第2章 低壓電路及電工測量

第二章

低壓電器與電工測量

目錄2.1電路測量設計說明2.2低壓電器基礎知識2.3常用低壓電器2.4電工儀表2.5電工工具2.6照明電路的安裝過程與故障處理2.7電路測量的設計過程2.1電路測量設計說明1.設計目的

掌握測量電路的設計方法。2.設計內(nèi)容

做電路實驗時需要測量約0.5A的電流，但是實驗室內(nèi)當時只有一個量程為0.3A的電流表。如果手邊有

12V

電源、0～50的滑動變阻器、電爐用的電阻絲，以及導線和開關，請你設計一個簡單電路，可以把電表的量程臨時近似擴展為0.6A。要求畫出電路圖，并簡述設計步驟。2.2低壓電器基礎知識在我國經(jīng)濟建設和人民生活中，電能的應用越來越廣泛。為了安全、可靠地使用電能，電路中就必須裝有各種起調(diào)節(jié)、分配、控制和保護作用的電氣設備稱為電器。從生產(chǎn)或使用的角度，可以把電器分為高壓電器和低壓電器兩大類。本章主要介紹低壓電器。2.2.1低壓電器的分類與用途1.低壓電器的分類（自擬概括圖）我國現(xiàn)行標準將工作電壓交流1200V、直流1500V以下的電氣設備稱為低壓電器。低壓電器種類繁多，功能、構(gòu)造各異，工作原理各不相同，分類方法也很多。1)按用途或控制對象分：配電和控制電器。2)按動作方式分：自動和手動電器。3)按觸點類型分：有觸點和無觸點電器。4)按工作原理分：電磁式和非電量控制電器。

2.低壓電器的用途象生活中在送水的管路上，裝閥門對水流進行控制和調(diào)節(jié)一樣。輸送電能也要使用不同的電器來控制通、斷，調(diào)節(jié)各種參數(shù)，只是電能的輸送比水輸送要復雜得多。低壓電器是根據(jù)外界信號或要求，自動或手動接通、分斷電路，連續(xù)或斷續(xù)地改變電路狀態(tài)，對電路進行切換、控制、保護、檢測和調(diào)節(jié)。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，新功能、新設備將不斷出現(xiàn)，低壓電器的主要種類和用途也再不斷擴展。低壓柜配電箱2.2.2低壓電器的主要技術(shù)指標為保證電器設備安全、可靠地工作，我國對低壓電器的設計、制造規(guī)定了嚴格的標準。使用時，須按照說明書中規(guī)定的技術(shù)條件選用。低壓電器主要技術(shù)指標有：(1)絕緣強度；(2)耐潮濕性能；(3)極限允許溫升；(4)操作頻率；(5)壽命。為保證低壓電器產(chǎn)品的規(guī)格、性能和質(zhì)量一致，通用和互換性好，設計和制造須嚴格執(zhí)行國標，基本系列的各類開關電器須保證三化(標準化、系列化、通用化)，四統(tǒng)一(型號規(guī)格、技術(shù)條件、外形及安裝尺寸、易損零部件統(tǒng)一)。購置和選用時，要特別注意檢查是否符合標準。2.2.3低壓電器的組成一般有兩個基本組成部分：感受部分和執(zhí)行部分。感受部分接收外界輸入的信號，并通過轉(zhuǎn)換、放大、判斷做出有規(guī)律的反應，使執(zhí)行部分動作，實現(xiàn)控制的目的。

有觸點的電磁式電器，感受部分大都是電磁機構(gòu)，而執(zhí)行部分則是觸點。

非電磁式的電動電器，感受部分因其工作原理不同而各有差異，執(zhí)行部分仍是觸點。

自動開關類電器，還具有中間部分，把兩部分聯(lián)系起來，使它們按一定的規(guī)律動作。

1.電磁機構(gòu):

是電磁式電器的重要組成部分，它的工作好壞將直接影響電器的可靠性和使用壽命。電磁機構(gòu)常采用電磁鐵，由吸引線圈、鐵心和銜鐵組成，按銜鐵的運動方式一般可分為直動式和轉(zhuǎn)動式(拍合式)兩種，轉(zhuǎn)動式又分為銜鐵沿棱角和沿軸轉(zhuǎn)動兩種。

