基本電路和常用電氣元件

1、基本電路和常用電氣元件用導線連接電源和負載電阻（用電設備）.組成的電氣回路稱為電路。一、單相交流電的電路及計算單相交流電一般由火線和零線連接負載電阻，組成電路，按負載的接入方法分為串聯(lián)和 并聯(lián)二種基本電路。圖2-61.串聯(lián):參見圖2-6 （a）,將負載電阻 依次接入同一電路回路，不存在各條支流， 各負載的兩端電壓因負載電阻而異，并按先 后排列，這樣的連接稱為串聯(lián)。假如電源電 壓U=220串入的電阻Ri=5Q. R2=6Q.可 計算如下：電路的總電阻（等效電阻）R=R1+R2=11Q 電路的電流= 20AU 2201 =I 10二個負載電阻產(chǎn)生的電壓降，即端電壓分別為：Ui =1 Ri=100V

2、 : U2=IR2=120V : 因此，電源電壓 U= Ui+ U2=100+120 =220V；由以上的訃算分析，可知道串聯(lián)電路的特性是：（1）各負載二端的端電壓因各負載的電阻而異，電阻越大，則形成壓降越大;（2）電源電壓等于所有負載端電壓（電壓降）之和；（3）電路的等效電阻等于各負載電阻之和；（4）通過各負載的電流相同，且等于電路的系統(tǒng)電流。根據(jù)上述特性，串聯(lián)電路可等效為圖26 （b）所示。2.并聯(lián)：參見圖27 （a）,將負載電阻并 列接入同一回路，形成各條并列的分支電路, 各負載的二端電壓相同，均等于電源電壓，這 樣的連接稱為并聯(lián)。假如電源電壓U=220V, 并接的電阻Ri=10Q. R

3、2=5Q,可計算如下：通過二個負載電阻的電流分別為： 電路回路的總電流：UUI= 22A ；12 = 44ARR）圖2-7電路回路的總電阻（等效電阻）:J_）=匕：（二條分支）r2 r,+r2由以上的il算分析，可知并聯(lián)電路的特性是：（1）通過各分支電路的電流，因其負載電阻而異，電阻越大，則電流越小:（2）電路回路的總電流，等于各分支電流之和：（3）%分支負載的二端電壓相同，都等于電源的電壓：（4）電路回路的等效電阻，苴倒數(shù)等于各分支負載電阻的倒數(shù)和。根據(jù)上述特性，如二條分支的并聯(lián)電路，可等效為圖2-7 （b）所示，對多于二條分支的 并聯(lián)電路，可按上述第四條特性，計算出回路的等效電阻。3.電路

4、連接方式的選用：由于串聯(lián)和并聯(lián)電路的不同特性，不同的用電場合應選擇不 同的連接方式。串聯(lián)電路因為每個負載電阻不同而獲取的電壓不同，因此會影響電器設備的 使用：同時在同一回路內(nèi)不能實現(xiàn)各電器設備的單獨控制，某段負載的斷路又會影響其他負 載的使用。因此，一般的用電戶及同一戶的各類用電設備，在總電路中均采用并聯(lián)方式，而 單向的控制開關、按鈕等均須和相應用電設備串聯(lián)在電路中。對電路有降壓要求或保持電流 恒定要求的場合，應采用串聯(lián)方式，如電動機的降壓起動，必須在定子繞組的電路中串接電 阻或阻抗：測量電路電流時，電流表也必須串聯(lián)在被測電路內(nèi)。并聯(lián)電路除了廣泛應用于幾乎所有用電器具設備外，對有分路或雙向控制

5、要求、電壓的 相對穩(wěn)左要求等場合，應采用并聯(lián)方式，如照明的分路器及雙向開關、電容器、電壓測量表、 功率（電度）表等，必須并聯(lián)入電路。在工礦企業(yè)的實際電氣線路中，往往是串聯(lián)和并聯(lián)組合使用，在家用電器的線路板上, 串聯(lián)和并聯(lián)的組合使用更為普遍。二、三相交流電的電路及計算使用三相交流電的用電設備如電焊機、電動機、電爐等，和供電線路有類似的二種電路 連接方式，即“星形”（Y）接入法和“三角形”（口）接入法。由于大部分三相用電設備 各相的阻抗是相同的，和供電電源組成的電路，稱為對稱三相電路，下而我們只討論對稱三 相電路的電路及苴基本計算方法。(b)圖2-81.星形（Y）接入法：圖2-8 （a）是一個典型

6、的星形（Y）對稱三相電路，由于中性線 的電流為零，可以不引入中性線。當用電設備和和供電線路需保持一致時，則仍應引入中性 線，因此，負載為星形（Y）接入的方式，可選配三相三線制或三相四線制二種供電線路。 圖2-8 （b）是一個等值的三相四線制星形（Y）接入法電路，該電路中的線電壓（Ux）、相 電壓（Ua、Ub、Uc）及線電流、相電流（Ia、Ib、Ic）有如下關系：Ux = 380V = V3x 220V = V3UA =巧5 = V3UC【X =【A =【B =對稱三相電路采用星形（Y）連接時，所耗總功率（視在功率）S,應等于各單相電路功 率之和，即每相電路功率的三倍，可計算如下：S = 3UX

