第1章电气控制基本知识

1、第第1 1章章 电气控制基本知识电气控制基本知识 低压电器简介低压电器简介1.1 电电 气气 安安 全全1.21.1 1.1 低压电器简介低压电器简介一、概念一、概念低压电器通常是指工作在交流低压电器通常是指工作在交流50Hz（60Hz）、额定电压小于）、额定电压小于1 200V和直流额和直流额定电压小于定电压小于1 500V的电路中，起通断、保的电路中，起通断、保护、控制或调节作用的电器。护、控制或调节作用的电器。1.1.1 低压电器的分类低压电器的分类低压电器的分类方法很多，按照不同低压电器的分类方法很多，按照不同的分类方式有不同的类型。的分类方式有不同的类型。1按照用途分类按照用途分类（

2、1）控制电器）控制电器（2）配电电器）配电电器2按照工作条件分类按照工作条件分类（1）一般工业电器）一般工业电器（2）矿用电器）矿用电器（3）航空电器）航空电器（4）船用电器）船用电器（5）化工电器）化工电器（6）牵引电器）牵引电器3按照操作方法分类按照操作方法分类（1）自动电器）自动电器（2）手动电器）手动电器4按照工作原理分类按照工作原理分类（1）电磁式电器）电磁式电器（2）非电量控制电器）非电量控制电器此外，还有其他的分类方法。此外，还有其他的分类方法。1.1.2 低压电器的常用技术术低压电器的常用技术术语、参数及技术性能语、参数及技术性能 1一般术语一般术语 动（操）作：电器的活动部件

3、从一动（操）作：电器的活动部件从一个位置转换到另一个相邻的位置。例如，个位置转换到另一个相邻的位置。例如，把电风扇的调速器的风速挡位从把电风扇的调速器的风速挡位从“1挡挡”旋旋转到转到“2挡挡”就是一个动作。就是一个动作。 闭合：使电器的动、静触头在规定闭合：使电器的动、静触头在规定的位置上建立电接触的过程。的位置上建立电接触的过程。 断开：使电器的动、静触头在规定断开：使电器的动、静触头在规定的位置上解除电接触的过程。的位置上解除电接触的过程。 接通：由于电器的闭合，而使电路接通：由于电器的闭合，而使电路内电流导通的操作。内电流导通的操作。 分断：由于电器的断开，而使电路分断：由于电器的断开

4、，而使电路内电流被截止的操作。内电流被截止的操作。 控制：使电器设备的工作状态适应控制：使电器设备的工作状态适应于变化运动要求。于变化运动要求。 使用类别：与开关电器或熔断器完使用类别：与开关电器或熔断器完成功能条件有关的、表示使用特点的若干成功能条件有关的、表示使用特点的若干规定要求。对于开关电器而言，是指有关规定要求。对于开关电器而言，是指有关工作条件的组合，通常用额定电流和额定工作条件的组合，通常用额定电流和额定电压的倍数，相应的功率因素和时间常数，电压的倍数，相应的功率因素和时间常数，表征电器额定接通和分断能力的类别。表征电器额定接通和分断能力的类别。 可逆转化：通过电器触头的转化改可

5、逆转化：通过电器触头的转化改变电动机回路上的电源相序（对于直流电变电动机回路上的电源相序（对于直流电动机则为电源极性），以实现电动机反向动机则为电源极性），以实现电动机反向运转的过程。运转的过程。2参数参数 额定工作电流：在规定的条件下，额定工作电流：在规定的条件下，保证电器正常工作的电流。保证电器正常工作的电流。 约定发热电流：在规定的条件下实约定发热电流：在规定的条件下实验，电器在验，电器在8小时工作制下，各部件的温升小时工作制下，各部件的温升不超过极限数值时所承载的最大电流。不超过极限数值时所承载的最大电流。 分断电流：在分断过程中，产生电分断电流：在分断过程中，产生电弧的瞬间所流过电器

6、的电流数值。弧的瞬间所流过电器的电流数值。 短路电流：由于电路的故障或者连短路电流：由于电路的故障或者连接错误造成的短路而引起的过电流。接错误造成的短路而引起的过电流。 约定熔断电流：在约定时间内能使约定熔断电流：在约定时间内能使熔断器的熔断体熔断的规定电流数值。熔断器的熔断体熔断的规定电流数值。 约定脱扣电流：在约定时间内能使约定脱扣电流：在约定时间内能使继电器或脱扣器动作的规定电流数值。继电器或脱扣器动作的规定电流数值。 约定不脱扣电流：在约定时间内能约定不脱扣电流：在约定时间内能使继电器或脱扣器能承受不动作的规定电使继电器或脱扣器能承受不动作的规定电流数值。流数值。 最小分断电流：在规定