2.觸頭：是電磁式電器的執(zhí)行部分，起接通或斷開電路的作用。

按所控制的電路可分為主觸頭和輔助觸頭。接觸形式有點接觸、線接觸和面接觸3種，如圖2-3所示。圖2-3

3.電弧

切斷電路時，如果電路中電壓超過10～12V或電流超過

80～100mA，在拉開兩個觸頭時將出現(xiàn)強烈火花，這種氣體放電現(xiàn)象，稱“電弧”。電弧是有害的，應設法降低電弧溫度和電場強度，以加強消電離作用而滅弧。當電離速度低于消電離速度時，電弧熄滅。據(jù)此，常用滅弧裝置有磁吹式滅弧、滅弧柵、滅弧罩、多斷點滅弧四種。

2.3常用低壓電器

2.3.1接觸器

接觸器是用來自動接通或斷開大電流電路的電器?？深l繁地接通或分斷交直流負載電路，并可實現(xiàn)中遠距離控制。其主要控制對象是電動機，也可用于電熱設備、電焊機、電容器組等。它還具有低電壓釋放保護功能。接觸器具有控制容量大、過載能力強、壽命長、設備簡單經(jīng)濟等特點，使用最廣泛電器元件之一。提問1.低壓電器工作的電壓是多少？2.低壓電器的主要技術(shù)指標有哪些？3.什么是三化四統(tǒng)一？4.下圖哪個是低壓電器？

1.交流接觸器

下圖所示為交流接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖及圖形符號。交流接觸器由電磁機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置和其他部件四部分組成。視頻1

視頻2

2.直流接觸器直流接觸器與交流基本相同，結(jié)構(gòu)上是由電磁機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置等組成。由于直流電弧比交流電弧難熄滅，直流接觸器常采用磁吹式滅弧裝置滅弧。

3.接觸器的主要技術(shù)參數(shù)(1)接觸器的極數(shù)和電流種數(shù)：有兩極、三極和四極接觸器；種類分為交流接觸器和直流接觸器。(2)額定工作電壓：主觸頭之間正常工作的電壓值。即主觸頭所在電路的電源電壓。直流接觸器的額定電壓有

110V、220V、440V、660V；交流接觸器的額定電壓有220V、380V、500V、660V等。

(3)額定電流：接觸器觸頭在額定工作條件下的電流值。直流接觸器的額定電流有40A、80A、100A、150A、250A、400A及

600A；交流接觸器的額定電流有

10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A及600A。

(4)通斷能力：接觸器主觸頭在規(guī)定條件下能可靠接通和分斷的電流值。在該電流值下接通電路時，主觸頭不應造成熔焊。在此電流值下分斷電路時，主觸頭不應發(fā)生長時間燃弧。一般額定電流的

5～10

倍。

(5)線圈額定電壓：接觸器正常工作時線圈上所加電壓。

(6)操作頻率：接觸器單位時間(1h)允許操作次數(shù)的最大值。

(7)壽命：包括電壽命和機械壽命。目前接觸器的機械壽命已達一千萬次以上，電氣壽命約是機械壽命的5%～20%。

4.接觸器的選擇

(1)根據(jù)負載性質(zhì)選擇接觸器的類型。

(2)額定電壓應大于或等于主電路工作電壓。

(3)額定電流應大于或等于被控電路的額定電流。對于電動機負載，還應根據(jù)其運行方式適當增大或減小。

(4)吸引線圈的額定電壓與頻率要與所控制電路的選用電壓和頻率相一致。2.3.2繼電器

繼電器（定義）：根據(jù)特定形式的輸入信號轉(zhuǎn)變?yōu)橛|點開合狀態(tài)的電器元件。組成：

工作狀況：承受機構(gòu)反映輸入量，并傳遞給中間機構(gòu)，與預定的量(整定量)進行比較，當達到整定量時，使執(zhí)行機構(gòu)動作，觸點閉合或斷開實現(xiàn)控制。主要起信號轉(zhuǎn)換和傳遞作用，觸點容量較小。

由承受機構(gòu)、中間機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)3部分組成繼電器分類（概括圖）：視頻3