7、IX =3-U = V3UJ J 則 P = V3UxIx-cos; Q = V3UXIX-sin【X =血AB =血BC =血CA圖2-92. 三角形（二）接人法：負載采用三角形（口）接入 時，電路中沒有中性線，因此，選配的供電線路只能是三 相三線制，如圖2-9所示，此時電路中的線電壓（Ux）、就 是相電壓（Ua、Ub、Uc）;線電流（Ix）、相電流（Iab、fee、 Ica）有如卜關系：三角形（匚）連接的對稱三相電路，所耗總功卒（視在功 率）S.也應等于各單相電路功率之和，即每相電路功率的 三倍：S = 3U、I."從以上計算可知，對稱三相電路何論采用星形（Y）或三角形（二）接入

8、方式，所耗功 率和計算公式相同。三、常用電氣元件在電路中用來連接電源和用電設備，除了導線以外，為了控制、保護、電呈:參數(shù)（電壓、 電流等）的變換，必須按需要接人多種器件，這些器件稱為電氣元件。按其適用的電壓范用， 可分為低壓電氣元件、中壓電氣元件及高壓電氣元件三類。中、高壓電氣元件一般適用于 1000V電壓以上的電路中，如大扭矩、大功率的直流電動機和發(fā)電機組，各種輸配電線路中 等。在我們機械設備中，使用的是1000V電壓以下的低壓電氣元件，尤以24V500V的電 氣元件更為廣泛。按英在電路中的作用，低壓電氣元件又大致可分為控制元件、保護元件及 功能元件三類。1. 控制元件：主要用來控制電路“斷

9、開”和“接通”的切換如閘刀開關、鐵殼開關、直接起動的倒順開關，各類照明和信號開關等；用來切換電路相序、調整電阻大小或分 支電路多少，即控制電動機的轉向、轉速及單機或多機運轉，如蝶形開關、萬向轉換開關等， 由于具有在宜接啟動電動機前的選擇功能，往往稱為“選擇開關”：用來操作電動機或其他 用電設備運轉，如起重機的凸輪控制器、主令控制器、各類電動機啟動器（電磁式、星形降 壓式、自耦降壓式等），這些多都為手柄式操作裝置：由于電動機直接起動時會產(chǎn)生巨大的 電流（可達額訖電流的47倍）和電網(wǎng)上的過大壓降，在許多中小功率、頻繁起制動運轉 的電動機控制回路中，廣泛采用按鈕和接觸器作為控制裝置，實現(xiàn)間接起動。在

10、無變壓器的 電路中，采用380V或220V操作按鈕：為了安全起見，采用變壓后的低壓回路，使用不大 于36V的低壓按鈕，用來控制電源“通”或“斷”并傳送信號至接觸器。按鈕一般有常開 觸點及常閉觸點各一對，按需要可選用點動式或連續(xù)運行式，如用作急停開關的按鈕，必須 是非自動復位型。接觸器用來接受按鈕的信號，并由各觸點接通或斷開電源，實現(xiàn)電動機的 運轉或停止，按配用的電動機種類，可選用交流或直流接觸器，分別有6對和5對觸點為了機械設備的安全運行，在各類限制、限位的安全裝巻中，如髙度、行程、重呈:、力 矩等的防超額安全裝這中，都采用了行程開關，按外形結構可分為直動型（按鈕式）、單輪 型及雙輪型（旋轉擺

11、動式）、起重機專用型；按復位功能有自動復位及非自動復位之分。箭 種控制元件選用時，應注意適用的電壓和電流范國，一般應高于電路的電壓和電流。2. 保護元件：當電路因電源或負載原因，引起電氣參數(shù)（電流、電壓）突變或電路發(fā) 生意外（漏電、絕緣破壞），能迅速動作并切斷電源酌元件，稱為保護元件。常用的電氣保護元件大致有以下幾種：（1）各類熔斷器：主要在電路發(fā)生短路（碰線）時，能迅速斷路從而保護電路及用電 設備免遭破壞）常用的有封閉管式熔斷器（保險省=）、瓷插式熔斷器（保險絲、白料）、螺旋 式熔斷器（熔芯）由于熔斷器是靠熔斷電流來切斷電源，因此除短路外，當負載電流過大時 （過載），也能起到保護作用，此時，

12、熔斷器的選擇主要是熔斷電流的選擇，如非接起動的 電動機，取熔斷電流Ir=1.21.5Id（額左電流）：直接經(jīng)常起動或起動時間較長的電動機，取 IR=IR（起動電流）/ 1.62.0：直接而不經(jīng)常起動或起動時間較短的電動機，取Iiek （起動 電流）2536（2）漏電開關和各類自動開關：自動開關在接收的電氣信號突變時，具有瞬時動作和 斷電的功能，適用各種級別容量的控制回路。自動開關一般由觸頭系統(tǒng)、火弧系統(tǒng)及自動脫 扣器三部分組成，根據(jù)不同用途、有限流、欠壓、缺相、漏電等自動開關：漏電開關是自動 開關的一種，又稱漏電斷路器或漏電保護器，苴主要選擇參數(shù)是：額左電壓（220V、380V）、 額泄電流（