7、的使用和性最小分断电流：在规定的使用和性能条件下，熔断体能分断规定电压下的预能条件下，熔断体能分断规定电压下的预期最低值。期最低值。 电流整定值：继电器或者脱扣器所电流整定值：继电器或者脱扣器所调整到的动作电流值，这个值与动作特性调整到的动作电流值，这个值与动作特性有关，并按照此值确定了继电器或脱扣器有关，并按照此值确定了继电器或脱扣器动作的主电路电流值。动作的主电路电流值。 额定工作电压：在规定条件下，保额定工作电压：在规定条件下，保证电器正常工作的工作电压值。证电器正常工作的工作电压值。 3技术性能技术性能 机械寿命：机械电器在需要修理或机械寿命：机械电器在需要修理或者更换机械零件前所承受

8、的无载操作循环者更换机械零件前所承受的无载操作循环次数。次数。 电（气）寿命：在规定的正常工作电（气）寿命：在规定的正常工作条件下，机械电器不需要修理或者更换零条件下，机械电器不需要修理或者更换零件前所承受的负载操作循环次数。件前所承受的负载操作循环次数。1.1.3 低压电器的发展历程与低压电器的发展历程与趋势趋势1低压电器的发展历程低压电器的发展历程我国的低压电器产品大致可分为如下我国的低压电器产品大致可分为如下四代。四代。第一代产品：第一代产品：20世纪世纪60年代至年代至70年代年代初。初。 第二代产品：第二代产品：20世纪世纪70年代末至年代末至80年年代。代。第三代产品：第三代产品：

9、20世纪世纪90年代。年代。 第四代产品：第四代产品：20世纪世纪90年代末至今。年代末至今。 2低压电器的发展趋势低压电器的发展趋势（1）智能化）智能化（2）电子化）电子化（3）产品的模块化和组合化）产品的模块化和组合化（4）产品的质量和可靠性明显提高）产品的质量和可靠性明显提高1.2 1.2 电电 气气 安安 全全1.2.1 电气事故电气事故1电气事故的分类电气事故的分类 按照事故发生的形式分类，可以分按照事故发生的形式分类，可以分为人身事故、设备事故、电气火灾和爆炸为人身事故、设备事故、电气火灾和爆炸事故等。事故等。 按照发生事故时的电路状况分类，按照发生事故时的电路状况分类，可以分为短

10、路事故、断线事故、接地事故、可以分为短路事故、断线事故、接地事故、漏电事故等。漏电事故等。 按照事故的严重程度分类，可以分按照事故的严重程度分类，可以分为特大事故、重大事故和一般事故。为特大事故、重大事故和一般事故。 按照事故的基本原因分类，可以分按照事故的基本原因分类，可以分为以下几类。为以下几类。 触电事故。触电事故。 雷电和静电事故。雷电和静电事故。 射频伤害。射频伤害。 电路故障。电路故障。 2触电事故触电事故（1）常见触电事故的主要原因）常见触电事故的主要原因常见触电事故的主要原因有以下几个。常见触电事故的主要原因有以下几个。 电气线路、设备检修中措施不落实。电气线路、设备检修中措施

11、不落实。 电气线路、设备安装不符合安全要电气线路、设备安装不符合安全要求。求。 非电工任意处理电气事务，接线错非电工任意处理电气事务，接线错误。误。 现场临时用电管理不善。现场临时用电管理不善。 操作漏电的机器设备或使用漏电的操作漏电的机器设备或使用漏电的电动工具（包括设备、工具无接地和接零电动工具（包括设备、工具无接地和接零保护措施）。保护措施）。 设备、工具已有的保护线中断。设备、工具已有的保护线中断。 移动长、高金属物体触碰高压线，移动长、高金属物体触碰高压线，在高位作业（天车、塔、架、梯等）误碰在高位作业（天车、塔、架、梯等）误碰带电体或误送电触电。带电体或误送电触电。 电焊作业者穿背