1.電磁式繼電器

圖2-6為部分電磁式繼電器的實物圖。在控制電路中用的繼電器大多數(shù)是電磁式繼電器。

特點？常用的電磁式繼電器有：電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器以及各種小型通用繼電器等。圖2-6電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器相似，主要由電磁機構(gòu)和觸點組成。電磁式繼電器也有直流和交流兩種。繼電器的主要技術(shù)參數(shù)包括額定參數(shù)、吸合時間和釋放時間、整定參數(shù)(繼電器的動作值，大部分控制繼電器可調(diào))、靈敏度(一般指繼電器對信號的反應能力)、觸頭的接通和分斷能力、使用壽命等。

直流電磁式繼電器結(jié)構(gòu)示意圖常用電磁式繼電器

(1)電流繼電器。(2)電壓繼電器。自查P46、47：定義、分類、符號

2.時間繼電器時間繼電器是一種利用電磁原理或機械原理實現(xiàn)延時控制的控制電器，圖示為部分時間繼電器實物圖。時間繼電器種類：空氣阻尼型、電動型和電子型等，在交流電路中常采用空氣阻尼型時間繼電器?？諝庾枘嵝蜁r間繼電器電子型時間繼電器自主分析圖P482-11（C）

3.熱繼電器

熱繼電器主要用于電氣設備(主要是電動機)的過負荷保護。其利用電流熱效應原理工作。部分熱繼電器實物圖。雙金屬片是一種將兩種線膨脹系數(shù)不同的金屬用機械輾壓，使之形成一體的金屬片。膨脹系數(shù)大的稱為主動層，膨脹系數(shù)小的稱為被動層。P50圖2-13

注意：當電動機正常運行時，其工作電流通過熱元件產(chǎn)生的熱量不足以使雙金屬片變形，熱繼電器不會動作。當電動機發(fā)生過電流且超過額定值時，雙金屬片的熱量增大而發(fā)生彎曲，經(jīng)過一定時間后，使觸點動作，通過控制電路切斷電動機的工作電源。同時，熱元件也因失電而逐漸降溫，經(jīng)過一段時間的冷卻，雙金屬片恢復到原來狀態(tài)。2.3.3熔斷器

熔斷器是一種利用電流熱效應原理和熱效應導體熱熔斷來保護電路的電器，廣泛應用于各種控制系統(tǒng)中。當電路發(fā)生短路或嚴重過載時，它的熱效應導體能自動迅速熔斷，從而切斷電路，使導線和電氣設備不致?lián)p壞。熔斷器的實物、熔斷器電路符號如圖。部分熔斷器的實物圖熔斷器的電路符號。

1.熔斷器的結(jié)構(gòu)、原理及分類熔斷器由熔體和安裝熔體的絕緣底座組成。

熔體由易熔金屬材料鉛、鋅、錫、銅、銀及其合金制成，常為絲狀或網(wǎng)狀。由鉛錫合金和鋅等低熔點金屬制成的熔體，不易滅弧，多用于小電流電路；由銅、銀等高熔點金屬制成的熔體，易于滅弧，多用于大電流電路。熔斷器串接于被保護電路中，電流通過熔體時產(chǎn)生的熱量與電流平方和電流通過的時間成正比，電流越大，則熔體熔斷時間越短，這種特性稱熔斷器的反時限保護特性或安秒特性。熔斷器種類（自查）：

2.3.4斷路器定義：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(fā)生短路、過載或欠電壓等故障時能自動分斷故障電路，是一種控制電器，也是保護電器。分類：（自查）

框架式作用？

塑料外殼式作用？部分斷路器的實物圖1.斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理斷路器主要由3個基本部分組成。即觸頭、滅弧系統(tǒng)和各種脫扣器，包括過電流脫扣器、失壓(欠電壓)脫扣器、熱脫扣器、分勵脫扣器和自由脫扣器。

工作原理（自查）P53圖2-17

不同脫扣器的作用（自查）分勵脫扣器用于遠距離控制分斷電路。

過電流脫扣器用于短路和過電流保護。

熱脫扣器用于線路的過負荷保護，工作原理和熱繼電器相同。

失壓(欠電壓)脫扣器用于失壓保護

使用時應根據(jù)需要選用。2.低壓斷路器的選擇原則（自查）

2.3.5刀開關一種手動電器，常用的有：HD型單投刀開關、HS型雙投刀開關、HR型熔斷器式刀開關、HZ型組合開關、HK型閘刀開關、HY型倒順開關等。實物圖如圖示。部分刀開關的實物圖。

