负载的电路及做线路末端的保护；控制15KW以下的电动机不频繁启动、停止。
3.2.2结构
由刀开关、熔断器、操作机构、外壳组成。
3.2.3型号及含义
例：
HH4—60/3HH--封闭式负荷开关4--设计序号60--额定电流3—极数
图形文字符号:
文字符号是QS。
3.3.4、选用原则
A、额定电压不小于线路工作电压。
B、控制照明、电热负载额定电流不小于所有负载额定电流之和。
C、控制电动机额定电流不小于电动机额定电流的3倍。
或根据表1—3选择。
表1—3HH4封闭式负荷开关基本技术数据
型号
额定电流（A）
刀开关极限通断能力
（在110%额定电压时）
熔断器极限分断能力
控制电动机最大功率（kW）
熔体额定电流（A）
熔体（紫铜丝）直径（mm）
通断电流（A）
功率因数
通断次数（次）
分断电流（A）
功率因数
分断次数（次）
HH4-15/3Z
15
60
0.5
10
750
0.8
2
3.0
6
10
15
0.26
0.35
0.16
HH4-30/3Z
30
120
1500
0.7
7.5
20
25
30
0.65
0.71
0.81
HH4-60/3Z
60
240
0.4
3000
0.6
13
40
50
60
0.92
1.07
1.20
3.3.5、负荷开关的安装及注意事项
A、封装式负荷开关必须垂直安装，安装高度一般离地不低于1.3～1.5m，并以操作方便和安全为原则。
B、开关外壳的接地螺钉必须可靠接地。
C、接线时，应将电源进线接在静夹座一边的接线端子上，负载引线接在熔断器一边的接线端子上，且进出线都必须穿过开关的进出线孔。
D、分合闸操作时，要站在开关的手柄侧，不准面对开关，以免因意外故障电流使开关爆炸，铁壳飞出伤人。
3.3.6、负荷开关常见故障及排除方法见表1—4
表1—4封闭式负荷开关常见故障及处理方法
故障现象
可能的原因
处理方法
操作手柄带电
（1）外壳未接地或接地线松脱
（2）电源进出线绝缘损坏碰壳
（1）检查后，加固接地导线
（2）更换导线或恢复绝缘
夹座（静触头）过热或烧坏
（1）夹座表面烧毛
（2）闸刀与夹座压力不足
（3）负载过大
（1）用细锉修整夹座
（2）调整夹座压力
（3）减轻负载或更换更大容量开关
4、负荷开关的用途、型号、常用规格和结构，选用和安装方法，常见故障的排除。
4.1、组合开关的概念、特点、用途：
概念：
组合开关由于其可实现多组触点组合而得名，实际上是一种转换开关。
特点：
具有体积小，触头对数多，接线方式灵活，操作方便等特点
用途：
常用于交流50HZ、380V以下及直流220V以下的电气线路中，供手动不频繁的接通和断开电路，换接电源和负载以及控制5.5KW以下小容量异步电动机的启动、停止、和正、反转。
4.2、组合开关的型号及含义，图形文字符号
型号及含义:
例：
HZ10—10/3型号
Hz—组合开关10—设计序号10—额定电3—极数
图形文字符号:
文字符号是QS.图形符号是
4.3、组合开关的结构
组合开关是操作手柄在与安装面平行的平面内左右转动的刀开关。
以HK10系列组合开关为例，它的动、静触头装设在不高的胶木绝缘触头座内，触头座可以一个个地堆叠起来，最多可堆叠达六层。
4.4、组合开关的选用原则
组合开关应根据电源种类、电压等级、所需触头数、接线方式和负载容量进行选用。
用于直接控制异步电动机的启动和正、反转时，开关的额定电流一般取电动机额定电流的1.5～2.5倍。
HZ10系列组合开关的主要技术数据见表1—5：
表1-5HZ10系列组合开关的主要技术数据
型号
额定电压（V）
额定电流（A）
极数
极限操作电流
（A）
可控制电动机最大容量和额定电流
在额定电压、电流下通断次数
接通
分断
最大容量（kW）
额定电流（A）
交流
≥0.8
≥0.3
HZ10-10
交流380
6
单极
94
62
3
7
20000
10000
155
108
HZ10-25
10
2、3
10000
5000
25
HZ10-60
60
5.5
12
HZ10-100
100
4.5、安装及注意事项
A、组合开关应根据电源种类、电压等级、所需触头数、接线方式和负载容量进行选用。