12、心、短裤，不穿绝电焊作业者穿背心、短裤，不穿绝缘鞋，汗水浸透手套，焊钳误碰自身，湿缘鞋，汗水浸透手套，焊钳误碰自身，湿手操作机器按钮等。手操作机器按钮等。 水泥搅拌机等机械的电机受潮，打水泥搅拌机等机械的电机受潮，打夯机等机械的电源线磨损。夯机等机械的电源线磨损。 暴风雨、雷击等自然灾害。暴风雨、雷击等自然灾害。（2）防止触电事故的措施）防止触电事故的措施防止触电事故，既要有技术措施，又防止触电事故，既要有技术措施，又要有组织管理措施，归纳起来有以下几个要有组织管理措施，归纳起来有以下几个方面。方面。 防止接触带电部件防止接触带电部件常见的安全措施有绝缘、屏护和安全常见的安全措施有绝缘、屏护和

13、安全间距。间距。 绝缘：即用不导电的绝缘材料把带绝缘：即用不导电的绝缘材料把带电体封闭起来，这是防止直接触电的基本电体封闭起来，这是防止直接触电的基本保持措施。保持措施。 屏护：即采用遮拦、护罩、护盖、屏护：即采用遮拦、护罩、护盖、箱闸等把带电体同外界隔离开来。箱闸等把带电体同外界隔离开来。 间距：为防止身体触及或接近带电间距：为防止身体触及或接近带电体，防止车辆等物体碰撞或过分接近带电体，防止车辆等物体碰撞或过分接近带电体，在带电体与带电体、带电体与地面、体，在带电体与带电体、带电体与地面、带电体与其他设备以及设施之间，皆应保带电体与其他设备以及设施之间，皆应保持一定的安全距离。持一定的安全

14、距离。 防止电气设备漏电伤人防止电气设备漏电伤人保护接地和保护接零，是防止间接触保护接地和保护接零，是防止间接触电的基本技术措施。电的基本技术措施。 保护接地保护接地 保护接零保护接零 采用安全电压采用安全电压 使用漏电保护装置使用漏电保护装置 合理使用防护用具合理使用防护用具 安全用电组织措施安全用电组织措施3用电安全要素用电安全要素 （1）电气绝缘）电气绝缘 （2）安全距离）安全距离 （3）安全载流量）安全载流量 （4）标志）标志 1.2.2 电工安全操作距离电工安全操作距离1.2.3 接地接地1接地的分类接地的分类 按照接地的目的可将接地分为如下几类。按照接地的目的可将接地分为如下几类。

15、为了电路或者设备达到运行需要的为了电路或者设备达到运行需要的接地，称为工作接地。接地，称为工作接地。 保护接地，也称安全接地。保护接地，也称安全接地。 为了消除过电压危险而设的接地，为了消除过电压危险而设的接地，称为过电压保护接地。称为过电压保护接地。 为了防止静电危险影响而设的接地，为了防止静电危险影响而设的接地，称为防静电接地。称为防静电接地。 2保护接地的形式保护接地的形式（1）TT系统系统图1-1 TT系统的字母含义及接线方法（2）TN系统系统 TN-S系统系统 TN-C-S系统系统 TN-C系统。系统。图图1-2 TN-S系统的接线方法系统的接线方法 图图1-3 TN-C-S系统的接

16、线方法系统的接线方法 图图1-4 TN-C系统的接线方法系统的接线方法 3接地极的制作方法和接地电接地极的制作方法和接地电阻阻（1）接地装置的选择）接地装置的选择接地体或自然接地体的对地电阻的总接地体或自然接地体的对地电阻的总和称为接地的接地电阻。接地电阻的数值和称为接地的接地电阻。接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地体流入等于接地装置对地电压与通过接地体流入大地中电流的比值。大地中电流的比值。埋设在地下的金属管道（但不包括有埋设在地下的金属管道（但不包括有可燃或有爆炸物质的管道）、金属井管，可燃或有爆炸物质的管道）、金属井管，与大地有可靠连接的建筑物的金属结构，与大地有可靠连接的建筑

17、物的金属结构，水工构筑物及其类似的构筑物的金属管、水工构筑物及其类似的构筑物的金属管、桩等都可以作为接地装置。但要注意，自桩等都可以作为接地装置。但要注意，自来水管作为接地装置是不安全的，因为接来水管作为接地装置是不安全的，因为接入自来水管道的故障电流可能对自来水管入自来水管道的故障电流可能对自来水管的使用和管道维修人员造成危害。的使用和管道维修人员造成危害。（2）接地装置的制作）接地装置的制作选择地势较低、较为潮湿的地方将金选择地势较低、较为潮湿的地方将金属棒打入或者埋入地下。往往要使用多个属棒打入或者埋入地下。往往要使用多个金属棒并联构成接地电阻小于金属棒并联构成接地电阻小于4 的接地极，