1.HD型單投刀開關

HD型單投刀開關按極數(shù)分為1極、2極、3極幾種，示意圖及圖形符號如圖所示。HD型單投刀開關示意圖及圖形符號2.HS型雙投刀開關所用的場合？3.HR型熔斷器式刀開關所用的場合？4.組合開關所用場合？5.開啟式負荷開關和封閉式負荷開關所用場合？2.3.6主令電器

主令電器用于在控制電路中以開關觸頭的通斷形式使控制電路執(zhí)行對應的控制任務。主令電器應用廣泛，常見的有按鈕、行程開關、接近開關、萬能轉(zhuǎn)換開關、主令控制器、選擇開關、足踏開關等。

1.按鈕：最常用的主令電器。其結(jié)構(gòu)簡單、控制方便。圖為部分按鈕的實物圖。部分按鈕的實物圖

1)按鈕的結(jié)構(gòu)

圖2-25按鈕結(jié)構(gòu)的示意圖及圖形符號按鈕從外形和操作方式上可以分為平按鈕和急停按鈕，急停按鈕也叫蘑菇頭按鈕，如圖2-25(c)所示，除此之外還有鑰匙鈕、旋鈕、拉式鈕、萬向操縱桿式、帶燈式等多種類型。

圖2-26微動式按鈕動作原理圖

2)按鈕的顏色①“停止”和“急?！卑粹o必須是紅色。當按下紅色按鈕時，必須使設備停止工作或斷電。②“起動”按鈕的顏色是綠色。③“起動”與“停止”交替動作的按鈕必須是黑色、白色或灰色，不得用紅色和綠色。④“點動”按鈕（所謂點動，即按下按鈕時電動機轉(zhuǎn)動工作，手松開按鈕時電動機停轉(zhuǎn)。）必須是黑色。⑤“復位”(如保護繼電器的復位按鈕)必須是藍色。當復位按鈕還有停止的作用時，則必須是紅色。3)按鈕的選擇原則(1)據(jù)使用場合選擇種類，如開啟式、防水式、防腐式等。

(2)據(jù)用途選用型式，如鑰匙式、緊急式、帶燈式等。(3)按控制回路需要確定按鈕數(shù)，如單鈕、雙鈕、三鈕、多鈕等。(4)按工作狀態(tài)指示和工作情況要求，選擇按鈕及指示燈的顏色。

2.行程開關

又稱限位開關。種類很多，按運動形式可分為直動式、微動式、轉(zhuǎn)動式等；按觸點的性質(zhì)可分為有觸點式和無觸點式。

1)有觸點行程開關簡稱行程開關，工作原理和按鈕相同，區(qū)別在于它不是靠手按壓，而是利用機械運動部件碰壓觸點來發(fā)出控制指令。2、文字符號：SQ3、圖形符號：常開觸頭常閉觸頭

3.轉(zhuǎn)換開關主要用于各種控制設備中線路的換接、遙控和電流表、電壓表的換相測量等，也可用于控制小容量電動機的啟動、換向和調(diào)速。

文字符號：SA各觸頭在手柄轉(zhuǎn)到不同檔位時的通斷狀態(tài)用黑點“·”表示，有黑點者表示觸頭閉合，無黑點者表示觸頭斷開。2.4電工儀表電工儀表是用于測量電壓、電流、電能、電功率等電量和電阻、電感、電容等電路參數(shù)的儀表，在電氣設備安全、經(jīng)濟、合理運行的監(jiān)測與故障檢修中起著十分重要的作用。電工儀表的結(jié)構(gòu)性能及使用方法會影響電工測量的精確度，要想正確選取和使用電工儀表，必須了解和掌握電工儀表的基本知識及使用方法。2.4.1電工儀表的基礎知識1.電工儀表的分類及符號電工儀表種類很多，分類方法也很多，以下為主要的幾種分類方法。

(1)按照測量對象的不同可分為：

(2)按照工作原理的不同可分為：

(3)按照所測電流種類的不同可分為：直流表、交流表和交直流兩用儀表。(4)按照儀表準確度等級的不同可分為：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0幾個等級。

