《低压电器》-《低压电器》-项目一 常用低压电器选用

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现代电气控制与PLC应用项目教程电子课件

张永平2项目一常用低压电器选用【项目目标】1.了解常用低压电器的结构、工作原理及技术参数。2.了解常用低压电器的图形符号和文字符号。3.熟悉常用低压电器的用途及选用原则。4.能正确选用、安装、检测和维修常用低压电器。5.掌握各类不同低压电器的区别及各自的适用场合。3

项目一常用低压电器选用

低压控制电器选用任务一

低压保护电器选用任务二4

任务一低压控制电器选用

【相关知识】1.1.1低压电器认识1.1.2开关电器选用1.1.3低压断路器选用1.1.4接触器选用1.1.5控制继电器选用1.1.6主令电器选用【任务实施】1.1.7常用开关电器识别与拆装1.1.8常用主令电器识别与拆装1.1.9交流接触器拆装与测试5

【任务描述】当我们离开室内时，按下亮着灯的开关，灯灭了；当我们坐入车内时，拧动点火开关，车起动了；当我们来到工厂时，合上电机的闸刀，再按下按钮，电机转起来了。开关、闸刀、按钮这些全都是低压电器，电器就在我们的身边。可是，电器的准确定义究竟是什么？什么是低压电器？低压电器按照什么来划分为低压控制电器和低压保护电器？怎么选择和使用这些电器？要回答这些问题，就必须从了解低压电器的结构、工作原理、性能特点、技术参数、图形文字符号及选用原则等知识入手，着重掌握常用低压电器的图文符号、选用规范及工程应用等实践性使用技能。

任务一低压控制电器选用

6任务一低压控制电器选用1.1.1低压电器认识

低压电器是指工作在直流1500V、交流1200V（50Hz）以下的电路中，用来开通和关断电路，并对电路或非电对象实现控制、检测、保护、变换、调节等作用的电工器件。1.低压电器的分类1）按在电路中的作用分类①控制电器主要用于在电路中起控制、转换作用。包括接触器、开关电器、控制继电器、主令电器等。②保护电器主要用于在电路中起短路、过载、欠压等保护作用。包括熔断器、热继电器、过电流继电器、欠电压继电器等。7

任务一低压控制电器选用

2）按控制对象分类①低压配电电器主要用于低压配电系统中，包括刀开关、转换开关、熔断器、自动开关等。主要技术要求是工作可靠、有足够的热稳定性和动稳定性、在系统发生故障的情况下保护动作准确。②低压控制电器主要用于电气传动系统中，包括接触器、控制继电器、起动器、主令电器、电磁铁等。主要技术要求是工作可靠、寿命长、操作频率高等。3）按操作方式分类①自动电器依靠本身参数变化或外来信号的作用自动完成电路接通、分断等动作，包括接触器、继电器等。②非自动切换电器依靠外力（如人力）直接操作来完成电路接通、分断等动作，包括按钮、刀开关、转换开关等。4）按工作原理分类①电磁式电器依据电磁感应原理来工作的电器，如交直流接触器、各种电磁式继电器等。②非电量控制器：电器的工作是靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器，如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。8任务一低压控制电器选用2.电磁式低压电器电器由感测部分和执行部分组成有触点电磁式电器，感测部分指电磁机构、执行部分指触点系统。

(1)电磁机构

1)电磁机构的结构型式9

任务一低压控制电器选用2)电磁机构的工作原理交流电磁机构短路环的的作用10

任务一低压控制电器选用

(2)触点系统11

任务一低压控制电器选用(3)电弧的产生和灭弧方法1)电弧的产生撞击电离热电子发射热游离2)灭弧方法降低电场强度和温度，加强消电离作用，可使电弧熄灭。

①电动力吹弧

要点：按电弧方向用右手螺旋定则决定其产生的磁场方向；按左手定则决定电弧受力方向。12任务一低压控制电器选用②磁吹灭弧③窄缝灭弧④栅片灭弧131.1.2开关电器选用主要作用是实现对电路的通、断控制，常作为电源的引入开关、局部照明电路的控制开关，也可直接控制小电流电动机等电气设备。

1.常用刀开关

刀开关用于电路的电源开关、隔离开关和小容量交流异步电动机非频繁启动的操作开关（1）开启式负荷开关

(a)外形图和结构图；(b)、(c)刀开关图文符号图1-5HK系列瓷底胶盖刀开关14普通刀开关和负荷开关的图形符号与文字符号

（2）封闭式负荷开关（铁壳开关）10A到400A，可控制20KW以下的三相异步电动机常用的国产闸刀开关型号和含义1-触刀2-夹座3-熔断器4-速断弹簧5-转轴6-手柄图1-6HH系列铁壳开关15

