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1、电工基础实训电工基础实训电工电子实验教学中心王彩申2014年9月22日目录目录一、实训目的二、实训设备三、实训内容四、实训原理五、注意事项六、电柜布局七、示例电路八、附录电路一、实训目的一、实训目的认识常用低压电器加深对电气控制系统的理解学会分析、排除线路故障能独立设计、连接各种控制电路二、实训设备二、实训设备GCD电工柜一套三相鼠笼式异步电动机两个UNI-T万用表一个一字螺丝批一把钳子一把0.5米、1米、1.5米红黑蓝电线若干万用表万用表万用表又叫多用表、三用表、复用表，万用表分为指针式万用表和数字万用表引。是一种多功能、多量程的测量仪表，一般万用表可测量直流电流、交流电流、电阻和音频电平等
2、，有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数（如）。注意事项:使用前，应认真阅读有关的使用说明书，熟悉转盘、按钮、插孔的作用。选择量程时，要先选大的，后选小的，尽量使被测值接近于量程。测电阻时，不能带电测量。用毕，应使转换开关在交流电压最大挡位或空挡上。钳形电流表钳形电流表 定义：将可以开合的磁路套在载有被测电流的导体上测量电流值的仪表。通常用普通电流表测量电流时，需要将电路切断停机后才能将电流表接入进行测量，这是很麻烦的，有时正常运行的电动机不允许这样做。此时，使用钳形电流表就显得方便多了，可以在不切断电路的情况下来测量电流。原理：钳形电流表是由电流互感器和电流表组合而成。电流互
3、感器的铁心在捏紧扳手时可以张开；被测电流所通过的导线可以不必切断就可穿过铁心张开的缺口，当放开扳手后铁心闭合。穿过铁心的被测电路导线就成为电流互感器的一次线圈，其中通过电流便在二次线圈中感应出电流。从而使二次线圈相连接的电流表便有指示-测出被测线路的电流。钳形表可以通过转换开关的拨档，改换不同的量程。但拨档时不允许带电进行操作。钳形表一般准确度不高，通常为2.55级。为了使用方便，表内还有不同量程的转换开关供测不同等级电流以及测量电压的功能。使用方法：用钳形电流表检测电流时，一定要夹住一根被测导线(电线)。夹住两根(平行线)则不能检测电流。另外，使用钳形电流表中心(铁心)检测时，检测误差小。在
4、检查家电产品的耗电量时，使用线路分离器比较方便，有的线路分离器可将检测电流放大10倍，因此1A以下的电流可放大后再检测。用直流钳形电流表检测直流电流(DCA)时，如果电流的流向相反，则显示出负数。可使用该功能检测汽车的蓄电池是充电状态还是放电状态。摇表摇表 摇表，是为了避免事故发生，用于测量各种电器设备的绝缘电阻的兆欧级电阻表。现代生活日新月异，人们一刻也离不开电。在用电过程中就存在着用电安全问题，电器设备正常运行的最基本条件之一就是其绝缘材料的绝缘程度即绝缘电阻的数值。当受热和受潮时，绝缘材料便老化。其绝缘电阻便降低。从而造成电器设备漏电或短路事故的发生。为了避免事故发生，就要求经常测量各种
5、电器设备的绝缘电阻。判断其绝缘程度是否满足设备需要。普通电阻的测量通常有低电压下测量和高电压下测量两种方式。而绝缘电阻由于一般数值较高（一般为兆欧级），在低电压下的测量值不能反映在高电压条件下工作的真正绝缘电阻值。兆欧表也叫绝缘电阻表，它是测量绝缘电阻最常用的仪表。它在测量绝缘电阻时本身就有高电压电源，这就是它与测电阻仪表的不同之处。兆欧表用于测量绝缘电阻即方便又可靠。但是如果使用不当，它将给测量带来不必要的误差，我们必须正确使用兆欧表绝缘电阻进行测量。准备工作：测量前必须将被测设备电源切断，并对地短路放电，决不允许设备带电进行测量，以保证人身和设备的安全。对可能感应出高压电的设备，必须消除这