引用誤差：即相每只儀表在全量程范圍內(nèi)各點的相對誤差是不同的。工程上采用引用誤差來反映儀表的準確程度。把絕對誤差與儀表測量上限比值的百分數(shù)稱為表2-4電工儀表的準確度和最大應用誤差準確度等級0.10.20.51.01.52.55.0基本誤差（%）±0.1±0.2±0.5±1.0±1.5±2.5±5.0符號0.10.20.51.01.52.55.02.4.2電工儀表的使用方法

1.萬用表萬用表分指針式和數(shù)字式。部分萬用表的實物圖視頻(5)測量電壓或電流時注意事項

①測量時不能用手觸摸表筆的金屬部分，以保證安全和測量的準確性。

②測直流量時要注意被測電量的極性，避免指針反打而損壞表頭。

③測量較高電壓或大電流時，不能帶電轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換開關，要避免轉(zhuǎn)換開關的觸點產(chǎn)生電弧而被損壞。

④測量完畢后，將轉(zhuǎn)換開關置于交流電壓最高擋或空擋。視頻1視頻2視頻32.5電工工具安裝和維修各種供配電電路、電氣設備時，都離不開各種電工工具。電工工具種類多，用途廣。

2.5.1驗電筆驗電筆又稱驗電器，分為低壓和高壓驗電器，用來判別物體是否帶電。

1.低壓驗電器又稱低壓試電筆。用來檢查低壓導體或電氣設備外殼是否帶電。其檢測電壓范圍在60～500V。外形有鋼筆式、旋具式和采用微型晶體管做機芯，用發(fā)光二極管做顯示的新型數(shù)字顯示感應測電器。圖2-40低壓驗電器使用時，須按圖2-41所示握法操作。手指必須接觸筆尾的金屬體(鋼筆式)或測電筆頂部的金屬螺釘(螺釘?shù)妒?。這樣，只要帶電體與大地之間的電位差超過60V時，電筆中的氖泡就會發(fā)光。圖2-41低壓驗電器的握法

2.5.2螺釘旋具又稱螺釘?shù)痘蚋腻F，如圖2-43所示，主要用來緊固和拆卸各種螺釘，安裝或拆卸電器元件。由刀柄和刀體組成。刀柄由木柄、塑料和有機玻璃等制成。刀口形狀有“一”和“十”字槽兩種。刀體部分一般用絕緣管套住。圖2-43螺釘旋具實物圖3.注意事項(1)不可使用金屬桿直通手柄頂?shù)穆葆斝?，否則，易造成觸電。(2)使用時手不得觸及金屬桿，防止觸電。(3)金屬桿上必須套絕緣管，防止金屬桿無意中觸及皮膚或臨近帶電體而造成觸電。圖2-44螺釘旋具的使用

2.5.3電工鉗又稱鋼絲鉗、鉗子、克絲鉗或老虎鉗，如圖2-45所示，由鉗頭和鉗柄組成，鉗頭包括鉗口、齒口、刀口和鍘口等。鉗柄上套有額定工作電壓500V的絕緣套管。圖2-45電工鉗電烙鐵*儀表誤差和準確度1)儀表誤差的表示有絕對誤差、相對誤差和引用誤差3種。(1)絕對誤差：儀表的指示值與被測量的實際值之間的差值，叫做絕對誤差。實際應用中常用實際值A0（高一級以上的測量儀器或計量器具測量所得之值）來代替真值。

(2)相對誤差：絕對誤差與被測量的實際值比值的百分數(shù)，叫做相對誤差。實際測量中，常采用相對誤差來比較測量結(jié)果的準確程度（跟量程有關，與儀表本身準確度關系?。Ｗ畲笙鄬φ`差相對誤差(3)引用誤差：

工程上采用引用誤差來反映儀表本身的準確程度。把絕對誤差與儀表測量上限比值的百分數(shù)稱為2)儀表的準確度為了使引用誤差能包括整個儀表的基本誤差，工程上規(guī)定以最大引用誤差來表示儀表的準確度。儀表的最大絕對誤差與儀表的量程比值稱儀表的準確度K。即

據(jù)國標GB776—76，電工測量儀表準確度等級共七個，如下表所示。電工儀表的準確度