18、的接地极，金属棒的一段加工成尖形，以便打入地下，金属棒的一段加工成尖形，以便打入地下，棒长为棒长为2.5m，如图，如图1-5所示。所示。 图图1-5 金属棒做接地装置金属棒做接地装置 采用金属板做接地装置时，埋入深度采用金属板做接地装置时，埋入深度不少于不少于2.5m，金属板的面积不小于，金属板的面积不小于0.5m2，厚度不小于厚度不小于5mm，以铜板为佳，如图，以铜板为佳，如图1-6所所示。在填土之前要在铜板附近撒示。在填土之前要在铜板附近撒2kg5kg盐。盐。图图1-6 金属板做接地装置金属板做接地装置 4保护接地的要点保护接地的要点 电气设备都应有专门的保护导线接电气设备都应有专门的保护

19、导线接线端子（保护接线端子），并用线端子（保护接线端子），并用“ ”符符号标记，也可用黄绿色标记。不允许用螺号标记，也可用黄绿色标记。不允许用螺丝在外壳、底盘等代替保护接地端子。丝在外壳、底盘等代替保护接地端子。 保护接地线用粗而短的黄绿线连接保护接地线用粗而短的黄绿线连接到保护接地端子排上，接地排要接入大地，到保护接地端子排上，接地排要接入大地，接地电阻要小于接地电阻要小于4 。 保护接地不允许形成环路，正确接保护接地不允许形成环路，正确接法如图法如图1-7所示，错误的接法如图所示，错误的接法如图1-8所示。所示。 图图1-7 正确的保护接地正确的保护接地 图图1-8 错误的保护接地错误的保

20、护接地 设备的金属外壳良好接地，是抑制设备的金属外壳良好接地，是抑制放电干扰的最主要措施。放电干扰的最主要措施。 设备外壳接地，起到屏蔽作用，减设备外壳接地，起到屏蔽作用，减少与其他设备的相互电磁干扰。少与其他设备的相互电磁干扰。5工作接地工作接地（1）工作接地的方式）工作接地的方式 浮地。浮地。 单点接地。单点接地。 多点接地。多点接地。图图1-10 单点串联接地单点串联接地 图图1-11 单点并联接地单点并联接地（2）工作接地注意事项）工作接地注意事项 设备的接地不能布置成环形，一定设备的接地不能布置成环形，一定要有开口，保护接地也遵循这一原则。要有开口，保护接地也遵循这一原则。 采用光电

21、隔离、隔离变压器、继电采用光电隔离、隔离变压器、继电器等隔离方法，切断设备或电路间的地线器等隔离方法，切断设备或电路间的地线环路，抑制地线环路引起的共阻抗耦合干环路，抑制地线环路引起的共阻抗耦合干扰。扰。 设备内的数字地和模拟地都应该设设备内的数字地和模拟地都应该设置独立的地线，最后汇总到一起，如图置独立的地线，最后汇总到一起，如图1-12所示。所示。图图1-12 设备的数字地和模拟地的接法设备的数字地和模拟地的接法 工作地浮地方式只适用于小规模设工作地浮地方式只适用于小规模设备和工作速度较低的电路，而对于规模较备和工作速度较低的电路，而对于规模较大的复杂电路或者设备不应该采用浮地方大的复杂电路或者设备不应该采用浮地方式。式。 电柜中的工作地线、保护地线和屏电柜中的工作地线、保护地线和屏蔽地线一般都接至电柜中的中心接地点，蔽地线一般都接至电柜中的中心接地点，然后连接大地，这种接法可使柜体、设备、然后连接大地，这种接法可使柜体、设备、屏蔽地和工作地保持在同一电位上（见图屏蔽地和工作地保持在同一电位上（见图1-9），保护地和屏蔽地最终都连在一起后），保护地和屏蔽地最终都连在一起后又与大地连通。又与大地连通。1.2.4 电磁防护电磁防护1电磁辐射电磁辐射随着电子技术的飞速发展，电子设备随着电子技术的飞速发展，电子设备的应用更加广泛，遍及工业、农业、军事、的应用更加广泛，遍及工业、农