用于直接控制异步电动机的启动和正、反转时，开关的额定电流一般取电动机额定电流的1.5～2.5倍。
B、安装与使用
（1）安装在控制箱（柜）内；操作手柄安装于易于操作的地方（前面或侧面）开关断开状态时应使手柄在水平位置；接地可靠。
（2）箱（柜）内操作时，应在右上方。
（3）通断能力低，不能用来分断故障电流控制电动机正反转时，必须完全停转后才能接通反转接触器；每小时通断次数不超过20次。
4.6、组合开关的常见故障及处理方法。
组合开关的常见故障及处理方法见表1—6。
表1—6组合开关的常见故障及处理方法
故障现象
可能的原因
处理方法
手柄转动后，内部触头未动
（1）手柄上的轴孔磨损变形
（2）绝缘杆变形（由方形磨为圆形）
（3）手柄与方轴、或轴与绝缘杆配合松动。
（5）操作机构损坏
（1）调换手柄
（2）更换绝缘杆
（3）紧固松动部件
（4）修理更换
手柄转动后，动、静触头不能按要求动作。
（1）组合开关型号选用不正确
（2）触头角度装配不正确
（3）触头推动弹性或接触不良
（1）更换开关
（2）重新装配
（3）更换触头或清除氧化层或尘污
接线柱间短路
因铁屑或油污附着在接线柱间，形成导电层，将胶木烧焦，绝缘损坏而形成短路。
更换开关
5、低压断路器的用途、型号、常用规格和结构、工作原理，选用和安装方法，常见故障的排除。
5.1、低压断路器的用途、型号、常用规格和结构。
5.1.1、用途：
它集控制和多种保护功能于一体，在正常情况下可用于不频繁地接通和断开电路以及控制电动机的运行。
当电路中发生短路、过载和欠压等故障时，能自动切断电路，保护线路和电气设备。
5.1.2、特点：
A.操作安全B.安装使用方便C.工作可靠D.动作值可调E.分断能力较高F.兼顾多种保护G.动作后不需要更换元件
5.1.3、型号及含义，图形文字符号，常用规格。
5.1.4、结构
A、动触B、静触头C、灭弧装置D、操作机构E、热脱扣器（过载保护）F、电磁脱扣器（短路保护）
5.2、工作原理
过载时，双金属片受热弯曲将脱钩顶开，断开电源；
短路时，电磁脱扣器脱钩顶开，断开电源；整定电流为10IN（IN为断路器额定电流）。
欠压时，欠压脱扣器将脱钩顶开，断开电源。
5.3、选用原则和安装方法
5.3.1、选用原则
（1）低压断路器的额定电压和额定电流应不小于线路的正常工作电压和计算的负载电流。
（2）热脱扣器的整定电流应等于所控制负载的额定电流。
（3）电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负载正常工作时可能出现的峰值电流。
用于控制电动机的断路器，其瞬时脱扣整定电流可按下式选取：
IZ≥KISt
式中，K为安全系数，可取1.5~1.7；Ｉst电动机的启动电流。
（4）欠压脱扣器的额定电压应等于线路电压。
（5）断路器的极限通断能力应不小于电路最大短路电流。
5.3.1、安装与使用
垂直于配电板安装，上进下出，做电源总开关或电动机控制开关时，电源进线侧必须加装刀开关或熔断器，清洁脱扣器油脂并整定，检查脱扣器动作值，机械部分保持润滑。
5.4、低压断路器的常见故障及排除方法见表1—7
表1—7低压断路器的常见故障及处理方法
故障现象
可能的原因
处理方法
不能合闸
（1）欠压脱扣器无电压或线圈损坏
（2）储能弹簧变形
（3）反作用弹簧力过大
（4）机构不能复位再扣
（5）操作机构损坏
（1）检查施加电压或更换线圈
（2）更换储能弹簧
（3）重新调整
（4）调整再扣接触面至规定值
电流达到整定值，断路器不动作
（1）热脱扣器双金属片损坏
（2）电磁脱扣器的衔铁与铁心距离太大或电磁线圈损坏
（3）主触头熔焊
（1）更换双金属片
（2）调整衔铁与铁心的距离或更换断路器
（3）检查原因并更换主触头
启动电动机时断路立即分断
（1）电磁脱扣器瞬动整定值过小
（2）电磁脱扣器某些零件损坏
（1）调高整定值至规定值
（2）更换脱扣器
断路器闭合后经一定时间自行分断
热脱扣器整定值过小
调高整定值至规定值
断路器温升过高
（1）触头压力过小
（2）触头表面过分磨损或接触不良
（3）两个导电零件连接螺钉松动
（1）调整触头压力或更换弹簧、
（2）更换触头或修整接触面
（3）重新拧紧
【模拟导训】
导训1、什么是电力拖动控制线路?
其功能是什么?