6、种可能性后，才能进行测量。被测物表面要清洁，减少接触电阻，确保测量结果的正确性。测量前要检查兆欧表是否处于正常工作状态，主要检查其“0”和“”两点。即摇动手柄，使电机达到额定转速，兆欧表在短路时应指在“0”位置，开路时应指在“”位置。兆欧表使用时应放在平稳、牢固的地方，且远离大的外电流导体和外磁场。使用方法和要求：测量前，应将兆欧表保持水平位置，左手按住表身，右手摇动兆欧表摇柄，转速约120r/min，指针应指向无穷大（），否则说明兆欧表有故障。测量前，应切断被测电器及回路的电源，并对相关元件进行临时接地放电，以保证人身与兆欧表的安全和测量结果准确。测量时必须正确接线。兆欧表共有3个接线端（L
7、、E、G）。测量回路对地电阻时，L端与回路的裸露导体连接，E端连接接地线或金属外壳；测量回路的绝缘电阻时，回路的首端与尾端分别与L、E连接；测量电缆的绝缘电阻时，为防止电缆表面泄漏电流对测量精度产生影响，应将电缆的屏蔽层接至G端。兆欧表接线柱引出的测量软线绝缘应良好，两根导线之间和导线与地之间应保持适当距离，以免影响测量精度。摇动兆欧表时，不能用手接触兆欧表的接线柱和被测回路，以防触电。摇动兆欧表后，各接线柱之间不能短接，以免损坏。摇动兆欧表后,时间不要久。开关电器开关电器开关电器是在控制电路中用于不频繁地接通或断开电路的开关，或用于机床电路电源的引入开关。刀闸开关刀闸开关刀开关又叫闸开开关，
8、一般用于不频繁操作的低压电路中，用作接通和切断电源，或用来将电路与电源隔离，有时也用来控制小容量电动机的直接起动与停机。刀开关由闸开（动触点）、静插座（静触点）、手柄和绝缘底板等组成。刀开关种类很多。按极数分为单极、双极和三极；按结构分为平板式和条架式；按操作方式分为直接手柄操作式、杠杆操作机构式和电动操作机构式；按转换方向分为单投和双投等。刀开关一般与熔断器串联使用，以便在短路或过负荷时熔断器熔断而自动切断电路。刀开关额定电压通常为250V和500V额定电流在1500A下。安装刀开关时，电源线应接在静触点上，负荷线接在与闸刀相连的端子上。对有熔断丝的刀开关，负荷线应接在闸刀和熔断丝的另一端，
9、以确保刀开关切断电源后闸刀和熔断丝还带电。在垂直安装时，手柄向上合为合闸，接通电源，向下拉为断开电源，不能反装或倒装。刀开关的选项用主要考虑回路额定电压、长期工作电流以及短路电流所产生的动热稳定性等因素。刀开关的额定电流应大于其所控制的最大负荷电流。用于直接起停3KW及以下的三想异步电动机时，刀开关和额定电流必须大于电动机额定电流的3倍。组合开关组合开关组合开关又叫转换开天，是一种转动式的闸刀开关，主要用于接通或切断电路、换接电源、控制小型鼠笼式三相异频电动机的起动、停止、正反转或局动照明。组合开关有若干个动触片和静触片，分别装于数层绝缘件内，静触片固定在绝缘垫板上，动触片装在转轴上，随转轴旋
10、转而更通、断位置。自动开关自动开关正常情况下过流脱扣器的衔铁是释放着的，严重过载或短路时，线圈因流过大电流而产生较大的电磁吸力，把衔铁往下吸而顶开锁钩，使主触点断开，起过流保护作用。欠压脱扣器在正常情况下吸住衔铁，主触点闭合，电压严重下降或断电时释放衔铁而使主触点断开，实现欠压保护。电源电压正常时，必须重新合闸才能工作。熔断器熔断器熔断器主要作短路或过载保护用，串联在被保护的线路中。线路正常工作时如同一根导线，起通路作用；当线路短路或过载时熔断器熔断，起到保护线路上其他电路设备的作用。符号：FU 选择熔体额定电流的方法如下：（1）电灯支线的熔体：熔体额定电流=支线上所有电灯的工作电流之和。（2
11、）一台电动机的熔体：熔体额定电流=电动机的起动电流/2.5。如果电动机起动频繁，则为：熔体额定电流=电动机的起动电流/(1.62)。（3）几台电动机合用的总熔体：熔体额定电流=（1.52.5）*容量最大的电动机的额定电流+其余电动机的额定电流之和。交流接触器交流接触器定义：用来自动地接通或断开大电流电路的电器。分类：交流接触器、直流接触器。组成：触点系统、电磁机构、灭弧装置。线圈通电时产生电磁吸引力将衔铁吸下，使常开触点闭合，常闭触点断开。线圈断电后电磁吸引力消失，依靠弹簧使触点恢复到原来的状态。按GB5226标准，交流接触器的符号为KM,一般分为三个主回路常开触点，两个辅助常开触点，两个辅助