（3）刀开关的主要技术参数和常用符号

1）额定电压：长期工作中能承受的最大电压。

2）额定电流：长期通过的最大电流。

3）动稳定电流

4）热稳定电流（4）刀开关的选用

1）按使用场合选刀开关的类型、极数及操作方法。

2）额定电压大于等于线路电压。

3）额定电流大于等于线路额定电流。电动机负载：开启式负荷开关取电动机额定电流3倍。封闭式负荷开关取电动机额定电流1.5倍。

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（5）倒顺开关

任务一低压控制电器选用172.组合开关①可控制7kW以下电动机②当操作频率过高要降低容量使用。③控制电动机进行可逆运转时，必须在电动机完全停止转动后，才能反向接通。1.1.3低压断路器选用又称空气开关、自动空气断路器、它相当刀开关、熔断器、过流、欠压、热继电器的组合。

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1.低压断路器的结构它由触点系统、灭弧罩、各种脱扣器、自由脱扣机构和操作机构组成。2.低压断路器的工作原理（1）过电流脱扣器（2）欠压和失压脱扣器（3）热脱扣器（4）分励脱扣器

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3.低压断路器的主要技术参数和类型

额定电压、额定电流、极数、脱扣器类型、整定电流范围、分断能力、动作时间等。4.低压断路器的图形符号和文字符号

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5.低压断路器的选择（1）额定电压大于或等于线路额定电压。（2）额定电流大于或等于线路或设备的额定电流。（3）通断能力大于或等于最大短路电流。（4）欠压和失压脱扣器额定电压等于线路额定电压。（5）分励脱扣器额定电压等于控制电源电压。（6）长延时电流整定值（热脱扣器电流）等于电动机额定电流。（7）瞬时整定电流（过电流脱扣器电流）对笼型异步电动机。为其额定电流8～15倍，对绕线型异步电动机为其额定电流的3～6倍。

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6.漏电保护式低压断路器

它是装有检漏保护元件的装置式低压断路器。

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1.1.4接触器

用于远距离频繁接通或断开交、直流主电路及大容量控制电路和自动切换电器。

1.交流接触器（1）交流接触器的结构（2）交流接触器工作原理

2.直流接触器

3.接触器的主要技术参数（1）额定电压主触点正常工作的额定电压，亦即其所在电路的电源电压

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图1-15CJ20-63型交流接触器的结构及动作原理23

（2）额定电流主触点的额定电流（3）线圈的额定电压线圈的额定电压等于控制电路电压，但不一定等于主触点额定电压。（4）允许操作频率指每小时最高操作次数。（5）机械寿命和电气寿命机械寿命为无载操作次数，电气寿命为有载操作次数。（6）接触器线圈的起动功率和吸持功率（7）主触点的接通和分断能力指可靠地接通和断开电路的电流值。

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4.交直流接触器的图形符号与文字符号

图1-19交直流接触器的图形符号与文字符号5.接触器的选用（1）按负载电流种类选交流或直流接触器。（2）按负载工作任务选使用类别。（3）按负载功率和操作情况选主触点电流。（4）按主电路选电压等级。（5）按控制电压选线圈电压。（6）按主电路和控制电路要求选主、辅触点数目。

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1.1.5控制继电器

继电器是根据电量或非电量的变化，接通或断开控制电路，实现对电力拖动装置进行控制、保护、调节及传递信息的电器1.电磁式继电器(1)电磁式继电器的结构(2)继电器的特性继电器特性：ｙ=f（χ）为回环特性y输出，χ输入，χ1释放值，Χ2吸合值，χ1﹤χ2

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2.电磁式中间继电器

是电压继电器的一种。特点：触点数量多，用于增加某电器触点数或信号放大用；小容量电动机或执行电器其额定电流小于5A，亦可用它代替接触器。图1-21JZ7系列中间继电器的外形结构图1-22中间继电器的图文符号

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3.时间继电器

从得到输入信号起，需经一定的延时后才能输出信号的继电器称为时间继电器，延时方式有通电延时和断电延时。按其结构和动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式时间继电器。型号有JS23、JS20、JS15等

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(1)直流电磁式时间继电器线圈通电时，由于通电瞬间衔铁释放，气隙大、磁阻大、铜套阻尼作用小、衔铁吸合延时不显著。线圈断电时，由于断电瞬间衔铁吸合，气隙小、磁阻小、铜套阻尼作用大、衔铁延时释放。故直流电磁式时间继电器用作断电延时。