13、1060A）、額泄漏電動作電流（30100mA）.額泄漏電劫作時間（VO.ls）。限流型自動開關，具有短路或過載保護功能，空氣開關是廣泛應用的一種，選擇的主要 參數(shù)是額龍電壓、額龍電流、脫扣瞬時整左電流。苴它自動開關可根據(jù)不同保護功能選用, 一般又稱保護器，如缺相保護器、欠壓保護器等，種類繁多，選擇范圍也廣。（3）各類控制繼電器：自動開關相比，繼電器往往在接受電氣參數(shù)較慢變化的過程后， 如電壓、電流、延續(xù)時間、溫度等達到一左值時，觸點才動作，斷開電路，起到保護作用因 此，繼電器不設置因瞬時發(fā)生電火花所需的火弧裝置，適用于小容量的控制回路。按控制的 參數(shù)不同，常用的繼電器有電磁式繼電器，如電壓繼

14、電器（用于失壓保護）、電流繼電器（用 于過載、短路保護）；熱繼電器（用于電動機的過載保護），根據(jù)電熱元件的性能和動作方式， 可分為易熔合金和雙金屬片二種：時間繼電器用于電動機或其他用電設備的延時起動，按時 間阻尼零件和材料的不同，有電磁式、空氣式、水銀式、晶體管式等，種類繁多。3. 功能元件：對供電系統(tǒng)的電氣參數(shù)進行調整、變更、測量，以滿足各控制裝置及用 電設備需要，或提供聲光信號等輔助功能，優(yōu)化電路控制，這些元件都屬于功能元件。如變 壓器、整流器、電阻、電容、電磁鐵、各類電表（電流表、電壓表、功率表、功率因素表、 接地電阻及絕緣電阻表）、各種指示燈、電鈴、蜂鳴器、半導體晶體管（二極管、三極管

15、） 等。功能元件的種類十分繁多，隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，新產(chǎn)品正在不斷涌現(xiàn)，尤其是電 子元器件（弱電產(chǎn)品）已自成體系，成為電氣系統(tǒng)的一個重要組成部分。四、基本電氣原理圖為便于電氣線路的安裝及使用中的檢修，電氣工程施工中，必須借助于電氣原理圖和 施工圖。在電氣原理圖中，電源、導線、各種電氣元件，必須按統(tǒng)一規(guī)左的符號繪制，以 供施工安裝及檢修人員閱讀。L常用電工及電氣元件符號：見表2-1常用電工及電氣元件符號 表2-1符號名稱符號名稱符號名稱符號名稱o=38OV交流電 源-1JC交流 接觸器控制開關音響 信號器-36V直流電 源熔斷層-L0 0o| o按鈕插座電容0熱繼電器行程開關d電動機 （交流

16、）R電阻接觸器 觸點*二極管丄接地a變阻器¥熱繼電 器觸點-o極管（整流）|rcd|漏電開關pfYYj線圈三相閘 刀開關0照明燈電流表w -Wv-變壓器開關觸 點指示燈電功 （率）表2.電氣原理圖的讀圖方法：電氣原理圖類似于機械裝配圖，是指導電氣安裝及檢修 的技術文件，也是電氣施工圖及安裝質量的重要依據(jù)。因此，安裝施工人員必須看懂和 理解電氣原理圖，一般可按下列步驟進行：（1）了解電源情況，如供電電源的電壓（380V、220V或36V等低壓）、電流類別（交 流或直流）、電路的配線（單相二線、三相三線或三相四線）。一般電源的表示均在圖紙的上方或左側。（2）了解各用電設備的性能及對電網(wǎng)的

17、要求，如電動機型號、功率、起動方式；照明 及信號裝巻的種類、所需電壓等。一般用電設備的表示均在圖紙的下方或右側。（3）劃分讀圖區(qū)域，以便分塊了解和簡化電路，一般有下列四種劃分方法：1）按用電設備劃分，適用多臺電動機或英他用電設備的電路，可找岀每臺用電設備的 電路回路：2）按耗電負載的性質劃分，如照明線路只需單相回路，而電動機往往需要三相回路， 其接線方法和所用電氣元件多有所不同：3）按電路的泄向和性質劃分，一般可分為供電（電源）線路及控制線路：4）按電氣參數(shù)（電壓或電流）劃分，如有變壓器的電路，可以初級線圈（如380V.220V） 及次級線圈（如110V、36V、24V等）劃分：有正整流器的電路，按交流、直流來劃分：（4）綜合上列種劃分的區(qū)域，看懂從電源到用電設備的電氣線路及回路走向：（5）按劃分的區(qū)域，熟悉各電氣元件的名稱、功能、數(shù)量；（6）按劃分的區(qū)域，看僮各電氣元件的接入方