12、常闭触点，接触器外壳，衔铁心，线圈，弹簧等，它的吸与断主要是接通三相主回路和控制回路，达到控制电机（或其他用电器）的目的。根据用途不同，交流接触器的触点分主触点和辅触点两种。主触点一般比较大，接触电阻较小，用于接通或分断较大的电流，常接在主电路中；辅助触点一般比较小，接触电阻较大，用于接通或分断较小的电流，常接大控制电路（或称辅助电路）中。有时为了接通和分断较大的电流，在主触点上装有灭弧装置，以熄来由于主触点断开而产生的电弧，防止烧坏触点。接触器是电力拖动中最主要的控制电器。在设计它的触点时已考虑到接通负荷时的起动电流问题，因此，选用接触器时主要应根据负荷的额定电流来确定。如一台Y112M-4
13、三相异频电动机，额定功率4KW，额定电流为8.8A，选用主触点额定电流为10A的交流接接器即可。除电流之外，还应满足接触触器的额定电压不小于主电路额定电压。接触器主要技术参数:额定电压：接主触点的额定工作电压。直流有：24V、48V、110V、22V、440V交流有：24V、36V、110V、220V、380V额定电流:主触点的额定电流。机械寿命（1000万次以上）与电气寿命（100万次以上）操作频率：每小时的操作次数一般：300次/h、600次/h，1200次/h继电器继电器继电器是一种根据特定输入信号而动作的自动控制电器，其种类很多，有中间继电器、热继器、时间继电器、速度继电器等。继电器分
14、类：用途分：控制继电器、保护继电器、中间继电器。原理分：电磁式、感应式、热继电器等。参数分：电流、电压、速度、压力继电器动作时间分：瞬时继电器、延时继电器输出形式分：有触点、无触点继电器继电器和接触器区别:继电器：用于控制电路、电流小，没有灭弧装置，可在电量或非电量的作用下动作。接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装置，一般只能在电压作用下动作。中间继电器中间继电器中间继电器通常用来传递信号和同时控制多个电路，也可用来直接控制小容量电动机或其他电气执行元件。中间继电器的结构和工作原理与交流接触器基本相同，与交流接触器的主要区别是触点数目多些，且触点容量小，只允许通过小电流。在选用中间继电器时，主
15、要是考虑电压等级和触点数目。热继电器热继电器定义：利用输入电流所产生的热效应能够做出相应动作的一种继电器。下层金属膨胀系数大，上层的膨胀系数小。当主电路中电流超过容许值而使双金属片受热时，双金属片的自由端便向上弯曲超出扣板，扣板在弹簧的拉力下将常闭触点断开。触点是接在电动机的控制电路中的，控制电路断开便使接触器的线圈断电，从而断开电动机的主电路。时间继电器时间继电器定义：早期在交流电路中常采用空气阻尼型时间继电器,它是利用空气通过小孔节流的原理来获得延时动作的。它由电磁系统、延时机构和触点三部分组成。凡是继电器感测元件得到动作信号后，其执行元件（触头）要延迟一段时间才动作的继电器称为时间继电器
16、。原理：通用延时空气式时间继电器利用空气的阻尼作用达到动作延时的目的。吸引线圈通电后将衔铁吸下，使衔铁与活塞杆之间有一段距离。在释放弹簧作用下,活塞杆向下移动。在伞形活塞的表面固定有一层橡皮膜，活塞向下移动时，膜上面会适成空气稀薄的空间，活塞受到下面空气的压力，不能迅速下移。当空气由进气孔进入时，活塞才逐淅下移。移动到最后位置时，杠杆使微动开关动作。发展：目前最常用的为大规模集成电路型成的时间继电器，它是利用阻容原理来实现延时动作。在交流电路中往往采用变压器来降压，集成电路做为核心器件，其输出采用小型电磁继电器，使得产品的性能及可靠性比早期的空气阻尼型时间继电器要好的多，产品的定时精度及可控性