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(2)空气阻尼式时间继电器的结构与工作原理

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(3)时间继电器的图形符号与文字符号a）通电延时线圈b）断电延时线圈c）通电延时闭合常开(动合)触点d）通电延时断开常闭(动断)触点e）断电延时断开常开(动合)触点f）断电延时闭合常闭(动断)触点g）瞬时常开(动合)触点h）瞬时常闭(动断)触点

图1-27时间继电器的图形符号与文字符号

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(4)时间继电器的选用1）对延时要求不高者，可选用空气阻尼式时间继电器。要求高者选用电动式或晶体管式时间继电器。2）按控制电路选线圈额定电压。3）按控制要求选通电延时或断电延时的时间继电器。4）按控制要求选延时触点和瞬动触点数量。

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4.速度继电器特点：感应式速度继电器是利用电磁感应原理实现速度信号对触点动作的控制。图形符号与文字符号

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5.干簧继电器它是利用磁场作用来驱动继电器触点动作的。特点：

(1)触点与空气隔绝（2）接触电阻稳定，寿命长。（3）动作速度快。（4）方便灵活。（5）承受电压低。

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6.温度继电器温度继电器的图形符号与文字符号

7.液位继电器液位继电器的图形符号与文字符号

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1.1.6主令电器对电气控制系统发出指令的操作电器。1.控制按钮(1)控制按钮的主要技术参数额定电压、额定电流、结构型式、触点数、按钮颜色等。(2)控制按钮的图形符号与文字符号

任务一低压控制电器选用图1-41按钮的结构示意如图图1-42按钮的结构示意如图36(3)控制按钮的选用1）选按钮的种类：如开启式、防水式、防腐式等。2）按用途选按钮结构，如钥匙式、紧急式、带灯式等3）按控制要求确定按钮数，如单式、复式、三联式。4）按工作状态指示选按钮颜色。2.行程开关它是根据生产机械运动部件的行程发出指令来控制其运动方向或行程长短的主令电器。(1)行程开关的结构与工作原理A按钮设计代号结构形式代号：K、H、S、F动断触点数动合触点数L主令电器37

(2)行程开关的图形符号与文字符号

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(3)行程开关的选用按使用环境选防护形式；按控制电路选电压和电流；按生产机械与行程开关的接触方式选头部形状。3.万能转换开关它是一种多档位、多触点、能够控制多回路的控制电路。它由多组凸轮、触点组件叠装而成。主要用于各种控制电路的转换和电压表、电流表的换相测量。

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图形符号与文字符号万能转换开关的选用(1)选额定电流和工作电流。(2)按操作需要选手柄形式。(3)按控制要求确定触点数及接线图编号。(4)选面板形式及标识。4.主令控制器它是按照预定程序频繁切换复杂的多回路控制电路的主令电器。由触点、凸轮、定位机构、转轴、面板及支承件组成。主要用于起重机、轧钢机的控制。LW2、LW5、LW6、LW8

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主令控制器的选用按所需操作位置数、控制电路数、触点闭合顺序及触点工作电流选择。5.凸轮控制器它是多档位、多触点、利用手动操作转动凸轮去接通和和分断大电流的转换开关。由触点、手柄、凸轮、灭弧罩及定位机构组成。直接接通和切断绕线型异步电动机的定子和转子电路，控制其启动、调速、反转。凸轮控制器的选用按被控电动机容量、额定电压、额定电流、控制位置数选择。

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【任务实施】

1.1.7常用开关电器识别与拆装1．工具器材钢丝钳、尖嘴钳、螺丝刀、活络扳手等电工工具，万用表1块、兆欧表1块、胶盖闸刀开关1只、铁壳开关1只、自动开关1只。2．步骤及内容（1）把一个胶盖闸刀开关拆开，观察其内部结构，将主要零部件的名称及作用记入表1-1中。然后，合上开关，用万用表电阻挡测量各对触头之间的接触电阻，用兆欧表测量每两相触头之间的绝缘电阻。测量后将开关组装还原，测量结果仍记入表1－1中。

任务一低压控制电器选用42型号极数主要零部件名称作用触头接触电阻（Ω）L1相L2相L3相相间绝缘电阻（MΩ）L1－L2L1－L3L2－L3

任务一低压控制电器选用表1-1胶盖闸刀开关的结构与测量记录（2）把一个装置式自动开关拆开，观察其内部结构，将主要零部件的名称及作用和有关参数记入相应的表中（未标明的不记），然后，将开关组装还原。431.1.8常用主令电器识别与拆装1．工具器材钢丝钳、尖嘴钳、螺丝刀、镊子等常用电工工具，万用表1块、按钮1只、行程开关1只。2．步骤及内容（1）把一个按钮开关拆开，观察其内部结构，将主要零部件的名称及作用记入如表1-1的新表格中。然后，将按钮开关组装还原，用万用表电阻挡测量各对触头之间的接触电阻，测量结果记入新表格中。（2）把一个行程开关拆开，观察其内部结构，将主要零部件的名称及作用记入如表1-1同类表中；用万用表电阻挡测量各对触头之间的接触电阻，测量结果记入如表1-1同类表中。然后，将行程开关组装还原。