解：
电力拖动控制线路是按照一定控制要求和规定，将一些电器元件用导线连接起来,并完成电力拖动预定功能的控制线路。
其功能是：
对电动机的起动、制动、反转和调速等不同工作状态进行控制，以实现生产机械的各种动作。
导训2、如何学好本课程？
建议：
上课专心听讲，多动脑，勇于提问,积极参与课堂教学训练，课后认真复习，认真做作业,切忌死记硬背。
理论联系实际，课堂教学、实验和生产实习相结合。
要掌握最基本的知识、环节和技能，注意培养实际技能和独立工作能力。
导训3、某机床的电动机为JO2—42—4型，额定功率为5.5KW，额定电压380V，额定电流为11.25A，选择闸刀开关的型号和规格。
解析：
确定闸刀开关的额定电流：
IN刀=3×IN电=3×11.25=33.75A选用HK1—60型,若只作为隔离电源用，也可选用HK1—30型。
导训4、用低压断路器控制一型号为Y132S—4的异步电动机，电动机的功率为5.5KW，额定电压380V，额定电流11.6A，启动电流为额定电流的7倍，试选择断路器的型号和规格。
解:
（1）确定断路器的种类：
根据电动机的额定电流IN=11.6A、额定电压及对保护的要求，初步确定选用DZ5—20型低压断路器。
（2）确定热脱扣器额定电流：
根据电动机的额定电流查表1—11，选择热脱扣器的额定电流为15A，相应的电流整定范围为10~15A。
（3）校验电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流，电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流为：
Iz=10×15=150A，而KIst=1.7×7×11.6=138A,满足IZ≥KIst，符合要求。
（4）确定低压断路器的型号规格，根据以上分析计算，应选用DZ5—20/330型低压断路器。
二、训案
【基础训练】
一、填空题：
1、电力拖动系统作为机械设备的一部分，一般由、、和____________四个子系统组成。
2、电力拖动的优点有：
___________、_________、________和_______________。
3、电力拖动系统的研究内容是各种类型的电动机的________、_________、调速和_______等工作状态及它们的控制线路。
4、工作在额定电压交流V及以下或直流V及以下的电器称为低压电器。
5、低压电器标准按内容性质可分为_______标准、_______标准、__________标准三类。
按批准标准的级别则分为__________、__________、_____________三级。
6、低压电器产品型号的类组代号中，各符号代表的意义如下：
H__________，R_________，D___________，K________，C_________，L_______，J_______。
7、低压开关主要用作_________、_________及________和________电路。
8、低压开关一般为非自动切换电器，常用的主要类型有________、______和_______等。
9、负荷开关是由________和________组合而成，分为________和_________两种。
10、开启式负荷开关用于控制电动机的直接启动和停止时，应选用额定电压_______V或_________V，额定电流不小于电动机额定电流_____倍的三级开关。
11、开启式负荷开关必须__________安装在控制屏或开关板上，且合闸状态时手柄应朝________，不允许________或_________，以防发生误合闸事故。
12、封闭式负荷开关主要由________、________、________和_________组成。
13、封闭式负荷开关可用于手动不频繁地接通和断开带负载的电路以及作为线路末端的_________，也可用于控制________KW以下的交流电动机不频繁的直接启动和停止。
14、封闭式负荷开关的操作机构具有以下两个特点：
一是采用了__________方式，二是设置了__________装置。
15、封闭式负荷开关设置了联锁装置，使开关在合闸状态下开关盖_________，而开关盖开启时又不能________________，以保证操作安全。
16、封闭式负荷开关必须垂直安装，安装高度一般不低于______m，并以______和________为原则。
17、一般不用额定电流_________A及以上的封闭式负荷开关控制较大容量的电动机，以免发生_______事故。
18、组合开关又叫___________，常用于交流50H2、380V以下及直流220V以下的电气线路中，供手动不频繁地接通和断开电路，换接_________和________以及控制_______KW以下小容量异步电动机的启动、停止和正反转。
19、H23—132型组合开关俗称________或_________，是专为控制小容量三相异步电动机的_________而设计生产的，开关的手柄有_______、__________、________和______三个位置。
20、组合开关应根据_______、________、________和_________进行选用。
21、组合开关的通断能力较低，不能用来分断_________。
用于控制异步电动机的正反转时，必须在电动机__________后才能反向启动。
22、倒顺开关接线时，应将开关两侧进出线中的一相________，并看清开关接线端标记，切忌接错，以免产生______________故障。
23、低压断路器又叫或，可简称断路器，它集和多种功能于一体，在正常情况下可用于不频繁地接通和断开电路以及控制电动机的运行。
当电路中发生、和等故障时，能自动切断故障电路，保护线路和电气设备。
24、低压断路器按结构形式可分为、、、、________和____________等六种。
25、具有欠压脱扣器的低压断路器脱扣器两端或时，不能进行合闸操作。
26、在需要手动不频繁地接通和断开容量较大的低压网络或控制较大容量电动机（40—100kw）的场合，经常采用式低压断路器。
27、框架式低压断路器的操作方式有操作、操作、操作和操作四种。
28、低压断路器用作电源总开关或电动机控制开关时，在电源进线侧必须加装________或、等，以形成明显的。
29、低压断路器闭合后经一定时间自动断开，则故障原因是，处理的方法是。
30、组合开关改装或维修后通电校验时，必须在1min内连续进行次分合试验，如果每次都成功方为合格。
二、判断题：
1、低压断路器只能起控制接通和断开的作用，不能起保护作用。
升级会员 