17、也提高很多。随着单片机的普及，目前各厂家相继采用单片机为时间继电器的核心器件，而且产品的可控性及定时精度完全可以由软件来调整，所以未来的时间继电器将会完全由单片机来取代。主令电器主令电器主令电器是自动控制系统中用于接通或断开控制电路的电器设备，用以发送控制指令或用作程序控制。按钮按钮按钮的触点分常闭触点（动断触点）和常开触点（动合触点）两种。常闭触点是接扭未按下时闭合、按下后断开的触点。常开触点是按扭未按下时断开、按下后闭合的触点。按钮按下时，常闭触点先断开，然后常开触点闭合；松开后，依靠复位弹簧使触点恢复到原来的位置。行程开关行程开关行程开关也称为位置开关，主要用于将机械位移变为电信号，以实
18、现对机械运动的电气控制。当机械的运动部件撞击触杆时，触杆下移使常闭触点断开，常开触点闭合；当运动部件离开后，在复位弹簧的作用下，触杆回复到原来的位置，各触点恢复常态。应用：在洗衣机的脱水（甩干）过程中转速很高，如果此时有人由于疏忽打开洗衣机的门或盖后，再把手伸进去，很容易对人造成伤害，为了避免这种事故的发生，在洗衣机的门或盖上装了个电接点，一旦有人开启洗衣机的门或盖时，就自动把电机断电，甚至还要靠机械办法联动，使门或盖一打开就立刻“刹车”，强迫转动着的部件停下来，免得伤害人身。在录音机和录像机中，我们常常使用到快进或者倒带，磁带急速地转动，但是当到达磁带的端点时会自动停下来。在这里行程开关又一
19、次发挥了作用，不过这一次不是靠碰撞而是靠磁带的张力的突然增大引起动作的。电动机电动机定义：应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械。用于实现电能向机械能的转换。运行时从电系统吸收电功率，向机械系统输出机械功率。电动机（Motors）是把电能转换成机械能的设备，它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成，分布于各个用户处，电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。电动机主要由定子与转子组成。通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流
20、受力的作用，使电动机转动。YBZXAC转子转子定子定子定子绕组定子绕组（三相）（三相）机机 座座线绕式线绕式鼠笼式鼠笼式鼠笼转子鼠笼转子 三相定子绕组：产生旋转磁场 转子：在旋转磁场作用下，产 生感应电动势或电流。互感器定义:电流互感器和电压互感器的统称。将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于量测或保护系统。电压互感器:测量用电流互感器主要与测量仪表配合，在线路正常工作状态下，用来测量电流、电压、功率等。测量用微型电流互感器主要要求：1.绝缘可靠，2.足够高的测量精度，3.当被测线路发生故障出现的大电流时互感器应在适当的量程内饱和（如500%的额定电流）以保护测量仪表。保护用电流互感器保护
21、用电流互感器主要与继电装置配合，在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电路，以保护供电系统的安全。保护用微型电流互感器的工作条件与测量用互感器完全不同，保护用互感器只是在比正常电流大几倍几十倍的电流时才开始有效的工作。电流互感器:利用变压器原、副边电流成比例的特点制成。其工作原理、等值电路也与一般变压器相同，只是其原边绕组串联在被测电路中，且匝数很少；副边绕组接电流表、继电器电流线圈等低阻抗负载，近似短路。原边电流（即被测电流）和副边电流取决于被测线路的负载，而与电流互感器的副边负载无关。由于副边接近于短路，所以原、副边电压U1和都很小，励磁电流I0也很小。电流互感器运行时，副