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1.1.9交流接触器拆装与测试1．工具器材（1）工具：钢丝钳、尖嘴钳、螺丝刀、扳手、镊子等。（2）仪器：交流调压器、万用表、电流表、电压表等。（3）器材：三级开关、二级开关、交流接触器、指示灯3只。2．步骤及内容(1)交流接触器的拆卸、装配把交流接触器拆开，将拆卸步骤、主要零部件的名称及作用，各对触头动作前后的电阻值、各类触头的数量、线圈的数据等记入表1-2中，然后，再将这个交流接触器组装还原。

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型号容量(A)拆卸步骤主要零部件名称作用触头数量主辅常开常闭触头电阻常开常闭动作前(Ω)动作后(Ω)动作前(Ω)动作后(Ω)主要参数线圈额定电压（V）线圈直流电阻(Ω)触点工作电压(V)线圈匝数

通电运行测试线圈吸合电压（V）线圈吸合电流（mA）线圈释放电压(V)线圈释放电流（mA）表1-2交流接触器的拆卸与检测记录

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(2)交流接触器的校验

1）将装配好的接触器按图1-60所示接入校验电路，选好电流表、电压表量程并调零，将调压变压器输出置于零位。

2）合上QSl和QS2，调节调压器，使电压上升到额定的85％接触器铁心吸合为止。分合开关Qs2做两次冲击，降低调压器电压直至衔铁分离，释放电压(大于50％额定电压)。将调压变调至额定电压，观察衔铁有无振动和噪声，从指示灯的明暗可判断主触头的接触情况。图1-60交流接触器动作校验电路

任务一低压控制电器选用47【任务描述】【相关知识】1.2.1熔断器的选用1.2.2保护继电器的选用【任务实施】1.2.3保护继电器的识别、拆装与检测1.2.4热继电器的识别、拆装与检测【项目考核】

任务二低压保护电器选用48在低压供配电和用电过程中，电路中的主要故障有短路、过载、失压、欠压等。针对这些故障，分别在电路中设置相关的保护电器。这些电器有熔断器、热继电器、过电流继电器、欠电压继电器等。熟悉典型熔断器、热继电器、过电流继电器、欠电压继电器的的基本结构、用途和图文符号，掌握它们的拆卸、组装及调试方法，并能正确地用万用表等仪表对其进行检测，是把握低压保护电器选用的关键。

任务二低压保护电器选用49【相关知识】1.2.1熔断器选用

流过熔体的电流产生热量使熔体熔化，切断电路，从而实现过载和短路保护。作用：短路和严重过载保护优点：结构简单，维护方便，价格便宜应用：串接于被保护电路的首端一、熔断器的结构和工作原理保护特性又称安—秒特性。其熔断时间与电流成反比。

任务二低压保护电器选用50二、熔断器的类型1.插入式熔断器2.螺旋式熔断器3.无填料密封管式熔断器4.有填料密封管式熔断器5.快速熔断器熔断器形式C—瓷插式L—螺旋式S—速断式T—有填料封闭式设计代号熔体额定电流熔断器额定电流R1-熔丝2-动触头3-瓷盖4-石棉带5-静触头6-瓷座图1-40RC1A系列瓷插式熔断器1253451

任务二低压保护电器选用快速熔断器三、熔断器的符号52四、熔断器的主要技术参数1.额定电压：大于等于所接电路工作电压。2.额定电流：熔断器长期工作最大电流。熔管额定电流即熔断器额定电流。熔体额定电流小于或等于熔管额定电流。3.极限分断能力：能可靠分断的最大短路电流。4.熔断电流：使熔体熔化的最小电流。五、熔断器的选用1.一般熔断器的选用（1）熔断器的类型的选择按负载的过载特性和短路电流大小选择。（2）熔断器额定电压的选择大于等于电路工作电压。

任务二低压保护电器选用53（3）熔断器额定电流的选择关键是确定熔体额定电流IRN。

a)照明、电热设备IRN≥IN（负载额定电流）

b)单台、长期工作电动机IRN≥（1.5～2.5）IN

轻载或启动时间短，系数取1.5。重载或启动时间长，系数取2.5。

c)单台、频繁启制动电动机IRN≥（3～3.5）IN

d)多台电动机IRN≥（1.5～2.5）INmax+∑IN

INmax为容量最大一台电动机额定电流，∑IN为其余各台电动机额定电流之和。（4）熔断器的上、下级配合上级熔断器熔体额定电流比下一级大1～2个级差。

任务二低压保护电器选用541.2.2保护继电器选用保护继电器是指在电路中主要起保护作用的电器。常用的保护继电器有热继电器、过电流继电器、过电压继电器和欠电压（零电压、失电压）继电器等。一、热继电器热继电器是利用电流流过继电器产生热效应而动作的电器。它用于电动机长期过载、断相及三相电流不平衡的保护，不能作瞬时过载及短路保护用

国产JR16、JR36、JR20、JRS1等系列以及国外的T系列、LR2D系列、3UA1.热继电器的结构由发热元件、双金属片和触头及动作机构等部分组成。

任务二低压保护电器选用图1-49热继电器的外形及结构552.热继电器的工作原理特点：当电动机过载时，过载电流使电阻丝发热，引起双金属片受热弯曲推动推杆2向右移动，推动温度补偿器3，使动、静触头分开，使电动机控制电路中的接触器线圈断电释放而切断电动机的电源。3.热继电器的技术数据及图形符号及文字符号(1)技术数据：额定电压、额定电流、相数、发热元件规格、整定电流和刻度电流调节范围。(2)热继电器的图形符号与文字符号。

任务二低压保护电器选用564.热继电器的选用（1）安装方式选择。（2）热元件数量选择。普通用两热元件，电网三相不平衡用三热元件，定子绕组三角接选带断相保护三热元件继电器。（3）热元件整定电流等于电动机额定电流，过载能力差的电动机整定电流选0.6～0.8电动机额定电流。（4）电动机不频繁起动，启动电流小于额定电流6倍，起动时间少于5s,且很少连续启动可按电动机额定电流选热继电器，否则选过电流继电器作保护。（5）对频繁正反转电动机用温度继电器代替热继电器作保护。

任务二低压保护电器选用57二、电流继电器输入量为电流，特点：线圈导线粗，匝数少，阻抗小。（1）过电流继电器过电流保护作用。（2）欠电流继电器欠电流保护用，如作弱磁保护用。（3）电流继电器的图形符号与文字符号（4）选用依据电路的电压等级、触点的数量、种类和容量等

任务二低压保护电器选用(a)过电流继电器线圈

(b)动合触点(c)动断触点(a)欠电流继电器线圈

(b)动合触点(c)动断触点图1-48过电流继电器图文符号图1-49欠电流继电器图文符号58二、电压继电器输入量为电压特点：线圈导线细，匝数多，阻抗大。（1）过电压继电器过电压保护作用（2）欠电压或零电压继电器欠电压、零电压保护用（3）过电压与欠电压继电器图形符号与文字符号（4）选用依据由控制要求选择过电压或欠电压，线圈电压等级应与控制电路电压等级相同。

任务二低压保护电器选用(a)

欠电压继电器线圈

(b)

过电压继电器线圈

(c)动合触图(d)动断触点1-50电压继电器外形结构图1-51电压继电器图文符号59【任务实施】1.2.3熔断器及电压、电流继电器拆装与测试1．工具器材（1）工具：钢丝钳、尖嘴钳、螺丝刀、扳手、镊子等电工工具。（2）仪器：交流调压器1台、万用表1块、电流表1块、电压表1块。（3）器材：二级开关,瓷插式、螺旋式、封闭管式等各类熔断器各1只，过电压、过电流、欠电压、过电压继电器各一只。2．训练步骤及内容（1)认识常用低压电器根据低压保护电器的实物，说出各电器的名称，将记录写入1-8表。（2)不通电测试在未通电情况下，用万用表进行简单检测，测量熔断器熔体的直流电阻，测量继电器线圈和触点的直流电阻。将记录写入1-8表。（3)通电测试①调节电压或电流继电器的整定值为某一合适数值后，将电压或电流继电器的线圈和触点分别按如图1-52所示，接入电路中。

任务二低压保护电器选用60②闭合刀开关QS1，转动调压器手柄使调压器输出在最小档。闭合QS2，转动调压器手柄使电压表电压（或电流表电流）逐渐增大，直到指示灯亮，记录吸合电压（电流）值。图1-52电压（电流）继电器整定值测试电路KV(KI)KV(KI)③转动调压器手柄，使电压（电流）均匀下降，同时注意继电器的变化，直到指示灯灭，记录释放电压（电流）值。并在表