22、边不允许开路。因为一旦开路，原边电流均成为励磁电流，使磁通和副边电压大大超过正常值而危及人身和设备安全。因此，电流互感器副边回路中不许接熔断器，也不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器等设备。电流互感器的接线方式按其所接负载的运行要求确定。最常用的接线方式为单相，三相星形和不完全星形。变压器变压器变压器(binyaq)(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通1，它沿着铁芯穿过初级线
23、圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空载电流”。如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通2，2的方向与1相反，起了互相抵消的作用，使铁芯中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，1也增加，并且1增加部分正好补充了被2
24、所抵消的那部分磁通，以保持铁芯里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，但是不能改变允许负载消耗的功率。U1输入电压 N1一次绕组匝数U2输出电压 N2二次绕组匝数三、实训内容三、实训内容步骤：1）识读电气控制线路图。明确电路所用电器元件名称及其作用，熟悉线路的操作过程和工作原理。2）配齐电器元件，并逐一进行质量检测。3）安装电气控制线路。4）学生自检。检查主电路接线是否正确；用万用表电阻挡检查控制电路接线是否正确，防止因接线错误造成不能正常运转或短路事故。5）通电试车。
25、为保证人身安全，必须在教师监护下通电试车。6）布线通道尽可能少，同路并行导线按主电路、控制电路分类集中，单层密排。7）布线尽可能紧贴安装面布线，相邻电器元件之间也可“空中走线”。8）安装导线尽可能靠近元器件走线。9）布线要求横平竖直，分布均匀，自由成形。具体内容：1）按要求完成电机正反转的接线图，并自已进行检查。2）按要求完成Y-控制接线图，并自已进行检查。3）按要求完成双速电机自动变速接线图，并进得检查。4）将接好的电路进得通电试验，观察电动机及接触器的动作情况，直到成功为止。5）对通电成功的电路进行故障设置，并能够自已找出最小故障范围。线路检测方法：1）主电路接线检查。按电路图或接线图从电
26、源端开始，逐段核对接线有无漏接、错接之处，检查导线接点是否符合要求，压接是否牢固。2）控制电路接线检查。用万用表电阻挡检查控制电路接线情况。3）松开起动按钮SB1，按下KM触点架，使其常开辅助触点闭合，万用表读数应为接触器线圈的直流电阻值。4）停车控制检查。按下起动按钮或KM触点架，测得接触器线圈的直流电阻值如（CJ1010线圈的直流电阻值约为100），同时按下停止按钮，万用表读数由线圈的直流电阻值变为“”。四、实训原理自锁、互锁的定义点动控制起停控制正反转控制顺序控制Y-控制定时控制自锁：依靠接触器自身辅助触点而合线圈保持通电的现象。互锁：在同一时间里两个接触器只允许一个工作的控制作用称为互
27、锁（联锁）。点动控制：实现电动机点动控制，即按下即转，松开即停。起停控制：按下按钮后，实现电动机直接起动，单方向连续运转，按另一按钮即停。正反转控制：手动控制，先停车，后反转。实现方法多种。顺序控制：甲电机起动后，乙电机方能起动；乙电机可以单独停车而甲不能。当要Y-控制 手动切换或自动切换Y-。定时控制：甲电机起动后，延时若干时间，乙电机自动起动，甲继续运转。五、注意事项u为保证人身安全，在通电试车时，要认真执行安全操作规程的有关规定，经老师检查并现场监护。u接通三相电源，作空载实验。用电笔检查熔断器出线端，氖管亮说明电源接通。通过操作按钮，观察接触器情况是否正常，是否符合线路功能要求，观察电器元件动作是否灵活，有无卡阻及噪声过大现象。u空载实验无误后，接上负载作负载试验，观察电动机运行是否正常。若有异常，立即停车检查。反复调试直至设备正常工作为止。六、电柜布局七、示例电路八、附录电路单相照明电路三相四线照明电路完完